JP2018035805A

JP2018035805A - コンパクトなガスタービン空気入口システム

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Publication number: JP2018035805A
Application number: JP2017138708A
Authority: JP
Inventors: ドナルド・ゴードン・レイン; Gordon Laing Donald; エリック・トレイシー・ワトソン; Tracy Watson Eric; バラクリシュナン・ポンヌラージ; Ponnuraj Balakrishnan; ラヴィンダー・イェラム; Yerram Ravinder
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2018-03-08
Anticipated expiration: 2037-07-18
Also published as: US20180030895A1; CN107664068B; DE102017116677A1; CN107664068A; JP6964453B2; US10533496B2

Abstract

【課題】圧力降下が少ししかない、ガスタービンシステム用のコンパクトなモジュール化された空気入口システムを提供する。
【解決手段】システムはモジュール化された空気入口システム１２を含む。モジュール化された空気入口システムは、空気入口を経て空気を受け入れるように構成された空気フィルタハウスセクション２２を含む。モジュール化された空気入口システムはまた、空気を、モジュール化された空気入口システムから、空気出口３０を経て、ガスタービンエンジンエンクロージャ１４に結合された空気入口プレナム２０内に向けるように構成された移行／サイレンサセクション２４を含む。モジュール化された空気入口システムは、モジュール化された空気入口システムと空気入口プレナムとの間に伸縮継手を配置せずに、空気入口プレナムおよびガスタービンエンクロージャに直接結合するように構成される。
【選択図】図１

Description

本明細書で開示する主題は、ガスタービンシステム用の空気入口システムに関する。

ガスタービン発電機はしばしば、送電網用の電力を発生させるために使用される。ガスタービン発電機は典型的には、熱電併給（ＣＨＰ：ｃｏｍｂｉｎｅｄｈｅａｔａｎｄｐｏｗｅｒ）またはコンバインドサイクル（ＣＣ：ｃｏｍｂｉｎｅｄｃｙｃｌｅ）発電所などの発電所に配置される定置型装置である。ガスタービン発電機はまた、大型トレーラなどの移動型装置にも使用される場合がある。ガスタービン発電機は典型的には、エンクロージャ内に封入されたガスタービンを含む。空気入口プレナムは、ガスタービン空気入口システムから受け入れた空気をガスタービンに供給する。しかしながら、これらの空気入口システムは典型的には、多くの大型構成部品（例えば、フィルタ、サイレンサ、配管、伸縮継手、冷却コイル、加熱コイルなど）を含む。これらの構成部品を据付現場に出荷するには（例えば、多くの出荷が必要なため）コストがかかる。さらに、これらの構成部品を据え付けるには、かなりの時間、労力、および機器を要する。

米国特許第８５７９０７４号明細書

本来、特許請求される主題の範囲に相応する特定の実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は、特許請求する主題の範囲を限定することを意図するものではなく、むしろ、これらの実施形態は、本主題の可能な形態の簡潔な概要を提供することだけを意図する。実際、本主題は、下記に説明する実施形態と同様な、または異なる様々な形態を含むことができる。

第１の実施形態によれば、システムが提供される。システムはモジュール化された空気入口システムを含む。モジュール化された空気入口システムは、空気入口を経て空気を受け入れるように構成された空気フィルタハウスセクションを含む。モジュール化された空気入口システムはまた、空気を、モジュール化された空気入口システムから、空気出口を経て、ガスタービンエンジンエンクロージャに結合された空気入口プレナム内に向けるように構成された移行／サイレンサセクションを含む。モジュール化された空気入口システムは、モジュール化された空気入口システムと空気入口プレナムとの間に伸縮継手を配置せずに、空気入口プレナムおよびガスタービンエンクロージャに直接結合するように構成される。

第２の実施形態によれば、システムが提供される。システムはモジュール化された空気入口システムを含む。モジュール化された空気入口システムは、空気入口を経て空気を受け入れるように構成された空気フィルタハウスセクションを含む。モジュール化された空気入口システムはまた、空気を、モジュール化された空気入口システムから、空気出口を経て、ガスタービンエンジンエンクロージャに結合された空気入口プレナム内に向けるように構成された移行／サイレンサセクションを含む。移行／サイレンサセクションは、ガスタービンエンクロージャの長手方向の軸線に関して空気出口の上流に配置された壁を含む。壁は、移行／サイレンサセクションの頂面から底面まで鉛直方向に延在し、壁は、空気出口の周囲を超えて水平方向に延在する。モジュール化された空気入口システムはまた、空気を、長手方向の軸線に平行な第１の方向から、長手方向の軸線を横切る第２の方向に、空気出口に向けて水平方向に旋回させるように構成された第１の複数の旋回ベーンを含む。第１の複数の旋回ベーンは壁の横にある。モジュール化された空気入口システムはさらに、空気出口に隣接した壁の裏に配置された第２の複数の旋回ベーンを含む。第２の複数の旋回ベーンは壁の横にある。第２の複数の旋回ベーンは、空気を、第２の方向から、長手方向の軸線を横切る第３の方向に、空気出口に入れるように鉛直方向に旋回させるように構成される。モジュール化された空気入口システムはさらに、空気出口に隣接した壁の裏に配置された複数のサイレンサを含み、複数のサイレンサは、第１の複数の旋回ベーンと第２の複数の旋回ベーンとの間に配置される。モジュール化された空気入口システムはさらに、壁と、第１の複数の旋回ベーンと、第２の複数の旋回ベーンとの間に配置された複数の異物損傷（ＦＯＤ：ｆｏｒｅｉｇｎｏｂｊｅｃｔｄａｍａｇｅ）スクリーンを含む。複数のＦＯＤスクリーンは空気出口の横にある。

第３の実施形態によれば、システムが提供される。システムは、ガスタービンエンクロージャと、ガスタービンエンクロージャ内に配置されたガスタービンエンジンと、ガスタービンエンクロージャに結合された空気入口プレナムとを含む。空気入口プレナムは、空気をガスタービンエンジンに向けるように構成される。システムはまた、モジュール化された空気入口システムを含む。モジュール化された空気入口システムは、空気入口を経て空気を受け入れるように構成された空気フィルタハウスセクションを含む。モジュール化された空気入口システムはまた、空気を、モジュール化された空気入口システムから、空気出口を経て、ガスタービンエンジンエンクロージャに結合された空気入口プレナム内に向けるように構成された移行／サイレンサセクションを含む。モジュール化された空気入口システムは、モジュール化された空気入口システムと空気入口プレナムとの間に伸縮継手を配置せずに、空気入口プレナムおよびガスタービンエンクロージャに直接結合される。

