JP6190166B2

JP6190166B2 - オフラインの圧縮機およびタービンの改良されたクリーニングのための方法、システム、および装置

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Publication number: JP6190166B2
Application number: JP2013117432A
Authority: JP
Inventors: アールストン・イルフォード・シピオ; サンジ・イカナヤケ
Original assignee: General Electric Co
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Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2033-06-04
Also published as: EP2672077B1; RU2013126228A; JP2013256943A; US8998567B2; RU2614472C2; CN103485893A; EP2672077A1; US20130330172A1; CN103485893B

Description

本発明は、概して、発電のために使用されるようなタービンに関し、より具体的には、タービンをクリーニングするための方法、システム、および装置に関する。

発電のために使用されるようなタービンは、天然ガスまたは合成ガスなどのような様々な燃料、ならびに、様々な重量および粘度の噴霧液体燃料を使用することが可能である。どのような燃料が使用されても、タービンの中のブレードおよび他の構造体は、時間とともに、燃焼プロセスの副生成物である様々な残留物の堆積物の構築にさらされる。堆積物の構築は、結果的に、タービン効率の低下、および、タービンコンポーネントの劣化の可能性を生じさせる。

燃焼副生成物の堆積物の構築に対処する努力には、定期的な間隔で、タービンを洗浄することが含まれる。既知の洗浄方法は、タービンが比較的遅い速度で回転させられている間に、タービンのベルマウスの中へ、軸線方向に、所定のノズル配置を通して、水および／またはクリーニング剤をスプレーすることを必要とする。しかし、そのような既知の方法は、典型的に、タービンの圧縮機部分のおおよそ第７段までだけに効果的なクリーニングをもたらす。多くの場合、水および／またはクリーニング剤は、後方段に到達する時間までに、劣化または蒸発する。そのうえ、そのような既知の技術は、タービンのより高い（下流の）段に簡単に移動する破片または堆積物の構築材料を、生じさせる可能性がある。さらに、ノズル閉塞も、クリーニング効果を低減させる可能性がある。また、専用のノズルは、閉塞される可能性があり、望ましくないスプレーパターンの変化および効率の低下につながる。

タービンをクリーニングするための他の既知の方法には、持続期間および／もしくは洗浄の頻度を増加させること、水に対するクリーニング剤の比率を増加させること、使用されるクリーニング剤のタイプを変更すること、（密着した領域およびタービンの後方段へ、より容易に移動する）泡ベースのクリーニング剤を使用すること、ならびに／または、定期的なマニュアルクリーニングの方策を実施することが含まれてきた。

米国特許出願公開第２００９／０１５８７３９号明細書

１つの観点では、タービンエンジンシステムが提供される。タービンエンジンシステムは、圧縮機セクション、タービンセクション、圧縮機セクションの空気抽気配管、および、タービンセクションの空気抽気配管を含むタービンエンジンを含む。タービンエンジンシステムは、水の供給部に流体連通して接続された水供給配管をさらに含む。タービンエンジンシステムは、少なくとも１つのクリーニング剤の供給部に流体連通して接続されたクリーニング剤供給配管をさらに含む。タービンエンジンシステムは、混合チャンバーであって、混合チャンバーは、水供給配管およびクリーニング剤供給配管に流体連通して接続されており、混合チャンバーは、水供給配管から水を受け取り、クリーニング供給配管から少なくとも１つのクリーニング剤を受け取り、クリーニング混合物を生成するように構成されている、混合チャンバーをさらに含む。タービンエンジンシステムは、混合チャンバーに流体連通して接続されたクリーニング混合物供給配管であって、クリーニング混合物供給配管は、圧縮機セクションの空気抽気配管およびタービンセクションの空気抽気配管に流体連通して接続されており、圧縮機セクションおよびタービンセクションのうちの１つにクリーニング混合物を選択的に供給する、クリーニング混合物供給配管をさらに含む。タービンエンジンシステムは、水供給配管、クリーニング剤供給配管、およびクリーニング混合物配管のうちの少なくとも１つに流体連通して接続された少なくとも１つのポンプをさらに含む。タービンエンジンシステムは、水供給配管、クリーニング剤供給配管、クリーニング混合物配管、および少なくとも１つのポンプに接続された制御システムであって、制御システムは、それぞれ、水供給配管、クリーニング剤供給配管、およびクリーニング混合物供給配管を通る、水、クリーニング剤、およびクリーニング混合物の流量を調節するように操作可能に構成されている、制御システムをさらに含む。

別の観点では、圧縮機セクション、タービンセクション、圧縮機の空気抽気配管、および、タービンの空気抽気配管を有するタービンエンジンをクリーニングするための方法が提供される。方法は、水供給配管を、水の供給部に流体連通して接続するステップを含む。方法は、クリーニング剤供給配管を、クリーニング剤の少なくとも１つの供給部に流体連通して接続するステップをさらに含む。方法は、混合チャンバーを、水供給配管およびクリーニング剤供給配管に流体連通して接続するステップであって、混合チャンバーは、水供給配管から水を受け取り、クリーニング供給配管から少なくとも１つのクリーニング剤を受け取り、クリーニング混合物を生成するように構成されている、ステップをさらに含む。方法は、クリーニング混合物供給配管を、混合チャンバーに流体連通して接続するステップをさらに含む。方法は、クリーニング混合物供給配管を、圧縮機セクションの空気抽気配管およびタービンセクションの空気抽気配管に流体連通して接続するステップであって、圧縮機セクションおよびタービンセクションのうちの１つにクリーニング混合物を選択的に供給する、ステップをさらに含む。方法は、制御システムを、水供給配管、クリーニング剤供給配管、およびクリーニング混合物配管に接続するステップであって、それぞれ、水供給配管、クリーニング剤供給配管、およびクリーニング混合物供給配管を通る、水、クリーニング剤、およびクリーニング混合物の流量を調節する、ステップをさらに含む。

