JP6408812B2 - ガスタービン用の防氷システム - Google Patents
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Description
本明細書に開示されている主題は、ガスタービンエンジン用の防氷システムに関する。
ガスタービンエンジンは、電力網のための電気を生成するためにしばしば使用される。ガスタービン発電機は、一般的に、発電所（石炭ガス化複合発電（ＩＧＣＣ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｏａｌ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｃｙｃｌｅ）の発電所または単一サイクルもしくは複合サイクルの工業用発電所など）に配置される固定式ユニットである。しかしながら、ガスタービン発電機は、大型トレーラなどの移動式ユニットにおいても使用される場合がある。トレーラに搭載されるガスタービンは、迅速な移動式の電力供給源として設計されており、このため、一般的なＩＧＣＣまたは工業用に設置されるガスタービンと比較して極端な条件下で動作する場合がある。例えば、トレーラに搭載されるガスタービンは、極端な自然現象または電力網の停電に起因して機能しなくなった電力網において用いられる場合がある。さらに、トレーラに搭載されるガスタービンは、保護インフラの欠如、寒い天候、および／または高相対湿度を含む条件下で動作する場合がある。残念なことに、ガスタービン発電機の吸込システムは、ガスタービンの負荷、低い周囲温度、および高い相対湿度範囲の特定の組合せを伴う環境で動作する場合に、着氷を促す場合がある。
独創的に特許請求されている発明と範囲に関して同等である特定の実施形態は、以下のように要約される。これらの実施形態は、特許請求されている発明の範囲を限定することを意図されていない。それどころか、これらの実施形態は、本発明の可能な形態の簡潔な要約を提供することのみを意図されている。実際、本発明は、以下に記載されている実施形態と同様であっても、または異なってもよい様々な形態を包含することができる。
第１の実施形態によれば、システムは、タービンと、燃焼器と、吸気口を有する圧縮機とを有するガスタービンシステムを含む。吸気口は、圧縮機に空気流を供給するように構成されている。また、本システムは、吸気口を経由してガスタービンシステム内に洗浄流体を噴射するように構成された流体洗浄システムを有する流体噴射システムを含む。流体洗浄システムは、ガスタービンシステム内に洗浄流体を噴射するように構成された噴射器を含み、流体噴射システムは、吸気口を経由してガスタービンシステム内に防氷流体を噴射するように構成された防氷システムを含む。防氷システムは、噴射器によってガスタービンシステム内に防氷流体を噴射するように構成されている。
第２の実施形態によれば、システムは、移動式発電ユニットのガスタービンシステムのための流体噴射システムであって、圧縮機の吸気口を経由してガスタービンシステム内に洗浄流体を噴射するように構成された流体洗浄システムを有する流体噴射システムを含む。流体洗浄システムは、ガスタービンシステム内に洗浄流体を噴射するように構成された噴射器を含む。また、流体噴射システムは、吸気口を経由してガスタービンシステム内に防氷流体を噴射するように構成された防氷システムを含む。防氷システムは、噴射器によってガスタービンシステム内に防氷流体を噴射するように構成されている。
第３の実施形態によれば、システムは、ガスタービンシステムのための流体噴射システムのためのコントローラであって、吸気口を経由してガスタービンシステム内に洗浄流体を噴射するように構成された流体洗浄システムを作動させるように構成されたタービン洗浄ロジックを有するコントローラを含む。流体洗浄システムは、ガスタービンシステム内に洗浄流体を噴射するように構成された噴射器を含む。また、コントローラは、吸気口を経由してガスタービンシステム内に防氷流体を噴射するように構成された防氷システムを作動させるように構成されたタービン防氷ロジックを含む。防氷システムは、噴射器によってガスタービンシステム内に防氷流体を噴射するように構成されている。
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明が添付図面を参照しながら読まれるときにより良く理解されるようになる。なお、同じ符号は、図面の全体にわたって同じ部分を示している。
