JP2013249838A

JP2013249838A - ガスタービンの非火炎領域における火炎検出

Info

Publication number: JP2013249838A
Application number: JP2013113483A
Authority: JP
Inventors: Gilbert Otto Kraemer; ギルバート・オットー・クレイマー
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2013-12-12
Also published as: US9335046B2; US20130318942A1; RU2013124952A; CN103512038A; EP2669577B1; EP2669577A1

Abstract

【課題】ガスタービンの非火炎領域の火炎検出を提供する。
【解決手段】ガスタービン１００が、空気源と流体連結している吸気口を有する燃焼器１２０、燃焼室、および吸気口と燃焼室との間の非火炎領域を含むガスタービン火炎検出システム２００は、非火炎領域と光子通信しており、非火炎領域内で放出された光子に反応して信号を発するように配置された火炎検出器２０１と、火炎検出器と通信しているコントローラ２１０であって、火炎検出器の信号が非火炎領域内の火炎の存在を示すかどうかを決定するように配置されたコントローラとを備える。
【選択図】図３

Description

本開示は、一般に発電所の制御に関し、より具体的には、ガスタービンの燃焼室の火炎上流の検出に関する。

発電する際、ガスタービンおよび複合サイクル発電所を使用して、電力システムで発電することが一般的である。このような発電所は、一般的に、たとえば電力システムコントローラによって生成されたディスパッチスケジュールの一部として、電力システムコントローラから所望の出力または目標負荷を受信する発電所制御システムを含む。目標負荷に基づいて、発電所制御システムは、目標負荷を生成するために適用されるべき発電所の操作値についての設定ポイントを決定することになる。発電所制御システムは、たとえば、目標負荷を達成するためにガスタービンが操作されるべき焼成温度Ｔ_fの設定ポイントを決定できる。しかし、いくつかの焼成温度の範囲は、使用されるガスタービンの特定の設計によっては望まない排気産物を生成する場合がある。

たとえば、図１を参照すると、ガスタービン１０は、圧縮機１２、燃焼器１４、およびタービン１６を含むことができる。圧縮機１２は周囲空気１８を圧縮空気２０に圧縮し、圧縮空気２０は燃料２２とともに燃焼器１４に提供されて、混合気２４を形成する。混合気２４は、燃焼器１４内で燃焼して加熱ガスストリーム２６を形成し、加熱ガスストリーム２６は、加熱ガスからエネルギーを抽出して、シャフト３０を介して負荷２８を駆動するタービン１６に供給される。シャフト３０は圧縮機１２も駆動することができる。ガスタービン１０は、圧縮機１２を通じて空気が流れ、燃焼器１４を通ってタービン１６に進むように圧縮機１２とタービン１６との間のフローの方向に配置された、いくつかの燃焼器１４を含むことができる。一般的に、圧縮機１２およびタービン１６は、ガスタービン１０の共通縦軸に沿って整列してよく、燃焼器１４は、タービン１６の入口に放電端を備える共通軸の周囲に円形配列に配置されうる。

目標負荷、周囲条件、および他の要因によって、ガスタービンは、一酸化炭素（ＣＯ）または窒素酸化物（ＮＯ_x）などの望まない排気コンポーネントを生成する場合がある。このような望まない排気コンポーネントを減らすために、燃焼器の燃焼室に入る前に燃料と空気が混合される（「予混合」）、乾式低亜酸化窒素（ＤＬＮ）燃焼器が開発された。たとえば、それぞれの燃焼器は予混合室すなわち領域３２を含むことができ、その中に圧縮空気２０および燃料２２が導入されて混合気２４を形成して、次いで燃焼器１４の燃焼室、すなわち領域３４内で燃焼されうる。空気および燃料を予混合することによって、所与の効率および／または目標負荷のために比較的低い温度で燃焼器を操作できるようになり、燃焼処理の間、ＮＯ_xなどの望まない排気ガスの生成が減る。

しかし、ガスタービンの領域内に保炎が生じて、燃焼器がガスタービンの一部を損傷または破壊する状態が発生する場合があり、危険な操作状態、またはガスタービンの壊滅的な故障さえももたらす場合がある。保炎を検出するために様々な解決策が提案されてきたので、燃料供給の修正または停止、焼成温度の変更、負荷の変更、圧縮機放電フローの変更、圧縮機放電フロー状態の変更、および／あるいは消炎剤または希釈剤の追加などの、改善ステップを取ることができる。しかし、このような解決策は一般的に燃焼室内の火炎特性の検出および反応に依存する。他の解決策は、当該領域内の圧力降下の検出に依存する。どちらの場合も、望まない場所における保炎が直接検出されるのではなく、暗示されるだけである。たとえば、保炎検出システムは、燃焼室内へのビューポートに接続された光ファイバケーブルを介するなどして、燃焼器の燃焼室と光子通信している光センサを使用できる。光センサは、保炎を示す燃焼生成物の存在を検出するためのスペクトル解析などによって保炎の特性について画像をチェックできるように、燃焼室内の火炎の画像をキャプチャするように配置されたカメラでよい。

米国特許第７９４２０３８号公報

本明細書に開示した本発明の実施形態は、ガスタービン火炎検出システムの形式をとることができ、ガスタービンは空気源と流体連結している吸気口を有する燃焼器、燃焼室、および吸気口と燃焼室との間の非火炎領域を含む。火炎検出システムは、非火炎領域と光子通信しており、非火炎領域内で放出された光子に反応して信号を発するように配置された火炎検出器を含むことができる。コントローラは火炎検出器と通信でき、コントローラは、火炎検出器信号が非火炎領域内の火炎の存在を示すかどうかを決定して、火炎の存在の表示に反応して改善動作を開始するように配置されている。

本発明の実施形態は、圧縮機、および圧縮機と流体連結している燃焼器を有するガスタービンの形式をとることもできる。燃焼器は、圧縮機の放電を受け取るように配置されてよく、少なくとも１つの燃焼供給システムは、燃焼器に入る空気に燃料を導入して、混合気を形成するように配置されてよい。燃焼室は混合気を受け取ることができ、混合気の制御燃焼をホストするように配置されうる。非火炎領域と光子通信している火炎検出器は、非火炎領域内で放出された光子に反応して信号を発するように配置されうる。火炎検出器と通信しているコントローラは、火炎検出器からの信号の受信に反応して、信号が非火炎領域内の火炎の存在を示すかどうかを決定でき、火炎の存在の表示に反応して改善動作を開始できる。

他の実施形態は、空気源と流体連結している吸気口と、吸気口から燃焼室への流路を定義する燃焼器ハウジングとを含む燃焼器を含むことができる。燃焼室は、流路から混合気を受け取って、混合気の燃焼をホストするように配置されうる。燃焼器は、吸気口と燃焼室との間の流路内に非火炎領域を含むことができ、非火炎領域と光子通信している火炎検出器は、非火炎領域からの光子の受信に反応して信号を発するように配置されうる。火炎検出信号を受信するように配置されたコントローラは、非火炎領域内の火炎の存在が信号によって示されるかどうかを決定でき、火炎の存在の表示に反応して改善動作を開始できる。

本発明の他の態様は、本明細書に記載した動作のいくつかまたは全てを含む、および／あるいは実装する、方法、システム、プログラム製品、ならびにそれぞれを使用および生成する方法を提供する。本発明の例示的な態様は、本明細書に記載した問題のうちの１つまたは複数、および／あるいは記述されない１つまたは複数の他の問題を解決するように設計されている。

