JP4498609B2 - タービンエンジン内に水を噴射する方法および装置 - Google Patents

タービンエンジン内に水を噴射する方法および装置 Download PDF

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Description

【0001】
関連する出願の相互参照
この出願は、1998年7月24日に出願された米国仮出願No.60/094,094の利益を請求するものである。
【0002】
発明の背景
本発明はガスタービンエンジンに関するものであり、更に詳しく言えば、ガスタービンエンジンにおける前ブースターおよび前圧縮機水噴射に関するものである。
【0003】
ガスタービンエンジンは、空気などの動作流体を圧縮するための圧縮機を通常含んでいる。圧縮された空気は、流体を加熱してそれを膨脹させる燃焼機内に噴射される。膨脹させられた流体はタービン内を通る。圧縮機は低圧圧縮機と高圧圧縮機とを通常含んでいる。
【0004】
既知のガスタービンエンジンの出力は、高圧圧縮機の出口における、温度「T3」と時に呼ばれる動作流体の温度と、燃焼機の出口における、温度「T41」と時に呼ばれる動作流体の温度とによって制限されることがある。T3とT41の温度を低くするために、低圧圧縮機と高圧圧縮機の間の流体流路内に配置された中間冷却機を使用することが知られている。定常動作においては、中間冷却機は低圧圧縮機で圧縮された空気から熱が取り出される。それは高圧圧縮機に入る空気の温度を低くし、体積を減少させる。そのように温度が低下するとT3とT41の温度が低下する。したがって、圧縮機を通る流量を増加することにより出力増加が達成される。
【0005】
通常、冷却水または冷却空気は中間冷却機内を循環し、熱が空気流から冷却水または冷却空気へ移転させられる。水または空気は熱を吸収し、加熱された水または空気はその後で除去される。加熱された水または空気の除去によって全サイクルの熱効率が低下する。したがって、中間冷却機は出力増大を容易にするが、中間冷却機はエンジンの熱効率を低下する。中間冷却機は空気の除去と、その空気の実際の冷却と、冷却された空気の圧縮機への導入とに伴う圧力損失をも導入する。更に、中間冷却機が段間冷却も行うことは実際的でない。
【0006】
少なくともいくつかの中間冷却機では、加熱された水を冷却塔を通じて蒸気として環境内に放出する水冷却機を用いて加熱された水は除去される。もちろん、蒸気を環境中に放出することは環境に影響を及ぼす。また、そのような中間冷却機によって多量の水が必要とされ、そのような多量の水消費によって運転費用が増加する。
【0007】
少なくとも既知の中間冷却機と比較して熱効率を高くする中間冷却機によって、出力を部分的にも高くすることが望ましいであろう。また、単一ロータガスタービンに対しても増加したパワー出力をもたらすことが望ましいであろう。
【0008】
発明の概要
それらの目的およびその他の目的は、中間冷却の同じ利点の多くを提供し、しかもいくつかの欠点を克服する前ブースターまたは前圧縮機水噴射を含んでいるガスタービンエンジンにより達成できる。一実施態様においては、霧状水噴射に関連して使用するのに適するガスタービンエンジンは低圧圧縮機と、高圧圧縮機と、燃焼機とを含んでいる。エンジンは高圧タービンと、低圧タービンと、パワータービンとの少なくとも1つも含んでいる。高圧圧縮機の入口に水を噴射するために水噴射装置が設けられている。霧状水噴射装置は給水源に連通し、エンジンの運転中に、水はその源から噴射装置を通って圧縮機の入口に供給される。
【0009】
動作時には、空気は低圧圧縮機を通じて流れ、圧縮された空気は低圧圧縮機から高圧圧縮機に供給される。また、霧状水が高圧圧縮機の入口に供給され、霧状水がその入口を通って高圧圧縮機に入る。霧状水が噴射される場所における高温のために霧状水は高圧圧縮機に入る前に部分的に蒸発する。霧状水は、その霧状水が流れる少なくとも各圧縮段階のために、すなわち、それが蒸発するまで、高圧圧縮機内の空気の流れを冷却する。高圧圧縮機の通常ほぼ中間段で、および水の量に応じて、霧状水の大部分は蒸発する。
【0010】
空気と水蒸気は高圧圧縮機により更に圧縮され、非常に圧縮された空気は燃焼機に供給される。燃焼機からの空気流が高圧縮タービンと、低圧タービンと、パワータービンとを駆動する。廃熱はボイラにより捕らえられ、ボイラからの蒸気の形態の熱を上流側の構成部に供給できる。
【0011】
霧状水は、高圧圧縮機の出口における空気流の温度(温度T3)と燃焼機の出口における空気流の温度(温度T41)が、定常運転では、霧状水なしのそのような温度と比較して低くされるという利点をもたらす。特に、霧状水は高圧圧縮機に流れ込んで、その中を通る高温の空気から熱を奪い、空気流からそのような熱を奪うことによって温度T3とT41は低下させられ、圧縮馬力が低下させられる。水が蒸発するにつれて熱が除去される。温度T3とT41が下がると、エンジンはT3とT41に拘束されず、したがって、エンジンはそのような霧状水なしで可能な出力レベルより高い出力レベルで動作できる。すなわち、上記霧状水噴射で、同じ高圧圧縮機放出温度制御限界を用いて、高圧圧縮機はより多くの空気を送り出すことができ、その結果として圧縮比が一層高くなり、かつ出力が高くなる。
【0012】
詳細な説明
以下に説明するのは、本発明の種々の実施形態による霧状水噴射の構成の例である。最初に、特定の実現を示し、かつ説明するが、霧状水噴射を多数の代替構造を用いて、かつ広範囲のエンジンで実施できることを理解すべきである。また、以下により詳しく説明するように、霧状水噴射を高圧圧縮機の入口と、ブースターの入口と、または両方の場所で実施できる。
【0013】
霧状水噴射は中間冷却の利点と同じ利点の多くを提供し、しかも中間冷却の多くの欠点を克服するものである。たとえば、中間冷却では、加熱された水(または空気)が除去され、そのような加熱された水(または空気)の除去はサイクルの熱効率を低下し、環境に影響を及ぼす。中間冷却により達成される大きなパワー増加は中間冷却に関連する欠点を通常克服し、その結果、余分のパワーが求められた時に、異なるまたはより大型の空気流ブースターおよび大型の高圧タービン流れ機能を用いて、中間冷却がしばしば利用される。霧状水噴射は、下記のように、同様に配置されている中間冷却機により行われる最大パワー増加よりもいくらか小さいことがあるパワー増加をもたらす。しかし、霧状水噴射でははるかに少量の水が用いられ、水は排気温度の水蒸気としてサイクルを出る。
