JP2016537549A

JP2016537549A - ガスタービン入口の空調コイルシステム

Info

Publication number: JP2016537549A
Application number: JP2016526780A
Authority: JP
Inventors: ツァン，ジャンミン; キッペル，ブラッドリー・アーロン; ハオ，ヨンジャン; バード，ダグラス・スコット; ツァン，ファ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2016-12-01
Also published as: US20160237902A1; CN105683529A; DE112013007573T5; WO2015066837A1

Abstract

システムは、空気取込システムを含むガスタービンシステムを含み、空気取込システムは、ハウジングと、第１の複数の空調コイルと、第２の複数の空調コイルであって、第１の複数の空調コイルに対して下流にある第２の複数の空調コイルと、第１及び第２の複数の空調コイルのそれぞれの間に延びるバッフルであって、閉鎖位置では、第１又は第２の複数の空調コイルを通して空気流を導くように構成され、開放位置では、空気流が第１及び第２の複数の空調コイルを迂回することを可能にするように構成される、バッフルとを含む。【選択図】図７

Description

本明細書に開示される主題は、ガスタービンシステムに関し、特に、ガスタービン圧縮器用の空調コイルシステムに関する。

ガスタービンシステムは、圧縮器、燃焼器、及びタービンを一般に含む。圧縮器は、空気取込口からの空気を圧縮し、続いて圧縮空気を燃焼器に導く。燃焼器において、圧縮器から受け取られた圧縮空気は、燃料と混合され、燃焼されて燃焼ガスを作り出す。燃焼ガスはタービン内に導かれる。タービンにおいて、燃焼ガスは、タービンのタービンブレードを横切って進み、それにより、タービンブレードと、タービンブレードが取り付けられるシャフトとを回転駆動する。シャフトの回転は、シャフトに結合される、発電機などの負荷をさらに駆動する。空気取込口に供給される空気の温度は、ガスタービンシステムの性能に影響を及ぼし得る。例えば、高い温度が空気密度を低下させることにより、圧縮器に入る空気の質量流量を低減させ、それにより、ガスタービンシステムの効率及び出力を低減させる。

中国特許出願公開第１０２９５３８２９号明細書

当初に特許請求された発明の範囲に相応する幾つかの実施形態を以下に要約している。これらの実施形態は、特許請求される発明の範囲を限定することを意図しておらず、むしろ本発明の可能な形態の概要を提供することのみを意図している。実際に、本発明は、以下に述べる実施形態と類似し得る又は異なり得る各種の形態を包含し得る。

第１の実施形態において、システムは、空気取込システムを含むガスタービンシステムを含み、空気取込システムは、ハウジングと、第１の複数の空調コイルと、第２の複数の空調コイルであって、第１の複数の空調コイルに対して下流にある第２の複数の空調コイルと、第１の複数の空調コイル及び第２の複数の空調コイルのそれぞれの間に延びるバッフルであって、閉鎖位置では、第１の複数の空調コイル又は第２の複数の空調コイルを通して空気流を導くように構成され、開放位置では、空気流が第１の複数の空調コイル及び第２の複数のコイルを迂回することを可能にするように構成される、バッフルとを含む。

第２の実施形態において、システムは空気取込システムを含み、空気取込システムは、第１の軸方向位置にある第１の複数の空調コイルと、第１の軸方向位置の下流にある第２の軸方向位置に配置された第２の複数の空調コイルと、第１の複数の空調コイルと第２の複数の空調コイルとの間に延びるバッフルであって、開放位置では、空気流が第１の複数の空調コイル及び第２の複数の空調コイルを迂回することを可能にするように構成される、バッフルとを含む。

第３の実施形態において、ガスタービンシステムは、圧縮器と、空気取込システムとを含み、空気取込システムは、第１の軸方向位置にある第１の複数の空調コイルと、第１の軸方向位置の下流にある第２の軸方向位置に配置された第２の複数の空調コイルと、第１の複数の空調コイルと第２の複数の空調コイルとの間に延びるバッフルであって、開放位置では、空気流が第１の複数の空調コイル及び第２の複数の空調コイルを迂回することを可能にするように構成される、バッフルとを含む。

本発明のこれら及び他の特徴、態様並びに利点は、図面を通して同様の文字が同様の部品を表している添付図面を参照して以下の詳細な説明が読まれるときに、より良く理解されるであろう。

ガスタービンシステムのある実施形態の概略ブロック図である。空調コイルシステムのある実施形態の概略図であり、空調コイルシステムは、図１のガスタービンシステム内に含まれ得る。バッフルが閉鎖された空調コイルシステムのある実施形態の概略断面図である。バッフルが開放された空調コイルシステムのある実施形態の概略断面図である。バッフルが閉鎖された空調コイルシステムのある実施形態の斜視図である。バッフルが開放された空調コイルシステムのある実施形態の斜視図である。空調コイルシステム構成のある実施形態の斜視図である。空調コイルシステム構成のある実施形態の斜視図である。空調コイルシステム構成のある実施形態の斜視図である。

