JP2015533998A - ガスタービンエンジンの外部冷却流体射出システム - Google Patents
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- F05D2270/303—Temperature
- F05D2270/3032—Temperature excessive temperatures, e.g. caused by overheating
Abstract
Description
12 圧縮セクション
14 燃焼セクション
16 燃焼器
18 タービンセクション
20 燃焼器シェル
22 移行ダクト
24 タービンロータ
30 エンジンケース
30A (エンジンケース30の)部分
32 ケース壁
32A 頂部壁セクション
32B 左側壁セクション
32C 右側壁セクション
32D 底部壁セクション
40 外部冷却流体射出システム
42 外部冷却流体源
44 配管システム
46A ロータ冷却配管
46B ロータ冷却配管
46C ロータ冷却配管
46D ロータ冷却配管
48 バルブシステム
48A 第1のバルブ
48B 第2のバルブ
50 ブロワシステム
52 冷却器
54 制御装置
56 フィルタ
58 フィルタ
Claims (20)
- ガスタービンエンジンであって、
前記ガスタービンエンジンに引き込まれる空気が圧縮される、圧縮セクションと、
燃料が前記圧縮セクションからの圧縮空気の少なくとも一部と混合及び燃焼されることによって、高温の燃焼ガスが生成される、燃焼セクションと、
前記燃焼セクションからの高温の前記燃焼ガスを膨張させることによって、高温の前記燃焼ガスからエネルギが抽出される、タービンセクションであって、抽出されたエネルギの少なくとも一部が、全負荷運転である第1のエンジン運転モードの際にタービンロータを回転させるために利用される、前記タービンセクションと、
前記タービンセクションの内部に配置された構造体と連通しているロータチャンバと、
前記第1のエンジン運転モードの際に、前記ガスタービンエンジンから抽出された冷却空気を前記ロータチャンバの内部に射出するための少なくとも1つのロータ冷却配管と、
冷却流体射出システムと、
を備えている前記ガスタービンエンジンにおいて、
前記冷却流体射出システムが、
前記全負荷運転ではない第2のエンジン運転モードの際にのみ、前記ロータチャンバの内部に射出するための外部冷却流体源と、
前記第2のエンジン運転モードの際に前記外部冷却流体源から前記ロータチャンバの内部に冷却流体を射出するために利用される少なくとも1つの前記ロータ冷却配管と、
前記外部冷却流体源と少なくとも1つの前記ロータ冷却配管との間を流通させている配管システムと、
前記配管システム及び少なくとも1つの前記ロータ冷却配管を通じて前記外部冷却流体源から前記ロータチャンバの内部に冷却流体を輸送するためのブロワシステムと、
バルブシステムと、
を備えており、
前記バルブシステムが、
前記第1のエンジン運転モードの際に、前記ブロワシステムによって、前記外部冷却流体源からの冷却流体が前記配管システムを通じて輸送されることを防止するように、閉じられており、
前記第2のエンジン運転モードの際に、前記ブロワシステムによって、前記外部冷却流体源からの冷却流体が前記配管システムを通じて輸送されるように、開いていることを特徴とするガスタービンエンジン。 - 前記外部冷却流体源が、少なくとも1つの周囲空気吸入ポートとされることを特徴とする請求項1に記載のガスタービンエンジン。
- 前記第2のエンジン運転モードの際に、前記ロータチャンバの内部に射出された冷却流体から粒子を除去するために、前記外部冷却流体源と前記ロータチャンバとの間に配置されているフィルタを備えていることを特徴とする請求項1に記載のガスタービンエンジン。
- 前記フィルタが、前記ブロワシステムに固定された状態で配置されていることを特徴とする請求項3に記載のガスタービンエンジン。
- エンジンケースの頂部壁セクションと前記エンジンケースの底部壁セクションとの間における温度差に基づいて、前記バルブシステムを開閉するための制御装置を備えていることを特徴とする請求項1に記載のガスタービンエンジン。
- 前記バルブシステムが、
前記ガスタービンエンジンを運転停止状態又はターニングギア状態に移行させるために減量運転を開始する際に、制御装置によって開かれ、
前記ガスタービンエンジンを前記第1のエンジン運転モードに移行させるために始動運転を開始する際に、前記制御装置によって閉じられることを特徴とする請求項1に記載のガスタービンエンジン。 - 前記タービンロータが、前記運転停止状態又は前記ターニングギア状態の際に、前記燃焼ガスから抽出されたエネルギによって回転されないことを特徴とする請求項6に記載のガスタービンエンジン。
- 前記第1のエンジン運転モードの際に少なくとも1つの前記ロータ冷却配管によって前記ロータチャンバの内部に射出された冷却空気が、前記燃焼セクションに関連する燃焼器シェルから抽出されたシェル空気とされることを特徴とする請求項1に記載のガスタービンエンジン。