【0014】
具体的に図面を参照すると、図1は、周知のように低圧圧縮機12と、高圧圧縮機14と、燃焼機16とを含んでいるガスタービンエンジン10の概略図である。エンジン10は高圧タービン18と、低圧タービン20と、パワータービン22も含んでいる。エンジン10は水を高圧圧縮機14の入口26に噴射するための水噴射装置24も更に含んでいる。水噴射装置22の詳細については下で説明する。しかし、図1では装置24が給水源(図示せず)に連通しており、水はその源から装置24を通じて圧縮機14の入口14に供給される。装置24は圧縮機14から抜き出し源を用いて空気を吸い込んで、微細な吹き付け霧を生ずる。廃熱ボイラー28、30、および32がパワータービン22の下流側に配置されている。この技術で知られているように、供給水は給水管34を通じてボイラー28、30、32に供給され、蒸気の形態の水がボイラー28、30、32から上流側の種々の構成部に供給される。特に、ボイラー28からの蒸気が燃焼機16の入口36に供給され、ボイラー30からの蒸気が低圧タービン20の入口とパワータービン22の入口とに供給され、ボイラー32からの蒸気がパワータービン22の最後の段に供給される。霧状水噴射装置24を除き、タービン10の種々の部品はこの技術において公知である。
【0015】
動作時には、空気は低圧圧縮機12を流れ、圧縮空気が低圧圧縮機12から高圧圧縮機14に供給される。また、霧状水が入口26を通じて圧縮機14に供給される。霧状水が噴射される場所では高温の環境であるために、霧状水は高圧圧縮機14に入る前に部分的に蒸発する。霧状水は、高圧圧縮機14内の空気流を、その霧状水が流れる圧縮機14の少なくとも各段ごとに冷却する、すなわち、それが蒸発するまで冷却する。通常は圧縮機14の6番目の段まで、霧状水は完全に蒸発させられる。
【0016】
空気は高圧圧縮機14によって一層圧縮され、高圧縮された空気は燃焼機16に供給される。燃焼機16からの空気流は高圧タービン18と、低圧タービン20と、パワータービン22を駆動する。廃熱がボイラー28、30、32により捕らえられ、廃熱蒸気がボイラー28、30、32に連結されている上流側構成部に上記のようにして供給される。
【0017】
霧状水噴射装置22からの水粒子が、高圧圧縮機14の出口における空気流の温度(温度T3)と、燃焼機16の出口における空気流の温度(温度T41)とが、吹き付けなしの場合の温度と比較して低くされるという利点をもたらす。特に、霧状水は圧縮機14に流れ込んでその中を流れる空気から熱を奪い、空気からそのような熱を奪うことによって、求められている圧縮機パワーと共にT3温度とT41温度が低くされる。T3温度とT41温度が低くなると、エンジン10は拘束されたT3およびT41にされないという利点が得られ、したがって、エンジン10はそのような水吹き付けなしの場合に可能であるものよりも高い出力レベルで、スロットル押しにより、運転できる。パワー出力の増大に加えて、上記霧状水噴射は、同じ条件の下で、中間冷却と比較して水消費量が少ないという利点が得られる。
【0018】
図2は、霧状水噴射を含んでいるガスタービンの他の実施形態の概略図である。エンジン50は低圧圧縮機52と、高圧圧縮機54と、燃焼機56とを含んでいる。エンジン50は高圧タービン58と、低圧タービン60と、パワータービン62も含んでいる。エンジン50は水を高圧圧縮機54の入口66に噴射するための水噴射装置64も含んでいる。図2の目的のために、装置64は給水源(図示せず)に連通しており、その源から水が装置64を通って圧縮機54の入口66に供給されることを理解すべきである。中間冷却機68もブースター52に直列流れ関係で配置されて、ブースター52による空気流出力の少なくとも一部または全部を受け、中間冷却機68の出口は圧縮機54の入口66に連結されている。もちろん、冷却水は図示のように中間冷却機68に供給され、またはブロワファンを空気冷却のために使用できる。中間冷却機68は、たとえば、米国特許第4,949,544号明細書に記載されている中間冷却機の1つとすることができる。
【0019】
廃熱ボイラー70、72、74がパワータービン62の下流側に配置されている。この技術で知られているように、給水は、中間冷却機78Aを通って延長している給水管76を通じてボイラー70、72、74に供給され、蒸気がボイラー70、72、74から種々の上流側構成部に通じている。特に、ボイラー70からの蒸気が燃焼機56の入口80に供給され、ボイラー72からの蒸気が低圧タービン60の入口とパワータービン62の入口に供給され、ボイラー74からの蒸気がパワータービン62の最後の段に供給される。霧状水噴射装置64を除き、タービン50の種々の部品はこの技術で公知である。
【0020】
動作時には、空気が低圧圧縮機52を通って流れ、圧縮空気が低圧圧縮機52から高圧圧縮機54に供給される。低圧圧縮機52からの圧縮空気流の少なくともいくらかまたは全てが分流されて中間冷却機68の第2の段を流れ、その分流された空気は冷却されて高圧圧縮機54の入口66に供給される。また、霧状水が高圧圧縮機54の入口66に供給され、その霧状水は入口66を通って圧縮機54に入る。霧状水が噴射される場所における高温環境のために、霧状水は高圧圧縮機54に入る前に部分的に蒸発する。霧状水は、高圧圧縮機54内の空気流を、その霧状水が流れる圧縮機54の少なくとも各段ごとに冷却する、すなわち、それが蒸発するまで冷却する。通常は圧縮機54の6番目の段まで、霧状水は蒸発させられる。
【0021】
空気は高圧圧縮機54によって一層圧縮され、高圧縮された空気は燃焼機56に供給される。燃焼機56からの空気流は高圧タービン58と、低圧タービン60と、パワータービン62を駆動する。廃熱がボイラー70、72、74により捕らえられ、廃熱が蒸気として、ボイラー28、30、32に連結されている上流側構成部に上記のようにして供給される。
【0022】
中間冷却および霧状水噴射の組合わせを設けることによって、エンジン10と比較してエンジン50により増加したパワー出力が提供される。中間冷却機68は、周囲の湿気から凝縮が現れることができるまで温度が下がっている流れの場所を圧縮機内部にとることができる。そうすると、圧縮機54の出口におけるT3を一層低くして、その圧縮機を運転するために求められるパワーを減少するために、霧状水をその圧縮機に加えることができる。しかし、エンジン50はエンジン10と比較してより多くの水を要し、排出スタック温度の蒸気としてスタックを出る付加霧状水と一緒の中間冷却機68の運転のために、エンジン50はいくらかの水を環境中に放出する。しかし、エンジン50のパワー出力を達成するために中間冷却のみが用いられる場合にのみ得られる結果と比較して、霧状水噴射と中間冷却の組合わせによって水消費量が多くなる結果となる。