本開示のこれらおよび他の特徴は、本発明の様々な態様の以下の詳細な説明を、本発明の様々な態様を示す添付の図面とともに読めば、より容易に理解されよう。

本明細書に開示した本発明の実施形態を使用できる、従来のガスタービンの概略図である。本明細書に開示した本発明の実施形態において生成および／または監視されうるいくつかの燃焼生成物についての放出強度対波長のグラフである。本明細書に開示した本発明の実施形態による、火炎検出システムを含むガスタービンの概略図である。本明細書に開示した本発明の実施形態による、火炎検出システムを含む燃焼器の概略図である。本明細書に開示した本発明の実施形態で使用されうる、いくつかの燃焼生成物についての放出強度対波長、ならびに炭化ケイ素（ＳｉＣ）についての感度対波長のグラフである。本明細書に開示した本発明の実施形態による、火炎検出システムの概略的立面図である。本明細書に開示した本発明の実施形態による、火炎検出システムの概略的立面図である。本明細書に開示した本発明の実施形態による、火炎検出システムの概略的断面図である。本明細書に開示した本発明の実施形態による、火炎検出システムの概略的側面図である。本明細書に開示した本発明の実施形態による、火炎検出システムの概略的側面図である。本明細書に開示した本発明の実施形態による、火炎検出システムの概略的側面図である。本明細書に開示した本発明の実施形態による、火炎検出システムの概略的側面図である。本明細書に開示した本発明の実施形態による、火炎検出システムの概略的側面図である。本明細書に開示した本発明の実施形態による、火炎検出システムの操作方法の概略的流れ図である。本明細書に開示した本発明の実施形態による、火炎検出を実装するためのコンピューティング環境の概略的ブロック図である。

図面は正確な縮尺ではない点に留意されたい。図面は、本発明の一般的態様だけを示すことを意図しており、したがって本発明の範囲を限定するものと見なされるべきではない。図面において、同様の番号は図面間の同様の要素を表す。

詳細な記述は、例として図面を参照して、本発明の実施形態を利点および特徴とともに説明する。

本発明の態様は、非火炎領域内の光子の検出に反応して非火炎領域内の火炎の存在を示す火炎検出システムを提供する。本明細書で使用されるように、「非火炎領域」は燃焼器の燃焼室の任意の領域上流、ならびに／あるいは、保炎および／または火炎の存在が望ましくない領域を意味する。このように、非火炎領域は、燃焼器の吸気口と燃焼室との間の流路の一部を含むことができ、燃料ノズルおよび／または半径方向燃料噴射器が使用される領域を含むことができる。

図２は、水酸基イオン（ＯＨ^-）、ならびに予混合、および拡散火炎煤放出を含む製品の３つの範囲の放出スペクトルを示している。図２に見られるように、水酸基イオンは、比較的狭い波長範囲（約３００ｎｍから約３３０ｎｍまで）にわたって比較的強度に放出しているが、煤放出の両方の範囲では、より広い波長範囲（約３５０ｎｍから約４５０ｎｍまで）にわたって放出の強度がより低くなっている。煤が放出している火炎の特定の温度によって、拡散火炎によって生成される煤からの放出は一般的に波長が短く、予混合火炎によって生成される煤からの放出は一般的に波長がより長い。さらに、酸素がほとんどない、または全くない場合、煤は通常予混合火炎によってのみ生成されるので、予混合煤放出は拡散煤放出よりも強度が低い。さらに、煤の放出は、水酸基イオンの放出よりも波長帯域、または範囲、またはスペクトルが長い。特に、両方のタイプの煤は可視光線範囲内（約３８０ｎｍから約７４０ｎｍまで）で強度のピークを迎えるが、水酸基イオンは紫外線範囲内（約１０ｎｍから約３８０ｎｍまで）でほぼ完全に放出する。

水酸基イオンは燃焼器の非火炎領域内の保炎および／または形成から生成されるので、実施形態は、非結像光学および／または結像光学を備えて、非火炎領域内の火炎ガス、煤、および／または他の放出源から放出される光子をキャプチャする、１つまたは複数の火炎検出器を使用できる。燃焼器の操作中に、未反応の混合気について予想される波長および強度の赤外線以外の光子、ならびに／または高温面は、非火炎領域内またはゾーンに存在してはならない。したがって、非火炎領域内のこの範囲外の光子、あるいは、あらかじめ定められた範囲、またはスペクトルの波長および／または強度の光子の存在は、火炎の存在、非火炎領域に外光を入れるという燃焼器における侵害、またはオープンな燃焼器ハウジングを強力に表示するものであり、そのいずれも、燃焼器がシャットダウンされるべきであること、または燃焼器の操作が修正されるべきであることを示す。したがって、１つまたは複数の望まない、および／または予期しない光子の検出に反応して非火炎領域内の火炎の存在を信号で伝えることによって、シャットダウン、燃料と空気の比率の変更、および／またはガスタービン負荷が必要ないくつかの状態をカバーできる。反応は、観測された光子信号、燃料特性、ガスタービン操作、周囲環境データ、ならびに／あるいは、適切なおよび／または所望の他のパラメータによって導くことができる。たとえば、弱い信号および／または比較的不活性な混合気について燃料を減少でき、強い信号および／または比較的反応の早い混合気に反応して、エンジンをすぐにシャットダウンするか、検出された火炎の位置の燃料源上流が修正および／またはシャットダウンできる。他の改善動作も可能である。

図３を参照すると、図１に関連して上述した、および実施形態を実装できる、ガスタービン１００のより具体的な例が示されている。図１のより一般的な例と同様、ガスタービン１００は、圧縮機１１０、燃焼器１２０、およびタービン１３０を含むことができる。圧縮機１１０およびタービン１３０は、ガスタービン１００の共通縦軸に沿って整列してよく、複数の燃焼器１２０は共通軸の周囲に円形配列に配置されて、タービン１３０に放電することができる。後述するように、実施形態では、燃焼器１２０は圧縮機放電エプロン１１２内に、またはそれを通じて配置されうる。実施形態は、圧縮器の吸気口１１１に、電力を高めるため、および／または保炎を抑制するために、圧縮機１１０に入る空気中への水などの、消炎剤を導入できるようにする噴霧器または噴射システム１１５も含むことができる。

火炎検出システム２００は、燃焼器１２０を監視するために配置でき、燃焼器１２０の非火炎領域と呼ばれうる、火炎が望ましくない燃焼器１２０の一部と光子通信している火炎検出器２０１を含むことができる。火炎検出器２０１は火炎検出システムコントローラ２１０に接続されて、火炎検出器２０１が燃焼器１２０の非火炎領域内で放出された光子を受け取ると、火炎検出器２０１は火炎検出システムコントローラ２１０に信号を送信できる。火炎検出システムコントローラ２１０は、火炎検出器２０１から受信した信号が、非火炎領域内の火炎の存在を示すかどうか、すなわち、火炎が検出されたかどうかを決定できる。実施形態では、信号の受信は火炎の存在を示すと見なすことができるが、他の実施形態では、信号の強度および／または強さをあらかじめ定められたしきい値と比較でき、あらかじめ定められたしきい値を超える強度および／または強さを火炎の存在を示すと見なすことができる。火炎検出システムコントローラ２１０は、たとえば、信号を提供すること、火炎の検出および／または存在をインジケータ２１２で示すこと、燃焼器１２０の燃料と空気の比率の修正を開始すること、燃焼器１２０のシャットダウンを開始すること、ガスタービン１００全体のシャットダウンを開始すること、ならびに／または他の適切な反応などの改善動作を開始することによって、火炎の存在の表示に反応できる。

