JPH084554A - 窒素酸化排気放出物を低減させる装置及び方法 - Google Patents

窒素酸化排気放出物を低減させる装置及び方法

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JPH084554A
JPH084554A JP7084391A JP8439195A JPH084554A JP H084554 A JPH084554 A JP H084554A JP 7084391 A JP7084391 A JP 7084391A JP 8439195 A JP8439195 A JP 8439195A JP H084554 A JPH084554 A JP H084554A
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fuel
combustion
flame
turbine
vernier
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JP7084391A
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Dale M Brown
ダール・マリウス・ブラウン
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General Electric Co
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 立ち消えの危険を増すことなく、窒素酸化物
（ＮＯｘ）放出量を最小にするガスタービン内の燃焼制
御を実現することのできる装置及び方法を提供する。 【構成】 本発明に係る装置及び方法によれば、ガスタ
ービンでの燃焼が、排気内のＮＯｘ放出量を低減させる
ために火炎の分光分析を利用して制御される。紫外スペ
クトル線の強度を決定するために、検出器アセンブリ３
３５がタービン内の燃焼火炎を検出すると共にモニタ
し、この強度がＮＯｘ放出量の所望の低レベルと関連し
た所定のレベル以下に留まるように、エミッション制御
回路５００が燃料／空気混合物の燃料／空気比を動的に
調節することによって、立ち消えのおそれを回避するの
に十分な高い燃焼火炎温度でありながら、エンジンから
生じるＮＯｘ放出量が著しく低減させ、こうして安定
な、安全な、信頼性の高いエンジンの運転を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願】本出願における優先権主張の基礎となる出
願は、米国特許出願番号０８／０４７９３６号の１９９
３年４月１９日に出願された部分継続出願であり、この
米国特許出願（出願番号０８／０４７９３６号）は、１
９９２年５月５日に出願された米国特許出願番号０７／
８７８９３３号（１９９３年１１月２日に付与された米
国特許番号５２５７４９６号）の分割出願である。
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼を制御して窒素酸
化物放出量を低減させる方法及び装置に関し、特に、火
炎分光分析法を用いて、立ち消えのおそれを増すことな
く窒素酸化物放出量を低減するようにガスタービン燃焼
を制御する方法及び装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】ガスタービンは、例えば、ガス燃焼発電
機用又はパイプライン圧縮機用の据置型エンジンから、
船舶又は航空推進用の船舶又は航空機搭載エンジンまで
の極めて広範な用途に、動力プラントとして汎用されて
いる。ガスタービンで燃焼させる炭化水素燃料には、据
置型用途用のメタン等の天然ガスや、航空（ジェット）
燃料として用いるケロシン等がある。あらゆる形式の燃
焼について、これらのタービンは、種々の燃焼生成物を
含有している排気流を放出する。これらの燃焼生成物の
一部、例えば水蒸気は、環境に対して本質的に無害であ
るが、残りのものはそうではなく、そのため、汚染物と
して分類されている。従って、汚染物放出量の著しく少
ないガスタービンを製造するか、又は現在の汚染物放出
レベルを著しく低減するように現存するガスタービンを
改変する試みが、現在、特にタービン製造業者を巻き込
んで進行中である。これらの汚染物のうち、タービン産
業界で特に関心が持たれているのは、「ＮＯｘ」として
総称されている種々の窒素酸化物の放出量を低減するこ
とである。
【０００４】ガスタービンに関して、燃焼温度が上昇す
るにつれて、ＮＯｘ放出量が著しく増加することはよく
知られている。又、燃料及び燃焼空気の希薄混合物（即
ち、燃料対空気比が比較的低い混合物）を用いる、いわ
ゆる「希薄（リーン）燃焼」状態でタービンを運転する
と、燃焼温度が、ＮＯｘ放出量を著しく低減するレベル
に下がることも知られている。しかしながら、混合物が
余りに希薄であると、タービンは運転上の不安定を呈
し、その運転不安定は、内部燃焼火炎が消える、即ち
「立ち消え（flame-out ）」が起こる点まで増加し、タ
ービンが出力（パワー）発生を停止する。一般に、陸上
据置型用途では、立ち消え後にタービンを再始動すれば
よく、タービンを再始動するのに比較的長い時間を必要
とするものの、安全上の悪影響はあったとしてもごくわ
ずかである。大部分について、このことは種々の船舶用
途についても成り立つ。従って、陸上（及び多くの船
舶）用途用に設計されたタービンは、適当なリーン燃焼
条件下で運転することができ、立ち消えのために必要と
なれば、その時々に再始動することができる。しかしな
がら、ほとんどの航空タービン用途（即ち、航空機の推
進にジェットエンジンを用いる場合）では、それに特有
の安全上の配慮から、特定の運転条件、例えば離陸時の
運転条件で立ち消えを防止することが必要であり、又、
他の運転条件では、長い時間にわたってタービン再始動
を試みることは許されない。
【０００５】航空機（ジェット）エンジンで立ち消えが
起こらないことを保証するために、「濃厚（リッチ）」
燃料／空気混合物（即ち、燃料対空気比が比較的高い混
合物）で運転するように、エンジンを調節することがし
ばしばある。この結果、エンジンの運転は安定になる
が、ＮＯｘ放出レベルも高くなる。これまで、このよう
な高いＮＯｘ放出レベルは安全運転のコストとして許容
されてきたが、環境への関心が高まり、現在では、この
ような放出レベルを大幅に低減させる必要があるが、そ
の結果として運転上の安全性が低下することがあっては
ならない、とされている。
【０００６】伝統的には、ほとんどのタービンは、ター
ビンの製造及び試験時にタービンに予測される運転条件
に順応するように予め設定された燃料／空気混合物、例
えばジェットエンジンに「濃厚」条件を確立する混合物
を用いることに依拠している。燃料の流れを調整する、
従って、エンジン速度及びパワー出力を調整するための
スロットル弁の他に、タービンには通常、ＮＯｘ放出量
を低減するよう燃料／空気混合物を変化させることは言
うまでもなく、タービンの運転条件を動的に変化させる
のに用いることのできる弁その他の調節手段は用いられ
ていない。
【０００７】現在、ジェットエンジンのタービンを含め
てタービンを希薄燃焼条件で作動するように制御する、
閉ループ・フィードバック技術は知られていない。これ
は、前述したように、使用することのできるタービン調
節手段がわずかしかないためであるのと、タービンが生
成するＮＯｘ放出レベルを正確に検出し、又、このよう
なＮＯｘ放出物を即時に、そしてジェットエンジンの場
合には安全なタービン運転を危険にさらすことなく低減
させるためには、種々の困難があるためである。
【０００８】一見したところ、真空質量分析計又は類似
の装置をガスタービンに連結して、タービン排気をサン
プリングし、そのサンプルの分光分析を行ってその物質
含量及び濃度を求めることが考えられる。残念ながら、
分光分析計は遅く、使用可能な結果を得るのに通常、１
０秒〜３０秒以上を要する。このようなタイムラグのた
め、ＮＯｘ放出量のリアルタイム（即時）測定を行い、
又、「希薄燃焼」条件で作動するようガスタービン、そ
して特にジェットエンジンを正確に且つ動的に制御する
のに質量分析計その他の類似の装置を用いることは実用
的でない。
【０００９】燃焼炉、更には据置型又は船舶搭載タービ
ンに用いるのに適当であると考えられている、分光測定
に基づく現在のＮＯｘ低減技術には、欠点があり、その
欠点は深刻であり、これらのＮＯｘ低減技術をジェット
エンジンに用いることはできない。このような技術の一
例としてのボイラに基づく技術では、燃焼火炎が放つ広
い帯域の赤外線を直接測定し、種々の燃焼生成物、特に
酸素（Ｏ2 ）、二酸化炭素（ＣＯ2 ）、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）及びＮＯｘの所望の濃度を煙道及び煙突の両方に実
際に生じている濃度と比較する。バーナ上のガス混合物
弁がプログラムされた制御の下に作動し、これらの燃焼
生成物の実際の濃度と所望の濃度との測定差に基づい
て、火炎が発する赤外線を最大にし、次いで維持する。
【００１０】他のボイラに基づく技術では、広い帯域の
赤外線を測定するのではなく、マルチバーナ・ボイラに
おいて、各バーナ火炎の２つの単一スペクトル線、即ち
４．４μｍの赤外二酸化炭素（ＣＯ2 ）線及び３００ｎ
ｍの紫外ヒドロキシル（ＯＨ）線の測定値に基づいて、
マルチバーナ・ボイラの燃料／空気比を制御する。各バ
ーナについてのこれらの２つの線の測定値に基づく強度
比を求めた後、その強度比を用いてそのバーナの燃料／
空気混合物をほぼ化学量論的な燃焼を達成するように別
々に制御する。化学量論的な燃焼が起こる燃料／空気比
は、これまで一般にマルチバーナ・ボイラが発生してい
たＮＯｘの量を低減させるので有利である。例えば、F.
