JP2013139783A - Turbine cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タービン冷却システムに関し、詳細には、前方タービンロータホイール空間への冷却空気を調節するための計量装置を有するタービン冷却システムに関する。 The present invention relates to a turbine cooling system, and in particular, to a turbine cooling system having a metering device for adjusting cooling air to a forward turbine rotor wheel space.
一般に、ガスタービンは、圧縮機、燃焼器、1つ又はそれ以上の燃料ノズル、及びタービンを含む。空気は、吸気口を通ってガスタービンに流入し、圧縮機で加圧される。次に、加圧空気は、燃料ノズルから供給される燃料と混合される。空気−燃料混合気は、燃焼のための特定の混合比で燃焼器に供給される。燃焼によりタービン翼を駆動する加圧排気ガスが発生する。 In general, a gas turbine includes a compressor, a combustor, one or more fuel nozzles, and a turbine. Air flows into the gas turbine through the intake and is pressurized by the compressor. Next, the pressurized air is mixed with the fuel supplied from the fuel nozzle. The air-fuel mixture is supplied to the combustor at a specific mixing ratio for combustion. Combustion generates pressurized exhaust gas that drives the turbine blades.
タービンは、回転ディスクに取り付けられた複数のタービン翼をもつロータ組立体を含む。作動時、タービンのタービン翼、回転ディスク、及び他の構成要素は、高温にさらされる。タービンの内部構成要素の温度を許容レベルに維持する目的で、冷却空気が導入される。例えば、冷却空気は、燃焼器プレナムから供給でき、前方タービンロータホイール空間を冷却するのに利用できる。前方タービンロータホイール空間は、ノズル組立体とタービンの圧縮機出口ディフューザの間に位置し、タービンが受ける一部の高温にさらされる場合がある。冷却空気は、構成要素の長期耐久性に適する所定の温度範囲で作動するように、前方タービンロータホイール空間に供給される。この高い環境温度の特定の運転状態において、冷却空気の容積は、構成要素の長期耐久性のための望ましい温度範囲に前方タービンロータホイール空間を維持するのに不十分な場合がある。 The turbine includes a rotor assembly having a plurality of turbine blades attached to a rotating disk. In operation, the turbine blades, rotating disk, and other components of the turbine are exposed to high temperatures. Cooling air is introduced to maintain the temperature of the turbine's internal components at an acceptable level. For example, cooling air can be supplied from the combustor plenum and can be used to cool the forward turbine rotor wheel space. The forward turbine rotor wheel space is located between the nozzle assembly and the compressor outlet diffuser of the turbine and may be exposed to some high temperatures experienced by the turbine. Cooling air is supplied to the front turbine rotor wheel space to operate in a predetermined temperature range suitable for the long term durability of the component. In certain operating conditions of this high ambient temperature, the volume of cooling air may be insufficient to maintain the forward turbine rotor wheel space in the desired temperature range for long term durability of the component.
1つの手法として、前方タービンロータホイール空間に供給される冷却空気量は、圧縮機吐出ケーシングからボアプラグを取り外すことで増加する。ボアプラグを取り外すと、圧縮機から流出する高圧空気の一部が、前方タービンロータホイール空間に分流するという結果につながる。しかしながら、この手法により、冷却空気は、流れ制御なしで全ての運転状態で前方タービンロータホイール空間に流入することができる。従って、ボアプラグを取り外すと、要求運転条件以下では冷却空気が必要以上に供給されるのでタービンの全体性能の低下につながる。更に、この手法では、ガスタービンを運転停止して、ボアプラグにアクセスするために燃焼システムを取り外す必要もあり、このことは面倒で不便である。他の手法では、オリフィスを設けて一部の冷却空気を前方タービンロータホイール空間へバイパスさせることができる。しかしながら、オリフィスは、一般に、最悪の状態で前方タービンロータホイール空間を適切に冷却するような大きさである。従って、オリフィスにより、要求運転条件以下では多くの冷却空気が供給されるので、やはりタービンの全体性能の低下につながる。 As one approach, the amount of cooling air supplied to the front turbine rotor wheel space is increased by removing the bore plug from the compressor discharge casing. Removing the bore plug results in some of the high pressure air flowing out of the compressor diverting to the front turbine rotor wheel space. However, this approach allows cooling air to flow into the front turbine rotor wheel space in all operating conditions without flow control. Therefore, when the bore plug is removed, cooling air is supplied more than necessary under the required operating conditions, leading to a decrease in the overall performance of the turbine. Furthermore, this approach also requires that the combustion system be removed in order to shut down the gas turbine and access the bore plug, which is cumbersome and inconvenient. In other approaches, an orifice can be provided to bypass some cooling air to the front turbine rotor wheel space. However, the orifice is generally sized to adequately cool the forward turbine rotor wheel space in the worst case. Therefore, since a large amount of cooling air is supplied by the orifice below the required operating condition, the overall performance of the turbine is also deteriorated.