本主題のこれらのおよび他の特徴、態様、および利点は、図面全体を通して同様な符号が同様な部品を表す添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解できるであろう。

モジュール化された空気入口システムを有するガスタービン発電機の実施形態の概略側面図である。ガスタービンエンクロージャに結合された、モジュール化された空気入口システムの実施形態の斜視図である。ガスタービンエンクロージャに結合された、図２のモジュール化された空気入口システムの実施形態の上部斜視図である。空気入口プレナムおよびガスタービンエンクロージャに結合された、図２のモジュール化された空気入口システムの実施形態の後部斜視図である。空気入口プレナムおよびガスタービンエンクロージャに結合された、図２の（頂壁を取り除いた状態の）モジュール化された空気入口システムの実施形態の上面図である。空気入口プレナムに結合された、図２の（後壁を取り除いた状態の）モジュール化された空気入口システムの実施形態の後面図である。枠組みに結合された、モジュール化された空気入口システムの実施形態の下部斜視図である。枠組みに結合された、図７のモジュール化された空気入口システムの実施形態の上部斜視図である。

本主題の１つまたは複数の特定の実施形態を以下に説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するため、実際の実施態様のすべての特徴を本明細書で説明することはできない。いかなるこうした実際の実施態様の開発に際しても、あらゆるエンジニアリングプロジェクトまたは設計プロジェクトにおけるように、システム関連およびビジネス関連の制約を遵守することなど、実施態様ごとに変わり得る開発者の特定の目標を達成するために、実施態様特有の多くの決定を行われなければならないことを認識すべきである。さらに、このような開発の取り組みは、複雑であり時間を要する場合があるが、それにもかかわらず、この開示の恩恵を受ける当業者にとっては、設計、製作、および製造の定常作業であることを認識すべきである。

本主題の様々な実施形態の要素を導入するときに、冠詞「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、および「前記（ｓａｉｄ）」は、それらの要素のうちの１つまたは複数があることを意味することを意図する。用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包括的であることを意図し、列挙した要素以外に追加の要素があり得ることを意味する。

開示する実施形態は、モジュール化された空気入口システムを対象とする。モジュール化された空気入口システムは、２つのモジュールセクション、すなわち、空気フィルタハウスセクションおよび移行／サイレンサセクションを含む。これらのモジュールセクションは、別々に、または一緒に輸送することができる。枠組みは、モジュール化された空気入口システムをガスタービンエンクロージャに結合し、その結果、輸送コストは最小限になり、現地据付時間は短くなる。モジュール化された空気入口システムは、典型的なガスタービン空気入口システムに比べてよりコンパクトにすることができる。例えば、空気フィルタハウスセクションは、単一面の軸方向入口を含むことができて、隣接するガスタービンをより近くに近接して配置することを可能にする。さらに、移行／サイレンサセクションは、ガスタービンエンクロージャに結合された空気入口プレナムに（例えば、間に伸縮継手を配置せずに）直接結合することができる。移行／サイレンサセクションを空気入口プレナムに直接結合すると、モジュール化された空気入口システムの頂部と空気入口プレナムの頂部との間の全高が低くなるとともに、現地据付時間もまた短くなる。さらに、空気入口システムを空気入口プレナム／エンクロージャに直接搭載することによって、ガスタービンパッケージ下部架台を通して荷重がかかる。その結果、空気入口システムを支持するために必要な追加の現地基礎はなくなり、それによって、基礎工事が簡単になり、据付時間が短くなる。特定の実施形態では、移行／サイレンサセクションは、（例えば、ガスタービンエンクロージャの長手方向の軸線に関して）空気出口の上流に配置された壁を含む。第１の複数の旋回ベーンを壁の横に配置することができる。第１の複数の旋回ベーンは、空気を、長手方向の軸線に平行な第１の方向から、長手方向の軸線を横切る第２の方向に、空気出口に向けて（かつ、壁の長手方向端の周りを）水平方向に（例えば、ほぼ９０度）旋回させることができる。第２の複数の旋回ベーンを、（例えば、ガスタービンエンクロージャの長手方向の軸線に関して）、空気出口に隣接した壁の下流に（かつ裏に）配置することができる。第２の複数の旋回ベーンは、空気を、第２の方向から、長手方向の軸線を横切る第３の方向（例えば、長手方向の軸線に対して半径方向）に、空気出口に入れるように鉛直方向に（例えば、ほぼ９０度）旋回させることができる。第２の複数の旋回ベーンは、湾曲した、または丸められた空気出口と組み合わさって、空気が空気入口プレナムに一様に分布して流入することを可能にするとともに、圧力降下を最小限にし、ガスタービンエンジンの性能を向上させることができる。第１の複数の旋回ベーンもまた、圧力降下を最小限にし、ガスタービンエンジンの性能を向上させるように構成することができる。特定の実施形態では、複数の異物損傷（ＦＯＤ）スクリーンを、壁の裏で、第１の複数の旋回ベーンと第２の複数の旋回ベーンとの間に配置することができる。複数のＦＯＤスクリーン（例えば、ワイヤメッシュスクリーン）もまた、圧力降下を最小限にし、ガスタービンエンジンの性能を向上させるように構成することができる。特定の実施形態では、複数のサイレンサ（例えば、四角形断面の穴あき管、スプリッタなど）を、壁の裏で、第１の複数の旋回ベーンと第２の複数の旋回ベーンとの間（例えば、ＦＯＤスクリーンの上流）に配置することができる。全体として、モジュール化された空気入口システムは、輸送をより容易にするとともに、輸送関連のコストも削減することができる。さらに、モジュール化された空気入口システムは、据付時間およびコストを削減するとともにクレーンなどの機器の使用時間を削減する。さらに、モジュール化された空気入口システムは、コンパクトな空気入口システム内の圧力降下を最小限にするとともに、ガスタービンエンジンの効率および性能を改善することができる。