【0023】
図2に示されている構成例には示されていないが、高圧圧縮機54の入口における霧状水噴射を行うよりも、またはそれに加えて、その噴射は低圧圧縮機すなわちブースター52の入口において実行できる(ブースター霧状水噴射は図3に示されている)。T3温度およびT41温度の低下におけるのと同様な利点をその噴射により達成できる。
【0024】
ブースター霧状水噴射を含むエンジン82の構成の例が図3に示されている。エンジン82の構成は、霧状水噴射装置24が低圧圧縮機すなわちブースター12の入口38に配置されていることを除き、図1に示されているエンジン10にほぼ類似する。エンジン82では、水はブースター12に噴射されて、ブースター12内を流れている空気を冷却する。ブースター12内を流れている空気を冷却することにより、上記のようにT3温度とT41温度を低くするという利点が得られる。たったおよそ1%の水をブースター12内に噴射でき、その水はブースターの終端までに蒸発する。
【0025】
図4は、本発明の他の実施形態に従って圧縮機水噴射を含んでいる単一ローターガスタービンエンジン84の概略図である。エンジン84は高圧圧縮機86と、燃焼機88と、高圧タービン90とを含んでいる。軸92が高圧圧縮機86と高圧タービン90を連結している。パワータービン94は高圧タービン90の下流側にあり、軸96がパワータービン94に連結されて、そこから延長している。霧状水噴射装置98が高圧圧縮機86の入口100に配置されている。
【0026】
二重ローターガスタービンエンジン10が図5に概略的に示されている。エンジン160は、第1の軸166により連結されているブースター162およびパワータービン164と、第2の軸172により連結されている高圧圧縮機168および高圧タービン170と、燃焼機174とを含んでいる。エンジン160は前ブースター霧状水噴射装置176と前圧縮機霧状水噴射装置178も含んでいる。
【0027】
図6は、本発明の更に別の実施形態による圧縮機水噴射を含んでいるガスタービンエンジン200の概略図である。エンジン200は低圧圧縮機202と高圧圧縮機204を含んでいる。この実施形態では、低圧圧縮機202は5段圧縮機であり、高圧圧縮機204は14段圧縮機である。燃焼機(図示せず)は圧縮機204の下流側にある。エンジン200は高圧タービン(図示せず)と低圧タービン(図示せず)も含んでいる。高圧圧縮機は2段タービンであり、低圧タービンは5段タービンである。
【0028】
エンジン200は、高圧圧縮機204の入口208内に水を噴射するための水噴射装置206も含んでいる。水噴射装置206は、水マニホールド212に連通している水計量弁210を含んでいる。水は水源すなわち水溜めから計量弁210に供給される。空気は高圧圧縮機204の8段ブリード214から空気マニホールド213に供給される。ブリード214は加熱された空気の源として機能する。熱交換器216が、8段ブリード214から空気マニホールド213まで延長している流管すなわちチューブ218に連結されている。供給チューブ220と221が空気マニホールド213と水マニホールド212から、半径方向に隔てられて、外部ケーシング224を通じて延びている24個の噴霧ノズル222および223まで延びている。ノズル222はここでは短ノズル222と呼ぶことがあり、ノズル223はここでは長ノズル223と呼ぶことがある。ノズル222および223は、下記でより詳しく説明するように、ケーシング224の周縁部の周囲に互い違いに半径方向に隔てられている。
【0029】
24本の給水チューブ221が水マニホールド212から延びており、24本の空気供給チューブ220が空気マニホールド213から延びている。一般に、各ノズル222と223へ流れる水は、高圧圧縮機204の8段ブリード214から取り出された高圧空気(たとえば、約11kg/cm2(約150psi))を用いて霧化される。この実施形態では、滴の直径は約20ミクロンに維持しなければならない。そのような滴直径は、下記でより詳しく説明する水スケジュールを用い、ブリード214からの高圧空気を用いて、弁210を通る水の流量を制御することにより維持される。霧状水噴射装置206を除き、エンジン200の種々の構成部はこの技術で公知である。
【0030】
動作時には、エンジン200は霧状噴射なしで、すなわち、水弁210が閉じられていて、それの最大パワー出力まで運転させられる。この運転モードでは、空気は空気パイプ218を通ってノズル222および223まで流れる。その空気は熱交換器216によって冷却される。しかし、水は弁210を流れることは許されないので、水は高圧圧縮機204への流れ中に噴射されない。
【0031】
最大パワー出力に一旦達すると、水噴射装置は起動させられて、水がノズル222および223へ流れる。熱交換器216は動作を続けて、ノズル222および223に供給されている空気の温度を下げる。特に、8段ブリード214からの空気流は通常は約316〜343℃(約600〜650°F)である。放出された高温空気と水溜めからの水との間の温度差、または不一致を小さくするために、8段ブリード214からの空気の温度が熱交換器216により約121℃(約250°F)まで下げられ、空気の圧力を約11kg/cm2(約150psi)に維持する。圧力を約11kg/cm2(約150psi)に維持することにより、空気は水を霧化するために十分な圧力を有する。
【0032】
ノズル222および223は霧状水226および227(図6に概略的に示されている)を高圧圧縮機204の入口208で流れ中に噴射し、その霧状水は入口208を通って圧縮機204に入る。霧状水が噴射される場所における高温環境のために、霧状水は高圧圧縮機204に入る前に部分的に蒸発する。その霧状水は、高圧圧縮機204内の空気流を、その霧状水が流れる圧縮機204の少なくとも各段ごとに冷却する、すなわち、それが蒸発するまで冷却する。通常は圧縮機204の6番目の段で、霧状水は完全に蒸発させられる。空気は高圧圧縮機204により更に圧縮され、高圧縮された空気は燃焼機に供給される。燃焼機からの空気流は高圧タービンと低圧タービンを駆動する。
