JP2002285861A - ガスタービン入口の空気の水飽和／過飽和システム用制御システム及びガスタービン - Google Patents
ガスタービン入口の空気の水飽和／過飽和システム用制御システム及びガスタービンInfo
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ブレードの侵食を防ぐとともに、電力増加を
最大限にする。 【解決手段】 ガスタービン吸気システム（６０）に設
置される水過飽和システム（２６、５４、６６、６８、
８２）用の注水制御システム（４２、５２、６２）であ
り、測定されたガスタービン運転パラメータにより示さ
れるガスタービンにとって許容可能な限度内に吸気口の
空気中の含水率を維持しながら、周囲空気の温度が高い
状態で運転中のガスタービン（１０）の電力出力を増加
するためのシステムである。制御システムは、周囲空気
の湿度又は露点温度、周囲空気の乾球温度、圧縮器入口
の気流、及び、最大出力又はそれに近い出力での運転を
示すガスタービンパラメータに基づいて、過飽和システ
ムに供給される水の注水の開始、停止、調節及び制限を
行う。
最大限にする。 【解決手段】 ガスタービン吸気システム（６０）に設
置される水過飽和システム（２６、５４、６６、６８、
８２）用の注水制御システム（４２、５２、６２）であ
り、測定されたガスタービン運転パラメータにより示さ
れるガスタービンにとって許容可能な限度内に吸気口の
空気中の含水率を維持しながら、周囲空気の温度が高い
状態で運転中のガスタービン（１０）の電力出力を増加
するためのシステムである。制御システムは、周囲空気
の湿度又は露点温度、周囲空気の乾球温度、圧縮器入口
の気流、及び、最大出力又はそれに近い出力での運転を
示すガスタービンパラメータに基づいて、過飽和システ
ムに供給される水の注水の開始、停止、調節及び制限を
行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン制御
システムの分野に関し、特に、ガスタービンに入る空気
流を水で飽和及び／又は過飽和させる注水システムに関
する。
システムの分野に関し、特に、ガスタービンに入る空気
流を水で飽和及び／又は過飽和させる注水システムに関
する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンの入口における空気の水で
の飽和／過飽和は、通常、タービンの電力出力を増加さ
せる。入口の空気への水の注入は、運転中のガスタービ
ンが周囲空気の乾球温度が高い状態で行われることが多
い。空気／水の混合物が、圧縮器に入る際に水で飽和さ
れるだけである場合、水は、通常、圧縮器入口の空気に
注入されたときに、その混合物が圧縮器入口に入る前に
蒸発する。
の飽和／過飽和は、通常、タービンの電力出力を増加さ
せる。入口の空気への水の注入は、運転中のガスタービ
ンが周囲空気の乾球温度が高い状態で行われることが多
い。空気／水の混合物が、圧縮器に入る際に水で飽和さ
れるだけである場合、水は、通常、圧縮器入口の空気に
注入されたときに、その混合物が圧縮器入口に入る前に
蒸発する。
【０００３】既存の注水システムは、圧縮器入口の空気
を飽和又は過度に飽和させ、ガスタービンの電力出力を
増加させる。マニホルド及び噴霧ノズルのアレイを介し
て水を注入することによってガスタービン圧縮器に供給
される入口の空気を冷却する機械式の注水システムが、
利用可能である。水の蒸発により、圧縮器の入口案内翼
（ＩＧＶ）に入る空気が冷却されるのが望ましい。通
常、作動流体の入口での最低温度は、入口の空気を水で
飽和又は過飽和させることによって達成される。従っ
て、注水システムを備えるガスタービンにおける電力出
力は、増加させることができる。既存のシステムでは、
水／空気の混合物が圧縮器に入る際に、注入された水が
十分に蒸発することは保証されない。
を飽和又は過度に飽和させ、ガスタービンの電力出力を
増加させる。マニホルド及び噴霧ノズルのアレイを介し
て水を注入することによってガスタービン圧縮器に供給
される入口の空気を冷却する機械式の注水システムが、
利用可能である。水の蒸発により、圧縮器の入口案内翼
（ＩＧＶ）に入る空気が冷却されるのが望ましい。通
常、作動流体の入口での最低温度は、入口の空気を水で
飽和又は過飽和させることによって達成される。従っ
て、注水システムを備えるガスタービンにおける電力出
力は、増加させることができる。既存のシステムでは、
水／空気の混合物が圧縮器に入る際に、注入された水が
十分に蒸発することは保証されない。
【０００４】圧縮器入口での空気／水の混合物の過飽和
により、混合物が圧縮器に入る際に入口の空気中の水は
蒸発しない。過飽和は、ガスタービン電力出力を増加す
るのに有用な少なくとも２つの以下に示す有益な機能を
実行する。
により、混合物が圧縮器に入る際に入口の空気中の水は
蒸発しない。過飽和は、ガスタービン電力出力を増加す
るのに有用な少なくとも２つの以下に示す有益な機能を
実行する。
【０００５】１．注入された水（圧縮器に入る際に蒸発
しない）は、作動流体（空気／水の混合物）が圧縮器の
中を流れていくときに最終的に蒸発する。圧縮器内での
蒸発により、圧縮器を通過する作動流体は冷却される。
圧縮器内での作動流体の冷却（内部冷却）により、圧縮
に要する電力が低減される。正味のガスタービン電力出
力は、タービン電力出力全体から圧縮器電力入力所要量
を差し引いたものである。圧縮器が必要とする電力を削
減することにより、ガスタービン電力出力における正味
の増加が得られる。この正味の電力出力ゲインは、圧縮
器電力入力の減少とほぼ等しい。
しない）は、作動流体（空気／水の混合物）が圧縮器の
中を流れていくときに最終的に蒸発する。圧縮器内での
蒸発により、圧縮器を通過する作動流体は冷却される。
圧縮器内での作動流体の冷却（内部冷却）により、圧縮
に要する電力が低減される。正味のガスタービン電力出
力は、タービン電力出力全体から圧縮器電力入力所要量
を差し引いたものである。圧縮器が必要とする電力を削
減することにより、ガスタービン電力出力における正味
の増加が得られる。この正味の電力出力ゲインは、圧縮
器電力入力の減少とほぼ等しい。
【０００６】２． 作動流体の質量流量は、過飽和によ
り増加する。圧縮器は、ガスタービンの燃焼器に一定量
の作動流体を供給する。作動流体の質量は、圧縮器に入
る空気／水の混合物を過飽和させることによって増加さ
せることができる。液体の水の霧の比容量は、空気の比
容量の約８００分の１である。逆に、過飽和水の霧の質
量流量は、飽和空気／水の作動流体混合物よりも多い。
タービン電力出力は、作動流体の質量流量に正比例す
る。大質量であるために、過飽和作動流体に加えられた
水により、ガスタービン電力出力は増加する。従って、
作動流体を水で過飽和させることにより、その流体の質
量流量及びタービンの電力出力が増加する。
り増加する。圧縮器は、ガスタービンの燃焼器に一定量
の作動流体を供給する。作動流体の質量は、圧縮器に入
る空気／水の混合物を過飽和させることによって増加さ
せることができる。液体の水の霧の比容量は、空気の比
容量の約８００分の１である。逆に、過飽和水の霧の質
量流量は、飽和空気／水の作動流体混合物よりも多い。
タービン電力出力は、作動流体の質量流量に正比例す
る。大質量であるために、過飽和作動流体に加えられた
水により、ガスタービン電力出力は増加する。従って、
作動流体を水で過飽和させることにより、その流体の質
量流量及びタービンの電力出力が増加する。
【０００７】圧縮器の吸気ダクトに流れ込む空気に微細
な霧状水を注入することによって、周囲空気の乾球温度
が高い状態で運転するときには、ガスタービンの電力出
力を増加させることができるので、圧縮器入口の空気
は、圧縮器に入る際に過度に飽和させられる。従来の過
飽和注水システムは、ダクトにある単一の組のマニホル
ド／ノズルから構成されるものもあり、あるいは、マニ
ホルド／ノズルの２つの注入部に分割されるものもあ
る。ガスタービン電力増加は、空気を水で飽和させる上
流部分と、圧縮器入口又はその付近に配置され、空気を
過度に飽和する第２の下流部分との２つの部分に注入シ
ステムを分割することによって最大化することができ
る。
な霧状水を注入することによって、周囲空気の乾球温度
が高い状態で運転するときには、ガスタービンの電力出
力を増加させることができるので、圧縮器入口の空気
は、圧縮器に入る際に過度に飽和させられる。従来の過
飽和注水システムは、ダクトにある単一の組のマニホル
ド／ノズルから構成されるものもあり、あるいは、マニ
ホルド／ノズルの２つの注入部に分割されるものもあ
る。ガスタービン電力増加は、空気を水で飽和させる上
流部分と、圧縮器入口又はその付近に配置され、空気を
過度に飽和する第２の下流部分との２つの部分に注入シ
ステムを分割することによって最大化することができ
る。
【０００８】制御部を備えた霧状水噴射型飽和システム
（噴霧器）が、米国特許第５，４６３，８７３号に記載
されている。ガスタービンの圧縮器入口に供給される空
気を過飽和させるための従来のシステムは、通常、吸気
ダクトに位置する単一の格子状の霧状噴射ノズルから構
成される。このようなシステムの代表的なものが、米国
特許第５，８６７，９７７号及び第５，９３０，９９０
号に記載されている。欧州特許第ＥＰ０７８１９０３Ａ
２号「Gas Turbine with Water Injection」には、ガス
タービンの圧縮器入口に供給される空気を過飽和させる
ためのシステムが記載されている。このシステムは、分
離型飽和／過飽和システムを含む。分離型注水／冷却シ
ステムでは、注水システムが２組のマニホルド／ノズル
に分割される。第１の注水システムのマニホルド／ノズ
ルでは、入口の空気を「飽和させる」ための十分な霧状
水を提供すると共に、空気中の水に十分な滞留時間を与
えて、空気が圧縮器のＩＧＶに入る前に空気中の水が完
全に蒸発するようにする。第１の注水システムからの水
で飽和した空気は、その空気を過飽和させるために追加
の水を注入する独自のマニホルド／ノズルのセットを有
する第２の注水システムに入る。