図１は、モジュール化された空気入口システム１２を有するガスタービン発電機１０（例えば、ガスタービンシステム）の実施形態の概略側面図である。モジュール化された空気入口システム１２は、様々な実施形態において、定置型および移動型両方のガスタービン発電装置、ならびにガス圧縮／圧送用途などの機械駆動装置も含むいかなるガスタービンにも適用可能である。下記でより詳細に説明するように、モジュール化された空気入口システム１２は、空気入口システム１２の占有面積を削減するように、鉛直方向および水平方向共によりコンパクトにすることができる。これによって、隣接するガスタービンシステムをより近くに近接して配置することができる。さらに、モジュール化された空気入口システム１２の特徴は、ガスタービンシステムの効率を向上させながら、空気入口システム１２内の圧力降下を最小限にする。さらに、空気入口システム１２をモジュール化することによって、輸送または出荷コストを削減しながら、システム１２の輸送をより容易にする。空気入口システム１２をモジュール化することによって、また、少ない据付コストでより迅速な据付とともに、据付中での機器（例えば、クレーン）のより少ない使用時間が可能となる。

図示のように、ガスタービン発電機または発電装置１０は、ガスタービンエンジン１６を収容するガスタービンエンクロージャ１４、およびガスタービンエンジン１６によって駆動される発電機１８を含む。ガスタービンエンクロージャ１４は、空気入口プレナム２０に結合される。空気入口プレナム２０は、モジュール化された空気入口システム１２に結合される。モジュール化された空気入口システム１２は、ガスタービン空気入口濾過／調整システム（例えば、ガスタービンエンジン１６への空気供給用）および換気入口濾過／調整システム（例えば、ガスタービンエンクロージャ１４を換気するための空気供給用）の両方を（例えば、単一のモジュールで）含むことができる。モジュール化された空気入口システム１２は、モジュール化された空気入口システム１２と空気入口プレナム２０との間に伸縮継手を配置せずに（かつ、継手用に典型的に使用されるかなり多くのボルトおよびガスケットなしに）、空気入口プレナム２０に直接結合される。モジュール化された空気入口システム１２と空気入口プレナム２０との間の許容差および相対移動は（例えば、伸縮継手を使用した場合に比べて）小さいので、システム１２と空気入口プレナム２０との間には柔軟性の大きなガスケットを使用すれば十分である。

モジュール化された空気入口システム１２は、空気フィルタハウスセクションまたはモジュール２２と、移行／サイレンサセクションまたはモジュール２４とを含む。空気フィルタハウスセクション２２は、１つまたは複数のフィルタ２６（例えば、限定するものではないが、スタティックフィルタ、パルスクリーンフィルタなど）を含んで空気を濾過し、空気は、その後、空気入口システム１２から空気入口プレナム２０、ならびにガスタービンエンジン１６および／またはエンクロージャ１４に供給される。移行／サイレンサセクション２４は、１つまたは複数のサイレンサ２８（例えば、限定するものではないが、四角形断面の穴あき管、スプリッタなど）を含んで、騒音を低減する。移行／サイレンサセクション２４はまた、１つまたは複数のＦＯＤスクリーン２９を含んで、細片または異物がガスタービン１６に入ることを妨げる。特定の実施形態では、セクション２２、２４は、冷却コイル、加熱コイル、気化冷却、または他の構成部品を含むことができる。下記でより詳細に説明するように、移行／サイレンサセクション２４はいくつかの旋回ベーンを含んで、空気を空気入口プレナム２０に供給する前に、移行／サイレンサセクション２４内で水平方向および鉛直方向の両方向に空気を旋回させる。移行／サイレンサセクション２４は、空気入口プレナム２０に直接結合された、モジュール化された空気入口システム１２の一部分である。移行／サイレンサセクション２４は、空気出口３０を含んで空気を空気入口プレナム２０に供給し、その後、空気はガスタービンエンジン１６および／またはエンクロージャ１４に供給される。空気出口３０は、空気入口プレナム２０の吸気ポート３２に流体結合される。空気入口プレナムは、空気（例えば、空気入口システム１２によって供給された空気）をガスタービンエンジン１６内に向ける。例えば、空気入口プレナム２０は、空気をガスタービンエンジン１６の圧縮機内に向けることができる。例えば、ガスタービンエンジン１６は、空気入口プレナム２０から受け入れた空気を圧縮し、その空気を燃料と混合し、その空気−燃料混合物を燃焼させて、１つまたは複数のタービンを駆動することができる。エンクロージャは出口ポート３４を含む。出口ポート３４は、伸縮継手を介して排気筒３６に結合された排気プレナムまたはダクト（図示せず）に結合されて、排気ガスをガスタービン１６から排出する。ガスタービン１６は、エンクロージャ１４を通って延在して発電機１８に結合する駆動シャフト３８を含む。

図２は、ガスタービンエンクロージャ１４に結合された、モジュール化された空気入口システム１２の実施形態の斜視図である。図の説明に示すように、矢印４０は軸方向の軸線または方向を示し、矢印４２は半径方向の軸線または方向を示す。上記のように、モジュール化された空気入口システム１２は、空気フィルタハウスセクション２２および移行／サイレンサセクション２４を含む。空気フィルタハウスセクション２２は、エンクロージャ１４および／またはガスタービンエンジン１６の長手方向の軸線４６に関して、移行／サイレンサセクション２４の軸方向４０上流に配置される。全体として、モジュール化された空気入口システム１２は、ガスタービンエンクロージャ１４の軸方向４０上流に配置される。モジュール化された空気入口システム１２は、システム１２を支持する枠組み４８に結合される。枠組み４８は、エンクロージャ１４（例えば、エンクロージャ１４の軸方向端）への直接結合によって、モジュール化された空気入口システム１２をエンクロージャ１４に結合する。空気入口システム１２を空気入口プレナム２０／エンクロージャ１４に直接搭載することによって、ガスタービンパッケージ下部架台４９を通して荷重がかかる。その結果、空気入口システムを支持するために必要な追加の現地基礎はなくなり、それによって、基礎工事が簡単になり、据付時間が短くなる。セクション２２、２４は、単一の枠組み４８、または別々の枠組み４８に結合することができ、かつそれによって支持することができる。セクション２２、２４は、現地で枠組み４８に結合される。枠組み４８をエンクロージャ１４に結合すると、輸送コストが削減され、現地据付時間が削減される。上記のように、移行／サイレンサセクション２４は、空気入口プレナム２０に直接（例えば、伸縮継手なしに）結合される。下記で詳細に説明するように、これによって、モジュール化された空気入口システム（詳細には、移行／サイレンサセクション２４）の頂部から空気入口プレナム２０の頂面までの高さが低くなる。さらに、空気入口システム１２の空気フィルタハウスセクション２２は、（例えば、長手方向の軸線４６に関して）軸方向端５２に配置された空気入口５０を含む。この軸方向端５２は、移行／サイレンサセクション２４の軸方向端５６に結合された軸方向端５４の反対側にある。図示のように、空気フィルタハウスセクション２２はルーバまたは吸込雨よけ５８を含んで、雨および雪からフィルタエレメントを保護する。空気入口を空気フィルタハウスセクション２２の軸方向端５２に配置することによって、空気入口システム１２の幅６０が狭くなる。これによって、隣接するガスタービンシステムをより近くに近接して配置することができる。空気入口システム１２が、鉛直方向および水平方向共にコンパクトであることによって、空気入口システム１２の占有面積／外形は小さくなって、輸送コストが削減され、現地据付時間が削減される。

