JP2010242751A - 圧縮機抽気冷却を制御するシステム及び方法 - Google Patents

圧縮機抽気冷却を制御するシステム及び方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2010242751A
JP2010242751A JP2010069257A JP2010069257A JP2010242751A JP 2010242751 A JP2010242751 A JP 2010242751A JP 2010069257 A JP2010069257 A JP 2010069257A JP 2010069257 A JP2010069257 A JP 2010069257A JP 2010242751 A JP2010242751 A JP 2010242751A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compressor
cooling medium
air
gas turbine
turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010069257A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5685382B2 (ja
Inventor
Lewis Berkely Davis Jr
ルイス・バークレー・デイヴィス,ジュニア
James Henahan
ジェームズ・へナハン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JP2010242751A publication Critical patent/JP2010242751A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5685382B2 publication Critical patent/JP5685382B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12Cooling of plants
    • F02C7/16Cooling of plants characterised by cooling medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12Cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12Cooling of plants
    • F02C7/16Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/16Control of working fluid flow
    • F02C9/18Control of working fluid flow by bleeding, bypassing or acting on variable working fluid interconnections between turbines or compressors or their stages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26Control of fuel supply
    • F02C9/28Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/301Pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/303Temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/70Type of control algorithm

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

【課題】圧縮機抽気冷却を行うための方法及び装置を提供する。
【解決手段】模範的な実施形態によれば、圧縮機抽気冷却を制御するための方法を開示する。本方法は、冷却媒体(122)を供給する段階を含むことができる。本方法は、ガスタービン(100)に関連した圧縮機(102)から空気(114)を抽出する段階を含むことができる。本方法はまた、圧縮機抽出空気(114)に冷却媒体(122)を導入する段階を含むことができ、圧縮機抽出空気(114)はタービン部分(104)への導入の前に又は導入中に冷却媒体(122)によって冷却される。更に本方法は、ガスタービン(100)に関連した特性に少なくとも部分的に基づいて、圧縮機抽出空気(114)又は冷却媒体(122)の少なくとも一方を選択的に制御する段階とを含むことができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、一般的に云えば、回転機械に関し、より具体的には、圧縮機抽気冷却を制御するためのシステム及び方法に関するものである。
一般的に、ガスタービンの圧縮機部分から抽出された冷却空気はガスタービンの全体の性能を減少させる虞がある。抽出された冷却空気の量が減少したとき、結果としてガスタービンの全体の性能が向上するが、ガスタービン構成要素の寿命が減少する虞がある。
少なくとも1種類の従来のガスタービンは、圧縮機部分から抽出された冷却空気を使用して、例えば、タービン部分内の様々な高温ガス流路構成要素を冷却する。従来のガスタービンでは、プラントのボトミング・サイクル(bottoming cycle) からの水を使用する熱交換器により、圧縮機部分から抽出された空気を冷却することができる。圧縮機部分から抽出された空気を最初に熱交換器に通すことによって、熱交換器は、プラントのボトミング・サイクルからの水を介して、空気から熱を除去して、その空気をタービン部分へ送出することができる。
米国特許第7367178号
抽出された圧縮機空気を冷却するために熱交換器を使用することは、熱交換器及び関連機器の維持及び運転コストに起因して比較的経費が高くなる虞がある。
本発明の様々な実施形態は、上述した必要性の幾分か又は全てを対象とすることができる。本発明の一実施形態によれば、圧縮機抽気冷却を制御するための方法を開示する。本方法は、冷却媒体を供給する段階を含むことができる。本方法は、ガスタービンに関連した圧縮機から空気を抽出する段階を含むことができる。本方法はまた、圧縮機抽出空気に冷却媒体を導入する段階を含むことができ、この場合、圧縮機抽出空気は、タービン部分への導入の前に又は導入中に冷却媒体によって冷却される。また更に、本方法は、ガスタービンに関連した特性に少なくとも部分的に基づいて、圧縮機抽出空気又は冷却媒体の少なくとも一方を選択的に制御する段階を含むことができる。
本発明の別の実施形態によれば、圧縮機抽気冷却を制御するためのシステムを開示する。本システムは、冷却媒体を貯蔵するように動作できる1台以上の貯蔵装置を含むことができる。更に、本システムは、1台以上の貯蔵装置から冷却媒体を受け取るように動作できる1台以上の分配装置を含むことができる。1台以上の分配装置は更に、圧縮機抽出空気への導入の前に又は導入中に冷却媒体の少なくとも一部分を導入するように動作できるようにすることができ、この場合、圧縮機抽出空気はタービン部分への導入の前に冷却媒体によって冷却される。また更に、本システムは、ガスタービンに関連した特性に少なくとも部分的に基づいて、圧縮機抽出空気又は冷却媒体の少なくとも一方を選択的に制御するように動作できる1台以上の制御装置を含むことができる。