【0033】
水吹付け装置206は、高圧圧縮機204の出口における空気流の温度(温度T3)と、燃焼機の出口における空気流の温度(温度T41)が、吹き付けなしのそれらの温度より低くされる。特に、霧状水は圧縮機204に流れ込んでそれを流れる高温空気から熱を奪い、空気流からそのような熱を奪うことによって、T3温度とT41温度は求められる圧縮機パワーと共に低くされる。T3温度とT41温度が低くなると、エンジン200はT3温度とT41温度に拘束されず、したがって、スロットルを押すことにより、そのような水吹き付けなしで可能であるものより高い出力レベルで運転できる。
【0034】
すなわち、霧化された水を高圧圧縮機204の前に噴射することにより、高圧圧縮機204の入口温度が大幅に低くされる。したがって、同じ圧縮放出温度制御リミッタを用いることで、高圧圧縮機204はより多くの空気をポンプ送りして、より高い圧力比を達成できる。この結果として出力がより高くなり、効率が向上する。パワー出力の増大に加えて、上記霧状水噴射は、同じ条件の下で、中間冷却と比較して水消費が少ないという利点ももたらす。T3温度とT41温度拘束よりもむしろ、水吹き付け構成により、エンジン拘束はもはやそのような温度ではなく、たとえば、拘束は高圧タービンのタービン入口温度T48およびコア速力にできる。
【0035】
上記の水噴射装置206は前低圧圧縮機霧状水噴射に関連して利用することもできる。そのような前低圧圧縮機霧状水噴射は中間冷却、または図9に関連して上記で説明した前高圧圧縮機、水噴射と同じ利点の少なくとも多くをもたらすことが信じられる。
【0036】
図7は発電機228に連結されているガスタービンエンジン200の概略図である。図10に示すように、エンジン200は高圧タービン230と、高圧圧縮機204よりも下流側の低圧タービン232とを含んでいる。高圧圧縮機204と高圧タービン230は第1の軸234を介して連結され、低圧圧縮機202と低圧タービンが第2の軸236を介して連結されている。第2の軸236は発電機228にも連結されている。エンジン200は、たとえば、オハイオ州シンシナチ45215所在のゼネラル・エレクトリック社から、霧状水噴射装置206を含むように改造された、商業的に入手できるLM6000ガスタービンエンジンとすることができる。
【0037】
噴射装置206を含むようにもともと製造されるのではなくて、装置206を既存のエンジンに後から取り付けることが可能である。噴射装置206はキットの形で提供され、水マニホールド212と空気マニホールド213および計量弁210を備えた配管218と220を含んでいる。ノズル222および223も設けられている。霧状水噴射をおこないたい場合には、ノズル222および223は外部ケーシンgy224内に装着され、流管218が装着され、8段目のブリード214から空気マニホールド213まで延びている。弁210は水源と水マニホールド212との間に連結されており、水マニホールド212は空気マニホールド213に連結されている。
【0038】
図8は霧状水噴射を含むように改造された、ゼネラル・エレクトリック社のLM6000エンジン250の側面図である。エンジン250は入口252と、低圧圧縮機254と、前部フレーム256と、高圧圧縮機258とを含んでいる。エンジン250は霧状水噴射装置260を含むように改造されている。霧状水噴射装置260は、エンジン外部ケーシング268に装着されて、半径方向に隔てられている24個のノズル266に連結されている空気マニホールド262と水マニホールド264を含んでいる。ノズル266は、低圧圧縮機254と高圧圧縮機258の間の場所で水をエンジン250内に噴射する。噴射装置260は高圧圧縮機258の8段ブリード272に連結するための連結器270と、この連結器270から空気マニホールド262まで延長しているパイプ274とを含んでいる。図8には示されていないが、空気マニホールド262に供給される空気の温度を下げるために、熱交換器(空気−空気または水−空気)をパイプ274に連結できる。図示の目的のために、ノズル276が低圧圧縮機254の入口252に固定されているのが示されている。前低圧圧縮機霧状水噴射を行うために、空気マニホールドと水マニホールドをノズル276に連結することもできる。上記の噴射装置260の構成部はステンレス鋼から製造されている。
【0039】
高圧圧縮機258は、通常はケース268に接地されていない固定子羽根を含んでいる。霧状水噴射に組合わせて使用される時は、霧状水に接触するようになるそのような羽根の少なくともいくつかを接地することが必要なことがあることが判明している。求められる範囲まで、およびたとえば、黒鉛グリースを用いると、その羽根をケース268に接地できる。すなわち、黒煙グリースをそれらの羽根の軸受け部に塗布できる。たとえば、そのような黒鉛グリースは第2の段を通じて入口案内羽根と各下流側羽根のために使用できる。動作時には、グリースの一部が加熱して消費され、黒鉛が残って羽根からケース268まで導電路を設ける。
【0040】
水を十分な圧力をかけた状態で霧状水噴射ノズルに供給できるものとすると、高圧空気をノズルに供給する必要はないかもしれないことも理解すべきである。したがって、そのような高圧水を利用できるならば、8段ブリードを無くすことが考えられる。
【0041】
図9はエンジン250の8段ブリード272を連結するための連結器270の斜視図である。連結器270はエンジンケーシング268にねじで係合するように構成され、ボルト276により通常閉じられている開口部274を含んでいる。ブリードされた空気が空気マニホールド262に供給することが望まれた時に、ボルト276は外され、パイプ274はパイプ274の端部に、連結器270の表面に結合する、結合フランジを用いて連結器270に連結される。ボルト穴280はパイプ結合フランジを連結器270にボルト締めできるようにする。
【0042】
