KR20160013052A - 기계 구동 용례에서의 가스 터빈 및 작동 방법 - Google Patents

기계 구동 용례에서의 가스 터빈 및 작동 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160013052A
KR20160013052A KR1020157034168A KR20157034168A KR20160013052A KR 20160013052 A KR20160013052 A KR 20160013052A KR 1020157034168 A KR1020157034168 A KR 1020157034168A KR 20157034168 A KR20157034168 A KR 20157034168A KR 20160013052 A KR20160013052 A KR 20160013052A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
generator
power
load
gas turbine
electric motor
Prior art date
Application number
KR1020157034168A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102282212B1 (ko
Inventor
마르코 산티니
이아코 마르코 드
Original Assignee
누보 피그노네 에스알엘
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 누보 피그노네 에스알엘 filed Critical 누보 피그노네 에스알엘
Publication of KR20160013052A publication Critical patent/KR20160013052A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102282212B1 publication Critical patent/KR102282212B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/36—Power transmission arrangements between the different shafts of the gas turbine plant, or between the gas-turbine plant and the power user
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H47/00—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
    • F16H47/02—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/108—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction clutches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/10—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor with another turbine driving an output shaft but not driving the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/70—Application in combination with
    • F05D2220/76—Application in combination with an electrical generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/70—Application in combination with
    • F05D2220/76—Application in combination with an electrical generator
    • F05D2220/764—Application in combination with an electrical generator of the alternating current (A.C.) type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/40—Transmission of power
    • F05D2260/402—Transmission of power through friction drives
    • F05D2260/4023—Transmission of power through friction drives through a friction clutch
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/40—Transmission of power
    • F05D2260/406—Transmission of power through hydraulic systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/06—Purpose of the control system to match engine to driven device
    • F05D2270/061—Purpose of the control system to match engine to driven device in particular the electrical frequency of driven generator

Abstract

부하(21)를 구동하기 위한 구동 시스템(1)은, 부하(21)를 구동하도록 구성 및 배치되는 가스 터빈(3), 전력망(G)에 전기적으로 연결되는 전기 모터/발전기(23), 부하(21)에 가스 터빈(3)을 연결하는 제1 로드 커플링(19), 상기 전기 모터/발전기에 부하(21)를 연결하는 제2 로드 커플링(22)을 포함한다. 상기 전기 모터/발전기(23)는, 상기 가스 터빈(3)으로부터의 초과분의 기계적 동력을 전력으로 변환하고 상기 전력을 전력망(G)에 전달하기 위한 발전기로서 그리고 상기 부하(21)에 대한 보조 구동 동력을 위한 모터로서 기능하도록 되어 있다. 상기 구동 시스템은 가스 터빈(3)으로부터 부하(21)를 가역적으로 분리하는 분리 장치(14)를 더 포함하여, 상기 부하는 단지 상기 모터(23)만으로 구동될 수 있다.

Description

기계 구동 용례에서의 가스 터빈 및 작동 방법{GAS TURBINES IN MECHANICAL DRIVE APPLICATIONS AND OPERATING METHODS}
본 명세서에 개시되는 대상은 기계 구동 용례에서 사용되는 가스 터빈 시스템에 대한 개량에 관한 것이다. 배타적인 것은 아니지만, 구체적으로, 본 개시내용은 압축기, 예컨대 액화 천연 가스 설비에서의 냉각제 유체를 위한 압축기, 파이프 라인 수송에서 가스를 압축하기 위한 압축기 등을 구동하기 위한 가스 터빈 시스템에 관한 것이다.
본 개시내용은 또한 가스 터빈 및 부하(load), 예컨대 LNG용 압축기 또는 석유 및 가스 용례를 위한 압축기, 펌프 또는 다른 회전식 장비를 포함하는 시스템을 작동시키기 위한 방법에서의 개량에 관한 것이다.
본 개시내용은 또한 가스용 파이프라인에서 압력 에너지를 저장하기 위한 시스템에 관한 것이다.
액화 천연 가스(LNG)는 액화 프로세스에 따른 것이며, 상기 액화 프로세스에서 천연 가스는 액체가 될 때까지 캐스케이드 구조(cascade arrangement)로 하나 이상의 냉각 사이클을 사용하여 냉각된다. 천연 가스는, 예컨대 파이프라인 수송이 가능하지 않거나 또는 경제적으로 실현 가능하지 않을 때 저장 또는 수송의 목적으로 종종 액화된다.