以下では、本発明の１つ以上の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を行うために、本明細書では、実際の実施態様における特徴のすべてについて説明しない場合がある。このような実際の実施態様の開発（例えば、工学プロジェクトまたは設計プロジェクトにおける）において、実施態様に応じて変化し得る、システムおよびビジネスに関係する制約の遵守などの開発者に固有の目的を達成するために、実施態様に固有の多くの決定がなされなければならないことが理解されるべきである。さらに、このような開発の努力は、複雑で時間の掛かるものであるかもしれないが、本開示の利益を得る当業者にとっては、設計、製作、および製造に関する当たり前の試みであろうということが理解されるべきである。
本発明の様々な実施形態の要素を導入するときに、冠詞「ある（ａ）」、「ある（ａｎ）」、「その」、および「前記」は、１つ以上の要素が存在することを意味することが意図されている。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であって、列挙した要素以外にも付加的な要素が存在し得ることを意味することが意図されている。
開示されている実施形態は、トレーラに搭載されるガスタービンエンジンなどのガスタービンシステム内の着氷の除去、低減、および／または防止を行うためのシステムに関する。トレーラに搭載されるガスタービンエンジンは、最低限のインフラ、機動性、および迅速な設置が優先事項である緊急事態において用いられ得る。ある緊急事態は、ガスタービンエンジン用の吸込口の内側への着氷の原因となり得る寒い天候条件および／または高相対湿度条件下での動作を含む場合がある。ガスタービンエンジン内の着氷を回避するために、ガスタービンシステムは、ガスタービンシステム内の特定の位置の周囲に流体を噴霧する防氷システムを含んでもよい。防氷システムは、防氷流体の代わりに水ならびに／または水および洗浄剤の溶液をガスタービンシステム内に噴霧する流体洗浄システムと組み合わせて使用されてもよい。詳しくは、動作中に、防氷システムは、流体洗浄システムのハードウェアを利用してもよい。開示されている実施形態において、防氷システムは、ガスタービンシステム内の状態の監視および防氷流体の流量の制御の双方を行うコントローラと協働して機能してもよい。
図１は、吸気システム１４のための流体噴射システム１２を有するガスタービン発電ユニット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。様々な実施形態において、流体噴射システム１２は、固定式および移動式のガスタービン発電ユニットの双方を含む任意のガスタービンに適用可能である。図示のように、ガスタービン発電ユニット１０は、移動式ガスタービン発電ユニットを含む。ガスタービン発電ユニット１０は、トレーラ１６と、トレーラ１６上でガスタービンエンジン２０を収容しているガスタービンエンクロージャ１８と、トレーラ１６上でガスタービンエンジン２０によって駆動される発電機１９とを含む。ガスタービンエンクロージャ１８は、換気用吸込ポート１７（例えば、吸気ポートまたはタービン吸気口）を形成しており、換気用吸込ポート１７は、換気用吸気システム１５から換気用空気を取り入れる。また、ガスタービンエンクロージャ１８は、換気用空気の出口ポート２４を含み、換気用空気の出口ポート２４は、ガスタービンエンジン２０の外部冷却を制御する換気用吸気システム１５と協働する。吸気システム１４は、ガスタービンエンジン２０に供給される空気を濾過する１つ以上のフィルタ２８を含む。ガスタービンエンジン２０は、吸気システム１４とガスタービンエンジン２０とを接続する吸込ポート２２を含む。さらに、ガスタービンエンジン２０は、圧縮機部の１つ以上の圧縮機段において吸込ポート２２からの空気を圧縮し、燃焼部の１つ以上の燃焼器においてこの空気と燃料とを混合して、空気−燃料混合物を燃焼させ、燃焼部からの高温の燃焼生成物によってタービン部の１つ以上のタービンを駆動する。出口ポート２４は、ガスタービンエンジン２０からの排気ガスおよびガスタービンエンクロージャ１８からの空気を換気するための排気筒３６と接続されている。ガスタービンエンジン２０は、ガスタービンエンクロージャ１８を貫通しており、かつ発電機１９と接続されている駆動シャフト３８を含む。