火炎検出器２０１は、フォトレジスタ、フォトダイオード、光電管、電荷結合素子、修正された網膜細胞などの１つまたは複数の光子に当てられたことに反応して信号を生成する任意の適切な検知デバイスまたは検出器、ならびに／あるいは、現在知られている、および／または発見されている、および／または将来発見される、他の任意の適切な光子的に反応する検知デバイスなどを含むことができる、少なくとも１つの光子検出器２０２を含むことができる。実施形態では、光子検出器２０２は燃焼器１２０の上、および／またはその中に搭載されうるが、図４に示されるように、たとえば、燃焼器１２０の操作中に燃焼からの熱が、熱光子放出および／または機械的振動によって引き起こされるように電子ノイズを誘発することもあり、および／または光子検出器２０２に損傷を与えることもある。したがって、光子検出器２０２を燃焼器１２０からある程度離して、燃焼器１２０に搭載された光子収集機２０４と光子的に接続して配置することが望ましい場合がある。たとえば、光ファイバケーブルなどの光導管２０６は、光子収集機２０４と光子検出器２０２との間に光子通信を提供できる。したがって、燃焼器１２０内で放出された光子は、光子収集機２０４によって受信および／または収集されて、光導管２０６を通じて光子検出器２０２に進むことができる。

以下で図７〜１３とともに説明するように、火炎が検出されると、反応の潜在的な重大性のために、実施形態は複数の火炎検出器２０１を使用して、誤判定の火炎検出の可能性を低くすることができる。特に、３つ以上の火炎検出器２０１を使用すると、火炎検出システムコントローラ２１０は、結論に達しない場合がある可否同数（１つは肯定、１つは否定）の可能性なしに投票処理を使用できるようになる。したがって、少なくともあらかじめ定められた数の信号、たとえば２つ以上の信号が火炎検出器２０１から受信されると、実施形態における火炎検出システム２００内の投票は、火炎の検出／存在だけを示すことができる。さらに、図３の例示的火炎検出器２０１は、１つの光子検出器２０２につき１つの光子収集機２０４を示しているが、複数の光子収集機２０４が１つの光子検出器２０２に光子的に接続でき、１つの光子収集機２０４が複数の光子検出器２０２に光子的に接続でき、および／またはこれらの配置の任意の組合せが使用できることが理解されるべきである。

図４を参照すると、燃焼器１２０は燃焼器フロースリーブ（ｆｌｏｗｓｌｅｅｖｅ）１２６を含むことができ、その中に、燃焼器フロースリーブ１２６と燃焼器ライナ１２８との間に環状流路１４０を形成できるように燃焼ライナ１２８を配置できる。燃焼器フロースリーブ１２６の後部部分１４２は、圧縮機放電多岐管１１２内に拡張でき、圧縮空気１１４が環状流路１４０に入って、燃焼フロースリーブ１２６の前端１４６のキャップ１４４に向かって進むように通すことができる。たとえば、燃焼器フロースリーブ１２６の後部部分１４２は、圧縮空気１１４にとって透過性にするために、貫通孔、メッシュ、スクリーン、または他の形成を含むことができる。したがって、燃焼器フロースリーブ１２６の後部部分１４２は、燃焼器１２０の吸気口と考えられうる。燃焼器ライナ１２８内で、圧縮空気１１４が環状流路１４０を通って後部部分１４２からキャップ１４４に流れるように予混合室１４８および燃焼室１５０を形成でき、その時点で流れが向きを変えて、予混合室１４８を通って燃焼室１５０に進むことができ、最後に放電端１２２を通ってタービン１３０（図３）に進む。

図４をさらに参照すると、実施形態では、キャップ１４４は、それぞれが空気、燃料、および／あるいは希釈剤または消炎剤などの添加剤を混合気に予混合するために配置できる、１つまたは複数の燃料ノズル１５２をサポートできる。燃料ノズル１５２は、予混合領域１４８内に、および燃焼室または領域１５０に向かって突出して、たとえば燃焼器１２０の縦軸の周囲に円形配列でキャップ１４４に搭載できる。通常の操作中に、圧縮空気１１４は、燃料ノズル１５２を通り抜ける、または通り過ぎた後で、および／あるいは、予混合領域１４８を通過して、燃焼領域１５０に入って混合気１５４の一部になることができ、次いで燃焼室１５０内で燃焼する。燃料と空気との混合を容易にする、および／または拡張するために、それぞれの燃料ノズル１５２は、燃料ノズル１５２を通って流れる、および／またはその周囲の空気内に、乱流および／または過流を引き起こすことができる、翼または他の特徴などの旋回配置（図示せず）を含むことができる。

ガスタービン１００の特定の設計によって、それぞれの燃料ノズル１５２は複数の異なる燃料、燃料混合、および／または添加剤を供給して、このような燃料および／または添加剤を複数の供給システムから、あるいは複数のモードで供給できる。いくつかのガスタービンでは、第１燃料供給システム１６０、第２燃料供給システム１７０、および／または第３燃料供給システム１７２などの、３つ以上の燃料供給システムまたはモードを使用できる。いくつかの燃焼器は、燃料ノズルの上流に配置された、さらなる燃料噴射器を使用して、放出性能および／または操作性をさらに改善できる。たとえば、実施形態は、環状第４燃料供給システムの一部として燃料ノズル１５２に到達する前に環状流路１４０に燃料を噴射するように配置された燃焼器ケーシング燃料噴射器１８２を使用できる。燃焼器ケーシング燃料噴射器を使用して燃料と空気を予混合することは、一般的にＮＯ_xの放出を減らすために使用されるが、燃焼器の不安定性を軽減し、より良い混合気を提供して、下流燃料ノズルの保炎マージンを改善することもできる。

実施形態における燃料供給モードは、燃料供給モードは、ガスタービン１００の操作の特定の方式または範囲をサポートするためにそれぞれの供給システムから来る燃料、空気、希釈剤、および／または他の成分、ならびに／あるいは添加剤の組合せを表すことができる点で、燃料供給システムと異なる場合がある。さらに、それぞれの燃料ノズル１５２および／または噴射器１８２は、異なる燃料、ならびに／あるいは異なる混合の燃料および／または希釈剤、および／または他の成分、および／または添加剤を、燃料供給システムの指示の下に、燃料供給モードごとに、ならびに／あるいはガスタービン制御システムの指示の下に供給できる。実施形態では、燃料ノズル１５２と噴射器１８２との間の燃料供給の配分も、１つまたは複数のノズル１５２および／または噴射器１８２について異なるフローレートを使用することなどによって、燃料供給モードおよび／または他の操作状態で異なる場合がある。これらのそれぞれの環境で、燃料組成の変化、燃料ノズル１５２または噴射器１８２によって供給される混合、および／あるいは燃料ノズル１５２および／または１８２の間の供給の配分は、燃焼器１２０内の保炎可能性に影響を与える場合がある。

上述のように、従来の火炎検出技法は、燃焼室内で発生することの分析に依存している。場合によっては、このような技法は、図２に関して上述したように、保炎が発生していること、または発生しそうであることを示すことができる燃焼の特定の産物の放出スペクトルを利用する。このような水酸基イオンは、一般的に燃焼器の非火炎領域内の保炎および／または形成から生成されるので、実施形態は、たとえば約２５０ｎｍから約４５０ｎｍまでのあらかじめ定められた範囲にわたって、および特に約３００ｎｍから約３５０ｎｍまでのあらかじめ定められた範囲にわたって、紫外線放出に敏感な光子検出器２０２を使用できる。実施形態は、約３０５ｎｍから約３２０ｎｍまでなどのいっそう狭い帯域またはあらかじめ定められた範囲に敏感な光子検出器２０２も使用できる。さらに、たとえば混合気の吸気口温度以上に加熱された金属コンポーネントからの熱放出などの、燃焼器１２０の一部によって生成された赤外光子は、より短い波長を有し、すなわち、より煤放出の状況に向かっている。実施形態は、このような赤外光子に敏感な光子検出器を使用できるので、あらかじめ定められた背景レベルを超える赤外光子のレベルは、非火炎領域内の火炎を示すことができる。