천연 가스의 냉각은 폐쇄형 냉각 사이클 또는 개방형 냉각 사이클을 이용하여 실시된다. 냉각제는 압축기(들)에서 처리되고, 응축되며, 팽창된다. 팽창되어 냉각된 냉각제는 열 교환기 내를 유동하는 천연 가스로부터 열을 제거하기 위해 사용된다.
반대로, 가스를 수송하기 위해 경제적으로 실현 가능하거나 구현 가능할 때에는 일반적으로 파이프라인 수송이 사용된다. 파이프라인 내에서 가스를 압력 하에 유지하기 위해, 파이프라인을 따라 하나 이상의 압축기가 배치된다.
LPG 용례에서의 냉각제 압축기, 파이프라인 용례를 위한 압축기 또는 석유 및 가스 산업에서의 용례를 위한 다른 회전식 장비는 종종 가스 터빈에 의해 구동된다. 가스 터빈 동력 유효성(즉, 터빈 파워 샤프트 상에서 이용 가능한 동력)은 예컨대, 공기 온도와 같은 주위 조건, 그리고 노후화와 같은 다른 인자에 따라 좌우된다. 가스 터빈 동력 유효성은 온도의 감소에 따라 증가하게 되며, 반대로 온도의 상승에 따라 감소하게 된다. 이에 따라, 매일매일의 온도 변동 및 계절에 따른 온도 변동으로 인해, 동력 유효성은 24 시간 내에 변동될 수 있을 뿐만 아니라 연중 변동될 수 있다.
예컨대 하나 이상의 압축기로 이루어지는 부하를 구동하기 위해 가스 터빈[예컨대, 중형(heavy duty) 가스 터빈 또는 항공용 가스 터빈]과 조합하여 전기 모터를 제공하는 것이 제안된 바 있다. 상기 전기 모터는 부하에 대한 기계적 동력을 보충하기 위해 작동되어, 터빈의 동력 유효성에 따라 부하를 구동하는 데 사용되는 총 기계적 동력이 감소할 때 및/또는 증가할 때, 부하 샤프트 상의 전체적인 기계적 동력이 일정하게 유지되도록 한다. 상기 전기 모터의 이러한 기능은 헬퍼 기능(helper duty)이라고 한다. 또한, 가스 터빈을 0의 속도로부터 정격 속도까지 가속하기 위해 스타터 모터로서 보통 다른 전기 모터 또는 대안으로 공압 모터가 사용된다.
터빈에 의해 초과분의 기계적 동력이 발생될 때, 예컨대 주위 온도가 설계 온도보다 낮은 온도로 떨어지고 결과적으로 터빈의 동력 유효성이 증가하는 경우, 또는 압축기에 의해 요구되는 기계적 부하가 감소하는 경우, 가스 터빈에 의해 발생되는 초과분의 기계적 동력은 전기 헬퍼 모터(electric helper motor)를 발전기로서 이용함으로써 전력으로 변환된다.
도 1은 기계적 구동 용례를 위해, 즉 압축기 또는 컴프레서 트레인(compressor train)을 구동하도록 구성된 가스 터빈을 포함하는 시스템을 개략적으로 도시한 것이다. 시스템(101)은 중형 가스 터빈(103)을 포함한다. 가스 터빈은 이때 가스 발생기(105) 및 동력 터빈(107)으로 이루어진다. 가스 발생기(105)는 압축기(109) 및 고압 터빈(111)으로 이루어진다. 가스 발생기(105)는, 압축기(109)의 로터(109R) 및 고압 터빈(111)의 로터(111R)를 포함하는 가스 발생기 로터를 포함한다. 압축기(109)의 로터(109R) 및 고압 터빈(111)의 로터(111R)는 공통 샤프트 상에 장착되고 함께 가스 발생기 로터를 형성한다.
압축기(109)는 연소실 또는 연소기(113)로 이송되는 주위 공기를 압축하며, 압축된 공기는 연소실 또는 연소기에서 액상 연료 또는 기상 연료와 혼합되고, 연료/공기 혼합물은 점화되어 연소 가스를 발생시킨다. 고온 고압 연소 가스는 고압 터빈(111) 내에서 부분적으로 팽창된다. 고압 터빈(111)에서의 가스 팽창에 의해 발생되는 기계적 동력은 압축기(109)를 구동하는 데 사용된다.
고압 터빈(111)을 빠져나가는 고온의 부분적으로 팽창된 가스는 동력 터빈 또는 저압 터빈(107)을 통해 유동한다. 연소 가스는 동력 터빈(107)에서 팽창되어 로드 커플링 샤프트(117; load coupling shaft) 상에서 획득 가능하게 되는 기계적 동력을 발생시킨다. 로드 커플링 샤프트(117) 상에서 획득 가능한 동력은 전체적으로 121로 표시된 부하를 회전 구동시키는 데 사용된다. 부하(121)는, 예로서 사용자(120)에게 가스를 수송하기 위한 파이프라인(118)에 배치되는 압축기 또는 컴프레서 트레인을 포함할 수 있다.