本発明の１つ又は複数の特定の実施形態を以下に説明している。これらの実施形態の正確な説明を提供する努力において、実際の実施の全ての特徴が本明細書に記述されていない場合がある。このような任意の実際の実施の開発においては、任意の工学又は設計プロジェクトの場合と同様に、システム関連及びビジネス関連の制約を準拠する等、実施により異なり得る開発者固有の目標を達成するために実施固有の多数の判断を行わなければならないことを理解されたい。また、このような開発努力は、複雑かつ時間を要し得るが、この開示の利益を受ける当業者にとっては設計、製作及び製造の日常的業務であることを理解されたい。

本発明の各種の実施形態の要素を導入するときに、冠詞「１つの（ａ、ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」及び「前記（ｓａｉｄ）」は、その要素の１つ又は複数の存在を意味することを意図している。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包含することを意図しており、列挙した要素以外の追加要素が存在し得ることを意図している。

開示される実施形態は、入口酸化剤がガスタービンシステム内の空調コイルを通過し及び／又は迂回することを可能にするためのシステム及び方法を含む。空調コイルは、冷却コイル、加熱コイル、又は任意の他の調節器コイルを含み得る。以下の議論において、空調コイルは、非限定的な一例として冷却コイルとして記述されるが、任意の空調コイルが用いられてもよいことが認識される。さらに、冷却空気について言及するとき、冷却が空調の種類の非限定的な一例として用いられることが理解される。同様に、酸化剤は、空気、酸素、酸素富化空気、酸素低減空気、又はそれらの任意の組合せを含んでもよい。以下の議論において、酸化剤は、非限定的な一例として空気として記述されるが、全ての酸化剤をカバーすることが意図される。後述されるように、開示される実施形態は、移動可能なバッフルの組を含み得、バッフルの組は、入口空気が空気入口システムの冷却コイルを迂回又は通過することを可能にするように開放又は閉鎖され得る。このようにして、冷却コイルは、冷却モードから非冷却モードに及びその逆に変化するときに、空気取込システムの内又は外に動かされずにすむようになり得る。以下で詳細に議論されるように、特定の実施形態において、システムは、少なくとも２組の冷却コイルを、それらの間に延びる複数のバッフルを伴って有し得る。バッフルは、（例えば非冷却モードにおいて）空気が冷却コイルを迂回することを可能にするために開放され得、（例えば冷却モードにおいて）冷却コイルを通して空気を導くために閉鎖され得る。寒い季節（例えば冬）の間など、非冷却モードにあるとき、圧縮器に入る空気流に対して冷却コイルにより生じる抵抗を低減させることが望ましい場合があり、そのことは、タービン効率に直接影響を及ぼし得る。特定の実施形態において、ガスタービン入口システムに渡る圧力降下は、凡そ１〜１０水柱インチ（約２．５４〜約２５．４センチメートルの水）であり得る。このことは、入口冷却システムに渡る圧力降下を含み得、圧力降下は、凡そ０．２５水柱インチから凡そ２．０水柱インチ（約０．６４〜約５．０８センチメートルの水）に及ぶ。冷却コイルのサイズに応じて、この圧力降下の値は、ガスタービンの性能及び効率に影響を及ぼし得る。よって、移動可能なバッフルにより冷却コイルを迂回させることは、空気を迂回させないレベルよりも小さな圧力降下を可能にし、それによりガスタービンシステムの効率を向上させ、運転コストを低減させ得る。

冷却コイルシステムは、第１の複数の冷却コイル及び第２の複数の冷却コイルを含み得る。例えば、第２の複数の冷却コイルは、第１の複数の冷却コイルに対して下流に位置し、１つ以上のバッフルは、第１の複数の冷却コイル及び第２の複数の冷却コイルのそれぞれの間に延びる。バッフルが閉鎖されるとき、バッフルは、第１の複数又は第２の複数の冷却コイルを通して空気流を導き、それにより空気流の冷却を可能にし得る。代わりに、バッフルは、開放され、空気がコイルを通り抜けるか又は迂回することを可能にし得る。この空気を迂回させることは、空気に冷却コイルを迂回させないレベルよりも小さな圧力降下を招く。

つぎに図面に転ずると、図１は、ガスタービンシステム１０のある実施形態のブロック図を例示している。図は、圧縮器１２、タービン燃焼器１４、及びタービン１６を含む。タービン燃焼器１４は、天然ガス又は合成ガスなどの液体燃料及び／又は気体燃料をタービン燃焼器１４内に送る燃料ノズル１８を含む。示されるように、各タービン燃焼器１４は、複数の燃料ノズル１８を有してもよい。より具体的に、タービン燃焼器１４はそれぞれ、一次燃料ノズル２０を有する一次燃料噴射システムと、二次燃料ノズル２２を有する二次燃料噴射システムとを含み得る。

タービン燃焼器１４は、混合気を発火及び燃焼させて高温加圧燃焼ガス２４（例えば排気ガス）を作り出し、高温加圧燃焼ガス２４は、続いてタービン１６内に導かれる。タービンブレードはシャフト２６に結合され、シャフト２６は、タービンシステム１０に渡る幾つかの他の構成要素にも結合される。燃焼ガス２４がタービン１６内のタービンブレードを通過するとき、タービン１６が回転駆動され、それによりシャフト２６が回転する。最終的に、燃焼ガス２４は、排気出口２８を介してタービンシステム１０から出る。さらに、シャフト２６は負荷３０に結合され得、負荷３０は、シャフト２６の回転により動力供給される。例えば、負荷３０は、タービンシステム１０の回転出力により発電し得る、発電プラント又は外部機械負荷などの任意の適当な装置であり得る。例えば、負荷３０は、発電機、飛行機のプロペラ、その他を含んでもよい。

