JP6549034B2 - ガスタービン制御システムおよび方法 - Google Patents

Description

本明細書において開示する主題は、例えば、発電システムにおいて使用するためのガスタービン吸入口チリングシステムおよび方法に関する。

発電装置などの多くの応用例では、動力を発生するためおよび／または負荷を駆動するためにガスタービンを利用する。したがって、ガスタービンは、典型的に、発生する動力を生成するために協働して動作する様々な構成要素を含む。例えば、ある種のガスタービンは、ガスタービンを通って流れるガスの体積を小さくし、かつ圧力を高めるために圧縮の１つまたは複数のステージにおいて利用する１つまたは複数の圧縮機を含む。このような圧縮機を使用することは、熱副生成物の発生という結果につながることがあり、これが総合的な動力生成プロセスの効率を低下させることがある。したがって、いくつかのガスタービンシステムは、圧縮の複数のステージ間で動作する１つまたは複数の中間冷却器を含むように修正されてきており、このようにして総合的なプロセスの能力および効率を増加させる。

ある種のシステムでは、中間冷却器をガスタービンシステムの外部に設置することができ、したがって、ガスを、圧縮の第１のステージから外部熱交換器を通り、圧縮の次のステージに入る前にガスタービンシステムへと戻るように配送することができる。あいにく、このような構成は、高速ガスをガスタービンからおよび外部熱交換器を介して導くことからもたらされる出力損失につながることがある。この欠点を克服するための試みにおいて、ある種のシステムは、ガスタービンシステム内部に圧縮機と直列方式で中間冷却器を含んでいる。しかしながら、この構成は、高速ガス流路内での凝結の発生などの様々な欠点を伴うことがあり、これが発電システムの下流構成要素に悪影響を及ぼすことがある。したがって、これらの欠点のうちの１つまたは複数を対処する改善したガスタービンシステムに対する必要が存在する。

英国特許第１０２５５３８号

範囲において当初特許請求した発明に相応するある種の実施形態を、下記に要約する。これらの実施形態は、特許請求した発明の範囲を限定するものではなく、むしろこれらの実施形態は、本発明の可能性のある形態の簡単な要約を単に提供するものである。実際、本発明は、下記に記述する実施形態と類似することがあるまたは異なることがある様々な形態を包含することができる。

第１の実施形態では、ガスタービンシステムは、吸入空気を受けるようになされた吸入口を有し、動力を発生するために燃料を燃焼させるようになされたガスタービンを含む。ガスタービンは、冷やされた空気を生成するために吸入空気の温度を低下させるようになされたチリングアセンブリと、第１の圧縮空気供給物を生成するために冷やされた空気を圧縮するようになされた低圧圧縮機と、冷却された空気供給物を生成するために第１の圧縮空気供給物を冷却するようになされた中間冷却器とを含む。ガスタービンは、第２の圧縮空気供給物を生成するために冷却された空気供給物を圧縮するようになされた高圧圧縮機をやはり含む。中間冷却器は、低圧圧縮機と高圧圧縮機との間に直列方式で配置される。さらにガスタービンは、動力を発生するために第２の圧縮空気供給物が存在する中で燃料を燃焼させるようになされた燃焼器を含む。ガスタービンシステムは、中間冷却器における第１の予想される凝結レベル決定すること、および第１の予想される凝結レベルから低下した第２の予想される凝結レベルに対応する温度の冷やされた空気を生成するためにチリングアセンブリの動作を制御するようになされた制御システムをやはり含む。

第２の実施形態では、システムは、吸入空気を冷却するようになされたチリングシステム、低圧圧縮機、高圧圧縮機、および低圧圧縮機と高圧圧縮機との間に直列方式で配置され、低圧圧縮機からの圧縮された空気を冷却するようになされた中間冷却器を含むガスタービンシステムを含む。システムは、チリングシステムにつなげられ、吸入空気の１つまたは複数のパラメータに基づいて中間冷却器における予想される凝結レベルを決定し、かつ中間冷却器における予想される凝結レベルの低下に合致する温度まで吸入空気の絶対湿度を低下させるためにチリングシステムを制御するようになされた制御システムをやはり含む。