タービンの全体性能を向上させることが必要である。 There is a need to improve the overall performance of the turbine.
本発明の1つの態様において、タービン冷却システムが提供され、本システムは、冷却空気を供給する圧縮機、前方タービンロータホイール空間、高圧パッキングシール(HPPS)バイパスキャビティ、及び計量装置を有する。前方タービンロータホイール空間は、圧縮機から供給される冷却空気で冷却される。HPPSバイパスキャビティは、圧縮機からの冷却空気の一部と流体連通して受け入れ、冷却空気と流体連通して前方タービンロータホイール空間に供給する。計量装置は、前方タービンロータホイール空間及びHPPバイパスキャビティと作動可能に連通して、タービンの少なくとも1つの運転状態に基づいて、HPPSバイパスキャビティから前方タービンロータホイール空間へ供給される冷却空気を調節する。 In one aspect of the invention, a turbine cooling system is provided that includes a compressor supplying cooling air, a forward turbine rotor wheel space, a high pressure packing seal (HPPS) bypass cavity, and a metering device. The front turbine rotor wheel space is cooled with cooling air supplied from a compressor. The HPPS bypass cavity receives in fluid communication with a portion of the cooling air from the compressor and supplies the front turbine rotor wheel space in fluid communication with the cooling air. The metering device is in operative communication with the forward turbine rotor wheel space and the HPP bypass cavity and regulates cooling air supplied from the HPPS bypass cavity to the forward turbine rotor wheel space based on at least one operating condition of the turbine. .
これら及び他の利点並びに特徴は、図面を参照しながら以下の説明から明らかになるであろう。 These and other advantages and features will become apparent from the following description with reference to the drawings.
本発明と見なされる主題は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲に具体的に指摘し且つ明確に特許請求している。本発明の上記及び他の特徴並びに利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明から明らかである。 The subject matter regarded as the invention is particularly pointed out and distinctly claimed in the claims appended hereto. The above and other features and advantages of the present invention will be apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings.
この詳細な説明は、例証として図面を参照しながら、本発明の利点及び特徴と共に例示的な実施形態を説明している。 This detailed description explains exemplary embodiments, together with advantages and features of the invention, by way of example with reference to the drawings.
本明細書で使用する場合、用語「モジュール」及び「サブモジュール」は、1つ又はそれ以上のソフトウェア又はファームウェアプログラム、組み合わせロジック回路、及び/又は説明され機能性をもたらす他の適切な構成要素を実行する、特定用途向け集積回路(ASIC)、電子回路、プロセッサ(共有、専用、又はグループ)及びメモリを呼ぶ。 As used herein, the terms “module” and “submodule” refer to one or more software or firmware programs, combinational logic circuitry, and / or other suitable components that provide the described functionality. Refers to an application specific integrated circuit (ASIC), electronic circuit, processor (shared, dedicated, or group) and memory that performs.