図５を参照すると、炭化ケイ素（ＳｉＣ）についての感度対波長の曲線が、図２の放出スペクトルに重ね合わせて示されている。ＳｉＣは、様々なタイプの光子検出器を含む、多くのタイプの半導体デバイスの有用性を示している物質である。図５に見られるように、ＳｉＣは、約２００ｎｍから約３５０ｎｍまでの範囲内で、水酸基イオンが放出する同じ範囲にわたって実質的な感度で、特に紫外線放出に反応する。同時に、ＳｉＣは煤によって放出される波長には特に反応しない。したがって、ＳｉＣは、火炎生成および保炎の結果として生成されるものなどの、水酸基イオンによって放出される光子を検出するために光子検出器２０２において使用されうる物質の例である。ＳｉＣは例として示されているが、窒化ガリウム（ＧａＮ）、フィルタリングされた、および／またはフィルタリングされていない二酸化チタン（ＴｉＯ₂）、アルミニウム窒化ガリウム（ＡｌＧａＮ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、ダイヤモンド、ならびに／あるいは特に紫外線放出を検出するために使用されうる現在知られているおよび／または将来発見される他の適切な無機および／または有機物質などの、適切な感度および／または帯域幅ギャップを備えた他の物質を使用できる。

従来の技法は燃焼器の燃焼室を監視するが、上記で示唆した通り、実施形態は、代わりに火炎が望まれない領域、燃焼器１２０の非火炎領域をともに備えうる領域を監視する。たとえば、図３および４を参照すると、燃焼器１２０のこのような非火炎領域内に、環状流路１４０の一部、キャップ１４４、および予混合室１４８が含まれうる。実施形態は、火炎検出システム２００を導入して、このような非火炎領域、特に予混合室１４８および／または環状流路１４０を監視するが、実施形態は火炎検出器２０１を使用して、適切に、および／または所望するように、図４に見られる非火炎領域内の任意の様々な他の場所を監視できる。しかし、燃焼器ケーシング燃料噴射器１８２の保炎および／または形成上流の可能性は非常に低いので、実施形態の非火炎領域は、燃焼器の吸気口から燃焼室１５０の入口へ拡張する必要がなく、予混合室１４８は含まれない場合があり、および／または燃焼器ケーシング燃料噴射器１８２の環状流路１４０上流の一部が含まれない場合もある。

実施形態による火炎検出システム２００の設備の例が図６に示されており、火炎検出器２０１はキャップ１４４を介して予混合室１４８を監視できる。ここでは、火炎検出器２０１は、キャップ１４４に搭載された光子収集機２０４と光子通信している１つまたは複数の光子検出器２０２を有することができる。それぞれの光子収集機２０４は、燃焼器１２０の非火炎領域の一部である予混合室１４８の一部に突出でき、あらかじめ定められた範囲の波長の光子が、環状流路１４０および／または予混合室１４８からそれぞれの光子収集機２０４に到達できるようにする。光ファイバケーブルなどの光導管２０６は、光子収集機２０４と１つまたは複数の光子検出器２０２との間に光子通信を提供できる。たとえば、光導管２０６は、たとえばプリズム２０８または同様のものを介して、および／あるいはそれぞれの光子検出器２０２に接続されている一束の光ファイバによって、全ての光子検出器２０２と光子通信できる。火炎検出器２０１は火炎検出システムコントローラ２１０に接続でき、非火炎領域からの光子の受信に反応して、信号をコントローラ２１０に送信できる。このような信号は、一般的に光子検出器２０２によって受信される放出強度によって異なる場合があるので、少数の光子が比較的弱い信号を生成し、多数の光子がより強い信号を生成する。

コントローラ２１０は、火炎検出器２０１からの信号が、非火炎領域内の火炎の存在を示すかどうかを決定できる。たとえば、信号の受信は火炎の存在を示していると見なすことができるが、実施形態では、信号は、火炎の存在を示していると見なされるために、あらかじめ定められたしきい値の強度よりも強い強度をさらに有しなければならない場合がある。コントローラ２１０は、火炎の存在が示されることに反応して作動できる。たとえば、コントローラ２１０は、火炎の存在の表示に反応して、たとえば信号の提供、インジケータ２１２の活性化、燃料と空気の比率の修正、燃焼器１２０および／またはガスタービン１００のシャットダウン、ならびに／あるいは上記で示唆したような適切な反応などの改善動作を開始できる。さらに上記で示唆したように、複数の光子検出器２０２を使用する実施形態において誤判定の火炎検出の可能性を低くするために、コントローラ２１０は、光子検出器２０２による投票形式を使用できるので、火炎検出は、コントローラ２１０が少なくともあらかじめ定められた数の火炎検出器２０１および／または光子検出器２０２から信号を受信する場合にのみ示される。たとえば、３つの光子検出器２０２が使用されて、単一の信号光子検出器２０４に接続されている図６に示される例では、コントローラ２１０は、光子検出器２０２のうちの少なくとも２つから信号が受信されると火炎の検出を表示できる。図６の例では、投票は誤判定の検出を回避できるだけでなく、故障した光子検出器２０２を克服することもできる。さらなる適用範囲が所望される実施形態では、より多くの火炎検出器２０１を含むことができる。このような実施形態では、コントローラ２１０による火炎検出器投票に使用されるあらかじめ定められた数は依然として２でもよいが、より多くてもよい。

実施形態による火炎検出システム２００の設備の他の例が図７に示されている。図７に示される例は、図６に示される例と類似しているが、キャップ１４４を介して予混合室１４８を監視するための３つの火炎検出器２０１を含む。それぞれの火炎検出器２０１は、たとえばキャップ１４４の周囲に通常の間隔でキャップ１４４に搭載されたそれぞれの光子収集器２０４と光子通信している光子検出器２０２を有することができる。光ファイバケーブルなどの光導管２０６は、光子収集機２０４と光子検出器２０２との間に光子通信を提供でき、図７には１対１接続が示されているが、図６に示される例と同様の方法で１つまたは複数の光子収集機２０４が複数の光子検出器２０２に接続されてよい。複数の火炎検出器２０１および／または複数の光子検出器２０２を提供することにより、実施形態において冗長の形式を提供するが、火炎形成の位置に関する表示も提供できる。たとえば、どの火炎検出器２０１および／または光子検出器２０２が光子源に最も近い領域を監視するかを決定するために信号強度を使用でき、位置を決定するために監視された領域と光子検出器との間の相互関係を使用でき、ならびに／あるいは、光子源の近似位置を決定するために三角測量または同等の物を使用できる。それぞれの光子検出器２０２は火炎検出システムコントローラ２１０に接続でき、非火炎領域からの光子の受信に反応して、信号をコントローラ２１０に送信できる。このような信号は、一般的に光子検出器２０２によって受信される放出強度によって異なる場合があるので、少数の光子が比較的弱い信号を生成し、多数の光子がより強い信号を生成する。