図３は、ガスタービンエンクロージャ１４に（例えば、空気入口プレナム２０および枠組み４８を介して）結合された、図２のモジュール化された空気入口システム１２の実施形態の上部斜視図である。モジュール化された空気入口システム１２は上記と同様のものである。モジュール化された空気入口システム１２は、ガスタービンシステム１０の性能および効率を向上させながら、コンパクトな空気入口システム１２内の圧力降下を小さくする特徴を含む。図示のように、移行／サイレンサセクション２４は、（例えば、長手方向の軸線４６に関して）空気出口３０の上流に、かつ空気出口３０に隣接して配置された壁６２を含む。壁６２は、頂壁または頂面６４から底壁または底面６６まで半径方向４２または鉛直方向に延在する。壁６２はまた、空気出口３０の周囲を超えて水平方向６８に延在する。移行／サイレンサセクション２４はまた、空気を、長手方向の軸線４６に平行な第１の方向７２から、長手方向の軸線４６を横切る第２の方向７４に、空気出口３０に向けて水平方向に（例えば、ほぼ９０度）旋回させるように構成された第１の複数の旋回ベーン７０を含む。第１の複数の旋回ベーン７０は、頂壁または頂面６４から底壁または底面６６まで半径方向４２または鉛直方向に延在する。図示のように、第１の複数の旋回ベーン７０は、壁６２の長手方向端８０、８２のそれぞれの横にある第１の組の旋回ベーン７６および第２の組の旋回ベーン７８を含む。第１の組の旋回ベーン７６および第２の組の旋回ベーン７８は両方とも、各長手方向端８０、８２に関して同心状に配置される。図示のように、第１および第２の組の旋回ベーン７６、７８はそれぞれ、２つの旋回ベーン８４を含む。しかしながら、特定の実施形態では、第１および第２の組の旋回ベーン７６、７８はそれぞれ、異なる数（例えば、３、４、５など）の旋回ベーンを含むことができる。特定の実施形態では、壁６２の長手方向端８０、８２は、空気が第１の方向７２から第２の方向７４に旋回しやすいように丸めることができる。

移行／サイレンサセクション２４はさらに、空気を、第２の方向７４から、長手方向の軸線４６を横切る第３の方向８７（例えば、半径方向４２）に、空気出口３０に入れるように、鉛直方向に（例えば、ほぼ９０度）旋回させるように構成された第２の複数の旋回ベーン８６を含む。第２の複数の旋回ベーン８６は、壁６２の（例えば、長手方向の軸線４６に関して）下流で、壁６２の裏に配置される。詳細には、第２の複数の旋回ベーン８６は、空気出口３０を覆って配置される。第２の複数の旋回ベーン８６は、空気出口３０の横にある第３の組の旋回ベーン８８および第４の組の旋回ベーン９０を含む。第３の組の旋回ベーン８８および第４の組の旋回ベーン９０は両方とも、空気出口３０の各縁（または、長手方向の軸線４６に平行な線）に関して同心状に配置される。図示のように、第３および第４の組の旋回ベーン８８、９０はそれぞれ、３つの旋回ベーン８４を含む。しかしながら、特定の実施形態では、第３および第４の組の旋回ベーン８８、９０はそれぞれ、異なる数（例えば、２、４、５など）の旋回ベーン８４を含むことができる。第２の複数の旋回ベーン８６は、壁６２から移行／サイレンサセクション２４の後壁９２まで（例えば、長手方向の軸線４６に関して）軸方向４０に延在する。

移行／サイレンサセクション２４はさらに、空気出口３０に隣接して配置された複数のサイレンサ２８を含む。詳細には、第１のサイレンサ９４（例えば、第１の一連の四角形の穴あき管）および第２のサイレンサ９６（例えば、第２の一連の四角形の穴あき管）が空気出口３０の横に配置される。サイレンサ９４、９６は、壁６２の（例えば、長手方向の軸線４６に関して）下流で、壁６２の裏に配置される。さらに、第１のサイレンサ９４は、第１の組の旋回ベーン７６と第３の組の旋回ベーン８８との間に配置される。第２のサイレンサ９６は、第２の組の旋回ベーン７８と第４の組の旋回ベーン９０との間に配置される。

移行／サイレンサセクション２４はさらに、空気出口３０に隣接して配置された複数のＦＯＤスクリーン２９を含む。詳細には、第１のＦＯＤスクリーン９５および第２のＦＯＤスクリーン９７が空気出口３０の横に配置される。ＦＯＤスクリーン９５、９７は、壁６２の（例えば、長手方向の軸線４６に関して）下流で、壁６２の裏に配置される。さらに、第１のＦＯＤスクリーン９５は、第１の組の旋回ベーン７６と第３の組の旋回ベーン８８との間に配置される。詳細には、第１のＦＯＤスクリーン９５は、第１のサイレンサ９４の下流に配置される。第２のＦＯＤスクリーン９７は、第２の組の旋回ベーン７８と第４の組の旋回ベーン９０との間に配置される。詳細には、第２のＦＯＤスクリーン９７は、第２のサイレンサ９６の下流に配置される。図示のように、ＦＯＤスクリーン９５、９７は鉛直方向のＦＯＤスクリーンである。これに代えて、ＦＯＤスクリーン９５、９７を、逆Ｖ字形を形成するように互いに対して配置することができる。特定の実施形態では、代替として、ＦＯＤスクリーン（図６のＦＯＤスクリーン９９参照）を入口プレナム２０内におよび空気入口プレナム２０にわたって水平方向に配置することができる。