図1は、参照番号10で示す例示的な動力発生システムの概略図を示す。動力発生システム10は、圧縮機20、燃焼器22、及びタービン24を有するガスタービンシステムである。空気は、圧縮機20に配置される吸気口30を通って動力発生システム10に流入して、圧縮機20で圧縮される。次に、圧縮空気は、燃焼器22の端部カバー(図示せず)に配置される燃料ノズル34によって燃料と混合される。燃料ノズル34は、空気−燃料混合気を燃焼用の混合比で燃焼器22に噴射する。燃焼によりタービン24内に配置されるタービン翼(図示せず)を駆動する高温加圧排気ガスが発生する。1つの例示的な実施形態において、タービン24は、高温加圧排気ガスを流すために軸方向に配置された6列の翼形部(図示せず)を有する3段として構成される。1つの実施形態において、タービン24は、ノズル組立体(図示せず)を形成する第1段のステータベーンを含む。 FIG. 1 shows a schematic diagram of an exemplary power generation system indicated by reference numeral 10. The power generation system 10 is a gas turbine system having a compressor 20, a combustor 22, and a turbine 24. The air flows into the power generation system 10 through the air inlet 30 disposed in the compressor 20 and is compressed by the compressor 20. The compressed air is then mixed with fuel by a fuel nozzle 34 located in the end cover (not shown) of the combustor 22. The fuel nozzle 34 injects the air-fuel mixture into the combustor 22 at a mixing ratio for combustion. High-temperature pressurized exhaust gas that drives turbine blades (not shown) disposed in the turbine 24 is generated by combustion. In one exemplary embodiment, the turbine 24 is configured as three stages having six rows of airfoils (not shown) arranged axially for flowing hot pressurized exhaust gas. In one embodiment, turbine 24 includes a first stage stator vane that forms a nozzle assembly (not shown).
図2は、圧縮機20及びタービン24の一部の拡大図であり、計量装置46の例示的な実施形態を示す。高圧の圧縮機吐出空気又は冷却空気は、圧縮機20から供給され、プレナム48内に存在して、ここを通って流れる。前方タービンロータホイール空間50は、ノズル組立体(図示せず)と圧縮機出口ディフューザ(図示せず)との間に配置される。プレナム48の冷却空気の温度は、前方タービンロータホイール空間50にある空気の温度よりも低い。特に、前方タービンロータホイール空間50は、燃焼器22等の動力発生 システム10のいくつかの他の構成要素との関連で前方タービンロータホイール空間50の特有の位置に起因して、タービン24のいくらか高い温度を受ける傾向にある。従って、プレナム48に存在する冷却空気は、前方タービンロータホイール空間50を冷却するために使用される。計量装置46は、前方タービンロータホイール空間50に供給される冷却空気量を調節するために使用される。 FIG. 2 is an enlarged view of a portion of the compressor 20 and turbine 24, showing an exemplary embodiment of a metering device 46. High pressure compressor discharge or cooling air is supplied from the compressor 20 and resides in and flows through the plenum 48. The front turbine rotor wheel space 50 is disposed between a nozzle assembly (not shown) and a compressor outlet diffuser (not shown). The temperature of the cooling air in the plenum 48 is lower than the temperature of the air in the front turbine rotor wheel space 50. In particular, the forward turbine rotor wheel space 50 may have some of the turbine 24 due to the unique position of the forward turbine rotor wheel space 50 in relation to some other component of the power generation system 10 such as the combustor 22. Tend to be subject to high temperatures. Accordingly, the cooling air present in the plenum 48 is used to cool the forward turbine rotor wheel space 50. The metering device 46 is used to adjust the amount of cooling air supplied to the front turbine rotor wheel space 50.