本発明の更に別の実施形態によれば、ガスタービンを開示する。本ガスタービンは、タービン部分及び圧縮機を含むことができ、この場合、タービン部分に導入するために圧縮機の少なくとも一部分から空気が抽出される。本ガスタービンはまた、冷却媒体を貯蔵するように動作できる1台以上の貯蔵装置を含むことができる。本ガスタービンはまた、1台以上の貯蔵装置から冷却媒体を受け取るように動作できる1台以上の分配装置を含むことができる。その上、1台以上の分配装置は更に、圧縮機の少なくとも一部分から抽出された空気への冷却媒体の導入の前に又は導入中に冷却媒体の少なくとも一部分を導入するように動作できるようにすることができ、この場合、空気はタービン部分への導入の前に冷却媒体によって冷却される。また更に、ガスタービンは、該ガスタービンに関連した特性に少なくとも部分的に基づいて、圧縮機抽出空気又は冷却媒体の少なくとも一方を選択的に制御するように動作できる1台以上の制御装置を含むことができる。
本発明の他の実施形態、面及び特徴は、以下の詳しい説明、添付の図面、並びに特許請求の範囲の記載から、当業者には明らかになろう。
これまで一般的な用語で本発明を述べたが、以下では添付の図面を参照して説明する。図面は必ずしも縮尺通りに描いてはいない。
図1は、本発明の一実施形態に従った模範的なシステム及びガスタービンの概略図である。 図2は、本発明の一実施形態に従ったガスタービン用の圧縮機抽気冷却制御システムについての模範的な論理流れ図である。 図3は、本発明の一実施形態に従ったガスタービン用の圧縮機抽気冷却制御システムについての別の模範的な論理流れ図である。 図4は、本発明の一実施形態に従ったガスタービン用の圧縮機抽気冷却制御システムについての別の模範的な論理流れ図である。 図5は、本発明の一実施形態に従った模範的な方法を例示する図である。
以下に、本発明の例示の実施形態について添付の図面を参照してより完全に説明する。実際、本発明は多数の異なる形態で具現化することができ、且つ本書で述べる実施形態に制限されるものとして解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が適用可能な法律上の要件を満足するように提供される。全体を通じて、同様な参照数字は同様な要素を表す。
圧縮機抽気冷却を制御するためのシステム及び方法が開示される。一実施形態における方法は、冷却媒体を供給する段階を含むことができる。本方法は、ガスタービンに関連した圧縮機から空気を抽出する段階を含むことができる。本方法はまた、圧縮機抽出空気に冷却媒体を導入する段階を含むことができ、この場合、圧縮機抽出空気はタービン部分への導入の前に又は導入中に冷却媒体によって冷却される。また更に、本方法は、ガスタービンに関連した特性に少なくとも部分的に基づいて、圧縮機抽出空気又は冷却媒体の少なくとも一方を選択的に制御する段階を含むことができる。本発明の別の実施形態によれば、圧縮機抽気冷却を提供するためのシステムを開示する。本システムは、冷却媒体を貯蔵するように動作できる1台以上の貯蔵装置を含むことができる。更に、本システムは、1台以上の貯蔵装置から冷却媒体を受け取るように動作できる1台以上の分配装置を含むことができる。1台以上の分配装置は更に、圧縮機抽出空気への導入の前に又は導入中に冷却媒体の少なくとも一部分を導入するように動作できるようにすることができ、この場合、圧縮機抽出空気はタービン部分への導入の前に冷却媒体によって冷却される。また更に、本システムは、ガスタービンに関連した特性に少なくとも部分的に基づいて、圧縮機抽出空気又は冷却媒体の少なくとも一方を選択的に制御するように動作できる1台以上の制御装置を含むことができる。いずれの実施形態でも、システム及び/又は方法の特定の実施形態を利用する新しい及び/又は改造したガスタービンを、比較的熱い周囲温度でほぼ定格燃焼温度で動作させることができる。従って、圧縮機抽出空気の温度を減少させた結果として、特定のの実施形態のシステム及び方法並びに関連したガスタービンは、ガスタービン性能を改善し且つガスタービン構成要素の寿命を維持するか又は寿命を延ばす技術的効果を持つことができる。
図1は、本発明の一実施形態に従った模範的なシステム及びガスタービンの概略図を示す。図1は模範的なガスタービン100の特定の構成要素を示しており、それらには、圧縮機102と、タービン104と、圧縮機102及びタービン104を接続するシャフト106と、燃焼器108が含まれている。図1に示されている実施形態では、圧縮機102がガスを圧縮して吐出し、そして燃焼器108がその圧縮ガスを受け取って燃焼プロセスを開始する。燃焼器108からの燃焼ガスはタービン104を駆動し、そのタービン104はシャフト106を回転させて、発電機110を駆動する。次に、発電機110は、電力網112に出力するための電力を発生する。図1に示されている実施形態では、圧縮機からの空気114を、圧縮機102に関連した1つ以上の段116から抽出することができる。このような段116からの空気114は一般に「圧縮機抽出空気」と呼ぶことができる。一般に、圧縮機抽出空気はタービン104の1つ以上の部分118へ送るか又は伝送することができる。タービン104では、空気114はタービン104に関連した比較的高温のガス流路構成要素を冷却することができる。
図1に示されているように、ガスタービン100の特定の部分に関連した温度及び圧力がT1,T2,T3及びP1,P2,P3でそれぞれ表されている。例えば、圧縮機抽出冷却空気の温度はT1として表されており、また圧縮機抽出冷却空気の圧力はP1として表されている。他の温度T2及びT3、並びに圧力P2及びP3については後で更に詳しく説明する。周囲温度及び圧力(Ta及びPa)はガスタービン100の外部に示されていて、外部で測定される。ガスタービン100全体にわたるこれらの及び他の温度及び圧力は、それぞれのセンサ、熱電対又は他の監視装置によって測定するか又は求めることができる。
また図1に示されているように、圧縮抽出空気システム120をガスタービン100に装着することができ、さもなければ後から取り付けることができる。システム120は水122のような1種類以上の冷却媒体の供給源を含むことができる。水122のような1種類以上の冷却媒体は1台以上のそれぞれの貯蔵装置124に貯蔵することができる。他の実施形態では、複数の種類の冷却媒体を、貯蔵装置124と同様なそれぞれの貯蔵装置に貯蔵することができる。冷却媒体(この例では、水122)の温度は、T2で表されている。
特定の実施形態では、冷却媒体は、それらに限定するものではないが、水、流体、ガス、或いは任意の液体又は圧縮ガスを含むことができる。
特定の実施形態では、貯蔵装置は、それらに限定するものではないが、タンク、容器、或いは前記冷却媒体を貯蔵することのできる任意の他の装置を含むことができる。実施形態によっては、冷却媒体はガスタービンから離れた場所又は遠隔に貯蔵することができ、また配管又は他の適当な装置を介してガスタービンへ周期的に又は連続的に伝送することができる。
また図1に示されているように、システム120は、1台以上の貯蔵装置124と連通している1台以上の分配装置126を含むことができる。この実施形態では、1台以上の分配装置126は、1台以上の貯蔵装置124から水122のような冷却媒体の少なくとも一部分を受け取ることができる。1台以上の分配装置126は更に、受け取った冷却媒体すなわち水122の少なくとも一部分を圧縮機抽出空気114へ導入するように動作できるようにすることができ、この場合、圧縮機抽出空気114はタービン104への導入の前に又は導入中に冷却媒体すなわち水122によって冷却される。他の実施形態では、複数の分配装置により、複数の貯蔵装置などからの複数のそれぞれの冷却媒体を圧縮機抽出空気114に導入することができる。いずれの場合でも、冷却媒体(この例では、水122)の相対的に低い温度T2により、圧縮機抽出空気114の相対的に高い温度T1をタービン104への導入中に温度T3へ低下させることができる。この例では、T1及びP1は、圧縮機抽出空気への冷却媒体の導入の前に測定が行われるので乾燥(dry) 測定値として知られており、またT3及びP3は、圧縮機抽出空気への冷却媒体の導入中に又は導入後に測定が行われるので湿り(wet) 測定値として知られている。このように、圧縮機抽出空気の温度を低下させた結果として、模範的な実施形態のシステムはタービン性能を実質的に向上させる技術的効果を持つことができる。
