KR20110121570A

KR20110121570A - 차단 노즐 탐지 그리고 그 보수 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20110121570A
Application number: KR1020110040269A
Authority: KR
Inventors: 카민 알레고리코
Original assignee: 누보 피그노네 에스피에이
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2011-11-07
Also published as: CA2737333C; CA2737333A1; JP5860610B2; US8676391B2; US20110270447A1; IT1399723B1; EP2383452B1; CN102287241A; JP2011236895A; ITCO20100023A1; KR101747438B1; EP2383452A1; RU2011116899A; CN102287241B; RU2553845C2

Abstract

압축기에 직렬로 연결된 제 1 및 제 2 터빈 사이에 설치된 고착 노즐 시스템을 위한 제어 방법이 제공된다. 그러한 방법은 노즐 시스템이 고착되어 있는지의 여부를 결정하는 단계; 노즐 시스템이 고착되었을 때 최소 기준 속도를 높이도록 제 1 터빈에 지시하는 단계; 노즐 시스템이 계속적으로 고착되어 있는지의 여부를 확인하는 단계; 노즐 시스템이 고착되었을 때 유입구 브리드 열(IBH) 유동을 현재 값으로부터 최대 값으로 증대시키도록 압축기에 지시하는 단계; 노즐 시스템이 계속적으로 고착되어 있는지의 여부를 확인하는 단계; 그리고 노즐 시스템이 고착되었을 때 유입구 안내 베인(IGV) 각도를 현재 값으로부터 최대 값으로 증대시키도록 압축기에 지시하는 단계를 포함한다.

Description

차단 노즐 탐지 그리고 그 보수 방법 및 시스템{BLOCKED NOZZLE DETECTION AND REMEDIAL METHOD AND SYSTEM}

개략적으로, 본원 발명의 실시예는 차단된 노즐을 보수하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 특히 차단된 노즐을 보수하기 위한 기구 및 기술에 관한 것이다.

유체 압축, 유체/가스 유동 에너지의 전기 에너지로의 전환, 유체 액화(liquefaction) 등을 실시하기 위한 오일 및 가스 산업에서 터보(turbo)-장치들이 널리 이용되고 있다. 그러한 장치 중 하나가 도 1에서 가스 터빈(2)으로 도시되어 있다. 최근의 가스 터빈은 압축기(4), 연소 챔버(6), 및 상기 연소 챔버(6)에 의해서 제공된 고온 입자로부터 동력학적(kinetic) 에너지를 추출하도록 구성된 다수 스테이지(8 및 10)(예를 들어, 직렬의 다수 확장부(expanders))를 포함하며, 상기 각각의 스테이지는 유동 매체의 입자 속도를 감소시킨다.

도 1에 도시된 가스 터빈(2)의 2개의 스테이지는 고압 터빈 및 저압 터빈을 각각 포함할 수 있을 것이다. 각 스테이지는 자체적인 임펠러(도시하지 않음) 및 자체적인 회전자(12 및 14)를 구비할 것이다. 제 1 스테이지(8)는 유입구(18) 및 배출구(20)를 구비한다. 통상적으로, 유동 매체(예를 들어 연소기(6)로부터의 배출 가스)가 유입구(18)에서 도입된다. 유동 매체는 배출구(20)에서 느린 입자 속도로 배출된다. 유동 매체로부터 추출되는 에너지는 가스 터빈에 의해서 회전자(12)의 회전 에너지로 변환되고, 이는 압축기(4)로 전달될 것이다. 주변 분위기로 배출되기에 앞서서, 배출구(20)에서 배기 가스로부터 에너지를 추가적으로 추출하는 것이 바람직할 것이다. 그에 따라, 배출구(20)로부터의 출력이 제 2 스테이지(10)의 유입구(22)에서 입력으로서 제공된다. 입자 속도는 제 2 스테이지(10)에서 추가로 감소되고 그리고 배출구(24)에서 출력된다. 제 2 스테이지(10)는 샤프트(14)를 통해서 로드(16) 또는 다른 스테이지로 연결될 수 있을 것이다.

여러 가지 가스 터빈들은 제 1 스테이지(8)와 제 2 스테이지(10) 사이에서 가변적인 기하학적 형상의(variable geometry) 노즐 시스템(26)을 이용한다. 노즐 시스템(26)은 고압 터빈(8)과 저압 터빈(10) 사이에서 엔탈피를 분할하기 위해서 회전하도록 구성된 다수의 노즐을 포함한다.

