JP4648908B2 - プラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法に関する。

具体的には、本発明は、例えば火力発電所、製油所、及び液化ガスの生成プラントのようなプラントに用いられるガスタービンの耐用年数を最適化するのに適した方法に関する。

単に説明を解り易くする目的で、本発明は、液化ガスの生産用プラントについて説明するが、発明自体の普遍性を制限するものではない。

現在、天然ガスの液化用生産プラントでは、各々が２つ又は３つのガスタービン群で構成された幾つかの生産トレーンを用いる。

各ガスタービン群もまた、一連のガスタービンで構成され、天然ガスを圧縮することによって生産することができる。

これら群を形成するガスタービンは、「強力（ヘビーデューティー）」ガスタービンと呼ばれ、特に産業用途として設計されかつ製造される。

強力ガスタービンは、プラントに高い信頼性を与える強固かつ頑丈な構造を有する。

強力ガスタービンは、１つ又はそれ以上の段を備えたタービンに回転シャフトによって結合された圧縮機を含み、また圧縮機とタービンとの間に燃焼室が想定された機械である。

これらガスタービンは、整備作業を大きく左右する大きな重量に特徴があり、このことは、費用及び時間の両方に関して整備作業を負担になるものにする。

これらの機械の高い信頼性のためには、最も重要な整備は日常作業に関連したものであり、実際に生産プラントの特別整備の介入は、その大きな信頼性により著しく減少している。

より具体的には、日常整備は、各タービンの作動状態を通常検査する段階とさらにガスタービンを分解する段階との両方を含み、この分解する段階では、プラントの作動の間に摩耗した部品又は構成要素が取り換えられる。

生産トレーンのガスタービンのこの分解する段階は、プラントの生産性の大きな低下を引き起こす。

プラントの構造的複雑さのために、実際には、整備を行うことになる生産トレーン全体を停止させかつそのトレーンの全てのガスタービンの整備を行う必要がある。

従って、全プラント生産量は、トレーンの日産量にトレーンの全整備に必要な日数を乗じたものに等しい量だけ低下する。

公知の方法及び生産プラントの別の欠点は、各トレーンの生産量が、トレーンを現形態に戻すために必要な設定時間によってさらに低下することである。

さらに、公知の強力ガスタービンを用いることによって、上述のような重量及び障害の特有の結果として、単一のタービンの整備を行うような分解作業は、困難であり、費用及び時間の両方に関して負担となる。

このことは、整備時間が長くなり、その結果、整備のためのトレーン全体の停止が、プラント生産性の大きな損失に相当することを意味する。
米国特許出願公開第６１５８２０７号明細書 特開平５９−１３８７３２号明細書

本発明の目的は、簡単で経済的でありかつプラント生産性を増大させ、同時に同様の保証及び信頼性を維持するのを可能にする、プラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法を提供することである。

本発明の別の目的は、日常整備作業を行うのに必要な生産の中断時間を短縮する、プラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法を提供することである。

本発明によるこれらの及び他の目的は、請求項１に記載するようにプラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法を構成することによって達成される。

本発明の別の特徴は、後続の請求項に示している。

要点は、本発明による、一連の生産トレーンと予備ガスタービン群とを含みかつ各生産トレーンが圧縮によってガスを液化するための一連のガスタービン群を備えた生産プラントによってプラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法は、ａ）ガスタービン群の一連のものを整備するように計画するステップと、ｂ）一連のもののうちの第１のガスタービン群を予備タービン群で置き換えて生産プラントをほとんど継続的に作動させ続けるステップと、ｃ）それに日常整備作業を行うことによって、前ステップで置き換えた第１のガスタービン群を調整するステップと、ｄ）一連のもののうちの第２のガスタービン群を第１の調整したガスタービン群で置き換えるステップと、ｅ）それに日常整備作業を行うことによって、前ステップで置き換えた第２のガスタービン群を調整するステップと、ｆ）プラントの全てのガスタービン群を調整しかつ整備するまで、一連のもののうちの全てのガスタービン群について上記のステップｂ）、ｃ）、ｄ）及びｅ）を反復するステップとを含むことを特徴とする。