図10はエンジン250の横断面図であって、ノズル266を示すものである。ノズル266は、高圧圧縮機258へのガス流中に噴射された水が、高圧圧縮機258の出口でほぼ一様な半径方向および円周方向の温度低下を行うように構成されている。ノズル266は長ノズルの集合282と、短ノズルの集合284を含んでいる。図10に示されている構成では、少なくとも1つ短いノズル284が、半径方向に整列されている2つの長いノズル282の間の半径方向の中間の場所に配置されている。短ノズル284は流路の周面とほぼ同じレベルであり、長ノズル282が流路の中に約10cm(約4インチ)延長している。もちろん、所望の動作結果に応じて他の長さのノズルを利用できる。1つの特定の実現では、ノズル284は流路の中に約1.2cm(約0,436インチ)延び、ノズル282は流路の中に約9.36cm(3.686インチ)延びている。圧縮機出口における結果としての符号化を制御するために、短ノズル284と長ノズル282との間の水比(たとえば、50/50)を選択することもできる。
【0043】
高圧圧縮機の入口における温度(すなわち温度T25)を得るための温度センサが長ノズル282に整列させられている。そのような温度センサを長ノズル282に整列させることにより、そのセンサを短ノズル284に整列させるよりも正確な温度測定が得られる。
【0044】
図11および図12はノズル266の1つを示す。長ノズル282と短ノズル284は長さだけが異なる。ノズル266は、空気ノズル288と水ノズル290を有するヘッドノズル286を含んでいる。空気ノズル288は、ノズル288から空気マニホールド262まで延びる空気パイプ(図示せず)に連結する。水ノズル290は、ノズル290から水マニホールド264まで延びる水パイプ(図示せず)に連結する。ノズル266はステム292と、ノズル266をケース262に連結するための装着フランジ294も含んでいる。ステム292の装着部296がケース262へのノズル266の係合を容易にする。
【0045】
ステム292は外部管状導管298と、導管298の内部に配置されている内部管状導管300とを含んでいる。空気はノズル288内に流れ込み、外部導管298と内部導管300との間の環を通る。水はノズル290内に流れ込み、内部導管300内を流れる。空気と水との混合は、単一の導管300により形成されているステム部302内で起きる。水と空気の混合したものがノズル266の端部306から流れ出て、流路内に入るように、その端部は開かれている。
【0046】
図13は、フレーム水噴射(後部から前方を見て)と入口水噴射(後部から前方を見て)のために、エンジン250内のノズル282と284への水と空気の供給を制御するための制御回路250の概略線図を示す。図13に示されているように、純水が、モータで駆動される水ポンプ352を通じてポンプ送りされる。直線可変差動トランス、圧力センサ、および水計量弁などの水供給管にセンサ354が連結されている。逃がし弁356がポンプ352と並列に連結され、流量計358がポンプ352に直列に連結されている。空気追い出し管360も水供給管に連結されている。常閉ソレノイド弁制御器364の制御器362が空気追い出し動作を制御する。水供給管内にフィルタ366が設けられ、弁370(手動弁固定フラッグ特徴(常開))がフィルタ366に並列に連結されている。
【0047】
水を水供給管から排水装置に排出できるようにするために、制御器374に連結されている常開弁372が設けられている。水供給管内の水が、高圧圧縮機258の8段ブリードから空気を受ける熱交換器376を通って流れる。
【0048】
フレーム水噴射のために、多数のセンサ378と制御弁380がノズル282と284への水の供給を制御する。回路350は水溜め382も含んでいる。入口水噴射のために、センサ378と制御弁384が水282への水の供給を制御する。
【0049】
図13における文字名称は次のような意味を持つ。
【0050】
T−温度測定場所
P−圧力測定場所
PI−圧力指示器
N/C−常閉
N/O−常開
PDSW−圧力差スイッチ
PDI−圧力差指示器
DRN−排出
ZS−位置スイッチ
WMV−水計量弁
PRC−追い出し
LVDT−直線可変差動トランス
図13において、実線は水供給管、二重破線は排出管、マーク付き実線は電線である。ボックスは給水装置とエンジンとの間のインタフェースを示す。水計量弁286とその他の制御弁/測定弁288と、オリフィス290(水噴射のための入口)とが回路350を流れる水の制御に関連して用いられる。
【0051】
以下に述べるのは、エンジン250に関連する回路350の種々の動作モードのための制御である。下記の説明では、表示Z SPRINTON、Z SPRINT、およびZ RAISEは下記の意味を持つ。
SPRINTON= 装置供給者起動/エンジン停止のためのシーケンス制
御H2O供給。
SPRINT= 水噴射機能、閉鎖機能、および保護機能のために用い
られる熱交換器排出に続くコア制御論理スケジュール
リミットシーケンス。
RAISE= Z SPRINTプラス警報機能のために用いられる
マニホールド充填タイマ終了。
また、*は選択された変数が同調可能であることを示す。
【0052】
前噴射許容/排出起動(自動および手動)
1.T2>30F*=ON T2<27F*=OFF
2.溜め充填圧力>約2.8kg/cm2(40psi*
3.オペレータが)Z SPRINTONを真の熱交換追い出しにセットして
開始された
自動 求められている追い出し時間にいつでも一致する
手動 水噴射開始の点で
をバイパスする
4.排出弁が閉じられる
【0053】
許された噴射(前噴射許容1〜4が満たされた)
1.PS3約3.5kg/cm2(50psi*)または限界スケジュールよ
り低い
2.T2調整器動作せず(手動のみ)
3.8段空気圧>(PS3/4)
4.熱交換器追い出しタイマ終了
5.8番目の段空気温度、約セ氏149度(300F*)より低い
6.水温度約セ氏121度(250F*)より低い
【0054】
手動モードシーケンス
1.オペレータが電源をセットして、上の許された噴射1〜2を満たし、Z
SPRINTON=T(TRUE=ON)
2.水ポンプオンおよび熱交換器追い出し弁をバイパスする(最小流量)
3.水熱交換器追い出し8段空気温度を<約セ氏149度(300F)まで下
げる(5分*
4.Z SPRINT=T(TRUE=ON)SPRINT閉鎖弁開放(熱交
換器バイパスエンジンへ転換された),エンジンへの計画最小流量
5.流れが計画された最小水流量を60秒*充填するZ RAISET(TR
UE=ON)
6.オペレータがSPRINT流量(0.5gpm/秒)を計画最大レベルま
で増加する。
7.オペレータがパワーを所望のレベルまで増加し、またはMW、T3、T4
8、Ps3、XN25R3、またはXN25Rにより制限されるレベルま
で増加する。
8.パワーおよび水を計画限界の間で所望により低下する。