特定の実施形態では、分配装置は、それらに限定するものではないが、噴霧器、霧化器、吹付け装置、ノズル、マニホルド、又は冷却媒体を分配することのできる任意の他の装置を含むことができる。
また図1に示されているように、圧縮抽出空気システム120は、1台以上の分配装置126を制御し且つ圧縮機102の少なくとも一部分から抽出された空気114に対する冷却媒体(例えば、水122)のそれぞれの導入割合を制御するように動作できる1台以上のプロセッサ(例えば、128)を含むことができる。この及び他の実施形態では、1台以上のプロセッサ(例えば、130)及び他の制御型装置は、圧縮機102の少なくとも一部分から抽出される空気114の量を制御するように動作できるようにすることができる。特定の実施形態では、プロセッサ128及び130と同様な1台以上のプロセッサ並びに他の制御型装置は、空気114の量又は水122のような冷却媒体の導入割合の少なくとも一方を選択的に制御するように動作できるようにすることができる。この実施形態では、1台以上のプロセッサ128は、1台以上の分配装置126を制御し又は動作させるために、ガスタービン100全体にわたって位置決めされた任意の数のセンサからの帰還信号を得ることができる。同様に、圧縮機102の少なくとも一部分から抽出される空気114の量を制御するように動作できる1台以上のプロセッサ及び他の制御型装置は、空気114の量を制御し又は操作するために、ガスタービン100全体にわたって位置決めされた任意の数のセンサからの帰還信号を得ることができる。特定の実施形態では、圧縮機102の少なくとも一部分から抽出される空気114の量を制御するように動作できる1台以上のプロセッサ及び他の制御型装置は、空気114の量又は水122のような冷却媒体の導入割合を選択的に制御し又は操作するために、ガスタービン100全体にわたって位置決めされた任意の数のセンサからの帰還信号を得ることができる。
一実施形態では、システムの一実施形態に従ったシステム及びガスタービン用の模範的な分配装置は、或る分配装置とすることができる。その分配装置は、例えば、入口、ノズル・ヘッド、及び分配器部分を含むことができる。この実施形態では、分配装置は、少なくとも1つの圧縮機段(例えば、図1の116)とタービンの少なくとも一部分(例えば、図1の118)との間でガスタービンの一部分に装着することができる。入口は少なくとも1種類の冷却媒体(例えば、図1の水120)を受け取ることができる。ノズル・ヘッドは、入口と連通していて、入口から少なくとも1種類の冷却媒体(例えば、水120)を受け取ることができる。分配器部分は、ノズル・ヘッドと連通していて、少なくとも1種類の冷却媒体(例えば、水120)を分配して、少なくとも1種類の媒体(例えば、水120)の少なくとも一部分をタービン部分(例えば、図1の104)に導入することができる。
図2〜図4は、ガスタービン(例えば、図1の100)用の圧縮機抽気冷却制御システムを具現化することのできる模範的な論理の流れを例示する。図2は、本発明の一実施形態に従ったガスタービン用の圧縮機抽気冷却制御システムについての模範的な論理流れ図を例示する。この論理流れ図は、圧縮機抽気冷却制御システム用の模範的な制御アルゴリズム200を例示しており、このアルゴリズム200は、圧縮機抽出空気又はタービンへ導入される冷却媒体の量を制御することができる。制御アルゴリズム(例えば、200)は、コンピュータ読取り可能な媒体上に記憶されている一組のコンピュータ実行可能な命令として、例えば、1台以上のプロセッサ128、ソフトウエア、ハードウエア、或いはそれらの任意の組合せで実行することができる。本発明の実施形態に従った他の適当な制御アルゴリズムは、以下に説明する要素を含むことができ、また以下に説明する要素よりも少数の又は多数の要素を含むことができる。
模範的な制御アルゴリズム200は入力202で開始する。入力202では、1つ以上の周囲状態(ambient condition) の測定値が受け取られる。周囲状態には、それらに限定するものではないが、周囲温度、周囲圧力、湿度、時間、又は日付を含むことができる。この実施形態では、周囲状態はガスタービン100又はシステム120のための空気入口で又はその近くで1つ以上のセンサによって測定することができる。
入力202はブロック204に導かれる。ブロック204では、ブロック204に関連した少なくとも1つの関数(例えば、F(x))によって1つ以上の周囲状態を処理する。ブロック204は、アルゴリズム、多項式、指数関数、伝達関数、ルックアップ・テーブル、又はそれらの任意の組合せを含む任意の数の関数を実装することができる。例えば、図2に示されている実施形態では、ブロック204に実装されるルックアップ・テーブルは、一連の温度、圧力、湿度、及び対応する質量流量のような以前に記憶された状態を含むことができる。一実施形態では、周囲温度及び圧力が存在するか又は測定されるとき、水122のような冷却媒体についての質量流量を選択することができる。冷却媒体についての選択される質量流量は、冷却媒体が圧縮機抽出空気(例えば、114)について持つ所望の又は期待される効果に少なくとも部分的に基づいて選択することができる。例えば、約100度の周囲状態が測定されてルックアップ・テーブルに入力された場合、約3ポンド/秒の質量流量を出力することができる。このように、1つ以上の周囲状態測定値を入力202から受け取ったとき、これらの周囲状態測定値はブロック204の関連したルックアップ・テーブル内の状態と比較するか、又はブロック204に関連した随伴関数F(x)によって処理することができ、そして冷却媒体についての選択された質量流量をブロック204から出力することができる。
一実施形態では、ブロック204からの選択された質量流量のみを用いて、圧縮機抽気冷却を制御することができる。このような実施形態では、以前に記憶された状態を貯蔵しているルックアップ・テーブルで1つ以上の周囲状態を使用することにより、冷却媒体についての選択された質量流量を出力することができ、これは圧縮機抽気冷却を制御するために使用することができる。一旦選択された質量流量がブロック204で決定されると、選択された質量流量206は、1台以上の貯蔵装置124、1台以上の分配装置126及び/又は1台以上のプロセッサ128を制御するために、追加の修正無しで用いることができ、これにより、選択された質量流量の冷却媒体を圧縮機抽出空気に供給するのを容易にすることができる。例えば、選択された質量流量は少なくとも1つのプロセッサ128に供給することができ、プロセッサ128は次に適当な制御指令を任意の数の貯蔵装置124及び/又は分配装置126に供給して、冷却媒体の選択された質量流量を容易にすることができる。
一実施形態では、追加のセンサ及び計算を用いることにより、制御システムに帰還信号を与えることができる。このような実施形態では、図2における残りのセンサ及び計算もまた、質量流量を制御するために用いられる。ブロック204に戻って説明すると、一旦選択された質量流量が出力されると、出力206はブロック208へ導かれる。ブロック208では、期待される冷却後又は湿り抽気温度の計算が行われる。例えば、以前の実例に基づいて、100度の周囲温度が存在し且つ3ポンド/秒の冷却媒体質量流量が選択された場合、ブロック208はこの情報を利用して、約400度のような期待される冷却後又は湿り抽気温度を決定することができる。この実施形態では、期待される冷却後又は湿り抽気温度を決定するために適当なアルゴリズム又は関数を用いることができる。
一実施形態では、所与の量の冷却媒体の流れ(例えば、水の流れ)によって惹起される期待される温度減少は、混合すべき空気と水の熱力学特性を用いて計算することができる。特定の場合では、この熱力学特性の計算は、プロセッサ利用の能動制御システムを用いて決定することができる。他の場合では、開発された又は上記の熱力学特性に少なくとも部分的に基づいた適当な関数又は伝達関数を用いることにより、期待される抽気温度を計算することができる。この関数又は伝達関数は、計算された熱力学的特性を用いるよりもむしろ、期待される抽気温度を計算するために制御システムで用いることができる。適当な関数又は伝達関数は、例えば、以下の形式のものとすることができる。