동력 터빈(107)의 로터는, 압축기 로터(109R) 및 고압 터빈 로터(111R)에 의해 형성되는 가스 발생기 로터와 기계적으로 분리되며, 즉 상기 가스 발생기 로터와 비틀림 방식으로(torsionally) 커플링되지 않는다.
가스 발생기 로터는 스타터 모터(124)에 연결된다. 예로서, 이러한 스타터 모터는, 샤프트(106)를 통해 가스 발생기 로터에 연결되는 전기 모터일 수 있다.
참조 번호 123은, 스타터 모터(124)에 대향하는, 압축기(121) 및 가스 터빈(103)을 포함하는 스트링(string)의 단부에 배치되어 헬퍼(helper)/발전기로서 작동하는 가역적 전기 기계를 지시한다. 가역적 전기 기계(123)는, 헬퍼로서 작동할 때, 전력을 기계적 동력으로 변환하여, 예컨대 주변 환경 온도의 상승으로 인해 가스 터빈(103)으로부터 획득 가능한 동력이 감소되는 경우와 같은 상황에서 가스 터빈(103)과 조합하여 부하(117)를 구동한다. 가역적 전기 기계(123)가 발전기로서 작동할 때, 상기 가역적 전기 기계(123)는 터빈에 의해 생성된 이용 가능한 기계적 동력을 전력으로 변환시킬 수 있다. 이러한 전력은 전력 분배망(electric power distribution grid)에 전달될 수 있다.
이러한 시스템(101)은 복잡하고, 보통의 작동 유연성을 나타내며, 일부 단점을 초래한다. 예로서, 파이프라인 수송 시스템에 있어서, 가스 터빈이 유지보수 하에 있거나 가스 터빈의 고장이 발생하면, 사용자(120)는 파이프라인(118)에서의 현저한 압력 강하를 초래하지 않은 상태에서 가스를 추출할 수 없게 된다.
본 발명의 과제는, 기계 구동 용례에서 사용되는 가스 터빈 시스템에 대한 개량; 가스 터빈 및 부하를 위한 압축기, 펌프 또는 다른 회전식 장비를 포함하는 시스템을 작동시키기 위한 방법에서의 개량; 및 가스용 파이프라인에서 압력 에너지를 저장하기 위한 시스템을 제공하는 것이다.
본 명세서에 개시된 대상은 하이브리드 시스템을 제공하며, 이러한 하이브리드 시스템에서는 모터 모드로 또는 발전기 모드로 전환 가능한 가역적 전기 기계와 가스 터빈이 조합된다. 본 발명에 따르면, 상기 하이브리드 시스템은 부하로부터 가스 터빈으로의 동력 전달을 중단시키기 위한 그리고 그 반대의 작동을 위한 가역적 수단을 제공한다. 모터 모드로 전환될 때, 상기 가역적 전기 기계는, 가스 터빈 시스템의 작동 상태 및 수요에 기초하여, 헬퍼 기능을 제공할 수도 있고 부하의 완전한 전력 공급을 제공할 수도 있으며, 이에 따라 또한 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 에너지 저장 기능도 가능하게 할 수 있다. 발전기 모드로 전환될 때, 상기 가역적 전기 기계는 압축 공기의 유동 내로 혼합되는 연료를 연소시킴으로써 생성되는 이용 가능한 기계적 동력을 전력으로 변환시킬 수 있다. 이러한 전력은 전력 분배망에 전달될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 또는 예컨대 전력 분배망이 없거나 부족한 일부 상황 하에서, 상기 발전기는 설비에 대한 전력을 공급할 수 있으며, 가스 터빈 및 이에 따라 구동되는 부하를 포함하는 시스템의 보조 장치에 전력을 공급할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 제1 양태에 따른, 부하 구동을 위한 구동 시스템은, 부하를 구동하도록 구성 및 배치되는 가스 터빈, 이 가스 터빈을 부하에 연결하는 제1 로드 커플링(load coupling), 전력을 받아들일 수 있거나 및/또는 전력을 제공할 수 있는, 전력망에 전기적으로 연결되는 전기 모터/발전기, 부하를 상기 전기 모터/발전기에 연결하는 제2 로드 커플링을 포함하며, 상기 전기 모터/발전기는, 상기 가스 터빈으로부터의 초과분의 기계적 동력을 전력으로 변환하여 이 전력을 전력망에 전달하기 위한 발전기로서 기능하도록 되어 있으며, 부하에 대한 보조 구동 동력을 위한 모터로서 기능하도록 되어 있다. 이러한 구동 시스템은 또한 가스 터빈으로부터의 부하를 가역적으로 단절시키는 분리 장치(disconnecting device)를 포함하며, 이에 따라 상기 부하는 단지 상기 모터에 의해서만 구동될 수 있고, 이는 부하의 완전한 전기적 작동을 가능하게 한다.