ガスタービンシステム１０のある実施形態において、圧縮器ブレードは、圧縮器１２の構成要素として含まれる。圧縮器１２内のブレードは、シャフト２６に結合され、前述されたようにタービン１６によりシャフト２６が駆動されて回転するときに回転する。圧縮器１２内のブレードの回転は、空気取込口３２からの空気を圧縮させ、それにより加圧空気３３を作り出す。特定の高温環境において、空気取込口３２は、入口空気の密度を増加させ、それにより加圧空気３３の質量流量を増加させるために、入口空気を冷却するためのシステム（図２でより詳細に記述される）を含み得る。加圧空気３３は、次いで燃焼器１４の燃料ノズル１８内に供給される。燃料ノズル１８は、燃料を浪費しないように又は過剰な排気を生じさせないように、加圧空気３３と燃料を混合して燃焼に適した混合比（例えば、燃料をより完全に燃やす燃焼）をもたらす。

図２は、空気取込システム３２及び圧縮器１２のある実施形態をより詳細に示す概略図である。示されるように、空気取込システムのハウジング３１は、空気取込システム３２を取り囲み、空気取込システム３２は、ドリフトエリミネータ３４、冷却器コイルシステム５０、空気フィルタ３６、及び、センサ４２を伴うコントローラ４０を含む。空気流３８は、空気入口３７で空気取込システム３２に流れ込み、空気フィルタ３６を通って流れる。この実施形態において空気フィルタ３６が冷却器コイルシステム５０の上流に配されているが、特定の用途において、空気フィルタ３６を冷却器コイルシステムの下流に置くことが望ましい場合があることが理解され得る。空気フィルタ３６は、ガスタービンシステム１０への塵芥、破片、及び他の粒子の取込みを全体として制限するように構成され得る。空気フィルタ３６から、空気流３８は、次いで冷却器コイルシステム５０へと下流に流れる。冷却器コイルシステム５０は空気を冷却し、空気は、その密度を増加させ、したがってその質量流量を増加させる。システム１０がその体積流量能力により制限され得るので、空気流３８の質量流量を増加させることは、ガスタービンシステム１０の効率及び電力出力を増加させ得る。冷却されると、空気流３８はドリフトエリミネータ３４を通して流れ得る。ドリフトエリミネータ３４は、空気流３８から凝縮され冷却器コイルシステム５０から持ち越される水の量を低減するように構成され得る。ドリフトエリミネータ３４は、例えば循環流量の凡そ０．００１％と０．００５％の間の所望の範囲内にドリフト率を維持し得る。この目的のために、ドリフトエリミネータ３４は、水滴の漏れを阻止しながら空気流３８の複数の方向変化をもたらすことにより機能し得る。非凝縮式の冷却器コイルシステムが利用されるとき又は冷却器コイルシステム５０が加熱コイルシステムにより置き換えられるときなどの、特定の実施形態において、ドリフトエリミネータは、任意選択的であってもよく、及び／又は取り除かれてもよい。ドリフトエリミネータ３４を通過した後、空気流３８は、空気入口３７とは概ね反対側の箇所４４で空気取込システム３２から出る。空気流３８は、次いで圧縮器１２へと進み、燃焼器１４へと続く。

理解されるであろうように、コントローラ４０は、空気取込システム３２の各種のセンサ４２からのフィードバックに基づいて、空気取込システム３２を調整し、より具体的には冷却器コイルシステム５０を調整し得る。コントローラは、バッフル５６を動かすためにアクチベータ又はドライブ（例えば、電気モータ又はドライブ、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータなど）を含み得る。例えば、空気取込システム３２は、空気流３８の温度、圧力、流量、又は他の動作パラメータを計測するセンサ４２を含み得る。これらのセンサ４２は、２つ以上の箇所からの計測値が比較され得、冷却器コイルシステム５０の動作が適切に調節され得るように、空気取込システム３２において冷却器コイルシステム５０の上流及び／又は下流に位置し得る。例えば、冷却器コイルシステム５０の上流のセンサ４２（例えばセンサ４８）は、第１の温度を計測し、それを冷却器コイルシステム５０の下流で（例えばセンサ４８により）計測された第２の温度と比較し得る。これらの温度を用いて、コントローラ４０は、冷媒の流れ及び温度を制御することにより冷却器コイルシステム５０の冷却効果を監視及び制御し得る。上流の環境温度が特定の範囲内であるか又は範囲外である場合、コントローラ４０は、冷却器コイルシステム５０を冷却モードから非冷却モードに又はその逆に切り替えるために信号４３を送信し得る。

図３は、冷却器コイルシステム５０のある実施形態の概略図である。例示される実施形態は、複数の冷却コイル５３を２つ備える。具体的には、下流の複数の冷却コイル（例えば、冷却器コイル、蒸化器コイル）５２及び上流の複数の冷却コイル５４は、冷却器コイルシステムのハウジング５５内に位置する。下流の複数の冷却コイル５２は、上流の複数の冷却コイル５４に対して空気流５８の方向に千鳥配置され得る。冷却コイル５３（例えばコイル５２及び５４）は、冷却器コイル、蒸化器コイル、又は空調コイルと称する場合もある。この実施形態において、下流の複数の冷却コイル５２は３つの冷却コイル５３を含み、上流の複数の冷却コイル５４は２つの冷却コイル５３を含むが、それらのそれぞれは、任意の適当な数のコイル５３を含んでもよい。バッフル５６は、第１及び第２の複数の冷却コイル５２及び５４のそれぞれの間に延びる。バッフル５６は、図３に示されるように、全ての入口空気流５８を冷却コイル５３を通して導くように閉鎖されてもよく、又は、図４に示され以下で議論されるように、空気流５８がコイル５３を迂回することを可能にするように開放されてもよい。

