JP2016211569A - タービンにおける流れ制御のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
11 流体作動式可変流れ制御システム
12 流れ制御領域、流れ制御通路
13 コンバスタ
14 燃料ノズル
15 ガス燃料
16 圧縮空気、酸化剤
18 燃焼ガス
20 タービン
21 排気ガス
22 排気セクション
24 駆動シャフト、シャフト
26 負荷
28 圧縮機
30 空気
32 空気吸入セクション
34 タービンブレード
35 タービンノズル
36 ステータ翼
38 タービン段
40 軸方向、長手方向軸
42 径方向、軸
44 円周方向、軸
46 タービンケーシング
48 固定支柱
50 加圧流体
51 流体供給導管
52 外部加圧流体供給部
53 実際の領域
54 有効領域
55 主要流路
56 制御装置
57 下流側方向
58 弁
60 センサ
62 プロセッサ
64 メモリ
66 移行部
68 第1のタービン段
70 第2のタービン段
72 第3のタービン段
73 第4のタービン段
74 固定支柱
76 外側空洞
78 内側空洞
80 第1の壁、外側ケーシング壁
82 外部入口
83 流体注入ポート、流体ポート
84 第2の壁、高温壁
85 高温壁
88 第1の流れ
90 第2の流れ
92 第3の流れ
94 第4の流れ
95 第5の流れ
96 内側支柱チャネル
100 流体注入ポート
102 前縁
104 後縁
106 中央部分
108 ステータ翼の対向する側
Claims (20)
- システム(11)であって、
主要流路(55)と、前記主要流路(55)に沿って配設された複数のタービンブレード(34)および少なくとも1つのシャフト(24)と、前記主要流路(55)に沿って配設された少なくも1つの流れ制御領域(12)と、前記主要流路(55)に流体結合された少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)とを備えるタービン(20)と、
前記少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)に流体結合された流体供給システムであって、流体(50)を前記少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)に供給して前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)の有効領域(54)を調整するように構成される、流体供給システムとを備える、システム(11)。 - 前記少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)への前記流体(50)の前記供給を制御して前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)の前記有効領域(54)を調整するための命令を記憶するメモリ(64)を有する、制御装置(56)を備える、請求項1に記載のシステム(11)。
- 前記制御装置(56)が、前記主要流路(55)の前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)を通る作用流体の流れを変化させるために前記有効領域(54)を調整するように前記流体(50)の供給を調整するための命令を有する、請求項1に記載のシステム(11)。
- 前記制御装置(56)が、前記流体(50)の供給を増大させて前記有効領域(54)を低減させて前記主要流路(55)の前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)を通る作用流体の前記流れを低減させるための命令を有し、前記制御装置(56)が、前記流体(50)の供給を低減させて前記有効領域(54)を増大させて前記主要流路(55)の前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)を通る作用流体の前記流れを増大させるための命令を有する、請求項1に記載のシステム(11)。
- 前記制御装置(56)が、前記流体供給システムによって供給される流体のパラメータを調整するための命令を有し、前記パラメータが、圧力、温度、流量、シャフト速度、組成、またはその組み合わせを含む、請求項1に記載のシステム(11)。
- 前記制御装置(56)が、前記流体供給システムによって供給される流体のパラメータを、少なくとも1つのセンサ(60)からのセンサフィードバック、前記パラメータに関連する少なくとも1つの閾値、またはその組み合わせに基づいて調整するための命令を有する、請求項1に記載のシステム(11)。
- 前記流体供給システムが、空気供給部、水蒸気供給部、不活性ガス供給部、二酸化炭素供給部またはその組み合わせを備える、請求項1に記載のシステム(11)。
- 前記少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)が、タービンノズル(35)、ステータ翼(36)、前記主要流路(55)の周りに配設された壁(80、84)、タービンブレード(34)の上方のシュラウド、前記主要流路(55)に沿って配設された固定表面、またはその任意の組み合わせ上に配設される、請求項1に記載のシステム(11)。
- 前記少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)が、前記主要流路(55)の周りに配設された第1と第2の壁(80、84)の間に配設された外側空洞(76)、前記タービン(20)の回転軸の周りに配設された第3の壁内に配設された内側空洞(78)、前記主要流路(55)を横断して延びる支柱(74)またはその組み合わせに流体結合される、請求項1に記載のシステム(11)。