機能的には、空気は、空気フィルタハウスセクション２２の空気入口５０を経て空気入口システム１２に入り、ここでは、次いで、空気は（例えば、１つまたは複数のフィルタ２６を経て）濾過および／または調整される。空気は、移行／サイレンサセクション２４に流入すると、まず、第１の複数の旋回ベーン７０を経て第１の方向７２から第２の方向７４に空気出口３０に向かって水平方向に（例えば、ほぼ９０度）旋回する。次いで、空気はサイレンサ９４、９６を通り、次いで、ＦＯＤスクリーン９５、９７を通って流れ、次いで、第２の複数の旋回ベーン８６を経て第２の方向７４から第３の方向８７に空気出口３０に入るように鉛直方向に（例えば、ほぼ９０度）旋回する。次いで、空気は空気出口３０から空気入口プレナム２０に、次いでガスタービンエンジン１６に供給される。

図４〜６は、空気入口プレナム２０および／またはガスタービンエンクロージャ１４に結合された、図２のモジュール化された空気入口システム１２の実施形態の異なる図である。空気入口システム１２は上記と同様のものである。図４および６に示すように、空気入口プレナム２０は、空気の流れが空気出口３０を通って空気入口プレナム２０内に移行することを助ける（壁１００を有する）部分９８を含む。長手方向の軸線４６に平行に走る部分９８の壁１００はそれぞれ、空気出口３０の横にある湾曲した壁部分１０２を含む。湾曲した壁部分１０２は、湾曲した壁部分１０２に隣接する第２の複数の旋回ベーン８６の各旋回ベーン８４と同様な、または同じ曲率を有する。湾曲した壁部分１０２は、空気が第２の方向７４から（例えば、空気出口３０から）第３の方向８７へ旋回して空気入口プレナム２０に入りやすくする。

また、図４および６に示すように、空気入口システム１２（例えば、移行／サイレンサセクション２４）は、空気出口３０の上方に配置され、頂壁６４から半径方向４２に延在する突出部１０４を含む。突出部１０４は、壁６２から後壁９２まで軸方向４０に延在する。突出部１０４は、第３および第４の組の旋回ベーン８８、９０に面する湾曲面１０６および湾曲面１０８を含む。湾曲面１０６、１０８は、面１０６、１０８に隣接する第３および第４の組の旋回ベーン８８、９０の各旋回ベーン８４と同様な、または同じ曲率を有する。突出部１０４の湾曲面１０６、１０８は、空気が第２の方向７４から第３の方向８７へ旋回して空気出口３０に、続いて空気入口プレナム２０に入りやすくする。図示のように、各組８８、９０の第２の複数の旋回ベーン８６の旋回ベーン８４は、互いから距離１１０だけ間隔を置いて配置される。特定の実施形態では、距離１１０は、ベーン８４の間では同じである。他の実施形態では、距離１１０は変えることができる。第２の複数の旋回ベーン８６の旋回ベーン８４のこの位置は、湾曲した壁部分１０２および湾曲面１０６、１０８と組み合わさって、空気が空気出口３０に、続いて空気入口プレナム２０に一様に分布して流入することを可能にするとともに、付随する圧力降下を小さくし、ガスタービン性能を向上させる。

図４および５に示すように、各組７６、７８の第１の複数のベーン７０の旋回ベーン８４は、互いから距離１１２だけ間隔を置いて配置される。特定の実施形態では、距離１１２は、ベーン８４の間では同じである。他の実施形態では、距離１１２は変えることができる。第１の複数の旋回ベーン７０の旋回ベーン８４のこの位置は、壁６２の丸められた長手方向端８０、８２と組み合わさって、空気が、サイレンサ９４、９６、ＦＯＤスクリーン９５、９７、および第２の複数のベーン８６に一様に分布して流れて近づくことを可能にするとともに、付随する圧力降下を小さくし、ガスタービン性能を向上させる。

さらに、図６に示すように、空気入口プレナム２０の反対側に配置された、モジュール化された空気入口システム１２の頂面６４から、モジュール化された空気入口システム１２に接触する空気入口プレナム２０の頂面１１６までの高さ１１４は、ほぼ２．０メートルと４．０メートル（例えば、±０．０５メートル）との間である。特定の実施形態では、高さ１１４の範囲は、ほぼ２．０から３．０メートル、２．０から２．５メートル、２．５から３．０メートル、３から３．３５メートル、３．３５から３．７メートル、３．７から４．０メートル、３．２から３．５メートル、およびこれらのすべての部分範囲とすることができる。例えば、高さ１１４は、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、または４．０メートルとすることができる。モジュール化された空気入口システム１２と空気入口プレナム２０との間に伸縮継手を配置せずに（かつ、継手用に典型的に使用されるかなり多くのボルトおよびガスケットなしに）、空気入口システム１２を空気入口プレナム２０に直接結合すると、鉛直方向をより低くし、空気入口システム１２をよりコンパクトにすることができる。

図７および８は、枠組み４８に結合された、モジュール化された空気入口システム１２の実施形態の異なる図である。モジュール化された空気入口システム１２および枠組み４８は上記と同様のものである。図示のように、モジュール化された空気入口システム１２は、枠組み４８の単一の軸方向端１１８の上に配置され、それに結合される。図示のように、枠組み４８は、モジュール化された空気入口システム１２の下で中心に位置合わせされている。特定の実施形態では、枠組み４８は、空気入口システム１２に対して中心をはずして配置することができる。