以下で詳細に述べられるように、流体噴射システム１２は、吸込ポート２２の近傍でガスタービンエンジン２０と接続されてもよい。流体噴射システム１２は、ガスタービンエンジン２０の吸込ポート２２に流体（例えば、防氷流体および／または洗浄流体）を噴射する１つ以上のポンプ３０を含む。流体噴射システム１２は、１つ以上の接続ホース３２および１つ以上の噴射器３４を経由して吸込ポート２２および／または吸気システム１４内に流体を供給してもよい。防氷流体は、イソプロピルアルコール、モノプロピレングリコール、アセトン、水、またはこれらの任意の組合せなど、多種類の化学溶液を含んでもよい。洗浄流体は、同様に水および／または多種類の化学洗浄剤を含んでもよい。流体噴射システム１２は、それぞれに異なる溶液を含む複数のタンク２６を含んでもよい。例えば、あるタンク２６は、約１５〜２５パーセントのモノプロピレングリコールおよび約７５〜８５パーセントの水の溶液を含んでもよく、一方、第２のタンク２６は、約５〜１５パーセントのモノプロピレングリコールおよび約８５〜９５パーセントの水の溶液を含んでもよい。他のタンクは、防氷および／または洗浄のための、他の化学物質の溶液を保持してもよい。また、タンク２６からの流体は、ガスタービンエンジン２０内に噴射される前に組み合わされてもよい。例えば、補助的なタンクが、水のみを含んてもよく、この場合、流体噴射システム１２のコントローラ（図３に関連して以下で説明される）は、この水と別のタンク２６からの流体とを、この流体を希釈するために組み合わせてもよい。
固定式および移動式のガスタービン発電ユニット１０は、一般に、ガスタービンエンジン２０吸込口および／または内部内の着氷が最小量の状態で動作するように維持される。固定式ガスタービン発電ユニット１０は、発電所内に配置されてもよく、一方、移動式ガスタービン発電ユニット１０は、自然災害、計画停電（ｂｒｏｗｎｏｕｔ）、停電、または他の電力供給停止の被害を受ける場所に配備されてもよい。場所に関係なく、ガスタービンエンジン２０の吸込口および／または内部の着氷を回避するために、ガスタービン発電ユニット１０は、ガスタービンエンジン２０の吸込口および／または内部の着氷の防止および除去を行うために防氷システムを使用してもよい。開示されている実施形態は、加熱器、再循環システム、および他の装置を必要とせずに１、２、３、４、５、またはより多くの種類の異なる防氷流体および／または洗浄流体の適用を可能にする。開示されている実施形態は、流体噴射システム１２を簡単にするために重力送りタンク（ｇｒａｖｉｔｙ ｆｅｄ ｔａｎｋ）および／またはスプレー部品を用いて流体を適用してもよい。例えば、タンク２６は、重力送りタンク、ポンプ駆動タンク（ｐｕｍｐ ｄｒｉｖｅｎ ｔａｎｋ）、加圧タンク、またはこれらの任意の組合せであってもよい。流体噴射システム１２の開示されている実施形態は、防氷流体が着氷の防止または除去を行うためにガスタービンエンジン２０内に噴霧されることを可能にするタンク２６を含む。タンク２６は、タンク２６を通る流体の流れを制御するために弁またはダンパ（例えば、プレート、１つ以上のドア、またはルーバ）と接続されたアクチュエータ（例えば、駆動要素または付勢要素）を含んでもよい。噴射器３４は、吸込ポート２２内へ流体の流れ（タンク２６および／または接続ホース３２からの）を向ける。噴射器３４は、円錐状噴霧、扁平な噴霧（ｆｌａｔ ｓｐｒａｙ）、面状流体（ａ ｓｈｅｅｔ ｏｆ ｆｌｕｉｄ）、複数の別々の流体噴霧、またはこれらの任意の組合せを形成し得る１つ以上の噴霧ノズルを含んでもよい。詳しくは、噴射器３４は、均一で均等な噴霧パターンを形成することから、タービン部品にわたって均一な防氷流体の供給を可能にする。噴射器３４は、以下で説明されるように複数の位置に配置されてもよい。これにより、ガスタービンエンジン２０内の複数の段において氷の塵、氷のデブリ、および着氷ならびに塵埃を除去することならびに着氷を防止することが可能になる。結果として、ガスタービンエンジン２０が、迅速に始動することができること、また、防氷装置を再配置するために頻繁な遅延を必要とすることなく動作し続けることができることが見込まれる。
図２は、ガスタービン発電機の実施形態の概略上面図および流体噴射システム１２の実施形態の概略側面図である。ガスタービンエンジン２０は、吸込ポート２２、圧縮機５０（例えば、１つ以上の段の）、１つ以上の燃焼器５１、パワータービン６０（例えば、１つ以上の段の）、および排気筒３６を有する。大量の空気が、吸込ポート２２を経由してガスタービンエンジン２０に供給される。ガスタービンエンジン２０は、圧縮機５０において空気を圧縮し、燃焼器５１においてこの空気と共に燃料を燃焼させて、高温燃焼ガスを生成し、次に、燃焼ガスによってパワータービン６０を駆動する。吸込ポート２２は、空気を浄化して、これを圧縮機５０に供給するいくつかのセクションを含む。これらのセクションは、プレナムチャンバ４２、ベルマウス４４、ストラット４６、および入口案内翼（ＩＧＶ：ｉｎｌｅｔ ｇｕｉｄｅ ｖａｎｅ）４８を含む。吸込雨よけ（ｗｅａｔｈｅｒ ｈｏｏｄ）２３およびフィルタ２８は、ガスタービンエンジン２０内に氷を生成し得る寒い気象要素に対する第１のバリアを形成している。