第３の実施形態では、方法は、タービン吸入空気の少なくとも１つのパラメータを受信するステップと、少なくとも１つのパラメータに基づいて、吸入空気チリングシステムの下流でかつ低圧圧縮機と高圧圧縮機との間に直列方式で配置された中間冷却器における予想される凝結レベルを決定するステップとを含む。本方法は、中間冷却器において実質的に予想される凝結がないことに対応するタービン吸入空気の所望の温度を決定するステップと、所望の温度までタービン吸入空気を冷やすために吸入空気チリングシステムを制御するステップとをさらに含む。

本発明のこれらのおよびその他の特徴、態様および長所は、添付した図面を参照して下記の詳細な説明を読むと、より良く理解されるようになるであろう。図面では、類似の参照符号は、図面全体を通して類似の要素を表す。

ガスタービンシステムを含む複合サイクル発電システムの実施形態の模式的流れ図である。 図１のガスタービンシステムの実施形態の模式図である。 本開示の実施形態による、タービン吸入空気温度を調整するために図２のガスタービンシステムを運転させるために採用することができる方法の図である。 本開示の実施形態による、タービン吸入空気温度を調整するために図２のガスタービンシステムを運転させるために採用することができる別の一方法の図である。

本発明の１つまたは複数の具体的な実施形態を、下記に説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を提供しようとして、実際の実装形態のすべての構成を明細書において説明しないことがある。任意のこのような実際の実装形態の開発の際に、いずれかの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、実装形態ごとに変わることがあり、システムに関係する制約および事業に関係する制約を有するコンプライアンスなどの開発者の具体的なゴールを達成するために、数多くの実装形態に特有な判断を行わなければならないことを認識すべきである。その上、このような開発努力は複雑であり時間がかかるものであるはずであるが、それにも拘らず、本開示の利益を享受する当業者なら設計、製作、および製造を日常的に行うはずであることを認識すべきである。

本発明の様々な実施形態の要素を導入するときに、「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、および「前記（ｓａｉｄ）」という冠詞は、要素の１つまたは複数があることを意味するものとする。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であり、列挙した要素の他にさらなる要素があり得ることを意味するものとする。

下記により詳細に説明するように、本明細書において提供するものは、ガスタービン吸入空気の温度を制御することが可能であり、その結果、下流直列方式中間冷却器内に形成される凝結を減少させることまたは取り除くことを実現することができるガスタービン用のシステムおよび方法である。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラは、吸入空気の凝結点を決定し、吸入空気が凝結点よりも低く冷却されるように吸入口冷却システムによって提供される冷却の量を調整することができ、これによって、圧縮機の複数の下流段間に設置された直列方式中間冷却器内に生じる水の可能性を小さくするまたは取り除く。すなわち、ある種の実施形態では、直列方式中間冷却器を含むシステムの効率を高めるようにガスタービンシステムを通って流れる流体の温度を調整するために、吸入口冷却システムの動作を制御することができる。そのために、ある種の実施形態は、コントローラにつなげられ、１つまたは複数の制御アルゴリズムにおいて使用するためにコントローラへ関連するパラメータを提供することができる、例えば、温度センサおよび湿度センサを含むセンサシステムなどの機器を含むことができる。

ここで図面に注目すると、図１は、複合サイクル発電システム１０の実施形態の模式的流れ図であり、複合サイクル発電システム１０は、下記により詳細に説明するように、ガスタービンシステム１２内部の凝結物生成を減少させるまたは取り除くために、吸入口チリングシステムおよび直列方式中間冷却器を制御する制御システムを有するガスタービンシステム１２を含むことができる。図１の実施形態では、ガスタービンシステム１２を複合サイクル発電システム１０の一部として図示する。しかしながら、別の実施形態では、ガスタービンシステム１２を、ガスタービンシステムを利用する任意の適切なシステムの一部として含むことができる、または他の構成要素とは独立に設けることができることに留意されたい。事実、図１の実施形態は、ガスタービンシステム１２を内部に設置することができる１つの可能性のあるシステムを単に例示する。例えば、提供されたガスタービンシステムを、単純サイクル発電システムにおいて利用することができる、または発電とは独立したシステムにおいて利用することができる。例えば、本明細書において提供されるガスタービンシステムを、圧縮機駆動システム、またはガスタービンシステムを利用する任意の他のタイプのシステムにおいて利用することができる。

