JP2008069778A5

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Publication number: JP2008069778A5
Application number: JP2007234429A
Authority: JP
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2027-09-10

Claims

ガスタービンの出力を増加するシステムであって、該システムは、
（ａ）ポンプ装置；
（ｂ）前記ポンプ装置に接続され、制御モデルを構成する少なくとも１つの確定したパラメータに基づいた所定の数値流体力学的解析の伝達関数にしたがってポンプ装置の作動を制御する制御装置；
（ｃ）前記ポンプ装置に接続され、少なくとも１個のノズルと、このノズルに供給される水の流量を制御する少なくとも１個のバルブとを有する洗浄装置；
（ｄ）前記ポンプ装置に接続され、少なくとも１個のノズルと、該ノズルに供給される水の流量を制御する少なくとも１個のバルブとを有する、少なくとも１つの水噴射装置；及び
（ｅ）前記制御装置に接続され、少なくとも１つの前記確定パラメータの少なくとも１つを指示する気候監視装置、を有するシステム。
前記制御装置は更に、
（ｆ）前記制御装置に接続され、前記ガスタービンの出力増加に先行して予備充填される噴射列システム；
（ｇ）前記制御装置に接続され、性能データを追跡し報告する計算システムを有するシステム；
を有し、更に所定のサイクルデッキにしたがってポンプ装置の作動を制御することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
更に、導管によって前記ポンプ装置に接続され、前記ガスタービンエンジンから生じる水を集める水収集装置と、該水収集装置に接続され収集された水を浄化するための水処理装置とを有することを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
前記制御装置は、前記洗浄装置の少なくとも１個の前記バルブと、前記水噴射装置の少なくとも１個の前記バルブと、洗浄装置の少なくとも１個の前記バルブ及び水噴射装置の少なくとも１個の前記バルブの双方と、からなる群から選択されたものを制御することを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
少なくとも１つの前記パラメータは、周囲の気候条件、ガスタービン仕様、ガスタービンの要求出力及びガスタービンの負荷制限設計の面からなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
少なくとも１つの前記パラメータは、温度、湿度、圧力、タービン幾何学性及び空気移動の速度分野からなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
前記制御装置は、それぞれが信号供給ラインによって制御装置に接続された制御機器、記憶手段及びプログラム化された論理制御器を有し、プログラム化された前記論理制御器は、ポンプ装置を制御して洗浄及び出力増加のための水量を割り振ることを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
前記制御装置は、信号供給ラインによって操作装置に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
洗浄装置のための水量は、１分当たり約３．５リットル〜１分当たり約２２５リットル、または１分当たり約３．５リットル〜１分当たり約２４０リットルであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記洗浄装置の少なくとも１個の前記ノズルは、少なくとも１つの前記コンプレッサブレードに衝突するように霧状化した水のスプレィを噴射し、該スプレィは約８０μｍ〜約２５０μｍの水滴を有し、その平均質量に基づき前記少なくとも１つのブレードから付着物を解放することを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
少なくとも１つの前記噴射装置の流量は、１分当たり約４リットル〜約８０リットルであることを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
前記洗浄装置はガスタービンエンジンの運転中に作動し、洗浄装置の少なくとも１個の前記ノズルは、前記コンプレッサの上流側に配置され、ガスタービン運転中に発生するガスタービン入口空気流を貫く霧状化した水のスプレィを噴射することを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
前記スプレィはそのサイズが約８０μｍ〜約２５０μｍの水滴を有することを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
前記洗浄装置は、前記ガスタービンが停止した時作動し、洗浄装置の少なくとも１つの前記ノズルは、前記コンプレッサの上流側に配置され、コンプレッサの入口を指向することを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