さらに図2を参照すると、プレナム48からの冷却空気は、冷却通路 52を通って流れる。冷却通路52からの冷却空気の一部は、圧力パッキングシール(HPPS)56を通って漏れて、HPPS漏れ流れ58を生じる。HPPS漏れ流れ58は、前方タービンロータホイール空間50に流れ、前方タービンロータホイール空間50を冷却するために用いられる。HPPS56を通って漏れない残りの冷却空気は、HPPSバイパスキャビティ60に流れる。計量装置46は、HPPSバイパスキャビティ60から前方タービンロータホイール空間50へ供給される冷却空気量を調節するために用いられる。 Still referring to FIG. 2, cooling air from the plenum 48 flows through the cooling passage 52. A portion of the cooling air from the cooling passage 52 leaks through a pressure packing seal (HPPS) 56 to produce an HPPS leakage flow 58. The HPPS leakage flow 58 flows to the front turbine rotor wheel space 50 and is used to cool the front turbine rotor wheel space 50. The remaining cooling air that does not leak through the HPPS 56 flows to the HPPS bypass cavity 60. The metering device 46 is used to adjust the amount of cooling air supplied from the HPPS bypass cavity 60 to the front turbine rotor wheel space 50.
一般に、計量装置46は、前方タービンロータホイール空間に供給される冷却空気量を調節できる、例えば、バルブ又はソレノイド等の可変オリフィスの任意の形式である。図2に示す例示的な実施形態において、計量装置46は、ピントル式バルブ62であるが、他の計量装置も同様に使用できることを理解されたい。バルブ62は、ニードル又はピントル64を含む。HPPSバイパスキャビティ60の壁68に配置されるオリフィス66と協働する細長い部材であり、前方タービンロータホイール空間50に供給される冷却空気量を調節するようになっている。特に、図示の例示的な実施形態において、ピントル62は、傾斜外面70を含む、オリフィス66は、対応する傾斜面72を含む。ピントル62は、ピントル式バルブ62のバルブ部74によってD1及びD2の方向に選択的に作動される。1つの実施形態において、バルブ部74は、電流に基づいてピントル62を作動させるピエゾ素子であるが、他の手法も同様に使用できることを理解されたい。 In general, the metering device 46 is any type of variable orifice, such as a valve or solenoid, that can regulate the amount of cooling air supplied to the forward turbine rotor wheel space. In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the metering device 46 is a pintle valve 62, but it should be understood that other metering devices can be used as well. The valve 62 includes a needle or pintle 64. It is an elongated member that cooperates with an orifice 66 located in the wall 68 of the HPPS bypass cavity 60 and adjusts the amount of cooling air supplied to the front turbine rotor wheel space 50. In particular, in the illustrated exemplary embodiment, pintle 62 includes an inclined outer surface 70 and orifice 66 includes a corresponding inclined surface 72. The pintle 62 is selectively operated in the directions of D1 and D2 by the valve portion 74 of the pintle valve 62. In one embodiment, valve portion 74 is a piezo element that activates pintle 62 based on current, but it should be understood that other approaches can be used as well.
ピントル62の傾斜外面70は、対応するオリフィス66の傾斜面71と協働して、前方タービンロータホイール空間50に供給される冷却空気量を調節する。すなわち、ピントル62が第1の方向D1に作動されると、ピントル62はオリフィス66に向かって作動し、前方タービンロータホイール空間50に供給される冷却空気量が減少する。ピントル62が第2の方向D2に作動されると、ピントル62はオリフィス66から離れる方向に作動し、前方タービンロータホイール空間50に供給される冷却空気量は増加する。 The inclined outer surface 70 of the pintle 62 cooperates with the inclined surface 71 of the corresponding orifice 66 to adjust the amount of cooling air supplied to the front turbine rotor wheel space 50. That is, when the pintle 62 is operated in the first direction D1, the pintle 62 operates toward the orifice 66, and the amount of cooling air supplied to the front turbine rotor wheel space 50 is reduced. When the pintle 62 is actuated in the second direction D2, the pintle 62 is actuated away from the orifice 66, and the amount of cooling air supplied to the front turbine rotor wheel space 50 increases.