例示される実施形態において、コントローラ４０は、各種のセンサ４２（図２に示される）からの計測値に基づいてバッフル５６の動作を調整するように構成され、センサ４２は、冷却コイル５３の上流側７０の温度センサ６２及び圧力センサ６４と、冷却コイル５３の下流側７２の温度センサ６６及び圧力センサ６８とを含み得る。コントローラ４０は、流量センサ、相対湿度センサなどを含んでもよく、それらは、バッフル５６の動作を調整するために用いられてもよい。これらの各種のセンサ４２は、コントローラ４０に信号４３を送信し得、又は、コントローラ４０から信号４３を受信し得る。特定の実施形態において、これらのセンサ４２からの情報に少なくとも部分的に基づいて、コントローラ４０は、圧縮器１２の効率を向上させるために、バッフル５６を回転させ、回動させ、枢動させ、屈曲させ、折り畳ませ、そうでなければ開放位置から閉鎖位置に又はその逆に動かすように構成され得る。例えば、コントローラ４０は、上流側７０から下流側７２までの温度降下を計算し得る。温度降下が特定の確立された値（例えば閾値）よりも小さい場合、コントローラ４０は、冷却器コイルシステム５０を非冷却モードに変更し得る。つまり、コントローラ４０は、冷却コイル５３に渡る圧力降下を低減させるためにバッフル５６を開放し得る。代わりに、コントローラ４０は、情報をオペレータに表示してもよく、そうでなければオペレータに中継してもよく、オペレータは、バッフル５６を手動で操縦又は調節し得る。バッフル５６は、完全に開放するように、完全に閉鎖するように、又はそれらの間の任意の適当な位置に配置され得る。この柔軟性は、運転の柔軟性を増加させ、環境条件及びガスタービンシステム１０の必要性に対してより良好に応答することを招き得る。加えて、移動可能なバッフル５６は、大きな圧力降下により効率を犠牲にせずに、又は、時間を要したり労働集約的であったりする機器の変更を必要とせずに、冷却器コイルシステム５０が冷却モードから非冷却モード及びその逆に容易に切り替わることを可能にする。

代わりに、図３に示される冷却器コイルシステム５０の実施形態におけるバッフル５６は、図４の概略図に示されるように開放され得る。開放されると、バッフル５６は、空気流５８が、上流の複数の冷却コイル５４、下流の複数の冷却コイル５２のいずれかを通過すること、又は、バッフル５６により従前に阻止されていた流路６０を通過することを可能にする。これらの追加流路６０は、冷却コイル５２及び５４が所定位置に留まる一方で、より多くの空気が冷却器コイルシステム５０の上流側７０から下流側７２に流れることを可能にするので、冷却コイル５３により生じる圧力降下を低減させ得る。空気迂回バッフル５６の使用は、追加流路６０を提供することにより空気入口システムの抵抗を最小化し、追加流路６０は、上流の複数の冷却コイル５４と下流の複数の冷却コイル５２との間を走る。加えて、空気流５８は、冷却コイルシステム５０が非冷却モードにあるときも冷却コイル５３に進入し続け得る。理解されるであろうように、流路６０により提供される追加流領域は、上流側７０から下流側７２までの圧力降下を低減させ、それにより、冷却器コイルシステム５０が非冷却モードにあるときに圧縮器１２の効率を増加させ得る。特定の実施形態において、バッフル５６は、１つ又は複数のヒンジ、可撓性若しくは折り畳み可能な材料、又は、１つ若しくは複数のバッフル５６を回転させ、回動させ、枢動させ、屈曲させ、折り畳ませ、そうでなければ、迂回流路６０を阻止する位置と迂回流路６０を開放する位置との間で動かすことを可能にする任意の他の取付け機構を介して、冷却コイル、冷却器コイルハウジング５５、又は冷却器コイルシステム５０内の幾つかの他の機器に取り付けられ得る。

図３のように、図４の冷却器コイルシステム５０は、上流温度センサ６２、上流圧力センサ６４、下流温度センサ６６、及び下流圧力センサ６８を伴う、コントローラ４０を含み得る。詳細に前述されたように、コントローラ４０は、冷却コイル５３に渡る（例えば、上流側７０から下流側７２まで）温度又は圧力の降下を計算し得る。各種のセンサからの信号４３に基づいて、コントローラ４０は、バッフル５６の位置を自動的に改変するように構成されてもよく、又は、この情報をオペレータに中継してもよく、オペレータは、バッフル５６を手動で又はコントローラ４０を用いて操縦し得る。