Fraim, "Research into a Spectral Flame Analyzer P
hase 1 -Final Report for the Period April 21, 1983
- June 30, 1985", Work Performed under United Sta
tes Department of Energy Contract DE-AC07-831D1246
3, June 1, 1985を参照されたい。
【００１１】具体的には、赤外線を簡単に感知するホト
ダイオード等の適当な検出器が存在するが、運転中のジ
ェットエンジン自身の高温が原因で、種々のエンジン部
品が全赤外スペクトルにわたって極めて多量の放射線を
発する。更に、ジェット燃料火炎は通常、多量の未燃焼
炭素粒子を放出し、これらの粒子自身は赤外黒体放射体
として作用する。この点、このような粒子を放出しない
「クリーン」な天然ガス火炎とは対照的である。この結
果得られる赤外線の背景レベルは非常に高く、ＣＯ2 ス
ペクトル線と関連した放射線、及び赤外スペクトル内の
他の所望のスペクトル成分と関連した放射線を完全に又
はほとんど完全にマスクしてしまう。その結果、火炎が
生成する赤外スペクトルの放射線を測定することに基づ
く技術は、ジェットエンジン自身が生成する放射エネル
ギによって無効になり易く、そのため、得られた測定値
は、極めて誤差の大きいものとなる。
【００１２】見かけ上スペクトル測定値に基づいてＮＯ
ｘ放出量を制御することができないことに直面して、タ
ービン産業界は、この目的のために水噴射を用いること
に方向転換した。燃料の流れに水を噴射することによ
り、タービン燃焼温度を下げ、これによりＮＯｘ放出量
を低減させる。しかしながら、この方法には、いくつか
の深刻な実用上の制限があり、そのため、通常、多くの
船舶タービン用途、そして間違いなくジェットエンジン
にこの技術を用いることは不適当である。具体的には、
普通の飲料水を用いると、その水がタービン内で蒸発す
るにつれて、水からカルシウム等の鉱物分が析出し、種
々の内部部品上に堆積する。これらの沈積物が溜るまま
にしておくと、隣接する内部部品の間の機械的公差が小
さいので、これらの部品同士が結合し、これによりター
ビンの使用寿命が著しく短くなる。この形式の損傷を回
避するために、代表的には以下の２つの方法のいずれか
を採用する。即ち、タービンを定期的に使用状態から取
り出して、溜った堆積物の除去を行うか、又は精製水の
噴射を用いるかのいずれかを行う。前者の方法は、ター
ビン停止時間及び保守費用の両面で高価となり易く、そ
のため、通常は回避される。後者の方法は、比較的簡単
ではあるが、ほとんどの場合、脱イオン水の継続的な供
給源を確保するために、適当な水精製装置（この装置
は、エネルギ源を有しており、装置の保守の必要があ
る。）か、又は適当な大きなタンク若しくはその他の供
給源が必要である。静止据置型タービンは通常、このよ
うな水の適切な供給源近くに、又は水精製装置若しくは
タンクのいずれかに必要な余分なスペースを確保できる
位置に設置されている。このような水精製装置又はタン
ク用に利用することのできる空間は、船舶上では明らか
に貴重な空間であり、航空機上ではとても得られない。
更に、水精製の種々の副生物、例えば（海水を精製する
場合には、塩を含んでいる）析出鉱物分等の処理又は廃
棄が当然問題になる。従って、水噴射は、船舶用途には
希にしか用いられておらず、ジェットエンジンには全く
用いられていない。
【００１３】従って、タービンを「希薄燃焼」条件で運
転することにより、タービンのＮＯｘ放出量を大幅に低
減させることのできる技術が必要とされている。このよ
うな技術は、水噴射や赤外発光の検出に依拠するもので
あってはならず、又、予定外の「立ち消え」を防止する
ことにより、安全で安定なタービン運転を保証する閉ル
ープ・フィードバック制御を行うものでなければならな
い。更に、この技術は、現存のタービンに後から部分改
変的な態様で組み込むことができ、又、新しいタービン
に製造時に組み込むことが簡単にできるものでなければ
ならない。
【００１４】
【発明の概要】本発明は、ジェットエンジンのタービン
を含んだ種々のタービンに用いる当業界で知られたＮＯ
ｘ放出量制御技術の欠点を克服するものである。更に、
ほとんどあらゆる形態の気体又は液体炭化水素バーナは
環境に有害なＮＯｘ汚染物を放出するので、本発明の対
象となる。
【００１５】本発明者は、タービン、例えばジェットエ
ンジンに用いられるタービンの燃焼火炎からの紫外領
域、例えば約２００ｎｍ〜３２０ｎｍの帯域に入るスペ
クトル線の強度が、エンジンが作動している燃料／空気
比、エンジン内の燃焼火炎温度、及びエンジンが生成す
る排気内のＮＯｘ放出物の量と密接に相関していること
を見出した。燃焼火炎についてこの帯域のスペクトル線
の強度をモニタし、この測定強度がＮＯｘ放出量の所望
の低いレベル（例えば、約２５ｐｐｍ）と関連した所定
のレベル以下に留まるように、エンジンの燃料／空気比
を動的に調節することによって、エンジンは、立ち消え
条件につながる不安定性を回避するのに十分な高い燃焼
火炎温度でありながら、著しく低減したＮＯｘ放出量を
継続的に示し、こうして安定な、安全な、信頼性の高い
エンジン運転を実現する。
【００１６】有利なことには、この帯域の紫外スペクト
ル線は、火炎に生じる他のスペクトル線からスペクトル
的に隔離されており、排気流又は高熱エンジン部品のい
ずれかからの赤外及び／又は可視発光による影響を比較
的受けない。そのようなわけで、推定ではあるが、エン
ジン及び排気流からの多量の背景（バックグラウンド）
放射線が存在するにもかかわらず、排気内のＮＯｘ放出
物を正確に測定することができる。
【００１７】本発明の好適な実施例によれば、所定の帯
域の紫外スペクトル線の強度を適当な耐熱検出器、例え
ば炭化けい素（ＳｉＣ）ホトダイオードによって検出す
る。このようなホトダイオードは、波長２００ｎｍ〜３
５０ｎｍで良好な紫外感度を示す分光応答特性を有して
いる。D.M. Brown et al.（ブラウン等）, "SiliconCar
bide UV Photodiodes", IEEE Transactions on Electro
n Devices, Vol. 40,No. 2, February 1993, pp. 325-3
33を参照されたい。このようなホトダイオードから、２
００ｎｍ〜３２０ｎｍ帯域の火炎発光スペクトル線すべ
てについての強度の積分値を表す測定値が得られる。Ｓ
ｉＣホトダイオードは、エネルギ・バンドギャップが大
きいにもかかわらず、赤外線に感応しないので有利であ
る。
【００１８】ダイオード出力信号は、適当な信号調整、
スケーリング及びデジタル化の後に、先ず、例えばマイ
クロコンピュータ・システムに内蔵されたテーブル・ル
ックアップ（探索）操作によって、対応するＮＯｘ放出
濃度の実際の値に変換される。その後、マイクロコンピ
ュータ・システムは、実際のＮＯｘ濃度値（又は火炎温
度）とエンジンに望ましい運転条件を表すその所望値と
の差を確認し、その差を他のテーブル・ルックアップ操
作によって対応する位置エラー信号に変換する。サーボ
制御バーニア（又はその他の）弁が、ジェットエンジン
の燃焼器段の各燃料インジェクタへの主燃料ラインと並
列に配置されており、任意の所与のスロットル位置に対
して燃料／空気混合物を動的に変化させる。この配置と
すれば、位置エラー信号を適当な駆動回路を経て、アク
チュエータ、例えばステップモータに供給し、このアク
チュエータによって各弁を適当な設定値に駆動し、これ
により、燃料／空気比を調節して、エンジンを「希薄燃
焼」条件で継続的に運転することができる。こうして、
排気内のＣＯ及びＮＯｘ放出レベルを即座に（リアルタ
イムで）それぞれの所望の低いレベルに正確に維持し、
しかも立ち消え条件が生じるのを防止するのに十分な高
い燃焼火炎温度を保つ。
【００１９】ジェットエンジンは一般に、単一の環状の
燃焼火炎を生成するが、この火炎はその全体積にわたっ
て均一とはなり難い。この点に関連して、通常の航空機
ジェットエンジンは、エンジンの燃焼室の周囲に且つそ
の燃焼室と同心に配列されている多数の燃料インジェク
タを含んでいる。ジェット燃料（ケロシン）ではなくて
メタン（天然ガス）燃料を用いるガスタービンの燃焼器
段にも、同様の構成が用いられている。火炎の不均一
は、例えば、これらのインジェクタの間の燃料流れのわ
ずかなアンバランス及び／又は燃焼器段自身内のわずか
な空気流のばらつきから生じる。このような不均一があ
ると、火炎温度に局所的な差を生じ、このため、１つの
インジェクタの作用が他のインジェクタの作用と異なる
せいもあって、エンジン排気内のＮＯｘ放出量レベルが
増加する。
【００２０】従って、本発明の特徴によれば、燃焼火炎
を燃焼室の周りの多数の点で測定し、局所的分布の状態
で制御して、これらの火炎不均一を減少させ、これによ
りエンジン排気内のＮＯｘの全体レベルを低減させる。
具体的には、一連のＳｉＣホトダイオード（又は他の適
当な紫外線検出器）がエンジン燃焼室の周りに且つその
エンジン燃焼室と同心に配置されており、隣り合うダイ
オードが等間隔に設けられていることが好ましい。各ダ
イオードは、燃焼室の外面に固着された適当なハウジン
グに装着されており、各燃料インジェクタ近くの空間領
域の燃焼火炎の一部を適当な耐熱窓（ウィンドウ）を通
してモニタするのに適当な向きに向けられている。別個
のバーニア弁が各燃料インジェクタに付設されている。
これらのダイオードを介して得られた測定値は、マイク
ロプロセッサによって平均化されて、平均エラー信号を
形成し、この信号をサーボ制御バーニア弁の各々に送る
ことができる。代替的には、各ダイオードの出力信号が
マイクロプロセッサによって処理されて、対応する燃料
インジェクタ用のサーボ制御バーニア弁を制御するエラ
ー信号を形成することができる。いずれの場合にも、多
数の検出器からの火炎紫外スペクトル発光の同時測定値
を用いる結果として、単一の紫外検出器を用いて得られ
る精度よりも高い精度でＮＯｘ放出量及び火炎温度を制
御することができる。
【００２１】従って、本発明の目的は、立ち消えの危険
を増すことなく、ＮＯｘ放出量を最小にするガスタービ
ン内の燃焼制御を実現することにある。本発明の他の目
的は、バーナ火炎からの非赤外波長帯域の放射線をモニ
タ（監視）するために炭化けい素ホトダイオードを用い
た炭化水素バーナ制御システムを提供することにある。
【００２２】本発明の他の目的は、火炎が発する紫外線
をモニタすることにより、ＮＯｘ及びＣＯ放出量を最小
にするように炭化水素バーナの燃焼制御を行うことにあ
る。本発明の新規と考えられる特徴は、特許請求の範囲
に記載した通りである。本発明の構成及び動作方法をそ
の目的及び効果と共に一層明瞭にするために、以下に図
面に示す好適な実施例を参照しながら、本発明を具体的
に説明する。
【００２３】
【実施例】ＮＯｘ放出量を大幅に低減させる本発明の思
想は、出力（パワー）を発生するのに炭化水素を主成分
とする燃料と空気との混合物の燃焼に依拠し、副生物と
して窒素酸化物を生成するほとんどすべての内燃機関
（エンジン）に適用することができる。これらのエンジ
ンには、陸上、船舶及び航空用途で用いられるようなタ