少なくとも１つの前記水噴射装置の少なくとも１個の前記ノズルは、タービン吸気ダクトの空気流又はタービンに霧状化した水のスプレィを噴射し、該スプレィは約１０μｍ〜約５０μｍまたは約１０μｍ未満〜約２５μｍの水滴を有し、よって空気流の質量流量を増加して上記ガスタービンエンジンの出力を増加することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
少なくとも１つの前記水噴射装置の少なくとも１個の前記ノズルは、ノズルホルダに取り付けられ、該ノズルホルダはコンプレッサ入口面の上流側に配置され、バルブが導管を介してノズルホルダに接続され、少なくとも１個の上記ノズルは、スプレィの全ての水滴がコンプレッサに流入するに先立ち実質的に蒸発するように、タービン吸気ダクトの空気流の中に霧状化した水のスプレィを噴射することを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
前記スプレィの水滴は、約１０〜約８０バールまたは約６０〜約１４５バールの圧力で噴射されることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
前記スプレィの水滴のサイズは約１０〜約５０μｍまたは約１０〜約２０μｍであることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
前記ノズルホルダはクランプ装置であり、該クランプ装置は、異物放出を防止するべくフィルタハウス壁の外側に固着された適合バー機構に完全に含まれることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
前記気候監視装置は、乾球温度測定装置、空気湿度測定装置、湿球温度測定装置及び空気圧測定装置からなる群から選択された少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
少なくとも１つの前記水噴射装置は、コンプレッサに隣接する少なくとも１個のノズルを有することを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
少なくとも１個の前記ノズルは、コンプレッサの入口の上流側に位置することを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
少なくとも１個の前記ノズルは、約１０〜約８０バールまたは約６０〜約１４０バールの圧力で水を水滴へと霧状化することを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
少なくとも１個の前記ノズルは、水を約１０〜約５０μｍまたは約１０〜約２０μｍの水滴へと霧状化することを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
少なくとも１つの前記水噴射装置は、燃焼室に隣接する少なくとも１個のノズルを有することを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
少なくとも１個の前記ノズルは、約１０〜約８０バールまたは約６０〜約１４０バールの圧力で水を水滴へと霧状化することを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
少なくとも１個の前記ノズルは、水を約１０〜約５０μｍまたは約１０〜約２０μｍの水滴へと霧状化することを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
前記洗浄装置の少なくとも１個の前記ノズルの全体積流量は、１分当たり約３．５リットル〜約２２５リットルまたは１分当たり約３．５リットル〜約２４０リットルであることを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
少なくとも１つの前記噴射装置の少なくとも１個の前記ノズルの全体積流量は、１分当たり約４リットル〜約８０リットルであることを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
前記洗浄装置は、逆浸透装置を有することを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
前記逆浸透装置は、約１ｐｐｍ〜約５ｐｐｍの全溶解固形物を持つ水量を供給することを特徴とする請求項３０に記載のシステム。
前記洗浄装置は、約１０バール〜約８０バールで作動することを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
前記制御装置は、前記サイクルデッキによって決定された特定流量へ収束するためのオープンループを基準とし、流量及び目標相対湿度の計算に基づく全飽和流水量を算出することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