計量装置46の調節は、データリンク82を経由して計量装置46と通信する制御モジュール80によって制御される。データリンク82は、制御信号を計量装置46に伝送する有線式又は無線周波数式(RF)データリンクとすることができる。制御モジュール80は、制御信号を計量装置46に送信して、特定の運転状態に基づいて前方タービンロータホイール空間50に供給される冷却空気量を増加又は低減させる制御ロジックを含む。例えば、図2に示す例示的な実施形態において、制御モジュール80は、制御信号を計量装置46に送信してピントル62をD1及びD2方向に作動させる、制御ロジックを含む。特に、制御モジュール80は、限定されるものではないが、環境温度、タービン24の全逆流マージン、タービン翼のバルク金属温度、前方タービンロータホイール空間の温度、タービンエミッション要件、及び圧縮機吐出圧力のうちの少なくとも1つの運転状態に基づいて、冷却空気量を増加又は減少させる。 The adjustment of the weighing device 46 is controlled by a control module 80 that communicates with the weighing device 46 via the data link 82. Data link 82 may be a wired or radio frequency (RF) data link that transmits control signals to metering device 46. The control module 80 includes control logic that sends control signals to the metering device 46 to increase or decrease the amount of cooling air supplied to the forward turbine rotor wheel space 50 based on specific operating conditions. For example, in the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the control module 80 includes control logic that sends a control signal to the metering device 46 to operate the pintle 62 in the D1 and D2 directions. In particular, the control module 80 includes, but is not limited to, ambient temperature, total backflow margin of the turbine 24, bulk metal temperature of the turbine blade, front turbine rotor wheel space temperature, turbine emission requirements, and compressor discharge pressure. The amount of cooling air is increased or decreased based on at least one of the operating states.
1つの実施形態において、制御モジュール80は、環境センサ(図示せず)に接続して温度データを受信する。環境温度が変化する場合、制御モジュール80は、制御信号を計量装置46に送信して前方タービンロータホイール空間50への冷却空気量を増加又は減少させる制御ロジックを含む。例えば、環境温度が上昇する場合、制御モジュール80は、制御信号を計量装置46に送信して前方タービンロータホイール空間50に供給される冷却空気量を増加させる制御ロジックを含む。 In one embodiment, the control module 80 connects to an environmental sensor (not shown) and receives temperature data. When the ambient temperature changes, the control module 80 includes control logic that sends control signals to the metering device 46 to increase or decrease the amount of cooling air to the forward turbine rotor wheel space 50. For example, if the ambient temperature increases, the control module 80 includes control logic that sends a control signal to the metering device 46 to increase the amount of cooling air supplied to the forward turbine rotor wheel space 50.
また、制御モジュール80は、タービン24の全逆流マージンに基づいて前方タービンロータホイール空間50に供給される冷却空気量を調節するための制御ロジックを含むことができる。全逆流マージンは、冷却空気の圧力と、タービン24のガス流の圧力との間の差圧であり、一般に正の全逆流マージンが維持される。逆流マージンは、計算値又は計測値とすることができる。1つの実施例において、逆流マージンが不十分な場合、制御モジュール80は、計量装置46に制御信号を送信して、前方タービンロータホイール空間50に供給される冷却空気量を増加させる制御ロジックを含む。 The control module 80 may also include control logic for adjusting the amount of cooling air supplied to the front turbine rotor wheel space 50 based on the total backflow margin of the turbine 24. The total backflow margin is a differential pressure between the pressure of the cooling air and the pressure of the gas flow of the turbine 24, and generally a positive total backflow margin is maintained. The backflow margin can be a calculated value or a measured value. In one embodiment, if the backflow margin is insufficient, the control module 80 includes control logic that sends a control signal to the metering device 46 to increase the amount of cooling air supplied to the front turbine rotor wheel space 50. .
制御モジュール80は、タービン翼(図示せず)のバルク金属温度に基づいて前方タービンロータホイール空間50に供給される冷却空気量を調節するための制御ロジックを含むことができる。特に、1つの実施形態において、タービン翼のバルク金属温度が予め定められた温度限界を超える場合、制御モジュール80は、計量装置46に制御信号を送信して、前方タービンロータホイール空間50に供給される冷却空気量を増加させる制御ロジックを含む。 The control module 80 can include control logic for adjusting the amount of cooling air supplied to the forward turbine rotor wheel space 50 based on the bulk metal temperature of the turbine blades (not shown). In particular, in one embodiment, if the turbine blade bulk metal temperature exceeds a predetermined temperature limit, the control module 80 sends a control signal to the metering device 46 to be fed into the forward turbine rotor wheel space 50. Includes control logic to increase the amount of cooling air.