그러나, 그러한 노즐 시스템이 오작동할 수 있고, 즉 다수의 노즐들 중 하나 또는 둘 이상이 노즐 시스템의 다른 부분 또는 가스 터빈에 고착(stick)될 수 있고, 이는 다른 노즐의 회전을 방해하는 결과를 초래하고 그에 따라 입력 매체의 엔탈피 분할을 제어할 수 없는 결과를 초래한다.

따라서, 전술한 문제점들 및 단점들을 피할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

하나의 예시적인 실시예에 따라서, 압축기에 직렬로 연결된 제 1 및 제 2 터빈 사이에 설치된 고착(stuck) 노즐 시스템을 위한 제어 방법이 제공된다. 그러한 방법은 노즐 시스템이 고착되어 있는지의 여부를 결정하는 단계; 노즐 시스템이 고착되었을 때 최소 기준 속도를 높이도록 제 1 터빈에 지시하는 단계; 노즐 시스템이 계속적으로 고착되어 있는지의 여부를 확인하는 단계; 노즐 시스템이 고착되었을 때 유입구 브리드 열(inlet bleed heat; IBH) 유동을 현재 값으로부터 최대 값으로 증대시키도록 압축기에 지시하는 단계; 노즐 시스템이 계속적으로 고착되어 있는지의 여부를 확인하는 단계; 그리고 노즐 시스템이 고착되었을 때 유입구 안내 베인(inlet guide vanes; IGV) 각도를 현재 값으로부터 최대 값으로 증대시키도록 압축기에 지시하는 단계를 포함한다.

다른 예시적인 실시예에 따라서, 고착 노즐을 보수하도록 구성된 시스템이 제공된다. 그러한 시스템은 매체를 압축하도록 구성된 압축기를 포함하고, 상기 압축기는 압축된 매체의 일부가 압축기의 유입구로 다시 돌아갈 수 있게 허용하는 유입구 브리드 열(IBH) 기구 및 매체가 압축기의 유입구로 유동하는 것을 제어하도록 구성된 유입구 안내 베인(IGV) 기구를 포함한다. 또한, 시스템은 압축기에 연결되고 그리고 압축된 매체를 연료와 혼합하여 점화(ignition) 후에 배기 가스를 발생시키도록 구성된 연소기; 상기 연소기에 직렬로 연결된 제 1 및 제 2 터빈; 노즐들을 포함하고 그리고 제 1 터빈과 제 2 터빈 사이의 엔탈피 분할을 조정하도록 구성된 노즐 기구; 그리고 제 1 터빈, IBH 기구 및 IGV 기구에 연결되고 그리고 노즐 기구를 비고착화하기 위해서 제 1 터빈의 최소 기준 속도, IBH 유동 및 IGV 각도를 증대시키도록 구성된 제어부를 포함한다.

또 다른 예시적인 실시예에 따라서, 컴퓨터 실행 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독형 매체가 제공되며, 이때 상기 명령어들이 실행되었을 때 상기 명령어들은 압축기에 대해서 직렬로 연결된 제 1 및 제 2 터빈 사이에 설치된 고착된 노즐 시스템을 제어하기 위한 방법을 실시한다. 그러한 방법은 전술한 방법과 유사하다.

또 다른 예시적인 실시예에 따라서, 전술한 방법은 IGV 각도를 현재의 값으로부터 최대 값으로 점증적으로 증대시키는 단계, 또는 IGV 각도의 점증적인 증가들 사이에서 노즐 시스템이 여전히 고착되어 있는지의 여부를 탐지하는 단계, 또는 노즐 시스템이 비고착화되었을 때 IGV 각도의 점증적인 증대를 중단시키는 단계, 또는 노즐 시스템이 비고착화되었을 때 제 1 터빈의 속도, IBH 각도 및 IGV 각도의 증대된 값을 현재 값으로 역전시키는(reversing) 단계를 포함할 수 있다.

명세서에 포함되고 일부를 구성하는 첨부 도면들은 하나 또는 둘 이상의 실시예들을 도시하고, 그리고 상세한 설명과 함께 이들 실시예를 설명한다.
도 1은 통상적인 가스 터빈을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 가스 터빈을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 노즐 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 고착 노즐 기구의 복귀(regaining) 제어를 위한 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 노즐 기구 각도 대 파워를 도시한 그래프이다.
도 6은 예시적인 실시예에 따른 고착 노즐 기구의 복귀 제어를 위한 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 가스 터빈을 제어하는 제어부를 개략적으로 도시한 도면이다.