（噴霧器）が、米国特許第５，４６３，８７３号に記載
されている。ガスタービンの圧縮器入口に供給される空
気を過飽和させるための従来のシステムは、通常、吸気
ダクトに位置する単一の格子状の霧状噴射ノズルから構
成される。このようなシステムの代表的なものが、米国
特許第５，８６７，９７７号及び第５，９３０，９９０
号に記載されている。欧州特許第ＥＰ０７８１９０３Ａ
２号「Gas Turbine with Water Injection」には、ガス
タービンの圧縮器入口に供給される空気を過飽和させる
ためのシステムが記載されている。このシステムは、分
離型飽和／過飽和システムを含む。分離型注水／冷却シ
ステムでは、注水システムが２組のマニホルド／ノズル
に分割される。第１の注水システムのマニホルド／ノズ
ルでは、入口の空気を「飽和させる」ための十分な霧状
水を提供すると共に、空気中の水に十分な滞留時間を与
えて、空気が圧縮器のＩＧＶに入る前に空気中の水が完
全に蒸発するようにする。第１の注水システムからの水
で飽和した空気は、その空気を過飽和させるために追加
の水を注入する独自のマニホルド／ノズルのセットを有
する第２の注水システムに入る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】圧縮器に入る空気／水
の混合物を過飽和させることで、水滴により圧縮器が損
傷する恐れがある。液滴は、過飽和の水／空気の混合物
へと注入される流体中の微細な水の霧又は過剰な水の霧
が集まって生じる可能性がある。霧中の大きな水滴は、
圧縮器ブレード及び固定子に衝突して侵食する可能性が
ある。ブレードの侵食は、圧縮器の作動流体中の大きな
水滴により生じることがある。ガスタービン用の注水シ
ステムを作動させるのに、制御システムが必要である。
注水による電力増加を最大限にし、過剰な注水によるブ
レードの侵食及びその他の有害な影響を防ぐために、制
御システムが必要である。
の混合物を過飽和させることで、水滴により圧縮器が損
傷する恐れがある。液滴は、過飽和の水／空気の混合物
へと注入される流体中の微細な水の霧又は過剰な水の霧
が集まって生じる可能性がある。霧中の大きな水滴は、
圧縮器ブレード及び固定子に衝突して侵食する可能性が
ある。ブレードの侵食は、圧縮器の作動流体中の大きな
水滴により生じることがある。ガスタービン用の注水シ
ステムを作動させるのに、制御システムが必要である。
注水による電力増加を最大限にし、過剰な注水によるブ
レードの侵食及びその他の有害な影響を防ぐために、制
御システムが必要である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本出願人は、ガスタービ
ン用の飽和／過飽和注水システムに対する新規の制御シ
ステムを発明した。本制御システムは、注水システムの
飽和及び／又は過飽和部により圧縮器に供給される入口
の空気に注入される水の量を調整する。本制御システム
は、電力増加を最適化し、ガスタービンの制限に従うよ
うに注水を制限する。また、本制御システムは、電力増
加を最大限にし、圧縮器ブレードの侵食の可能性を最小
限にするために水の注入を調整する。
ン用の飽和／過飽和注水システムに対する新規の制御シ
ステムを発明した。本制御システムは、注水システムの
飽和及び／又は過飽和部により圧縮器に供給される入口
の空気に注入される水の量を調整する。本制御システム
は、電力増加を最適化し、ガスタービンの制限に従うよ
うに注水を制限する。また、本制御システムは、電力増
加を最大限にし、圧縮器ブレードの侵食の可能性を最小
限にするために水の注入を調整する。
【００１１】特に、本制御システムは、圧縮器の空気に
注入される水の注水の開始、停止及び水の量の調節／調
整を行う。このシステムは、ガスタービンの電力出力を
最大限にし、圧縮器ブレードの侵食を最小限にし、電力
増加システムの運転を適切で有利な状態に制限する。注
水格子（マニホルド／噴霧ノズルなど）が分割される場
合、各格子への注水は、飽和格子から注出される場合に
空気が飽和状態か又はそれに近い状態にあるように制御
され、過飽和部に対する水流量は、気流及びその他のガ
スタービンパラメータにより示される限度内に調節され
る。
注入される水の注水の開始、停止及び水の量の調節／調
整を行う。このシステムは、ガスタービンの電力出力を
最大限にし、圧縮器ブレードの侵食を最小限にし、電力
増加システムの運転を適切で有利な状態に制限する。注
水格子（マニホルド／噴霧ノズルなど）が分割される場
合、各格子への注水は、飽和格子から注出される場合に
空気が飽和状態か又はそれに近い状態にあるように制御
され、過飽和部に対する水流量は、気流及びその他のガ
スタービンパラメータにより示される限度内に調節され
る。
【００１２】分離注水システムの各部により注入される
水を別々に制御することにより、以下のような利点が提
供される。
水を別々に制御することにより、以下のような利点が提
供される。
【００１３】（ｉ）注入された空気が圧縮器入口の空気
／水の混合物を十分に飽和させることを確実にする。第
１の注入格子を使用して空気を飽和させることにより、
空気／水の混合物の温度は、第１の格子による空気／水
の混合物に対する湿球温度又はそれに近い温度まで下げ
ることができる。温度は、第１のシステムにより加えら
れた水の蒸発により下がる。
／水の混合物を十分に飽和させることを確実にする。第
１の注入格子を使用して空気を飽和させることにより、
空気／水の混合物の温度は、第１の格子による空気／水
の混合物に対する湿球温度又はそれに近い温度まで下げ
ることができる。温度は、第１のシステムにより加えら
れた水の蒸発により下がる。
【００１４】（ii）圧縮器に入り、その中を通過する作
動流体（空気／水の混合物）の温度が下がるにつれ、ガ
スタービンの電力出力が増加する。電力出力が増加する
のは、（１）その作動流体の密度が増加することにより
ガスタービンを通る作動流体のサイクル質量流量が増加
し、（２）圧縮器入口の温度が低下することによりサイ
クル温度比（燃焼温度対圧縮器入口の温度の比）が増加
するためである。
動流体（空気／水の混合物）の温度が下がるにつれ、ガ
スタービンの電力出力が増加する。電力出力が増加する
のは、（１）その作動流体の密度が増加することにより
ガスタービンを通る作動流体のサイクル質量流量が増加
し、（２）圧縮器入口の温度が低下することによりサイ
クル温度比（燃焼温度対圧縮器入口の温度の比）が増加
するためである。
【００１５】統合システムの飽和部／過飽和部に対する
水霧注入システムを分離し、各部に対する水流量を別々
に調節することにより、システムは、過飽和システムの
運転を申し分のない限度内に維持して圧縮器ブレードの
侵食を防ぐと同時に、空気／水の混合物の組成を維持し
てガスタービン電力出力を最適化することで広範囲の大
気の湿度状態に対応することができる。周囲空気の湿度
が低い場合、かなりの量の水を飽和部の空気中に注入す
ることができ、最大量の水を過飽和部に問題なく注入す
ることができる。
水霧注入システムを分離し、各部に対する水流量を別々
に調節することにより、システムは、過飽和システムの
運転を申し分のない限度内に維持して圧縮器ブレードの
侵食を防ぐと同時に、空気／水の混合物の組成を維持し
てガスタービン電力出力を最適化することで広範囲の大
気の湿度状態に対応することができる。周囲空気の湿度
が低い場合、かなりの量の水を飽和部の空気中に注入す
ることができ、最大量の水を過飽和部に問題なく注入す
ることができる。
【００１６】周囲空気が既に飽和している場合、飽和シ
ステムではそれ以上の水を蒸発させることはできない。
このような飽和した周囲空気の状態では、制御システム
は、注入システムの飽和部への水の注入は行わない。周
囲空気が水で飽和している場合、飽和システムへの注水
は行うべきではないが、過飽和部により水を注入するこ
とはできる。従って、高湿度状態においてもガスタービ
ン電力出力を増加させるために注水を行うことができ
る。
ステムではそれ以上の水を蒸発させることはできない。
このような飽和した周囲空気の状態では、制御システム
は、注入システムの飽和部への水の注入は行わない。周
囲空気が水で飽和している場合、飽和システムへの注水
は行うべきではないが、過飽和部により水を注入するこ
とはできる。従って、高湿度状態においてもガスタービ
ン電力出力を増加させるために注水を行うことができ
る。
【００１７】注水システムに対する制御により、注水を
防ぐことができ、その結果、氷が圧縮器内に形成される
であろう。ガスタービン圧縮器に入る水で飽和した空気
に対する乾球温度は、圧縮器ＩＧＶ又は第１段の回転子
ブレード上での水の凍結の可能性がある温度よりも高い
温度で維持されなければならない。この温度は、空気／
水の混合物が入口のボリュート及び圧縮器ＩＧＶを通っ
て加速される際に混合物中の水の凍結を防ぐために、水
の凝固点より十分に高い温度で維持されなければならな
い。圧縮器ＩＧＶ又は回転ブレード上で氷が形成される
場合、気流が減少し、電力出力が低下する。また、氷が
蓄積されてＩＧＶ又は第１段回転ブレードが折れる場
合、重大な機械的損傷が下流のステージにもたらされる
可能性がある。注水システムに対する制御は、圧縮器に
おいて水の凍結が生じる恐れがある状態での飽和／過飽
和システムの運転を排除すべきである。
防ぐことができ、その結果、氷が圧縮器内に形成される
であろう。ガスタービン圧縮器に入る水で飽和した空気
に対する乾球温度は、圧縮器ＩＧＶ又は第１段の回転子
ブレード上での水の凍結の可能性がある温度よりも高い
温度で維持されなければならない。この温度は、空気／
水の混合物が入口のボリュート及び圧縮器ＩＧＶを通っ
て加速される際に混合物中の水の凍結を防ぐために、水
の凝固点より十分に高い温度で維持されなければならな
い。圧縮器ＩＧＶ又は回転ブレード上で氷が形成される
場合、気流が減少し、電力出力が低下する。また、氷が
蓄積されてＩＧＶ又は第１段回転ブレードが折れる場
合、重大な機械的損傷が下流のステージにもたらされる
可能性がある。注水システムに対する制御は、圧縮器に
おいて水の凍結が生じる恐れがある状態での飽和／過飽