図５は、冷却器コイルシステム５０の部分的な実施形態の斜視図である。例示される実施形態において、上流の複数の冷却コイル５４は１つの冷却コイル５３を含み、下流の複数の冷却コイル５２は２つの冷却コイル５３を含む。前に議論された実施形態のように、入口空気流５８は、上流側７０から下流側７２に流れる。上流の冷却コイル５４と下流の冷却コイル５２との間のバッフル５６は、冷却コイル５３を通過して上流側７０から下流側７２に辿り着くように空気流５８を導く位置に示されている。つまり、バッフル５６が閉鎖位置にあるとき、入口空気流５８は、上流側７０から下流側７２に進むために冷却コイル５３に進入するように案内され、それにより、冷却コイル５３内の空気流と冷媒との間の対流性の熱伝達を実現する。

図３及び図４のように、バッフル５６の動きは、手動で又はコントローラ４０により調整され得る。コントローラ４０は、各種のセンサ４２（図３に示される）からの計測値に基づくコントローラ４０からの信号４３に基づいてバッフル５６の動作を調整するように構成され得、センサ４２は、冷却コイル５３の上流７０及び下流７２の温度、圧力、流量、相対湿度などを計測するためにセンサを含み得る。これらのセンサ４２からの情報に少なくとも部分的に基づいて、コントローラ４０は、ガスタービンシステム１０の効率を向上させるために、上流の複数の冷却コイル５４と下流の複数の冷却コイル５２との間のバッフル５６を開放又は閉鎖させるように構成され得る。例えば、コントローラ４０は、冷却器コイル５３の性能を評価又は監視するために冷却器コイルシステム５０の上流側７０から下流側７２までの温度降下を計算し得る。温度降下が特定の範囲（例えば閾値）内である場合、コントローラ４０は、バッフル５６の位置を変化させてもよく、又は、この情報をオペレータに表示してもよく、そうでなければ中継してもよく、オペレータは、バッフルを手動で又はコントローラ４０を用いて操縦し得る。

バッフル５６の開放又は閉鎖を容易にするために、バッフル５６のそれぞれは、縁部に沿ってヒンジが備え付けられ得、そのことは、バッフル５６が、冷却モードでは迂回流路６０を阻止し、非冷却モードでは流路６０を開放する位置に動くことを可能にし得る。例えば第１のバッフル７６は、縁部７８に沿う１つ以上のヒンジ７９、又は何らかの他の可撓性若しくは移動可能な取付け手法によって、冷却器コイル５３、冷却器コイルハウジング５５、又は、冷却器コイルシステム５０内の幾つかの他の機器に取り付けられ、バッフル７６が開放位置と閉鎖位置の間で動くことを可能にし得る。破線７４は、バッフル７６を開放位置に動かすために第１のバッフル７６が縁部７８に沿ってどのように回転され得るかを例示しており、そのことは、空気流５８が迂回流路６０を通過して上流側７０から下流側７２に流れることを可能にするであろう。システム５０が非冷却モードにあるときに第１のバッフル７６を開放することは、冷却コイル５３に渡る圧力降下を低減させ得る。前述されたように、このことは、効率を向上させ、それによりガスタービンシステム１０の運転性を向上させ得る。

図６は、図５に示される、下流及び上流の複数の冷却コイル５２及び５４並びに冷却器コイルシステム５０内のバッフル５６の部分的な実施形態の斜視図である。具体的には、例示される実施形態において、バッフル５６は開放位置に示されている。言い換えれば、バッフル５６は、空気流５８が上流の複数の冷却コイル５４及び下流の複数の冷却コイル５２を通過し得、空気流５８が迂回流路６０を通って流れて上流側７０から下流側７２にも進み得るように配置される。迂回流路６０を開放するようにバッフル５６が配置されるとき（例えば、システム５０が非冷却モードにあるとき）、空気流５８は、流路６０を通って流れ、上流の複数の冷却コイル５４及び下流の複数の冷却コイル５２を迂回し得る。空気流５８は、冷却器コイルシステム５０が非冷却モードにあるとき、上流側７０から下流側７２への入口空気流を最大化するために冷却コイル５３を通過し続け得る。

図３から図５のように、バッフル５６は、手動で又はコントローラ４０により制御され得る。コントローラ４０は、各種のセンサ４２（図２に示される）からの信号４３に基づいてバッフル５６の動作を調整するように構成され得、センサ４２は、冷却コイル５３の上流７０及び下流７２の温度、圧力、流量、相対湿度、又は他の動作パラメータを計測し得る。これらのセンサからの情報に少なくとも部分的に基づいて、コントローラ４０は、圧縮器の効率を最適化するために、上流の複数の冷却コイル５４と下流の複数の冷却コイル５２との間のバッフル５６を開放又は閉鎖するように構成され得る。例えば、コントローラ４０は、冷却器コイルシステム５０の上流側７０から下流側７２までの温度降下を計算し得る。温度降下が特定の範囲内である場合、コントローラ４０は、バッフル５６の位置を変化させてもよく、この情報をオペレータに表示してもよく、そうでなければオペレータに中継してもよく、オペレータは、バッフル５６を手動で調節し得る。