制御モジュール80は、前方タービンロータホイール空間50の空気温度に基づいて、前方タービンロータホイール空間50に供給される冷却空気量を調節するための制御ロジックを含むことができる。例えば、1つの実施形態において、前方タービンロータホイール空間50の空気温度が予め定められた温度限界を超える場合、制御モジュール80は、計量装置46に制御信号を送信して、前方タービンロータホイール空間50に供給される冷却空気量を増加させる制御ロジックを含む。 The control module 80 can include control logic for adjusting the amount of cooling air supplied to the front turbine rotor wheel space 50 based on the air temperature of the front turbine rotor wheel space 50. For example, in one embodiment, if the air temperature in the front turbine rotor wheel space 50 exceeds a predetermined temperature limit, the control module 80 sends a control signal to the metering device 46 to forward the front turbine rotor wheel space 50. The control logic which increases the quantity of cooling air supplied to is included.
また、制御モジュール80は、エミッション要件に基づいて、前方タービンロータホイール空間50に供給される冷却空気量を調節するための制御ロジックを含むことができる。例えば、1つの実施形態において、動力発生システム10のターンダウンモード時に、プレナム48から外への大きな空気流量抽出を利用して負荷遮断時に主燃焼ゾーンをバイパスすることができ、燃焼器22(図1に示す)に流入する空気に質量流量の低減をもたらし、結果的に燃焼温度が低下してエミッションが減少する。従って、計量装置46は、前方タービンロータホイール空間50に供給される冷却空気量を増加させるように調節される。 The control module 80 can also include control logic for adjusting the amount of cooling air supplied to the front turbine rotor wheel space 50 based on emissions requirements. For example, in one embodiment, when the power generation system 10 is in turndown mode, large air flow extraction out of the plenum 48 can be utilized to bypass the main combustion zone during load shedding and the combustor 22 (FIG. 1)), resulting in a reduced mass flow rate, resulting in a lower combustion temperature and reduced emissions. Accordingly, the metering device 46 is adjusted to increase the amount of cooling air supplied to the front turbine rotor wheel space 50.
また、制御モジュール80は、前方タービンロータホイール空間50への冷却空気量を調節して圧縮機サージ保護をもたらす制御ロジックを含むことができる。特に、動力発生システム10が比較的大きな圧縮機圧力比で作動する場合、圧縮機20の圧力比は最終的に限界値を超える場合があり、圧縮機吐出圧力の急激な低下につながる。圧縮機吐出圧力の低下により、圧縮機サージとして知られる流れ剥離がもたらされる。従って、前方タービンロータホイール空間50への冷却空気量は、圧縮機20のサージ限界から離れた特定マージンの圧縮機吐出比をもたらすように調節される。前方タービンロータホイール空間50に供給される冷却空気量を調節すると、圧縮機吐出空気の一部を吸入抽気バルブによって圧縮機入口に再循環させる必要性が低下する、実質的に低下する、又は無くなる。圧縮機吐出空気の一部を圧縮機入口に再循環することは、吸入抽気加熱システムと呼ばれる。 The control module 80 may also include control logic that adjusts the amount of cooling air to the forward turbine rotor wheel space 50 to provide compressor surge protection. In particular, when the power generation system 10 operates at a relatively large compressor pressure ratio, the pressure ratio of the compressor 20 may eventually exceed a limit value, leading to a rapid drop in compressor discharge pressure. The reduction in compressor discharge pressure results in flow separation known as compressor surge. Thus, the amount of cooling air to the front turbine rotor wheel space 50 is adjusted to provide a specific margin compressor discharge ratio away from the surge limit of the compressor 20. Adjusting the amount of cooling air supplied to the front turbine rotor wheel space 50 reduces, substantially reduces, or eliminates the need to recirculate some of the compressor discharge air to the compressor inlet by the intake bleed valve. . Recirculating a portion of the compressor discharge air to the compressor inlet is called a suction bleed heating system.