wet =TDry −K*WH2O
上式で、Twet =冷却後の抽出空気の温度
Dry =冷却前の抽出空気の温度
K=熱力学的特性に基づいた計算された定数
H2O =水の流量
である。
他の適当な関数又は伝達関数はより複雑なものであってよい。他の適当な関数又は伝達関数は、それらに限定するものではないが、指数関数及び/又は多項式を含む一層高等な数学を利用することができる。また更に、特定の実施形態では、実際の関数又は伝達関数よりはむしろ、ルックアップ・テーブルを利用することができる。
ブロック208の後にブロック210が続き、ブロック210では、入力212に実際の又は測定された冷却後又は湿り抽気温度を受け取って、これをブロック208からの期待される冷却後又は湿り抽気温度と比較する。入力212とブロック208からの出力との間の差に少なくとも部分的に基づいて、1つ以上の制御指令を、1台以上の貯蔵装置124、1台以上の分配装置126及び/又は1台以上のプロセッサ128によって実行して、実際の又は測定された冷却後又は湿り抽気温度と期待される冷却後又は湿り抽気温度との間の差を減少させるのを容易にすることができる。例えば、以前の実例に基づいて、実際の又は測定された冷却後又は湿り抽気温度が約450度である場合、実際の又は測定された冷却後又は湿り抽気温度と期待される冷却後又は湿り抽気温度との間の差はほぼ50度であり、そこで、ブロック214で適当な増減係数を決定して、上記の差に適用することができる。
ブロック214で、増減係数を上記の差に適用して、ブロック208に入力される冷却媒体の選択された質量流量を適切に調節することができる。入力212とブロック208からの出力との間の差がブロック210で減少するにつれ、差に適用されるブロック214の増減係数が減少し、最終的に差がほぼゼロか又は別の所定の値になったとき、何ら更なる増減係数をブロック214で適用する必要がない。
一実施形態では、適当な増減係数は、温度差に適用することのできる比例定数を含む適当な関数を用いて決定することが可能である。例えば、水の流量は以下のように計算することができる。
O(新しい値)=HO(現在値)+K*(Tdesired−Tmeasured
上式で、Kは、1つ以上の熱力学的特性に少なくとも部分的に基づいて定められた所定の定数である。
図3は、本発明の一実施形態に従ったガスタービン用の圧縮機抽気冷却制御システムについての別の論理流れ図を例示する。この論理流れ図は、圧縮機抽気冷却制御システムのための模範的な制御アルゴリズム300を例示しており、アルゴリズム300は圧縮機抽出空気又はタービンに導入される冷却媒体の量を制御することができる。制御アルゴリズム(例えば、300)は、コンピュータ読取り可能な媒体上に記憶されている一組のコンピュータ実行可能な命令として、例えば、1台以上のプロセッサ128、ソフトウエア、ハードウエア、或いはそれらの任意の組合せで実行することができる。本発明の実施形態に従った他の適当な制御アルゴリズムは、以下に説明する要素を含むことができ、また以下に説明する要素よりも少数の又は多数の要素を含むことができる。
模範的な制御アルゴリズム300は入力302で開始する。入力302で、図2における入力202と同様に1つ以上の周囲状態の測定値を受け取る。周囲状態には、それらに制限するものではないが、周囲温度、周囲圧力、湿度、時間、又は日付を含むことができる。この実施形態では、周囲状態は、ガスタービン100又はシステム120のための空気入口で又はその近くで1つ以上のセンサによって測定することができる。
入力302は、(図2におけるブロック204と同様な)ブロック304へ導かれ、ブロック304では、1つ以上の周囲状態が少なくとも1つの関数(例えば、F(x))によって処理される。前に述べたブロック204と同様に、ブロック304は、アルゴリズム、多項式、指数関数、伝達関数、ルックアップ・テーブル、又はそれらの任意の組合せを含む任意の数の関数を実装することができる。例えば、図3に示されている実施形態では、ブロック304に実装されるルックアップ・テーブルは、一連の温度、圧力、湿度、及び対応する質量流量のような以前に記憶された状態を含むことができる。一実施形態では、周囲温度及び圧力が存在するか又は測定されるとき、冷却媒体(例えば、水122)についての質量流量を選択することができる。冷却媒体についての選択される質量流量は、冷却媒体が圧縮機抽出空気(例えば、114)について持つ所望の又は期待される効果に少なくとも部分的に基づいて選択することができる。例えば、約100度の周囲状態が測定されてルックアップ・テーブルに入力された場合、約3ポンド/秒の質量流量を出力することができる。従って、1つ以上の周囲状態測定値を入力302から受け取ったとき、これらの周囲状態測定値はブロック304の関連したルックアップ・テーブル内の状態と比較するか、又はブロック304に関連した随伴関数(例えば、F(x))によって処理することができ、そして冷却媒体についての選択された質量流量をブロック304から出力することができる。
一旦選択された質量流量がブロック304から出力されると、その出力306はブロック308へ導かれる。ブロック308は、冷却媒体に関連した測定された質量流量の入力310を受け取り、そして選択された質量流量の出力306と測定された質量流量の入力310とを比較して、2つの量306及び310の間の相対的に大きい方の値又は最大値を決定することができる。どんな場合でも、ブロック308は比較ブロック314に最大質量流量を出力(312)することができ、比較ブロック314については以下に更に詳しく説明する。
比較ブロック314に対する別の入力が生成され、これは入力316から開始する。入力316は、1つ以上の測定された乾燥圧縮機抽気状態(例えば、温度及び/又は圧力)を表す。入力316はブロック318に導かれ、ブロック318では、適当な関数Y(x)により、所望の又は期待される冷却後又は湿り圧縮機抽気温度を決定する。例えば、約600度の測定された乾燥圧縮機抽気温度が存在する場合、ブロック318はこの情報を利用して、所望の又は期待される冷却後又は湿り抽気温度(例えば、500度)の出力320を決定することができる。この実施形態では、伝達関数のような適当な関数を用いることにより、所望の又は期待される冷却後又は湿り抽気温度を決定することができる。
一実施形態では、1つ以上の熱力学的特性計算を含む物理学ベースのモデルに少なくとも部分的に基づいて、適当な関数又は伝達関数を開発することができる。適当な関数又は伝達関数の形態は、任意の数のアルゴリズム、多項式、指数関数、又は他の種類の等式を含むことができる。
出力320はブロック322で受け取られ、このブロック322では、実際の又は測定された冷却後又は湿り抽気温度の別の入力324を受け取って、ブロック318からの期待される冷却後又は湿り抽気温度と比較することができる。ブロック322では、出力320と入力324との間の差の決定を行うことができ、その差は期待される冷却後又は湿り抽気温度と実際の又は測定された冷却後又は湿り抽気温度との間の差を表すことができる。どのような場合でも、差に関連した出力326はブロック328で受け取ることができる。