図７は、冷却器コイルシステム５０のある実施形態の斜視図であり、上流の複数の冷却コイル５４及び下流の複数の冷却コイル５２の一構成を例示している。しかし、例示される実施形態においては、明確にするために、バッフル５６が示されていない。上流の複数の冷却コイル５４及び下流の複数の冷却コイル５２は、（例えば上流及び下流で）千鳥状又は交互に配置された水平行に配置される。上流の複数の冷却コイル５４は、４つの冷却コイル５３をそれぞれに有する２つの行７４を含む。下流の複数の冷却コイル５２は、４つの冷却コイル５３をそれぞれに有する３つの行７６を含む。行７４及び行７６は、上流の行７４が下流の各行７６を冷却コイル５３の構成の上下に隔てるように配置される。空気流５８は、上流の複数の冷却コイル５４及び下流の複数の冷却コイル５２を通過すること、又は（例えば、バッフル５６が開放されるときに）それらの間を進むことによって、上流側７０から下流側７２に進む。この構成が上流の２つの行７４及び下流の３つの行７６を含むが、いずれかが追加され又はより少なくてもよい。行７４又は行７６のそれぞれは、示されるように４つの冷却コイル５３を含んでもよく、又は３つ若しくは５つなど別の適当な数を含んでもよい。さらに、上流の行７４の数は、下流の行７６の数と異なってもよく、又は等しくてもよく、各行内の冷却コイル５３の数は、上流の行７４と下流の行７６の間で異なってもよく、又は等しくてもよい。冷却コイル５３並びに行７４及び行７６の数は、冷却コイル５３のサイズ、冷却器コイルシステムのハウジング５５のサイズ、空気流の所望の量、又は他のパラメータなど、実施固有のパラメータにより決定され得る。

図８は、上流の複数の冷却コイル５４と下流の複数の冷却コイル５２とが垂直に交互様式で配置される冷却器コイルシステム５０の構成の別の実施形態を示している。つまり、上流及び下流の冷却コイル５４及び５２は、千鳥状の列に配置される。上流の複数の冷却コイル５４は、５つの冷却コイル５３をそれぞれに含む２つの列７８を含む。同様に、下流の複数の冷却コイル５２は、５つのコイル５３をそれぞれに有する２つの列８０を含む。列７８及び列８０は、上流の各列７８が上流の隣の列７８から下流の列８０により隔てられた状態で、交互様式又は千鳥様式で配置される。列７８又は列８０のそれぞれは、４つ、６つ、又は任意の他の適当な数など、任意の数の冷却コイル５３を含み得る。さらに、列７８及び列８０の数は４つに限定されず、特定の実施形態において、上流の列７８の数は、下流の列８０の数に等しくなくてもよい。例えば、３つの上流の列７８及び２つの下流の列８０が存在してもよい。図７のように、冷却コイル５３並びに列７８及び列８０の数は、冷却コイル５３のサイズ、冷却器コイルシステムのハウジング５５のサイズ、空気流の所望の量、又は他のパラメータなど、実施固有のパラメータにより決定され得る。

図９は、上流の複数の冷却コイル５４が下流の複数の冷却コイル５２の周縁の周りに配置される冷却器コイルシステム５０の構成のある実施形態を示している。例示される構成において、上流の複数の冷却コイル５４は、下流の複数のコイル５２の周縁の周りに配置された１４個の冷却コイル５３を含む。言い換えれば、上流の複数の冷却コイル５４は、下流の複数の冷却コイル５２を包囲する。例示される実施形態において、下流の複数の冷却コイル５２は、２つの冷却コイル５３の幅及び３つの冷却コイル５３の高さのブロック構成で配置された、６つの冷却コイル５３を含む。それぞれの複数の冷却コイル５３の数は、冷却コイル５３のサイズ、冷却器コイルシステムのハウジング５５のサイズ、又は空気流の所望の量など、システムの仕様又は好み及び制限によって変更されてもよい。従前の図に記述されたように、入口空気流５８は、上流側７０から下流側７２に流れる。冷却モードにおいて、バッフル５６は、上流の複数の冷却コイル５４と下流の複数の冷却コイル５２との間の流路６０を阻止するように構成され、それにより、空気流５８を冷却するために冷却コイル５３を通過するように入口空気流５８を導き得る。加えて、バッフル５６は、流路６０を通して流れることにより空気流５８が冷却コイル５３を迂回することを可能にするように開放され、それにより冷却を低減させながら圧力降下も低減させる。

開示される実施形態は、複数の移動可能なバッフルを用いて入口空気がガスタービンシステム内の空調コイルを通過し及び／又は迂回することを可能にするためのシステム及び方法を含む。このようにして、空調コイルは、冷却モードから非冷却モードに及びその逆に変化するときに、空気取込システムの内又は外に動かされずにすむようになり得る。バッフルは、（例えば非冷却モードにおいて）空気が空調コイルを迂回することを可能にするように開放され得、（例えば冷却モードにおいて）空調コイルを通して空気を導くように閉鎖され得る。非冷却モードにあるとき、空調コイルは、圧縮器に入る空気流に抵抗を加え、タービン効率に直接影響を及ぼし得る入口システム内の圧力降下を生じさせ得る。ガスタービンのサイズに応じて、圧力降下の値は、ガスタービンに影響を及ぼし、タービン効率に影響を及ぼし得る。よって、移動可能な又は取外し可能なバッフルにより空調コイルを迂回させることは、空気を迂回させないレベルよりも小さな圧力降下を可能にし、それによりガスタービンシステムの効率を向上させ、運転コストを低減させ得る。