実施形態による火炎検出システム２００の設備のさらなる例は、図８に見られる。図８の構成と図７の構成の主な違いは、光子収集機２０４の構成である。より具体的には、光子収集機２０４は、たとえば燃焼器フロースリーブ１２６の周囲に通常の間隔で、燃焼器フロースリーブ１２６に搭載されうる。それぞれの光子収集機２０４は、燃焼器１２０の非火炎領域の一部である環状流路１４０の一部に突出できるが、あらかじめ定められた範囲の波長の光子が、環状流路１４０および／または予混合室１４８からそれぞれの光子収集機２０４に到達できれば十分である。図６に示される例と同様、光導管２０６は、それぞれの光子収集機２０４と光子検出器２０２との間に光子通信を提供し、火炎検出システムコントローラ２１０に接続されうるので、それぞれの火炎検出器２０１および／または光子検出器２０２は、非火炎領域からの光子の受信に反応して信号をコントローラ２１０に送信できる。さらなる適用範囲が所望される実施形態では、より多くの火炎検出器２０１および／または光子検出器２０２を含むことができ、このような実施形態では、コントローラ２１０によって投票される、火炎検出器２０１および／または光子検出器２０２において使用されるあらかじめ定められた数は依然として２でもよいが、より多くてもよい。さらに、それぞれの収集機２０４が１つの光子検出器２０２に接続しているものとして示されているが、収集機２０４のいずれかまたは全ては、たとえば図６に示される例に関して上記で説明した方法で、複数の光子検出器２０２に接続されうることが理解されるべきである。

それぞれの光子収集機２０４は限られた視野および／または限られた範囲を有する場合があるので、図８に見られるものなどの設備の光子収集機２０４は、図９に示されるように検出輪（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｎｕｌｕｓ）２２０を形成できる。２つ以上のこのような設備を相互に隣接して配置することによって、およびそれらの間をオーバーラップさせることによって、非火炎領域の拡張された適用範囲を達成できる。このような構成の例は図１０〜１３に示されており、火炎検出器およびコントローラの様々な構成を使用する。

図１０に見られるように、３つの検出輪２２０、２２０’２２０’’は、実施形態において適用範囲をさらに拡張するためにそれぞれの光子収集機の位置を修正または変更できる３つの光子検出器２０２、２０２’２０２’’をそれぞれ有することができる。図１０で、それぞれの検出輪２２０、２２０’２２０’’は、非火炎領域のそれぞれの監視した位置において火炎の存在が示されるかどうかを決定できる、それら自身の火炎検出システムコントローラ２１０、２１０’、２１０’’を有することができる。さらに、それぞれのコントローラ２１０、２１０’、２１０’’は、動作を開始、および／または火炎検出の独自の表示を提供できる。あるいは、図１１に見られるように、コントローラ２１０、２１０’、２１０’’は、それぞれ非火炎領域の任意の監視された位置に火炎の存在が示されるかどうかを決定できるメタコントローラ２１１に接続できる。本明細書では、「メタコントローラ」は、実施形態において他のコントローラを制御できる、別のコントローラに反応するコントローラを意味する。メタコントローラ２１１は、火炎の存在の表示に反応して、動作を開始、および／または火炎検出の表示を提供できる。図１１の構成では、メタコントローラ２１１は、たとえば、コントローラ２１０、２１０’、２１０’’のうちの１つからの表示または信号の受信に反応して、動作を開始、および／または火炎検出を表示してもよく、上述の投票の変形を使用してもよい。投票および／または誤判定の減少を強化するために、ならびに／あるいは収集機２０４および／または検出器２０２の数を減らすために、図１２に示されるように、それぞれの収集機２０４は複数の検出器２０２、２０２’、２０２’’に接続できる。図１２は、それぞれの輪２２０、２２０’２２０’’ごとに１つだけの収集機を示しているが、輪ごとに任意の適切な、または所望の数の収集機および／または検出器を使用できることが理解されるべきである。１つのコントローラ２１０が全ての検出輪２２０、２２０’２２０’’の光子検出器２０２から信号を受信する、さらなる代替手段が図１３に見られる。やはり、誤判定を減らすために投票を使用でき、収集機のうちのいずれかまたは全てを複数の検出器２０２に接続できる。さらに、光子源の位置を、たとえば、どの検出輪が火炎を検出するかに基づいて、および／またはどの検出器から信号が来るかに基づいて決定できる。

図１４に見られるように、火炎検出システム２００の操作７００の方法は、たとえば火炎検出システムコントローラ２１０を使用して１つまたは複数の火炎検出器２０１からの信号を監視することによって監視するステップ（ブロック７０２）を含むことができる。したがって、実施形態は１つまたは複数の火炎検出器２０１と通信して（ブロック７０４〜７０８）、火炎検出器信号を検査できる（ブロック７１０）。火炎検出器信号が全く受信されない場合、監視するステップを継続できる（ブロック７１１、ブロック７０２に戻る）。火炎検出器信号が受信されると、実施形態はそれぞれの少なくともあらかじめ定められた数の検出器、たとえば２つの検出器から信号が受信されたかどうか検査できる（ブロック７１２）。あらかじめ定められた数よりも少数の信号が受信された場合、監視するステップを継続できる（ブロック７１１、ブロック７０２に戻る）。少なくともあらかじめ定められた数の信号が受信されると、検査を行って、それぞれの受信された信号の強度が、あらかじめ定められたしきい値信号強度と少なくとも同じ強さかどうかを決定することができる（ブロック７１４）。実施形態では、任意の受信された信号強度がしきい値強度を下回る場合、監視するステップを継続できる（ブロック７１１、次いでブロック７０２に戻る）。他の実施形態では、あらかじめ定められた数よりも少数の信号が、しきい値信号強度と少なくとも同じ強さの場合、監視するステップを継続できる。ブロック７１４における検査が、しきい値信号強度以上の強度を有する少なくともあらかじめ定められた数の信号をもたらす場合、非火炎領域内の火炎の検出を表示でき（ブロック７１６）、すなわち、火炎の存在が示されることを決定できる。実施形態では、火炎の存在の表示への反応が行われてもよく、および／または改善動作が取られてもよい（ブロック７１８）。たとえば、燃焼器１２０および／またはガスタービン１００の操作は、燃料と空気の比率を修正することによって変更または修正されてよく（ブロック７２０、次いで監視を続けるためにブロック７１１および７０２へ）、燃料システムがシャットダウンされてよく（ブロック７２２）、ガスタービン１００がシャットダウンされてよく（ブロック７２４）、ならびに／あるいは適切に、および／または所望するように、他の反応が行われてよい。したがって、実施形態によって、あらかじめ定められた範囲の波長および／または強度の外の光子、たとえば非赤外光子の検出に反応して非火炎領域内の火炎の存在のシグナリングが可能になり、非火炎領域内の火炎の形成に加えて、シャットダウン、あるいは燃焼器および／またはタービン操作の修正を必要とするいくつかの状態をカバーできる。実施形態では、反応は、観測された光子信号、燃料特性、ガスタービン操作、および周辺環境データ、ならびに／あるいは他の関連特性および／またはデータの存在、および／または強度に基づく場合がある。たとえば、弱い光子信号および比較的不活性な混合気について燃料と空気の比率を減らすことができ、強い光子信号、比較的反応の早い混合気、ならびに／あるいは他の関連特性および／またはデータに反応して検査するために、ガスタービン全体をシャットダウンできる。