前方タービンロータホイール空間50への冷却空気量は、タービンロータ冷却を管理して、タービンの内部構成要素の部品寿命を延ばす目的で調節される。前方タービンロータホイール空間50への冷却空気量を能動的に調節すると、前方タービンロータホイール空間50への冷却空気を増加させるために現在用いられているいくつかの手法に比べて、動力発生システム10の全体性能が高くなる。例えば、冷却空気を増加させる1つの手法として、圧縮機吐出ケーシングからボアプラグを取り除くことを挙げることができる。しかしながら、これにより、冷却空気が、全ての運転状態で流れ制御されずに前方タービンロータホイール空間に流入することになり、タービンの全体性能が低下する。対照的に、前方タービンロータホイール空間50への冷却空気量を能動的に調節することで、冷却空気量を特定の運転状態に基づいて調節でき、結果的に、動力発生システム10の全体性能が向上する。 The amount of cooling air to the forward turbine rotor wheel space 50 is adjusted in order to manage turbine rotor cooling and extend the component life of the turbine's internal components. Active adjustment of the amount of cooling air to the front turbine rotor wheel space 50 provides a power generation system 10 as compared to some techniques currently used to increase the cooling air to the front turbine rotor wheel space 50. The overall performance of For example, one way to increase the cooling air is to remove the bore plug from the compressor discharge casing. However, this causes the cooling air to flow into the front turbine rotor wheel space without being flow controlled in all operating conditions, reducing the overall performance of the turbine. In contrast, by actively adjusting the amount of cooling air to the front turbine rotor wheel space 50, the amount of cooling air can be adjusted based on specific operating conditions, resulting in overall performance of the power generation system 10 being improved. improves.
限られた数の実施形態のみに関して本発明を詳細に説明してきたが、本発明はこのような開示された実施形態に限定されないことを理解されたい。むしろ、本発明は、上記で説明されていない多くの変形、改造、置換、又は均等な構成を組み込むように修正することができるが、これらは、本発明の技術的思想及び範囲に相応する。加えて、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様は記載された実施形態の一部のみを含むことができる点を理解されたい。従って、本発明は、上述の説明によって限定されると見なすべきではなく、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。 Although the present invention has been described in detail with respect to only a limited number of embodiments, it should be understood that the invention is not limited to such disclosed embodiments. Rather, the invention can be modified to incorporate many variations, modifications, substitutions, or equivalent arrangements not described above, which correspond to the spirit and scope of the invention. In addition, while various embodiments of the invention have been described, it is to be understood that aspects of the invention can include only some of the described embodiments. Accordingly, the invention is not to be seen as limited by the foregoing description, but is only limited by the scope of the appended claims.