和システムの運転を排除すべきである。
【００１８】ガスタービン入口の空気の飽和により、通
常、ガスタービンが最大出力であるか、それに近い出力
である場合にガスタービンが組み込まれるガスタービン
（又はコンバインド蒸気／ガスタービン発電システム）
の熱効率が向上するであろう。オペレータが最大電力出
力より低い負荷に電力出力を設定する場合、ガスタービ
ンは、最大効率ポイントである設計ポイントから離れた
ポイントで運転されるので、飽和システムを運転するこ
とによって熱効率は低下する。ガスタービン入口の空気
の過飽和は、低い負荷では、同様にガスタービン又はコ
ンバインドサイクルシステムの熱効率を下げるであろ
う。従って、制御システムは、ガスタービンが最大出力
又はそれに近い出力で運転されている場合を除いて、飽
和システム及び／又は過飽和システムの運転を排除して
も良い。
常、ガスタービンが最大出力であるか、それに近い出力
である場合にガスタービンが組み込まれるガスタービン
（又はコンバインド蒸気／ガスタービン発電システム）
の熱効率が向上するであろう。オペレータが最大電力出
力より低い負荷に電力出力を設定する場合、ガスタービ
ンは、最大効率ポイントである設計ポイントから離れた
ポイントで運転されるので、飽和システムを運転するこ
とによって熱効率は低下する。ガスタービン入口の空気
の過飽和は、低い負荷では、同様にガスタービン又はコ
ンバインドサイクルシステムの熱効率を下げるであろ
う。従って、制御システムは、ガスタービンが最大出力
又はそれに近い出力で運転されている場合を除いて、飽
和システム及び／又は過飽和システムの運転を排除して
も良い。
【００１９】開示される注水制御システムの一実施例
は、測定されたガスタービン運転パラメータにより示さ
れるガスタービンにとって許容可能な限度内に入口の空
気中の含水率を維持しながら、周囲空気の温度が高い状
態で運転中のガスタービンの電力出力を増加するための
ガスタービン吸気システムに設置される水過飽和システ
ム用のシステムである。本注水システムの機械構成要素
には、ガスタービン吸気ダクト又はガスタービン圧縮器
吸気フードに設置された複数のマニホルド／噴霧ノズル
から構成される霧状水噴射型過飽和システムと、貯水タ
ンク、送水ポンプ、配管制御弁及び流量センサから構成
される各マニホルドに対する水流量を制御するための補
助システムとが含まれる。注水制御システムは、周囲空
気の湿度又は露点温度、周囲空気の乾球温度、圧縮器入
口における気流及び最大出力又はそれに近い出力での運
転を示すガスタービンパラメータに基づいて、過飽和シ
ステムに対する水の供給の開始、停止、調節及び制限を
行う。
は、測定されたガスタービン運転パラメータにより示さ
れるガスタービンにとって許容可能な限度内に入口の空
気中の含水率を維持しながら、周囲空気の温度が高い状
態で運転中のガスタービンの電力出力を増加するための
ガスタービン吸気システムに設置される水過飽和システ
ム用のシステムである。本注水システムの機械構成要素
には、ガスタービン吸気ダクト又はガスタービン圧縮器
吸気フードに設置された複数のマニホルド／噴霧ノズル
から構成される霧状水噴射型過飽和システムと、貯水タ
ンク、送水ポンプ、配管制御弁及び流量センサから構成
される各マニホルドに対する水流量を制御するための補
助システムとが含まれる。注水制御システムは、周囲空
気の湿度又は露点温度、周囲空気の乾球温度、圧縮器入
口における気流及び最大出力又はそれに近い出力での運
転を示すガスタービンパラメータに基づいて、過飽和シ
ステムに対する水の供給の開始、停止、調節及び制限を
行う。
【００２０】注水制御システムの別の実施例は、ガスタ
ービン圧縮器に入る空気を冷却して周囲空気の温度が高
い状態で運転中のガスタービン電力出力を増加するため
のガスタービン吸気システムに設置された霧状水噴射型
蒸発冷却器用のシステムである。冷却器の機械構成要素
には、空気の速度が低く、滞留時間が十分であるので入
口の空気がガスタービン圧縮器に入る前にその空気に注
入される水を蒸発させることが可能な場所の吸気システ
ムに設置された複数のマニホルド／ノズルから構成され
る霧状水噴射型蒸発冷却器と、貯水タンク、送水ポン
プ、配管、制御弁及び各マニホルドに対する水流センサ
から構成される各マニホルドに対する水流量を制御する
ための補助システムとが含まれる。注水制御システム
は、周囲空気の湿度又は湿球温度、周囲空気の乾球温
度、蒸発冷却器の下流の空気の乾球温度、圧縮器入口に
おける気流及び最大出力又はそれに近い出力での運転を
示すガスタービンパラメータに基づいて、蒸発冷却器に
対する水の供給の開始、停止及び調節を行う。
ービン圧縮器に入る空気を冷却して周囲空気の温度が高
い状態で運転中のガスタービン電力出力を増加するため
のガスタービン吸気システムに設置された霧状水噴射型
蒸発冷却器用のシステムである。冷却器の機械構成要素
には、空気の速度が低く、滞留時間が十分であるので入
口の空気がガスタービン圧縮器に入る前にその空気に注
入される水を蒸発させることが可能な場所の吸気システ
ムに設置された複数のマニホルド／ノズルから構成され
る霧状水噴射型蒸発冷却器と、貯水タンク、送水ポン
プ、配管、制御弁及び各マニホルドに対する水流センサ
から構成される各マニホルドに対する水流量を制御する
ための補助システムとが含まれる。注水制御システム
は、周囲空気の湿度又は湿球温度、周囲空気の乾球温
度、蒸発冷却器の下流の空気の乾球温度、圧縮器入口に
おける気流及び最大出力又はそれに近い出力での運転を
示すガスタービンパラメータに基づいて、蒸発冷却器に
対する水の供給の開始、停止及び調節を行う。
【００２１】注水制御システムの更なる実施例は、測定
されたガスタービン運転パラメータに基づくガスタービ
ンにとって許容可能な限度内に入口の空気中の含水率を
維持しながら、ガスタービン電力出力及びガスタービン
効率を最適化する周囲空気の温度が高い状態で運転中の
ガスタービンの電力出力を増加するためのガスタービン
吸気システムに設置された分離２段水飽和／過飽和シス
テム用のシステムである。分離注水システムの機械構成
要素には、空気の速度が低いように流域の広い吸気ダク
トの部分に設置された複数のマニホルド／ノズルを備え
る霧状水噴射型飽和部と、飽和部の下流の吸気ダクト、
又は、霧状水が圧縮器ブレードの経路へと直接流れるガ
スタービン圧縮器吸気フードに設置された複数のマニホ
ルド／ノズルを備える霧状水噴射型過飽和部と、それぞ
れ、貯水タンク、送水ポンプ、配管、制御弁及び流量セ
ンサから構成される飽和部／過飽和部に対する水流量を
制御するための補助システムとが含まれる。注水制御シ
ステムは、周囲空気の湿度又は湿球温度、周囲空気の乾
球温度、圧縮器入口における気流、飽和部の下流の空気
／水の混合物の乾球温度、各マニホルドに対する水流及
び高出力を示すガスタービン運転パラメータにそれぞれ
基づいて、飽和部／過飽和部に対する水の供給の開始、
停止及び調節を行う。
されたガスタービン運転パラメータに基づくガスタービ
ンにとって許容可能な限度内に入口の空気中の含水率を
維持しながら、ガスタービン電力出力及びガスタービン
効率を最適化する周囲空気の温度が高い状態で運転中の
ガスタービンの電力出力を増加するためのガスタービン
吸気システムに設置された分離２段水飽和／過飽和シス
テム用のシステムである。分離注水システムの機械構成
要素には、空気の速度が低いように流域の広い吸気ダク
トの部分に設置された複数のマニホルド／ノズルを備え
る霧状水噴射型飽和部と、飽和部の下流の吸気ダクト、
又は、霧状水が圧縮器ブレードの経路へと直接流れるガ
スタービン圧縮器吸気フードに設置された複数のマニホ
ルド／ノズルを備える霧状水噴射型過飽和部と、それぞ
れ、貯水タンク、送水ポンプ、配管、制御弁及び流量セ
ンサから構成される飽和部／過飽和部に対する水流量を
制御するための補助システムとが含まれる。注水制御シ
ステムは、周囲空気の湿度又は湿球温度、周囲空気の乾
球温度、圧縮器入口における気流、飽和部の下流の空気
／水の混合物の乾球温度、各マニホルドに対する水流及
び高出力を示すガスタービン運転パラメータにそれぞれ
基づいて、飽和部／過飽和部に対する水の供給の開始、
停止及び調節を行う。
【００２２】注水制御システムの別の実施例は、測定さ
れたガスタービン運転パラメータに基づくガスタービン
にとって許容可能な限度内に入口の空気中の含水率を維
持しながら、ガスタービン電力出力及びガスタービン効
率を最適化する周囲空気温度が高い状態で運転中の電力
出力を増加するための媒体型蒸発冷却器の下流のガスタ
ービン吸気システムに設置された水過飽和システム用の
システムである。過飽和システムの機械構成要素には、
空気の速度が低く流域の広い吸気ダクトの部分に設置さ
れた媒体型飽和部と、霧状水が圧縮器ブレードの経路へ
と直接流れるガスタービン圧縮器吸気フードに設置され
た霧状水噴射型過飽和部と、過飽和部に対する水量を制
御するための貯水タンク、送水ポンプ、配管、制御弁及
び流量センサから構成される補助システムと、水溜、再
循環ポンプ、ブローダウン弁、飲料水補給弁、配管など
から構成される媒体飽和部用の第２の補助給水システム
とが含まれる。媒体型蒸発冷却器のために、制御システ
ムは、周囲空気の湿度又は乾球温度及びガスタービンが
最大出力又はそれに近い出力で運転されていることを示
すガスタービンパラメータに基づいて、媒体型蒸発冷却
器用の再循環ポンプの始動及び停止を行い、蒸発冷却器
の水溜への補給水の調節を行う。過飽和システムのため
に、制御システムは、周囲空気の乾球温度、蒸発冷却器
の下流の水／空気の混合物の乾球温度、圧縮器入口にお
ける気流、各マニホルドに対する水流量及び最大出力又
はそれに近い出力を示すガスタービン運転パラメータに
基づいて、過飽和部の各マニホルドに対する水の供給の
開始、停止、調節及び制限を行う。
れたガスタービン運転パラメータに基づくガスタービン
にとって許容可能な限度内に入口の空気中の含水率を維
持しながら、ガスタービン電力出力及びガスタービン効
率を最適化する周囲空気温度が高い状態で運転中の電力
出力を増加するための媒体型蒸発冷却器の下流のガスタ