로드 커플링은 바람직하게는 부재로부터 부하로 그리고 이와 반대로 기계적 동력(바람직하게는 주로 토크)을 전달할 수 있는 기계적 커플링이다. 기계적 커플링은 샤프트로 마련될 수 있다. 본 개시내용에 따르면, 샤프트는 단일 부품으로 제조될 수도 있고, 함께 축방향으로 고정되어 서로에 대해 비틀림 방식으로 종속되는 2개 이상의 부품으로 제조될 수도 있다.
비틀림 방식으로 종속된다는 것은, 함께 고정된 부품들이 상이한 회전 속도로 회전할 수 없다는 것, 그리고 기계적으로 결합된 부재들로 구성 및 배치된다는 것을 의미한다.
비틀림 방식으로 독립적이라는 것은, 부품들이 상이한 회전 속도로 회전할 수 있다는 것, 그리고 기계적으로 분리된 부재들로 구성 및 배치된다는 것을 의미한다.
바람직하게는, 상기 분리 장치에 의해 이루어지는 분리 또는 연결은, 조작자에 의해 수동으로 구현되거나 혹은 모터리제이션(motorization)에 의해 또는 모터리제이션 없이 자동적으로 구현된다. 유리하게는, 상기 분리 장치는 예로서 부하와 가스 터빈 사이의 클러치(예컨대, 자기 동기 클러치)일 수 있거나 또는 이러한 클러치를 포함할 수 있고, 부하에 비틀림 방식으로 커플링된 축의 단부에 그리고 가스 터빈에 비틀림 방식으로 커플링된 대향 축의 단부에 각각 관련된다. 대안으로, 상기 분리 장치는 탈착 가능한 커플링 또는 유압 토크 변환기일 수 있거나 탈착 가능한 커플링 또는 유압 토크 변환기를 포함할 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 제2 커플링은 부하와 관련하여 상기 제1 커플링에 대향하게 배치될 수 있으며, 이에 따라 부하는 상기 가스 터빈과 상기 전기 모터/발전기 사이에 배치된다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 압축기와 상기 전기 모터/발전기 사이에 다이렉트 커플링(direct coupling)이 마련되며, 바람직하게는, 상기 적어도 하나의 압축기 및 상기 전기 모터/발전기는 공통 샤프트를 갖는다.
다른 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 압축기와 상기 전기 모터/발전기 사이에는 추가적인 클러치를 포함하는 커플링이 마련된다.
시의 적절하게, 다수의 바람직한 실시예에서, 부하는 적어도 하나의 압축기를 포함한다. 바람직하게는, 상기 압축기는 파이프라인 내의 가스를 압축하기 위해 가스의 운송을 위한 파이프라인 내에 배치된다.
다수의 바람직한 실시예에 있어서, 가스 터빈은 동력 터빈 로터를 포함하는 동력 터빈 및 가스 발생기 로터를 포함하는 가스 발생기를 포함하며, 동력 터빈의 로터는 상기 가스 발생기 로터와 기계적으로 분리되거나, 또는 상기 가스 발생기 로터에 비틀림 방식으로 커플링되지 않는다. 비틀림 방식으로 독립적이라는 것은, 동력 터빈 로터 및 가스 발생기 로터가 상이한 회전 속도로 회전할 수 있고 기계적으로 분리된 부재들로서 구성 및 배치되어, 연소 가스 유동을 통해 가스 발생기로부터 동력 터빈으로 동력이 열역학적으로 전달된다는 것을 의미한다.
일부 바람직한 실시예에 있어서, 가스 발생기는 압축기, 연소실, 및 고압 터빈으로 이루어지며, 상기 가스 발생기 로터는 상기 압축기의 제1 로터 및 상기 고압 터빈의 제2 로터를 포함하고, 상기 압축기의 상기 제1 로터 및 상기 고압 터빈의 상기 제2 로터는 공통 샤프트 상에 장착된다.