さらに別の観点では、圧縮機セクション、タービンセクション、圧縮機の空気抽気配管、および、タービンの空気抽気配管を有するタービンエンジンをクリーニングするためのシステムが提供される。システムは、水の供給部に流体連通して接続された水供給配管を含む。システムは、少なくとも１つのクリーニング剤の供給部に流体連通して接続されたクリーニング剤供給配管をさらに含む。システムは、混合チャンバーであって、混合チャンバーは、水供給配管およびクリーニング剤供給配管に流体連通して接続されており、混合チャンバーは、水供給配管から水を受け取り、クリーニング供給配管から少なくとも１つのクリーニング剤を受け取り、クリーニング混合物を生成するように構成されている、混合チャンバーをさらに含む。システムは、混合チャンバーに流体連通して接続されたクリーニング混合物供給配管であって、クリーニング混合物供給配管は、圧縮機セクションの空気抽気配管およびタービンセクションの空気抽気配管に流体連通して接続されており、圧縮機セクションおよびタービンセクションのうちの１つにクリーニング混合物を選択的に供給する、クリーニング混合物供給配管をさらに含む。システムは、水供給配管、クリーニング剤供給配管、およびクリーニング混合物配管のうちの少なくとも１つに流体連通して接続された少なくとも１つのポンプをさらに含む。システムは、水供給配管、クリーニング剤供給配管、クリーニング混合物配管、および少なくとも１つのポンプに接続された制御システムであって、制御システムは、それぞれ、水供給配管、クリーニング剤供給配管、およびクリーニング混合物供給配管を通る、水、クリーニング剤、およびクリーニング混合物の流量を調節するように操作可能に構成されている、制御システムをさらに含む。

例示のタービンエンジンの概略側断面図である。例示のタービンエンジンの圧縮機セクションの概略図である。水および／またはクリーニング剤をタービンエンジンの中に供給するための例示の配管配置の概略図である。水および／またはクリーニング剤をタービンエンジンの中に供給するための例示の配管配置のさらなる概略図であり、制御の態様を含む図である。例示のタービン洗浄プロセスの予備的準備局面を図示するフローチャートである。例示のタービン洗浄プロセスの第１の部分を図示するフローチャートである。例示のタービン洗浄プロセスの第２の部分を図示するフローチャートである。

図１は、例示のガスタービンエンジン１００の概略図である。エンジン１００は、圧縮機セクション１０２および燃焼器アッセンブリ１０４を含む。また、エンジン１００は、タービンセクション１０８および共通の圧縮機／タービンシャフト１１０（ローター１１０と称されることもある）も含む。

運転中、空気が、圧縮機セクション１０２を通って流れ、圧縮空気が、燃焼器アッセンブリ１０４に供給されるようになっている。燃料が、燃焼器アッセンブリ１０４の中に画定された燃焼領域および／またはゾーン（図示せず）に導かれ、燃焼器アッセンブリ１０４において、燃料は、空気と混合され、点火される。発生させられた燃焼ガスは、タービンセクション１０８に導かれ、タービンセクション１０８において、ガス流れの熱エネルギーが、機械的な回転エネルギーに変換される。タービンセクション１０８は、シャフト１１０に回転可能に連結されている。また、本明細書で使用されている「流体」の用語は、それに限定されないが、ガスおよび空気を含む、任意の流れる媒体または材料を含むということが認識されるべきである。

図２は、例示のタービンエンジン１００の圧縮機セクションの概略図である。エンジン１００は、圧縮機ベルマウス１１２、入口ガイドベーン１１４、および圧縮機静翼１１６をさらに含む。先に述べたように、既知の洗浄方法は、水洗浄ノズルの設置１１８（図示せず）を必要とし、洗浄水が、圧縮機１０２を通って、概して軸線方向の経路１２０を進むようになっている。既知の洗浄方法は、典型的に、圧縮機１０２の最初の７段（または、より少ない段）１２２だけにわたって、効果的なクリーニングをもたらし、圧縮機１０２の後方段１２４は、十分なクリーニングを受けない状態である。入り口点１２６、１２８は、本明細書で述べられている方法、システム、および装置の例示的な実施形態では、水および／またはクリーニング剤の導入のための入り口点を示しており、入り口点は、それぞれ、圧縮機１０２の第９番目の（第９）段、および、第１３番目の（第１３）段に位置付けられている。

図３は、タービンエンジン１００を洗浄するための例示的なシステム１３０の概略図であり、タービンエンジン１００は、水および／またはクリーニング剤をタービン１００の中へ供給するための配管１３２を含む。例示的な実施形態では、洗浄システム１３０は、タービン１００がオフライン（燃料を燃やしていない、または、動力を供給していない）であるときにタービン１００を洗浄するために構成されている。洗浄システム１３０を利用するために、タービン１００は、ターニングギヤおよび駆動モーター（図示せず）に接続されている。そのうえ、タービン１００の中へ導入されている水またはクリーニング混合物が、内部のメタルに熱的に衝撃を与えることとならないように、および、クリープを誘発させることとならないように、または、材料のいかなる機械的もしくは構造的変形をも誘発させることとならないように、内部ボリュームおよび表面が、十分に（例えば、１４５°Ｆまたはそれより下に）冷却されるまで、タービン１００は、冷却されることが許容される。さらに、例示的な実施形態では、制御システム１９０（図４に示されている）は、オペレーターが、クリーニング剤に対する水の比率、洗浄シーケンスのためのサイクル時間、または、洗浄もしくはすすぎサイクルの中のステップの順序を変更することができないように、適切にプログラムされることとなる。好ましくは、洗浄方法のそのような態様は、洗浄されているタービンの仕様および構成に合わせるように、タービン製造業者によって選択されることとなり、それは、本開示を前にした当業者によって容易に適合させられることが可能である。

例示の洗浄システム１３０では、水／クリーニング剤供給配管１３２が、既知のタービン構成に既に存在する、既存の圧縮機の空気抽気配管１３４、１３６に（典型的に、圧縮機段の第９段および第１３段において）接続され、既存のタービン冷却配管１３８、１４０に（典型的に、タービン段の第２段および第３段において）接続される。例示の洗浄システム１３０では、前述の追加的な配管配置は、上述のように、ベルマウスノズル（図示せず）とともに使用されるか、または、ベルマウスノズルの代替例として使用される。