ービン吸気システムに設置された水過飽和システム用の
システムである。過飽和システムの機械構成要素には、
空気の速度が低く流域の広い吸気ダクトの部分に設置さ
れた媒体型飽和部と、霧状水が圧縮器ブレードの経路へ
と直接流れるガスタービン圧縮器吸気フードに設置され
た霧状水噴射型過飽和部と、過飽和部に対する水量を制
御するための貯水タンク、送水ポンプ、配管、制御弁及
び流量センサから構成される補助システムと、水溜、再
循環ポンプ、ブローダウン弁、飲料水補給弁、配管など
から構成される媒体飽和部用の第２の補助給水システム
とが含まれる。媒体型蒸発冷却器のために、制御システ
ムは、周囲空気の湿度又は乾球温度及びガスタービンが
最大出力又はそれに近い出力で運転されていることを示
すガスタービンパラメータに基づいて、媒体型蒸発冷却
器用の再循環ポンプの始動及び停止を行い、蒸発冷却器
の水溜への補給水の調節を行う。過飽和システムのため
に、制御システムは、周囲空気の乾球温度、蒸発冷却器
の下流の水／空気の混合物の乾球温度、圧縮器入口にお
ける気流、各マニホルドに対する水流量及び最大出力又
はそれに近い出力を示すガスタービン運転パラメータに
基づいて、過飽和部の各マニホルドに対する水の供給の
開始、停止、調節及び制限を行う。
【００２３】
【発明の実施の形態】これらの実施例は、本発明のその
他の目的及び利点と同様に、添付の図面と関連させなが
ら、本発明の現時点で好適な実施例のより詳細な説明を
綿密に検討することによって十分に理解されるであろ
う。
他の目的及び利点と同様に、添付の図面と関連させなが
ら、本発明の現時点で好適な実施例のより詳細な説明を
綿密に検討することによって十分に理解されるであろ
う。
【００２４】図１は、過飽和注水システムを有するガス
タービン吸気口システムの第１の実施例を示す図であ
る。ガスタービン１０は、圧縮器１２、燃焼部１４、タ
ービン１６及びタービン排気システムを含む。ガスター
ビンの作動流体は、空気／水の混合物である。混合物
は、圧縮器に入り、燃焼部において燃料と混合され、熱
ガスに変えられて排気ガスとして放出される。ガスター
ビンの出力は、発電機１８又はその他の電力負荷に接続
されても良い。
タービン吸気口システムの第１の実施例を示す図であ
る。ガスタービン１０は、圧縮器１２、燃焼部１４、タ
ービン１６及びタービン排気システムを含む。ガスター
ビンの作動流体は、空気／水の混合物である。混合物
は、圧縮器に入り、燃焼部において燃料と混合され、熱
ガスに変えられて排気ガスとして放出される。ガスター
ビンの出力は、発電機１８又はその他の電力負荷に接続
されても良い。
【００２５】空気／水の混合物は、エアダクト２４及び
吸気フード２０を介して圧縮器に入り、圧縮器のＩＧＶ
２２を通過する。圧縮器の中で、混合物は、圧縮器の一
連の段を通過しながら次第に圧縮される。この段は、通
常、翼列の固定子と回転圧縮器ブレードを含むが、遠心
圧縮器の段を含むこともある。吸気フード２０への入口
は、注水システム２６に接続される。この注水システム
２６は、単段の注水噴霧ノズル／マニホルド２８を含
み、これにより、水が給水管からノズルに分配される。
空気は、エアフィルタ３２及び空気取入れ口３４を含む
エアダクト２４から注水システムに入る。周囲空気は取
入れ口に入ってろ過され、ダクトで注水システムに送ら
れる。注水システムのノズル３５は、エアダクト２４を
通って流れる空気に霧状水を噴射するが、この水は、水
／空気の混合物が圧縮器に入る前に蒸発する。ノズルの
水は、送水ポンプ３６及び貯水タンク３８により供給さ
れ、これらは、給水配管を介してマニホルドに接続され
る。空気流を水で過度に飽和するため、水が空気中に注
入される。空気／水の混合物は、ガスタービンまで進ん
でＩＧＶに入る。混合物は、ここでガスタービンの作動
流体になる。
吸気フード２０を介して圧縮器に入り、圧縮器のＩＧＶ
２２を通過する。圧縮器の中で、混合物は、圧縮器の一
連の段を通過しながら次第に圧縮される。この段は、通
常、翼列の固定子と回転圧縮器ブレードを含むが、遠心
圧縮器の段を含むこともある。吸気フード２０への入口
は、注水システム２６に接続される。この注水システム
２６は、単段の注水噴霧ノズル／マニホルド２８を含
み、これにより、水が給水管からノズルに分配される。
空気は、エアフィルタ３２及び空気取入れ口３４を含む
エアダクト２４から注水システムに入る。周囲空気は取
入れ口に入ってろ過され、ダクトで注水システムに送ら
れる。注水システムのノズル３５は、エアダクト２４を
通って流れる空気に霧状水を噴射するが、この水は、水
／空気の混合物が圧縮器に入る前に蒸発する。ノズルの
水は、送水ポンプ３６及び貯水タンク３８により供給さ
れ、これらは、給水配管を介してマニホルドに接続され
る。空気流を水で過度に飽和するため、水が空気中に注
入される。空気／水の混合物は、ガスタービンまで進ん
でＩＧＶに入る。混合物は、ここでガスタービンの作動
流体になる。
【００２６】General Electric Mark VTM制御システム
などの従来のガスタービン制御システム４０が、ガスタ
ービン１０の動作を制御する。この制御システムと関連
するのが、注水システム用の制御システム４２である。
これらの制御システムは、単一のコンピュータシステム
へと統合されても良い。制御システムは、センサの回転
速度を検出する回転速度センサ、圧縮器入口での気圧及
び作動流体の圧力（静圧及び動圧）を検出する気流セン
サ（ＦＴ）４４、及び、圧縮器入口及びガスタービンの
その他の場所での作動流体の温度を測定する圧縮器／タ
ービンの温度センサなどのガスタービンの状態及び動作
を監視する種々のセンサに対する入力信号を受信する。
などの従来のガスタービン制御システム４０が、ガスタ
ービン１０の動作を制御する。この制御システムと関連
するのが、注水システム用の制御システム４２である。
これらの制御システムは、単一のコンピュータシステム
へと統合されても良い。制御システムは、センサの回転
速度を検出する回転速度センサ、圧縮器入口での気圧及
び作動流体の圧力（静圧及び動圧）を検出する気流セン
サ（ＦＴ）４４、及び、圧縮器入口及びガスタービンの
その他の場所での作動流体の温度を測定する圧縮器／タ
ービンの温度センサなどのガスタービンの状態及び動作
を監視する種々のセンサに対する入力信号を受信する。
【００２７】その他のセンサには、注水システム２６の
ノズルを通ってマニホルドに流れる水の量を測定する水
流センサ（ＦＴ）４６が含まれても良い。これらの水流
センサは、注水コントローラ４２にフィードバック信号
を供給し、このコントローラは、予定流量との比較を行
う。コントローラは、実際の水流量が予定量と一致する
ように給水弁４８を操作し、これにより、圧縮器に入る
空気に対して注入される水の量が調整される。また、セ
ンサは、気圧などの周囲の状態を気圧計型圧力センサ
（ＰＴ）４８を用いて監視し、周囲温度を乾球温度セン
サ（ＴＥ）５０及び湿球温度センサ（ＴＥ）５２を用い
て監視する。センサ信号は、電線、無線リンク及びその
他の通信経路などの従来の手段を介してコントローラに
送信される。
ノズルを通ってマニホルドに流れる水の量を測定する水
流センサ（ＦＴ）４６が含まれても良い。これらの水流
センサは、注水コントローラ４２にフィードバック信号
を供給し、このコントローラは、予定流量との比較を行
う。コントローラは、実際の水流量が予定量と一致する
ように給水弁４８を操作し、これにより、圧縮器に入る
空気に対して注入される水の量が調整される。また、セ
ンサは、気圧などの周囲の状態を気圧計型圧力センサ
（ＰＴ）４８を用いて監視し、周囲温度を乾球温度セン
サ（ＴＥ）５０及び湿球温度センサ（ＴＥ）５２を用い
て監視する。センサ信号は、電線、無線リンク及びその
他の通信経路などの従来の手段を介してコントローラに
送信される。
【００２８】注水制御システム４２は、ガスタービンが
許容可能な運転限度の範囲内に注水システムを維持する
ために、吸気口の空気の水飽和又は過飽和を制御するこ
とによって、ガスタービンの電力増加を最適化する。例
えば、コントローラ４２は、ガスタービンが全速力且つ
全負荷（ＦＳＦＬ）状態で運転していた後に注水を開始
することもある。コントローラは、注水システムの動作
を制御するアルゴリズムを実行する。制御システムは、
ガスタービン、種々の圧力／温度センサ、気流／水流セ
ンサからのセンサ入力を受信するコンピュータシステム
を含んでも良い。コンピュータのプロセッサは、センサ
入力を評価し、注水システムの飽和及び／又は過飽和マ
ニホルド／ノズルに対する適切な水流量を判定する。プ
ロセッサは、コンピュータメモリユニットにアクセス
し、センサ測定値及びガスタービン運転パラメータから
格納されたデータを検索し、このデータを使用して注水
システムを制御する際に有用な出力を生成するアルゴリ
ズムを検索する。コンピュータは、所望の水流量にする
ために、給水弁４８及び／又は送水ポンプ３６に対して
コマンド信号を発行しても良い。制御システム４２は、
ガスタービン運転パラメータ及び周囲空気の状態に反応
する。制御システムは、ガスタービン制御システム用の
コンピュータシステム４０と統合されても、システム４
０内に組み込まれても良い。システムは、水噴射型蒸発
冷却器（空気飽和システム）、単一注水格子型過飽和シ
ステム、２段過飽和システム及びその他の注水システム
を制御するのに適用可能である。
許容可能な運転限度の範囲内に注水システムを維持する
ために、吸気口の空気の水飽和又は過飽和を制御するこ
とによって、ガスタービンの電力増加を最適化する。例
えば、コントローラ４２は、ガスタービンが全速力且つ
全負荷（ＦＳＦＬ）状態で運転していた後に注水を開始
することもある。コントローラは、注水システムの動作
を制御するアルゴリズムを実行する。制御システムは、
ガスタービン、種々の圧力／温度センサ、気流／水流セ
ンサからのセンサ入力を受信するコンピュータシステム
を含んでも良い。コンピュータのプロセッサは、センサ
入力を評価し、注水システムの飽和及び／又は過飽和マ
ニホルド／ノズルに対する適切な水流量を判定する。プ