ブロック328で、実際の又は測定された冷却後又は湿り抽気温度と期待される冷却後又は湿り抽気温度との間の差を適切に減少させるために、増減係数を決定するか又は適用することができる。例えば、G(x)のような関数を差に適用することにより、増減係数を出力(330)することができる。ブロック328からの増減係数に関連した出力330はブロック314に入力して、冷却媒体についての選択された質量流量を適切に変更することができる。入力324とブロック318からの出力320との間の差がブロック322で減少するにつれ、差にブロック328で適用される増減係数が減少し、最終的に差がほぼゼロか又は別の所定の値になったとき、何ら更なる増減係数を、ブロック328で決定するか又は適用する必要はなく、及び/又は冷却媒体についての選択された質量流量を変更するためにブロック314に入力する必要はない。例えば、以前の実例に基づいて、実際の又は測定された冷却後又は湿り抽気温度が約550度である場合、実際の又は測定された冷却後又は湿り抽気温度と期待される冷却後又は湿り抽気温度との間の差はほぼ50度であり、そこでブロック314で調節され又は修正された選択された質量流量を決定するために、適当な増減係数の出力330を決定して上記の差に適用することができる。
ブロック314に戻って説明すると、冷却媒体についての選択された質量流量に対する任意の変更が実行された後、調節され又は修正された選択された質量流量の出力332がブロック334で比較される。ブロック334では、冷却媒体についての最大許容質量流量の入力336が、ブロック314からの調節され又は修正された選択された質量流量に関連した出力332と比較される。ブロック334は、ブロック314からの調節され又は修正された選択された質量流量に関連した出力332と冷却媒体についての最大許容質量流量との間の最小質量流量又は相対的に小さい方の値を決定することができる。ブロック334からの出力336は最終的な質量流量の決定を表し、これは冷却媒体の特定の所望の質量流量を要求するために用いることができる。
出力336に少なくとも部分的に基づいて、1つ以上の制御指令を、1台以上の貯蔵装置124、1台以上の分配装置126及び/又は1台以上のプロセッサ128によって実行して、実際の又は測定された冷却後又は湿り抽気温度と期待される冷却後又は湿り抽気温度との間の差を減少させるのを容易にすることができる。
アルゴリズム300は出力336の後に終了させることができる。
一実施形態では、1台以上の制御装置は、タービン部分並びに関連した高温ガス流路及びロータ要素を冷却するために圧縮機抽出空気の質量流量及び温度を制御することができる。この実施形態の一面では、圧縮機抽出空気流量は能動的に制御することができ、そこで、可変量の冷却媒体を空気流の流れに導入し又は霧状形態で注入して、ガスタービンに関連した目標の温度又は他の特性を達成することができる。この実施形態での能動制御は、圧縮機抽出空気及び冷却媒体の両方について、温度、圧力及び質量流量の測定値を監視することを含むことができる。能動型の制御を実行する1台以上の制御装置は、冷却媒体の流量及び冷却媒体の温度を能動的に制御して、圧縮機抽出空気を適切に冷却することができる。特定の場合には、構成要素寿命及びガスタービン性能を推定することができ、そこで1台以上の制御装置は、構成要素寿命及び/又はガスタービン性能を最適化するために構成要素寿命及びガスタービン性能の推定値を比較することができる。
別の実施形態では、1台以上の制御装置は、ガスタービンに関連した1つ以上の予め定義された目標特性を持つテーブル又はルックアップ・テーブルにアクセスできる開ループ制御装置を実装することができる。目標特性は圧縮機抽出空気流量及び/又は冷却媒体流量を含むことができる。
別の実施形態では、1台以上の制御装置は、冷却媒体流量及び/又は温度を能動的に制御する閉ループ制御装置を実装することができる。この実施形態の一面では、閉ループ制御装置は、タービン部分に関連した特定の下流側構成要素の金属の温度に依存して、冷却媒体流量及び/又は温度を能動的に制御することができる。
別の実施形態では、1台以上の制御装置は、冷却媒体流量及び/又は温度を能動的に制御する閉ループ制御装置を実装することができる。この実施形態の一面では、閉ループ制御装置は、タービン部分に関連した特定の下流側構成要素の金属の温度に依存して、冷却媒体流量及び/又は温度を能動的に制御することができる。
図4は、本発明の一実施形態に従ったガスタービン用の圧縮機抽気冷却制御システムについての別の模範的な論理流れ図を例示する。この論理流れ図は、圧縮機抽気冷却制御システムのための模範的な制御アルゴリズム400を例示しており、アルゴリズム400は圧縮機抽出空気又はタービンに導入される圧縮機抽出空気の量又は冷却媒体の量の少なくとも一方を制御することができる。制御アルゴリズム(例えば、400)は、コンピュータ読取り可能な媒体上に記憶されている一組のコンピュータ実行可能な命令として、例えば、プロセッサ128及び130と同様な1台以上のプロセッサ、ソフトウエア、ハードウエア、或いはそれらの任意の組合せで実行することができる。本発明の実施形態に従った他の適当な制御アルゴリズムは、以下に説明する要素を含むことができ、また以下に説明する要素よりも少数の又は多数の要素を含むことができる。
模範的な制御アルゴリズム400は、圧縮機抽出空気又はタービンへ導入される冷却媒体の量を制御するための論理を含む。図4における要素402〜436は図3における要素302〜336に直接対応し、要素402〜436は前に要素302〜336について説明したことと実質的に同じである。加えて、制御アルゴリズム400は圧縮機抽出空気の量を制御するための論理を含む。入力438は論理のこの部分を開始する。
入力438で、1つ以上の周囲状態の測定値が受け取られる。周囲状態には、それらに制限するものでないが、周囲温度、周囲圧力、湿度、時間、又は日付を含むことができる。この実施形態では、周囲状態はガスタービン100又はシステム120のための空気入口で又はその近くで1つ以上のセンサによって測定することができる。
入力438はブロック440に導かれ、ブロック440では、1つ以上の周囲状態が少なくとも1つの関数(例えば、A(x))によって処理される。ブロック440は、アルゴリズム、多項式、指数関数、伝達関数、ルックアップ・テーブル、又はそれらの任意の組合せを含む任意の数の関数を実装することができる。例えば、図4に示されている実施形態では、ブロック440に実装されるルックアップ・テーブルが、一連の温度、圧力、湿度、及び対応する質量流量のような以前に記憶された状態を含むことができる。一実施形態では、周囲温度及び圧力が存在するか又は測定されたとき、圧縮機抽出空気(例えば、114)についての公称乾燥温度を選択することができる。圧縮機抽出空気についての公称乾燥温度は、圧縮機抽出空気がタービン104について持つ所望の又は期待される冷却効果に少なくとも部分的に基づいて選択することができる。例えば、約100度の周囲状態が測定されてルックアップ・テーブルに入力された場合、約600度の圧縮機抽出空気についての公称乾燥温度出力を出力することができる。従って、1つ以上の周囲状態測定値を入力438から受け取ったとき、これらの周囲状態測定値は、ブロック440の関連したルックアップ・テーブル内の状態と比較するか、或いはブロック440に関連した随伴関数(例えば、A(x))によって処理することができ、そして圧縮機抽出空気についての公称乾燥温度をブロック440から出力することができる。
一旦圧縮機抽出空気についての公称乾燥温度が出力されると、出力442はブロック444に導かれる。ブロック444への別の入力446は、測定された湿り圧縮機抽気温度である。ブロック444において、公称乾燥温度及び測定された湿り圧縮機抽気温度を用いて、公称乾燥温度と測定された湿り圧縮機抽気温度との間の差に少なくとも部分的に基づいて温度マージンの計算が行われる。この実施形態では、温度マージンを決定するために、適当なアルゴリズム又は関数を用いることができる。
ブロック444からの温度マージンに関連した出力448は、関数ブロック450に入力される。関数ブロック450では、適当なアルゴリズム又は関数(例えば、B(x))により、許容圧縮機抽気流量減少値又は増大値を決定することができる。ブロック450は、アルゴリズム、多項式、指数関数、伝達関数、ルックアップ・テーブル、又はそれらの任意の組合せを含む任意の数の関数を実装することができる。ブロック450から、許容圧縮機抽気流量減少値又は増大値を表す出力452を得ることができる。