第１のバリアとして、吸込雨よけ２３およびフィルタ２８は、主に、凝結氷（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ ｉｃｉｎｇ）、塵埃、およびデブリが吸込ポート２２を通って進入することを防止する。凝結氷は、大気中に存在する液体または固体のいずれかの形態の水である。例えば、凝結氷は、霰、氷晶、雪、氷晶雨、氷霧、および過冷却水滴を含む。凝結氷の大部分の形態は、吸込雨よけ２３およびフィルタ２８の使用によって濾過されて除去され得る。一方、凝縮氷（ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ ｉｃｉｎｇ）は、大気状態としては存在せず、したがって、吸込雨よけ２３またはフィルタ２８によっては防止され得ない。凝縮氷は、吸込ポート２２内に受け入れられた空気が加速して速度および圧力を変化させるときに発生する。凝縮氷は、過酷さおよび厳しさによって変化する霜、霧氷、および雨氷を含む。凝縮氷は、フィルタ２８、ベルマウス４４、ストラット４６、入口案内翼（ＩＧＶ）４８、および圧縮機５０の第１の段５２に生成される可能性が特に高い。したがって、噴射器３４は、凝縮氷の生成を防止するために、および／またはガスタービンエンジン２０を動作させる前に凝縮氷を除去するために、ガスタービンエンジン２０の吸込ポート２２に沿った複数の位置に配置されてもよい。図示のように、噴射器３４は、吸込雨よけ２３の隣に、プレナムチャンバ４２の内部に、およびベルマウス４４の前に配置されてもよい。なお、噴射器３４は、１つの位置に複数の噴射器３４を含んでもよい。例えば、ベルマウス４４の前の噴射器３４は、ベルマウス４４の内周に沿ってリング状に配置された噴射器３４を含んでもよい。複数の位置への複数の噴射器３４の配置は、流体が領域のそれぞれにより直接的に噴霧され得るため、流体噴射システム１２によって使用される防氷流体を低減することを可能にすることができる。
図示のように、流体噴射システム１２は、トレーラ１６から分離されており、かつタンク２６およびポンプ３０を含む第１のカート６２を含んでもよい。上述されているように、複数のタンク２６および／または複数のポンプ３０が、１つの流体噴射システム１２内で使用されてもよい。図２では、カート６２は、２つのタンク２６を含む。他の実施形態では、流体噴射システム１２は、それぞれが１つ以上のタンク２６を有する複数のカート６２を含んでもよい。ポンプ３０は、接続ホース３２を経由して、カート６２のタンク２６の１つ以上からガスタービンエンジン２０まで防氷流体および／または洗浄流体を圧送する。接続ホース３２は、複数の噴射器３４と接続された複数の接続部６４を含んでもよく、これにより、１つより多くの位置で防氷流体が受けられるようになってもよい。また、接続ホース３２は、弁６６を含んでもよい。弁６６は、第１の流体流路６７を通る洗浄流体および第２の流体流路６８を通る防氷流体の流れを制御してもよい。第１の流体流路６７は、第２のカート７０内に含まれている別個の流体洗浄システムと弁とを接続してもよい。第２のカート７０を伴う流体洗浄システムは、少なくとも１つの流体洗浄ポンプ７２および少なくとも１つの洗浄流体タンク７４を含んでもよい。流体洗浄タンク７４は、ガスタービンエンジン２０の性能を低下させ得る不純物を洗い落とすために使用され得る水、洗浄剤、または水および洗浄剤の組合せを含んでもよい。弁６６は、接続ホース３２が、第１の流体流路６７を経由して流体洗浄システム７０からの流体を運ぶのか、または、第２の流体流路６８を経由して防氷システム６２からの流体を運ぶのかを決定するコントローラによって制御されてもよい。カート６２、７０は、トレーラ１６上のガスタービン発電ユニット１０に載せられても、もしくはこれに一体的に組み込まれてもよいし、または、カート６２、７０は、単独で輸送されても、もしくは指定された移動式発電ステーションに前もって配置されてもよい。これにより、ガスタービン発電ユニット１０は、ガスタービン吸込ポート２２および吸気システム１４の着氷の防止および除去をより安価かつより容易に行うことが可能になる。