ここで図１に描いたシステム１０に注目すると、システム１０は、ガスタービン１２、蒸気タービン１４、および熱回収蒸気発生（ＨＲＳＧ）システム１６を含む。ガスタービンシステム１２内部で、合成ガスなどのガスを、「トッピング」、またはブレイトンサイクル内で動力を発生させるために燃焼させることができる。「ボトミング」、またはランキンサイクル内で蒸気を発生させるために、ガスタービン１２からの排気ガスを、ＨＲＳＧシステム１６へ供給することができる。ある種の実施形態では、ガスタービン１２、蒸気タービン１４、およびＨＲＳＧシステム１６を、統合型ガス化複合サイクル（ＩＧＣＣ）発電装置内部に含むことができる。

ガスタービン１２は、一般に燃料（例えば、液体燃料および／または気体燃料）を燃焼させて、第１の負荷１８を駆動することができる。第１の負荷１８を、例えば、電力を生成するための発電機とすることができる。そのため、ガスタービン１２は、下記により詳細に論じるように、タービン、燃焼器または燃焼室、圧縮機、１つまたは複数の熱交換器、等、などの構成要素を含むことができる。さらに例えば、一実施形態では、ガスタービン１２は、圧縮の複数のステージ間の空気を中間冷却するための複数の圧縮機間に配置された直列方式中間冷却器を含むことができる。下記により詳細に論じるように、直列方式中間冷却器における凝結を減少させるまたは取り除くために、このようなガスタービンシステム１２に入る吸入空気の温度を低下させることができる。

第２の負荷２８を駆動するために、例えば、ＨＲＳＧシステム１６を介して蒸気タービン１４に供給する蒸気を発生するために、ガスタービン１２からの排気ガス２６を使用することができる。第２の負荷２８をやはり、電力を発生するための発電機とすることができる。しかしながら、第１の負荷１８および第２の負荷２８の両者は、ガスタービン１２および蒸気タービン１４によって駆動されことが可能な他のタイプの負荷であってもよい。さらに、ガスタービン１２および蒸気タービン１４を、別々の負荷１８および２８を駆動するように描いているが、単一のシャフトを介して単一の負荷を駆動するために、ガスタービン１２および蒸気タービン１４をやはりタンデムで利用することができる。描いた実施形態では、蒸気タービン１４は、低圧力セクション３０（ＬＰ ＳＴ）、中間圧力セクション３２（ＩＰ ＳＴ）、および高圧力セクション３４（ＨＰ ＳＴ）を含むことができる。しかしながら、蒸気タービン１４、ならびにガスタービン１２の具体的な構成は、実装形態に特有であってもよく、セクションの任意の組合せを含むことができる。

システム１０は、蒸気タービン１４用の蒸気を発生するためにガスタービン１２からの熱を用いるＨＲＳＧシステム１６をやはり含む。ＨＲＳＧシステム１６は、とりわけ、蒸発器、エコノマイザ、ヒータ、スーパーヒータ、および過熱低減器などの構成要素を含むことができ、これらを高圧、高温蒸気を発生するために使用する。例えば、ＨＲＳＧシステム１６は、排気ガス２６内のＮＯ_xの還元を促進させるために排気ガス２６へとアンモニアを注入するように設計されたアンモニア注入システムを含むことができる。ある種の実施形態では、アンモニア注入システムは、触媒床の上流の排気ガス２６へとアンモニアを注入することができ、触媒床では、排気ガス２６中に含まれるＮＯ_xを、酸素が存在する中でアンモニアとの反応を介して選択的に還元して、窒素と水とを生成する。

ＨＲＳＧシステム１６によって生成された蒸気を、発電用の蒸気タービン１４の低圧力セクション３０、中間圧力セクション３２、および高圧力セクション３４へ供給することができる。低圧力セクション３０からの排気を、凝縮器３６へと向ける。凝縮器３６からの凝結物を、順に、凝縮ポンプ３８を用いてＨＲＳＧシステム１６へ戻すことができる。ＨＲＳＧシステム１６内部では、凝結物を、次に再加熱して蒸気タービン１４用の蒸気を発生する。