出力452に少なくとも部分的に基づいて、1つ以上の制御指令を、1台以上の貯蔵装置124、1台以上の分配装置126及び/又は1台以上のプロセッサ128によって実行して、公称乾燥圧縮機抽気温度と測定された湿り圧縮機抽気温度との間の差を減少させるのを容易にすることができる。
アルゴリズム400は出力452の後に終了させることができる。
図5は、本発明の一実施形態に従ったガスタービンにおける圧縮機抽気冷却を制御するための模範的な方法500を例示する流れ図である。図示の実施形態では、模範的な方法500は、図1のガスタービン100のようなガスタービンに関連した圧縮機抽出空気の冷却を制御するために実行することができる。
この模範的な方法はブロック502で開始する。ブロック502で、冷却媒体が供給される。この実施形態では、供給される冷却媒体は、1つ以上のそれぞれの貯蔵装置124に貯蔵されている水(例えば、図1の122)とすることができる。
一実施形態の一面では、冷却媒体は、水、流体、ガス、或いは任意の液体又は圧縮ガスの内の少なくとも1種類を含むことができる。
一実施形態の一面では、特性は、タービン部分内の下流側圧力、タービン部分内の下流側空気温度、タービン部分の一部分の下流側金属温度、周囲温度、圧縮機抽出空気に関連した空気流量測定値、圧縮機抽出空気に関連した圧力測定値、圧縮機抽出空気に関連した温度測定値、冷却媒体流量測定値、冷却媒体温度、冷却媒体圧力、又はそれらの任意の組合せの内の少なくとも1つを含むことができる。
一実施形態の一面では、冷却媒体を供給する段階は、圧縮機抽出空気への冷却媒体の導入の前に又は導入中に冷却媒体の少なくとも一部分を分配するように動作できる1台以上の分配装置を設けることを含むことができる。
ブロック502の後にブロック504が続き、ブロック504では、ガスタービンに関連した圧縮機から空気が抽出される。この実施形態では、圧縮機(例えば、図1の102)からの空気(例えば、図1の114)を、圧縮機102に関連した1つ以上の段(例えば、116)から抽出することができる。
ブロック504の後にはブロック506が続き、ブロック506では、冷却媒体が圧縮機抽出空気に導入され、その場合、圧縮機抽出空気はタービン部分への導入の前に又は導入中に冷却媒体によって冷却される。この実施形態では、1台以上の分配装置(例えば、図1の126)により、受け取った冷却媒体又は水122の少なくとも一部分を圧縮機抽出空気114に導入することができ、その場合、圧縮機抽出空気114はタービン(例えば、104)への導入の前に又は導入中に冷却媒体又は水122によって冷却される。
ブロック506の後にはブロック508が続き、ブロック508では、圧縮機抽出空気又は冷却媒体の少なくとも一方が、ガスタービンに関連した特性に少なくとも部分的に基づいて選択的に制御される。この実施形態では、1台以上のプロセッサ(例えば、図1の128)が、1台以上の分配装置(例えば、126)を制御し、且つ圧縮機102の少なくとも一部分から抽出された空気(例えば、114)への冷却媒体(例えば、水122)のそれぞれの導入量を制御することができる。また更に、この実施形態では、1台以上のプロセッサ128は、ガスタービン100全体にわたって配置された任意の数のセンサからの帰還信号を受け取って、1台以上の分配装置126を制御するか又は動作させることができる。別の実施形態では、1台以上のプロセッサ(例えば、130)が1つ以上の制御型装置又は分配装置を制御し、且つ圧縮機102の少なくとも一部分から抽出される空気(例えば、114)の量を制御することができる。また更に、このような実施形態では、(128及び130と同様な)1台以上のプロセッサが、ガスタービン100全体にわたって配置された任意の数のセンサからの帰還信号を受け取って、空気114の量を制御するように1台以上の制御型装置又は分配装置を制御するか又は動作させることができる。
一実施形態の一面では、ガスタービンに関連した特性に少なくとも部分的に基づいて圧縮機抽出空気又は冷却媒体の少なくとも一方を選択的に制御する段階は、(1)圧縮機抽出空気に導入される冷却媒体の量を制御すること、(2)圧縮機抽出空気に導入される冷却媒体の温度を制御すること、(3)圧縮機抽出空気に導入される冷却媒体の圧力を制御すること、(4)タービン部分に導入される圧縮機抽出空気の量を制御すること、(5)タービン部分に導入される圧縮機抽出空気の温度を制御すること、(6)タービン部分に導入される圧縮機抽出空気の圧力を制御すること、又は(7)それらの任意の組合せの内の少なくとも1つを有する。
一実施形態の一面では、1台以上の制御装置は、開ループ型制御、能動型制御、閉ループ型制御、又は受動型制御の少なくとも1つを実行することができる。
一実施形態の一面では、ガスタービンに関連した特性に少なくとも部分的に基づいて圧縮機抽出空気又は冷却媒体の少なくとも一方を選択的に制御することは、ガスタービンに関連した1つ以上の予め定義された目標特性を持つテーブルを有する開ループ型制御装置によって容易に行うことができる。
一実施形態の一面では、冷却媒体を圧縮機抽出空気に導入する段階は、冷却媒体の少なくとも一部分を分配し、次いで冷却媒体の少なくとも分配された部分を圧縮機抽出空気に導入することを有する。
一実施形態の一面では、ガスタービンに関連した特性に少なくとも部分的に基づいて圧縮機抽出空気又は冷却媒体の少なくとも一方を選択的に制御することは、少なくとも1つのプロセッサによって容易になされる。
一実施形態では、方法500は、1台以上の分配装置をガスタービンに装着することを含むことができ、その場合、1台以上の分配装置は、圧縮機抽出空気への冷却媒体の導入の前に又は導入中に冷却媒体の少なくとも一部分を分配することができる。
一実施形態では、方法500は、圧縮機抽出空気への冷却媒体の導入の前に又は導入中に冷却媒体の少なくとも一部分を分配することを含むことができ、その場合、圧縮機抽出空気はタービン部分への導入の前に、その分配された冷却媒体によって冷却される。
方法500はブロック508の後に終了する。
図5の模範的な要素は例として示したものであり、他のプロセスの実施形態はより少数の又はより多数の要素を持つことができ、このような要素は本発明の他の実施形態に従った代替構成に配列することができる。
本発明を最も実用的で好ましい実施形態であると現時点で考えられるものについて説明したが、本発明は開示した実施形態に制限されず、それよりもむしろ、「特許請求の範囲」に記載の精神及び範囲内に含まれる様々な修正及び等価な構成を包含するものであることを理解されたい。
本明細書は、最良の実施形態を含めて、本発明を開示するために、また当業者が任意の装置、機器又はシステムを作成し使用し、任意の採用した方法を遂行すること含めて、本発明を実施することができるようにするために、様々な例を使用した。本発明の特許可能な範囲は「特許請求の範囲」の記載に定めており、また当業者に考えられる他の例を含み得る。このような他の例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの記載から実質的に差異のない構造的要素を持つ場合、或いはそれらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
100 ガスタービン
102 圧縮機
104 タービン
106 シャフト
108 燃焼器
110 発電機
112 電力網
114 空気
116 段
118 タービンの一部分
120 システム
122 水
124 貯蔵装置
126 分配装置
128 プロセッサ
130 プロセッサ
200 制御アルゴリズム
210 比較ブロック
300 制御アルゴリズム
312 出力
314 比較ブロック
322 比較ブロック
326 出力
400 制御アルゴリズム
412 出力
414 比較ブロック
422 比較ブロック
426 出力
444 比較ブロック
500 圧縮機抽気冷却を制御するための方法