図３は、流体噴射システム１２およびコントローラ８０を有するガスタービン発電ユニット１０の実施形態の概略ブロック図である。上記されているように、ガスタービン発電ユニット１０は、固定式または移動式であってもよい。ガスタービン発電ユニット１０は、図１または図２に大まかに記載されているようなものである。ガスタービンエンジン２０は、１つ以上のフィルタ２８を有する吸気システム１４から濾過空気を受け入れる。ガスタービンエンジン２０は、吸気システム１４から空気を受け入れ、この空気を圧縮し、この空気と燃料とを混合し、空気−燃料混合物を燃焼させ、１つ以上のタービンを駆動し、排気流を出すように構成されている。上記されているように、流体噴射システム１２は、１つ以上のタンク２６、１つ以上の接続ホース３２、および１つ以上のポンプ３０を含む。これらの部品（すなわち、タンク２６およびポンプ３０）は、指定された防氷システム６２と指定された流体洗浄システム７０とで分けられてもよい。上で説明されているような防氷システム６２は、タンク２６を用いて防氷流体を蓄え、吸気システム１４および／またはガスタービンエンジン２０に防氷流体を供給するように構成されている。また、上記されているように、流体洗浄システム７０は、ポンプ７２およびタンク７４を含む。
コントローラ８０は、ガスタービンエンジン２０および／または流体噴射システム１２の動作を制御するように構成されたロジック（例えば、不揮発性（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）で有形のコンピュータ可読媒体に記憶された命令）を含む。例えば、コントローラ８０は、ガスタービンエンジン２０の始動手続き、通常動作手続き、および停止手続きを制御するように構成されたタービン動作ロジック８２を含む。また、コントローラ８０は、流体洗浄システム７０を制御するように構成されたタービン洗浄ロジック８４を含む。例えば、タービン洗浄ロジック８４は、始動シーケンスが起動された（例えば、タービン動作ロジック８２によって）ときに洗浄流体を圧送するためにポンプ７２を作動させるように構成されてもよい。このことは、ガスタービンエンジン２０の点火の前に行われてもよい。さらに、コントローラ８０は、吸気システム１４、ガスタービンエンジン２０、またはこれらの双方に防氷流体を噴霧するためにポンプ３０を作動させるように構成されたタービン防氷ロジック８６を含む。
コントローラ８０は、防氷システム６２および流体洗浄システム７０の全体にわたって様々な状態を検出するためのセンサ９０を含む。例えば、タンク２６は、カメラ、温度計、気圧計、湿度計、またはタンク２６内に残っている防氷流体の量を検出する他のセンサなどのセンサ９０を含んでもよい。また、流体洗浄システム７０は、タンク７４を監視する同様のセンサ９０を含んでもよい。また、センサ９０は、防氷流体または流体洗浄剤の濃度を検出するように構成されてもよい。例えば、センサ９０は、防氷流体が１４パーセントのグリコールまたは２１パーセントのグリコールのどちらを有しているのかを検出するように構成されてもよい。さらに、コントローラ８０は、コントローラ８０が、吸気システム１４またはガスタービンエンジン２０内に噴射される水およびグリコールの比率を制御することができるように、１つより多くのタンクから噴射される流体を監視することができてもよい。また、センサ９０は、ポンプ３０、７２の状態の監視および／またはポンプ３０、７２の動作の制御を行うように構成されてもよい。ガスタービンエンジン２０および吸気システム１４もまた、センサ９０を含む。ここでは、センサ９０は、着氷条件（貫流する空気の温度および相対湿度など）を検出してもよい。一般に、より冷たい温度およびより高い相対湿度は、吸込システム１４およびガスタービンエンジン２０内の着氷（または氷生成の起こり易さ）を増加させ得る。例えば、摂氏約５度よりも低い周囲温度または約６０パーセントよりも高い相対湿度は、多くの場合に、氷が潜在的に吸気システム１４またはガスタービンエンジン２０内に生成され得ることの優れた指標となる。このように、センサ９０は、このような条件を検出して、コントローラ８０内のタービン防氷ロジック８６をトリガしてもよい。また、コントローラ８０は、氷生成を示し得る条件および／または起こり得る未来の氷生成を予測させる条件（すなわち、誘発条件）の組合せに応答するように構成されてもよく、また、より冷たい温度のために濃度を増加させても、もしくはより冷たい温度のために流量を増加させてもよい、等々。コントローラ８０は、一気にまたはパルス状に噴射される流体の流れ（例えば、調整され得るある周期のパルス噴霧）を制御してもよいし、または、流体を連続的に噴射してもよいし、または、これらの両方を行ってもよい。例えば、動作環境は、相対湿度が６０パーセントのより高い相対湿度よりも低い場合であってもタービン防氷ロジック８６をトリガすることができる、摂氏５度（例えば、３０度、２０度、またはより低い温度）のより低い周囲温度よりもかなり低い温度を含んでもよい。コントローラ８０は、着氷条件（または氷誘発条件）がコントローラ８０によって検出された場合にのみポンプ３０、７２が動作するように、ポンプ３０、７２を制御してもよい。他の実施形態では、コントローラ８０は、使用者の指示に基づいてポンプ３０、７２の動作を制御してもよい。