本主題の技術的効果は、圧力降下が少ししかない、ガスタービンシステム用のコンパクトなモジュール化された空気入口システムを提供することを含む。コンパクトなモジュール化された空気入口システムは、典型的な空気入口システムに比べて低コストで輸送することができる。さらに、モジュール化された空気入口システムは、典型的な空気入口システムより低コストおよび短時間で据え付けることができる。

本明細書では、最良の態様を含む例を用いて本主題を開示し、また、任意の装置またはシステムの作製および使用、ならびに任意の組み入れられた方法の実施を含め、当業者が本主題を実施できるようにしている。本主題の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違ない構成要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図されている。

最後に、代表的な実施形態を以下に示す。
［実施態様１］
空気フィルタハウスセクション（２２）と移行／サイレンサセクション（２４）とを備えるモジュール化された空気入口システム（１２）であって、
前記空気フィルタハウスセクション（２２）が、空気入口（５０）を経て空気を受け入れるように構成され、
前記移行／サイレンサセクション（２４）が、前記空気を、前記モジュール化された空気入口システム（１２）から、空気出口（３０）を経て、ガスタービンエンジンエンクロージャ（１４）に結合された空気入口プレナム（２０）内に向けるように構成され、
前記モジュール化された空気入口システム（１２）と前記空気入口プレナム（２０）との間に伸縮継手を配置せずに、前記空気入口プレナム（２０）および前記ガスタービンエンクロージャ（１４）に直接結合するように構成されたモジュール化された空気入口システム（１２）を備えるシステム。
［実施態様２］
前記モジュール化された空気入口システム（１２）の、前記空気入口プレナム（２０）とは反対側にある頂面から、前記モジュール化された空気入口システム（１２）に接触する前記空気入口プレナム（２０）の頂面までの高さ（１１４）が、約２．０メートルと４．０メートルとの間である、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様３］
前記移行／サイレンサセクション（２４）が、前記ガスタービンエンクロージャ（１４）の長手方向の軸線（４６）に関して前記空気出口（３０）の上流に配置された壁（６２）を備え、前記壁（６２）が、前記移行／サイレンサセクション（２４）の頂面から底面まで鉛直方向に延在し、前記壁（６２）が、前記空気出口（３０）の周囲を超えて水平方向（６８）に延在する、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様４］
前記移行／サイレンサセクション（２４）が、前記空気を、前記長手方向の軸線（４６）に平行な第１の方向から、前記長手方向の軸線（４６）を横切る第２の方向に、前記空気出口（３０）に向けて水平方向（６８）に旋回させるように構成された第１の複数の旋回ベーン（７０）を備える、実施態様３に記載のシステム。
［実施態様５］
前記第１の複数の旋回ベーン（７０）が、第１の組の旋回ベーン（７６）および第２の組の旋回ベーン（７８）を含み、前記第１の組の旋回ベーン（７６）および前記第２の組の旋回ベーン（７８）がそれぞれ、前記壁（６２）の第１の長手方向端（８０）および第２の長手方向端（８２）の横にある、実施態様４に記載のシステム。
［実施態様６］
前記第１の組の旋回ベーン（７６）が、同心状に配置された２つの旋回ベーンを含み、前記第２の組の旋回ベーン（７８）が、同心状に配置された２つの旋回ベーンを含む、実施態様５に記載のシステム。
［実施態様７］
前記空気が前記第１の方向から前記第２の方向に旋回しやすいように、前記壁（６２）の前記第１の長手方向端（８０）および前記第２の長手方向端（８２）が丸められた、実施態様４に記載のシステム。
［実施態様８］
前記移行／サイレンサセクション（２４）が、前記空気を、前記第２の方向から、前記長手方向の軸線（４６）を横切る第３の方向に、前記空気出口（３０）に入れるように鉛直方向に旋回させるように構成された第２の複数の旋回ベーン（８６）を備える、実施態様４に記載のシステム。
［実施態様９］
前記第２の複数の旋回ベーン（８６）が、前記長手方向の軸線（４６）に関して前記壁（６２）の下流に配置され、前記第２の複数の旋回ベーン（８６）が、前記空気出口（３０）に隣接した前記壁（６２）の裏に配置される、実施態様８に記載のシステム。
［実施態様１０］
前記第２の複数の旋回ベーン（８６）が、第３の組の旋回ベーン（８８）および第４の組の旋回ベーン（９０）を含み、前記第３の組の旋回ベーン（８８）および前記第４の組の旋回ベーン（９０）がそれぞれ、前記空気出口（３０）の横にある、実施態様９に記載のシステム。
［実施態様１１］
前記第３の組の旋回ベーン（８８）が、同心状に配置された３つの旋回ベーンを含み、前記第４の組の旋回ベーン（９０）が、同心状に配置された３つの旋回ベーンを含む、実施態様１０に記載のシステム。
［実施態様１２］
前記移行／サイレンサセクション（２４）が複数のサイレンサ（２８）を備え、前記複数のサイレンサ（２８）が、前記第１の組の旋回ベーン（７６）と前記第３の組の旋回ベーン（８８）との間に配置された第１のサイレンサと、前記第２の組の旋回ベーン（７８）と前記第４の組の旋回ベーン（９０）との間に配置された第２のサイレンサと、前記空気出口（３０）とを含む、実施態様１１に記載のシステム。
［実施態様１３］
前記移行／サイレンサセクション（２４）が、前記移行／サイレンサセクション（２４）の頂壁から延在する、前記空気出口（３０）の上方に配置された突出部（１０４）を備え、前記突出部（１０４）が、前記壁（６２）と前記第３の組の旋回ベーン（８８）および前記第４の組の旋回ベーン（９０）との間に配置され、前記突出部（１０４）が、前記空気が、前記第２の方向から前記第３の方向へ旋回して前記空気出口（３０）に入りやすくするように構成される、実施態様１１に記載のシステム。
［実施態様１４］
前記移行／サイレンサセクション（２４）が、前記空気出口（３０）に隣接して配置された複数の異物損傷（ＦＯＤ）スクリーン（２９）を備え、前記複数のＦＯＤスクリーン（２９）が、前記空気出口（３０）の横にある第１のＦＯＤスクリーンおよび第２のＦＯＤスクリーンを含み、前記第１のＦＯＤスクリーンが、前記壁（６２）と、前記第１の組の旋回ベーン（７６）と、前記第３の組の旋回ベーン（８８）との間に配置され、前記第２のＦＯＤスクリーンが、前記壁（６２）と、前記第２の組の旋回ベーン（７８）と、前記第４の組の旋回ベーン（９０）との間に配置される、実施態様１０に記載のシステム。
［実施態様１５］
前記移行／サイレンサセクション（２４）が、前記第２の複数の旋回ベーン（８６）の下流の前記入口プレナム（２０）にわたって水平方向（６８）に配置された第３のＦＯＤスクリーン（９９）を備える、実施態様１０に記載のシステム。
［実施態様１６］
前記モジュール化された空気入口システム（１２）に結合され、かつそれを支持する枠組み（４８）を備える実施態様１に記載のシステムであって、前記枠組み（４８）が、前記モジュール化された空気入口システム（１２）を前記ガスタービンエンクロージャ（１４）および前記空気入口プレナム（２０）に結合するように構成され、前記枠組み（４８）が、ガスタービン下部架台（４９）に結合されるように構成される、システム。
［実施態様１７］
前記空気フィルタハウスセクション（２２）が、前記ガスタービンエンクロージャ（１４）の軸方向の軸線に関して、第１の軸方向端（５２）および第２の軸方向端（５４）を備え、前記第２の軸方向端（５４）が前記移行／サイレンサセクション（２４）に結合され、前記空気入口（５０）が前記第１の軸方向端（５２）に配置される、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様１８］
空気フィルタハウスセクション（２２）と移行／サイレンサセクション（２４）とを備えるモジュール化された空気入口システム（１２）であって、
前記空気フィルタハウスセクション（２２）が、空気入口（５０）を経て空気を受け入れるように構成され、
前記移行／サイレンサセクション（２４）が、前記空気を、前記モジュール化された空気入口システム（１２）から、空気出口（３０）を経て、ガスタービンエンジンエンクロージャ（１４）に結合された空気入口プレナム（２０）内に向けるように構成され、前記移行／サイレンサセクション（２４）が、
前記ガスタービンエンクロージャの長手方向の軸線（４６）に関して前記空気出口（３０）の上流に配置された壁（６２）であって、前記移行／サイレンサセクション（２４）の頂面から底面まで鉛直方向に延在し、前記空気出口（３０）の周囲を超えて水平方向（６８）に延在する壁（６２）と、
前記空気を、前記長手方向の軸線（４６）に平行な第１の方向から、前記長手方向の軸線（４６）を横切る第２の方向に、前記空気出口（３０）に向けて水平方向（６８）に旋回させるように構成され、かつ前記壁（６２）の横にある第１の複数の旋回ベーン（７０）と、
前記空気出口（３０）に隣接した前記壁（６２）の裏に配置された第２の複数の旋回ベーン（８６）であって、前記空気出口（３０）の横にあり、前記空気を、前記第２の方向から、前記長手方向の軸線（４６）を横切る第３の方向に、前記空気出口（３０）に入れるように鉛直方向に旋回させるように構成された第２の複数の旋回ベーン（８６）と、
前記空気出口（３０）に隣接した前記壁（６２）の裏に配置された複数のサイレンサ（２８）であって、第１の複数の旋回ベーン（７０）と第２の複数の旋回ベーン（８６）との間に配置された複数のサイレンサ（２８）と、
前記壁（６２）と、前記第１の複数の旋回ベーン（７０）と、前記第２の複数の旋回ベーン（８６）との間に配置された複数の異物損傷スクリーン（２９）であって、前記空気出口（３０）の横にある複数の異物損傷（ＦＯＤ）スクリーン（２９）とを備える、モジュール化された空気入口システム（１２）を備えるシステム。
［実施態様１９］
前記モジュール化された空気入口システム（１２）が、前記モジュール化された空気入口システム（１２）と前記空気入口プレナム（２０）との間に伸縮継手を配置せずに、前記空気入口プレナム（２０）に直接結合するように構成される、実施態様１８に記載のシステム。
［実施態様２０］
ガスタービンエンクロージャ（１４）と、
前記ガスタービンエンクロージャ（１４）内に配置されたガスタービンエンジン（１６）と、
前記ガスタービンエンクロージャ（１４）に結合された空気入口プレナム（２０）であって、空気を前記ガスタービンエンジン（１６）に向けるように構成された空気入口プレナム（２０）と、
空気フィルタハウスセクション（２２）および移行／サイレンサセクション（２４）を備える、モジュール化された空気入口システム（１２）であって、
前記空気フィルタハウスセクション（２２）が、空気入口（５０）を経て空気を受け入れるように構成され、
前記移行／サイレンサセクション（２４）が、前記空気を、前記モジュール化された空気入口システム（１２）から、空気出口（３０）を経て、前記空気入口プレナム（２０）内に向けるように構成され、
前記モジュール化された空気入口システム（１２）と前記空気入口プレナム（２０）との間に伸縮継手を配置せずに、前記空気入口プレナム（２０）および前記ガスタービンエンクロージャ（１４）に直接結合されるモジュール化された空気入口システム（１２）と
を備えるシステム。