ここで再び、ガスタービンシステム１２を図１の複合サイクル発電システム１０の一部として図示するが、別の実施形態では、ガスタービンシステム１２を、ガスタービンシステムを利用する任意の適切なシステムの一部として含むことができる、または他の構成要素とは独立に設けることができることに留意されたい。図１の実施形態の上記の説明は、ガスタービンシステム１２を中に設置することができる１つの可能性のあるシステムの単に一例である。

ここで、ガスタービンシステムの実施形態の特徴に注目して、図２は、図１に示したガスタービンシステム１２の実施形態の模式図である。示したように、ガスタービンシステム１２は、ガスタービン４０、センサシステム４２、チリングシステム４４、および冷却システム４６を含む。制御システム４８は、タービン４０およびシステム４２、４４、および４６の制御および動作を調整して、発電機５０を駆動する。図示したセンサシステム４２は、温度センサ５２および湿度センサ５４を含む。ガスタービン４０は、吸入口フィルタアセンブリ５６、吸入口チリングコイルアセンブリ５８、水分分離器６０、フィルタアセンブリ６２、低圧圧縮機６４、直列方式中間冷却器６６、高圧圧縮機６８、燃焼器７０、高圧タービン７２、中間圧力タービン７４、および動力タービン７６を含む。

動作中には、吸入空気７８は、ガスタービン４０に入り、発電機５０を駆動するための動力を発生するために燃焼プロセスにおいて利用される。制御システム４８は、センサシステム４２、チリングシステム４４、および冷却システム４６の動作を調整して、発電プロセスを最適化する。例えば、一実施形態では、制御システム４８は、チリングシステム４４を制御することができ、吸入空気７８の温度を低下させて、凝結が下流直列方式中間冷却器６６において生じる可能性を小さくするまたは取り除くために十分に低下したレベルに吸入空気７８の露点を安定させる。すなわち、中間冷却器６６が露点よりも低く空気を冷却する場合には、凝結が直列方式中間冷却器６６においておそらく生じるという理由で、露点よりも低く吸入空気７８を冷却することによって、中間冷却器６６において生じる凝結の可能性を小さくすることができる。したがって、いくつかの実施形態では、制御システム４８は、チリングシステム４４を直接制御することによって、直列方式中間冷却器６６において生じる凝結の可能性を間接的に小さくすることができる。

制御システム４８は、ガスタービンシステム１２の運転および／または関連する環境条件に対応する様々な運転上のパラメータおよび検知したパラメータを受信することができる。例えば、制御システム４８は、センサシステム４２につなげられ、センサシステム４２は制御システム４８へ検知したパラメータを出力する。図示した実施形態では、センサシステム４２は、温度センサ５２によって検知したような周囲空気の温度、および湿度センサ５４によって検知したような周囲空気の湿度を制御システム４８へ伝達する。制御システム４８は、これらの入力を単独でまたは他の受信した情報との組合せのいずれかで利用することができ、凝結が下流中間冷却器６６において形成される可能性がないように吸入空気１０２の所望の温度を決定することができる。様々な実装形態に特有な要因に応じて、ガスタービンシステムの運転が始まる前に、システムの運転全体を通して、または両方で所望のパラメータを測定するために、センサシステム４２を制御することができることに留意されたい。

例えば、ある種の実施形態では、ガスタービン４０を運転しようとする環境の温度または湿度は、制御システム４８によって実装される制御アルゴリズムを部分的にまたは完全に決定することがある。すなわち、直列方式中間冷却器６６における凝結を減少させることまたは取り除くこと、ならびにシステムの他の構成要素の動作性能の両者を考慮することによってガスタービン４０の性能を最適化するように、制御システム４８を構成することができる。例えば、低湿度環境では（または低湿度の日には）、チリングシステム４４の動作は、例えば、低圧圧縮機６４の動作必要性により強く依存し、中間冷却器６６の動作に強くは依存しないことがある。しかしながら、高湿度環境では（または高湿度の日には）、中間冷却器６６における凝結は、総合的なシステム性能により大きく影響を及ぼす可能性があり、制御システム４８は、凝結減少に高い優先度を与えた状態でチリングシステム４４の動作を決定することができる。