本発明の有利な態様によると、ガスタービン群の置き換え作業の間には、置き換えられることになるガスタービン群のみが生産から停止される。

本発明の別の有利な態様によると、ガスタービン群の置き換え作業の間には、調整するために置き換えられることになる群は、群の置き換えを行うのに必要な最小時間の間のみ停止される。

本発明の好ましい態様によると、生産プラントは、４つの生産トレーンを含む。

本発明の別の好ましい態様によると、一連のトレーンの各生産トレーンは、圧縮／冷却によってガスを液化する２つのガスタービン群を含む。

本発明によるプラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法の特徴及び利点は、添付の概略図を参照しながらの以下の例示的かつ非制限的な説明から、一層明らかになるであろう。

図１〜図４を参照すると、これらの図は、液化ガスの生産用の生産プラント１０を示す。

本発明に基づき、具体的に、４つの生産トレーン１５を備えた生産プラント１０のガスタービンの耐用年数をコントロールする方法を説明する。

各生産トレーン１５は、各々同様に、圧縮／冷却によってガスを液化するのに適した一連のガスタービン２０で構成される。

図１〜図４に示す本発明の好ましい実施形態では、ガスタービンの各トレーン１５は２つのガスタービン群２０を含む。

ガスタービン群２０は、一連のガスタービン２０を備え、ガス発生器自体の日常整備及び組立作業を行うために第１の時間Ｔ１を必要とする。

再度図１〜図４に示す好ましい実施形態では、各ガスタービン群２０は３つのガスタービンを含む。

生産プラント１０はまた、予備ガスタービン群４０を含み、予備ガスタービン群４０は、以下で説明するように、生産量を最大にしかつプラントの停止時間を短縮するために生産プラント１０内に据え付けられかつ作動する。

ガスタービンは、タービン３３に結合された圧縮機３０を含み、圧縮機３０とタービン３３との間に燃焼室３２が配置された機械である。

外部環境からの空気は、圧縮機３０に供給され、圧縮機３０は空気を加圧状態にする。

加圧された空気は、適当なダクトを通して燃焼室３２に運ばれ、燃焼室３２において、燃焼を行うのに必要な燃料が、加圧ネットワークから１つ又はそれ以上のインゼクタによって供給され、この燃焼の目的は、温度及びガスエンタルピーの上昇を引き起こすことである。

高温及び高圧ガスは、適当なダクトを通って出力タービン３４の様々な段に達し、出力タービン３４が、ガスエンタルピーをユーザに使用可能な機械エネルギーに変換する。

燃焼ガスは次に、排出口３６を通って大気中に放出される。

各ガスタービン２０は、その下流に出力段が位置するガス発生器５０を含む。

ガス発生器５０は、圧縮機３０、燃焼室３２及びタービン３３を含む。

本発明によるプラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法は、以下の段階を含む。

まず、ガスタービン群２０の一連のもの２０^Ｉ、２０^ＩＩ、２０^ＩＩＩ・・・を整備するように計画する、つまり、一連のものにより、プラント１０のガスタービン群２０が整備されることになる順番が設定される（図１を参照）。

方法の初めにおいて、一連のもの（２０^Ｉ、２０^ＩＩ、２０^ＩＩＩ…）の第１のガスタービン群のガス発生器群（２０^Ｉ）が、図２に示すように予備ガス発生器群（４０）で置き換えられて、生産プラント（１０）をほとんど継続的に作動させ続けるようにする。