ロセッサは、コンピュータメモリユニットにアクセス
し、センサ測定値及びガスタービン運転パラメータから
格納されたデータを検索し、このデータを使用して注水
システムを制御する際に有用な出力を生成するアルゴリ
ズムを検索する。コンピュータは、所望の水流量にする
ために、給水弁４８及び／又は送水ポンプ３６に対して
コマンド信号を発行しても良い。制御システム４２は、
ガスタービン運転パラメータ及び周囲空気の状態に反応
する。制御システムは、ガスタービン制御システム用の
コンピュータシステム４０と統合されても、システム４
０内に組み込まれても良い。システムは、水噴射型蒸発
冷却器（空気飽和システム）、単一注水格子型過飽和シ
ステム、２段過飽和システム及びその他の注水システム
を制御するのに適用可能である。
【００２９】注水制御システム４２は、注水の開始、停
止、調節を制御し、１組のマニホルド／噴霧ノズルを用
いて過飽和システムにおいて注入される水を制限する。
制御システムは、圧縮器気流センサ４４からの入力信
号、センサ４８により測定された周囲空気又は過飽和シ
ステムの上流のダクトにおいて流れる空気の乾球温度、
センサ５０により測定された周囲空気又は過飽和システ
ムの上流のダクトにおいて流れる空気の湿球温度、各マ
ニホルド給水路における水流センサ４６、及び、ガスタ
ービンが最大出力又はそれに近い出力で運転されている
ことを示すガスタービンパラメータ（従来のガスタービ
ン制御センサにより測定）に基づいて、これらの機能を
実行する。
止、調節を制御し、１組のマニホルド／噴霧ノズルを用
いて過飽和システムにおいて注入される水を制限する。
制御システムは、圧縮器気流センサ４４からの入力信
号、センサ４８により測定された周囲空気又は過飽和シ
ステムの上流のダクトにおいて流れる空気の乾球温度、
センサ５０により測定された周囲空気又は過飽和システ
ムの上流のダクトにおいて流れる空気の湿球温度、各マ
ニホルド給水路における水流センサ４６、及び、ガスタ
ービンが最大出力又はそれに近い出力で運転されている
ことを示すガスタービンパラメータ（従来のガスタービ
ン制御センサにより測定）に基づいて、これらの機能を
実行する。
【００３０】注水システム用の制御システムは、以下に
示す特定の制御機能を実行する。
示す特定の制御機能を実行する。
【００３１】１．周囲空気の状態が申し分なく、ガスタ
ービンが最大出力又はそれに近い出力で運転されている
場合、過飽和システムの送水ポンプ３６を始動し、給水
停止弁４８を開く。
ービンが最大出力又はそれに近い出力で運転されている
場合、過飽和システムの送水ポンプ３６を始動し、給水
停止弁４８を開く。
【００３２】２．水流量の範囲が注水ノズルにより有効
な水の霧化を達成するのに十分であるように、マニホル
ド３５に対する水流量を調節する。単一の送水ポンプ３
６及び１組の制御弁４８からの各マニホルドに対する水
流量を調整するための水流量フィードバック信号が示さ
れる。変速駆動及び各マニホルドに対する適切な制御を
備えたポンプを含むシステムが使用されても良い。可変
速の送水ポンプを備えるシステムでは、コントローラ４
２は、弁の位置とポンプの速度の双方を調節し、注入マ
ニホルド／ノズルに対する水圧及び水流量を調整するこ
とができるであろう。
な水の霧化を達成するのに十分であるように、マニホル
ド３５に対する水流量を調節する。単一の送水ポンプ３
６及び１組の制御弁４８からの各マニホルドに対する水
流量を調整するための水流量フィードバック信号が示さ
れる。変速駆動及び各マニホルドに対する適切な制御を
備えたポンプを含むシステムが使用されても良い。可変
速の送水ポンプを備えるシステムでは、コントローラ４
２は、弁の位置とポンプの速度の双方を調節し、注入マ
ニホルド／ノズルに対する水圧及び水流量を調整するこ
とができるであろう。
【００３３】３．過飽和システムに対する総水流量を調
整し、周囲空気における水部分に基づいて過飽和システ
ムの下流の空気／水の混合物に対する水部分（ＷＦ）セ
ットポイントを維持する。この水部分は、周囲空気の乾
球温度及び湿球温度、過飽和システムに対する測定され
た水流量、及び、ガスタービン吸気口の流量センサ又は
その他の流量測定システムにより検知された圧縮器の気
流により判定される。水流を判定するアルゴリズムの一
例は、以下の通りである：
整し、周囲空気における水部分に基づいて過飽和システ
ムの下流の空気／水の混合物に対する水部分（ＷＦ）セ
ットポイントを維持する。この水部分は、周囲空気の乾
球温度及び湿球温度、過飽和システムに対する測定され
た水流量、及び、ガスタービン吸気口の流量センサ又は
その他の流量測定システムにより検知された圧縮器の気
流により判定される。水流を判定するアルゴリズムの一
例は、以下の通りである：
【００３４】
【数１】
【００３５】式中、Wssは過飽和システムに対する総水
流量であり、WF1ssは、注水システム２６に対する水部
分であり、W1cは、圧縮器入口での乾燥空気（水蒸気な
しの空気）の流量である。
流量であり、WF1ssは、注水システム２６に対する水部
分であり、W1cは、圧縮器入口での乾燥空気（水蒸気な
しの空気）の流量である。
【００３６】水部分を判定するためのアルゴリズムの一
例は、以下の通りである：
例は、以下の通りである：
【００３７】
【数２】
【００３８】式中、WF1cは圧縮器／ＩＧＶ入口での水部
分であり、WFaは、周囲空気の水部分であり（WFa = f(T
adb, Tawb)）、WFssは、注水システム２６に対する水部
分であり、Tadbは、周囲乾球温度であり、Tawbは、周囲
湿球温度であり、「f」は、Tadb及びTawbなどの入力パ
ラメータとWfaなどの出力との機能関係を示す。
分であり、WFaは、周囲空気の水部分であり（WFa = f(T
adb, Tawb)）、WFssは、注水システム２６に対する水部
分であり、Tadbは、周囲乾球温度であり、Tawbは、周囲
湿球温度であり、「f」は、Tadb及びTawbなどの入力パ
ラメータとWfaなどの出力との機能関係を示す。
【００３９】４．圧縮器入口などでの過飽和システムの
下流の空気／水の混合物中の水部分を制限することに基
づいて、過飽和システムに対する水流量を制限し、圧縮
器ブレードの侵食又はその他のガスタービン制限を最小
限にする。制御システムは、水流を調節し、需要が限界
に達するか、あるいは、限界を超える場合に水部分の制
限を維持する。
下流の空気／水の混合物中の水部分を制限することに基
づいて、過飽和システムに対する水流量を制限し、圧縮
器ブレードの侵食又はその他のガスタービン制限を最小
限にする。制御システムは、水流を調節し、需要が限界
に達するか、あるいは、限界を超える場合に水部分の制
限を維持する。
【００４０】５．周囲空気の状態が注水に適していない
場合、例えば、湿度が高すぎたり温度が低すぎたりする
場合、あるいは、ガスタービンパラメータがガスタービ
ンが最大出力又はそれに近い出力で運転されていないこ
とを示す場合に、マニホルド／ノズルに対する水流を停
止することによって注水を停止する。
場合、例えば、湿度が高すぎたり温度が低すぎたりする
場合、あるいは、ガスタービンパラメータがガスタービ
ンが最大出力又はそれに近い出力で運転されていないこ
とを示す場合に、マニホルド／ノズルに対する水流を停
止することによって注水を停止する。
【００４１】図２は、霧状水噴射型飽和システム（蒸発
冷却器）５４においてガスタービン吸気口の空気への注
水の開始、停止、調節及び制限を行う飽和注水制御シス
テムの第２の実施例を示す。制御システムは、周囲空気
乾球温度センサ４８からの入力信号、周囲空気湿球温度
（又は湿度）センサ５０、（水の実際の蒸発がセンサ５
６の通過前に行われるように）蒸発冷却器から離間した
下流のエアダクトに位置する湿球温度センサ５６、圧縮
器気流センサ４４、各マニホルドに対する給水路の流量
センサ４６に基づいて、これらの機能を実行する。
冷却器）５４においてガスタービン吸気口の空気への注
水の開始、停止、調節及び制限を行う飽和注水制御シス
テムの第２の実施例を示す。制御システムは、周囲空気
乾球温度センサ４８からの入力信号、周囲空気湿球温度
（又は湿度）センサ５０、（水の実際の蒸発がセンサ５
６の通過前に行われるように）蒸発冷却器から離間した
下流のエアダクトに位置する湿球温度センサ５６、圧縮
器気流センサ４４、各マニホルドに対する給水路の流量
センサ４６に基づいて、これらの機能を実行する。
【００４２】制御システム５２の第２の実施例に対して
実行される特定の制御機能には、以下のものが含まれ
る。
実行される特定の制御機能には、以下のものが含まれ
る。
【００４３】１．周囲空気の状態が申し分なく、ガスタ
ービンパラメータがガスタービンが最大出力又はそれに
近い出力で運転されていることを示す場合、蒸発冷却器
の送水ポンプ３６を始動し、給水停止弁４８を開く。申
し分のない周囲空気の状態は、通常、乾球温度が５９゜
F（１５℃）より高く、周囲空気における相対湿度が１
０％を超える状態である。
ービンパラメータがガスタービンが最大出力又はそれに
近い出力で運転されていることを示す場合、蒸発冷却器
の送水ポンプ３６を始動し、給水停止弁４８を開く。申
し分のない周囲空気の状態は、通常、乾球温度が５９゜
F（１５℃）より高く、周囲空気における相対湿度が１
０％を超える状態である。
【００４４】２．流量の範囲がマニホルドに取り付けら
れたノズルにより有効な水噴射の霧化を達成するのに十
分であるように、各マニホルド５８に対する水流量を調
整する。マニホルドに対する水流／水圧は、弁４８によ
ってのみ制御されても（特に、送水ポンプが単一速度の
ポンプである場合）、あるいは、弁４８と可変速の送水
ポンプとの組み合わせにより制御されても良い。
れたノズルにより有効な水噴射の霧化を達成するのに十
分であるように、各マニホルド５８に対する水流量を調
整する。マニホルドに対する水流／水圧は、弁４８によ
ってのみ制御されても（特に、送水ポンプが単一速度の
ポンプである場合）、あるいは、弁４８と可変速の送水
ポンプとの組み合わせにより制御されても良い。
【００４５】３．蒸発冷却器５４に対する総水流量を調