この明細書は、ベストモードを含めて本発明を開示するために、並びに、任意の装置若しくはシステムの製作及び使用、組み込まれた任意の方法の実施を含めて当業者が本発明を実践することも可能にするために例示を用いている。本発明の特許可能な範囲は、請求項により規定されており、当業者が思い付く他の例を含み得る。このような他の例は、請求項の文言と相違しない構成要素を有する場合、又は、請求項の文言と実質的に相違しない均等な構成要素を含む場合、請求項の範囲内であることを意図される。

１０タービンシステム
１２圧縮器
１４タービン燃焼器
１６タービン
１８燃料ノズル
２０一次燃料ノズル
２２二次燃料ノズル
２４高温加圧燃焼ガス
２６シャフト
２８排気出口
３０負荷
３１ハウジング
３２空気取込口、空気取込システム
３３加圧空気
３４ドリフトエリミネータ
３６空気フィルタ
３７空気入口
３８空気流
４０コントローラ
４２、４６、４８センサ
４３信号
５０冷却器コイルシステム
５２下流の冷却コイル、第２の空調コイル
５３冷却コイル
５４上流の冷却コイル、第１の空調コイル
５５ハウジング
５６バッフル
５８入口空気流
６０追加流路
６２上流温度センサ
６４上流圧力センサ
６６下流温度センサ
６８下流圧力センサ
７０上流側
７２下流側
７４破線、行
７６第１のバッフル、行
７８縁部、列
８０列
７９ヒンジ

