JP6835480B2 - タービンにおける流れ制御のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
11 流体作動式可変流れ制御システム
12 流れ制御領域、流れ制御通路
13 コンバスタ
14 燃料ノズル
15 ガス燃料
16 圧縮空気、酸化剤
18 燃焼ガス
20 タービン
21 排気ガス
22 排気セクション
24 駆動シャフト、シャフト
26 負荷
28 圧縮機
30 空気
32 空気吸入セクション
34 タービンブレード
35 タービンノズル
36 ステータ翼
38 タービン段
40 軸方向、長手方向軸
42 径方向、軸
44 円周方向、軸
46 タービンケーシング
48 固定支柱
50 加圧流体
51 流体供給導管
52 外部加圧流体供給部
53 実際の領域
54 有効領域
55 主要流路
56 制御装置
57 下流側方向
58 弁
60 センサ
62 プロセッサ
64 メモリ
66 移行部
68 第1のタービン段
70 第2のタービン段
72 第3のタービン段
73 第4のタービン段
74 固定支柱
76 外側空洞
78 内側空洞
80 第1の壁、外側ケーシング壁
82 外部入口
83 流体注入ポート、流体ポート
84 第2の壁、高温壁
85 高温壁
88 第1の流れ
90 第2の流れ
92 第3の流れ
94 第4の流れ
95 第5の流れ
96 内側支柱チャネル
100 流体注入ポート
102 前縁
104 後縁
106 中央部分
108 ステータ翼の対向する側
Claims (16)
- システム(11)であって、
主要流路(55)と、前記主要流路(55)に沿って配設された複数のタービンブレード(34)および少なくとも1つのシャフト(24)と、前記主要流路(55)に沿って配設された少なくも1つの流れ制御領域(12)と、前記主要流路(55)に流体結合され、タービンノズル(35)上に配設された少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)とを備えるタービン(20)と、
前記少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)に流体結合された流体供給システムと、
を備え、
前記流体供給システムは、前記タービン(20)を備えるガスタービンシステム(10)の外部に配設された1以上の廃熱源に接続され、前記1以上の廃熱源からの流体(50)を前記少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)に供給して前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)の有効領域(54)を調整するように構成される、システム(11)。 - 前記流体供給システムは、複数の廃熱源に接続され、
前記複数の廃熱源の内の前記1以上の廃熱源の選択的な使用により前記少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)への前記流体(50)の前記供給を制御して前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)の前記有効領域(54)を調整するための命令を記憶するメモリ(64)を有する、制御装置(56)を備える、請求項1に記載のシステム(11)。 - システム(11)であって、1以上の廃熱源に接続された流体供給システムから少なくとも1つの流れ制御領域(12)に流体結合され、タービンノズル(35)上に配設された少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)への、タービン(20)の主要流路(55)に沿った前記1以上の廃熱源からの流体(50)の供給を制御するための命令を記憶するメモリ(64)を有する制御装置(56)であって、前記主要流路(55)の前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)を通る作用流体の流れを変化させるために前記有効領域(54)を調整するように前記流体(50)の前記供給を調整するための命令を有する、制御装置(56)を備え、前記1以上の廃熱源が前記タービン(20)を備えるガスタービンシステム(10)の外部に配設される、システム(11)。
- 前記1以上の廃熱源として熱回収水蒸気発生器(HRSG)を備え、前記HRSGが、前記タービン(20)からの排気ガス(21)を受ける、請求項1乃至3のいずれかに記載のシステム(11)。
- 前記1以上の廃熱源が、前記タービン(20)、燃焼器(13)及び圧縮機(28)を備えるガスタービンシステムの外側に存在する、請求項1乃至4のいずれかに記載のシステム(11)。
- 前記制御装置(56)が、前記流体供給システムによって供給される流体のパラメータを調整するための命令を有し、前記パラメータが、圧力、温度、流量、シャフト速度、組成、またはその組み合わせを含む、請求項2または3に記載のシステム(11)。
- 前記制御装置(56)が、前記流体供給システムによって供給される流体のパラメータを、少なくとも1つのセンサ(60)からのセンサフィードバック、前記パラメータに関連する少なくとも1つの閾値、またはその組み合わせに基づいて調整するための命令を有する、請求項6に記載のシステム(11)。
- 前記少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)が、ステータ翼(36)、前記主要流路(55)の周りに配設された壁(80、84)、タービンブレード(34)の半径方向外側のシュラウド、前記主要流路(55)に沿って配設された固定表面、またはその任意の組み合わせ上に配設される、請求項1乃至7のいずれかに記載のシステム(11)。
- 前記少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)が、前記主要流路(55)の周りに配設された第1と第2の壁(80、84)の間に配設された外側空洞(76)、前記タービン(20)の回転軸の周りに配設された第3の壁内に配設された内側空洞(78)、前記主要流路(55)を横断して延びる支柱(74)またはその組み合わせに流体結合される、請求項1乃至8のいずれかに記載のシステム(11)。
- 前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)が、前記タービン(20)の複数の段の異なる段(38、68、70、72、73)内に配設された複数の流れ制御領域(12)を含み、前記複数の流れ制御領域(12)の各々の流れ制御領域(12)が、前記主要流路(55)に流体結合された少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)を備える、請求項1乃至9のいずれかに記載のシステム(11)。
- 前記タービン(20)が、ガスタービン(20)を備え、前記ガスタービン(20)が、前記主要流路(55)に沿って流体結合された1つまたは複数の独立シャフト(24)を備え、前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)が、前記主要流路(55)に沿って、前記1つまたは複数の独立シャフト(24)間に配設される、請求項1乃至10のいずれかに記載のシステム(11)。
- 前記少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)が、ステータ翼(36)上に配設され、前記少なくも1つの流れ制御領域(12)内に注入された流体(50)が前記ステータ翼(36)の表面上に膜を作り出す、請求項1乃至11のいずれかに記載のシステム(11)。
- 前記少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)が、前記タービン(20)の回転軸からずらして傾斜され、それによって前記主要流路(55)内に注入された流体(50)に旋回動作を付与する、請求項1乃至12のいずれかに記載のシステム(11)。
- 方法であって、
主要流路(55)に沿って配設された複数のタービンブレード(34)を駆動するために、タービン(20)を通る前記主要流路(55)に沿って作用流体を流すことと、
流体(50)を、前記タービン(20)を備えるガスタービンシステム(10)の外部に配設された1以上の廃熱源に接続された流体供給システムから、前記主要流路(55)に流体結合され、タービンノズル(35)上に配設された少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)に供給することと、
前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)の有効領域(54)を調整するために前記少なくとも1つの流体注入ポート(83、100)への前記流体(50)の供給を制御することとを含む、方法。 - 前記供給を制御することが、前記タービン(20)、燃焼器(13)及び圧縮機(28)を備えるガスタービンシステムの外側に存在する前記1以上の廃熱源を使用することとを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記流体供給システムによって供給される前記流体(50)の圧力を、前記主要流路(55)に沿った前記少なくとも1つの流れ制御領域(12)に関連する、少なくとも1つの圧力閾値、圧力を示すセンサフィードバック、またはその組み合わせに基づいて制御することを含む、請求項14または15に記載の方法。
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