ガスタービン４０の運転中には、吸入空気７８は、タービン４０の吸入口部分８０を介してガスタービン４０に入り、吸入口フィルタアセンブリ５６によってフィルタ処理されて、粒子を除去する。空気は次に、吸入空気７８の温度を低下させるように動作する吸入口チリングアセンブリ５８を通るように向けられる。図示した吸入口チリングアセンブリ５８は、チリングコイル８２および８４を含み、これらを通り適切な冷却剤を配送し、吸入空気７８がチリングコイル８２および８４の外側表面と接触するので、吸入空気７８からの熱は、チリングコイル８２および８４を通って流れる冷却剤に移動する。したがって、吸入空気の温度は低下し、冷却剤の温度は上昇する。示したように、冷やされた冷却剤８６は、制御システム４８によって指示された温度でチリングシステム４４によって生成され、コイル８２を通って循環する。吸入空気７８との熱交換の後で、加熱された冷却剤８８は、チリングシステム４４に戻される。ここで再び、チリングアセンブリ５８を出る冷やされた空気が、下流中間冷却器６６において凝結を減少させるまたは取り除くために十分な温度で維持されるように、冷やされた冷却剤８６の温度を調整することができることに留意されたい。

空気を吸入口チリングアセンブリ５８によって冷却するので、水が空気から凝結され、水分分離器６０は、空気からこの水を分離する。水は、ガスタービン４０から除去され、矢印９２によって示されたように、ドレイン９０によって集められる。次に、矢印１０２によって示されたように、フィルタアセンブリ６２内の複数のフィルタ９４、９６、９８、および１００は、空気を圧縮のステージの方に向ける前に冷やされた空気をフィルタ処理する。

冷やされた空気は次に、低圧圧縮機６４を通過する。低圧圧縮機６４は、冷やされた空気１０２の体積を小さくして、中間圧力（例えば、ほぼ５０ｐｓｉａ（３４０ｋＰａ））まで冷やされた空気の圧力を高くし、これによって、加圧された空気を生成する。加圧された空気は次に、圧縮の複数のステージ間で加圧された空気を冷却する中間冷却器６６へ向けられて、圧縮のステージのために必要な動力必要条件を低下させる。そのために、示したように、中間冷却器６６は、熱交換器コイル１０４および１０６を含み、これを通って冷却剤が流れる。冷却システム４６は、コイル１０４へ冷却された冷却剤１０８を提供し、加圧された空気からコイル１０４および１０６を通って循環する冷却剤へ熱を交換した後で、コイル１０６から加熱された冷却剤１１０を受け取る。しかしながら、任意の所望のタイプの熱交換器（例えば、フィン型熱交換器）を含む任意の適切な中間冷却器を、図示した配置の代わりに利用することができることに留意されたい。

タービン４０を通る流れを有するラインから外れて冷却を行うこととは反対に、圧縮機６４および６８と直列方式で冷却を行うことによって、圧縮プロセスの効率および、したがってガスタービン４０の運転の効率を高めることができることに留意されたい。すなわち、空気を圧縮機６４および６８から遠くへ向ける必要がないという理由で、このような向け直しに関係する損失を回避することができる。再び、吸入空気７８の所定の量の冷却を行うためにチリングシステム４４を制御することによって、制御システム４８は、直列方式中間冷却器６６において生じる凝結の可能性を小さくするまたは取り除くことができることに留意されたい。

冷却され圧縮された空気は次に、高圧圧縮機６８へと進み、高圧圧縮機では、空気は、より高い圧力（例えば、ほぼ６００ｐｓｉａ（４１００ｋＰａ））までさらに圧縮される。高圧圧縮機６８からの加圧された空気は次に、燃焼器７０に入る。燃焼器７０では、燃料１１２が、加圧された空気に添加され、温度を高くするために燃やされ、これによって、高温ガスを生成する。圧縮機７０において生成された高温ガスを、高圧圧縮機６８を駆動するために必要な動力を生成する高圧タービン７２に向ける。高圧タービン７２を出る高温ガスは、低圧圧縮機６４を駆動するために必要な動力を生成する中間圧力タービン７４に入る。引き続いて、高温ガスは、発電機５０を駆動する動力タービン７６を通過する。したがって、このようにして、吸入空気７８および燃料１１２から電力を作るために、ガスタービンシステム１２を運転することができる。