9.ベース計画限界より低いPS3約4.2kg/cm2(60psi)にお
いてZ SPRINT=Fにセットし、SPRINTを最小計画流量まで
徐々に(−2gpm/sec)減少し、閉鎖する。
10.Z SPRINTONをOFF(FALSE=OFF)に起動し、SP
RINTは弁を閉じて、水をエンジンからバイパスへ分流し、水ポンプ
を停止し、熱交換器追い出し弁をバイパスし、空になるまで装置の排出
口と追い出し配管を開き、排出口を閉じる。
【0055】
自動モード(満たされた許容)
1.オペレータは時刻に合わせてZ SPRINTONをONにセットし(T
RUE=ON)て、SPRINT起動許容の前に熱交換器追い出しを終了
する。
2.Z SPRINT=Tは許容点に達した時に自動的に開始する。
3.SPRINT閉鎖弁を開く(水をバイパスからエンジンへ転換する)。
4.マニホールドを最小計画で充填し(60秒*遅延)Z RAISE=T、
その後で水を最大計画流量まで徐々に(0.5gpm/秒)増加する。
【0056】
5.パワーを所望のレベルまで徐々に増加し、MWvsにより制限される。T
2Limiter、T3、T48、Ps3、XN25R3、またはXN2
5R。
6.SPRINTが最小計画流量まで徐々に(−2gpm/秒)減少し、閉鎖
が起きる前に、パワーを所望に応じて、ベース計画限界(TP3BNVG
)より低い約4.9kg/cm2(60psi*)まで減少する。
7.Z SPRINTONをOFF(FALSE=OFF)に起動し、SP
RINTは弁を閉じ、熱交換器追い出し弁をバイパスし、水ポンプを停止
し、空になるまで装置の排出口と追い出し配管を開く。
【0057】
警報要求
RAISE=TRUE(TRUE=ON)マニホールドが満たされたタイ
マを充填し、SPRINTが警報のために流れる。
【0058】
1.流量誤差(I需要−計量された量)>3gpm* 5秒間−警報
2.8番目の段の空気温度>約セ氏121度(250F)* 5秒間=警報
【0059】
水停止要求
SPRINT=F徐々に減少する制御限界を通じて水停止を開始し水停止
を起動する。
【0060】
1.流量誤差(需要−計量された量)>6gpm* 10秒間−Z SPRI
NT=Fにセット
2.水需要における圧力損失約1.69kg/cm2(24psi*)>6g
pm−Z SPRINT=Fにセット
3.水需要における圧力損失約3.51kg/cm2(50psi*)>10
gpm−−Z SPRINT=Fにセット
4.8番目の段の空気温度約セ氏149度(300F)*より高い−−Z
PRINT=Fにセット
5.8段目の段の圧力<(PS3/4)−−Z SPRINT=Fにセット
6.T2<セ氏約−2.8度(27F)−−Z SPRINT=Fにセット
7.PS3はPs3限界計画の約4.2kg/cm2(60psi*)以内で
ない−−Z SPRINT=Fにセット
8.どのガスタービンも停止し、負荷を落し、またはアイドリングへ進む−−
SPRINT=Fにセット(バイパス水徐々の減少制御)
9.遮断器は閉じられていない−−Z SPRINT=Fにセット(バイパス
水徐々の減少制御)
【0061】
図14は図8に示されているエンジン構成のための水計画の例を示す図表であり、図15は種々の周囲温度における出力と、熱レートと、流量と、図8に示されているエンジンに供給される水とを示す図表である。ノズルに供給される水の量は、たとえば、周囲温度と所望の滴の寸法に依存して変化する。少なくとも1つの応用では滴の寸法が20ミクロンであることが判明しており、許容できる結果を与えている。もちろん、霧状水噴射が用いられるエンジンの運転パラメータと、所望の運転パラメータと、当業者に知られているその他の要因とは霧状水噴射装置の量に影響を及ぼす。
【0062】
図16は高圧タービンキャビティ流量関係対図8に示されているエンジンの高圧圧縮機出口修正された速度を示す図表である。高圧ガスタービンガス経路空気取り入れの結果として高圧ガスタービン内部キャビティ温度が高くなり過ぎることを防止するために、図8に示されているエンジンに追加のエンジン制御限界が用いられている。高圧タービンキャビティは高圧圧縮機からの適切な流量および圧力レベルの空気で冷却されて、内部キャビティから高圧タービンガス経路内への正空気流が常に存在し、したがって、取り込みの可能性をなくすようにする。圧縮構成部への水噴射の目的はパワーを増大するためにエンジンをスロットルを押すことができるように、温度T3を低くすることであるので、高圧装置は水噴射なしで通常運転するよりも速く運転する。しかし、タービンキャビティを冷却するために圧縮機によって供給される寄生空気が減少させられる。図16に示されているカーブは、高圧圧縮機出口温度に修正された高圧圧縮機スピードの関数としての、高圧圧縮機冷却空気流の関係を示す。高圧圧縮機出口修正された温度は、
HP物理的速度*
平方根(国際標準温度/HPC出口温度)
または
XN25R3=XN25*(TSTD/T3)1/2
ここで、TSTD=518.670R(590F)である。
【0063】
図16に示されているカーブで示されているように、高圧タービンキャビティ取り込みがないようにするために求められる、最小高圧タービンキャビティ流量が存在する。この流量レベルおよび高圧圧縮機出口修正されたスピードに対するそれの関係が、最大限界としてエンジンを制御しなければならないXN25R3を定める。
【0064】
滴の寸法に関しては、完全蒸発のための滞留時間を短縮するためと、ブレードの腐食を阻止するために十分小さい滴寸法を保持するために、各流量における最小滴寸法を生じなければならない。以下に説明するのは滴寸法を解析するためのやり方である。更に詳しくいえば、および予備解析のために、LM−6000ブースターダクトの30°扇形の3Dモデルを用いて、ダクト内の速度および温度の場を決定する。ダクト入口においては渦巻き回転は仮定されず、ノズル先端が、半径方向内側に向けられているブースターダクトの入口における外部ケーシング内に配置されている。ノズル軸は外部ケーシング表面に垂直であって、噴射点はケーシング表面から半径方向内側に約0.51cm(約0.2インチ)であった。ノズルが生じた滴の寸法値が、式1により与えられる、RR滴寸法の最小値であるようにとられた。空気を霧化するノズルにより通常発生されるものよりも小さい滴寸法の影響を決定するために、2つのより小さい値(すなわち、10.5μmおよび7.5μm)も仮定された。結果が図17に示されている。おのおの0.5GPMの36個のノズルが用いられる、すなわち3〜30°扇形が仮定された。