- 前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)が、前記タービン(20)の複数の段の異なる段(38、68、70、72、73)内に配設された複数の流れ制御領域(12)を含み、前記複数の流れ制御領域(12)の各々の流れ制御領域(12)が、前記主要流路(55)に流体結合された少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)を備える、請求項1に記載のシステム(11)。
- 前記タービン(20)が、ガスタービン(20)を備え、前記ガスタービン(20)が、前記主要流路(55)に沿って流体結合された1つまたは複数の独立シャフト(24)を備え、前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)が、前記主要流路(55)に沿って、前記1つまたは複数の独立シャフト(24)間に配設される、請求項1に記載のシステム(11)。
- システム(11)であって、流体供給システムから少なくとも1つの流れ制御領域(12)に流体結合された少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)への、タービン(20)の主要流路(55)に沿った流体(50)の供給を制御するための命令を記憶するメモリ(64)を有する制御装置(56)であって、前記主要流路(55)の前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)を通る作用流体の流れを変化させるために前記有効領域(54)を調整するように前記流体(50)の前記供給を調整するための命令を有する、制御装置(56)を備える、システム(11)。
- 前記流体供給システムを備え、前記流体供給システムが、空気供給部、水蒸気供給部、不活性ガス供給部、二酸化炭素供給部、またはその組み合わせを備える、請求項12に記載のシステム(11)。
- 前記タービン(20)を備え、前記少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)が、タービンノズル(35)、ステータ翼(36)、前記主要流路(55)の周りに配設された壁(84、85)、タービンブレード(34)の上方のシュラウド、前記主要流路(55)に沿って配設された固定表面、またはその任意の組み合わせ上に配設される、請求項12に記載のシステム(11)。
- 前記タービン(20)が、ガスタービン(20)を備える、請求項14に記載のシステム(11)。
- 前記制御装置(56)が、前記流体(50)の前記供給を増大させて前記有効領域(54)を低減させて前記主要流路(55)の前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)を通る作用流体の流れを低減させるための命令を有し、前記制御装置(56)が、前記流体の供給を低減させて前記有効領域(54)を増大させて前記主要流路(55)の前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)を通る作用流体の前記流れを増大させるための命令を有する、請求項12に記載のシステム(11)。
- 前記制御装置(56)が、前記流体供給システムによって供給される前記流体(50)のパラメータを、少なくとも1つのセンサ(60)からのセンサフィードバック、前記パラメータに関連する少なくとも1つの閾値、またはその組み合わせに基づいて調整するための命令を有し、前記パラメータが、圧力、温度、流量、組成、またはその組み合わせを含む、請求項12に記載のシステム(11)。
- 方法であって、
主要流路(55)に沿って配設された複数のタービンブレード(34)を駆動するために、タービン(20)を通る前記主要流路(55)に沿って作用流体を流すことと、
流体(50)を、流体供給システムから、前記主要流路(55)に流体結合された少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)に供給することと、
前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)の有効領域(54)を調整するために前記少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)への前記流体(50)の供給を制御することとを含む、方法。 - 前記供給を制御することが、前記流体(50)の前記供給を増大させて前記有効領域(54)を低減させて前記主要流路(55)の前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)を通る前記作用流体の流れを低減させることと、前記流体(50)の供給を低減させて前記有効領域(54)を増大させて前記主要流路(55)の前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)を通る前記作用流体の前記流れを増大させることとを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記流体供給システムによって供給される前記流体(50)の圧力を、前記主要流路(55)に沿った前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)に関連する、少なくとも1つの圧力閾値、圧力を示すセンサフィードバック、またはその組み合わせに基づいて制御することを含む、請求項18に記載の方法。
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