Claims (10)

  1. 圧縮機(102)及びタービン部分(104)を含むガスタービン(100)において圧縮機抽気冷却を制御するためのシステム(120)であって、
    冷却媒体(122)を貯蔵するように動作できる1台以上の貯蔵装置(124)と、
    前記1台以上の貯蔵装置(124)から前記冷却媒体(122)を受け取り、且つ前記圧縮機抽出空気(114)への導入の前に又は導入中に前記冷却媒体(122)の少なくとも一部分を導入するように動作できる1台以上の分配装置(126)であって、前記圧縮機抽出空気(114)が前記タービン部分(104)への導入の前に冷却媒体(122)によって冷却されるようにする1台以上の分配装置(126)と、
    前記ガスタービン(100)に関連した特性に少なくとも部分的に基づいて、前記圧縮機抽出空気(114)又は冷却媒体(122)の少なくとも一方を選択的に制御するように動作できる1台以上の制御装置(128)と、
    有することを特徴とするシステム(120)。
  2. タービン部分(104)と、
    圧縮機(102)であって、前記タービン部分(104)に導入するために当該圧縮機の少なくとも一部分から空気(114)が抽出される、圧縮機(102)と、
    冷却媒体(122)を貯蔵するように動作できる1台以上の貯蔵装置(124)と、
    前記1台以上の貯蔵装置(124)から前記冷却媒体(122)を受け取り、且つ前記圧縮機(102)の少なくとも一部分から抽出された空気(114)への冷却媒体(122)の導入の前に又は導入中に冷却媒体(122)の少なくとも一部分を導入するように動作できる1台以上の分配装置(126)であって、前記空気(114)が前記タービン部分(104)への導入の前に前記冷却媒体(122)によって冷却されるようにする1台以上の分配装置(126)と、
    ガスタービン(100)に関連した特性に少なくとも部分的に基づいて、前記圧縮機抽出空気(114)又は前記冷却媒体(122)の少なくとも一方を選択的に制御するように動作できる1台以上の制御装置(128)と、
    を有することを特徴とするガスタービン(100)。
  3. 前記特性は、前記タービン部分(104)内の下流側圧力、前記タービン部分(104)内の下流側空気温度、前記タービン部分(104)の一部分の下流側金属温度、周囲温度、前記圧縮機抽出空気(114)に関連した空気流量測定値、前記圧縮機抽出空気(114)に関連した圧力測定値、前記圧縮機抽出空気(114)に関連した温度測定値、冷却媒体(122)流量測定値、冷却媒体(122)温度、冷却媒体(122)圧力、又はそれらの任意の組合せの内の少なくとも1つを有することを特徴とする、請求項1記載のシステム(120)又は請求項2記載のガスタービン(100)。
  4. 前記ガスタービン(100)に関連した特性に少なくとも部分的に基づいて、前記圧縮機抽出空気(114)又は前記冷却媒体(122)の少なくとも一方を選択的に制御することは、(1)前記圧縮機抽出空気(114)に導入される前記冷却媒体(122)の量を制御すること、(2)前記圧縮機抽出空気(114)に導入される前記冷却媒体(122)の温度を制御すること、(3)前記圧縮機抽出空気(114)に導入される前記冷却媒体(122)の圧力を制御すること、(4)前記タービン部分(104)に導入される前記圧縮機抽出空気(114)の量を制御すること、(5)前記タービン部分(104)に導入される前記圧縮機抽出空気(114)の温度を制御すること、(6)前記タービン部分(104)に導入される前記圧縮機抽出空気(114)の圧力を制御すること、又は(7)それらの任意の組合せの内の少なくとも1つを有することを特徴とする、請求項1記載のシステム(120)又は請求項2記載のガスタービン(100)。
  5. 前記1台以上の制御装置(128)は、開ループ型制御、能動型制御、閉ループ型制御、又は受動型制御の内の少なくとも1つを実行することができる、請求項1記載のシステム(120)又は請求項2記載のガスタービン(100)。
  6. 前記1台以上の制御装置(128)は、前記ガスタービン(100)に関連した1つ以上の予め定義された目標特性を持つテーブルを含んでいる開ループ型制御装置を有することを特徴としている、請求項1記載のシステム(120)又は請求項2記載のガスタービン(100)。
  7. 圧縮機及びタービン部分(104)を含むガスタービン(100)において圧縮機抽気冷却を制御するための方法であって、
    冷却媒体(122)を供給する段階と、
    ガスタービン(100)に関連した圧縮機から空気(114)を抽出する段階と、
    前記圧縮機抽出空気(114)に前記冷却媒体(122)を導入する段階であって、前記圧縮機抽出空気(114)がタービン部分(104)への導入の前に又は導入中に前記冷却媒体(122)によって冷却されるようにする段階と、
    前記ガスタービン(100)に関連した特性に少なくとも部分的に基づいて、前記圧縮機抽出空気(114)又は前記冷却媒体(122)の少なくとも一方を選択的に制御する段階と、
    を有することを特徴とする方法。
  8. 更に、前記ガスタービン(100)に1台以上の分配装置を装着する段階であって、前記1台以上の分配装置(126)が前記圧縮機抽出空気(114)への前記冷却媒体(122)の導入の前に又は導入中に前記冷却媒体(122)の少なくとも一部分を分配できるようにする段階を有することを特徴とする、請求項7記載の方法。
  9. 冷却媒体(122)を供給する段階が、前記圧縮機抽出空気(114)への前記冷却媒体(122)の導入の前に又は導入中に前記冷却媒体(122)の少なくとも一部分を分配するように動作できる1台以上の分配装置(126)を設ける段階を含んでいることを特徴とする、請求項7記載の方法。
  10. 前記ガスタービンに関連した特性に少なくとも部分的に基づいて、前記圧縮機抽出空気(114)又は前記冷却媒体(122)の少なくとも一方を選択的に制御する段階が、少なくとも1つのプロセッサ(128)によって容易になされる、請求項7記載の方法。
JP2010069257A 2009-03-31 2010-03-25 圧縮機抽気冷却を制御するシステム及び方法 Expired - Fee Related JP5685382B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/415,065 2009-03-31
US12/415,065 US8707709B2 (en) 2009-03-31 2009-03-31 Systems and methods for controlling compressor extraction cooling