また、コントローラ８０は、ガスタービンエンジン２０および吸気システム１４のそれぞれの内部の動作状態を監視するためにこれらの部品と電気的に接続されてもよい。吸気システム１４は、プレナムチャンバ４２およびベルマウス４４の至る所に配置され得るセンサ９０を含んでもよい。また、センサ９０は、ストラット４６およびＩＧＶ４８の着氷の監視および／または検出を行うように構成されてもよい。コントローラ８０は、ガスタービンエンジン２０が動作している最中に連続的に、周期的に、または特定の時点で吸気システム１４およびガスタービンエンジン２０を監視するために流体噴射システム１２と協働してもよい。例えば、コントローラ８０は、始動の前または最中に吸気システム１４およびガスタービンエンジン２０を監視して、次に、監視された状態が洗浄または除氷の必要性を示している場合に流体洗浄および／または防氷噴霧を実行するために流体噴射システム１２と協働してもよい。
開示されている実施形態の技術的効果は、ガスタービンエンジン２０内の着氷の防止および除去を行うシステムの実現を含む。流体噴射システム１２は、モノプロピレングリコールなどの防氷流体を、ガスタービンエンジン２０または吸気システム１４内の着氷が発生し易い可能性のある領域に供給するように機能する１つ以上の接続ホース３２を含む。さらに、ガスタービン発電ユニット１０は、ガスタービンエンジン２０または吸気システム１４を洗浄するために同じ接続ホース３２を利用する流体洗浄システム７０を含んでもよい。さらに、流体噴射システム１２は、ガスタービンエンジン２０および吸気システム１４の最も有益であり得る領域に防氷流体の噴霧を向ける噴射器３４を含む。流体噴射システム１２は、タービン洗浄ロジック８４およびタービン防氷ロジック８６と協働してガスタービンエンジン２０の動作を制御するタービン動作ロジック８２（例えば、不揮発性で有形のコンピュータ可読媒体に記憶された命令）を含むコントローラ８０を使用してもよい。これらのシステムは、ガスタービン発電ユニット１０の効率を向上させ、着氷の除去および防止に必要とされる装置を簡単にし、削減して初期ユニット費用を低減し、より高い相対湿度状態を伴うより低い周囲温度環境でのガスタービン発電ユニット１０の使用を可能にする。
この記載された説明では、最良の態様を含めて本発明を開示するために、さらには、当業者が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込み方法の実行を含めて本発明を実施することを可能にするために、例が使用されている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定されており、また、当業者に想到される他の例を含み得る。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合、または、特許請求の範囲の文言と実質的な差異のない均等な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図されている。
１０ ガスタービン発電ユニット、ガスタービンシステム
１２ 流体噴射システム
１４ 吸気システム
１５ 換気用吸気システム
１６ トレーラ
１７ 換気用吸込ポート
１８ ガスタービンエンクロージャ
１９ 発電機
２０ ガスタービンエンジン
２２ 吸込ポート
２３ 吸込雨よけ
２４ 換気用空気の出口ポート
２６、７４ タンク
２８ フィルタ
３０、７２ ポンプ
３２ 接続ホース
３４ 噴射器
３６ 排気筒
３８ 駆動シャフト
４２ プレナムチャンバ
４４ ベルマウス
４６ ストラット
４８ 入口案内翼（ＩＧＶ）
５０ 圧縮機
５１ 燃焼器
５２ 圧縮機の第１の段
６０ パワータービン
６２ 防氷システム、第１のカート
６４ 接続部
６６ 弁
６７ 第１の流体流路
６８ 第２の流体流路
７０ 流体洗浄システム、第２のカート
７４ 流体洗浄タンク、洗浄流体タンク
８０ コントローラ