供給配管１３２は、水（好ましくは、脱イオン水）の供給源１４４に接続された水供給配管１４２、および、クリーニング剤の１つの供給源または複数の供給源１４８に接続されたクリーニング剤供給配管１４６を含み、追加的な弁調整（図示せず）は、例えば、圧縮機セクション１０２とタービンセクション１０８とを対比してクリーニングするために、クリーニング剤の異なる供給源の間の選択を可能にする。タービン１００が燃料として重油を使用する用途に関して、そのような燃料は、典型的に、バナジウム基腐食／堆積物抑制剤で処理され、それは、運転中にタービン１００の中にスラグを形成する可能性がある。システム１３０の供給配管１３２は、適宜、水性の硫酸マグネシウム溶液の供給部１５２に接続された硫酸マグネシウム配管１５０を含むことが可能である。硫酸マグネシウムは、重油燃料の使用によって促進されるバナジウム基スラグの形成を防止するのを助ける。水供給配管１４２、クリーニング剤供給配管１４６、および硫酸マグネシウム供給配管１５０のそれぞれが、モーター１５４を有するポンプ１５３、ならびに、弁１５６、１５８、および、リターンフロー回路１６０を含む。

水供給配管１４２、クリーニング剤供給配管１４６、および、（存在するとすれば）オプションの硫酸マグネシウム供給配管１５０は、混合チャンバー１６２の中へつながり、水が、第一次流れを形成し、クリーニング剤および硫酸マグネシウムが、第二次流れを形成し、第二次流れは、第一次の水流れの中へ向けられ、完全な混合を確実にする。混合チャンバー１６２から、組み合わせられたクリーニング混合物（図示せず）が、クリーニング混合物供給マニホールド１６４へ向けられ、供給マニホールド１６４は、混合チャンバー１６２からの流出を制御する。マニホールド１６４は、インターロックされた弁１６６、１６８を含み、例示的な実施形態では、弁１６６、１６８は、任意の所与の時間に、弁１６６、１６８のうちの一方またはもう一方のだけが開くことができるように制御される（両方の弁１６６、１６８は、同時に閉められることが可能であるが）。代替的な例示の実施形態では、弁１６６、１６８は、別々に、および、独立して制御可能である。

マニホールド１６４から、クリーニング混合物供給支流１７０は、クリーニング混合物を、タービン１００のベルマウス１１２へ提供する（適当な弁が、適切に構成されているとき）。同様に、クリーニング混合物供給ライン１７２は、三方弁１７４につながっており、そして、三方弁１７４は、クリーニング混合物供給支流１７６、１７８につながっており、好ましくは、それぞれ、圧縮機段の第９段の空気抽気配管１３４、および、圧縮機段の第１３段の空気抽気配管１３６に、同時にクリーニング混合物を供給する。支流１７６および１７８は、それぞれ、クイックディスコネクト１８０が設けられており、クイックディスコネクト１８０は、特殊クリーニング剤が使用されるときに使用されるために設けられている。クリーニング混合物供給配管１８２が、マニホールド１６４から三方弁１８４へ延在しており、続いて、クリーニング混合物支流１８６、１８８へ延在しており、好ましくは、それぞれ、タービン段の第２段の冷却配管１３８、および、タービン段の第３段の冷却配管１４０に、同時にクリーニング混合物を供給する。また、支流１８６、１８８にも、同様に、特殊クリーニング剤が使用されるときの使用のために、クイックディスコネクト１８０が設けられている。

図４は、例示の洗浄システム１３０のさらなる概略図であり、制御の態様を含んでいる。洗浄システム１３０は、図３に示されているものと同じ配管配置を組み込んでおり、したがって、図３のシステム１３０のものと同様の機能を果たす同様のコンポーネントは、同様の参照番号が与えられている。洗浄システム１３０は、モーターセンサー１９２、１９４、および１９６をさらに含み、モーターセンサー１９２、１９４、および１９６は、それぞれ、クリーニング剤供給配管１４６、水配管１４２、および、オプションの硫酸マグネシウム配管１５０に位置付けられたポンプ１５３の運転を感知する。制御システム１９０は、クリーニング剤レベルセンサー２００、硫酸マグネシウムレベルセンサー２０２、クリーニング剤圧力センサー２０４、水圧力センサー２０６、硫酸マグネシウム圧力センサー２０８、クリーニング混合物流出圧力センサー２１０、（タービン１００の圧縮機セクション１０２の中の圧力を感知する）圧縮機圧力センサー２１２、（タービンセクション１０８の中の圧力を感知する）タービン圧力センサー２１４、（ベルマウス１１２において、支流１７０の中の圧力を感知する）入口圧力センサー２１６（それらは、その運転に対する様々なパラメーターを感知する）、ならびに、三位置弁１７４、１８４にそれぞれ関係する弁位置センサー２１８および２２０をさらに組み込んでいる。制御システム１９０は、流量センサー２２２、２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、２３６、２３８、および２４０をさらに含んでおり、そのそれぞれが、そのそれぞれの配管を通って流れる（もしくは、流れない）水、クリーニング剤、硫酸マグネシウム、またはクリーニング混合物の流量を感知するように構成されている。

例示的な実施形態では、制御システム１９０は、通信リンク１９８を介して、本明細書で記載されている様々な圧力センサー、流量センサー、および位置センサーと通信し、本明細書で記載されているように、洗浄システム１３０の運転を達成するために必要とされるように、モーター１５４の起動、停止、または、速度を制御し、弁１５６、１５８、１６６、１６８、１７４および１８４の開閉、または、位置を制御するために設けられた作動メカニズム（図示せず）とさらに通信する。通信リンク１９８は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアで実施されることが可能である。一実施形態では、通信リンク１９８は、本明細書の教示に導かれて、当業者に既知の任意の有線または無線通信プロトコルにしたがって、制御システム１９０から、および、制御システム１９０へ、データ信号を遠隔に伝達する。そのようなデータ信号は、それに限定されないが、制御システム１９０に送信された様々なセンサーの運転条件、および／または、制御システム１９０によって、図４に示されて本明細書で記載されているセンサーに伝達された様々な命令信号を表す信号を含むもの、を含むことが可能である。