図３は、実施形態にしたがって、ガスタービンシステム内の直列方式中間冷却器における凝結物形成を減少させるまたは取り除くために、例えば、制御システム４８内に設置したコントローラによって用いることができる方法１１４を図示する。示したように、方法１１４は、１つまたは複数の検知した（またはこれ以外に取り込んだ）パラメータを受信するステップを含む（ブロック１１６）。例えば、コントローラは、環境の検知した温度、環境の検知した湿度、ガスタービンの運転パラメータ、またはガスタービンシステムを制御することに関係する任意の他の適切なパラメータを受信することができる。

方法１１４は、一旦、吸入空気が複数の圧縮ステージ間に設置された下流中間冷却器に達すると、タービン吸入空気の予想される凝結点を決定するために受信したパラメータを利用するステップをさらに必要とする（ブロック１１８）。コントローラは次に、所与の環境条件および動作条件における空気の予想される凝結点を利用して、下流中間冷却器において生じる凝結の可能性を小さくするまたは取り除くために、タービン吸入空気を安定させるべき温度を決定することができる（ブロック１２０）。一旦、所望の温度を決定すると、方法１１４は、所望の温度でタービン吸入空気を維持するようにチリングシステムを制御するステップを必要とする（ブロック１２２）。

例えば、一実施形態では、制御システムは、入ってくる空気の温度、タービン吸入空気の所望の温度、およびチリングシステム内の熱交換機から吸入空気への熱伝達率を考慮することができて、熱交換器を通り循環する冷却剤の適切な温度を決定することができる。次に、所与の条件において吸入空気の所望の冷却を実現するために必要な温度まで冷却剤を冷やすために、チリングシステムを制御することができる。ガスタービンシステムの制御に空気の予想される凝結点を取り込むことによって、チリングシステムの制御が、例えば、下流圧縮機の動作にのみ基づくことがある従来型のシステムと比較して、直列方式中間冷却器において生じる凝結の可能性を小さくすることができる。

タービン吸入空気の所望の温度の決定を、受信したパラメータまたは検知したパラメータに基づいて任意の適切な方式で決定することができることに留意されたい。しかしながら、図４は、このような決定を行うためおよびチリングシステムの動作を駆動するために決定を利用するための１つの適切な方法１２４の実施形態を図示する。より具体的に、方法１２４は、湿度センサから検知した湿度レベルを受信するステップ（ブロック１２６）、および温度センサから検知した温度レベルを受信するステップ（ブロック１２８）を含む。これらの検知したパラメータに基づいて、コントローラは、空気の予想される水分含有量を計算し（ブロック１３０）、水分含有量を、ガスタービンシステム内で空気を使用する間に空気から凝結することが予想されるはずの凝結物の量の指標とすることができる。

さらに、方法１２４は、空気が冷却されなかった場合に下流中間冷却器において生じるはずの凝結の予想される量を決定するために湿度線図を利用するステップ、およびこのような凝結が生じる可能性を小さくするまたは取り除くために、タービン吸入空気を安定させるべき温度を決定するために凝結のこの量を利用するステップを必要とする（ブロック１３２）。前のように、適切な温度にタービン吸入空気を維持するために、チリングシステムの動作を次に制御することができる（ブロック１３４）。

開示したガスタービンシステムの実施形態が、本明細書において図示したものなどの複合サイクル発電装置構成要素における使用に対して適合できるが、単純サイクル用途における使用に対してもまた適合できることに留意されたい。開示したガスタービンシステムは、非発電システムにおける使用にもやはり適合できる。このようなガスタービンシステムを、例えば、圧縮機駆動システムにおいて、またはガスタービンを用いる任意の他のシステムにおいて利用することができる。

さらに、ガスタービンシステムの描いた構成要素は、単に例であり、したがって、実装中には、ガスタービンシステムに含まれる構成要素は、かなりの変形形態を前提としている。例えば、ある種の実施形態では、制御システムは、プロセッサ、メモリ、等、などの様々な適切な構成要素を含むことができる。さらに、吸入空気から凝結を除去するために適した直列方式中間冷却器および水分除去システムを有する既存のガスタービンシステムを改造するために、本明細書において提供した制御方法を利用することができることに留意されたい。それはそうとして、既存のガスタービンシステムを、本明細書において提供したチリングシステムおよび制御システムを用いて更新することができることが想定される。