예시적인 실시예에 관한 이하의 설명은 첨부 도면들을 참조한다. 여러 도면들에서 동일한 참조 부호는 동일한 또는 유사한 요소를 나타낸다. 이하의 구체적인 설명은 본원 발명을 제한하는 것이 아니다. 그 대신에, 본원 발명의 범위는 특허청구범위에 의해서 결정된다. 단순한 설명을 위해서, 이하의 실시예들은 2 스테이지 가스 터빈의 구조 및 용어와 관련하여 설명된다. 그러나, 다음에 설명되는 실시예들은 이들 시스템으로 제한되지 않고, 고압 터빈과 저압 터빈 사이의 가스 팽창을 제어하기 위해서 노즐 시스템을 이용하는 다른 가스 터빈에도 적용될 수 있을 것이다.

본원 명세서에서 "일 실시예" 또는 "하나의 실시예"는 실시예와 관련하여 설명된 특별한 특징, 구조 또는 특성이 기재된 청구 대상의 하나 이상의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 그에 따라, 명세서의 여러 위치에 기재된 "일 실시예에서" 또는 "하나의 실시예에서"라는 문구가 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 그러한 특별한 특징, 구조 또는 특성이 하나 또는 둘 이상의 실시예에서 적절한 방식으로 조합될 수 있을 것이다.

예시적인 실시예에 따라서, 노즐 시스템의 노즐들이 이동하지 않을 때를 탐지하기 위한 방법이 제공되며, 그에 따라 상기 방법은 가스 터빈의 제 1 터빈의 최소 기준 속도를 (특정 범위에서) 증대시킨다. 만약 노즐들이 여전히 개방 또는 폐쇄 명령에 응답하지 않는다면, 유입구 브리드 열(IBH) 유동이 소정 값까지 증대되어 노즐을 강제로 이동시킨다. 만약 노즐들이 명령에 여전히 응답하지 않는다면, 유입구 안내 베인(IGV) 각도가 소정 값까지 증대된다. 노즐들의 제어가 다시 얻어지면, 터빈의 최소 기준 속도 및 IBH 및 IGV 각도가 초기 값으로 감소된다.

도 2에 도시된 예시적인 실시예에 따라서, 가스 터빈(30)이 제 1 스테이지(31) 및 제 2 스테이지(32)를 포함할 수 있다. 간단한 설명을 위해서, 설명되는 가스 터빈이 2개의 스테이지를 가지는 것으로 한다. 그러나, 본원 명세서에서 설명되는 신규한 특징들은 2개 보다 많은 스테이지를 가지는 가스 터빈에 대해서도 적용될 수 있을 것이다. 이들 스테이지는 종종 확장부라고도 한다. 제 1 스테이지(31)는 유입구(32) 및 배출구(34)를 구비한다. 전술한 바와 같이, 유입구(32)에 제공되는 유동 매체가 확장(팽창)되고 배출구(34)에서 제 1 스테이지로부터 낮은 에너지를 가지고 방출된다. 그에 따라, 가스 터빈은 유동하는 연소 가스로부터 에너지를 추출하는 로터리 엔진이 된다. 가스 터빈은, 터빈 이외에도, 압축기 및 연소 챔버를 포함한다. 도 2는 배출구가 연소기(48)에 연결된 압축기(44)를 도시한다. 예를 들어, 압축기(44)로부터의 압축된 공기가 연소기(48) 내에서 라인(50)에 의해서 제공된 연료와 혼합되고 점화된다. 연속된 가스(배기 가스)는 높은 온도를 가지며, 그에 따라 동력학적 에너지(kinetic energy)를 저장하고 있다. 고온 배기 가스는 가스 터빈(30)의 제 1 스테이지(31)(터빈)의 유입구(32)로 제공된다. 가스 터빈에 대향하는 축방향 압축기가 또한 예시적인 실시예를 설명하기 위한 예로서 이용될 수 있을 것이다. 그러나, 명료한 설명을 위해서, 예시적인 실시예에서는 가스 터빈에 대해서만 설명한다.

시간이 경과함에 따라, 가스 터빈의 연소기 턴다운(turndown) 능력 및 효율을 개선하기 위한 다양한 기구들이 개발되었다. 그러한 기구들에는 IBH 기구, IGV 기구 등이 포함된다. 이들 기구에 대해서는 다음에서 간략하게 설명한다.

IBH 기구가 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. IBH 기구(36)는 압축기(44)를 통해서 유동하는 배출구 매체의 일부를 경로(38)를 따라 전환하고 그리고 경로(40)를 따라 압축기(44)의 유입구(52)로 재유입시킨다. 만약, 매체가 공기라면, 전환된 공기를 브리드 공기라고 지칭한다. IBH 기구(36)의 하나의 목적은 유입구(52)에서의 매체의 온도를 높이기 위한 것으로서, 이는 경로(38)를 따라 유동하는 전환된 매체가 유입구(52)에서의 매체 보다 높은 온도를 가지기 때문이다.