制御システム１９０は、制御パネル／ディスプレイ２４２、制御装置２４４、および、少なくとも１つのプロセッサー２４６を含むコンピューターシステムであることが可能である。制御システム１９０は、センサー入力および人間オペレーターからの指令を使用して、洗浄システム１３０の運転を制御するプログラムを実行する。ユーザー入力機能が、制御パネル／ディスプレイ２４２の中に提供されており、制御パネル／ディスプレイ２４２は、ユーザー入力選択デバイス、および、洗浄システム１３０の様々なコンポーネントの運転条件のディスプレイの役割を果たす。例えば、制御パネル／ディスプレイ２４２は、弁インターロック制御弁１６６および１６８の状態および位置；クリーニング剤レベルの状態；硫酸マグネシウムレベルの状態；モーターセンサー１９２を介したポンプモーター１５４の運転状態；タービン１００を出ていく使用済みのクリーニング混合物の伝導率；流量センサー２２２、２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、２３６、２３８、および２４０；三方弁１７４、１８４；クリーニング混合物の流出圧力センサー２１０；モーター１５４；タービン１００の内部／ホイールスペースの温度；ならびに、洗浄システム１３０の運転停止後の時間などのような様々な経過時間について、情報を提供することが可能であり、かつ／または、それらについて、オペレーターによって指令が入力されることを可能にする。例示の実施形態では、制御パネル／ディスプレイ２４２は、機能を選択的に実施するために、ユーザーが、制御パネル／ディスプレイ２４２の上で押圧接触することに応答するように、構成されることが可能である。また、制御パネル／ディスプレイ２４２は、従来の周知の方式で動作するキーパッドを含むことも可能である。したがって、ユーザーは、制御パネル／ディスプレイ２４２の表面に接触することによって、制御システム１９０で利用可能な所望の機能を操作することが可能である。制御システム１９０によって発生させられた命令が、上述のセンサーに、洗浄システム１３０の運転を監視させ、洗浄システム１３０の他の制御設定を作動させる。

制御システム１９０の圧力センサー、位置センサー、および、流量センサーのそれぞれは、そのそれぞれの感知された値の読み出し値を制御パネル２４２の上に提供するように適切に構成されており、そして、制御パネル２４２は、適切な制御装置２４４と通信し、制御装置２４４は、１つまたは複数の制御プロセッサー２４６を組み込んでいる。

本明細書で使用されているように、プロセッサーの用語は、当技術分野においてコンピューターと称されるそれらの集積回路だけに限定されず、マイクロ制御装置、マイクロコンピューター、プログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路、および、他のプログラマブル回路を広く参照しており、これらの用語は、本明細書では、互換性を持って使用されている。本明細書で記載されている実施形態では、メモリーは、それに限定されないが、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）などのようなコンピューター可読媒体、および、フラッシュメモリーなどのようなコンピューター可読不揮発性媒体を含むことが可能である。代替的に、フロッピー(登録商標）ディスク、コンパクトディスク−リードオンリーメモリー（ＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯＤ）、および／または、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）も、使用されることが可能である。また、本明細書で記載されている実施形態では、追加的な入力チャンネルは、それに限定されないが、マウスおよびキーボードなどのようなオペレーターインターフェースに関係するコンピューター周辺機器であることが可能である。また、代替的に、例えば、それに限定されないが、スキャナーを含むことが可能な他のコンピューター周辺機器が、使用されることも可能である。そのうえ、例示の実施形態では、追加的な出力チャンネルは、それに限定されないが、オペレーターインターフェースモニターを含むことが可能である。

図５は、タービン１００を洗浄するための例示の方法の予備的準備局面３００のフローチャートである。準備局面３００は、制御パネル／ディスプレイ２４２を通して開始指令を作動させることによって、洗浄プロセスを開始３０２することを含む。導入されたクリーニング混合物のクリーニング作用を促進するために、タービン１００が、（約３〜６ｒｐｍなどのような、「ターニングギヤ」速度とも称される）所定の速度で回転しているかどうかについて、制御システム１９０が決定３０４する。制御システム１９０が、タービン１００が正しい速度で回転していないということを決定した場合、制御システム１９０は、アラームを作動３０６させる（かつ／または、警告灯を点灯させ、かつ／または、他の任意の適切な警告デバイスを作動させる）。制御システム１９０が、タービン１００が適切な速度で回転しているということを決定した場合、次いで、制御システム１９０は、タービン１００の内部／ホイールスペースが適切な温度（例示的な実施形態では、１４５°Ｆより低いことが好ましい）であるかどうかについて決定する。タービン１００の内部温度は、クリーニング混合物の効果、ならびに、金属コンポーネントの完全性および性能に悪影響を与えることとなる温度よりも低く保たれなければならない。制御システム１９０が、タービン１００の内部温度が所定の値を超えているということを決定した場合、制御システム１９０は、アラームを作動３１０させる（かつ／または、警告灯を点灯させ、かつ／または、他の任意の適切な警告デバイスを作動させる）。制御システム１９０が、内部温度が所定の制限値の中にあるということを決定した場合、制御システム１９０は、オペレーターが制御パネル／ディスプレイ２４２の上で「洗浄」命令を作動３１２させることを可能にする。次いで、制御システム１９０は、制御パネル／ディスプレイ２４２の上に１つのプロンプトまたは複数のプロンプトを表示３１４させ、オペレーターが、圧縮機セクション１０２もしくはタービンセクション１０８のどちらか一方を個別に洗浄するかどうかを選択して、個別洗浄をするか、または、組み合わせ洗浄を選択するかを可能にする。オペレーターが個別洗浄を選択した場合、制御システム１９０は、圧縮機セクション１０２を洗浄３１８するか、または、タービンセクション１０８を洗浄３２０するかを選ぶようにオペレーターに促す３１６。オペレーターが個別洗浄の反対を選択３１６した場合、制御システム１９０は、組み合わせ洗浄の洗浄順序を選択３２４するようにオペレーターに促す３２２。