整し、蒸発冷却器の下流の吸気／吸水配管６０の乾球温
度センサ５６により測定される所定の乾球温度セットポ
イントを維持する。この乾球温度設定は、制御システム
５２により周囲空気の湿球温度＋周囲空気の乾球温度と
周囲空気の湿球温度との差の約５〜１０％の部分として
計算されてもよい。蒸発冷却器に対する水流量のフィー
ドバック制御のためのアルゴリズムの一例は、以下の通
りである：
整し、蒸発冷却器の下流の吸気／吸水配管６０の乾球温
度センサ５６により測定される所定の乾球温度セットポ
イントを維持する。この乾球温度設定は、制御システム
５２により周囲空気の湿球温度＋周囲空気の乾球温度と
周囲空気の湿球温度との差の約５〜１０％の部分として
計算されてもよい。蒸発冷却器に対する水流量のフィー
ドバック制御のためのアルゴリズムの一例は、以下の通
りである：
【００４６】
【数３】
【００４７】式中、Wwecは、冷却器に対する水流量であ
り、K1は、フィードバックコントローラのゲインであり
（各注入システム設計ごとに判定）、T2ecdbspは、冷却
器の下流の乾球温度に対するセットポイントであり、T2
ecdbは、冷却器の下流の実際の乾球温度（センサ５６）
である。従って、Wwecは、冷却器の下流の実際の乾球温
度とセットポイント乾球温度との差の関数である。
り、K1は、フィードバックコントローラのゲインであり
（各注入システム設計ごとに判定）、T2ecdbspは、冷却
器の下流の乾球温度に対するセットポイントであり、T2
ecdbは、冷却器の下流の実際の乾球温度（センサ５６）
である。従って、Wwecは、冷却器の下流の実際の乾球温
度とセットポイント乾球温度との差の関数である。
【００４８】ダクト６０を通って流れる空気／水の混合
物中の水により、ダクトの乾球センサ５６は湿ることが
多い。湿った乾球温度センサは、場合によっては、不正
確な乾球温度信号を生成する可能性がある。乾球温度セ
ンサ５６が、蒸発冷却器からの液体の水のキャリーオー
バにより湿る場合、湿球温度（乾球温度ではない）を示
すであろう。誤った湿球温度は、乾球温度セットポイン
トを下回り、コントローラ４２は、誤った乾球データに
反応して不安定になるであろう。通常、湿った乾球セン
サから生じる制御の不安定性を防ぐために、制御システ
ム５２は、周囲空気の乾球温度及び周囲空気の湿球温度
から計算された水流要求によりフィードフォワード制御
に切り替わる。これらの温度測定値に基づいて、コント
ローラは、蒸発冷却器の下流の乾球温度セットポイント
を満たすのに十分なように圧縮器入口の気流を調節す
る。フィードフォワード制御に対するアルゴリズムの一
例は、以下の通りである：
物中の水により、ダクトの乾球センサ５６は湿ることが
多い。湿った乾球温度センサは、場合によっては、不正
確な乾球温度信号を生成する可能性がある。乾球温度セ
ンサ５６が、蒸発冷却器からの液体の水のキャリーオー
バにより湿る場合、湿球温度（乾球温度ではない）を示
すであろう。誤った湿球温度は、乾球温度セットポイン
トを下回り、コントローラ４２は、誤った乾球データに
反応して不安定になるであろう。通常、湿った乾球セン
サから生じる制御の不安定性を防ぐために、制御システ
ム５２は、周囲空気の乾球温度及び周囲空気の湿球温度
から計算された水流要求によりフィードフォワード制御
に切り替わる。これらの温度測定値に基づいて、コント
ローラは、蒸発冷却器の下流の乾球温度セットポイント
を満たすのに十分なように圧縮器入口の気流を調節す
る。フィードフォワード制御に対するアルゴリズムの一
例は、以下の通りである：
【００４９】
【数４】
【００５０】式中、Wsecspは冷却器に対する水流量に対
するフィードフォワード制御の計算された要求であり、
K2は、蒸発冷却器の有効性であり、W1cは、圧縮器に対
する空気／水の流量（センサ４４）であり、WFasは、飽
和周囲の空気水部分であり（WF as = f(Tawb)）、WF
aは、周囲空気の水部分である（WFa = f(Tadb, Taw
b)）。
するフィードフォワード制御の計算された要求であり、
K2は、蒸発冷却器の有効性であり、W1cは、圧縮器に対
する空気／水の流量（センサ４４）であり、WFasは、飽
和周囲の空気水部分であり（WF as = f(Tawb)）、WF
aは、周囲空気の水部分である（WFa = f(Tadb, Taw
b)）。
【００５１】４．周囲空気の状態が適切でない場合、あ
るいは、ガスタービンパラメータがガスタービンが最大
出力又はそれに近い出力で運転されていないことを示す
場合に、蒸発冷却器に対する水流を停止する。蒸発冷却
器を作動させるのに申し分のない周囲空気の状態は、周
囲空気の乾球温度が５９゜F（１５℃）より高い状態を
含んでも良い。
るいは、ガスタービンパラメータがガスタービンが最大
出力又はそれに近い出力で運転されていないことを示す
場合に、蒸発冷却器に対する水流を停止する。蒸発冷却
器を作動させるのに申し分のない周囲空気の状態は、周
囲空気の乾球温度が５９゜F（１５℃）より高い状態を
含んでも良い。
【００５２】図３は、ガスタービン入口の空気流への水
の注入の開始、停止、調節及び制限を行う注水システム
制御システム６２の第３の実施例を示す。制御システム
は、２組の霧状水噴射マニホルド／ノズル６６、６８を
有する分離過飽和注水システム６２用のシステムであ
る。第１の組のマニホルド／噴霧ノズル６６は、空気流
を飽和させるのに十分な水を注入する。第１の組のマニ
ホルド／ノズルによる注水の後、水で飽和した空気が第
２の組のマニホルド／噴霧ノズル６８へと進む前に水を
蒸発させるために、ダクト６０中の空気／水の混合物に
対しては十分な滞留時間がある。第２の組のマニホルド
／ノズル６８は、空気を過度に飽和する。この制御シス
テム６２は、統合型の飽和／過飽和システムの運転のた
めに、周囲空気の乾球温度センサ４８から受信した入力
信号、周囲空気の湿球温度（又は湿度）センサ５０、圧
縮器気流センサ４４、水で飽和した空気の乾球温度セン
サ５６、飽和／過飽和部における各マニホルドに対する
給水管７４の水流センサ７０、７２、及び、全速力／全
負荷などの申し分のない運転状態を示すガスタービン制
御部からの信号に基づいて、過飽和システムを調整す
る。
の注入の開始、停止、調節及び制限を行う注水システム
制御システム６２の第３の実施例を示す。制御システム
は、２組の霧状水噴射マニホルド／ノズル６６、６８を
有する分離過飽和注水システム６２用のシステムであ
る。第１の組のマニホルド／噴霧ノズル６６は、空気流
を飽和させるのに十分な水を注入する。第１の組のマニ
ホルド／ノズルによる注水の後、水で飽和した空気が第
２の組のマニホルド／噴霧ノズル６８へと進む前に水を
蒸発させるために、ダクト６０中の空気／水の混合物に
対しては十分な滞留時間がある。第２の組のマニホルド
／ノズル６８は、空気を過度に飽和する。この制御シス
テム６２は、統合型の飽和／過飽和システムの運転のた
めに、周囲空気の乾球温度センサ４８から受信した入力
信号、周囲空気の湿球温度（又は湿度）センサ５０、圧
縮器気流センサ４４、水で飽和した空気の乾球温度セン
サ５６、飽和／過飽和部における各マニホルドに対する
給水管７４の水流センサ７０、７２、及び、全速力／全
負荷などの申し分のない運転状態を示すガスタービン制
御部からの信号に基づいて、過飽和システムを調整す
る。
【００５３】分離注水システム用の制御システム６２に
実行される機能には、以下のものが含まれる。
実行される機能には、以下のものが含まれる。
【００５４】１．周囲空気露点温度（又は湿度）センサ
５０からの入力、周囲空気乾球温度センサ４８、及び、
ガスタービン運転パラメータが２段飽和／過飽和システ
ムの運転に対して申し分のないことを示すガスタービン
制御部からの信号に基づいて、送水ポンプ３６の始動及
び停止を行う。
５０からの入力、周囲空気乾球温度センサ４８、及び、
ガスタービン運転パラメータが２段飽和／過飽和システ
ムの運転に対して申し分のないことを示すガスタービン
制御部からの信号に基づいて、送水ポンプ３６の始動及
び停止を行う。
【００５５】２．各マニホルド／ノズルの組が、ノズル
により有効な水の霧化を達成するのに申し分のない流量
範囲で動作するように、各マニホルド６６、６８に対す
る水流を調整する。マニホルドに対する水流量の調整
は、各マニホルドに対して水流弁７６、７８のみを制御
することによって達成されても（特に、単一速度の送水
ポンプが使用される場合）、あるいは、可変速のポンプ
がある場合に水流弁とポンプ３６の速度を制御すること
によって達成されても良い。
により有効な水の霧化を達成するのに申し分のない流量
範囲で動作するように、各マニホルド６６、６８に対す
る水流を調整する。マニホルドに対する水流量の調整
は、各マニホルドに対して水流弁７６、７８のみを制御
することによって達成されても（特に、単一速度の送水
ポンプが使用される場合）、あるいは、可変速のポンプ
がある場合に水流弁とポンプ３６の速度を制御すること
によって達成されても良い。
【００５６】３．水で飽和した空気の乾球温度セットポ
イントに設定され且つ圧縮器気流センサ４４、周囲空気
露点温度（又は湿度）センサ５０及び周囲空気乾球温度
センサ４８からのフィードフォワード制御系の入力と比
較されるフィードバック制御信号に基づいて、分離注水
システムの飽和部６６に対する総水流量を調整する。水
で飽和した空気の乾球温度セットポイントは、測定され
た露点温度及び露点温度に加える例えば５％〜１０％の
一定のオフセットから判定される。フィードバック信号
は、水で飽和した空気の乾球温度センサ４８により測定
される温度である。
イントに設定され且つ圧縮器気流センサ４４、周囲空気
露点温度（又は湿度）センサ５０及び周囲空気乾球温度
センサ４８からのフィードフォワード制御系の入力と比
較されるフィードバック制御信号に基づいて、分離注水
システムの飽和部６６に対する総水流量を調整する。水
で飽和した空気の乾球温度セットポイントは、測定され
た露点温度及び露点温度に加える例えば５％〜１０％の
一定のオフセットから判定される。フィードバック信号
は、水で飽和した空気の乾球温度センサ４８により測定
される温度である。