ービンエンジンが含まれるが、説明の便宜上、以下の説
明では本発明を、具体的には、ジェットエンジン又はガ
スタービンに用いるものとして説明する。更に、本発明
の思想を用いることにより、ＮＯｘ及びＣＯ放出量を最
小にするのに必要な制御を含むあらゆる制御目的に、ほ
とんどすべての形態の気体又は液体炭化水素バーナが生
成する火炎を検出し、モニタすることができる。
【００２４】図１は、２００ｎｍ〜３４０ｎｍの範囲で
Ｗ／ｎｍ／ｓｒ（steradian ）単位で測定した、種々の
高度で燃焼しているＪＰ−４ジェット燃料からの紫外ス
ペクトル発光を示すグラフである。曲線１１０、１２０
及び１３０は、海面、高度約５５００ｍ（１８０００フ
ィート）、及び高度約１０７００ｍ（３５０００フィー
ト）で燃焼するジェット燃料に生じる典型的な紫外スペ
クトル線をそれぞれ表しており、これらのスペクトル線
はすべて、２００ｎｍから３４０ｎｍまでの帯域（バン
ド）内に存在している。約３１０ｎｍに位置している強
い線（ピーク）は、ヒドロキシル基（ＯＨ）の存在によ
るもので、約２６０ｎｍ以下の線は一酸化炭素（ＣＯ）
の存在のみから生じると考えられる。図から明らかなよ
うに、波長約２００ｎｍから約３２０ｎｍまでの間に多
数の異なるスペクトル線が生じている。幸運なことに、
エンジン排気及び／又は高熱ジェットエンジン部品から
のスペクトル輝度は、燃焼火炎中に含まれている未燃焼
炭素の高熱粒子から発せられる黒体放射と同様に、主と
して赤外スペクトルに集中しており、波長４００ｎｍ以
下では本質的に無視することができる。その結果、これ
らの作用は、赤外領域及び可視領域のスペクトル測定値
をマスクするおそれがあるものの、上述した紫外波長で
のスペクトル測定を乱さない。
【００２５】又、本発明者は、高圧ガスタービン試験装
置における燃焼火炎のスペクトル測定を通して、燃焼火
炎についてのこれらの紫外スペクトル線の強度とタービ
ンの燃料／空気比との間に密接な相互関係があることを
見出した。空気流が増加するにつれて、火炎温度が低下
し、ＣＯ及びＯＨスペクトル線の総合強度が変化する。
実験測定値から、３１０ｎｍに中心を有するＯＨ発光帯
域は、その強度が大きいので、特に有用であることがわ
かった。
【００２６】周知のように、ガスタービンの排気ガス内
のＣＯ及びＮＯｘの濃度は、火炎温度と共に変化する。
この点に関して、図２の曲線２１０及び２２０は、燃焼
火炎の基部の温度に対する放出ＣＯ及びＮＯｘの濃度の
予想依存性をそれぞれ示す。図示のように、ＣＯ濃度は
火炎温度の上昇と共に急激に減少し、約１７１０°Ｋで
屈折点（点Ｐ）に達する。ＣＯ濃度は、火炎温度が約１
８００°Ｋに達するまで、徐々にゆっくりな速度で減少
し続け、その後、火炎温度の更なる上昇につれて、その
濃度はゆっくり増加する（図示していない）。更に、比
較的低い火炎温度ＦＯでの破線２３０で示される放出Ｃ
Ｏのレベルが高いことは、立ち消え条件の始まりを示
す。ＣＯ放出レベルは、火炎温度が点Ｐと関連した火炎
温度以下に低下するにつれて、指数関数的に増加する。
このようなＣＯ放出についての環境上望ましい限度をレ
ベルＥcoとして示す。ＮＯｘ濃度は、約１７４０°Ｋ以
下のような低い火炎温度では極めて低いレベル（代表的
には、２５ｐｐｍ以下）に留まるが、燃焼温度が上昇す
るにつれて指数関数的に上昇する。
【００２７】立ち消え条件を回避するためには、ＣＯ放
出量及びＮＯｘ放出量の両方を対応する所望の環境上の
限度（レベルＥNOx で示されるように約２５ｐｐｍより
もわずかに下）以下に下げることが有利であるが、ジェ
ットエンジン又はガスタービンを、図２に示すように、
比較的狭い火炎温度帯域２４０内、特に点Ｐを含んでい
る長方形の運転領域２５０内で運転しなければならな
い。ＮＯｘの限度ＥNOXはＣＯの限度Ｅcoよりも数値的
（ｐｐｍ）に低いので、ＮＯｘの限度が運転領域２５０
の上方境界を規定する。
【００２８】「希薄燃焼」条件で運転されるジェットエ
ンジンは、ＮＯｘを２５ｐｐｍ以下のレベルで放出す
る。従って、理想的には、排気内のＮＯｘ濃度及びＣＯ
濃度の両方を低下させるためには、ジェットエンジンを
図２の点Ｐ付近、即ち、約１７００°Ｋの火炎温度で運
転する必要がある。点Ｐは狭い運転温度帯域幅、即ち、
約１２０°Ｋ以内にある。従って、燃料混合物が火炎温
度を十分に低下させるほどに希薄になると、ジェットエ
ンジンは運転が不安定になり、その不安定性は、燃焼火
炎が消滅し、ジェットエンジンがパワー発生をやめてし
まう点まで急速に発展するおそれがある。
【００２９】立ち消えが起こらないようにするために、
ジェットエンジン及びガスタービンは通常、エンジン製
造及び試験中に予め設定された濃厚な燃料対空気比の混
合物を使用しており、有効な出力パワー範囲全域にわた
って１７４０°Ｋよりもはるかに高い火炎温度を発生す
る。これは、ＮＯｘ放出量が比較的高いという犠牲を払
って、安全で信頼性の高いジェットエンジン及びガスタ
ービン運転を保証する。ジェットエンジン及びガスター
ビンでは通常、各インジェクタに個別に供給される燃料
の流量を動的に変化させる調節を採用していないので、
エンジン製造時に設定された燃料／空気混合物は通常、
その後もその設定のままである。安全で信頼性の高い運
転を保証するという要望がある以上、航空機ジェットエ
ンジンを希薄燃焼条件で作動する構造に設計することは
本質的にあり得ない。
【００３０】本発明によれば、約２００ｎｍ〜３２０ｎ
ｍの（紫外スペクトル部分に入る）帯域内で燃焼火炎に
関するＣＯ及び／又はＯＨ線の強度をモニタすることに
より、そしてエンジンの燃料／空気比を動的に調節して
測定強度をＮＯｘ放出量の所望レベルと関連した所定の
レベル（例えば、図２の点Ｐと関連したレベル）以下に
維持することにより、エンジンは、立ち消え条件の発生
を防止するのに十分な高い燃焼火炎温度で、排気に著し
く減少したＮＯｘ放出量を生成し、そして同時に安定
な、安全な、信頼性の高いエンジン運転が容易になる。
前述したように、この紫外スペクトル線の帯域は、火炎
内に生じる他のスペクトル線からスペクトル的に分離さ
れており、排気流又は高熱エンジン部品のいずれかから
の赤外発光及び／又は可視光発光による影響を比較的受
けないので、エンジン及び排気流が発する背景（バック
グラウンド）放射線が多いにもかかわらず、排気内のＮ
Ｏｘ放出量を正確に測定することができる。このスペク
トル線帯域の強度を、前述したブラウン等の論文に記載
されているように２００ｎｍ〜３５０ｎｍに良好な感度
を有している炭化けい素ホトダイオードによって検出す
る。具体的には、それぞれ別々のダイオードを用いて、
各燃料インジェクタ近傍の、又はエンジン内の数個の燃
料インジェクタの近傍の火炎特性を検出することができ
る。各ダイオードの出力信号を適当なマイクロプロセッ
サで処理し、対応するサーボ制御バーニア燃料弁の位置
を制御して、対応するインジェクタに供給する燃料の量
を動的に変化させる。すべてのインジェクタに供給する
燃料をこれらの弁によって集合的に調節して、エンジン
の燃料／空気混合物を即座（リアルタイム）に動的に調
節し、エンジンを希薄燃焼条件で作動させると共に、燃
焼火炎を立ち消えを防止するのに十分な高い温度に維持
する。
【００３１】以上の概観を背景にして、図３に本発明を
組み込んだジェットエンジン３００の概略構成を示す。
ジェットエンジン３００は、５つの通常の同軸的に心合
わせされた順次の段、即ち、低圧圧縮機段３１０と、高
圧圧縮機段３２０と、燃焼器３３０と、高圧タービン段
３４０と、低圧タービン段３５０とを含んでいる。総合
的に説明すると、低圧圧縮機段３１０及び高圧圧縮機段
３２０によって、エンジンに入ってくる吸入空気を、燃
焼空気として用いるのに望ましい高圧に圧縮する。燃焼
器３３０は、一連の燃料インジェクタを用いてジェット
燃料、例えばＪＰ−４を燃焼空気内に噴射し、得られる
燃料／空気混合物の制御された内部燃焼を確立する。燃
焼により発生した高熱の膨張性排気ガスを高圧タービン
段３４０、次いで低圧タービン段３５０に送り、これら
のタービン段で共に排気ガスから出力を抽出して、共通
のシャフト機構（図示していない）を介して圧縮機段３
１０及び３２０を適当に駆動する。低圧タービンから押
し出されるガスがエンジンから排気として出る。段３１
０、３２０、３４０及び３５０は通常通りであるので、
これらについてはこれ以上説明しない。
【００３２】図３に示す燃焼器段３３０は、一連の燃料
インジェクタ・アセンブリ３３１を含んでおり、燃料イ
ンジェクタ・アセンブリ３３１は、燃焼器段の外壁の全
周に等間隔に且つエンジンの長さ方向軸線３０５と同心
に配置された個別のインジェクタ・アセンブリ３３１
1 、３３１2 、３３１3 、３３１4 、………（４つのみ
を図示）から形成されている。これらのインジェクタ・
アセンブリの各々、例えばアセンブリ３３１1 は、以下
に図４に関連して詳述するように、ジェット燃料を燃焼
区域に適切に差し向ける燃料インジェクタと、その特定
の燃料インジェクタ向けの燃料／空気混合物を動的に変
化させる対応するバーニア弁とを含んでいる。尚、ここ
で用いる用語「バーニア弁」は、燃焼器火炎に供給する
燃料を微調節する目的で開閉するように配置されている
ポペット弁を包含している。
【００３３】図３に示す燃料マニホールド３５０は、適
当な燃料ポンプ（図示していない）からジェット燃料を
供給され、ジェット燃料をインジェクタ・アセンブリの
各々に並列的に案内する。各燃料インジェクタ自身は、
関連するインジェクタ・アセンブリ内に設置された対応
するバーニア弁と同様に、２つの別個の燃料ラインを介
して、例えばインジェクタ・アセンブリ３３１1 の場
合、燃料ライン３５２及び３５４によって、マニホール
ド３５０に並列に連結されている。バーニア弁を用いて
いない場合には、各々のインジェクタに供給される燃料
の量は、燃料がマニホールド及び関連する燃料ライン、
例えば燃料ライン３５４を通して通過する通路の直径及
び長さにより、そして燃料がマニホールドを通してエン
ジンにポンプ供給される流量により調節される。理想的
には、燃料インジェクタをマニホールドに直結している
燃料ラインすべての寸法（直径も長さも）がほぼ等しい
ので、すべてのインジェクタが等量の燃料をマニホール
ド３５０から直接受け取るはずである。エンジン製造及
び試験中に、エンジンへの全燃料／空気混合物を、すべ
てのバーニア弁がほぼ半開状態のときにエンジンが所望
の希薄燃焼条件、例えば図２に示す点Ｐで作動するよう
に設定する。この結果、立ち消え条件を防止するのに十
分な高い火炎温度となり、しかもエンジン排気に放出さ
れるＣＯ及びＮＯｘの両方のレベルが著しく低下する。
その後、各バーニア弁を動的に制御して、対応するイン
ジェクタ向けの燃料／空気混合物をこの点に維持する。
【００３４】燃焼火炎の基部の一部からの、そして各イ
ンジェクタに帰せられるスペクトル発光を検出するため
に、紫外光検出器が各インジェクタ・アセンブリ近くの
燃焼段の外壁に設けられており、この検出器が、適当な
光学的耐熱窓を通して火炎の上述した部分をモニタ（監
視）する。この場合、個別の検出器３３５1 、３３５
2 、３３５3 、３３５4 、………（これらの４つの個別
の検出器３３５のみを図示）から形成されている検出器
アセンブリ３３５が、燃焼段の外面の周囲に且つ長さ方
向軸線３０５と同心に装着されている。各々の個別の検