８２ タービン動作ロジック
８４ タービン洗浄ロジック
８６ タービン防氷ロジック
９０ センサ
１２ 流体噴射システム
１４ 吸気システム
１５ 換気用吸気システム
１６ トレーラ
１７ 換気用吸込ポート
１８ ガスタービンエンクロージャ
１９ 発電機
２０ ガスタービンエンジン
２２ 吸込ポート
２３ 吸込雨よけ
２４ 換気用空気の出口ポート
２６、７４ タンク
２８ フィルタ
３０、７２ ポンプ
３２ 接続ホース
３４ 噴射器
３６ 排気筒
３８ 駆動シャフト
４２ プレナムチャンバ
４４ ベルマウス
４６ ストラット
４８ 入口案内翼（ＩＧＶ）
５０ 圧縮機
５１ 燃焼器
５２ 圧縮機の第１の段
６０ パワータービン
６２ 防氷システム、第１のカート
６４ 接続部
６６ 弁
６７ 第１の流体流路
６８ 第２の流体流路
７０ 流体洗浄システム、第２のカート
７４ 流体洗浄タンク、洗浄流体タンク
８０ コントローラ
８２ タービン動作ロジック
８４ タービン洗浄ロジック
８６ タービン防氷ロジック
９０ センサ
Claims (15)
- ガスタービンシステム（２０）と、
流体噴射システム（１２）と、
移動式発電ユニット（１０）と、
センサ（９０）と、
コントローラ（８０）と、
を備える、システムであって、
前記ガスタービンシステム（２０）は、
タービン（６０）と、
燃焼器（５１）と、
圧縮機（５０）と、
を備え、
前記圧縮機（５０）は、吸気口（２２）を有し、
前記吸気口（２２）が、前記圧縮機（５０）に空気流を供給するように構成されており、
前記流体噴射システム（１２）は、
流体洗浄システム（７０）と、
防氷システム（６２）と、
を備え、
前記洗浄システム（７０）は、前記吸気口（２２）を経由して前記ガスタービンシステム（２０）内に洗浄流体を噴射するように構成された洗浄ロジックを含み、
前記洗浄システム（７０）は、前記ガスタービンシステム（２０）内に前記洗浄流体を噴射するように構成された噴射器（３４）を備え、
前記防氷システム（６２）は、前記吸気口（２２）を経由して前記ガスタービンシステム（２０）内に防氷流体を噴射するように構成された防氷ロジックを含み、
前記防氷システム（６２）は、前記噴射器（３４）によって前記ガスタービンシステム（２０）内に前記防氷流体を噴射するように構成され、
前記移動式発電ユニット（１０）は、
移動式トレーラに搭載された前記ガスタービンシステム（２０）と、
前記移動式トレーラに搭載された前記流体噴射システム（１２）の一部と、
を含み、
前記センサ（９０）は、前記ガスタービンシステム（２０）に結合され、前記ガスタービンシステム（２０）内の凝縮着氷条件に関する複数のパラメータを監視するように構成され、
前記コントローラ（８０）は、前記センサ（９０）に結合され、
前記センサ（９０）からの前記複数のパラメータを表す信号を受け取り、
前記複数のパラメータのうちの１つ以上のパラメータに基づいて、前記ガスタービンシステム（２０）の動作中に、前記ガスタービンシステム（２０）内の凝縮着氷条件の存在を判定し、
凝縮着氷条件の存在の前記判定に応じて、前記ガスタービンシステム（２０）の動作中に、前記ガスタービンシステム（２０）内の凝縮氷を取り除く前記防氷システム（６２）を作動させる、
ようにプログラムされた、
システム。 - 前記流体洗浄システム（７０）が、前記ガスタービンシステム（２０）の前記吸気口（２２）内に水、洗浄剤、またはこれらの任意の組合せを噴射するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
- 前記防氷システム（６２）が、前記ガスタービンシステム（２０）の前記吸気口（２２）内にグリコールまたは水−グリコール混合物を噴射するように構成されている、請求項１または２に記載のシステム。
- 前記流体噴射システム（１２）を制御するようにプログラムされ、構成されたコントローラ（８０）を備える、請求項１から３のいずれかに記載のシステム。
- 前記ガスタービンシステム（２０）の前記吸気口（２２）と、前記流体洗浄システム（７０）からの第１の流体流路（６７）または前記防氷システム（６２）からの第２の流体流路（６８）とを選択的に接続するように前記コントローラ（８０）によって制御される少なくとも１つの弁（６６）を備える、請求項４に記載のシステム。
- 前記複数のパラメータは、前記吸気口（２２）内に受け入れられている前記空気流の温度と相対湿度とを含み、
前記コントローラ（８０）は、前記吸気口（２２）内に受け入れられている前記空気流が、約５℃以下の温度、約６０パーセント以上の相対湿度、またはこれらの組み合わせのときに、前記凝縮着氷条件の存在を決定するようにプログラムされている、