【００５７】水で飽和した空気が乾球温度センサを湿ら
せ、その結果、乾球温度センサが、湿球温度又は乾球温
度と湿球温度の間の値を示す可能性がある。従って、測
定された温度がセットポイントを下回る場合、制御部
は、フィードフォワードモードに移行する。フィードフ
ォワードモードでは、制御部は、周囲空気の乾球温度、
周囲空気の湿球温度及び圧縮器気流に基づいて所要の水
流量を計算する。
せ、その結果、乾球温度センサが、湿球温度又は乾球温
度と湿球温度の間の値を示す可能性がある。従って、測
定された温度がセットポイントを下回る場合、制御部
は、フィードフォワードモードに移行する。フィードフ
ォワードモードでは、制御部は、周囲空気の乾球温度、
周囲空気の湿球温度及び圧縮器気流に基づいて所要の水
流量を計算する。
【００５８】４．過飽和部６８に対する総水流量を調整
し、周囲空気の乾球温度及び湿球温度から計算された周
囲空気中の水部分、飽和部／過飽和部に対する測定され
た水流量、及び、ガスタービン圧縮器空気入口ボリュー
ト上の流量センサ又はその他の流量測定システムにより
検知された圧縮器気流に基づいて、過飽和システムの下
流の空気／水の混合物に対する水部分セットポイントを
維持する。水部分を判定するためのアルゴリズムの一例
は、以下の通りである：
し、周囲空気の乾球温度及び湿球温度から計算された周
囲空気中の水部分、飽和部／過飽和部に対する測定され
た水流量、及び、ガスタービン圧縮器空気入口ボリュー
ト上の流量センサ又はその他の流量測定システムにより
検知された圧縮器気流に基づいて、過飽和システムの下
流の空気／水の混合物に対する水部分セットポイントを
維持する。水部分を判定するためのアルゴリズムの一例
は、以下の通りである：
【００５９】
【数５】
【００６０】式中、WFsは、飽和システム６６により与
えられた水部分であり、Wsは、飽和システムに対する水
流量（センサ７０）であり、W1cは、圧縮器／ＩＧＶ入
口での乾燥空気（水蒸気なしの空気）の流量である。
えられた水部分であり、Wsは、飽和システムに対する水
流量（センサ７０）であり、W1cは、圧縮器／ＩＧＶ入
口での乾燥空気（水蒸気なしの空気）の流量である。
【００６１】
【数６】
【００６２】式中、WFssは、過飽和システム６８により
与えられた水部分であり、Wssは、過飽和システムに対
する水流量（センサ７２）である。
与えられた水部分であり、Wssは、過飽和システムに対
する水流量（センサ７２）である。
【００６３】
【数７】
【００６４】５．過飽和システムの下流の空気／水の混
合物中の水部分を制限することに基づいて、過飽和部６
８に対する水流量を制限し、圧縮器ブレードの侵食又は
その他のガスタービン制限を最小限にする。使用される
信号は、上記項目４で使用されるものであり、制御シス
テムは、要求が限界に達するか、あるいは、限界を超え
る場合に水部分の制限を維持するように、過飽和部６８
に対する水流量を削減する。
合物中の水部分を制限することに基づいて、過飽和部６
８に対する水流量を制限し、圧縮器ブレードの侵食又は
その他のガスタービン制限を最小限にする。使用される
信号は、上記項目４で使用されるものであり、制御シス
テムは、要求が限界に達するか、あるいは、限界を超え
る場合に水部分の制限を維持するように、過飽和部６８
に対する水流量を削減する。
【００６５】６．周囲空気の状態が適切でない場合、あ
るいは、ガスタービンが最大出力又はそれに近い出力で
運転されていない場合に、飽和部６６に対する水流を停
止する。吸気口の空気への注水に適した周囲空気の状態
は、通常、乾球温度が５９゜F（１５℃）より高く、相
対湿度が約５〜１０％（湿球温度センサ（又は湿度セン
サ）５０により測定）よりも高い状態である。
るいは、ガスタービンが最大出力又はそれに近い出力で
運転されていない場合に、飽和部６６に対する水流を停
止する。吸気口の空気への注水に適した周囲空気の状態
は、通常、乾球温度が５９゜F（１５℃）より高く、相
対湿度が約５〜１０％（湿球温度センサ（又は湿度セン
サ）５０により測定）よりも高い状態である。
【００６６】７．飽和部６６及び過飽和部６８の動作を
調整して、最大ガスタービン効率を達成する。注水制御
システム６２は、周囲空気の相対湿度が不十分な場合
（例えば、乾球温度が５９゜F（１５℃）より低く、相
対湿度が５〜１０％より低い）、飽和部６６の動作を抑
制し、相対湿度が高く、周囲空気の乾球温度が、例え
ば、５９°F（１５℃）を上回る申し分ない温度である
場合にも過飽和システム６８による注水を命令する。
調整して、最大ガスタービン効率を達成する。注水制御
システム６２は、周囲空気の相対湿度が不十分な場合
（例えば、乾球温度が５９゜F（１５℃）より低く、相
対湿度が５〜１０％より低い）、飽和部６６の動作を抑
制し、相対湿度が高く、周囲空気の乾球温度が、例え
ば、５９°F（１５℃）を上回る申し分ない温度である
場合にも過飽和システム６８による注水を命令する。
【００６７】また、システムの注水処理が開始され、周
囲空気の状態が飽和部６６の動作にとって申し分がない
場合、ガスタービンの熱効率が改善されるので飽和部６
６が始動するであろう。過飽和部６８は、ガスタービン
の熱効率を下げる可能性があるので、最も好ましくない
電力増加システムである。従って、過飽和部は、飽和部
による注水を利用して達成される電力出力を上回る追加
のガスタービン電力出力が必要とされる場合や、飽和部
の下流のダクト６０における乾球温度（センサ５６）に
対するセットポイントを達成するために始動されても良
い。
囲空気の状態が飽和部６６の動作にとって申し分がない
場合、ガスタービンの熱効率が改善されるので飽和部６
６が始動するであろう。過飽和部６８は、ガスタービン
の熱効率を下げる可能性があるので、最も好ましくない
電力増加システムである。従って、過飽和部は、飽和部
による注水を利用して達成される電力出力を上回る追加
のガスタービン電力出力が必要とされる場合や、飽和部
の下流のダクト６０における乾球温度（センサ５６）に
対するセットポイントを達成するために始動されても良
い。
【００６８】図４は、媒体型蒸発冷却器８２の下流のガ
スタービン吸気口システムに設置された１組の霧状水噴
射マニホルド／ノズル６８から構成される水過飽和シス
テムに対する注水の開始、停止、調節／調整及び制限を
行う注水制御システム８０の第４の実施例を示す概略図
である。制御システム８０は、蒸発冷却器８２の始動及
び停止を行い、通常、蒸発冷却器が作動していた後に、
過飽和システム６８の動作の調整を行う。
スタービン吸気口システムに設置された１組の霧状水噴
射マニホルド／ノズル６８から構成される水過飽和シス
テムに対する注水の開始、停止、調節／調整及び制限を
行う注水制御システム８０の第４の実施例を示す概略図
である。制御システム８０は、蒸発冷却器８２の始動及
び停止を行い、通常、蒸発冷却器が作動していた後に、
過飽和システム６８の動作の調整を行う。
【００６９】制御システム８０により実行される機能に
は、以下のものが含まれる。
は、以下のものが含まれる。
【００７０】１．露点温度（又は湿度）センサ５０から
の入力、周囲空気乾球温度センサ４８、及び、ガスター
ビン運転状態（全速力／全負荷運転など）が蒸発冷却器
８２の動作に対して申し分のないことを示すガスタービ
ンコントローラ４０からの信号に基づいて、再循環式送
水ポンプ８４の始動又は停止を行うことによって蒸発冷
却器８２の始動及び停止を行う。蒸発冷却器の動作に適
した周囲空気の状態は、通常、乾球温度が５９゜F（１
５℃）より低く、相対湿度が５〜１０％より高い状態で
ある。この場合、通常、圧縮器への入口における空気の
状態では、氷は形成されない。
の入力、周囲空気乾球温度センサ４８、及び、ガスター
ビン運転状態（全速力／全負荷運転など）が蒸発冷却器
８２の動作に対して申し分のないことを示すガスタービ
ンコントローラ４０からの信号に基づいて、再循環式送
水ポンプ８４の始動又は停止を行うことによって蒸発冷
却器８２の始動及び停止を行う。蒸発冷却器の動作に適
した周囲空気の状態は、通常、乾球温度が５９゜F（１
５℃）より低く、相対湿度が５〜１０％より高い状態で
ある。この場合、通常、圧縮器への入口における空気の
状態では、氷は形成されない。
【００７１】２．蒸発冷却器に対する通常の制御機能を
実行する。この制御機能は、適切な水のレベルを維持す
るために水溜８６への水補給（水補給は、水路８８及び
注水コントローラ８０により制御される給水弁９０を介
して追加の水を水溜に加えることによって制御されても
良い）を制御する機能と、循環水の不純物を申し分のな
いレベルに維持するために水溜からのブローダウンを制
御する機能とを含むことができる。
実行する。この制御機能は、適切な水のレベルを維持す
るために水溜８６への水補給（水補給は、水路８８及び
注水コントローラ８０により制御される給水弁９０を介
して追加の水を水溜に加えることによって制御されても
良い）を制御する機能と、循環水の不純物を申し分のな
いレベルに維持するために水溜からのブローダウンを制
御する機能とを含むことができる。
【００７２】３．ノズルにより有効な霧化を達成するの
に申し分のない流量の範囲で動作するように、過飽和部
６８のマニホルドに対する水流量を調整する。マニホル
ド６８に対する水流量の調整は、マニホルドに対して水
流弁７８のみを制御することによって達成されても（特
に、単一速度の送水ポンプが使用される場合）、あるい
は、可変速度のポンプがある場合に水流弁及びポンプ３
６の速度を制御することによって達成されても良い。
に申し分のない流量の範囲で動作するように、過飽和部
６８のマニホルドに対する水流量を調整する。マニホル
ド６８に対する水流量の調整は、マニホルドに対して水
流弁７８のみを制御することによって達成されても（特
に、単一速度の送水ポンプが使用される場合）、あるい
は、可変速度のポンプがある場合に水流弁及びポンプ３
６の速度を制御することによって達成されても良い。
【００７３】４．周囲空気の乾球温度及び蒸発冷却器の
下流のダクトにおける空気／水の混合物の乾球温度、並
びに、圧縮器に入る測定された空気／水の混合物の流量