일부 바람직한 실시예에 있어서, 동력 터빈은, 상기 가스 발생기로부터 상기 동력 터빈으로 진입하는 연소 가스의 유동 상태를 변경시키는 데 사용될 수 있는 가동 노즐 가이드 베인으로 이루어질 수 있다. 가스 터빈은 중형 가스 터빈일 수 있다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 가스 발생기 압축기에는, 구동되는 부하 및 가스 터빈의 작동 상태에 따라 공기 유입구 유량을 변경시키도록 제어되는 가동 유입구 가이드 베인이 마련된다. 가스 터빈은 항공엔진 파생형(aero-derivative) 유형일 수 있다.
일부 바람직한 실시예는, 전기 모터/발전기와 전력망 사이에 연결되는 주파수 변환기를 포함할 수 있으며, 상기 주파수 변환기는 전력망으로부터 전기 모터/발전기로의 전기 주파수 그리고 전기 모터/발전기로부터 전력망으로의 전기 주파수를 조절하도록 구성 및 제어된다. 바람직하게는, 전기 모터/발전기는 가변 주파수 구동(VFD; Variable Frequency Drive) 유형이다.
바람직하게는, 전력망은 풍력 터빈, 태양열 발전 패널 등과 같이 재생 가능한 전력을 발생시키기 위한 유닛을 포함할 수 있다.
제2 양태에 따르면, 본 개시내용의 대상은 가스 터빈 및 이 가스 터빈에 의해 구동되는 부하로 이루어진 가스 터빈 시스템을 작동하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은,
가스 터빈을 마련하는 단계,
상기 가스 터빈에 부하(load)를 기계적으로 커플링하는 단계,
상기 부하에 전기 모터/발전기를 기계적으로 커플링하는 단계로서, 상기 전기 모터/발전기는 상기 부하와 관련하여 상기 가스 터빈에 대해 대향하게 배치되는 것인 단계,
상기 가스 터빈을 이용하여 기계적 동력을 발생시키는 단계,
상기 가스 터빈에 의해 발생되는 기계적 동력으로 부하에 동력을 공급하는 단계,
상기 가스 터빈에 의해 발생되는 기계적 동력이 부하를 구동하기 위해 요구되는 기계적 동력을 초과할 때, 상기 전기 모터/발전기를 발전기 모드로 작동시키고, 가스 터빈으로부터 전기 모터/발전기로 초과분의 기계적 동력을 전달하며, 전기 모터/발전기에서 상기 초과분의 기계적 동력을 전력으로 변환하는 단계,
상기 가스 터빈에 의해 발생되는 기계적 동력이 유효(not null)하고, 부하를 구동하기 위해 요구되는 동력 미만일 때, 상기 전기 모터/발전기를 모터 모드로 작동시키고, 전기 모터/발전기에 전기적으로 동력을 제공하며, 전기 모터/발전기에서 전력을 보조적인 기계적 동력으로 변환하고, 전기 모터/발전기로부터 부하로 상기 보조적인 기계적 동력을 전달하며, 가스 터빈에 의해 발생되는 동력과 전기 모터/발전기에 의해 발생되는 보조적인 기계적 동력을 조합한 동력으로 부하를 구동하는 단계,
상기 가스 터빈에 의해 발생되는 기계적 동력이 유효하지 않거나 가스 터빈이 턴 오프(turn off)되어 있을 때, 부하로부터 가스 터빈을 분리하고, 상기 전기 모터/발전기를 모터 모드로 작동시키며, 전기 모터/발전기에서 전력을 기계적 동력으로 변환하고, 전기 모터/발전기로부터 부하로 상기 기계적 동력을 전달하며, 전기 모터/발전기에 의해 발생되는 기계적 동력으로 부하를 구동하는 단계
를 포함한다.
이러한 방법의 다수의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 부하는 적어도 하나의 압축기를 포함한다. 바람직하게는, 상기 적어도 하나의 압축기는 가스 수송 등을 위한 파이프라인에서 가스를 압축시킨다.