図６は、例示のタービン洗浄プロセス４００の第１の部分４０２を図示するフローチャートである。オペレーターが、洗浄に関して、圧縮機セクション１０２またはタービンセクション１０８を選択４０４すると、制御システム１９０は、クリーニング剤レベルが、洗浄サイクルに十分と考えられる所定のレベルにあるか、または、それを超えているかについて決定４０６する。不十分なクリーニング剤しか存在しない場合、制御システム１９０は、アラームを作動４０８させる（かつ／または、警告灯を点灯させ、かつ／または、他の任意の適切な警告デバイスを作動させる）。アラームが作動４０８すると、制御システム１９０は、自動的に、または、（タッチ制御パネル／ディスプレイ２４２を通してなどのような）オペレーターによる命令の入力を受けてのいずれかによって、タービン洗浄プロセス４００の第１の部分４０２を停止４１０させ、クリーニング剤レベルが、増大させられ補給されることを許容する。制御システム１９０が、クリーニング剤レベルは必要量に対して十分であるということを決定４０６した場合、制御システム１９０は、脱塩水の供給部１４４が必要量に対して十分であるかどうかについて決定４１２する。制御システム１９０が、不十分な脱塩水の供給部１４４しか存在しないということを決定４１２した場合、制御システム１９０は、アラームを作動４１４させる（かつ／または、警告灯を点灯させ、かつ／または、他の任意の適切な警告デバイスを作動させる）。再度、制御システム１９０は、自動的に、または、オペレーターによる命令の入力を受けてのいずれかによって、タービン洗浄プロセス４００の第１の部分４０２を停止４１０させ、脱塩水の供給部１４４の補給または回復を許容する。

制御システム１９０が、脱塩水の供給部１４４は十分であるということを決定した場合、制御システム１９０は、図３および図４で記載および示されたように、必要な弁の位置を決定４１６し、以前に選択されたタービン洗浄プロセス４００を達成するために必要な弁の作動を引き起こす。次いで、制御システム１９０は、ポンプ１５３のモーター１５４が運転中であるかどうかについて確認４１８する。制御システム１９０が、モーター１５４は運転中ではないということを決定４１８した場合、制御システム１９０は、信号灯表示「待機」などのような、アラームまたは信号を作動４２０させる。例示的な実施形態では、制御システム１９０は、単に、所定時間にわたりプロセスを休止し、次いで、モーター１５４の運転を再チェックし、モーターの運転が検出されれば、プロセスを再開するように構成されることが可能である。代替的な例示の実施形態では、制御システム１９０は、指令を表示させることが可能であり、例えば、モーターの運転を確かめるために、人間オペレーターの介入が必要であるということを示し、オペレーターによって運転が確かめられたら、オペレーターは、「再開」ボタン（実際のボタン、または、ディスプレイ２４２上のボタンのいずれか）を押すまたはタッチするように指示されることが可能である。制御システム１９０が、モーター１５４は運転中であるということを決定４１８した場合、次いで、制御システム１９０は、混合チャンバー１６２から離れていくクリーニング混合物の吐出圧力が所定のパラメーターの中にあるかどうかについて決定４２２する。制御システム１９０が、クリーニング混合物の吐出圧力が所定のパラメーターの中にないということを決定４２２した場合、制御システム１９０は、信号灯表示「待機」などのような、アラームまたは信号を作動４２４させる。制御システム１９０が、クリーニング混合物の吐出圧力が所定のパラメーターの中にあるということを決定した場合、制御システム１９０は、クリーニング混合物の流量が十分であるかどうかについて決定４２６する。制御システム１９０が、クリーニング混合物の流量が所定のパラメーターの中にないということを決定４２６した場合、制御システム１９０は、信号灯表示「待機」などのような、アラームまたは信号を作動４２８させる。制御システム１９０が、クリーニング混合物の流量が所定のパラメーターの中にあるということを決定４２６した場合、制御システム１９０は、所定量の時間にわたり、クリーニング混合物をタービン１００の中へ供給４３０する。

図７は、例示のタービン洗浄プロセス４００の第２の部分４３２のフローチャートである。タービン１００にクリーニング混合物を時限的に充填することが完了４３４すると、制御システム１９０は、運転中の特定の洗浄サイクルに関する適当な弁を閉め４３６、適当なポンプモーター１５４を停止させる。制御システム１９０は、必要な弁が閉められ、かつ、モーターが停止されたかどうかについて確認４３８する。制御システム１９０が、必要な弁が閉められておらず、モーターが停止されていないということを決定した場合、制御システム１９０は、アラームまたは信号を作動４４０させ、関連の弁またはポンプの積極的な作動／作動停止などのような、オペレーターの介入を示す。制御システム１９０が、必要な弁が作動されており、ポンプモーターが停止されているということを決定４３８した場合、制御システム１９０は、所定の期間（例えば、５分間）にわたり、所定の回転／撹拌速度（例えば、毎分１００回転）で、タービン１００をモータリングすることよって、クリーニング混合物の撹拌を継続４４２し、圧縮機動翼および静翼から堆積物を除去する。所定の期間の終わりに、制御システム１９０は、ドレン弁（図示せず）を開け４４４、洗浄溶液排出シーケンスを開始させる。制御システム１９０が、洗浄溶液排出シーケンスが完了したかどうかについて決定４４６する。制御システム１９０が、洗浄溶液排出シーケンスが完了してないということを決定した場合、制御システム１９０は、アラームを作動４４８させ、オペレーターの介入が必要であるという指示を提供する。制御システム１９０が、洗浄溶液排出シーケンスが完了したということを決定した場合、制御システム１９０は、タービン１００から駆動力を取り除き４５０、タービン１００がターニングギヤ速度に惰性回転降下することを許容する。制御システム１９０が、タービン回転がターニングギヤ速度に到達したということを感知すると、制御システム１９０が、すすぎシーケンスを開始４５２させる。