請求項１から５のいずれかに記載のシステム。 - 前記防氷システム（６２）が、前記ガスタービンシステム（２０）の前記吸気口（２２）内にグリコールまたは水−グリコール混合物を噴射するように構成されており、前記コントローラ（８０）が、前記ガスタービンシステム（２０）の前記吸気口（２２）内に噴射されるグリコールおよび水の比率を制御するようにプログラムされている、請求項４に記載のシステム。
- ガスタービンシステム（２０）のための流体噴射システム（１２）と、
移動式発電ユニット（１０）と、
センサ（９０）と、
コントローラ（８０）と、
を備える、システムであって、
前記流体噴射システム（１２）は、
流体洗浄システム（７０）と、
防氷システム（６２）と、
を備え、
前記洗浄システム（７０）は、圧縮機（５０）の吸気口（２２）を経由して前記ガスタービンシステム（２０）内に洗浄流体を噴射するように構成された洗浄ロジックを含み、
前記洗浄システム（７０）は、前記ガスタービンシステム（２０）内に前記洗浄流体を噴射するように構成された噴射器（３４）を備え、
前記防氷システム（６２）は、前記吸気口（２２）を経由して前記ガスタービンシステム（２０）内に防氷流体を噴射するように構成された防氷ロジックを含み、
前記防氷システム（６２）は、前記噴射器（３４）によって前記ガスタービンシステム（２０）内に前記防氷流体を噴射するように構成され、
前記移動式発電ユニット（１０）は、
移動式トレーラに搭載された前記ガスタービンシステム（２０）と、
前記移動式トレーラに搭載された前記流体噴射システム（１２）の一部と、
を含み、
前記センサ（９０）は、前記ガスタービンシステム（２０）に結合され、前記ガスタービンシステム（２０）内の凝縮着氷条件に関する複数のパラメータを監視するように構成され、
前記コントローラ（８０）は、前記センサ（９０）に結合され、
前記センサ（９０）からの前記複数のパラメータを表す信号を受け取り、
前記複数のパラメータのうちの１つ以上のパラメータに基づいて、前記ガスタービンシステム（２０）の動作中に、前記ガスタービンシステム（２０）内の凝縮着氷条件の存在を判定し、
凝縮着氷条件の存在の前記判定に応じて、前記ガスタービンシステム（２０）の動作中に、前記ガスタービンシステム（２０）内の凝縮氷を取り除く前記防氷システム（６２）を作動させる、
ようにプログラムされた、
システム。 - 前記流体洗浄システム（７０）が、前記ガスタービンシステム（２０）の前記吸気口（２２）内に水、洗浄剤、またはこれらの任意の組合せを噴射するように構成されている、請求項８に記載のシステム。
- 前記防氷システム（６２）が、前記ガスタービンシステム（２０）の前記吸気口（２２）内にグリコールまたは水−グリコール混合物を噴射するように構成されている、請求項８または９に記載のシステム。
- 前記防氷システム（６２）が、カート（６２）上に配置される少なくとも１つのタンク（２６）を備える、請求項８から１０のいずれかに記載のシステム。
- 前記コントローラ（８０）が、前記流体洗浄システム（７０）を制御するようにプログラムされている、請求項８から１１のいずれかに記載のシステム。
- 前記流体噴射システム（１２）が、前記ガスタービンシステム（２０）の前記吸気口（２２）と、前記流体洗浄システム（７０）からの第１の流体流路（６７）または前記防氷システム（６２）からの第２の流体流路（６８）とを接続するように前記コントローラ（８０）によって制御される少なくとも１つの弁（６６）を備える、請求項１２に記載のシステム。
- 前記複数のパラメータは、前記吸気口（２２）内に受け入れられている前記空気流の温度と相対湿度とを含み、
前記コントローラ（８０）は、前記吸気口（２２）内に受け入れられている前記空気流が、約５℃以下の温度、約６０パーセント以上の相対湿度、またはこれらの組み合わせのときに、前記凝縮着氷条件の存在を決定するようにプログラムされている、
請求項１２または１３に記載のシステム。 - 前記防氷システム（６２）が、前記ガスタービンシステム（２０）の前記吸気口（２２）内にグリコールまたは水−グリコール混合物を噴射するように構成されており、
前記コントローラ（８０）が、前記ガスタービンシステム（２０）の前記吸気口（２２）内に噴射されるグリコールおよび水の比率を制御するようにプログラムされている、
請求項１２から１４のいずれかに記載のシステム。
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