１０ガスタービン発電機
１２モジュール化された空気入口システム
１４ガスタービンエンクロージャ
１６ガスタービンエンジン
１８発電機
２０空気入口プレナム
２２空気フィルタハウスセクション
２４移行／サイレンサセクション
２６フィルタ
２８サイレンサ
２９ＦＯＤスクリーン
３０空気出口
３２吸気ポート
３４出口ポート
３６排気筒
３８駆動シャフト
４０軸方向
４２半径方向
４６長手方向の軸線
４８枠組み
４９ガスタービンパッケージ下部架台
５０空気入口
５２軸方向端
５４軸方向端
５６軸方向端
５８吸込雨よけ
６０幅
６２壁
６４頂壁
６６底壁
６８水平方向
７０第１の複数の旋回ベーン
７２第１の方向
７４第２の方向
７６第１の組の旋回ベーン
７８第２の組の旋回ベーン
８０第１の長手方向端
８２第２の長手方向端
８４旋回ベーン
８６第２の複数の旋回ベーン
８７第３の方向
８８第３の組の旋回ベーン
９０第４の組の旋回ベーン
９２後壁
９４第１のサイレンサ
９５第１のＦＯＤスクリーン
９６第２のサイレンサ
９７第２のＦＯＤスクリーン
９８部分
９９第３のＦＯＤスクリーン
１００壁
１０２湾曲した壁部分
１０４突出部
１０６湾曲面
１０８湾曲面
１１０距離
１１２距離
１１４高さ
１１６頂面
１１８軸方向端