すすぎシーケンスの間、制御システム１９０が、供給部１４４からタービン１００の内部へ脱イオン水を導入する。代替的な例示の実施形態では、すすぎを促進させる添加剤が、すすぎ水に加えられることが可能である。制御システム１９０が、十分なすすぎ溶液がタービン１００の中へ導入されたということを決定４５４したとき、制御システム１９０は、必要な弁を閉め４５６、関連のポンプモーターを停止させる。制御システム１９０が、弁が閉められており、ポンプモーターが停止されたかどうかについて確認４５８する。制御システム１９０が、弁が閉められておらず、モーターが停止されていないということを決定した場合、制御システム１９０は、アラームまたは信号を作動４６０させ、関連の弁またはポンプの積極的な作動／作動停止などのような、オペレーターの介入を示す。制御システム１９０が、関連の弁が閉められており、ポンプモーターが停止されているということを確認した場合、制御システム１９０は、所定の期間（例えば、５分間）にわたる撹拌サイクル、および、所定の速度のタービン１００の回転を開始４６２させる。時限的な撹拌サイクルが完了すると、制御システム１９０は、ドレン弁（図示せず）を開け４６４、タービン１００を排出させる。

タービン１００から放出されたドレン水に露出されたセンサー（図示せず）を通して、制御システム１９０は、すすぎ水が十分に清浄であるかどうかについて検出４６６し、タービン１００が十分にすすがれたことを示す。例示の洗浄システムでは、これは、吐出されたすすぎ水の伝導率を測定することによって達成される。すなわち、すすぎ水の伝導率が、所定の値を超えているか、または、所定の値より下である場合、使用された（１つまたは複数の）クリーニング剤に応じて、次いで、さらなるすすぎが必要とされる。制御システム１９０が、すすぎ水が十分に「清浄」ではないということを決定した場合、制御システム１９０は、アラームを作動４６８させ、すすぎシーケンスが再度開始されるべきであるということを示す。さらに、抜き出されたすすぎ水が濾過され、所定の量を超過する破片または堆積物材料が検出された場合、全体の洗浄サイクルは、繰り返されなければならない可能性がある。

タービンすすぎ水の条件から、制御システム１９０が、タービン１００が十分にすすがれたということを決定した場合、制御システム１９０は、タービン乾燥シーケンスを開始４７０させ、タービン乾燥シーケンスでは、制御システム１９０は、ドレンを開け４７２、タービン１００を、所定の時間にわたり、所定の回転速度（例えば、毎分８００〜１２００回転）で回転させる。乾燥の間、全てのドレン弁は、開位置に維持され、タービン１００が位置付けられている設備の排出システム（図示せず）の中へすすぎ水を排出することを促進させる。所定の乾燥時間が経過した後、制御システム１９０は、タービン１００から駆動力を取り除くことによって、タービン１００を惰性回転４７４させる。制御システム１９０が、タービン１００が惰性回転してターニングギヤ速度に戻ったということを感知すると、洗浄プロセス４００は、終了４７６される。

本明細書で記載されている本発明は、タービンクリーニングの既知の方法に対して：とりわけ、タービンエンジンの後段を含むいくつかの場所に、同時に、タービン構造体の奥深くへ、水および／またはクリーニング剤を導入する能力がある；既存のタービンの空気抽気配管が使用されるので、実施が容易である；「固定」制御プログラミングの使用により、クリーニング効率を低下させ、かつ／または、機器を損傷させ得るプロトコルの場当たり的な変更を排除することとなる；ベルマウスだけのクリーニング混合物導入方法に生じるノズル閉塞の問題を回避する能力がある；異なるタイプのクリーニング剤を、タービンの異なる領域に使用する能力がある；より少ない洗浄サイクルにつながり、全体的な洗浄、および、とりわけ後段のマニュアル洗浄に起因して、より少ないタービンの休止時間につながり、より少ない、洗浄に起因するタービンコンポーネントの浸食につながる、より効果的な洗浄を提供する；などのような、いくつかの利点を提供する。

タービンエンジンコンポーネントをクリーニングするための方法、システム、および、装置の例示の実施形態が、上記に詳細に述べられている。方法およびシステムは、本明細書で記載されている具体的な実施形態に限定されず、むしろ、システムのコンポーネント、および／または、方法のステップは、個別に、ならびに、本明細書で記載されている他のコンポーネントおよび／またはステップから別々に利用されることが可能である。例えば、本方法、システム、および装置は、発電のための定置式のタービンエンジンの圧縮機段およびタービン段のクリーニングを容易にするだけでなく、航空転用エンジンなどのような他のタービン用途に容易に適合されることが可能である。

本発明の様々な実施形態の具体的な特徴が、ある図面に示されており、他の図面には示されていない可能性があるが、これは、便宜上のためだけである。本発明の原理によれば、図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせられて、参照および／または特許請求されることが可能である。

この書面による説明は、本発明を開示するために、また、任意の当業者が本発明を実施（任意のデバイスまたはシステムを製造および使用すること、ならびに任意の組み込まれた方法を実行することを含む）することができるように、例（最良の形態を含む）を使用している。本発明の特許の範囲は、特許請求の範囲によって画定され、当業者が考え付く他の例を含むことが可能である。そのような他の例が、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を含んでいる場合には、または、特許請求の範囲の文言とわずかに異なる、均等な構造的要素を含んでいる場合には、そのような他の例は、特許請求の範囲内に含まれるということが意図されている。

本発明は、様々な具体的な実施形態に関連して記載されてきたが、当業者は、本発明が特許請求の範囲の精神および範囲の中の修正と共に実施されることが可能であるということを認識するであろう。