実施形態は、火炎の存在が示される基準を変更できる。したがって、図１４の方法７００は、少なくともあらかじめ定められた数の火炎検出器信号があらかじめ定められたしきい値と少なくとも同じ強さであることに反応して火炎の存在が示されることを決定するものとして記述されているが、これらの条件のうちのいくつかを省略および／または修正できる。たとえば、図１４を参照すると、火炎検出器信号自体の受信（ブロック７１０で決定される）が、火炎の存在が示されることを決定するために十分でよい（ブロック７１６への点線）。あるいは、実施形態は、信号が少なくともあらかじめ定められた数の検出器から受信されなければならないことを含んでもよく（ブロック７１０からブロック７１２へ、そして７１６へ進む）、受信したいくつかの信号を無視して、信号があらかじめ定められたしきい値強度と少なくとも同じ強さかどうかを検査してもよい（ブロック７１０からブロック７１４へ、そして７１６へ進む）。

図１５を参照すると、本発明の実施形態による火炎検出コンピュータプログラム製品についての例示的環境８００が概略的に示されている。この点で、環境８００は、実施形態による火炎検出方法を実行するために本明細書に記載の処理を実行できるガスタービンの一部でよい、火炎検出システム２００、コントローラ２１０、および／または他のコンピュータデバイスなどの、コンピュータシステム８１０を含む。特に、コンピュータシステム８１０は、上述の火炎検出方法７００の実施形態などの本明細書に記載の処理を実行することによって、コンピュータシステム８１０が火炎検出制御システムまたはコントローラ内のデータを管理するよう動作可能にする、火炎検出プログラム８２０を含むように示されている。

コンピュータシステム８１０は、処理コンポーネントまたはユニット（ＰＵ）８１２（たとえば、１つまたは複数のプロセッサ）、入力／出力（Ｉ／Ｏ）コンポーネント８１４（たとえば、１つまたは複数のＩ／Ｏインターフェースおよび／またはデバイス）、記憶コンポーネント８１６（たとえば、記憶階層）、ならびに通信経路８１７を含むように示されている。通常、処理コンポーネント８１２は、１つまたは複数のコンピュータ可読記憶メディアまたはデバイスを含むことができる、記憶コンポーネント８１６内に少なくとも部分的に固定される火炎検出プログラム８２０などのプログラムコードを実行する。プログラムコードを実行する間、処理コンポーネント８１２はデータを処理でき、さらなる処理のために、変換されたデータを記憶コンポーネント８１６および／またはＩ／Ｏコンポーネント８１４から／へ、読み取る、および／または書き込むことになる。経路８１７は、コンピュータシステム８１０内のそれぞれのコンポーネント間に通信リンクを提供する。Ｉ／Ｏコンポーネント８１４は、１つまたは複数のヒューマンＩ／Ｏデバイスを備えることができ、ヒューマンユーザがコンピュータシステム８１０および／または１つまたは複数の通信デバイスと対話して、システムユーザが任意のタイプの通信リンクを使用してコンピュータシステム８１０と通信できるようにする。さらに、Ｉ／Ｏコンポーネント８１４は、上述の火炎検出器２０１などの１つまたは複数のセンサを含むことができる。実施形態では、ネットワーキングハードウェア／ソフトウェアなどの通信構成８３０によって、コンピューティングデバイス８１０は、コンピューティングデバイス８１０がインストールされたノード内またはその外にある他のデバイスと通信できるようになる。この点で、火炎検出プログラム８２０は、人間および／またはシステムユーザが火炎検出プログラム８２０と対話できるようにするインターフェースのセット（たとえばグラフィカルユーザインターフェース、アプリケーションプログラムインターフェース、および／または同様のもの）を管理できる。さらに、フレーム検出プログラム８２０は、任意のソリューションを使用して火炎検出データ８１８などのデータを管理（たとえば、格納、検索、作成、操作、編成、提示等）できる。実施形態では、上述の火炎検出器２０１などの１つまたは複数のセンサからデータを受信できる。

コンピュータシステム８１０は、その中にインストールされた火炎検出プログラム８２０などのプログラムコードを実行できる、１つまたは複数の汎用コンピューティング製品（たとえば、コンピューティングデバイス）を備えることができる。本明細書で使用されるように、「プログラムコード」は、任意の言語、符号、または表記で、情報処理能力を有するコンピューティングデバイスに特定の動作を、直接、または（ａ）別の言語、符号、または表記への変換、（ｂ）異なる物質形態での再現、および／または（ｃ）展開、の任意の組合せの後で実行させる命令の任意の集合を意味することが理解される。さらに、コンピュータコードは、オブジェクトコード、ソースコード、および／または実行可能コードを含むことができ、少なくとも１つのコンピュータ可読媒体上にある場合にコンピュータプログラム製品の一部を形成できる。「コンピュータ可読媒体」という用語は、コンピューティングデバイスによってプログラムコードのコピーが認識、再現、または通信される、現在知られている、または後に開発される、任意のタイプの有形表現媒体のうちの１つまたは複数を含みうることが理解される。たとえば、コンピュータ可読媒体は、記憶デバイスを含む１つまたは複数のポータブル記憶製品、コンピューティングデバイスの１つまたは複数のメモリ／記憶コンポーネント、紙、および／または同様のものを備えることができる。メモリ／記憶コンポーネント、および／または記憶デバイスの例には、磁気媒体（フロッピーディスケット、ハードディスクドライブ、テープ等）、光学式媒体（コンパクトディスク、デジタル多用途／ビデオディスク、光磁気ディスク等）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、あるいは、コンピュータプログラムコードが格納される、ならびにコンピュータプログラムコードがロードされてコンピュータによって実行されうる、現在知られている、および／または後に開発される、および／または発見される、他の任意の有形コンピュータ可読記憶媒体がある。コンピュータがコンピュータプログラムコードを実行すると、本発明を実施するための装置になり、汎用マイクロプロセッサ上で、コンピュータコードセグメントを備えるマイクロプロセッサの構成によって特定の論理回路が作成される。

実行可能命令の技術的効果は、火炎検出器を使用してガスタービン内の非火炎領域の保炎および／または火炎形成を監視する火炎検出方法、および／またはシステム、および／またはコンピュータプログラム製品を、特に燃焼器の吸気口と燃焼室との間の燃焼器の領域に実装することである。火炎検出器は、あらかじめ定められた波長の範囲で光子を受信すると信号を発することができ、その信号は、インジケータを活性化できる、ならびに／あるいは燃焼器および／またはガスタービンエンジンの少なくとも一部のシャットダウンなどの他の動作を開始できるコントローラによって受信されうる。複数の火炎検出器が使用される場合、誤判定の火炎検出を回避するために投票方式を使用できる。

コンピュータプログラムは、任意のプログラミング言語で符号化されたソフトウェアの形式などの、コントローラによって実行可能なコンピュータ命令で書くことができる。適切なコンピュータ命令、および／またはプログラミング言語の例には、これに限定されないが、アセンブリ言語、Ｖｅｒｉｌｏｇ、ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ（Ｖｅｒｉｌｏｇハードウェア記述言語）、ＶｅｒｙＨｉｇｈＳｐｅｅｄＩＣＨａｒｄｗａｒｅＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎＬａｎｇｕａｇｅ（ＶＨＳＩＣＨＤＬ、またはＶＨＤＬ）、ＦＯＲＴＲＡＮ（数式翻訳）、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｊａｖａ、ＡＬＧＯＬ（アルゴリズム言語）、ＢＡＳＩＣ（初心者のための汎用記号命令コード）、ＡＰＬ（プログラミング言語）、ＡｃｔｉｖｅＸ、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｐｅｒｌ、ｐｈｐ、Ｔｃｌ（ツールコマンド言語）、ＨＴＭＬ（ハイパーテキストマークアップ言語）、ＸＭＬ（拡張マークアップ言語）、ならびに、これらおよび／または他の現在知られている、および／または後に開発される、および／または発見されるもののうちの１つまたは複数の任意の組合せ、または派生物がある。この点で、火炎検出プログラム８２０を、システムソフトウェアおよび／またはアプリケーションソフトウェアの任意の組合せとして実施できる。