가스 터빈에 의해서 이용되는 다른 기구는 IGV 이다. IGV 기구(42)는 압축기(44)의 유입구(52)에 배치되고 그리고 압축기(44)로 유입되는 매체의 양을 제어하도록 구성된다. IGV(42)는 유입구(52)의 개방 영역을 증대하거나 감소시키기 위해서 특정 범위 내에서 회전하도록 구성된 다수의 베인을 포함한다.

도 2는 또한 제 1 터빈(31)과 제 2 터빈(32) 사이에 배치된 노즐 기구(60)를 도시한다. 노즐 기구(60)는 제 1 터빈(31)과 제 2 터빈(32) 사이의 엔탈피 분할의 양을 제어하도록 구성된다. 도 3은 노즐 기구(60)의 예를 도시한다. 노즐 시스템(60)은 제 1 스테이지로부터 도입되는 가스에 대해서 가변 영역 제 2 스테이지 노즐을 제공하기 위해서 레버를 통해서 모든 노즐(65)을 동시에 변조하는 회전 링(63)에 연결되는 유입 피스톤(61)을 포함할 수 있다. 로직 기구(62)가 가스 터빈(30)에 부착될 수 있고 또는 원격지에 배치되고 가스 터빈(30)의 여러 요소에 부착되어 예를 들어 노즐 기구(60)를 제어할 수 있을 것이다. 로직(62)은 또한 제 1 터빈(31)에 대한 최소 기준 속도, 압축기(44) 및 연소기(48)의 여러 파라미터들을 제어하도록 구성될 수 있다.

노즐 시스템(노즐 안내 베인(NGV))의 부적절한 기능을 탐지하기 위한 및/또는 이러한 비정상적인 상태를 치유하기 위한 방법이 도 4와 관련하여 이하에서 설명된다. 도 4에 도시된 예시적인 실시예에 따라서, NGV 고장이 탐지되고 교정된다. 보다 구체적으로, 단계(400)에서, NGV 각도의 값이 측정된다. 측정된 값(NGV_fbk(피드백 값))이 단계(402)에서 설정 값(NGV_set)과 비교된다. 피드백 값과 설정 값 사이의 차이가 소정 시간에 대한 특정 값 보다 크다면, NGV 시스템(60)은 고장이 발생한 것으로 간주되고, 즉 노즐이 고착된 것으로 간주된다. 하나의 적용분야에서, 절대 함수(ABS)가 피드백 값과 설정 값 사이의 편차에 적용된다. 그에 따라, 예시적인 실시예에서, 고착된 NGV에 대한 조건은 60s 부근에서 ABS(NGV_set - NGV_fbk) > 2 로 주어진다.

이러한 방법은 이하의 단계들 중 하나 또는 둘 이상을 취함으로써 NGV 시스템(60)의 탐지된 고장을 교정할 수 있을 것이다. 가스 터빈의 로직(62)이 NGV의 고장을 탐지하였을 때, 전술한 관계를 기초로 하여, 로직은 단계(404)에서 가스 터빈으로 명령을 내려 제 1 터빈(31)의 최소 속도(TNH) 기준을 증대시킨다. 로직(62)은 프로세서, 전용 회로, 컴퓨터 소프트웨어 또는 이들의 조합일 수 있다. 로직(62)은 전체 가스 터빈(30)을 조정하는(coordinates) 중앙 장치일 수 있고 또는 압축기, 연소기, 터빈 등으로 분산될 수도 있을 것이다. 로직(62)은 전술한 소정 값들과 필수적인 컴퓨터 명령어들을 저장하는 메모리(64)(도 2 참조)에 연결될 수 있다.

로직(62)이 NGV 시스템(60)의 고정 여부를 탐지하기 위한 하나 또는 둘 이상의 센서(66)(도 2 참조)에 연결될 수 있다. 센서(66)는 NGV 시스템(60)의 노즐들의 회전 각도를 측정하도록 구성될 수 있다. 로직(62)은 압축기의 속도 및 압축기의 흡기(intake) 등을 제어하기 위해서 압축기(44)에 연결될 수 있고, 압축기로부터의 압축된 매체와 연료 사이의 혼합비를 제어하기 위해서 그리고 연소기의 다른 특성들을 제어하기 위해서 연소기(48)에 연결될 수 있으며, 또한 다른 기능을 수행하기 위해서 터빈(31 및 33)에 연결될 수 있다.