第１の置き換えたガスタービンのガス発生器群（２０^Ｉ）は、日常整備作業が行われて調整される。

調整のためにガスタービンのガス発生器群２０^Ｉを送ることは、図２の実線によって示している。

ガスタービンのガス発生器群２０^Ｉの整備作業の終了時点で、ガスタービンのガス発生器群２０^Ｉは、一連のもの２０^Ｉ、２０^ＩＩ、２０^ＩＩＩ…のうちの第２のガスタービンのガス発生器群２０^ＩＩと置き換えられる。図２の断続破線は、調整の終了時点でのガスタービンのガス発生器群２０^Ｉの送り先を示す。

つまり、第１のガスタービンのガス発生器群（２０^Ｉ）は、日常整備作業の終了時点で、さらなる停止又は不使用期間なしに第２のガスタービンのガス発生器（２０^ＩＩ）と置き換えられる。

第１のトレーン１５から取り外されたガスタービンのガス発生器群２０^ＩＩは、図３の連続破線によって示すように調整のため送られ、従ってこの群にも通常の日常整備作業が行われる。

この時点で、調整されかつ整備されたガスタービンのガス発生器群２０^ＩＩは、直ちにガスタービンのガス発生器群２０^ＩＩＩと置き換えられ、以下同様にする。

つまり、この方法は、図４に示すように、プラント１０の全てのガスタービン２０のガス発生器群が調整されるまで反復される。

従って、ガスタービン２０の各ガス発生器群は、生産プラント１０で作動しているか又は日常整備作業を行われていることになる。

各ガス発生器群は、少なくとも１つのガス発生器を含む。

各ガス発生器群は、少なくともガスタービン群内に存在するガスタービンの数に等しい数のガス発生器を含むのが好ましい。

ガスタービン２０のガス発生器群を整備することと調整されることになるガスタービン２０の別のガス発生器と置き換わるように生産トレーン１５内にそれを組立てることとの間に経過する時間は、生産プラント１０の生産性の損失に相当する。

本発明によると、日常整備作業の終了時点で、調整されたガスタービン２０のガス発生器は、直ちに、調整されることになる次のガス発生器群と置き換えられる。

ガスタービン２０のガス発生器群を調整するのには、平均的に第１の時間Ｔ１を必要とする。

第１の時間Ｔ１にはまた、生産トレーン１５におけるガスタービン２０の調整対象のガス発生器群の分解及び組立時間が含まれる。

ガスタービン２０の各ガス発生器群は、タービンのタイプ及びプラントの作動条件に関連して予め設定された最大でも第２の時間Ｔ２以内で調整すなわち日常整備作業を行わなければならない。

本発明による方法は、ガスタービン２０のガス発生器群の調整の終了時点と、そのガスタービン２０のガス発生器群をプラント１０の別のガスタービン２０のガス発生器群と置き換える時点との間に経過する平均時間Ｔｍを最小にして、生産性を最大にする。

従って、Ｔｍは、ガスタービン２０のガス発生器群の停止時間に相当し、従ってプラント生産性損失の指数である。

従って、総損失時間Ｔｐは、第２の時間Ｔ２と第１の時間Ｔ１にプラント１０のガスタービン群２０の総数を乗じた積との間の差に等しい。

つまり、数式Ｔｐ＝Ｔ２−（Ｔ１・ｎ）として表され、この式において、ｎはプラント１０のガスタービン群２０の総数である。

従って、平均時間Ｔｍは、総損失時間Ｔｐを生産プラント１０のガスタービン群２０の総数（ｎ）で除したものに等しい。

つまり、数式Ｔｍ＝Ｔｐ／ｎとして表される。

プラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法はまた、ガスタービン自体の耐用年数の増大も想定する利点がある。

従って、本発明によるプラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法は、上記で特定した目的を達成することが分かるであろう。

このように着想したプラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法には、多数の修正及び変更を適用することができ、従ってそれら全てが同じ発明概念に含まれることになる。