- 前記ロータチャンバが、前記燃焼セクションに少なくとも部分的に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のガスタービンエンジン。
- 前記第2のエンジン運転モードの際に、前記ブロワシステムの動作が、スピン冷却運転と交互に実施され、
前記スピン冷却運転の際に、
前記ブロワシステムが、動作停止され、
前記タービンロータの回転速度が、前記燃焼セクションにおいて空気及び燃料を燃焼させることなく、所定の速度に至るまで高められることを特徴とする請求項1に記載のガスタービンエンジン。 - 前記スピン冷却運転を実施した後に、前記ブロワシステムが、前記外部冷却流体源から前記配管システム及び少なくとも1つの前記ロータ冷却配管を通じて前記ロータチャンバの内部に冷却流体を輸送するように動作することを特徴とする請求項10に記載のガスタービンエンジン。
- 前記スピン冷却運転が、所定の時間に亘って実施されることを特徴とする請求項11に記載のガスタービンエンジン。
- 冷却流体が少なくとも1つの前記ロータ冷却配管を通じて前記ロータチャンバの内部に射出される前に、前記外部冷却流体源からの冷却流体を冷却するための冷却器を備えていることを特徴とする請求項1に記載のガスタービンエンジン。
- ガスタービンエンジンを動作させるための方法において、
前記ガスタービンエンジンの圧縮セクションにおいて、空気を圧縮するステップと、
前記ガスタービンエンジンの燃焼セクションにおいて、燃料と圧縮空気の少なくとも一部とを混合し、前記燃料と前記圧縮空気の少なくとも一部とから成る混合体を燃焼させることによって、高温の燃焼ガスを生成するステップと、
前記ガスタービンエンジンのタービンセクションにおいて、高温の燃焼ガスを膨張させることによって、高温の前記燃焼ガスからエネルギを抽出するステップであって、抽出されたエネルギの少なくとも一部が、全負荷運転である第1のエンジン運転モードの際にタービンロータを回転させるために利用される、前記ステップと、
前記第1のエンジン運転モードの際に、前記ガスタービンエンジンから抽出された空気を少なくとも1つのロータ冷却配管を通じてロータチャンバの内部に射出するステップであって、射出された空気が、前記タービンセクションの内部に配置された冷却すべき構造体を冷却する、前記ステップと、
前記全負荷運転でない第2のエンジン運転モードの際に、ブロワシステムが、外部冷却流体源から配管システムを通じて少なくとも1つの前記ロータ冷却配管に冷却流体を運搬するように、且つ、前記外部冷却流体源から少なくとも1つの前記ロータ冷却配管を通じて前記ロータチャンバの内部に冷却流体を射出するように動作する、ステップと、
を備えていることを特徴とする方法。 - 前記外部冷却流体源からの冷却流体が、前記第1のエンジン運転モードの際に前記ロータチャンバの内部に射出されず、
前記ガスタービンエンジンからの空気が、前記第2のエンジン運転モードの際に少なくとも1つのロータ冷却配管を通じて前記ロータチャンバの内部に射出されないことを特徴とする請求項14に記載の方法。 - バルブシステムが、前記第2のエンジン運転モードの際に、前記ブロワシステムによって、前記外部冷却流体源からの冷却流体が前記配管システムを通じて輸送されるように開いていることを特徴とする請求項15に記載の方法。
- 前記バルブシステムが、前記第1のエンジン運転モードの際に、前記ブロワシステムによって、空気が前記配管システムを通じて輸送されることを防止するように閉じられていることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記バルブシステムが、エンジンケースの頂部壁セクションと前記エンジンケースの底部壁セクションとの間における温度差に基づいて、制御装置によって開閉され、
前記エンジンケースが、前記ガスタービンエンジンの前記圧縮セクション、前記燃焼セクション、及び前記タービンセクションの周囲に配置されていることを特徴とする請求項17に記載の方法。 - 前記バルブシステムが、
前記ガスタービンエンジンを運転停止状態又はターニングギア状態に移行させるために減量運転を開始する際に、制御装置によって開かれ、
前記ガスタービンエンジンを前記第1のエンジン運転モードに移行させるために始動運転を開始する際に、前記制御装置によって閉じられることを特徴とする請求項17に記載のガスタービンエンジン。 - 前記ブロワシステムが所定期間に亘って動作した後に、前記ブロワシステムを動作停止させ、前記燃焼セクションにおいて空気及び燃料を燃焼させることなく、前記タービンロータの回転速度を高めることによって、スピン冷却運転を実施するステップと、
前記スピン冷却運転が実施された後に、前記外部冷却流体源から前記配管システム及び少なくとも1つの前記ロータ冷却配管を通じて前記ロータチャンバの内部に冷却流体を輸送するように、前記ブロワシステムを動作するステップと、
を備えていることを特徴とする請求項14に記載の方法。
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