로직(62)은 최소 TNH 기준을 보다 높은 값으로 증대시키도록 구성될 수 있고, 이는 기계마다 상이할 수 있을 것이다. 예시적인 실시예에 따라서, 최소 TNH 기준은 현재의 값으로부터 보다 높은 값으로 개방 루프(open loop)에서 증대된다. 예를 들어, 만약 현재 최소 TNH 기준이 정상 값의 94%라면, 이러한 현재 값은 정상 값의 98% 까지 증대될 수 있을 것이다. 단계(406)에서, 로직(62)은 NGV 시스템의 이동성(mobility)이 단계(400)와 단계(402)의 반복에 의해서 복원되었는지의 여부를 확인한다. 만약, NGV 시스템의 이동성이 복원되었다면, 그러한 방법은 더 이상 진행되지 않는다. 그러나, 만약 NGV 시스템이 여전히 고착되어 있다면, 그 방법은 단계(408)로 진행하게 되고, 여기에서 IBH 유동이 현재 값으로부터 최대 값까지 증대된다.

하나의 적용분야에서, 최대 값은 총 유동의 7% 이다. 단계(408)가 점증적인 방식으로 실시될 수 있고, 즉 IBH 유동이 제 1 값으로 증대될 수 있고, 이어서 NGV_fbk가 측정되고 그리고 만약 NGV 시스템이 여전히 고착되었다면, IBH 값이 제 2 값으로 보다 증대되고 그리고 이는 IBH 유동이 최대 값으로 증대될 때까지 계속될 수 있을 것이다. 다시 말해서, 이는 폐쇄 루프 사이클이다.

단계(408) 후에 그리고 IBH 유동의 값이 최대 값이 된 후에, NGV 시스템의 이동성이 복원되었는지의 여부를 체크하기 위한 단계(410)로 방법이 진행하게 된다. 만약 복원되지 않았다면, 즉 NGV 시스템이 여전히 고착되어 있다면, 그 방법은 단계(412)로 진행하고, 그 단계에서 IGV 각도가 현재 값으로부터 최대 값으로 증대된다. 하나의 적용분야에서, IGV 각도의 최대 값은 75°이다. 단계(412)는 단계(408)와 관련하여 설명한 바와 같이 폐쇄 루프일 수 있다.

최소 TNH 기준, IBH 유동 및 IGV 각도를 순차적으로 증대시키도록 그리고 NGV의 이동성이 복원되자마자 이러한 시퀀스를 정지시키도록 로직(62)이 구성된다. 하나의 예시적인 실시예에서, TNH, IBH 및 IGV 증가 시퀀스가 수반하고 다른 시퀀스는 이용되지 않는다.

가스 터빈에 의해서 생성되는 파워에 대한 NGV 각도(도; degrees)의 의존성을 도 5에 도시하였다. 가스 터빈의 파워 출력이 증대됨에 따라, NGV가 최소 값에 도달할 때까지 초기에 감소되고, 이어서 다시 증대된다는 것을 확인할 수 있을 것이다. 도 5의 x 축 상의 값들은 예시적인 것이고 그리고 예시적인 실시예들을 제한하는 것이 아님을 주지하여야 한다. 장치, 로드(load) 및 다른 인자들에 따라서 다른 숫자들이 적용될 수도 있을 것이다. NGV 각도가 감소함에 따라, 고착 각도 한계치(74)와 곡선(72)이 교차하는 지점(70)에 도달한다. 지점(70)은, 특정 가스 터빈 및 작동 조건에 대해서, NGV 시스템이 고장인 조건을 특성화한다(characterize). 그에 따라, 가스 터빈의 출력 파워가 추가적으로 증대될 때, NGV의 각도는 곡선(74) 상에서 일정하게 유지된다. NGV 시스템이 고착되는 것으로 탐지되었을 때, 도 4와 관련하여 설명된 방법이 활성화되고 그리고 TNH, IBH 및 IGV 시퀀스가 수반된다. 도 4의 방법의 활성화를 나타내는 지점이 도 5에서 곡선(76) 상의 지점(78)으로 도시되어 있다. 특정 시간에, NGV 시스템의 이동성이 복원되었을 때, NGV 각도를 나타내는 지점이 곡선(72) 상으로 복귀된다. 도 4에 도시된 방법은 소프트웨어 형태, 회로 형태 또는 그들이 조합으로 제어부(62) 내에서 실행될 수 있을 것이다. 하나의 적용예에서, 컴퓨터 명령어들을 포함하도록 소프트웨어 패치가 디자인될 수 있을 것이며, 제어부(62)의 프로세서에 의해서 그러한 명령어가 실행되었을 때, 그러한 명령어는 도 4에 도시된 하나 또는 둘 이상의 단계들을 실시할 것이다. 소프트웨어 패치가 현존하는 가스 터빈에 설치되어 고착 노즐을 교정할 수 있을 것이다.