により分割された過飽和部に対する測定された水流に基
づいた過飽和部の上流の空気／水の混合物中の計算され
た水部分に基づく過飽和システムの下流の空気／水の混
合物に対する水部分セットポイントを維持するように、
過飽和部６８に対する総水流量を調整する。水流を調整
するためのアルゴリズムの一例は、冷却器が作動してい
ない場合、
下流のダクトにおける空気／水の混合物の乾球温度、並
びに、圧縮器に入る測定された空気／水の混合物の流量
により分割された過飽和部に対する測定された水流に基
づいた過飽和部の上流の空気／水の混合物中の計算され
た水部分に基づく過飽和システムの下流の空気／水の混
合物に対する水部分セットポイントを維持するように、
過飽和部６８に対する総水流量を調整する。水流を調整
するためのアルゴリズムの一例は、冷却器が作動してい
ない場合、
【００７４】
【数８】
【００７５】である。冷却器が運転している場合、
【００７６】
【数９】
【００７７】であり、
【００７８】
【数１０】
【００７９】式中、Tzecdbは、冷却器の下流の乾球温度
（センサ５６）である。
（センサ５６）である。
【００８０】５．過飽和システムの下流の空気／水の混
合物中の水部分の最大閾値に基づいて過飽和部６８に対
する水流量を制限し、圧縮器ブレードの侵食又はその他
のガスタービン制限を最小限にする。使用される信号
は、上記項目４で使用されるものであり、制御システム
は、水部分を削減するために過飽和部に対する総水流量
を調整する。
合物中の水部分の最大閾値に基づいて過飽和部６８に対
する水流量を制限し、圧縮器ブレードの侵食又はその他
のガスタービン制限を最小限にする。使用される信号
は、上記項目４で使用されるものであり、制御システム
は、水部分を削減するために過飽和部に対する総水流量
を調整する。
【００８１】６．周囲空気の状態が適切でない場合、あ
るいは、ガスタービン運転パラメータがガスタービンが
最大出力又はそれに近い出力で運転されていないことを
示す場合に、飽和（蒸発冷却器）部８２に対する水流を
停止する。吸気口の空気への注水に適した周囲空気の状
態は、通常、乾球温度が５９゜F（１５℃）より高い状
態である。
るいは、ガスタービン運転パラメータがガスタービンが
最大出力又はそれに近い出力で運転されていないことを
示す場合に、飽和（蒸発冷却器）部８２に対する水流を
停止する。吸気口の空気への注水に適した周囲空気の状
態は、通常、乾球温度が５９゜F（１５℃）より高い状
態である。
【００８２】７．媒体型蒸発冷却器８２及び過飽和部６
８の動作を調整して、最大ガスタービン効率を達成す
る。制御システム８０は、周囲空気の相対湿度が不十分
な場合、例えば、相対湿度が５〜１０％より高い場合、
媒体型蒸発冷却器の動作を抑制するが、乾球温度が５９
゜F（１５℃）より低く、周囲空気の乾球温度が申し分
ない場合、過飽和システムによる注水を許容する。
８の動作を調整して、最大ガスタービン効率を達成す
る。制御システム８０は、周囲空気の相対湿度が不十分
な場合、例えば、相対湿度が５〜１０％より高い場合、
媒体型蒸発冷却器の動作を抑制するが、乾球温度が５９
゜F（１５℃）より低く、周囲空気の乾球温度が申し分
ない場合、過飽和システムによる注水を許容する。
【００８３】周囲空気の状態が申し分なく、吸気口の空
気へ水を加えるためのシステムの処理が開始される場
合、ガスタービンの熱効率を改善するために、まず、媒
体型蒸発冷却器が始動される。過飽和システム６８は、
ガスタービンの熱効率を下げる可能性があるので、最も
好ましくない電力増加システムである。従って、過飽和
システムは、作動中の蒸発冷却器を用いて達成される電
力出力を上回る電力出力が必要とされる場合のみ始動さ
れるであろう。
気へ水を加えるためのシステムの処理が開始される場
合、ガスタービンの熱効率を改善するために、まず、媒
体型蒸発冷却器が始動される。過飽和システム６８は、
ガスタービンの熱効率を下げる可能性があるので、最も
好ましくない電力増加システムである。従って、過飽和
システムは、作動中の蒸発冷却器を用いて達成される電
力出力を上回る電力出力が必要とされる場合のみ始動さ
れるであろう。
【００８４】以上、現在、最も実用的で好適であると考
えられる実施例と関連させながら本発明を説明してきた
が、本発明が開示された実施例に限定されず、特許請求
の範囲の趣旨に含まれる種々の変形例及び同等の構成例
を包含することは明らかである。
えられる実施例と関連させながら本発明を説明してきた
が、本発明が開示された実施例に限定されず、特許請求
の範囲の趣旨に含まれる種々の変形例及び同等の構成例
を包含することは明らかである。
【図１】 注水システム及び関連制御システムを有する
ガスタービンシステムの第１の実施例の概略図。
ガスタービンシステムの第１の実施例の概略図。
【図２】 注水システム及び関連制御システムを有する
ガスタービンシステムの第２の実施例の概略図。
ガスタービンシステムの第２の実施例の概略図。
【図３】 注水システム及び関連制御システムを有する
ガスタービンシステムの第３の実施例の概略図。
ガスタービンシステムの第３の実施例の概略図。
【図４】 注水システム及び関連制御システムを有する
ガスタービンシステムの第４の実施例の概略図。
ガスタービンシステムの第４の実施例の概略図。
１０…ガスタービン、１２…圧縮器、１４…燃焼部、１
６…タービン、２４…エアダクト、２６…注水システ
ム、４２…注水制御システム、５４…霧状水噴射型蒸発
冷却器、６０…吸気ダクト、６２…分離過飽和注水シス
テム、６６…飽和システムマニホルド／噴霧ノズル、６
８…過飽和システムマニホルド／噴霧ノズル、７０、７
２…水流センサ、７６、７８、９０…給水弁、８２…媒
体型蒸発冷却器
６…タービン、２４…エアダクト、２６…注水システ
ム、４２…注水制御システム、５４…霧状水噴射型蒸発
冷却器、６０…吸気ダクト、６２…分離過飽和注水シス
テム、６６…飽和システムマニホルド／噴霧ノズル、６
８…過飽和システムマニホルド／噴霧ノズル、７０、７
２…水流センサ、７６、７８、９０…給水弁、８２…媒
体型蒸発冷却器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード・ロバート・トレウィン アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ニスカ ユナ、ベイカー・アベニュー・イースト、 2125番
Claims (4)
- 【請求項１】 圧縮器（１２）、燃焼部（１４）及びタ
ービン（１６）を有するガスタービン（１０）用の注水
システム（２６）を制御する方法において、 ａ）前記注水システムに入る周囲空気の含水率を検知す
る過程と、 ｂ）前記注水システムの前記周囲空気の前記含水率に基
づいて、前記周囲空気に水を注入する割合を判定する過
程と、 ｃ）注水を行うための前記判定が行われた場合、注水に
より前記周囲空気に水を注入する過程とから成る方法。 - 【請求項２】 ガスタービン吸気口システムにおける注
水過飽和システム（２６）用の制御システム（４２）に
おいて、 前記ガスタービン（１０）用の圧縮器（１２）の上流の
エアダクト（２４）に位置する水噴霧ノズルを有する霧
状水噴射過飽和システムと、 前記噴霧ノズルに対する水の流量を制御するための給水
システムとを具備し、 前記制御システムは、周囲空気の湿度又は露点温度、周
囲空気の乾球温度、圧縮器入口の気流、及び、ガスター
ビンが最大出力又はそれに近い出力で運転されているこ
とを示すその他のガスタービンパラメータを含む要素に
基づいて、ノズルに供給される水を調整する制御システ
ム。 - 【請求項３】 ガスタービンの圧縮器（１２）に入る空
気へ水を注入するための注水システム（５４）におい
て、 吸気口（６０）へ水を噴射するための複数のマニホルド
及び給水ノズルを有し、十分な滞留時間を提供すること
で前記冷却器により注入される水の前記圧縮器に到達す
る前の蒸発を可能にするために前記吸気口の上流に配設
された蒸発冷却器と、 周囲空気の湿度又は湿球温度、周囲空気の乾球温度、前
記蒸発冷却器の上流の前記空気の乾球温度、圧縮器入口
の気流、及び、最大出力又はそれに近い出力での運転を
示すガスタービン運転パラメータに基づいて、前記蒸発
冷却器に供給される水を調整する制御システム（４２）
とを具備する注水システム。 - 【請求項４】 圧縮器（１２）を有するガスタービン
（１０）において、ガスタービン吸気ダクト（６０）の
２段水飽和／過飽和システム（６６、６８、８２）用の
システムであって、前記圧縮器により摂取される空気へ
の注水を制御するための制御システム（６２）におい
て、 広い流域及び比較的低い空気速度を有し、前記圧縮器の
上流の前記吸気ダクトの部分に霧状水を注入する飽和注
水部（６６、８２）と、 前記飽和注水部の下流且つ前記圧縮器の上流の前記吸気
ダクトに霧状水を注入する過飽和注水部（６８）と、 前記飽和部及び前記過飽和部に対する水の流量を別々に
制御し、各部に対する前記流量は、前記制御システムに
より別々に制御され、給水制御弁（７６、７８、９０）
及び水流センサ（７０、７２）を含む給水システムとを
具備し、 前記制御システムは、前記吸気ダクトに入る周囲空気の
湿度又は湿球温度、周囲空気の乾球温度、圧縮器入口の
気流、前記飽和注水部の下流で流れる空気／水の混合物
の乾球温度、各部に対する水流量、及び、ガスタービン
電力出力レベルを含む状態に基づいて、前記飽和注水部
及び前記過飽和注水部に供給される水を別々に調節する
ガスタービン。
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| US09/749,612 US6634165B2 (en) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | Control system for gas turbine inlet-air water-saturation and supersaturation system |
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