１００タービンエンジン
１０２圧縮機セクション
１０４燃焼器アッセンブリ
１０８タービンセクション
１１０ローター／圧縮機／タービンシャフト
１１２ベルマウス
１１４入口ガイドベーン
１１６圧縮機静翼
１１８設置
１２０軸線方向の経路
１２２段
１２４後方段
１２６入り口点
１２８入り口点
１３０洗浄システム
１３２クリーニング剤供給配管
１３４圧縮機の空気抽気配管
１３６圧縮機の空気抽気配管
１３８タービン冷却配管
１４０タービン冷却配管
１４２水供給配管
１４４供給部
１４６クリーニング剤供給配管
１４８１つの供給部または複数の供給部
１５０硫酸マグネシウム配管
１５２供給部
１５３（１つまたは複数の）ポンプ
１５４（１つまたは複数の）モーター
１５６弁
１５８弁
１６０リターンフロー回路
１６２混合チャンバー
１６４クリーニング混合物供給マニホールド
１６６弁
１６８弁
１７０クリーニング混合物供給支流
１７２クリーニング混合物供給ライン
１７４三方弁
１７６クリーニング混合物供給支流
１７８クリーニング混合物供給支流
１８０クイックディスコネクト
１８２クリーニング混合物供給配管
１８４三方弁
１８６クリーニング混合物支流
１８８クリーニング混合物支流
１９０制御システム
１９２モーターセンサー
１９４モーターセンサー
１９６モーターセンサー
１９８通信リンク
２００クリーニング剤レベルセンサー
２０２硫酸マグネシウムレベルセンサー
２０４クリーニング剤圧力センサー
２０６水圧力センサー
２０８硫酸マグネシウム圧力センサー
２１０混合物流出圧力センサー
２１２圧縮機圧力センサー
２１４タービン圧力センサー
２１６入口圧力センサー
２１８弁位置センサー
２２０弁位置センサー
２２２流量センサー
２２４流量センサー
２２６流量センサー
２２８流量センサー
２３０流量センサー
２３２流量センサー
２２４流量センサー
２３６流量センサー
２３８流量センサー
２４０流量センサー
２４２制御パネル／ディスプレイ
２４４制御装置
２４６プロセッサー
３００準備局面
３０２開始させる
３０４決定する
３０６作動させる
３１０作動させる
３１２作動させる
３１４表示する
３１６促す
３１８洗浄する
３２０洗浄する
３２２促す
３２４選択する
４００タービン洗浄プロセス
４０２第１の部分
４０４選択する
４０６決定する
４０８作動させる
４１０停止させる
４１２決定する
４１４作動させる
４１６決定する
４１８確認する
４２０作動させる
４２２決定する
４２４作動させる
４２６決定する
４２８作動させる
４３０供給する
４３２第２の部分
４３４完了する
４３６閉める
４３８確認する
４４０作動させる
４４２継続する
４４４開ける
４４６決定する
４４８作動させる
４５０駆動力を取り除く
４５２開始させる
４５４決定する
４５６閉める
４５８確認する
４６０作動させる
４６２開始させる
４６４開ける
４６６検出する
４６８作動させる
４７０開始させる
４７２開ける
４７４惰性回転させる
４７６終了する