하나 또는 둘 이상의 예시적인 실시예에 따라서, 전술한 바와 같이 구성된 제어부를 가지는 시스템이 고압 샤프트 속도를 개선하고, 및/또는 노즐 고착으로 인한 파워 제한을 감소시키며, 및/또는 가스 터빈의 성능 저하를 감소시키며, 및/또는 연소기 턴다운 능력을 개선한다.

도 6에 도시된 예시적인 실시예에 따라서, 압축기에 직렬로 연결된 제 1 터빈과 제 2 터빈 사이에 설치된 고착 노즐 시스템을 제어하기 위한 방법이 제공된다. 그러한 방법은 노즐 시스템이 고착되어 있는지의 여부를 결정하는 단계(600), 노즐 시스템이 고착되어 있을 때 최소 기준 속도를 증대시키기 위해서 제 1 터빈에 대해서 지시하는 단계(602), 노즐 시스템이 계속적으로 고착되어 있는지의 여부를 확인하는 단계(604), 노즐 시스템이 고착되어 있을 때 유입구 브리드 열(IBH) 유동을 현재의 값으로부터 최대 값으로 증대시키도록 압축기에 지시하는 단계(606), 노즐 시스템이 계속적으로 고착되어 있는지의 여부를 확인하는 단계(608), 노즐 시스템이 고착되어 있을 때 유입구 안내 베인(IGV) 각도를 현재의 값으로부터 최대 값으로 증대시키도록 압축기에 지시하는 단계(610)를 포함한다.

개시된 예시적인 실시예는 가스 터빈 또는 다른 장치에서 고착된 노즐의 제어를 다시 획득하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 이러한 설명은 본원 발명을 제한하기 위한 것이 아님을 이해하여야 할 것이다. 그 반대로, 예시적인 실시예들은 특허청구범위에 의해서 규정되는 본원 발명의 사상 및 범위에 포함되는 다른 실시예들, 변형 실시예들 및 균등물을 포함한다. 또한, 예시적인 실시예에 관한 구체적인 설명에서, 다양한 특정의 기술내용은 특허청구범위에 기재된 발명의 완전한 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 그러나, 그러한 다양한 실시예들이 상기의 특정 기술내용이 없이도 실시될 수 있을 것임을 소위 당업자는 이해할 수 있을 것이다.

제한하기 위한 것이 아니라 설명을 위한 것으로서, 예시적인 실시예에 따른 작업들을 실시할 수 있는 대표적인 제어부(로직 기구)의 예가 도 7에 도시되어 있다. 그러나, 그러한 예시적인 실시예의 원리들은 다른 컴퓨팅 시스템에도 균등하게 적용될 수 있다는 것을 주지하여야 할 것이다.

예시적인 제어부(700)가 마이크로프로세서, 축소 명령 세트 컴퓨터(RISC), 또는 다른 중앙 프로세싱 모듈과 같은 프로세싱/제어 유닛(702)을 포함할 수 있다. 프로세싱 유닛(702)은 단일형 장치일 필요가 없고 그리고 하나 또는 둘 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 유닛(702)이 마스터 프로세서 및 마스터 프로세스와 소통하도록 커플링된 관련 보조 프로세서를 포함할 수 있다. 그 대신에, 프로세싱 유닛(702)이 도 2에 도시된 구조를 가질 수도 있다.

프로세싱 유닛(702)은 저장부/메모리(704)에서 이용될 수 있는 프로그램에 의해서 지시받는 바에 따라서, 시스템의 기본적인 기능을 제어할 것이다. 그에 따라, 프로세싱 유닛(702)이 도 4 및 도 6에 도시된 기능들을 실행할 것이다. 보다 특히, 저장부/메모리(704)가 제어부에서 기능 및 어플리케이션을 실행하기 위한 프로그램 모듈 및 작동 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로그램 저장부가 리드-온리 메모리(ROM), 플래시 ROM, 프로그램이 가능한 및/또는 제거가 가능한 ROM, 랜덤 억세스 메모리(RAM), 스크라이버 인터페이스 모듈(SIM), 무선 인터페이스 모듈(WIM), 스마트 카드, 또는 기타 삭제가 가능한 메모리 장치 등 중에서 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 네트워크, 예를 들어 인터넷을 통해서 전자적으로 다운로드될 수 있는 바와 같이, 프로그램 모듈 및 관련 특징부들이 또한 데이터 신호를 통해서 제어부(700)로 전송될 수 있을 것이다.