【0065】
直径上の体積部分d=exp・(d/dggN
HP圧縮機の入口における水流量と蒸発完了のための段との間の関係が図18に示されている。
【0066】
示されている段で完全に蒸発できるようにするために、HP圧縮機の入口に存在しなければならない近似最大滴寸法を決定するために、図18におけるデータを使用できる。得られた滴寸法も図18に示されている。この計算は、湿っている表面に再び取り込まれたことから得られる平均滴寸法が、付着した滴寸法と同じであると仮定している。圧縮機に存在する空気の密度が高くなり、液体の量が減少するために、実際の再び捕らえられた滴寸法は図18に示されているものより小さい。再取り込みを介して圧縮機で発生されるものよりも小さい滴を噴射ノズルで発生することが不必要であるようにみえるが、ノズルが発生する滴が小さくなると、HP入口案内羽根に付着する圧縮機入口流量の一部が少なくなるために、それはそうならない。また、湿りが示されている段における湿っている場所の部分は、どのような精度でも決定できない。したがって、湿っているケーシング温度により示されるものより少ない水がHP圧縮機内に存在することが可能である。
【0067】
完全に蒸発するための場所が図19に示されている。データは、予備解析で計算されたものよりおよそ20%多くの水噴射を所与の段で蒸発できることを示している。
【0068】
LP圧縮機で完全蒸発の場所を探すために、図19に与えられているものと同じノズル流量および最初の滴寸法がLP圧縮機への入口で探された。ノズルにより発生される滴の寸法が小さくなるほど、ノズル流れの一部のみをLP圧縮機の入口案内羽根に付着させる。付着された流れは同じように挙動するが、付着しない部分はLP圧縮機およびブースターダクト内でより急速に蒸発する。
【0069】
LP圧縮機内に最初に付着した水の蒸発を計算する方法は前に説明したものと同じである。滴の形態の部分の蒸発が、滴の完全蒸発の場所を決定するモデルを用いて計算された。後者は、付着されていない流れに対する小さいカットオフ寸法のために、LP圧縮機内に配置された。このカットオフ寸法は、軌道解析を用いて、LPへの入口において13μmであると計算された。図19における初めの4つのノズルについての結果が図20に示されている。図20では、全部で18GPMが最初にノズル当り0.5GPMで再び噴射される。
【0070】
最初の付着における滴カットオフ寸法の効果の校正として、10μmではなくて13μmのカットオフ寸法が図20におけるノズル3に対して用いられたとすると、HP圧縮機の9番目および10番目の段ではなくて、11番目の段で完全な蒸発が起きる。LP入口における噴射でのブースターダクトにおける平均滴寸法の増大のために、ブースターダクト入口における噴射と比較して、LP圧縮機内での蒸発によってHP圧縮機内では早く蒸発する結果となる。
【0071】
ノズルの選択および性能に関しては、選択された圧力の性能と、空気で霧化するノズル、およびHP圧縮機内での蒸発に及ぼすそれの影響が、その中でノズルを採用すべき環境内のノズルによって発生される時間的な滴寸法分布についての知識を必要とする。時間的な寸法分布は対象とする空気密度において測定しなければならない。時間的な滴寸法を計算するために、滴寸法と、液体体積部分と、滴速度輪郭との空間的分布を測定する必要がある。
【0072】
ノズルの性能を測定するために吹き付けトンネルを採用できる。そのトンネルは、試験例では、約2.1kg/m3(0.13lb/ft3)のブースターダクト空気密度に一致するために十分な圧力で約3.2kg/s(7lb/s)までの空気により供給される。トンネル内の空気速度は約13.7m/sから22.9m/sまで(45ft/sから75ft/sまで)変化されて、外部吹き付け境界における吹き付けの逆循環を無くし、かつ、石英窓への滴入射を避けるために十分に小さい吹き付け直径を保持する。ノズルと測定場所との間の蒸発を考慮する必要を無くすために、空気温度は95°F以下に保たれた。
【0073】
軸線方向における滴速度の半径方向の分布が、水流なしのそれぞれ霧化空気流量の空気速度の測定から得られる。RR滴寸法の半径方向値に、液体体積部分の半径方向値と、軸線方向の滴速度とが乗ぜられ、その後でその結果の積を吹き付け半径にわたって積分される。積分された平均液体体積部分と、吹き付け横断面にわたる軸線方向速度とによって除した後で、平均流入RR滴寸法が得られる。
【0074】
空気で霧化するノズルの性能は圧力で霧化するノズルの性能より高い。約9.7kg/cm2(135psig)において、全部で24GPM噴射における24個の空気で霧化するノズルはHP圧縮機内で蒸発できるようにし、一方、約216kg/cm2(3000psig)の圧力で霧化するノズルは24GPMから5GPMをHP圧縮機を通じてばらばらにする。ノズル当り1GPMの圧力で霧化されるノズルでHP圧縮機内で24GPMを蒸発させるために、少なくともいくつかのノズル構成を約350kg/cm2(5000psig)で動作しなければならない。ノズル当りより低い水量で、空気で霧化するノズルの性能は向上し、ノズル構成が変更されないとすると、圧力で霧化するノズルの性能は低下する。ノズルはミシガン州ジーランド(Zeeland)49464所在のFST Woodwardから商業的に入手できる。
【0075】
再び、および概説すると、上記霧状水噴射が、増加したパワーで利を同じ圧縮機放出温度制御限界を用いて得ることができるという重要な結果を提供する。すなわち、ブースターと高圧圧縮機との少なくとも一方の前方に霧化された水を噴射することにより、高圧圧縮機の入口温度が大幅に低くされる。したがって、同じ圧縮機放出温度制御限界を用いて、高圧圧縮機はより多くの空気をポンプ送りできて、より高い圧力比を達成する。この結果として出力が一層高くなり、効率が向上する。パワー出力の増加に加えて、上記霧状水噴射は、同じ条件の下で、中間冷却と比較して水消費量が少ないという利点をもたらす。
【0076】
本発明を種々の特定の実施形態に関して説明したが、本発明は本発明の要旨および範囲内で変更して実施できることを当業者は認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に従って圧縮機水噴射を含むガスタービンエンジンの概略表示である。
【図2】 本発明の他の実施形態に従って圧縮機水噴射および中間冷却を含むガスタービンエンジンの概略表示である。