20 圧縮機
22 燃焼器
24 タービン
30 吸気口
34 燃料ノズル
20 Compressor 22 Combustor 24 Turbine 30 Inlet 34 Fuel nozzle
Claims (20)
冷却空気を供給する圧縮機と、
前記圧縮機から供給される前記冷却空気で冷却される前方タービンロータホイール空間と、
前記圧縮機からの前記冷却空気の一部と流体連通して受け入れ、前記冷却空気と流体連通して前記前方タービンロータホイール空間に供給する、高圧パッキングシール(HPPS)バイパスキャビティと、
前記前方タービンロータホイール空間及び前記HPPバイパスキャビティと作動可能に連通して、前記タービンの少なくとも1つの運転状態に基づいて、前記HPPSバイパスキャビティから前記前方タービンロータホイール空間へ供給される前記冷却空気を調節する計量装置と、
を備える、タービン冷却システム。 In a turbine cooling system for a turbine,
A compressor for supplying cooling air;
A front turbine rotor wheel space cooled by the cooling air supplied from the compressor;
A high pressure packing seal (HPPS) bypass cavity that is in fluid communication with a portion of the cooling air from the compressor and that is in fluid communication with the cooling air and that is supplied to the front turbine rotor wheel space;
Operatively communicating with the front turbine rotor wheel space and the HPP bypass cavity, the cooling air supplied from the HPPS bypass cavity to the front turbine rotor wheel space based on at least one operating condition of the turbine A weighing device to be adjusted;
A turbine cooling system comprising:
冷却空気を供給する圧縮機と、
前記圧縮機から供給される前記冷却空気で冷却される前方タービンロータホイール空間と、
前記圧縮機からの前記冷却空気の一部と流体連通して受け入れ、前記冷却空気と流体連通して前記前方タービンロータホイール空間に供給する、高圧パッキングシール(HPPS)バイパスキャビティと、
前記前方タービンロータホイール空間及び前記HPPバイパスキャビティと作動可能に連通して、前記タービンの少なくとも1つの運転状態に基づいて、前記HPPSバイパスキャビティから前記前方タービンロータホイール空間へ供給される前記冷却空気を調節する計量装置と、
前記計量装置に制御信号を送信して、前記タービンの少なくとも1つの運転状態に基づいて、前記前方タービンロータホイール空間に供給される前記冷却空気を調節する制御ロジックを含む、制御モジュールと、
を備える、タービン冷却システム。 In a turbine cooling system for a turbine,
A compressor for supplying cooling air;
A front turbine rotor wheel space cooled by the cooling air supplied from the compressor;
A high pressure packing seal (HPPS) bypass cavity that is in fluid communication with a portion of the cooling air from the compressor and that is in fluid communication with the cooling air and that is supplied to the front turbine rotor wheel space;
Operatively communicating with the front turbine rotor wheel space and the HPP bypass cavity, the cooling air supplied from the HPPS bypass cavity to the front turbine rotor wheel space based on at least one operating condition of the turbine A weighing device to be adjusted;
A control module that includes control logic that transmits control signals to the metering device to regulate the cooling air supplied to the forward turbine rotor wheel space based on at least one operating condition of the turbine;
A turbine cooling system comprising:
冷却空気を供給する圧縮機と、
前記圧縮機から供給される前記冷却空気で冷却される前方タービンロータホイール空間と、
前記圧縮機からの前記冷却空気の一部と流体連通して受け入れ、前記冷却空気と流体連通して前記前方タービンロータホイール空間に供給する、高圧パッキングシール(HPPS)バイパスキャビティと、
前記前方タービンロータホイール空間及び前記HPPバイパスキャビティと作動可能に連通して、前記タービンの少なくとも1つの運転状態に基づいて、前記HPPSバイパスキャビティから前記前方タービンロータホイール空間へ供給される前記冷却空気を調節する計量装置と、
前記計量装置に制御信号を送信して、前記タービン冷却システムの少なくとも1つの運転状態に基づいて、前記前方タービンロータホイール空間に供給される前記冷却空気を調節する制御ロジックを含む、制御モジュールと、
を備え、前記制御モジュールは、前記計量装置に制御信号を送信して、前記前方タービンロータホイール空間への前記冷却空気量を増加させる制御ロジックを含む、タービン冷却システム。 In a turbine cooling system for a turbine,
A compressor for supplying cooling air;
A front turbine rotor wheel space cooled by the cooling air supplied from the compressor;
A high pressure packing seal (HPPS) bypass cavity that is in fluid communication with a portion of the cooling air from the compressor and that is in fluid communication with the cooling air and that is supplied to the front turbine rotor wheel space;
Operatively communicating with the front turbine rotor wheel space and the HPP bypass cavity, the cooling air supplied from the HPPS bypass cavity to the front turbine rotor wheel space based on at least one operating condition of the turbine A weighing device to be adjusted;
A control module that includes control logic that transmits control signals to the metering device to adjust the cooling air supplied to the front turbine rotor wheel space based on at least one operating condition of the turbine cooling system;
And the control module includes control logic that transmits a control signal to the metering device to increase the amount of cooling air to the front turbine rotor wheel space.
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