この明細書は、最良の形態を含む本発明を開示するため、ならびにいかなる当業者でも、任意のデバイスまたはシステムを作成することおよび使用すること、および任意の組み込んだ方法を実行することを含む本発明を実行することをやはり可能にするために例を使用する。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、当業者なら思い付く別の例を含むことができる。このような別の例が特許請求の範囲の文面から逸脱しない構造的要素を有する場合、またはこのような別の例が特許請求の範囲の文面とは実質的でない差異しか有さない等価な構造的要素を含む場合には、このような別の例は、特許請求の範囲の範囲内であるものとする。

１０ 複合サイクル発電システム
１２ ガスタービンシステム
１４ 蒸気タービン
１６ 熱回収蒸気発生（ＨＲＳＧ）システム
１８ 第１の負荷
２６ 排気ガス
２８ 第２の負荷
３０ 低圧力セクション
３２ 中間圧力セクション
３４ 高圧力セクション
３６ 凝縮器
３８ 凝縮ポンプ
４０ ガスタービン
４２ センサシステム
４４ チリングシステム
４６ 冷却システム
４８ 制御システム
５０ 発電機
５２ 温度センサ
５４ 湿度センサ
５６ 吸入口フィルタアセンブリ
５８ 吸入口チリングアセンブリ
６０ 水分分離器
６２ フィルタアセンブリ
６４ 低圧圧縮機
６６ 直列方式中間冷却器
６８ 高圧圧縮機
７０ 燃焼器
７２ 高圧タービン
７４ 中間圧力タービン
７６ 動力タービン
７８ 吸入空気
８０ 吸入口部分
８２ チリングコイル
８４ チリングコイル
８６ 冷やされた冷却剤
８８ 加熱された冷却剤
９０ ドレイン
９４ フィルタ
９６ フィルタ
９８ フィルタ
１００ フィルタ
１０４ 熱交換器コイル
１０６ 熱交換器コイル
１０８ 冷却された冷却剤
１１０ 加熱された冷却剤
１１２ 燃料
１１４ 方法
１１６ １つまたは複数の検知した（またはこれ以外に取り込んだ）パラメータを受信する
１１８ タービン吸入空気の予想される凝結点を決定するために受信したパラメータを利用する
１２０ 所与の環境における空気の予想される凝結点、および下流中間冷却器において生じる凝結の可能性を小さくするまたは取り除くために、タービン吸入空気を安定させるべき温度を決定するために動作条件を利用する
１２２ 所望の温度でタービン吸入空気を維持するようにチリングシステムを制御する
１２４ 方法
１２６ 湿度センサから検知した湿度レベルを受信する
１２８ 温度センサから検知した温度レベルを受信する
１３０ 検知したパラメータに基づいて、空気の予想される水分含有量を計算する
１３２ 下流中間冷却器において生じるはずの凝結の予想される量を決定するために湿度線図を利用する
１３４ 適切な温度にタービン吸入空気を維持するようにチリングシステムの動作を制御する

Claims (20)