本方法を開始するときの液化ガス生産プラントの概略図。 本発明に従って、第１のトレーンの第１のガスタービン群が予備ガスタービン群で置き換えられかつ調整のために送られた、図１のプラントの概略図。 本発明に従って、図２で置き換えられたガスタービン群が調整されかつ第１のトレーンの第２のガスタービン群と置き換えられ、また第２のガスタービン群が調整のために送られた、図１のプラントの概略図。 本発明に従って、全てのガスタービン群が調整されかつ整備された、図１のプラントの概略図。 ガスタービンの概略図。

符号の説明

１０ 生産プラント
１５ 生産トレーン
２０ ガスタービン群
２０^Ｉ、２０^ＩＩ、２０^ＩＩＩ、・・・、２０^ＶＩＩＩ 一連のガス発生器群
４０ 予備ガス発生器群

Claims (9)

1. 一連の生産トレーン（１５）と予備ガス発生器群（４０）とを含み、前記一連のトレーン（１５）の各生産トレーンもまた一連のガスタービン群（２０）を備え、前記ガスタービン群の各々もまたガス発生器を含む生産プラント（１０）によって、プラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法であって、
   ａ）前記ガスタービン（２０）のガス発生器群の一連のもの（２０^Ｉ、２０^ＩＩ、２０^ＩＩＩ・・・）を整備するように計画するステップと、
   ｂ）前記一連のもの（２０^Ｉ、２０^ＩＩ、２０^ＩＩＩ・・・）のうち前記ガスタービンの第１のガス発生器群（２０^Ｉ）を前記予備ガス発生器群（４０）で置き換えて、前記生産プラント（１０）を継続的に作動させ続けるステップと、
   ｃ）前記ガスタービンの前記置き換えた第１のガス発生器群（２０^Ｉ）に日常整備作業を行うことによって該第１のガス発生器群（２０^Ｉ）を調整するステップと、
   ｄ）前記一連のもの（２０^Ｉ、２０^ＩＩ、２０^ＩＩＩ・・・）のうちガスタービンの第２のガス発生器群（２０^ＩＩ）を、前記ガスタービンの前記調整した第１のガス発生器群（２０^Ｉ）で置き換えるステップと、
   ｅ）前記ガスタービンの前記置き換えた第２のガス発生器群（２０^ＩＩ）に日常整備作業を行うことによって該第２のガス発生器群（２０^ＩＩ）を調整するステップと、
   ｆ）前記プラント（１０）の全てのガスタービン（２０）のガス発生器群を調整しかつ整備するまで、前記一連のもの（２０^Ｉ、２０^ＩＩ、２０^ＩＩＩ・・・）のうちの全てのガスタービン（２０）のガス発生器群について前記ステップｂ）、ｃ）、ｄ）及びｅ）を反復するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記一連のもののうちのガスタービンのガス発生器群を置き換えるステップの間に、置き換えられることになるガスタービン群（２０）のみを停止することを特徴とする、請求項１記載のプラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法。
3. 前記ガスタービン（２０）のガス発生器群を置き換える作業の間に、置き換えられることになる群が、置き換えを行うのに必要な最小時間の間のみ停止されることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のプラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法。
4. 前記ステップｃ）の終了時点で、前記第１の調整したガスタービンのガス発生器群（２０^Ｉ）が、前記第２のガスタービンのガス発生器群（２０^ＩＩ）と置き換えられることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項記載のプラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法。
5. 前記生産プラント（１０）が、４つの生産トレーン（１５）を含むことを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項記載のプラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法。
6. 前記一連のトレーン（１５）の各生産トレーンが、圧縮及び冷却によってガスを液化する２つのガスタービン群（２０）を含むことを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項記載のプラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法。
7. 各ガス発生器群が、少なくとも前記ガスタービン群内に存在するガスタービンの数に等しい数のガス発生器を含むことを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか１項記載のプラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法。
8. 前記ガスタービン（２０）が、産業用ガスタービンであることを特徴とする、請求項７記載のプラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法。
9. 前記ガス発生器が、出力タービン（３４）と排出口（３６）とを含むことを特徴とする、請求項１記載のプラントのガスタービンの耐用年数をコントロールする方法。

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