出器３３５は、対応する燃料インジェクタ・アセンブリ
の近傍にそれぞれ装着されている。但し、両者の間の正
確な間隔は重要ではなく、ある程度まで、燃焼段内の設
計された火炎の形状によって決められる。
【００３５】個別の検出器の出力は、エミッション制御
回路５００に伝達される。この回路は、検出器からの出
力信号及び燃料インジェクタ・アセンブリからの弁位置
フィードバック信号の両方を用いて、適当な駆動信号を
発生する。各駆動信号は、対応する燃料インジェクタ・
アセンブリ内に配置されているアクチュエータ（図示し
ていない）にそれぞれ送られる。各アクチュエータは、
このアセンブリ内に配置されたバーニア弁内の内部弁エ
レメントの位置を適当に変更し、対応するインジェクタ
に流れる燃料の量、そしてその対応するインジェクタか
ら燃焼室自身に流れる燃料の量を増減し、これにより、
そのインジェクタと関連した燃料／空気混合物を変化さ
せる。各々の位置フィードバック信号は、対応するバー
ニア弁内の弁エレメントの位置を特定する。こうして各
弁エレメントの位置を動的に調節して、すべての燃料イ
ンジェクタへの燃料／空気混合物を適切に変化させる。
このようにして、ジェットエンジン３００は所望の「希
薄燃焼」条件で連続的に作動する。
【００３６】図４は、図３に示すジェットエンジン３０
０の燃焼器段３３０の一部を部分的に断面にて簡略に示
す図であって、特に、本発明を燃料インジェクタ・アセ
ンブリ３３１1 と関連して使用する状態を示す図であ
る。図示のように、燃料インジェクタ・アセンブリ３３
１1 は、バーニア弁６２０ 1 と、アクチュエータ６１０
1 と、位置トランスジューサ６２５1 と、燃料インジェ
クタ４１０とを含んでいる。アクチュエータ６１０1 の
共通シャフト（図示していない）は、弁６２０1 内の内
部弁エレメント及び位置トランスジューサ６２５1 の両
方に連結されている。このシャフトの位置は、位置トラ
ンスジューサ６２５1 によってモニタされており、弁の
開度を設定する。
【００３７】インジェクタ・アセンブリ３３１1 内に配
置されている燃料インジェクタ４１０は、２つの別個の
連結管によって燃料マニホールド３５０に並列に連結さ
れている。即ち、燃料ライン３５４によって直接、又、
燃料ライン３５２によってバーニア弁６２０1 を経て、
燃料マニホールド３５０に並列に連結されている。燃料
ライン内の燃料流れは矢印で示す方向に進む。従って、
弁６２０1 は、その設定に基づいて、燃料ライン３５４
を通して流れる量を超えて、追加の量の燃料をインジェ
クタに導く。インジェクタ４１０の噴射ノズル・アセン
ブリ４３０は、燃焼器外壁４２０及び火炎シールド４８
０を貫通して燃焼領域４９０まで延在している。このノ
ズル４３０は、燃焼領域４９０に流れる高圧空気流４４
０に燃料を噴霧するように配向されている。噴霧燃料を
（図示していない普通の点火装置によって）点火し、燃
焼領域４９０内に火炎４５０を生じさせる。図面には、
火炎の基部の一部のみを図示してある。こうして得られ
る燃焼から高熱排気ガス流４６０が生じ、このガス流を
高圧タービン段３４０（図３）に導く。
【００３８】火炎４５０が発生する紫外スペクトル発光
をモニタするために、光学的窓（ウィンドウ）４７０が
燃焼器の壁４２０に適切に装着されていると共に、火炎
シールド４８０を貫通している。光学的窓４７０は、２
００ｎｍ以上の紫外波長に実質的に透明である種々の適
当な周知の耐熱材料、例えば石英から形成されている。
【００３９】検出器アセンブリ３３５1 は、火炎の基部
から出てくる紫外発光、例えば光線４７５をある観察角
で捕捉するように適切に配置されている紫外線検出器５
１０ 1 を含んでいる。検出器及び窓の寸法に応じて、適
当なレンズ（図示していない）を窓と紫外線検出器との
間に介在させ、入射発光を検出器自身の活性部分に集中
させることがよい。良好な紫外感度を得ると共に、燃焼
器壁４２０の外面近くで出会う高温（代表的には、華氏
数１００度程度）での適正な作動を確保するために、紫
外線検出器５１０1 として炭化けい素（ＳｉＣ）ホトダ
イオードが用いられている。ジェットエンジンの火炎の
検出に特に有用な、この種のホトダイオードの一例が、
本出願人に譲渡されたD. Brown（ブラウン）等の米国特
許出願番号第０８／１９８６７９号（この出願は、出願
日が１９９４年２月１８日であって、１９９２年５月５
日に出願され、現在放棄されている米国特許出願番号第
０７／８７８９３７号の継続出願である。）「短波長応
答に優れ、漏れ電流の少ない炭化けい素ホトダイオー
ド」に記載されている。
【００４０】図５は、図３に示したエミッション制御回
路５００及びその関連部品の高レベルブロック図であ
る。検出器アセンブリ３３５1 、………、３３５n は、
ＳｉＣホトダイオード５１０1 、………、５１０n をそ
れぞれ含んでおり、回路５００に接続されている。一
方、回路５００は燃料インジェクタ・アセンブリ３３１
1、………、３３１n に接続されている。前述したよう
に、これらの燃料インジェクタ・アセンブリ、例えばア
センブリ３３１1 及び３３１n の各々は、アクチュエー
タ、例えばアクチュエータ６１０1 及び６１０n と、そ
れに連結されたバーニア弁、例えばバーニア弁６２０1
（バーニア弁１と表示）及び６２０n （バーニア弁ｎと
表示）と、対応するアクチュエータに、代表的には共通
シャフト６１５1 及び６１５n を介して連結された対応
する位置トランスジューサ、例えばトランスジューサ６
２５1 及び６２５n とを含んでいる。アクチュエータの
選択は重要ではないが、アクチュエータが燃焼器壁の外
面付近の高温での作動に耐え、バーニア弁の位置を新し
い位置に迅速に切り換えるのに十分な力を発生し、そし
て関連する駆動回路と協働してこの新しい位置を正確に
維持する必要がある。アクチュエータは、種々の適当な
モータの任意のもの、例えば適当な寸法のステップモー
タ又はＤＣサーボモータとすればよく、又はソレノイド
から構成されていてもよい。位置トランスジューサはア
ナログ又はデジタルのいずれでもよいが、デジタル、特
に光学的デジタル位置トランスジューサが、雑音に比較
的強く、回路が簡単で、このようなエンコーダによって
高い分解能が得られるので、好適である。エンコーダが
非破壊基準位置を与え、その非破壊基準位置が、関連す
る弁アセンブリの組み立て中に、既知の「ホーム」弁位
置、即ち全開位置又は全閉位置と合致するように機械的
に設定され得ることが好ましい。駆動回路５６０1 〜５
６０n がその動作を初期化する際に、この基準位置を用
いることができる。
【００４１】回路５００は、信号調整兼増幅回路５２０
1 、………、５２０n と、マルチプレクス・アナログ
−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器５３０と、マイクロコンピ
ュータ５４０（種々の周知の通常のマイクロコンピュー
タのいずれであってもよい）と、デジタル−アナログ
（Ｄ／Ａ）変換器５５０と、駆動回路５６０1 、……
…、５６０n とを含んでいる。各々の信号調整兼増幅回
路、例えば回路５２０1 は、関連する紫外線検出器、例
えばＳｉＣホトダイオード５１０1 に接続されている。
このようなダイオードに流れる電流は、ダイオードに入
射する紫外線の量によって支配される。各々の回路５２
０1 〜５２０n は、関連するホトダイオードに流れる電
流を対応する電圧信号に変換し、次いでこの信号を増
幅、線形化、濾波、スケーリングする作用を成す。回路
５２０1 〜５２０n によって発生されるアナログ信号
は、個別にマルチプレクスＡ／Ｄ変換器５３０に供給さ
れ、Ａ／Ｄ変換器５３０は、各信号を順次デジタル値に
変換する。得られたデジタル値は、次の処理のために、
並列にマイクロコンピュータ５４０に送られる。プログ
ラム制御の下、マイクロコンピュータ５４０は、命令と
制御信号とをマルチプレクスＡ／Ｄ変換器５３０に与
え、Ａ／Ｄ変換器の入力マルチプレクサ５３２を介し
て、その時々に回路５２０1 〜５２０n が発生するアナ
ログ信号のうちのどれをデジタル化すべきかを選択す
る。
【００４２】本発明者は、上で予測すると共に示唆した
ように、測定強度、即ちホトダイオードの出力信号が、
燃料／空気混合物設定値、排気内のＮＯｘ濃度、及び火
炎温度と深く相関していることを確かめた。これらの結
果から、紫外スペクトル発光線の強度は、主要燃焼領域
における温度及びＮＯｘ生成の光学的プレカーサ（前
兆）であることがわかる。従って、先ず検出したスペク
トル強度レベルを好ましくは対応するＮＯｘ発生レベル
に関係させ、次いで、閉ループ・フィードバック系統を
用いることにより、ＮＯｘ発生レベルを所望の値に適切
に制御することによって、優れた動的タービン制御を達
成することができる。
【００４３】各ダイオード、例えばダイオード５１０1
に関してＡ／Ｄ変換器５３０が発生するデジタル値に応
答して、マイクロコンピュータ５４０は内部的に、各対
応するバーニア弁アセンブリ、例えばインジェクタ・ア
センブリ３３１1 （図３）用の位置エラー信号を発生す
る。このエラー信号は、その弁アセンブリが生成する対
応する燃料／空気混合物を適切に変更するために、その
弁アセンブリの内部弁エレメントの位置の（方向及び大
きさの両方についての）適当な変化を表しており、こう
してホトダイオードを介して間接的に測定される、実際
のＮＯｘ排気放出物濃度（又はこの濃度を生じる火炎温
度）をその所望の値に動的に一致するように確実に制御
する。この閉ループ制御方法を採ることによって、対応
する位置エラー信号をゼロに維持するのに必要なだけ、
各バーニア弁の位置を動的に変化させる。最高ＮＯｘ及
びＣＯ放出限度が図２に示すようにＥNOx 及びＥcoであ
るならば、タービンがその全出力範囲にわたって図２の
領域２５０内で（そして好ましくは、点Ｐで）連続的に
作動するように、すべてのバーニア弁についての燃料／
空気混合物を動的に制御することによって、「立ち消
え」条件を回避するのに十分な高い火炎温度を維持しな
がら、ＣＯ放出量及びＮＯｘ放出量の両方をこれらの限
度以下に下げることができる。
【００４４】各位置エラー信号を発生するために、マイ
クロコンピュータ５４０は最初に、各ダイオードに関し
てＡ／Ｄ変換器５３０が発生するデジタル値、例えばダ
イオード５１０1 関してのデジタル値を対応する実際の
ＮＯｘ排気ガス濃度値に変換する。この変換は、マイク
ロコンピュータの読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）５４５
に記憶された第１のルックアップ・テーブル（探索表）
によって与えられる記憶値の補間により行うことが好ま
しい。その後、マイクロコンピュータは、実際のＮＯｘ
濃度の値とその所望値との差を測定する。この測定差
を、他のテーブル・ルックアップ（表探索）動作を介し
て、即ちこの差と記憶値との関係を表すＲＯＭ５４５に
記憶された値の第２のルックアップ・テーブルを用い
て、位置エラー信号についての対応する値に変換する。
ルックアップ・テーブルは適当な実験測定値から作製す
る。ルックアップ・テーブルのサイズを小さくするため
に、いずれかのテーブルからの適当な記憶値の検索に関
連して数学的補間を用いることがよい。又は、処理時間
及びその他の設計上の考慮が許すならば、テーブル・ル
ックアップ操作を行う代わりに、適当な数式、例えば実
験データの適当な曲線当てはめ（フィッティング）を介
して決定される数式を計算することができる。マイクロ
コンピュータ５４０は、それぞれのバーニア弁アセンブ
リについて別々のデジタル位置エラー信号を発生する。
これらのデジタル化エラー信号を次に、デジタル−アナ
ログ（Ｄ／Ａ）変換器５５０でアナログ形態に変換し、
Ｄ／Ａ変換器５５０は、駆動回路５６０1 〜５６０n の
各々に別々のアナログエラー信号を送る。これらの駆動
回路（例えば、回路５６０1 〜５６０n ）の各々が発生
するアクチュエータ駆動信号は、対応するバーニア弁ア
センブリが供給する実在の弁位置フィードバック信号及
び対応する弁位置エラー信号に基づいて、そのアセンブ
リのアクチュエータ（例えば、アクチュエータ６１０1
又は６１０n ）がその弁エレメント（例えば、弁６２０
1 又は６２０n のエレメント）を、この位置エラー信号
をゼロにする方向に回転するように作用する。
【００４５】以上、各紫外線検出器又はホトダイオード
に関して別々の位置エラー信号を発生することに関連し
て制御方法を説明したが、これ以外に、マイクロコンピ
ュータは、すべてのホトダイオードに関してＡ／Ｄ変換
器５３０が発生するデジタル化値を一緒に平均し、すべ
ての駆動回路に単一の位置エラー信号を与え、すべての
バーニア弁の位置を連動式に適切に且つ同一量だけ変化
させることができる。この他の方法は、個別の位置エラ
ー信号を用いることにより得られるのと同様に局所的に
正確な燃料／空気混合物の制御を行えそうにはないが、
いずれの方法によっても、得られる全体的な結果、即
ち、ＮＯｘ放出濃度及び燃焼火炎温度に関する全体的な
結果は、極めて似通っている。しかしながら、いずれの
方法でも、多数の紫外線検出器からの火炎紫外スペクト
ル発光の同時測定値を用いることにより、単一の紫外線
検出器を用いて得られるのよりも正確なＮＯｘ放出及び
火炎温度制御を容易に行うことができる。
【００４６】各バーニア弁を、燃料インジェクタに連結
された対応する燃料ライン（例えば、図３及び図４に示
す燃料ライン３５４）と並列に連結するものとして説明
したが、そうではなくて、各バーニア弁を燃料マニホー
ルドと燃料インジェクタとの間に直列に連結することも
できる。しかしながら、どちらかといえば、バーニア弁
が閉位置で故障した場合でも燃料をインジェクタに流す
ことができるので、並列接続が好ましい。更に、故障応
答性を高めるために、各駆動回路及びそのそれぞれに関
連するＤ／Ａ変換器回路に直列にデジタル作動スイッチ
を接続することができる。このスイッチは、Ｄ／Ａ変換
器５５０が発生したアナログ位置エラー信号又は所定の
望ましい弁位置（例えば、閉止、半開又は全開）と関連
する固定アナログ基準信号を、対応する駆動回路の各々
に与えることができる。使用時には、スイッチを、周知
の「ウォッチドッグ」タイマ（マイクロコンピュータに
よって継続的に、例えば連続的に計時された割り込み態
様にてリセットされる。）によって作動させることがで
きる。マイクロコンピュータが適正に作動している限
り、タイマは予め設定したタイミング間隔の終わりに達
しない、即ち、「タイムアウト」（時間切れ）しない。
従って、スイッチはアナログ位置エラー信号を対応する
駆動回路に送り続ける。しかしながら、万一、マイクロ
コンピュータが故障すると、ウォッチドッグ・タイマが
「タイムアウト」し、例えばすべてのスイッチがマイク
ロコンピュータをバイパスし、基準信号を各駆動回路に
導くように作用する。このため、駆動回路は各バーニア
弁をこれらの既知の位置に維持する。サービスマンにこ
の故障を警告する適当な警告インジケータを差動させる
ために、ウォッチドッグ・タイマを用いることもでき
る。
【００４７】更に、上述の方法は、主として、紫外火炎
発光スペクトルの強度に基づいてＮＯｘ放出量を少なく
とも間接的に測定し、好ましくは追跡することに関して
説明したが、前述したように紫外火炎発光スペクトルと
ＮＯｘ濃度又は燃焼火炎温度のいずれかとの間に強固な
相関関係があるので、後者の２つのパラメータのうちの
いずれかを用いて、タービンを、閉ループ・フィードバ
ック態様にて、「希薄燃焼」条件で連続的に作動するよ
うに動的に制御することが可能である。更に、例えば燃
焼火炎内に挿入した適当な熱電対の使用により、火炎温
度を直接測定することができる範囲で、ジェットエンジ
ンのバーニア弁アセンブリを測定火炎温度に従って直接
制御することができる。しかしながら、検出器が緩んだ
り、破損したりするとエンジンのタービン部分を損傷す
る可能性が大きいため、ジェットエンジン製造業者は通
常、温度感知装置をエンジンの燃焼領域に組み込まない
ので、ここで説明した形式の光学的火炎検出の方が他の
形態の火炎測定よりも好ましい。
【００４８】以上、本発明の好適な特徴のみを図示して
説明したが、当業者であれば他の種々の変更及び改変を
想起することができるはずである。このような変更及び
改変もすべて、本発明の要旨の範囲内に包含されるもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】種々の高度で燃焼しているＪＰ−４ジェット燃
料からの２００ｎｍ〜３４０ｎｍの範囲の紫外スペクト
ル発光を示すグラフである。
【図２】運転中のガスタービン又はジェットエンジンの
排気ガス内のＣＯ及びＮＯｘの相対濃度と燃焼火炎温度
との関係を示すグラフである。
【図３】本発明を組み込んだジェットエンジンの概略を
示す線図である。
【図４】図３に示すジェットエンジンの燃焼器段の一部
を、部分的に断面にて示す概略図であって、特に図３の
エンジン内の燃料インジェクタ・アセンブリと組み合わ
せて本発明を用いる状態を示す図である。
【図５】図３に示す本発明のエミッション制御回路及び
その関係部品の高レベル・ブロック図である。
【符号の説明】
３００ ジェットエンジン ３３０ 燃焼器段 ３３１ 燃料インジェクタ・アセンブリ ３３５ 検出器 ３５０ 燃料マニホールド ４１０ 燃料インジェクタ ４２０ 燃焼器外壁 ４５０ 火炎 ４７０ 窓 ５００ エミッション制御回路 ５１０ ホトダイオード ６１０ アクチュエータ ６２０ バーニア弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｊ 3/443 Ｇ０１Ｎ 21/33

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガスタービン内での炭化水素燃料と空気
    との混合物の燃焼において、燃焼火炎を検出すると共
    に、立ち消えのおそれなしに燃焼から生じる排気内の窒
    素酸化（ＮＯｘ）排気放出物を低減させる装置であっ
    て、 前記タービン内の燃焼火炎から放射している所定の帯域
    の紫外スペクトル線の強度を検出すると共に測定する手
    段と、 前記所定の帯域の紫外スペクトル線の測定された強度の
    値をタービン運転パラメータの対応する値に変換する手
    段であって、前記パラメータは、前記火炎の温度又は前
    記排気放出物内の窒素酸化物濃度のいずれかである、変
    換する手段と、 前記タービン運転パラメータの値が所定の限度以下に留
    まるように、前記タービンへの燃料／空気混合物を動的
    に調節する手段とを備えた窒素酸化排気放出物を低減さ
    せる装置。
  2. 【請求項２】 前記所定の帯域の紫外スペクトル線の強
    度を検出すると共に測定する手段は、波長約２００ｎｍ
    から約３２０ｎｍまでにわたる帯域の強度を検出すると
    共に測定する手段を含んでいる請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記タービンへの燃料／空気混合物を動
    的に調節する手段は、前記排気放出物内の窒素酸化物濃
    度についての前記所定の限度を２５ｐｐｍに維持するよ
    うに前記燃料／空気混合物を調節する手段を含んでいる
    請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記タービンへの燃料／空気混合物を動
    的に調節する手段は、火炎の温度についての前記所定の
    限度を、それ以上なら火炎の温度が低いことに基づく立
    ち消え条件が起こらない温度に維持するように前記燃料
    ／空気混合物を調節する手段を含んでいる請求項１に記
    載の装置。
  5. 【請求項５】 前記ガスタービンは、 内部燃焼領域と外壁とを含んでいると共に該外壁の外側
    に配置された燃料マニホールドを更に含んでいる燃焼段
    と、 前記燃焼段の周りに等間隔で且つ前記タービンの長さ方
    向軸線と同心に装着されている複数のバーニア弁アセン
    ブリであって、該アセンブリの各々は、バーニア燃料弁
    を含んでいると共に、該アセンブリの各々の前記バーニ
    ア燃料弁が該バーニア燃料弁から前記燃焼段に入る燃料
    ／空気混合物を変化させる態様で燃料を前記マニホール
    ドから前記燃焼段に制御自在に導くように、前記燃料マ
    ニホールドに連結されている、複数のバーニア弁アセン
    ブリと、 前記燃焼段の周りに等間隔で設けられていると共に前記
    長さ方向軸線と同心に配向されている複数の光学的窓で
    あって、該窓の各々は、前記内部燃焼領域と光学的な連
    通をもたらすように、前記帯域内の紫外波長に対して実
    質的に透明であると共に前記外壁を貫通しており、該窓
    の各々は、前記火炎の基部からの前記帯域内の発光を該
    窓を通して検出できるように位置している、複数の光学
    的窓とを含んでおり、 前記強度を検出すると共に測定する手段は、複数の炭化
    けい素ホトダイオードを含んでおり、該ホトダイオード
    の各々は、燃料／空気混合物が前記バーニア燃料弁うち
    の対応する１つの弁から前記燃焼段に入る位置の近傍に
    位置しており、該ホトダイオードの各々は、前記外壁の
    外側に装着されていると共に、前記バーニア燃料弁のう
    ちの対応する１つの弁に関連した火炎の基部の一部から
    前記窓のうちの対応する１つの窓を通して出てくる前記
    帯域内の発光を検出するように配向されており、 前記装置は更に、前記弁アセンブリの各々及び前記ホト
    ダイオードの各々に接続されている回路手段であって、
    前記弁アセンブリの各々内のバーニア弁の開度を制御す
    るように、前記ホトダイオードの各々からの出力信号及
    び前記弁アセンブリの各々により発生される位置信号に
    応答して前記弁アセンブリの各々に向けて駆動信号を発
    生し、これにより、前記バーニア弁に関連する燃料／空
    気混合物を局所的に変化させる回路手段を含んでいる請
    求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 ガスタービン内での炭化水素燃料と空気
    との混合物の燃焼において、燃焼火炎を検出すると共
    に、立ち消えのおそれなしに燃焼から生じる排気内の窒
    素酸化（ＮＯｘ）排気放出物を低減させる装置であっ
    て、 前記タービンエンジンは、 内部燃焼領域と外壁とを有していると共に該外壁の外側
    に配置された燃料マニホールドを更に含んでいる燃焼段
    と、 バーニア燃料弁を含んでいると共に前記外壁の外面に装
    着されており、駆動信号に応答して前記混合物の成分を
    制御自在に変化させると共に前記バーニア燃料弁の開度
    を表す位置信号を発生するバーニア弁アセンブリと、 前記外壁を貫通していると共に前記内部燃焼領域と光学
    的に連通している光学的窓であって、該窓は、前記燃焼
    領域内の燃焼火炎の基部から放射している発光を該窓を
    通して検出できるように位置している、光学的窓とを含
    んでおり、 前記装置は、 前記燃焼火炎から放射している紫外帯域のスペクトル線
    の強度を検出すると共に測定する手段であって、該測定
    する手段は、前記外壁の外側に装着されていると共に、
    前記窓を通して前記発光を検出するように前記窓に関し
    て配向されている、測定する手段と、 前記燃焼火炎の温度を所定の値以上に維持するために前
    記バーニア燃料弁の開度を制御自在に変化させるよう、
    前記バーニア弁アセンブリと前記測定する手段とに応答
    して前記駆動信号を発生する回路手段とを備えた窒素酸
    化排気放出物を低減させる装置。
  7. 【請求項７】 前記紫外帯域のスペクトル線の強度を検
    出すると共に測定する手段は、波長約２００ｎｍから約
    ３２０ｎｍまでにわたる帯域の強度を測定する手段を含
    んでいる請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 ガスタービン内での炭化水素燃料と空気
    との混合物の燃焼において、燃焼火炎を検出すると共
    に、立ち消えのおそれなしに燃焼から生じる排気内の窒
    素酸化（ＮＯｘ）排気放出物を低減させる方法であっ
    て、 前記タービン内の燃焼火炎から放射している紫外帯域の
    スペクトル線の強度を検出すると共に測定する工程と、 前記紫外帯域のスペクトル線の測定された強度の値をタ
    ービン運転パラメータの対応する値に変換する工程と、 前記タービン運転パラメータの値が所定の限度以下に留
    まるように、前記タービンへの燃料／空気混合物を動的
    に調節する工程とを備えた窒素酸化排気放出物を低減さ
    せる方法。
  9. 【請求項９】 前記紫外帯域のスペクトル線は、波長約
    ２００ｎｍから約３２０ｎｍまでの範囲にわたっている
    請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記タービン運転パラメータの対応す
    る値は、前記火炎の温度を含んでいる請求項８に記載の
    方法。
  11. 【請求項１１】 前記タービン運転パラメータの対応す
    る値は、前記排気放出物内の窒素酸化物濃度を含んでい
    る請求項８に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 火炎の温度についての前記所定の限度
    は、それ以上なら火炎の温度が低いことに基づく立ち消
    え条件が起こらない温度である請求項８に記載の方法。
JP7084391A 1994-04-12 1995-04-11 窒素酸化排気放出物を低減させる装置及び方法 Withdrawn JPH084554A (ja)

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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007510859A (ja) * 2003-11-10 2007-04-26 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ガスタービンにおける燃料調整弁を作動させるための方法及び装置
JP2008069780A (ja) * 2006-09-13 2008-03-27 General Electric Co <Ge> ガスタービンエンジンの分散型電子機器制御システム用の熱電冷却式構成要素
JP2008128242A (ja) * 2006-11-17 2008-06-05 Delavan Inc ガスタービン・エンジン用アクティブ燃焼制御装置
JP2010164296A (ja) * 2009-01-15 2010-07-29 General Electric Co <Ge> 光学的に保炎および逆火を検出すること
CN101802369A (zh) * 2007-07-24 2010-08-11 阿尔斯托姆科技有限公司 用于燃烧装置运行的方法以及用于执行该方法的燃烧装置
JP4698855B2 (ja) * 2001-02-21 2011-06-08 三菱重工業株式会社 ガスタービンの燃焼調整システム
JP2013108498A (ja) * 2011-11-17 2013-06-06 Alstom Technology Ltd 特に軸流機械に用いられるディフューザ
CN107587944A (zh) * 2016-07-08 2018-01-16 安萨尔多能源英国知识产权有限公司 控制燃气涡轮组件的方法
KR20220060889A (ko) * 2020-11-05 2022-05-12 한국전력공사 가스 터빈 연소 제어 시스템 및 방법

Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5763888A (en) * 1995-01-30 1998-06-09 Ametek Aerospace Products, Inc. High temperature gas stream optical flame sensor and method for fabricating same
US5640841A (en) * 1995-05-08 1997-06-24 Crosby; Rulon Plasma torch ignition for low NOx combustion turbine combustor with monitoring means and plasma generation control means
US5755819A (en) * 1996-05-24 1998-05-26 General Electric Company Photodiode array for analysis of multi-burner gas combustors
US6071114A (en) * 1996-06-19 2000-06-06 Meggitt Avionics, Inc. Method and apparatus for characterizing a combustion flame
US6135760A (en) * 1996-06-19 2000-10-24 Meggitt Avionics, Inc. Method and apparatus for characterizing a combustion flame
FR2771798B1 (fr) * 1997-12-02 1999-12-31 Air Liquide Bruleur oxy-combustible
US6013919A (en) * 1998-03-13 2000-01-11 General Electric Company Flame sensor with dynamic sensitivity adjustment
DE19847832C1 (de) * 1998-10-16 1999-11-04 Siemens Ag Verfahren zum Überwachen eines optischen Systems mit einer unmittelbar an einem Verbrennungsraum angeordneten Frontlinse und Überwachungsmodul
US7112796B2 (en) * 1999-02-08 2006-09-26 General Electric Company System and method for optical monitoring of a combustion flame
US6057917A (en) * 1999-02-26 2000-05-02 General Electric Company Optical sensing and control of ultraviolet fluid treatment dynamics
US6195607B1 (en) * 1999-07-06 2001-02-27 General Electric Company Method and apparatus for optimizing NOx emissions in a gas turbine
JP3419752B2 (ja) * 2000-10-19 2003-06-23 アール・ビー・コントロールズ株式会社 燃焼制御装置
US6751941B2 (en) * 2001-02-16 2004-06-22 Capstone Turbine Corporation Foil bearing rotary flow compressor with control valve
US20020162970A1 (en) * 2001-05-02 2002-11-07 Michael Sasges Optical sensing and control of ultraviolet fluid treatment dynamics
US6839613B2 (en) * 2001-07-17 2005-01-04 General Electric Company Remote tuning for gas turbines
JP4521153B2 (ja) * 2002-05-07 2010-08-11 株式会社山武 紫外線検出装置
US6976351B2 (en) * 2003-04-04 2005-12-20 General Electric Company Methods and apparatus for monitoring gas turbine combustion dynamics
DE102004015186A1 (de) * 2004-03-29 2005-10-20 Alstom Technology Ltd Baden Gasturbinen-Brennkammer und zugehöriges Betriebsverfahren
US7498009B2 (en) * 2004-08-16 2009-03-03 Dana Uv, Inc. Controlled spectrum ultraviolet radiation pollution control process
EP1724528A1 (de) * 2005-05-13 2006-11-22 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Regeln der Fahrlinie einer Gasturbinenbrennkammer
DE102006015230A1 (de) * 2006-03-30 2007-10-18 Alstom Technology Ltd. Brennkammer
US7540124B2 (en) * 2006-12-13 2009-06-02 Western Tube & Conduit Corporation Apparatus and method for stretch wrapping a plurality of tubes
US8070482B2 (en) * 2007-06-14 2011-12-06 Universidad de Concepción Combustion control system of detection and analysis of gas or fuel oil flames using optical devices
US20100180564A1 (en) * 2009-01-21 2010-07-22 General Electric Company Systems and Methods for Mitigating a Flashback Condition in a Premixed Combustor
US9353947B2 (en) * 2009-06-11 2016-05-31 General Electric Company Combustor flashback/flame holding detection via temperature sensing
US8915089B2 (en) * 2010-01-25 2014-12-23 General Electric Company System and method for detecting and controlling flashback and flame holding within a combustor
US20110232296A1 (en) * 2010-03-24 2011-09-29 General Electric Company Optical fuel nozzle flashback detector
US9017064B2 (en) * 2010-06-08 2015-04-28 Siemens Energy, Inc. Utilizing a diluent to lower combustion instabilities in a gas turbine engine
US9335046B2 (en) 2012-05-30 2016-05-10 General Electric Company Flame detection in a region upstream from fuel nozzle
US9435690B2 (en) * 2012-06-05 2016-09-06 General Electric Company Ultra-violet flame detector with high temperature remote sensing element
US10392959B2 (en) * 2012-06-05 2019-08-27 General Electric Company High temperature flame sensor
US20150075170A1 (en) * 2013-09-17 2015-03-19 General Electric Company Method and system for augmenting the detection reliability of secondary flame detectors in a gas turbine
US9790834B2 (en) 2014-03-20 2017-10-17 General Electric Company Method of monitoring for combustion anomalies in a gas turbomachine and a gas turbomachine including a combustion anomaly detection system
US9771876B2 (en) 2014-11-18 2017-09-26 General Electric Compnay Application of probabilistic control in gas turbine tuning with measurement error, related control systems, computer program products and methods
US9803561B2 (en) 2014-11-18 2017-10-31 General Electric Company Power output and emissions based degraded gas turbine tuning and control systems, computer program products and related methods
US9771875B2 (en) 2014-11-18 2017-09-26 General Electric Company Application of probabilistic control in gas turbine tuning, related control systems, computer program products and methods
US9771874B2 (en) 2014-11-18 2017-09-26 General Electric Company Power output and fuel flow based probabilistic control in gas turbine tuning, related control systems, computer program products and methods
US9784183B2 (en) 2014-11-18 2017-10-10 General Electric Company Power outlet, emissions, fuel flow and water flow based probabilistic control in liquid-fueled gas turbine tuning, related control systems, computer program products and methods
US9771877B2 (en) 2014-11-18 2017-09-26 General Electric Company Power output and fuel flow based probabilistic control in part load gas turbine tuning, related control systems, computer program products and methods
US9773584B2 (en) 2014-11-24 2017-09-26 General Electric Company Triaxial mineral insulated cable in flame sensing applications
US9909507B2 (en) 2015-01-27 2018-03-06 General Electric Company Control system for can-to-can variation in combustor system and related method
US9791351B2 (en) 2015-02-06 2017-10-17 General Electric Company Gas turbine combustion profile monitoring
US9599032B2 (en) * 2015-04-14 2017-03-21 General Electric Company Application of probabilistic control in gas turbine tuning for emissions-fuel flow parameters, related control systems, computer program products and methods
US9611791B2 (en) * 2015-04-14 2017-04-04 General Electric Company Application of probabilistic control in gas turbine tuning for fuel flow-power output parameters, related control systems, computer program products and methods
US9599025B2 (en) * 2015-04-14 2017-03-21 General Electric Company Application of probabilistic control in gas turbine tuning for power output-exhaust energy parameters, related control systems, computer program products and methods
US9599030B2 (en) * 2015-04-14 2017-03-21 General Electric Company Application of probabilistic control in gas turbine tuning for exhaust energy-fuel flow parameters, related control systems, computer program products and methods
US9599024B2 (en) * 2015-04-14 2017-03-21 General Electric Company Application of probabilistic control in gas turbine tuning for exhaust energy-emissions parameters, related control systems, computer program products and methods
US9599026B2 (en) * 2015-04-14 2017-03-21 General Electric Company Application of probabilistic control in gas turbine tuning for exhaust energy-power output parameters, related control systems, computer program products and methods
US9599033B2 (en) * 2015-04-14 2017-03-21 General Electric Company Application of probabilistic control in gas turbine tuning for fuel flow-exhaust energy parameters, related control systems, computer program products and methods
US9599031B2 (en) * 2015-04-14 2017-03-21 General Electric Company Application of probabilistic control in gas turbine tuning for power output-emissions parameters, related control systems, computer program products and methods
US9599029B2 (en) * 2015-04-14 2017-03-21 General Electric Company Application of probabilistic control in gas turbine tuning for fuel flow-emissions parameters, related control systems, computer program products and methods
US9599027B2 (en) * 2015-04-14 2017-03-21 General Electric Company Application of probabilistic control in gas turbine tuning for emissions-exhaust energy parameters, related control systems, computer program products and methods
US9856796B2 (en) 2015-12-07 2018-01-02 General Electric Company Application of probabilistic control in gas turbine tuning for power output-emissions parameters with scaling factor, related control systems, computer program products and methods
US9882454B2 (en) 2015-12-16 2018-01-30 General Electric Company Application of combined probabilistic control in gas turbine tuning for power output-emissions parameters with scaling factor, related control systems, computer program products and methods
US9879615B2 (en) 2015-12-16 2018-01-30 General Electric Company Machine-specific probabilistic control in gas turbine tuning for power output-emissions parameters, related control systems, computer program products and methods
US9879613B2 (en) 2015-12-16 2018-01-30 General Electric Company Application of combined probabilistic control in gas turbine tuning for power output-emissions parameters with scaling factor, related control systems, computer program products and methods
US9790865B2 (en) 2015-12-16 2017-10-17 General Electric Company Modelling probabilistic control in gas turbine tuning for power output-emissions parameters, related control systems, computer program products and methods
US9856797B2 (en) 2015-12-16 2018-01-02 General Electric Company Application of combined probabilistic control in gas turbine tuning for power output-emissions parameters with scaling factor, related control systems, computer program products and methods
US9797315B2 (en) 2015-12-16 2017-10-24 General Electric Company Probabilistic control in gas turbine tuning for power output-emissions parameters, related control systems, computer program products and methods
US9879614B2 (en) 2015-12-16 2018-01-30 General Electric Company Machine-specific combined probabilistic control in gas turbine tuning for power output-emissions parameters with scaling factor, related control systems, computer program products and methods
US9879612B2 (en) 2015-12-16 2018-01-30 General Electric Company Combined probabilistic control in gas turbine tuning for power output-emissions parameters with scaling factor, related control systems, computer program products and methods
EP3757460B1 (en) * 2019-06-28 2022-06-22 Ansaldo Energia Switzerland AG Gas turbine engine with active protection from flame extinction and method of operating a gas turbine engine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5692326A (en) * 1979-12-26 1981-07-27 Hitachi Ltd Method of and apparatus for controlling combustion of gas turbine
JPS61197726A (ja) * 1985-02-25 1986-09-02 Toshiba Corp ガスタ−ビン
JP2618448B2 (ja) * 1988-08-09 1997-06-11 株式会社日立製作所 ガスタービン燃焼器状態監視装置及び監視方法及び制御方法
US5148667A (en) * 1990-02-01 1992-09-22 Electric Power Research Institute Gas turbine flame diagnostic monitor
US5257496A (en) * 1992-05-05 1993-11-02 General Electric Company Combustion control for producing low NOx emissions through use of flame spectroscopy

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4698855B2 (ja) * 2001-02-21 2011-06-08 三菱重工業株式会社 ガスタービンの燃焼調整システム
JP2007510859A (ja) * 2003-11-10 2007-04-26 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ガスタービンにおける燃料調整弁を作動させるための方法及び装置
JP4652335B2 (ja) * 2003-11-10 2011-03-16 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ガスタービンにおける燃料調整弁を作動させるための方法及び装置
JP2008069780A (ja) * 2006-09-13 2008-03-27 General Electric Co <Ge> ガスタービンエンジンの分散型電子機器制御システム用の熱電冷却式構成要素
JP2008128242A (ja) * 2006-11-17 2008-06-05 Delavan Inc ガスタービン・エンジン用アクティブ燃焼制御装置
US9523503B2 (en) 2007-07-24 2016-12-20 Alstom Technology Ltd Method for operating a combustion device
CN101802369A (zh) * 2007-07-24 2010-08-11 阿尔斯托姆科技有限公司 用于燃烧装置运行的方法以及用于执行该方法的燃烧装置
JP2010534292A (ja) * 2007-07-24 2010-11-04 アルストム テクノロジー リミテッド 燃焼装置の作動方法ならびに当該方法を実施するための燃焼装置
JP2010164296A (ja) * 2009-01-15 2010-07-29 General Electric Co <Ge> 光学的に保炎および逆火を検出すること
US8752362B2 (en) 2009-01-15 2014-06-17 General Electric Company Optical flame holding and flashback detection
JP2016180412A (ja) * 2011-11-17 2016-10-13 ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ 特に軸流機械に用いられるディフューザ
JP2013108498A (ja) * 2011-11-17 2013-06-06 Alstom Technology Ltd 特に軸流機械に用いられるディフューザ
CN107587944A (zh) * 2016-07-08 2018-01-16 安萨尔多能源英国知识产权有限公司 控制燃气涡轮组件的方法
CN107587944B (zh) * 2016-07-08 2021-10-22 安萨尔多能源英国知识产权有限公司 控制燃气涡轮组件的方法
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