1. 吸入空気を受けるように構成された吸入口を備え、動力を発生するために燃料を燃焼させるように構成されたガスタービンであって、
   前記吸引口またはその上流で冷やされた空気を生成するために前記吸入空気の温度を低下させるように構成されたチリングアセンブリと、
   第１の圧縮空気供給物を生成するために前記冷やされた空気を圧縮するように構成された低圧圧縮機と、
   冷却された空気供給物を生成するために前記第１の圧縮空気供給物を冷却するように構成された中間冷却器と、
   第２の圧縮空気供給物を生成するために前記冷却された空気供給物を圧縮するように構成された高圧圧縮機であり、前記中間冷却器が前記低圧圧縮機と前記高圧圧縮機との間に直列方式で配置される、高圧圧縮機と、
   前記動力を発生するために前記第２の圧縮空気供給物が存在する中で前記燃料を燃焼させるように構成された燃焼器と
   を備えるガスタービンと、
   空気が冷却されない場合に前記中間冷却器における第１の予想される凝結物の量を決定し、かつ前記第１の予想される凝結物の量よりも少ない第２の予想される凝結物の量に対応する温度に前記冷やされた空気を生成するために前記チリングアセンブリの動作を制御するようにプログラムされた制御システムと、
   を備える、ガスタービンシステム。
2. 前記第２の予想される凝結物の量が、前記中間冷却器においてほぼ凝結がないことに対応する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ガスタービンは、前記冷やされた空気が前記低圧圧縮機によって圧縮される前に、前記冷やされた空気から水分を排出するように構成された水分分離器を備える、請求項１に記載のシステム。
4. 前記ガスタービンが、前記チリングアセンブリと前記低圧圧縮機との間に配置され、前記冷やされた空気から粒子を除去するように構成されたフィルタアセンブリを備える、請求項１に記載のシステム。
5. 前記ガスタービンが、負荷を駆動するように構成された少なくとも１つのタービンを備える、請求項１に記載のシステム。
6. 前記負荷が、発電機を備える、請求項５に記載のシステム。
7. 前記吸入空気の１つまたは複数のパラメータを測定するように、かつ前記制御システムへ前記測定したパラメータを伝達するように構成された１つまたは複数のセンサを備えるセンサシステムを備える、請求項１に記載のシステム。
8. 前記１つまたは複数のセンサが、温度センサおよび湿度センサを含み、前記１つまたは複数のパラメータが、温度レベルおよび湿度レベルを含む、請求項７に記載のシステム。
9. 前記制御システムが、前記第１の予想される凝結物の量および第２の予想される凝結物の量を決定するために、前記測定した温度レベルおよび湿度レベルならびに湿度線図を利用するように構成される、請求項８に記載のシステム。
10. ガスタービンシステムの吸入口またはその上流で吸入空気を冷却するように構成されたチリングシステム、低圧圧縮機、高圧圧縮機、および前記低圧圧縮機と前記高圧圧縮機との間に直列方式で配置され、前記低圧圧縮機からの圧縮された空気を冷却するように構成された中間冷却器を備えるガスタービンシステムと、
    前記チリングシステムにつなげられ、前記吸入空気の１つまたは複数のパラメータに基づいて空気が冷却されない場合に前記中間冷却器における予想される凝結物の量を決定し、かつ前記中間冷却器における前記予想される凝結物の量よりも少ない量に対応する温度まで前記吸入空気の絶対湿度を低下させるために前記チリングシステムを制御するようにプログラムされた制御システムと、
    を備える、システム。
11. 前記制御システムが、前記中間冷却器において実質的に凝結がないことに合致する温度まで前記吸入空気の前記絶対湿度を低下させるように構成される、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記吸入空気の前記１つまたは複数のパラメータを測定するように、かつ前記制御システムへ前記測定したパラメータを伝達するように構成された１つまたは複数のセンサを備えるセンサシステムを備える、請求項１０に記載のシステム。
13. 前記１つまたは複数のセンサが、温度センサおよび湿度センサを含み、前記吸入空気の前記１つまたは複数のパラメータが、温度レベルおよび湿度レベルを含む、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記制御システムが、前記中間冷却器における前記予想される凝結物の量を決定するために、前記測定した温度レベルおよび湿度レベルならびに湿度線図を利用するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
15. ガスタービンシステムを制御するための方法であって、
    タービン吸入空気の少なくとも１つのパラメータを受信するステップと、
    前記少なくとも１つのパラメータに基づいて、空気が冷却されない場合に、吸入空気チリングシステムの下流でかつ低圧圧縮機と高圧圧縮機との間に直列方式で配置された中間冷却器における予想される凝結物の量を決定するステップと、
    前記中間冷却器において実質的に予想される凝結がないことに対応する前記タービン吸入空気の所望の温度を決定するステップと、
    前記所望の温度まで前記タービン吸入空気を冷やすために前記吸入空気チリングシステムを制御するステップと
    を含む、方法。
16. 前記少なくとも１つのパラメータが、前記タービン吸入空気の温度レベルおよび湿度レベルを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記中間冷却器において実質的に予想される凝結がないことに対応する前記タービン吸入空気の前記所望の温度を決定するステップが、湿度線図を参照するサブステップを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記所望の温度まで前記タービン吸入空気を冷やすために前記吸入空気チリングシステムを制御するステップが、前記吸入空気チリングシステムの熱交換器全体を通って循環する冷却剤の温度を制御するサブステップを含む、請求項１５に記載の方法。
19. 前記ガスタービンシステムの運転全体を通して前記タービン吸入空気の前記少なくとも１つのパラメータを測定するためにセンサシステムを制御するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
20. 前記中間冷却器が、フィン型熱交換器を備える、請求項１５に記載の方法。