さらに、火炎検出プログラム８２０は、モジュール８２２のセットを使用して実装できる。この場合、モジュール８２２は、コンピュータシステム８１０が火炎検出プログラム８２０によって使用されるタスクのセットを実行できるようにすることができ、火炎検出プログラム８２０の他の部分から離れて別に開発および／または実装できる。本明細書で使用されるように、「コンポーネント」という用語は、任意のソリューションを使用して併せて記述した機能を実装する、ソフトウェアの有無にかかわらず、ハードウェアの任意の構成を意味し、「モジュール」という用語は、コンピュータシステム８１０が、任意のソリューションを使用して併せて記述した動作を実装できるようにするプログラムコードを意味する。処理コンポーネント８１２を含むコンピュータシステム８１０の記憶コンポーネント８１６に固定されると、モジュールは動作を実装するコンポーネントのかなりの割合を占める。それに関わらず、２つ以上のコンポーネント、モジュール、および／またはシステムは、それぞれのハードウェアおよび／またはソフトウェアのいくつか／すべてを共有できることが理解される。さらに、本明細書に記載の機能のうちのいくつかが実装されなくてもよく、コンピュータシステム８１０の一部としてさらなる機能が含まれてもよいことが理解される。

コンピュータシステム８１０が複数のコンピューティングデバイスを備える場合、それぞれのコンピューティングデバイスは、そこに固定された火炎検出プログラム８２０の一部（たとえば、１つまたは複数のモジュール８２２）だけを有する場合がある。しかし、コンピュータシステム８１０および火炎検出プログラム８２０は、本明細書に記載の処理を実行できる様々な可能な等価のコンピュータシステムだけを表すことが理解される。この点で、他の実施形態では、コンピュータシステム８１０および火炎検出プログラム８２０によって提供される機能を、プログラムコードの有無にかかわらず汎用および／または専用ハードウェアの任意の組合せを含む１つまたは複数のコンピューティングデバイスによって少なくとも部分的に実装できる。それぞれの実施形態では、ハードウェアおよびプログラムコードが含まれる場合、それらは標準的なエンジニアリングおよびプログラミング技法をそれぞれ使用して作成できる。

それに関わらず、コンピュータシステム８１０が複数のコンピューティングデバイスを含む場合、コンピューティングデバイスは任意のタイプの通信リンクを介して通信できる。さらに、本明細書に記載の処理を実行する間、コンピュータシステム８１０は、任意のタイプの通信リンクを使用して１つまたは複数の他のコンピュータシステムと通信できる。どちらの場合でも、通信リンクは、様々なタイプの有線および／または無線リンクの任意の組合せを備え、１つまたは複数のネットワークの任意の組合せを備え、ならびに／あるいは、現在知られている、および／または後に開発される、および／または発見される、様々なタイプの送信技法およびプロトコルの任意の組合せを利用することができる。

本明細書に記載されるように、火炎検出プログラム８２０はコンピュータプログラム８１０が、図１４に示されるような火炎検出製品および／または方法を実装できるようにする。コンピュータシステム８１０は、任意のソリューションを使用して火炎検出データ８１８を取得できる。たとえば、コンピュータシステム８１０は火炎検出データ８１８を生成でき、および／または火炎検出データ８１８を生成するために、火炎検出データ８１８を１つまたは複数のデータストアから取り出すために、ガスタービン、火炎検出器、火炎検出システム、および／または同等の物の内または外の１つまたは複数のセンサ２０１などの他のシステムまたはデバイスから火炎検出データ８１８を受信するために使用できる。

他の実施形態では、本発明は、図１４を参照して概略的に示され、記述されるものなどの、本明細書に記載の処理のうちのいくつかまたは全てを実装する、火炎検出プログラム８２０（図１５）などのプログラムコードのコピーを提供する方法を提供する。この場合、コンピュータシステムは、本明細書に記載の処理のうちのいくつかまたは全てを実装するプログラムコードのコピーを処理して、第２の異なる場所で受信するために、特性セットのうちの１つまたは複数を有する、および／またはデータ信号のセット内のプログラムコードのコピーを符号化する方法で変更された、データ信号のセットを生成および送信できる。同様に、本発明の実施形態は、本明細書に記載のデータ信号のセットを受信して、データ信号のセットを少なくとも１つの有形コンピュータ可読媒体内に固定されたコンピュータプログラムのコピーに変換するコンピュータシステムを含む、本明細書に記載の処理のうちのいくつかまたは全てを実装するプログラムコードのコピーを取得する方法を提供する。どちらの場合でも、データ信号のセットは、任意のタイプの通信リンクを使用して送信／受信できる。

他の実施形態では、本発明は、火炎検出製品および／または方法を実装するためのシステムを生成する方法を提供する。この場合、コンピュータシステム８１０（図１５）などのコンピュータシステムを取得（たとえば、作成、維持、利用可能にする等）でき、本明細書に記載の処理を実行するための１つまたは複数のコンポーネントを取得（たとえば、作成、購入、使用、修正等）でき、コンピュータシステムに展開できる。この点で、展開は（１）コンピューティングデバイスにプログラムコードをインストールするステップ、（２）１つまたは複数をコンピューティングおよび／またはＩ／Ｏデバイスをコンピュータシステムに追加するステップ、（３）本明細書に記載の処理を実行できるようにするためにコンピュータシステムを組み込む、および／または修正するステップ、ならびに／あるいは同様のステップのうちの１つまたは複数を備えうる。

本発明の態様は、本明細書に記載の処理を、購読、広告、および／または手数料ベースで実行するビジネス方法の一部として実装できることが理解される。すなわち、サービスプロバイダは、本明細書に記載の火炎検出製品および／または方法を実装するために提供できる。この場合、サービスプロバイダは、１人または複数のカスタマーのために、本明細書に記載の処理を実行するコンピュータシステム８１０（図１５）などのコンピュータシステムを管理（たとえば、作成、維持、サポート等）できる。見返りとして、サービスプロバイダは、購読および／または手数料契約に基づいて、カスタマーから支払いを受ける、１つまたは複数の第３者への広告の売上から支払いを受ける、および／または同様のことができる。

本発明は、限られた数の実施形態のみと併せて詳細に記述してきたが、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が容易に理解されるべきである。むしろ、本発明は、本明細書に記載されないが、本発明の趣旨および範囲に相応する、任意の数の変形形態、変更形態、置換、または同等の構成を組み込むために修正されうる。さらに、本発明の様々な実施形態を記述したが、本発明の態様は記述した実施形態のうちのいくつかだけを含むことができることが理解されるべきである。したがって、本発明は上記の記述によって限定されると見なされるべきではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。