저장부/메모리(704) 내에 저장될 수 있는 프로그램들 중 하나가 전문 프로그램(specific program; 706)이다. 전술한 바와 같이, 전문 프로그램(706)은 가스 터빈의 여러 센서들 또는 성분들과 상호작용하여 노즐 기구가 고착되어 있는지의 여부를 결정한다. 프로그램(706) 및 관련 특징들은 프로세서(702)에 의해서 작동될 수 있는 소프트웨어 및/또는 펌웨어에서 실행될 수 있을 것이다. 또한, 프로그램 저장부/메모리(704)를 이용하여 데이터(708)를 저장할 수 있을 것이고, 또는 현재의 예시적인 실시예와 관련된 다른 데이터를 저장할 수 있을 것이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 프로그램(706) 및 데이터(708)가 비휘발성의 전기적으로-삭제가 가능한, 프로그램이 가능한 ROM(EEPROM), 플래시 ROM 등에 저장되며, 그에 따라 제어부(700)의 전력이 차단되었을 때 정보가 손실되지 않는다.

프로세서(702)는 또한 사용자 인터페이스(710) 요소에 커플링될 수 있다. 사용자 인터페이스(710)는, 예를 들어, 액정 디스플레이와 같은 디스플레이(712), 키패드(714), 스피커(716), 및 마이크로폰(718)을 포함할 수 있다. 이들 및 다른 사용자 인터페이스 성분들이 당업계에 공지된 바와 같이 프로세서(702)에 커플링된다. 키패드(714)는 여러 기능을 수행하기 위한 알파-숫자(alpha-numeric) 키이를 포함할 수 있을 것이고, 상기 기능은 하나 또는 둘 이상의 키이에 할당된 작업을 실행하는 것 그리고 번호를 다리얼링하는 것(dialing)을 포함할 수 있을 것이다. 그 대신에, 음성 명령, 스위치, 터치 패드/스크린, 포인팅 장치, 트랙볼, 조이스틱, 또는 기타 사용자 인터페이스 기구를 이용한 그래픽 사용자 인터페이스와 같은 다른 사용자 인터페이스 기구가 채용될 수 있을 것이다.

제어부(700)는 또한 디지털 신호 프로세서(DSP)(720)를 포함할 수 있을 것이다. (DSP)(720)는 아날로그-디지털(A/D) 변환, 디지털-아날로그(D/A) 변환, 음성 코딩/디코딩, 암호화/암호해제, 오류 탐지 및 교정, 비트 스트림 변환(bit stream translation), 필터링 등을 포함하는 여러 기능들을 실행할 것이다. 일반적으로 안테나(724)에 커플링되는 송수신기(722)가 무선 장치, 예를 들어 센서와 관련된 무선 신호를 수신하고 전송할 수 있을 것이다.

도 7의 제어부(700)가 현재의 예시적인 실시예의 원리들이 적용될 수 있는 컴퓨팅 환경의 대표적인 예로서 제공되어 있다. 그러한 설명으로부터, 당업자는 본원 발명이 공지된 그리고 앞으로 발전될 다른 여러 모바일 및 고정 컴퓨팅 환경에서도 마찬가지로 적용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 전문 프로그램(706) 및 관련 특징들(features), 그리고 데이터(708)가 여러 가지 방식으로 저장될 수 있고, 다양한 프로세싱 장치 상에서 작동될 수 있으며, 그리고 부가적인, 보다 적은 수의 또는 상이한 지원 회로들 및 사용자 인터페이스 기구를 가지는 전자 장치에서 작동될 수도 있을 것이다.

이러한 예시적인 실시예의 특징들 및 요소들이 특정 조합의 실시예들에서 설명되었지만, 각각의 특징 및 요소들은 실시예의 다른 특징들 및 요소들이 없이도 단독으로 이용될 수 있을 것이고 또는 본원 명세서에 기재된 다른 특징들 및 요소들이 없이 또는 그들과 함께 여러 가지로 조합되어 이용될 수 있을 것이다.

이러한 설명은 당업자가 청구대상을 실시할 수 있도록 설명된 청구대상의 예를 이용한 것이며, 임의의 장치 또는 시스템의 구성 및 이용 그리고 임의의 포함된 방법의 실시를 포함한다. 청구대상의 특허가능한 범위는 특허청구범위에 의해서 결정될 것이며, 당업자들이 인식할 수 있는 다른 예들을 포함할 수 있을 것이다. 그러한 다른 예가 특허청구범위에 포함될 것이다.