【図3】 本発明の一実施形態に従ってブースター水噴射を含むガスタービンエンジンの概略表示である。
【図4】 本発明の他の実施形態に従って圧縮機水噴射を含む単一ローターガスタービンエンジンの概略表示である。
【図5】 本発明のさらに別の実施形態に従ってブースター水噴射および圧縮機水噴射を含むガスタービンエンジンの概略表示である。
【図6】 本発明の更に他の実施形態に従って圧縮機水噴射を含むガスタービンエンジンの概略表示である。
【図7】 発電機に連結されている図6に示されているガスタービンエンジンの概略表示である。
【図8】 霧状噴射を含むように変更されたゼネラルエレクトリック社のLM6000エンジンの側面図である。
【図9】 図8に示されているエンジンの8段ブリードを空気マニホールドに連結するための連結器の斜視図である。
【図10】 ノズル構成を示す図8に示されているエンジンの横断面図である。。
【図11】 ノズルの側面図である。
【図12】 図11に示されているノズルの上面図である。
【図13】 図8に示されているエンジンのノズルへの水と空気の供給を制御する制御回路の概略図である。
【図14】 図8に示されているエンジン構成のための水計画の例を示す図表である。
【図15】 図8に示されているエンジンに種々の周囲温度において供給される出力、熱レート、流量、および水を示す図表である。
【図16】 図8に示されているエンジンの高圧タービンキャビティ流と高圧圧縮機出口修正された速力との関係を示す図表である。
【図17】 圧力および空気で霧化するノズルの動作の結果を示す表である。
【図18】 水の流量対高圧圧縮機蒸発のグラフ表現である。
【図19】 高圧圧縮機内の蒸発におけるノズル性能の好適な効果を示す表である。

Claims (21)

  1. ガスタービンエンジンであって、
    外部ケーシングと、
    高圧圧縮機と、
    該高圧圧縮機の上流側の位置でガス流中に水を噴射する水噴射装置と
    を有し、
    前記水噴射装置は複数のノズルを有しており、
    前記複数のノズルは、前記ガス流の異なる半径方向深さに水を噴射する長ノズルと短ノズルとを備え、
    前記ノズルは、短ノズルの1つが各々の長ノズル対の半径方向中間に位置するように周方向に互い違いになる構成で前記外部ケーシングの周縁部の周囲に配置され、該ノズルによって前記ガス流中に噴射された水が前記高圧圧縮機の出口で一様な半径方向及び円周方向の温度低下を行うように配置されており、
    前記高圧圧縮機は、電気的に接地された複数の固定子を有する、ガスタービンエンジン。
  2. 前記水噴射装置が、各前記ノズルに連通する水貯槽と前記水貯槽から前記ノズルへの水の流れを制御する給水弁とをさらに有する、請求項1に記載のガスタービンエンジン。
  3. 前記給水弁と前記ノズルとに連通し、これら給水弁とノズルとの間に設けられた水マニホルドをさらに有する、請求項2に記載のガスタービンエンジン。
  4. 前記ノズルへ供給される水を微粒化するための加熱された空気の源をさらに有する、請求項1に記載のガスタービンエンジン。
  5. 高圧圧縮機が複数の段を有し、前記加熱された空気の発生源が前記高圧圧縮機の少くとも1段を有している、請求項に記載のガスタービンエンジン。
  6. 前記加熱された空気の発生源と前記ノズルとの中間にある空気マニホルドをさらに有する、請求項に記載のガスタービンエンジン。
  7. 空気管が前記高圧圧縮機の前記段から前記空気マニホルドへ延び、前記水噴射装置が、前記空気管を経て前記空気マニホルドへ流れる空気の温度を下げるための、前記空気管に連結された熱交換器をさらに有している、請求項に記載のガスタービンエンジン。
  8. 低圧圧縮機と、該低圧圧縮機および前記高圧圧縮機と連続する流れ関係にある中間冷却器とをさらに有し、前記中間冷却器が、前記低圧圧縮機の出口に連結されて、前記低圧圧縮機から流出するガスの少くとも一部を受取る入口と、前記高圧圧縮機の入口に連結された出口とを有する、請求項1に記載のガスタービンエンジン。
  9. 前記高圧圧縮機の下流に位置する燃焼器をさらに有する、請求項に記載のガスタービンエンジン。
  10. 前記燃焼器の下流に高圧タービンと低圧タービンとをさらに有する、請求項記載のガスタービンエンジン。
  11. 前記高圧圧縮機と前記高圧タービンとが第の軸により連結され、前記低圧圧縮機と前記低圧タービンとが第の軸により連結されている、請求項10に記載のガスタービンエンジン。
  12. 前記低圧圧縮機が少くとも5段からなり、前記高圧圧縮機が少くとも14段からなる、請求項10に記載のガスタービンエンジン。
  13. 少くとも2段からなる高圧タービンと、少くとも5段からなる低圧圧縮機とを有する、請求項12に記載のガスタービンエンジン。
  14. 前記水噴射装置が、各前記ノズルに連通する水貯槽と、前記水貯槽から前記ノズルへの水の流れを制御する給水弁とをさらに有する、請求項1に記載のガスタービンエンジン。
  15. 低圧圧縮機をさらに有し、前記ノズルが前記低圧圧縮機と前記高圧圧縮機との中間に位置している、請求項1に記載のガスタービンエンジン。
  16. 低圧圧縮機をさらに有し、前記ノズルが前記低圧圧縮機の上流に位置している、請求項1に記載のガスタービンエンジン。
  17. 前記ノズルの各々が内側流路と外側流路とを有し、前記内側流路が水貯槽に連結され、前記外側流路が加熱された空気の発生源に連結されている、請求項1に記載のガスタービンエンジン。
  18. 前記ノズルが水を微粒化する、請求項1に記載のガスタービンエンジン。
  19. 前記ノズルからの水滴の直径が20ミクロンである、請求項18に記載のガスタービンエンジン。
  20. 請求項1に記載のガスタービンエンジンであって、
    低圧圧縮機と、
    該低圧圧縮機の下流側にある高圧圧縮機と、
    該高圧圧縮機の下流側に位置する燃焼器と、
    該燃焼器の下流側にある高圧タービンと、
    該高圧タービンの下流側にある低圧タービンと
    各前記ノズルに連通する水貯槽と
    前記水貯槽から前記ノズルへの水の流れを制御するため給水弁と、を有するガスタービンエンジン。
  21. 前記ノズルが前記低圧圧縮機と前記高圧圧縮機との中間に位置している、請求項20に記載のガスタービンエンジン。
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