Claims

圧縮機セクション（１０２）、タービンセクション（１０８）、圧縮機セクションの空気抽気配管（１３４、１３６）、および、タービンセクションの空気抽気配管（１３８、１４０）を含むタービンエンジン（１００）と、
水の供給部（１４４）に流体連通して接続された水供給配管（１４２）と、
少なくとも１つのクリーニング剤の供給部（１４８）に流体連通して接続されたクリーニング剤供給配管（１３２）と、
混合チャンバー（１６２）であって、前記混合チャンバー（１６２）は、前記水供給配管（１４２）および前記クリーニング剤供給配管（１３２）に流体連通して接続されており、前記混合チャンバー（１６２）は、前記水供給配管（１４２）から水を受け取り、前記クリーニング剤供給配管から少なくとも１つのクリーニング剤を受け取り、クリーニング混合物を生成するように構成されている、混合チャンバー（１６２）と、
前記混合チャンバー（１６２）に流体連通して接続されたクリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２、１８６、１８８）であって、前記クリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２、１８６、１８８）は、前記圧縮機セクションの空気抽気配管（１３４、１３６）および前記タービンセクションの空気抽気配管（１３８、１４０）に流体連通して接続されており、前記圧縮機セクション（１０２）および前記タービンセクション（１０８）のうちの１つにクリーニング混合物を選択的に供給する、クリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２、１８６、１８８）と、
前記水供給配管（１４２）、前記クリーニング剤供給配管（１３２）、および前記クリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２、１８６、１８８）のうちの少なくとも１つに流体連通して接続された少なくとも１つのポンプ（１５３）と、
前記水供給配管（１４２）、前記クリーニング剤供給配管（１３２）、前記クリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２、１８６、１８８）、および前記少なくとも１つのポンプ（１５３）に接続された制御システム（１９０）であって、前記制御システム（１９０）は、それぞれ、前記水供給配管（１４２）、前記クリーニング剤供給配管（１３２）、および前記クリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２、１８６、１８８）を通る、水、クリーニング剤、およびクリーニング混合物の流量を調節するように操作可能に構成されている、制御システム（１９０）と
を含む、タービンエンジンシステム。
スラグ抑制剤の供給部（１５２）に流体連通して接続されており、前記混合チャンバー（１６２）に流体連通して接続されたスラグ抑制剤配管（１５０）を
含む、請求項１に記載のタービンエンジンシステム。
前記クリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２、１８６、１８８）が、
前記混合チャンバー（１６２）に流体連通して接続されたクリーニング混合物供給マニホールド（１６４）と、
前記クリーニング混合物供給マニホールド（１６４）に流体連通して接続され、前記クリーニング混合物供給マニホールド（１６４）から前記タービンエンジン（１００）の前記圧縮機セクション（１０２）へクリーニング混合物を供給する、圧縮機セクション供給支流配管（１７２、１７６、１７８）と、
前記クリーニング混合物供給マニホールド（１６４）に流体連通して接続され、前記クリーニング混合物供給マニホールド（１６４）から前記タービンエンジン（１００）の前記タービンセクション（１０８）へクリーニング混合物を供給する、タービンセクション供給支流配管（１８４、１８６、１８８）と、
をさらに含む、
請求項１または２に記載のタービンエンジンシステム。
前記クリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２、１８６、１８８）が、前記クリーニング混合物供給マニホールド（１６４）に流体連通して接続され、前記クリーニング混合物供給マニホールド（１６４）から前記タービンエンジン（１００）のベルマウスへクリーニング混合物を供給する、タービンベルマウス供給支流配管（１７０）をさらに含む、請求項３に記載のタービンエンジンシステム。
前記制御システム（１９０）が、
制御プロセッサー（２４６）と、
前記制御プロセッサー（２４６）に関係する制御ディスプレイ（２４２）と、
前記水供給配管（１４２）、前記クリーニング剤供給配管（１３２）、および前記クリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２、１８６、１８８）のうちの少なくとも１つに位置付けられた少なくとも１つの圧力センサー（２０６、２０８、２１０）であって、前記少なくとも１つの圧力センサー（２０６、２０８、２１０）は、前記水供給配管（１４２）、前記クリーニング剤供給配管（１３２）、および前記クリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２、１８６、１８８）のうちの前記少なくとも１つの中の流体の圧力を感知するために、前記制御プロセッサー（２４６）にデータ通信可能である、少なくとも１つの圧力センサー（２０６、２０８、２１０）と、
をさらに含む、請求項１から４のいずれかに記載のタービンエンジンシステム。
前記制御システム（１９０）が、
前記水供給配管（１４２）、前記クリーニング剤供給配管（１３２）、および前記クリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２）のうちの少なくとも１つに位置付けられた少なくとも１つの流量制御弁（１５６、１５８、１６６、１６８、１７４、１８４）であって、前記少なくとも１つの流量制御弁（１５６、１５８、１６６、１６８、１７４、１８４）は、少なくとも開位置と閉位置との間で前記少なくとも１つの流量制御弁（１５６、１５８、１６６、１６８、１７４、１８４）の作動を可能にするために、前記制御プロセッサーに通信可能であり、前記作動は、前記制御プロセッサー（２４６）によって引き起こされる、少なくとも１つの流量制御弁（１５６、１５８、１６６、１６８、１７４、１８４）
をさらに含む、請求項５に記載のタービンエンジンシステム。
前記制御システム（１９０）が、
前記水供給配管（１４２）、前記クリーニング剤供給配管（１３２）、および前記クリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２、１８６、１８８）のうちの少なくとも１つに位置付けられた少なくとも１つの流量センサー（２２２、２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、２３６、２３８、２４０）であって、前記少なくとも１つの流量センサー（２２２、２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、２３６、２３８、２４０）は、前記水供給配管（１４２）、前記クリーニング剤供給配管（１３２）、および前記クリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２、１８６、１８８）のうちの前記少なくとも１つの中の流体の流量を感知するために、前記制御プロセッサーに通信可能である、少なくとも１つの流量センサー（２２２、２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、２３６、２３８、２４０）
をさらに含む、請求項５に記載のタービンエンジンシステム。
圧縮機セクション（１０２）、タービンセクション（１０８）、圧縮機の空気抽気配管（１３４、１３６）、および、タービンの空気抽気配管（１３８、１４０）を有するタービンエンジン（１００）をクリーニングする方法であって、前記方法は、
水供給配管（１４２）を、水の供給部（１４４）に流体連通して接続するステップと、
クリーニング剤供給配管（１３２）を、クリーニング剤の少なくとも１つの供給部（１４８）に流体連通して接続するステップと、
混合チャンバー（１６２）を、前記水供給配管（１４２）および前記クリーニング剤供給配管（１３２）に流体連通して接続するステップであって、前記混合チャンバー（１６２）は、前記水供給配管（１４２）から水を受け取り、前記クリーニング剤供給配管から少なくとも１つのクリーニング剤を受け取り、クリーニング混合物を生成するように構成されている、ステップと、
クリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２、１８６、１８８）を、前記混合チャンバー（１６２）に流体連通して接続するステップと、
前記クリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２、１８６、１８８）を、前記圧縮機セクションの空気抽気配管（１３４、１３６）および前記タービンセクションの空気抽気配管（１３８、１４０）に流体連通して接続するステップであって、前記圧縮機セクション（１０２）および前記タービンセクション（１０８）のうちの１つにクリーニング混合物を選択的に供給する、ステップと、
制御システム（１９０）を、前記水供給配管（１４２）、前記クリーニング剤供給配管（１３２）、および前記クリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２、１８６、１８８）に接続するステップであって、それぞれ、前記水供給配管（１４２）、前記クリーニング剤供給配管（１３２）、および前記クリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２、１８６、１８８）を通る、水、クリーニング剤、およびクリーニング混合物の流量を調節する、ステップと、
を含む、タービンエンジン（１００）をクリーニングするための方法。
スラグ抑制剤配管（１５０）を、スラグ抑制剤の供給部（１５２）に流体連通して接続し、前記混合チャンバー（１６２）に流体連通して接続するステップを
含む、請求項８に記載のタービンエンジンをクリーニングするための方法。
前記クリーニング混合物供給配管（１６４、１７０、１７２、１７６、１７８、１８２、１８６、１８８）を、前記圧縮機セクションの空気抽気配管（１３４、１３６）および前記タービンセクションの空気抽気配管（１３８、１４０）に流体連通して接続するステップであって、前記圧縮機セクション（１０２）および前記タービンセクション（１０８）のうちの１つにクリーニング混合物を選択的に供給する、ステップは、
クリーニング混合物供給マニホールド（１６４）を前記混合チャンバー（１６２）に流体連通して接続するステップと、
圧縮機セクション供給支流配管（１７２、１７６、１７８）を前記クリーニング混合物供給マニホールド（１６４）に流体連通して接続するステップであって、前記クリーニング混合物供給マニホールド（１６４）から前記タービンエンジン（１００）の前記圧縮機セクション（１０２）にクリーニング混合物を供給する、ステップと、
タービンセクション供給支流配管（１８４、１８６、１８８）を前記クリーニング混合物供給マニホールド（１６４）に流体連通して接続するステップであって、前記クリーニング混合物供給マニホールド（１６４）から前記タービンエンジン（１００）の前記タービンセクション（１０８）にクリーニング混合物を供給するステップと、
を含む、請求項８または９に記載のタービンエンジン（１００）をクリーニングするための方法。