前記噴射列システムは、出力増加開始に先立って予め充填されるノズル列を有することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
少なくとも１個の前記ノズルは、前記ガスタービンの吸気プレナム部の支柱間に位置することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
前記噴射列システムは、キー付き支持システムによって支持されることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
吸気ダクトとガスタービンを有するガスタービンエンジンであって、該ガスタービンは、燃焼室と少なくとも１個のコンプレッサブレードを有するコンプレッサとを有するような、前記ガスタービンエンジンの出力を増加する方法でであって、該方法は、
（１）少なくとも１台の変速ポンプを有するポンプ装置を使用して水圧を増加し；
（２）信号供給ラインにより前記ポンプ装置に接続された制御装置であって、該制御装置は、制御モデルを構成する少なくとも１つの確定したパラメータ入力に基づいた所定の数値流体力学解析の伝達関数にしたがってポンプ装置を制御するような制御装置を使用して、ポンプ装置の速度を制御し；
（３）水を、その給水がプログラム化された論理制御器を用いて制御されるように、
（a）供給ラインによって前記ポンプ装置に接続された洗浄装置、又は
（b）前記供給ラインによって前記ポンプ装置に接続された少なくとも１つの噴射装置
のいずれか一方に供給し；
（４）前記洗浄装置の少なくとも１個のノズル、又はバルブを使用した少なくとも１つの噴射装置に供給される水の流量を制御し；
（５）少なくとも１つの前記コンプレッサブレードに衝突してこのブレードを濡らすように、前記洗浄装置の少なくとも１個のノズルから霧状化した水のスプレィを噴射し、以って少なくとも１個のコンプレッサブレードから付着物を解放し；
（６）タービン吸気ダクトの空気流又はガスタービンに、少なくとも１台の水噴射装置の少なくとも１個のノズルから、霧状化した水のスプレィを噴射し、以って空気流の質量流量を増加してガスタービンエンジンの出力を増加し；
（７）気候監視装置を使って環境条件を監視し、監視された条件を第２の信号によって前記制御装置に伝達する、以上の各工程を有する方法。
更に、
（８）出力増加噴射を開始させるべく、前記制御装置に接続された列システムに予備充填し、以って前記出力増加噴射に出力サージがないようにする、工程を有する請求項３７に記載の方法。
更に、導管を介して前記ポンプ装置に接続された水収集装置を使用して前記ガンタービンエンジンから出た水を収集し、水処理装置を使用して水を浄化する工程を有することを特徴とする請求項３７または３８に記載の方法。
前記工程（７）は、
乾球温度を測定すること；
空気圧を測定すること；
空気湿度を測定すること；及び
湿球温度を測定すること、の内の少なくとも１つを実行することを特徴とする請求項３７または３８に記載の方法。
前記工程（６）は、前記スプレィの全ての水滴がコンプレッサに流入するに先立ち実質的に蒸発するように、タービン吸気ダクトの空気流の中に霧状化した水のスプレィを噴射することを特徴とする請求項３７または３８に記載の方法。
前記工程（５）は、前記エンジンの運転中生じる空気流を貫通するほど十分高い速度で霧状化した水のスプレィを噴射することを特徴とする請求項３７または３８に記載の方法。
前記洗浄装置は、前記ガスタービンが停止した時作動し、洗浄装置の少なくとも１つの前記ノズルは、前記コンプレッサの上流側に配置され、コンプレッサの入口を指向することを特徴とする請求項３７または３８に記載の方法。
前記工程（６）は、前記コンプレッサのガス通路の中に水を噴射することを特徴とする請求項３７または３８に記載の方法。
前記少なくとも１個のノズルが、前記コンプレッサの入口の上流側に位置することを特徴とする請求項４４に記載の方法。
少なくとも１つの前記水噴射装置は、燃焼室に隣接する少なくとも１個のノズルと、導管を介して接続され前記ノズルに供給される水の流量を制御するバルブとを有することを特徴とする請求項３７または３８に記載の方法。
予想流量と実際の流量との関係を利用して故障状態を検知し、ノズル詰まり及び／又はシステムからの漏れを検知することを特徴とする請求項３８に記載の方法。
出力増大スプレィによって吸気ダクトが濡れることによる腐食からガスタービンの吸気ダクトを保護するシステムであって、該システムは、
前記吸気ダクトの内部入口壁上に流れる凝縮した水を捉える樋；
前記凝縮水を前記樋から受け取る入口廃液管；
前記入口廃液管内に位置し、補足された前記凝縮水を収集する貯留器；
前記貯留器上に位置し、補足された凝縮水が到達した際、作動する水位センサ；及び
前記水位センサが作動した際、補足された前記凝縮水を排出する廃液バルブ、を有するシステム。
前記システムは、耐食コーティング及び／又はコーティングと耐食タイルの組み合わせを有することを特徴とする請求項４８に記載のシステム。
前記廃液バルブは電磁弁であることを特徴とする請求項４８に記載のシステム。
前記樋は、前記吸気ダクトを備えた構造体の開口部周囲に円を形成するＪ字状構造体であることを特徴とする請求項４８に記載の方法。