제3 양태에 따르면, 본 개시내용의 대상은 가스용 파이프라인에서 압력 에너지를 저장하기 위한 시스템에 관한 것이며, 상기 시스템은,
파이프라인 내에 배치되어 이 파이프라인 내에서 상기 가스를 압축하도록 구성되는 적어도 하나의 압축기,
상기 적어도 하나의 압축기를 구동하도록 구성 및 배치되는 가스 터빈,
전력망에 전기적으로 연결되는 전기 모터/발전기,
상기 적어도 하나의 압축기에 가스 터빈을 연결하는 제1 로드 커플링,
상기 전기 모터/발전기에 상기 적어도 하나의 압축기를 연결하는 제2 로드 커플링으로서, 상기 전기 모터/발전기는, 상기 가스 터빈으로부터의 초과분의 기계적 동력을 전력으로 변환하고 이 전력을 전력망에 전달하기 위한 발전기로서 기능하도록 그리고 상기 적어도 하나의 압축기에 대한 보조 구동 동력을 위한 모터로서 기능하도록 되어 있는 것인 제2 로드 커플링,
상기 적어도 하나의 압축기가 단지 상기 모터에 의해서만 구동될 수 있도록 상기 가스 터빈으로부터 상기 적어도 하나의 압축기를 가역적으로 분리하는 분리 장치
를 포함하며,
상기 시스템은 상기 가스 터빈으로부터 상기 적어도 하나의 압축기를 분리하는 단계를 제공하며, 단지 상기 전기 모터로만 상기 적어도 하나의 압축기를 작동시킴으로써 상기 파이프라인 내의 가스를 압축하는 후속 단계를 제공한다. 상기 가스는 파이프라인 내의 가스의 작동 값(service value)보다 높은 압력 값으로 파이프라인 내에서 시의적절하게 압축된다.
본 명세서에서 이하에 개시되는 특징 및 실시예는, 본 명세서의 필수적인 부분을 형성하는, 후속 청구범위에 추가로 기재되어 있다. 이상의 간단한 설명에서는, 후속하는 상세한 설명을 더욱 양호하게 이해할 수 있도록 하기 위해 그리고 당업계에 대한 본 발명의 기여를 더욱 양호하게 인식할 수 있도록 하기 위해 본 발명의 다양한 실시예의 특징을 기술하였다. 물론, 이후에 설명되고 첨부된 청구범위에 기재되는 본 발명의 다른 특징도 존재한다. 이러한 관점에서, 본 발명의 여러 가지 실시예를 상세하게 설명하기에 앞서, 본 발명의 다양한 실시예는 그 적용에 있어서 도면에 도시되거나 또는 후속하는 상세한 설명에 기술된 구성요소의 배치 및 세부적인 구성으로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예로도 가능하며, 다양한 방식으로 실시 및 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 채용하고 있는 어법 및 용어는 설명을 목적으로 한 것으로서 한정하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 이해해야만 한다.
이에 따라, 당업자라면, 본 발명의 다양한 목적을 구현하기 위한 다른 구조, 방법 및/또는 시스템을 구성하기 위한 기초로서 본 개시내용이 기초하는 사상이 용이하게 이용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 청구범위는, 이러한 등가의 구성이 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 한 이러한 등가의 구성을 포함하는 것으로 간주되어야 한다는 점은 중요하다.
첨부 도면과 함께 고려할 때 이하의 상세한 설명을 참고함으로써 본 발명의 개시된 실시예 및 이에 수반되는 다수의 장점을 더욱 양호하게 이해할 수 있기 때문에, 본 발명의 개시된 실시예 및 이에 수반되는 다수의 장점을 보다 용이하고 완전하게 인식할 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 가스 터빈 장치의 구성(scheme)을 도시한 것이다.
도 2는 본 개시내용에 따른 가스 터빈 장치의 구성을 도시한 것이다.
도 3은 본 개시내용에 따른 도 2의 가스 터빈의 변형을 도시한 것이다.
예시적인 실시예에 관한 이후의 상세한 설명은 첨부 도면을 참고한 것이다. 다수의 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소 또는 유사한 요소를 가리킨다. 추가적으로, 도면은 반드시 축척대로 도시된 것은 아니다. 또한, 이후의 상세한 설명은 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 대신, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 한정된다.
명세서 전반에 걸쳐 "일 실시예", "실시예" 또는 "일부 실시예"라 함은, 소정 실시예와 관련하여 설명된 구체적인 특징, 구조 및 특성이 개시된 대상의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 명세서 전반에 걸쳐 다양한 위치에서 "일 실시예에 있어서", "실시예에 있어서", 또는 "일부 실시예에 있어서"라는 문구가 제시되는 것은 반드시 동일한 실시예(들)를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 구체적인 특징, 구조 또는 특성이 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
도 2는 본 명세서에 개시된 대상의 제1 실시예를 도시한 것이다. 기계적 구동 시스템(1)은 가스 터빈(3)을 포함한다. 가스 터빈(3)은 가스 발생기(5) 및 동력 터빈 혹은 저압 터빈(7)을 포함한다. 가스 발생기(5)는 가스 발생기 압축기(9) 및 고압 터빈(11)으로 이루어질 수 있다. 압축기 로터는 개략적으로 9R로 도시되어 있고, 고압 터빈 로터는 11R로 도시되어 있다. 압축기 로터(9R) 및 고압 터빈 로터(11R)는 공통 샤프트(6) 상에 장착되며 함께 가스 발생기 로터(5R)를 형성한다.