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010242751A true JP2010242751A (ja) 2010-10-28
JP5685382B2 JP5685382B2 (ja) 2015-03-18

Family

ID=42236426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010069257A Expired - Fee Related JP5685382B2 (ja) 2009-03-31 2010-03-25 圧縮機抽気冷却を制御するシステム及び方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8707709B2 (ja)
EP (1) EP2239438B1 (ja)
JP (1) JP5685382B2 (ja)
CN (1) CN101852135B (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013057278A (ja) * 2011-09-07 2013-03-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン
JP2014145357A (ja) * 2013-01-28 2014-08-14 General Electric Co <Ge> ノズル過冷却のために湿り空気を用いてガスタービン出力及び高温気体経路構成要素寿命を改善するためのシステム
KR20190045620A (ko) * 2017-10-24 2019-05-03 두산중공업 주식회사 압축공기 공급장치 및 이를 포함하는 가스터빈

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20100824A1 (it) * 2010-10-06 2012-04-07 Ansaldo Energia Spa Metodo di controllo per raffreddare uno stadio di turbina in una turbina a gas
US9322333B2 (en) * 2012-01-06 2016-04-26 General Electric Company System and method for determining a cooling flow parameter downstream from a gas turbine combustor
EP2664543B1 (en) * 2012-05-16 2016-03-23 Airbus Operations GmbH Method for operating an aircraft cooling system and aircraft cooling system
US9556798B2 (en) * 2013-01-28 2017-01-31 General Electric Company Systems and methods for measuring a flow profile in a turbine engine flow path
US9611752B2 (en) 2013-03-15 2017-04-04 General Electric Company Compressor start bleed system for a turbine system and method of controlling a compressor start bleed system
EP3136921A4 (en) 2014-05-01 2018-01-24 Elkay Manufacturing Company System and method for dispensing consumable liquids
US10119471B2 (en) * 2015-10-09 2018-11-06 General Electric Company Turbine engine assembly and method of operating thereof
US10196928B2 (en) * 2016-03-02 2019-02-05 General Electric Company Method and system for piping failure detection in a gas turbine bleeding air system
US11111858B2 (en) * 2017-01-27 2021-09-07 General Electric Company Cool core gas turbine engine
US11578668B2 (en) 2017-05-30 2023-02-14 Raytheon Technologies Corporation Gas turbine engine control based on characteristic of cooled air

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09236024A (ja) * 1995-12-28 1997-09-09 Hitachi Ltd ガスタービン,コンバインドサイクルプラント及び圧縮機
JPH09303777A (ja) * 1996-05-13 1997-11-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器
JP2001107703A (ja) * 1999-10-07 2001-04-17 Toshiba Corp ガスタービン
JP2001303971A (ja) * 2000-04-19 2001-10-31 General Electric Co <Ge> 燃焼タービン冷却媒体供給装置及び関連する方法
JP2005105907A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Hitachi Ltd ガスタービン設備とその制御方法
JP2006016971A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Hitachi Ltd 高湿分ガスタービン発電プラント
JP2007170384A (ja) * 2005-12-19 2007-07-05 General Electric Co <Ge> タービンホイールスペース温度制御方法
JP2009047170A (ja) * 2007-08-22 2009-03-05 General Electric Co <Ge> 燃焼タービンの冷却媒体供給方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1298615C (en) * 1988-07-25 1992-04-07 Henrik Harboe Gas turbine unit for combined production of electricity and heat and method for operating such unit
JP2000328962A (ja) * 1999-05-19 2000-11-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd タービン設備
JP3849473B2 (ja) 2001-08-29 2006-11-22 株式会社日立製作所 ガスタービンの高温部冷却方法
AU2002347121A1 (en) * 2002-01-07 2003-07-24 Alstom Technology Ltd. Method for operating a gas turbine group
DE10303341A1 (de) * 2003-01-29 2004-08-26 Alstom Technology Ltd Luftkühler für Kraftwerksanlagen sowie Anwendung eines solchen Luftkühlers
JP4100316B2 (ja) * 2003-09-30 2008-06-11 株式会社日立製作所 ガスタービン設備
US7096669B2 (en) * 2004-01-13 2006-08-29 Compressor Controls Corp. Method and apparatus for the prevention of critical process variable excursions in one or more turbomachines
US7284377B2 (en) * 2004-05-28 2007-10-23 General Electric Company Method and apparatus for operating an intercooler for a gas turbine engine
JP4328269B2 (ja) 2004-07-28 2009-09-09 株式会社日立製作所 ガスタービン装置
JP4919975B2 (ja) 2007-04-27 2012-04-18 株式会社日立製作所 ガスタービン設備

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09236024A (ja) * 1995-12-28 1997-09-09 Hitachi Ltd ガスタービン,コンバインドサイクルプラント及び圧縮機
JPH09303777A (ja) * 1996-05-13 1997-11-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器
JP2001107703A (ja) * 1999-10-07 2001-04-17 Toshiba Corp ガスタービン
JP2001303971A (ja) * 2000-04-19 2001-10-31 General Electric Co <Ge> 燃焼タービン冷却媒体供給装置及び関連する方法
JP2005105907A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Hitachi Ltd ガスタービン設備とその制御方法
JP2006016971A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Hitachi Ltd 高湿分ガスタービン発電プラント
JP2007170384A (ja) * 2005-12-19 2007-07-05 General Electric Co <Ge> タービンホイールスペース温度制御方法
JP2009047170A (ja) * 2007-08-22 2009-03-05 General Electric Co <Ge> 燃焼タービンの冷却媒体供給方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013057278A (ja) * 2011-09-07 2013-03-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン
JP2014145357A (ja) * 2013-01-28 2014-08-14 General Electric Co <Ge> ノズル過冷却のために湿り空気を用いてガスタービン出力及び高温気体経路構成要素寿命を改善するためのシステム
KR20190045620A (ko) * 2017-10-24 2019-05-03 두산중공업 주식회사 압축공기 공급장치 및 이를 포함하는 가스터빈
KR101980789B1 (ko) * 2017-10-24 2019-05-21 두산중공업 주식회사 압축공기 공급장치 및 이를 포함하는 가스터빈

Also Published As

Publication number Publication date
US8707709B2 (en) 2014-04-29
CN101852135B (zh) 2016-05-11
EP2239438A3 (en) 2014-03-19
JP5685382B2 (ja) 2015-03-18
US20100242491A1 (en) 2010-09-30
EP2239438A2 (en) 2010-10-13
EP2239438B1 (en) 2017-03-15
CN101852135A (zh) 2010-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5685382B2 (ja) 圧縮機抽気冷却を制御するシステム及び方法
US9249729B2 (en) Turbine component cooling with closed looped control of coolant flow
CN103573468B (zh) 用于控制具有内燃机的机动车辆中的热回收系统的方法
JP2010261458A (ja) ガスタービンの制御及び運転に関する方法
JP2010261458A5 (ja)
US10480404B2 (en) Method for injecting water into a multistage axial compressor of a gas turbine
KR101708088B1 (ko) 펄스화 부하를 사용하는 냉각 방법 및 장치
JP2009542950A (ja) ガスタービン作動方法ならびに当該方法を実施するためのガスタービン
JPWO2008047489A1 (ja) 天然ガス液化プラント用動力供給設備
US10436058B2 (en) Turbine control unit comprising a thermal stress controller as a master controller
US20130305720A1 (en) Systems and methods for active temperature control in steam turbine
JP2010242749A (ja) 圧縮機抽気の冷却を達成するシステム及び方法
CN105709452B (zh) 冷阱及冷阱的控制方法
KR102437553B1 (ko) 일련의 크라이오제닉 압축기에서 유체의 압력 및 온도를 제어하는 방법
CN106489057A (zh) 用于调整低温制冷设备的方法及相应设备
CN207647618U (zh) 改善燃气轮机系统中的停机吹扫流的系统及机器可读介质
JP6971704B2 (ja) ガスタービンシステム内のシャットダウンパージ流を改善するシステムおよび方法
WO2003089770A1 (en) Water injection for gas turbine inlet air
JP2022532419A (ja) 閉サイクル在庫管理
CN104081008B (zh) 用于控制涡轮机部件的冷却过程的方法
JP6967912B2 (ja) ガスタービンシステム内のシャットダウンパージ流を改善するシステムおよび方法
JP5818510B2 (ja) ガスタービン吸気冷却装置及び方法
JP2016144821A (ja) クーラント制御装置およびクーラント制御方法
JP5562822B2 (ja) ガスタービン発電設備およびその運転方法
CN117072326A (zh) 一种射流预冷系统开/闭环模式切换的控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130321

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140108

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20140331

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20140403

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140605

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150119

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5685382

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees