KR101431420B1 - 공기 추출의 사용을 통한 저 주파수 작동 동안의 가스 터빈 작동을 위한 방법 - Google Patents

공기 추출의 사용을 통한 저 주파수 작동 동안의 가스 터빈 작동을 위한 방법 Download PDF

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Abstract

발전기(60)의 회전 속도가 전력망(64)의 전기적 주파수에 동기되는 가스 터빈 장치(5)로서, 터빈(54), 압축기(50), 연소기(52), 공기 추출 경로(20) 및 공기 추출(20)의 양을 제어하는 수단(80)을 포함하는, 상기 가스 터빈 장치(5)에서, 상기 가스 터빈 장치(5)에 의해 발생되는 출력 전력을 제어하는 방법으로서, 공기 추출(20)을 개시하는 단계와, 상기 전력망(64) 상의 저 주파수 상태 동안 공기 추출(20)의 양을 제어하는 단계를 포함하는 출력 전력을 제어하는 방법이 제공된다.

Description

공기 추출의 사용을 통한 저 주파수 작동 동안의 가스 터빈 작동을 위한 방법{METHOD FOR GAS TURBINE OPERATION DURING UNDER-FREQUENCY OPERATION THROUGH USE OF AIR EXTRACTION}
본 발명은 일반적으로 압축기로부터의 공기의 추출을 통해 저 주파수 작동과 같은 선택 작동 상태 동안 가스 터빈을 작동하는 방법에 관한 것이다.
전력 분배망 상에 요구되는 전력 소비 수요에 있어서의 큰 폭의 증가는 상기 분배망의 전기적 작동 주파수를 감소시켜 "저 주파수" 상태를 야기할 것이다. 예를 들어, 대량의 또는 갑작스런 전기적 수요는 50Hz의 통상 작동 주파수를 갖는 특정 전력 분배망이 순간적으로 49Hz에서 작동하도록 유발할 수 있다. 분배망에 전력을 공급하기 위한 하나 이상의 내구성이 강한 산업용 가스 터빈을 사용하는 종래의 발전 시스템에 있어서, 분배망에 전력을 공급하는 터빈 각각의 물리적 속도는 분배망의 전기적 주파수에 동기된다. 불행히도, 다른 것은 동일한 상태에서 가스 터빈의 물리적 속도가 감소함에 따라, 그 전력 출력은 이와 상응하게 감소한다. 결과적으로, 저 주파수 상태 동안, 가스 터빈은 낮은 전력을 출력하게 될 것이다. 과거에는, 전력망 저 주파수 상태(발생)에 대한 통상적인 실행은 미리 결정된 수준의 출력 전력을 유지하기 위한 노력으로 더 많은 전력을 생산하기 위해 가스 터빈의 발화 온도를 증가시키는 것이다. 불행히도, 이러한 가스 터빈의 과발화(over-firing)는 터빈 내의 여러 고온 가스 경로 구성요소의 작동 가능 예상 수명을 감소시킬 것이다.
분배망 코드 규정(grid code regulation)은 통상적으로 전력 생산 장비가 저 주파수 운동 동안 부하를 유지할 가능 출력을 가질 것을 요구한다. 세계의 여러 지역은 전력 장비가 적합한 것으로 간주되도록 만족되어야 할 상이한 필요 조건을 갖는다. 통상적으로, 가스 터빈 발전기는 상기 필요 조건에 해당하는 발전기 출력을 유지하기 위해 발화 온도를 증가시킴으로써 이러한 필요 조건에 부합하게 된다. 발화 온도에 있어서의 증가는 소정의 압력 비율로 전력 출력을 증가시키며, 이는 가스 터빈이 최대 압력 비율 능력 또는 최대 입구 안내 베인(IGV) 위치와 같은 소정의 작동 한계에 근접하지 않을 때 적합하게 작동한다. 발화 온도 증가는 통상적으로 연소기에 공급되는 연료 유동을 증가시킴으로써 달성된다. 모든 것이 동일하다면, 연료 유동에 있어서의 증가는 터빈 입구에서 더 높은 압력을 유발하고, 이는 더 나아가 압축기 상에 배압을 가한다. 결국, 더 많은 유동을 추가하는 것은 압축기 압력 제한를 유발하고, 이는 통상적으로 압축기 배기의 입구로의 전환[입구 블리딩 가열(inlet bleeding heating)] 및/또는 연료 유동의 감축(및 결과적으로 발화 온도의 감축)을 통해 터빈을 통한 유동을 제한함으로써 관측된다. 그러나 이러한 방법은 가스 터빈 압축기에 의해 직면하는 작동성 한계로 인해, 냉각 주위 상태 및/또는 낮은 Btu 연료(예를 들어, 합성 가스) 적용예를 위한 분배망 코드 필요 조건을 충족시키는 한정된 능력을 갖는다.
전력 발전에 사용되는 일부 종래의 가스 터빈은 가변성 입구 안내 베인(IGV)와 결합한다. 이러한 가변성 고정자 베인은 압축기의 전방 단계에서 입사각을 변경시킴으로써(즉, 압축기 블레이드 선단 에지에서의 평균선 각도와 공기 각도 사이의 차이), 압축기 기류를 조정하는 능력을 제공한다. 이러한 가변성 IGV는 허용된 압축기 서지-프리(surge-free) 작동 한계가 유지되도록 한다. 통상적으로, 서지-프리 작동을 유지하는 것은 가스 터빈용 압축기 구성요소의 필수적인 작동 특징이다.
위커트(Wickert) 등(미국 특허 제 6,794,766 호)은 저 주파수 상태 동안의 전력 출력을 보상하기 위해, 가변성 고정자 베인(블레이드)가 장착되는 가스 터빈의 과발화를 위한 방법을 제공한다. 위커트는 분배망 저 주파수 상태 동안 발생되고 이러한 상태 동안 안전 한계를 유지하는 출력 전력의 수준에 있어서의 감소를 배제 및/또는 최소화하도록 미리 예정된 방식으로 압축기 구성요소에 의해 소비되는 기류의 양을 증가시키기 위해 가변성 고정자 베인을 사용한다. 그러나 모든 가스 터빈이 이러한 기술을 적용할 수 있도록 가변성 고정자 베인이 장착되는 것은 아니다. 또한, 이러한 거동 만으로는, 만약 최대 베인 위치가 도달되고, 압력 비율 한계가 출력을 증가시키려는 시도와 동시에 발생하게 되면 불충분할 수 있다. 이러한 상황에서, 다른 거동이 압력 한계를 완화하기 위해 취급되어야 한다. 따라서, 선택 작동 동안 전력 출력을 개선하고, 결과적으로 저 주파수 작동 동안 개선된 분배망 코드 부합을 야기하는 작동 방법을 사용하는 것이 바람직할 것이다.
간략하게, 본 발명의 일 측면에 따라, 가스 터빈의 회전 속도가 전력망의 전기적 주파수와 동기되고, 가스 터빈이 압축기 구성요소, 공기 추출 경로 및 압축기 공기 추출양 제어용 수단을 포함하는 가스 터빈 전력 발전기에 있어서, 가스 터빈에 의해 생산되는 출력 전력을 제어하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 압축기 공기 추출을 개시하는 단계와, 압축기 공기 추출양을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 가스 터빈의 회전 속도가 전력망의 전기적 주파수와 동기되고, 가스 터빈이 압축기 구성요소, 공기 추출 경로 및 압축기 공기 추출양 제어용 수단을 포함하는 가스 터빈 전력 발전기에 있어서, 가스 터빈에 의해 생산되는 출력 전력을 제어하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 압축기 공기 추출을 개시하는 단계와, 전력망 저 주파수 상태 동안 대기로의 배출 경로, 에너지 회수 장치로의 배출 경로 중 적어도 하나를 통해 압축기 공기 추출양을 제어하는 단계; 연소기로의 희석 유동을 감소시키는 단계와, 발화 온도를 증가시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 가스 터빈의 회전 속도가 전력망의 전기적 주파수에 동기되고, 압축기 공기 추출의 개시 및 압축기 공기의 추출을 제어하여 압축기 압력비 제한에 대한 한계의 증가를 제어하는 제어 시스템이 제공되는 가스 터빈 전력 발생기가 개시된다.
본원 발명에 의하면, 압축기로부터의 공기의 추출을 통해 저 주파수 작동과 같은 선택 작동 상태 동안 가스 터빈을 작동하는 효과적인 방법을 얻을 수 있다.
도 1은 표준 공기, 연료 및 연소 생성물 유동을 결합한 통상의 가스 터빈 발전기를 도시한 도면,
도 2는 공기 추출의 사용을 통해 저 주파수 작동 동안, 가스 터빈 작동을 허용하는 다수의 요소를 갖춘 가스 터빈 발전기를 도시한 도면.
본 발명의 이러한 특징 및 그 외 다른 특징과 이점들은 전체 도면을 통해 유사한 부분에 유사한 도면부호를 사용하는 도면을 참조하여, 이하의 상세한 설명을 통해 보다 잘 이해될 것이다.
전술한 본 발명의 측면들은 저 주파수 상태 동안 가스 터빈을 작동하는 간단하고 효과적인 방법을 제공하는 압축기 공기 추출을 사용하는 것을 포함하여, 많은 이점을 갖는다.
도 1은 압축기(50), 연소기(52), 가스 터빈(54), 열 회수 증기 발전기(HRSG; 56) 및 증기 터빈(58)에 연관된 것을 포함하는 통합 사이클 가스 터빈 장치(5)를 도시한다. 대기 상태에서 공기는 공기 입구(10)에서 축방향 유동 압축기(50)로 유입된다. 압축된 공기(12)는 연료가 분사되고 연소가 발생하는 연소기(52)로 유입된다. 연소 혼합물(14)은 연소기를 떠나 가스 터빈(54)으로 유입된다. 터빈부에서, 고온 가스의 에너지는 일로 전환된다. 이러한 전환은 2단계로 발생한다. 고온 가스는 팽창되고, 열 에너지의 부분은 가스 터빈(54)의 노즐부에서 운동 에너지로 전환된다. 그 후, 상기 운동 에너지의 일부는 가스 터빈(54)의 버킷부의 회전 버킷에 전달되어 일로 전환된다. 가스 터빈(54)에 의해 전개된 일의 일부는 압축기(50)를 구동하기 위해 사용되며, 나머지는 전력 발생을 위해 유용하다. 배기(16)는 가스 터빈을 떠나, 증기 터빈(58)을 구동하기 위한 증기를 생산하도록 제공되는 HRSG(56)로 유동한다. 전력은 가스 터빈 구동식 발전기(60) 및 증기 터빈 구동식 발전기(62)로부터 발생되고, 전력망(64)에 공급된다.
브레이튼 사이클은 가스 터빈이 이에 기초하여 작동되는 열 역학적 사이클이다. 모든 브레이튼 사이클은 압력비 및 발화 온도에 의해 특징지어질 수 있다. 상기 사이클의 압력비는 도면부호 "10"의 압축기 입구 압력에 의해 나눠지는 도면부호 "12"에서의 압축기 배출 압력이다. 발화 온도는 스테이지 1 노즐 추적 에지 평면에서의 질량 유동 평균 전체 온도로서 정의된다. 가스 터빈의 상승된 발화 온도가 단위 질량 유량 당 더 높은 생산량을 제공하며, 따라서 더 높은 출력을 제공함에 있어 주요한 요소라는 사실은 공지되어 있다. 압축기가 연속적인 작동으로 전달할 수 있는 최대 압력비는 통상적으로 서지 압력 비율선으로부터의 오차와 관련하여 정의된다. 압축기 서지는 유동이 블레이드로부터 분리되고, 유동 방향이 전도되는 유동의 저 주파수 진동으로서 정의된다.
도 2는 단독 또는 결합하여 사용될 수 있는 복합 사이클 가스 터빈 장치(5) 상의 공기 추출용 배출 경로 및 상이한 추출점을 도시한다. 본 발명의 하나의 측면에 있어서, 추출 공기는 압축기(50) 출구 및/또는 연소기(52)로부터 도면부호 "20"에서 취해질 것이며, 대기 제어 밸브(40)로의 배출을 통해 도면 부호 "22"에서 대기로 배기된다. 압축기 공기는 압축기 출구의 압축기 상류부로부터 도면 부호 "34"에서 추가로 추출된다. 가스 터빈으로부터의 공기의 추출을 위한 특정의 위치점은 특정 장치에 종속한다. 예를 들어, 제너럴 일렉트릭 "E" 시리즈 가스 터빈으로부터의 공기 추출은 통상적으로 압축기의 출구로부터이며, 제너럴 일렉트릭 "F" 시리즈 가스 터빈으로부터의 공기 추출은 통상적으로 연소기로부터이다. 본 발명의 다른 측면에서, 추출된 공기는 에너지 회수 장치 제어 밸브(42)로의 배출을 통해 공기 추출 에너지 회수 장치(66)로 배출될 수 있다. 상기 공기 추출 에너지 회수 장치(66)는 공기 분리 유닛(ASU; 68) 및 그 밖의 다른 회수 장치(76)를 포함할 수 있다. ASU(68)는 공기에서 N2 및 O2 를 분리한다. O2 는 기화 공정에서 가스 터빈용 합성 가스의 생산에 사용될 수 있는 반면, N2 는 희석 또는 배기로서 사용될 수 있다. 본 발명의 또 다른 측면에 따라, 입구 블리드 제어 밸브(44)를 통해 도면 부호 "26"에서 압축기(50)의 입구로 출구 공기의 추출을 제공한다.
공기 추출만으로는 감소된 질량 유속 입력으로 인해, 통상적으로 전력 출력에 있어서의 감소를 유발하게 될 것이며, 다른 모든 요소는 동일하다. 그러나 공기 추출과 동시에, 추가 연료가 연소기(52)로 공급된다. 공기 추출을 통한 압축기 기류의 감소는 통상적으로 조우되는 압축기 압력 비율 한계의 경감을 제공한다. 압축기 기류 추출이 압축기 압력 비율 제한의 경감을 제공하고, 증가된 연료 유동은 압축기 압력 비율 제한 내에 수용될 수 있다. 결과적인 가스 터빈 출력은 압축기 압력 비율에 대한 한계(마진)를 유지하면서 증가된다. 저 주파수 상태 동안, 공기 추출을 증가된 발화에 적용하는 것은 배급망 코드 요구사항에 부합하도록 조력하기 위해 가스 터빈 출력을 증가시킬 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은 연소기(52)로의 희석액 유입(30)을 감소시킨다. 연소기로의 감소된 희석액 유입은 전체 연료/공기 유동 비를 감소시킨다. 보다 낮은 유동 비로, 압축기 압력 비율 제한에 대한 한계(마진)는 증가되고, 더 많은 연료가 전력 증가를 위해 제 위치에 추가될 수 있다.
본 발명의 또 다른 추가적인 측면에서, 연소기(52)는 만약 주 연료가 통상의 합성 가스 및 처리 연료에서와 같이 보다 희박한 상태라면, 천연 가스나 증류액과 같은 보다 농후한 대체 연료와 함께 발화되거나, 보다 농후한 대체 연료와 함께 혼합될 수 있다. 보다 농후한 대체 연료와의 공동 발화는 동일한 연료 유동율로 보다 높은 전력 출력이 가능하고, 보다 높은 전력 출력은 보다 낮은 전체 연료/공기 유동율로 얻어질 수 있으며, 이에 따라 압축기 압력 비율 제한에 대한 한계(마진)를 유지한다.
가스 터빈으로부터 더 높은 전력 출력을 유지하기 위해 전술된 개별 요소들은 단독으로 또는 결합 형태로 사용될 수 있다.
가스 터빈의 효율적인 작동은 다수의 임계적 터빈 작동 매개변수가 연료 유동 및 흡기 유동과 같은 제어 가능한 매개변수에 대한 최적 설정을 결정하도록 처리될 것을 요구한다. 이러한 작동 매개변수는 압축기 입구 및 출구 온도와 압력, 배출 온도와 압력 등을 포함한다. 가스 터빈 제어용 제어 시스템 또는 수단 중 일예는 속도 및 부하 제어 기능을 포함하는 가스 터빈 전체 제어를 수행하도록 설계된 제너널 일렉트릭 사의 스피드트로닉(Speedtronic; 상표) 마크 V 제어 시스템이 있다. 이러한 제어 시스템은 앤드류 등(미국 특허 공보 제 6,226,974 호)에 개시되어 있다. 앤드류는 작동 제어와 같은 다수의 공급원 및 터빈과 전력 출력 수단에 결합되는 다수의 센서로부터 입력을 수신하기 위해 결합된 제어기를 설명한다. 상기 제어기는 특정 터빈 작동 체제를 유지 또는 수립하도록 사용되는 터빈 액추에이터의 시스템에 결합된다. 상기 액추에이터는 한정적인 것은 아니지만, 기류 제어 액추에이터 및 연료 유동 제어 액추에이터를 포함한다.
본 발명의 하나의 측면에서, 앤드류 등과 유사한 제어 시스템이 IGV 제어를 구비하거나 구비하지 않고 적용될 수 있다. 또한, 제어 시스템은 하나의 제어 밸브 또는 제어 밸브의 결합에 대한 제어를 적용할 수 있다. 도 2를 참조하면, 제어 시스템(80)은 대기 제어 밸브(40)로의 배출, 압축기 압축 비율 제한에 대한 한계(마진)를 개선시켜 전력 제어에 대한 증가된 발화를 유발하기 위해 압축기의 배출로부터 유동하는 공기 부분을 추출하는 입구 블리드 제어 밸브(44) 및 에너지 회수 제어 밸브(42)로의 배출과 같은 추가적 작동 제어를 제어할 수 있다. 제어 시스템(80)은 압축기 공기 추출을 개시하고 대기 제어 밸브(40)로의 배출, 에너지 회수 설치 제어 밸브(42)로의 배출 및 입구 블리드 밸브(44)로부터의 압축기 공기 추출 양을 제어한다. 또한, 제어 시스템(80)은 연소기(70), 희석액 제어(72), 및 대안적 연료 제어(74)로의 연료 입력을 추가로 제어할 것이다. 이러한 감지 및 작동 제어가 본 기술 분야에 공지되어 있기 때문에, 본원에서는 공기 추출 작동에 대한 액추에이터 제어에 대해서는 설명할 필요가 없다.
본 발명의 특정 특징만이 본원에서 설명되고 예시되지만, 많은 개조예 및 변형예들이 당업자에게 용이하게 도출될 것이다. 따라서, 본 발명의 취지 내에 해당하는 변형예 및 개조예들은 첨부된 특허청구범위가 포함되는 것으로 이해하여야 한다.
50; 압축기 54; 터빈
56; HRSG 58; 증기 터빈
60; 발전기 62; 발전기
64; 전력망 80; 제어 시스템

Claims (11)

  1. 전기 급전망 상의 저 주파수 상태 동안 가스 터빈의 회전 속도가 상기 전기 급전망의 전기적 주파수에 동기되어 상기 전기 급전망에 연결된 전기 발전기를 구동하는 가스 터빈에 의해 발생되는 출력 전력을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 가스 터빈은, 연료가 연소되어 터빈을 구동하기 의한 고온 가스 경로를 제공함에 있어 공기를 연소기로 제공하는 압축기, 공기를 상기 가스 터빈으로 공급하는 상기 압축기를 통과하도록 하는 공기용 추출 경로 및 상기 공기용 추출 경로의 제어 수단을 포함하고,
    상기 방법은;
    상기 압축기가 상기 공기를 연소기에 공급하도록 하는 가스 터빈 내의 공기용 유로를 제공하는 단계,
    상기 전기 급전망을 전기적으로 공급하는 전기 발전기에 회전하도록(rotatingly) 연결된 상기 터빈에 전력을 공급하는(powering) 단계,
    상기 가스 터빈 내의 상기 공기용 유로로부터의 공기 추출을 개시하는 단계,
    상기 전기 급전망 상의 저 주파수 상태 동안 감소된 주파수에서 상기 전기 급전망에 전력을 공급하는 단계, 및
    상기 공기용 유로로부터의 공기 추출의 양을 제어함으로써 상기 가스터빈으로부터의 출력 전력에서의 상기 압축기의 성능의 제한에 대한 마진을 유지하면서, 감소된 주파수에서의 상기 전기 급전망 요구에 따라 상기 압축기의 성능의 제한에 도달할 때까지 상기 연소기로의 상기 연료 공급을 증가시킴으로써 상기 가스 터빈으로부터의 상기 출력 전력을 증가시키는 단계를 포함하는
    출력 전력을 제어하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기의 성능에 대한 마진을 유지하는 단계는, 압축기 비율에 대한 마진을 유지하는 단계를 포함하는
    출력 전력을 제어하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 압축기 비율 제한에 대한 마진을 유지하는 단계는, 상기 압축기로부터 공기를 추출하는 단계를 포함하는
    출력 전력을 제어하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 연소기로부터 공기를 추출하는 단계를 더 포함하는
    출력 전력을 제어하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 추출된 공기를 대기로 배출하는 단계를 더 포함하는
    출력 전력을 제어하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 추출된 공기를 공기 추출 에너지 회수 장치로 배출하는 단계를 더 포함하는
    출력 전력을 제어하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    입구 블리드로서 상기 추출 공기를 상기 압축기로부터 상기 압축기의 저압측으로 배출하는 단계를 더 포함하는
    출력 전력을 제어하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기의 중간 단계에서 상기 압축기의 출구 단계로 상기 추출된 공기를 이동시키는 단계를 더 포함하는
    출력 전력을 제어하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 전력을 증가시키는 단계는,
    상기 연소기에 유입되는 희석액을 감소시키는 단계와,
    상기 가스 터빈의 발화 온도를 증가시켜 출력 전력을 회복(restore)하는 단계를 더 포함하는
    출력 전력을 제어하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 전력을 증가시키는 단계는,
    처음에 연료 공급이 저 에너지 함량을 갖는 경우라면, 연소기로의 연료 공급을 저 에너지 함량의 연료로부터 고 에너지 함량의 연료 공급으로 전환하는 단계를 포함하는
    출력 전력을 제어하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    처음의 연료가 저 에너지 함량을 갖는 경우라면, 고 에너지 함량의 연료와 고 에너지 연료의 혼합물 중 하나와 상기 가스 터빈을 동시 발화하는 단계를 더 포함하는
    출력 전력을 제어하는 방법.
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Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE497094T1 (de) * 2008-05-26 2011-02-15 Siemens Ag Verfahren zum betreiben einer gasturbine
CH699395A1 (de) * 2008-08-21 2010-02-26 Alstom Technology Ltd Gasturbine und verfahren zu deren betrieb.
US8266910B2 (en) * 2008-10-24 2012-09-18 General Electric Company System and method for changing the efficiency of a combustion turbine
US20100175385A1 (en) * 2009-01-12 2010-07-15 Plant Adam D Method for Increasing Turndown Capability in an Electric Power Generation System
WO2011109514A1 (en) 2010-03-02 2011-09-09 Icr Turbine Engine Corporatin Dispatchable power from a renewable energy facility
US8770912B2 (en) 2010-04-28 2014-07-08 General Electric Company Systems, methods, and apparatus for controlling turbine guide vane positions
US8627668B2 (en) * 2010-05-25 2014-01-14 General Electric Company System for fuel and diluent control
US8984895B2 (en) 2010-07-09 2015-03-24 Icr Turbine Engine Corporation Metallic ceramic spool for a gas turbine engine
US20120134783A1 (en) 2010-11-30 2012-05-31 General Electric Company System and method for operating a compressor
US10041407B2 (en) * 2011-03-29 2018-08-07 General Electric Company System and method for air extraction from gas turbine engines
US9051873B2 (en) 2011-05-20 2015-06-09 Icr Turbine Engine Corporation Ceramic-to-metal turbine shaft attachment
DE102011088524A1 (de) * 2011-12-14 2013-06-20 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Stabilisieren einer Netzfrequenz mit einer Gasturbine im Brennstoffmischbetrieb
EP2642092B1 (en) * 2012-03-19 2014-10-08 Alstom Technology Ltd Method for operating a combined cycle power plant and plant to carry out such a method
US10094288B2 (en) 2012-07-24 2018-10-09 Icr Turbine Engine Corporation Ceramic-to-metal turbine volute attachment for a gas turbine engine
US9027354B2 (en) * 2012-07-30 2015-05-12 General Elecric Company System and method for recirculating and recovering energy from compressor discharge bleed air
US9459671B2 (en) 2013-02-25 2016-10-04 General Electric Company Systems and methods for use in adapting the operation of a gas turbine
US9745896B2 (en) * 2013-02-26 2017-08-29 General Electric Company Systems and methods to control combustion dynamic frequencies based on a compressor discharge temperature
EP2853717A1 (de) * 2013-09-25 2015-04-01 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbine für einen CO-konformen Teillastbetrieb
FR3015672B1 (fr) 2013-12-23 2016-02-05 Ge Energy Products France Snc Systeme et procede de test d'une machine tournante
US9632011B2 (en) 2013-12-23 2017-04-25 General Electric Company System and method for testing a gas turbine
US10079564B2 (en) 2014-01-27 2018-09-18 General Electric Company System and method for a stoichiometric exhaust gas recirculation gas turbine system
US9819292B2 (en) * 2014-12-31 2017-11-14 General Electric Company Systems and methods to respond to grid overfrequency events for a stoichiometric exhaust recirculation gas turbine
US9822670B2 (en) 2015-03-19 2017-11-21 General Electric Company Power generation system having compressor creating excess air flow and turbo-expander for cooling inlet air
US10024197B2 (en) 2015-03-19 2018-07-17 General Electric Company Power generation system having compressor creating excess air flow and turbo-expander using same
US9863285B2 (en) 2015-03-19 2018-01-09 General Electric Company Power generation system having compressor creating excess gas flow for supplemental gas turbine system
US9863284B2 (en) 2015-03-19 2018-01-09 General Electric Company Power generation system having compressor creating excess air flow and cooling fluid injection therefor
US9828887B2 (en) 2015-03-19 2017-11-28 General Electric Company Power generation system having compressor creating excess air flow and turbo-expander to increase turbine exhaust gas mass flow
US10215070B2 (en) 2015-06-29 2019-02-26 General Electric Company Power generation system exhaust cooling
US10030558B2 (en) 2015-06-29 2018-07-24 General Electric Company Power generation system exhaust cooling
US10060316B2 (en) * 2015-06-29 2018-08-28 General Electric Company Power generation system exhaust cooling
US9822705B2 (en) 2015-07-13 2017-11-21 General Elecric Company Power augmentation system for a gas turbine
US10267231B2 (en) 2015-08-06 2019-04-23 General Electric Company Systems and methods for augmenting gas turbine power output with a pressurized air tank and/or an external compressor
CN105626266B (zh) * 2016-01-12 2017-09-08 中国科学院工程热物理研究所 一种燃气轮机防喘振放气能量回收利用系统
US10316759B2 (en) 2016-05-31 2019-06-11 General Electric Company Power generation system exhaust cooling

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4380893A (en) 1981-02-19 1983-04-26 The Garrett Corporation Compressor bleed air control apparatus and method
KR950011694B1 (ko) * 1993-12-08 1995-10-07 고등기술연구원연구조합 석탄가스화 복합발전 시스템
US6442942B1 (en) 1999-06-10 2002-09-03 Enhanced Turbine Output Holding, Llc Supercharging system for gas turbines
US20050103021A1 (en) 2002-12-03 2005-05-19 Held Timothy J. Method and apparatus to decrease combustor emissions

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5301500A (en) * 1990-07-09 1994-04-12 General Electric Company Gas turbine engine for controlling stall margin
US5555721A (en) * 1994-09-28 1996-09-17 General Electric Company Gas turbine engine cooling supply circuit
US6226974B1 (en) 1999-06-25 2001-05-08 General Electric Co. Method of operation of industrial gas turbine for optimal performance
US6718771B1 (en) * 1999-09-03 2004-04-13 Enhanced Turbine Output Holding Llc Gas turbine operative at high ambient temperatures
US6442941B1 (en) * 2000-09-11 2002-09-03 General Electric Company Compressor discharge bleed air circuit in gas turbine plants and related method
US6794766B2 (en) 2001-06-29 2004-09-21 General Electric Company Method and operational strategy for controlling variable stator vanes of a gas turbine power generator compressor component during under-frequency events
US6550253B2 (en) * 2001-09-12 2003-04-22 General Electric Company Apparatus and methods for controlling flow in turbomachinery
US6815102B2 (en) * 2002-06-13 2004-11-09 General Electric Company Energy management system for a rotary machine and method therefor
US20040131984A1 (en) * 2003-01-06 2004-07-08 Satek Larry C. Low NOx burner
JP3611327B1 (ja) * 2003-07-04 2005-01-19 勝重 山田 再熱・再生式ランキングサイクルの火力発電プラント
US7124591B2 (en) * 2004-01-09 2006-10-24 Siemens Power Generation, Inc. Method for operating a gas turbine
JP4119908B2 (ja) * 2005-09-14 2008-07-16 三菱重工業株式会社 ガスタービンの燃焼制御装置
US7169030B1 (en) 2006-05-25 2007-01-30 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4380893A (en) 1981-02-19 1983-04-26 The Garrett Corporation Compressor bleed air control apparatus and method
KR950011694B1 (ko) * 1993-12-08 1995-10-07 고등기술연구원연구조합 석탄가스화 복합발전 시스템
US6442942B1 (en) 1999-06-10 2002-09-03 Enhanced Turbine Output Holding, Llc Supercharging system for gas turbines
US20050103021A1 (en) 2002-12-03 2005-05-19 Held Timothy J. Method and apparatus to decrease combustor emissions

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