가스 발생기 압축기(9)는 주위 환경으로부터의 공기를 압축하며, 이 공기는 연소기(13)로 전달된다. 연소기(13) 내에서, 연료가 공기 유동에 추가되며, 연료/공기 혼합물이 형성되고 점화된다. 연소기 내에서 발생되는 연소 가스는 고압 터빈(11)으로 전달되며, 고압 터빈에서 부분적으로 팽창하여, 기계적 동력을 발생시킨다. 고압 터빈(11)에 의해 발생되는 기계적 동력은 가스 발생기 압축기(9)를 구동하는 데 사용된다.
부분적으로 팽창된 연소 가스는 유동하여 라인(8)을 지나 동력 터빈(7)을 통과하며, 동력 터빈에서 추가로 팽창되어 추가적인 기계적 동력을 발생시킨다. 도 2에 도시된 실시예에 있어서, 동력 터빈(7)은 15로 개략적으로 나타낸 가동 노즐 가이드 베인으로 이루어진다. 가동 노즐 가이드 베인(15)은, 동력 터빈(7)으로 진입하는 연소 가스의 유동 상태를 변경시키는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 가동 노즐 가이드 베인(15)은 연소 가스 유동 섹션을 변경시키는 데 사용될 수 있으며, 이에 따라 고압 터빈(11)의 유출구에서의 압력을 상승시키거나 저하시킨다. 고압 터빈(11)의 유출구에서 가스 압력을 상승시키면, 고압 터빈(11)을 가로지르는 엔탈피 강하가 감소된다. 따라서, 동력 터빈(7)을 가로질러 더 큰 엔탈피 강하를 구현할 수 있으며, 이에 따라 더 큰 기계적 동력이 발생될 수 있고, 이러한 기계적 동력은 터빈 출력 샤프트에서 획득 가능하다. 가동 노즐 가이드 베인(15)을 조절함으로써, 가스 발생기 로터(5R)의 회전 속도가 조정될 수 있으며, 동력 터빈(7)의 출력 샤프트 상에서 획득 가능한 동력의 크기가 조절될 수 있다.
동력 터빈(7)은 동력 터빈 샤프트(17) 상에 장착되는 동력 터빈 로터(7R)로 이루어지며, 이 동력 터빈 로터는 가스 발생기(5)의 샤프트(6)와 비틀림 방식으로 독립적이고, 즉 동력 터빈 샤프트(17)는 가스 발생기 로터(5R)의 샤프트(6)와는 독립적으로 회전한다. 가스 발생기 샤프트(6)는 스타터(24), 즉 전기 모터 또는 유압 모터에 연결된다.
가스 터빈(3)은 예컨대 중형 가스 터빈일 수 있다.
동력 터빈 샤프트(17)는 제1 로드 커플링 샤프트(19)(제1 로드 커플링 샤프트는 기계적 커플링임)를 통해 대체로 21로 표시되는 부하에 연결되며, 부하는 동력 터빈 샤프트(17) 상에서 획득 가능한 동력으로서 동력 터빈(7)에서의 가스 팽창에 의해 발생되는 동력에 의해 회전식으로 구동된다. 일부 실시예에 있어서, 부하(21)는 하나 이상의 압축기, 예컨대 예로서 도 2의 실시예에 도시된 바와 같은 하나의 압축기(21)를 포함할 수 있다.
예로서, 압축기(21)는 사용자(20)에게 가스를 수송하기 위한 파이프라인(18) 내에 배치된다.
시스템(1)은 가스 터빈(3)으로부터 부하(21)를 가역적으로 분리하기 위해 분리 장치(14)를 포함한다. 예로서, 상기 분리 장치(14)는 동력 터빈 샤프트(17)와 제1 로드 커플링 샤프트(19) 사이에 배치된다. 분리 장치(14)는 실제로 적어도 2가지 작동 모드, 즉, 가스 터빈(3)으로부터의 동력(토크)이 부하에 전달되는 연결 작동 모드와, 가스 터빈으로부터 부하로 동력(토크)이 전달되지 않는 분리 작동 모드를 갖는다(예로서, 전달의 중단은 가스 터빈에 연결되는 부품과 부하에 연결되는 부품 사이의 물리적 분리로 인한 것일 수 있음).
분리 장치는 조작자에 의해 수동으로 조작될 수도 있고 모터리제이션 또는 액추에이터에 의해 혹은 자기 동기 클러치를 이용하여 자동으로 조작될 수도 있다.
이러한 실시예에 있어서, 상기 분리 장치(14)는 동력 터빈 샤프트(17)와 제1 로드 커플링 샤프트(19)를 기계적으로 연결하는 클러치이다.