Claims

空気フィルタハウスセクション（２２）と移行／サイレンサセクション（２４）とを備えるモジュール化された空気入口システム（１２）であって、
前記空気フィルタハウスセクション（２２）が、空気入口（５０）を経て空気を受け入れるように構成され、
前記移行／サイレンサセクション（２４）が、前記空気を、前記モジュール化された空気入口システム（１２）から、空気出口（３０）を経て、ガスタービンエンジンエンクロージャ（１４）に結合された空気入口プレナム（２０）内に向けるように構成され、
前記モジュール化された空気入口システム（１２）と前記空気入口プレナム（２０）との間に伸縮継手を配置せずに、前記空気入口プレナム（２０）および前記ガスタービンエンクロージャ（１４）に直接結合するように構成されたモジュール化された空気入口システム（１２）を備えるシステム。
前記モジュール化された空気入口システム（１２）の、前記空気入口プレナム（２０）とは反対側にある頂面から、前記モジュール化された空気入口システム（１２）に接触する前記空気入口プレナム（２０）の頂面までの高さ（１１４）が、約２．０メートルと４．０メートルとの間である、請求項１記載のシステム。
前記移行／サイレンサセクション（２４）が、前記ガスタービンエンクロージャの長手方向の軸線（４６）に関して前記空気出口（３０）の上流に配置された壁（６２）を備え、前記壁（６２）が、前記移行／サイレンサセクション（２４）の頂面から底面まで鉛直方向に延在し、前記壁（６２）が、前記空気出口（３０）の周囲を超えて水平方向に延在する、請求項１記載のシステム。
前記移行／サイレンサセクション（２４）が、前記空気を、前記長手方向の軸線（４６）に平行な第１の方向から、前記長手方向の軸線（４６）を横切る第２の方向に、前記空気出口（３０）に向けて水平方向に旋回させるように構成された第１の複数の旋回ベーン（７０）を備える、請求項３記載のシステム。
前記第１の複数の旋回ベーン（７０）が、第１の組の旋回ベーン（７６）および第２の組の旋回ベーン（７８）を含み、前記第１の組の旋回ベーン（７６）および前記第２の組の旋回ベーン（７８）がそれぞれ、前記壁（６２）の第１の長手方向端（８０）および第２の長手方向端（８２）の横にある、請求項４記載のシステム。
前記第１の組の旋回ベーン（７６）が、同心状に配置された２つの旋回ベーンを含み、前記第２の組の旋回ベーン（７８）が、同心状に配置された２つの旋回ベーンを含む、請求項５記載のシステム。
前記空気が前記第１の方向から前記第２の方向に旋回しやすいように、前記壁（６２）の前記第１の長手方向端（８０）および第２の長手方向端（８２）が丸められた、請求項４記載のシステム。
前記移行／サイレンサセクション（２４）が、前記空気を、前記第２の方向から、前記長手方向の軸線（４６）を横切る第３の方向に、前記空気出口（３０）に入れるように鉛直方向に旋回させるように構成された第２の複数の旋回ベーン（８６）を備える、請求項４記載のシステム。
前記第２の複数の旋回ベーン（８６）が、前記長手方向の軸線（４６）に関して前記壁（６２）の下流に配置され、前記第２の複数の旋回ベーン（８６）が、前記空気出口（３０）に隣接した前記壁（６２）の裏に配置される、請求項８記載のシステム。
前記第２の複数の旋回ベーン（８６）が、第３の組の旋回ベーン（８８）および第４の組の旋回ベーン（９０）を含み、前記第３の組の旋回ベーン（８８）および前記第４の組の旋回ベーン（９０）がそれぞれ、前記空気出口（３０）の横にある、請求項９記載のシステム。
前記第３の組の旋回ベーン（８８）が、同心状に配置された３つの旋回ベーンを含み、前記第４の組の旋回ベーン（９０）が、同心状に配置された３つの旋回ベーンを含む、請求項１０記載のシステム。
前記移行／サイレンサセクション（２４）が複数のサイレンサ（２８）を備え、前記複数のサイレンサ（２８）が、前記第１の組の旋回ベーン（７６）と前記第３の組の旋回ベーン（８８）との間に配置された第１のサイレンサと、前記第２の組の旋回ベーン（７８）と前記第４の組の旋回ベーン（９０）との間に配置された第２のサイレンサと、前記空気出口（３０）とを含む、請求項１１記載のシステム。
前記移行／サイレンサセクション（２４）が、前記移行／サイレンサセクション（２４）の頂壁から延在する、前記空気出口（３０）の上方に配置された突出部（１０４）を備え、前記突出部（１０４）が、前記壁（６２）と前記第３の組の旋回ベーン（８８）および前記第４の組の旋回ベーン（９０）との間に配置され、前記突出部（１０４）が、前記空気が、前記第２の方向から前記第３の方向へ旋回して前記空気出口（３０）に入りやすくするように構成される、請求項１１記載のシステム。
前記移行／サイレンサセクション（２４）が、前記空気出口（３０）に隣接して配置された複数の異物損傷（ＦＯＤ）スクリーン（２９）を備え、前記複数のＦＯＤスクリーン（２９）が、前記空気出口（３０）の横にある第１のＦＯＤスクリーンおよび第２のＦＯＤスクリーンを含み、前記第１のＦＯＤスクリーンが、前記壁（６２）と、前記第１の組の旋回ベーン（７６）と、前記第３の組の旋回ベーン（８８）との間に配置され、前記第２のＦＯＤスクリーンが、前記壁（６２）と、前記第２の組の旋回ベーン（７８）と、前記第４の組の旋回ベーン（９０）との間に配置される、請求項１０記載のシステム。
前記移行／サイレンサセクション（２４）が、前記第２の複数の旋回ベーン（８６）の下流の前記入口プレナム（２０）にわたって水平方向に配置された第３のＦＯＤスクリーン（９９）を備える、請求項１０記載のシステム。