１０ガスタービン
１２圧縮機
１４燃焼器
１６タービン
１８周囲空気
２０圧縮空気
２２燃料
２４混合気
２６加熱ガスストリーム
２８負荷
３０シャフト
３２予混合室または領域
３４燃焼室または領域
１００ガスタービン
１１０圧縮機
１１１圧縮器の吸気口
１１２圧縮機放電エプロン／多岐管
１１４圧縮空気
１１５噴霧システムまたは噴射器
１２０燃焼器
１２２燃焼器放電端
１２６燃焼器フロースリーブ
１２８燃焼器ライナ
１３０タービン
１４０環状流路
１４２燃焼器ケーシング／フロースリーブの後部部分
１４４キャップ
１４６燃焼器ケーシング／フロースリーブの前端
１４８予混合室
１５０燃焼室
１５２燃料ノズル
１５４混合気
１６０第１燃料供給システム
１７０第２燃料供給システム
１７２第３燃料供給システム
１８２燃焼器ケーシング燃料噴射器
２００火炎検出システム
２０１火炎検出器
２０２光子検出器
２０２’ 光子検出器
２０２’’ 光子検出器
２０４光子収集機
２０６光導管
２０８プリズム
２１０火炎検出システムコントローラ
２１０’ 火炎検出システムコントローラ
２１０’’ 火炎検出システムコントローラ
２１１メタコントローラ
２１２インジケータ
２１２’ インジケータ
２１２’’ インジケータ
２２０検出輪
２２０’ 検出輪
２２０’’ 検出輪
７００火炎検出方法／火炎検出システムの操作方法
ブロック７０２監視／監視を実施
ブロック７０４火炎／光子検出器と通信する
ブロック７０６火炎／光子検出器と通信する
ブロック７０８火炎／光子検出器と通信する
ブロック７１０火炎／光子検出器からの信号を検査する
ブロック７１１監視を継続する／７０２に戻る
ブロック７１２少なくともあらかじめ定められた数の信号が受信されたか？
ブロック７１４信号強度が少なくともあらかじめ定められた信号強度しきい値か？
ブロック７１６非火炎領域内の火炎の存在が示される
ブロック７１８火炎の存在の表示に反応する
ブロック７２０燃焼器および／またはガスタービンの操作を修正する
ブロック７２２燃料システムをシャットダウンする
ブロック７２４燃焼器／ガスタービンをシャットダウンする
８００例示的環境
８１０コンピュータシステム
８１２処理コンポーネントまたはユニット（ＰＵ）
８１４入力／出力（Ｉ／Ｏ）コンポーネント
８１６記憶コンポーネント
８１７通信経路
８１８火炎検出データ
８２０火炎検出プログラム
８２２モジュール
８３０通信構成

Claims

ガスタービンが、空気源と流体連結している吸気口を有する燃焼器、燃焼室、および前記吸気口と前記燃焼室との間の非火炎領域を含むガスタービン火炎検出システムであって、
非火炎領域と光子通信しており、前記非火炎領域内で放出された光子に反応して信号を発するように配置された火炎検出器と、
前記火炎検出器と通信しているコントローラであって、前記火炎検出器の信号が前記非火炎領域内の火炎の存在を示すかどうかを決定するように配置されたコントローラとを備える、ガスタービン火炎検出システム。
前記火炎検出器が、
前記非火炎領域内で放出された光子を受信するように配置された光子収集機と、
光子検出器と、
前記非火炎領域で放出された光子が前記光子収集機によって受信されて、光導管を通って前記光子検出器に進むように、前記光導管の収集機端で前記光子収集機と、および前記光導管の検出器端で前記光子検出器と光子通信している光導管であって、前記光子検出器が前記光導管からの光子の受信に反応して信号を発するように配置された光導管とを含む、請求項１記載のガスタービン火炎検出システム。
前記光子収集機が非結像レンズを含む、請求項２記載のガスタービン火炎検出システム。
前記光導管が光ファイバケーブルを含む、請求項２記載のガスタービン火炎検出システム。
前記光子検出器が半導体デバイスを含む、請求項２記載のガスタービン火炎検出システム。
前記半導体デバイスがフォトダイオードを含む、請求項５記載のガスタービン火炎検出システム。
前記非火炎領域が、前記燃焼器の予混合室を含み、前記火炎検出器が前記燃焼器のキャップを介して前記予混合室を監視するように配置される、請求項１記載のガスタービン火炎検出システム。
前記非火炎領域が、前記燃焼器の環状流路の少なくとも一部を含み、前記火炎検出器が環状流路の周囲にある角度間隔で前記非火炎領域と光子通信して、前記火炎検出器にとって可視である実質的に前記非火炎領域の周囲全体に検出輪を形成する、請求項１記載のガスタービン火炎検出システム。
少なくとも２つの火炎検出器が前記非火炎領域と光通信している、請求項１記載のガスタービン火炎検出システム。
前記コントローラが、前記少なくとも２つの火炎検出器のうちの少なくとも２つからの信号の受信に反応して火炎が示されることを決定する、請求項９記載のガスタービン火炎検出システム。
前記火炎検出器が、約２５０ナノメートルから約４５０ナノメートルまでのあらかじめ定められた範囲内の波長を有する光子に反応する、請求項１記載のガスタービン火炎検出システム。
前記あらかじめ定められた範囲が、約３００ナノメートルから約３５０ナノメートルまでである、請求項１１記載のガスタービン火炎検出システム。
圧縮機と、
前記圧縮機と流体連結しており、前記圧縮機の放電を受け取るように配置された燃焼器と、
前記燃焼器に入る空気に燃料を導入して、混合気を形成するように配置された少なくとも１つの燃料供給システムと、
前記混合気が通過し、前記混合気の制御燃焼をホストするように配置された燃焼室と、
前記非火炎領域と光子通信しており、前記非火炎領域内で放出された光子に反応して信号を発するように配置された火炎検出器と、
前記火炎検出器と通信しているコントローラであって、前記火炎光子検出器からの前記信号によって前記非火炎領域内の火炎の存在が示されるかどうかを決定するように配置されたコントローラとを備える、ガスタービン。
前記火炎検出器が、
前記非火炎領域内で放出された光子を受信するように配置された光子収集機と、
光子検出器と、
前記非火炎領域で放出された光子が前記光子収集機によって受信されて、前記光導管を通って前記光子検出器に進むように、前記光導管の収集機端で前記光子収集機と、および前記光導管の検出器端で前記光子検出器と光子通信している光導管であって、前記光子検出器が前記光導管からの光子の受信に反応して信号を発するように配置された光導管とを含む、請求項１３記載のガスタービン。
少なくとも３つの火炎検出器が前記非火炎領域と光子通信している、請求項１３記載のガスタービン火炎検出システム。
前記コントローラが、少なくとも２つの火炎検出器からの信号が火炎の存在を示すと、火炎の存在が示されることを決定する、請求項１５記載のガスタービン火炎検出システム。
前記火炎検出器が、約２５０ナノメートルから約４５０ナノメートルまでのあらかじめ定められた範囲内の波長を有する光子に反応する、請求項１３記載のガスタービン火炎検出システム。
空気源と流体連結している吸気口と、
吸気口から燃焼室への流路を定義する燃焼器ハウジングであって、前記燃焼室が、前記流路から混合気を受け取って、前記混合気の燃焼をホストするように配置されている燃焼器ハウジングと、
前記吸気口と前記燃焼室との間の前記流路内の非火炎領域と、
前記非火炎領域と光子通信しており、前記非火炎領域からの光子の受信に反応して信号を発するように配置された火炎検出器と、
前記火炎検出器から信号を受信するように配置され、前記非火炎領域内の火炎の存在が前記信号によって示されるかどうかを決定するように構成されたコントローラとを備える、燃焼器。
少なくとも３つの火炎検出器が前記非火炎領域と光子通信しており、
前記コントローラが、前記非火炎領域内の火炎の存在が、前記少なくとも３つの火炎検出器からの少なくともあらかじめ定められた数の信号が火炎の存在を示すと決定することに反応して示されることを決定する、請求項１８記載のガスタービン火炎検出システム。
前記少なくとも３つの火炎検出器からの前記あらかじめ定められた数の信号が２つである、請求項１９記載のガスタービン火炎検出システム。