Claims

압축기에 직렬로 연결된 제 1 터빈과 제 2 터빈 사이에 설치된 고착 노즐 시스템을 제어하기 위한 방법으로서:
노즐 시스템이 고착되어 있는지의 여부를 결정하는 단계;
노즐 시스템이 고착되었을 때 최소 기준 속도를 높이도록 제 1 터빈에 지시하는 단계;
노즐 시스템이 계속적으로 고착되어 있는지의 여부를 확인하는 단계;
노즐 시스템이 고착되었을 때 유입구 브리드 열(inlet bleed heat: IBH) 유동을 현재 값으로부터 최대 값으로 증대시키도록 압축기에 지시하는 단계;
노즐 시스템이 계속적으로 고착되어 있는지의 여부를 확인하는 단계; 그리고
노즐 시스템이 고착되었을 때 유입구 안내 베인(inlet guide vanes: IGV) 각도를 현재 값으로부터 최대 값으로 증대시키도록 압축기에 지시하는 단계를 포함하는
고착 노즐 시스템을 제어하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
제 1 터빈의 최소 기준 속도를 증대시키는 단계, IBH 유동을 증대시키는 단계 및 IGV 각도를 증대시키는 단계를 이러한 시퀀스로 추가적으로 포함하는
고착 노즐 시스템을 제어하기 위한 방법.
제 2 항에 있어서,
노즐 시스템이 고착되지 않았을 때 상기 시퀀스를 중단하는 단계를 더 포함하는
고착 노즐 시스템을 제어하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
노즐 시스템의 제어가 다시 획득되었는지의 여부를 확인하지 않고 제 1 터빈의 최소 기준 속도를 현재의 값으로부터 보다 높은 값으로 증대시키는 단계를 더 포함하는
고착 노즐 시스템을 제어하기 위한 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 최소 기준 속도가 공칭(nominal) 값의 약 94%이고 그리고 상기 증대된 최소 기준 속도가 공칭 값의 약 98%인
고착 노즐 시스템을 제어하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
IBH 유동을 현재의 값으로부터 최대 값으로 점증적으로 증가시키는 단계; 및
IBH 각도의 점증적 증가들 사이에서 노즐 시스템이 여전히 고착되어 있는지의 여부를 탐지하는 단계를 더 포함하는
고착 노즐 시스템을 제어하기 위한 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 노즐 시스템이 고착되지 않았을 때 상기 IBH 각도의 점증적인 증가를 중단시키는 단계를 더 포함하는
고착 노즐 시스템을 제어하기 위한 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 최대 값이 압축기를 통한 최대 유동의 7%인
고착 노즐 시스템을 제어하기 위한 방법.
고착 노즐을 보수하도록 구성된 시스템으로서:
매체를 압축하도록 구성된 압축기로서, 압축된 매체의 일부가 압축기의 유입구로 다시 돌아갈 수 있게 허용하는 유입구 브리드 열(IBH) 기구 및 매체가 압축기의 유입구로 유동하는 것을 제어하도록 구성된 유입구 안내 베인(IGV) 기구를 포함하는 압축기;
압축기에 유체적으로(fluidly) 연결되고 그리고 압축된 매체를 연료와 혼합하여 점화 후에 배기 가스를 발생시키도록 구성된 연소기;
상기 연소기에 직렬로 연결된 제 1 및 제 2 터빈;
노즐들을 포함하고 그리고 제 1 터빈과 제 2 터빈 사이의 엔탈피 분할을 조정하도록 구성된 노즐 기구; 그리고
상기 제 1 터빈, 상기 IBH 기구 및 상기 IGV 기구에 연결되고 그리고 노즐 기구를 비고착화하기 위해서 제 1 터빈의 최소 기준 속도, IBH 유동 및 IGV 각도를 증대시키도록 구성된 제어부를 포함하는
고착 노즐을 보수하도록 구성된 시스템.
컴퓨터 실행 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독형 매체로서, 상기 명령어들이 실행되었을 때 상기 명령어들은 압축기에 대해서 직렬로 연결된 제 1 터빈과 제 2 터빈 사이에 설치된 고착 노즐 시스템을 제어하기 위한 방법을 실시하는, 컴퓨터 판독형 매체로서:
상기 고착 노즐 시스템을 제어하기 위한 방법은:
노즐 시스템이 고착되어 있는지의 여부를 결정하는 단계;
노즐 시스템이 고착되었을 때 최소 기준 속도를 높이도록 제 1 터빈에 지시하는 단계;
노즐 시스템이 계속적으로 고착되어 있는지의 여부를 확인하는 단계;
노즐 시스템이 고착되었을 때 유입구 브리드 열(IBH) 유동을 현재 값으로부터 최대 값으로 증대시키도록 압축기에 지시하는 단계;
노즐 시스템이 계속적으로 고착되어 있는지의 여부를 확인하는 단계; 그리고
노즐 시스템이 고착되었을 때 유입구 안내 베인(IGV) 각도를 현재 값으로부터 최대 값으로 증대시키도록 압축기에 지시하는 단계; 를 포함하는
컴퓨터 판독형 매체.