Claims

空気取込システム（３２）を備えるガスタービンシステム（１０）であって、
前記空気取込システム（３２）が、
ハウジング（３１）と、
第１の複数の空調コイル（５４）と、
第２の複数の空調コイル（５２）であって、前記第１の複数の空調コイル（５４）に対して下流にある第２の複数の空調コイル（５２）と、
前記第１の複数の空調コイル（５４）及び前記第２の複数の空調コイル（５２）のそれぞれの間に延びるバッフル（５６）であって、閉鎖位置では、前記第１の複数の空調コイル（５４）又は前記第２の複数の空調コイル（５２）を通して空気流（５８）を導くように構成され、開放位置では、前記空気流（５８）が前記第１の複数の空調コイル（５４）及び前記第２の複数の空調コイル（５２）を迂回することを可能にするように構成される、バッフル（５６）と、
を備える、ガスタービンシステム（１０）。
前記第１の空調コイル（５４）及び前記第２の空調コイル（５２）が、前記空気流（５８）の温度を変化させて、調節された空気流（５８）を生成するように構成され、前記空気取込システム（３２）が、前記調節された空気流（５８）を前記ガスタービンシステム（１０）の圧縮器（１２）に供給するように構成される、請求項１に記載のガスタービンシステム（１０）。
前記バッフル（５６）が、前記閉鎖位置から前記開放位置に、及び前記開放位置から前記閉鎖位置に動くように構成される、請求項１に記載のガスタービンシステム（１０）。
前記バッフル（５６）の動きを作動させるように構成されたコントローラ（４０）を備える、請求項３に記載のガスタービンシステム（１０）。
前記コントローラ（４０）が、前記第１の複数の空調コイル（５４）及び前記第２の複数の空調コイル（５２）の上流の第１の温度センサ（６２）、前記第１の複数の空調コイル（５４）及び前記第２の複数の空調コイル（５２）の下流の第２の温度センサ（６６）、前記第１の複数の空調コイル（５４）及び前記第２の複数の空調コイル（５２）の上流の第１の圧力センサ（６４）、前記第１の複数の空調コイル（５４）及び前記第２の複数の空調コイル（５２）の下流の第２の圧力センサ（６８）、又はそれらの任意の組合せからのフィードバックに基づいて、前記バッフル（５６）の動きを作動させるように構成される、請求項４に記載のガスタービンシステム（１０）。
前記空気取込システム（３２）が、前記第１の複数の空調コイル（５４）及び前記第２の複数の空調コイル（５２）の下流に配されたドリフトエリミネータ（３４）を備える、請求項１に記載のガスタービンシステム（１０）。
前記空気取込システム（３２）に結合されたガスタービンエンジンを備える、請求項１に記載のガスタービンシステム（１０）。
空気取込システム（３２）を備えるシステム（１０）であって、
前記空気取込システム（３２）が、
ハウジング（３１）内の第１の軸方向位置に配置された第１の複数の空調コイル（５４）と、
前記ハウジング（３１）内の第２の軸方向位置に配置された第２の複数の空調コイル（５２）であって、前記第２の軸方向位置が前記第１の軸方向位置の下流である、第２の複数の空調コイル（５２）と、
前記第１の複数の空調コイル（５４）と前記第２の複数の空調コイル（５２）との間に延びる第１のバッフル（５６）であって、閉鎖位置では、前記第１の複数の空調コイル（５４）又は前記第２の複数の空調コイル（５２）を通して空気流（５８）を導くように構成され、開放位置では、前記空気流（５８）が前記第１の複数の空調コイル（５４）及び前記第２の複数の空調コイル（５２）を迂回することを可能にするように構成される、第１のバッフル（５６）と、
を備える、システム。
前記空気取込システム（３２）が、前記ハウジング（３１）内の前記第１の軸方向位置に配置された第３の複数の空調コイルと、前記第２の複数の空調コイル（５２）と前記第３の複数の空調コイルとの間に延びる第２のバッフル（５６）であって、閉鎖位置では、前記複数の空調コイルを通して前記空気流（５８）を導くように構成され、開放位置では、前記空気流（５８）が前記複数の空調コイルを迂回することを可能にするように構成される、第２のバッフル（５６）とを備える、請求項８に記載のシステム。
前記ハウジング（３１）内の前記第２の軸方向位置に配置された第４の複数の空調コイルと、前記第３の複数の空調コイルと前記第４の複数の空調コイルとの間に延びる第３のバッフル（５６）であって、閉鎖位置では、前記複数の空調コイルを通して前記空気流（５８）を導くように構成され、開放位置では、前記空気流（５８）が前記複数の空調コイルを迂回することを可能にするように構成される、第３のバッフル（５６）とを備える、請求項９に記載のシステム。
前記ハウジング（３１）内の前記第１の軸方向位置に配置された第５の複数の空調コイルと、前記第４の複数の空調コイルと前記第５の複数の空調コイルとの間に延びる第４のバッフル（５６）であって、閉鎖位置では、前記複数の空調コイルを通して前記空気流（５８）を導くように構成され、開放位置では、前記空気流（５８）が前記複数の空調コイルを迂回することを可能にするように構成される、第４のバッフル（５６）とを備える、請求項１０に記載のシステム。
前記第１の複数の空調コイル（５４）が水平に配置され、前記第２の複数の空調コイル（５２）が水平に配置されている、請求項８に記載のシステム。
前記第１の複数の空調コイル（５４）が垂直に配置され、前記第２の複数の空調コイル（５２）が垂直に配置されている、請求項８に記載のシステム。
前記第２の複数の空調コイル（５２）が、前記第１の複数の空調コイル（５４）の周縁の周りに配置されている、請求項８に記載のシステム。
前記空気取込システム（３２）が、ハウジング（３１）と、ガスタービンシステム（１０）の圧縮器（１２）に供給される空気流（５８）を濾過するように構成されたフィルタ（３６）と、を備える、請求項８に記載のシステム。
前記第１の複数の空調コイル（５４）及び前記第２の複数の空調コイル（５２）の上流の第１の温度センサ（６２）、前記第１の複数の空調コイル（５４）及び前記第２の複数の空調コイル（５２）の下流の第２の温度センサ（６６）、前記第１の複数の空調コイル（５４）及び前記第２の複数の空調コイル（５２）の上流の第１の圧力センサ（６４）、前記第１の複数の空調コイル（５４）及び前記第２の複数の空調コイル（５２）の下流の第２の圧力センサ（６８）、又はそれらの任意の組合せからの情報に基づいて、前記第１のバッフル（５６）の動作を調整するように構成されるコントローラ（４０）を備える、請求項８に記載のシステム。
圧縮器（１２）と、
調節された空気流（５８）を前記圧縮器（１２）に供給するように構成された空気取込システム（３２）と、を備えるガスタービンシステム（１０）であって、前記空気取込システム（３２）が、
ハウジング（３１）と、
空気流（５８）を濾過するように構成された空気フィルタ（３６）と、
ハウジング（３１）内の第１の軸方向位置に配置された第１の複数の空調コイル（５４）であって、前記空気流（５８）を調節して、前記調節された空気流（５８）を生成するように構成された第１の複数の空調コイル（５４）と、
前記ハウジング（３１）内の第２の軸方向位置に配置された第２の複数の空調コイル（５２）であって、前記第２の軸方向位置が前記第１の軸方向位置の下流であり、前記空気流（５８）を調節して、前記調節された空気流（５８）を生成するように構成された、第２の複数の空調コイル（５２）と、
前記第１の複数の空調コイル（５４）と前記第２の複数の空調コイル（５２）との間に延びる第１のバッフル（５６）であって、閉鎖位置では、前記第１の複数の空調コイル（５４）又は前記第２の複数の空調コイル（５２）を通して空気流（５８）を導くように構成され、開放位置では、前記空気流（５８）が前記第１の複数の空調コイル（５４）及び前記第２の複数の空調コイル（５２）を迂回することを可能にするように構成される、第１のバッフル（５６）と、
を備える、ガスタービンシステム（１０）。
前記第１の複数の空調コイル（５４）が水平に配置され、前記第２の複数の空調コイル（５２）が水平に配置されている、請求項１７に記載のガスタービンシステム（１０）。
前記第１のバッフル（５６）が、前記開放位置から前記閉鎖位置に、及び前記閉鎖位置から前記開放位置に転動するように構成される、請求項１７に記載のガスタービンシステム（１０）。
コントローラ（４０）が、前記第１の複数の空調コイル（５４）及び前記第２の複数の空調コイル（５２）の上流の第１の温度センサ（６２）、前記第１の複数の空調コイル（５４）及び前記第２の複数の空調コイル（５２）の下流の第２の温度センサ（６６）、前記第１の複数の空調コイル（５４）及び前記第２の複数の空調コイル（５２）の上流の第１の圧力センサ（６４）、前記第１の複数の空調コイル（５４）及び前記第２の複数の空調コイル（５２）の下流の第２の圧力センサ（６８）、又はそれらの任意の組合せからの情報に基づいて、前記第１のバッフル（５６）の動作を調整するように構成される、請求項１７に記載のガスタービンシステム（１０）。
ガスタービン入口の空調コイルシステム