예로서, 상기 클러치의 커플링 부품은, 조작자에 의해 자동적으로 작동되는 액추에이터를 이용하여, 또는 특정 조건 하에서 부하로부터 터빈을 분리하도록 그리고 부하에 터빈을 연결하도록 프로그래밍된 전자식 제어기에 의해, 연결 또는 분리될 수 있는데, 이는 이하에서 더 상세히 설명된다. 다른 실시예에 있어서, 액추에이터는 조작자에 의해 수동으로 조작될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 분리 장치(14)는 유압 토크 변환기를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 클러치는 자기식 유형일 수 있다.
추가적인 다른 실시예에 있어서, 분리 장치(14)는 탈착 가능한 커플링, 예로서 부하 및 가스 터빈에 연결되는 대향 연결 부품들을 고정시키는 볼트를 갖춘 탈착 가능한 커플링을 포함할 수 있다.
각도상의 불일치를 조절하기 위해 및/또는 커플링의 열적 팽창을 보상하기 위해, 동력 터빈(7)과 부하(21) 사이에 하나 이상의 조인트(joint), 예로서 하나 이상의 플렉서블 조인트(flexible joint)가 배치될 수 있다. 도시되어 있지는 않지만, 다른 실시예에서는, 예컨대 동력 터빈(7)과 부하(21)가 상이한 회전 속도로 회전할 때, 기어박스와 같은 속도 조작 시스템이 동력 터빈(7)과 부하(21) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 하나 이상의 조인트 및 속도 조작 시스템이 동력 터빈 샤프트(17) 또는 제1 로드 커플링 샤프트(19)와 연관되며, 분리 장치(14) 이외에 추가로 마련되고 분리 장치와 상이하다는 것은 명확하다.
전기 기계(23), 즉 발전기 또는 전기 모터로서 선택적으로 작동될 수 있는 전기 기계가 제2 로드 커플링 샤프트(22)에 의해 부하(17)(본 실시예에서는 압축기)에 연결된다. 가역적 전기 기계는 본 명세서의 이하의 설명에서 전기 모터/발전기(23)를 지칭한다.
바람직하게는, 다이렉트 커플링 샤프트(22)가 부하(21)와 전기 모터/발전기(23) 사이에 마련된다. 다른 실시예에 있어서, 각도상의 불일치를 조정하기 위해 및/또는 커플링의 열적 팽창을 보상하기 위해, 하나 이상의 플렉서블 조인트가 커플링 샤프트(22)와 관련될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 추가적인 클러치가 커플링 샤프트(22)에 마련될 수 있으며, 이에 따라 부하가 전기 모터/발전기(23)로부터 분리될 수 있다.
전기 모터/발전기(23)는, 상기 가스 터빈(3)으로부터의 초과분의 기계적 동력을 전력으로 변환하고 이러한 전력을 전력망(G)에 전달하기 위한 발전기로서, 그리고 부하(21)에 대한 구동 동력을 위한 모터로서 기능하도록 되어 있다.
바람직하게는, 전기 모터/발전기(23)는 전력 조정 유닛, 예컨대 가변 주파수 구동장치(25)와 조합된다. 이하에서 더욱 명확하게 제시될 목적을 위해, 가변 주파수 구동장치(25)는 전기 모터/발전기(23)가 전력망(G)에서의 전기 주파수와는 독립적인 속도로 회전할 수 있도록 하며, 이에 따라 전기 모터/발전기(23)는 예컨대 가스 터빈(3)으로부터 획득 가능한 동력이 감소될 때 시스템(1)에 대해 보충분의 기계적 동력을 제공하는 데 사용될 수 있고, 이에 따라 가스 터빈이 전력망 주파수와는 독립적인 속도로 회전할 수 있도록 한다. 또한 동일한 가변 주파수 구동장치는 전기 모터/발전기가 발전기 모드로 작동하도록 하며 전력망에 전력을 공급할 수 있도록 하고, 이에 따라 전기 모터/발전기(23)는 전력망 주파수와 상이한 속도로 그리고 전력망 주파수와 독립적으로 회전하게 된다.
이상 설명한 시스템의 작동은 다음과 같다.
시스템을 기동하기 위해, 스타터(24)는 동력을 공급받으며, 이에 따라 가스 발생기 로터(5R)가 회전한다.
가스 발생기 압축기(9)의 유출구에서 충분한 공기 유량이 달성되면, 연소기(13)가 점화될 수 있고, 가스 발생기(5)가 작동을 개시한다. 고온의 압축된 연소 가스의 유동이 연소기(13) 내에서 형성되고, 점차적으로 가스 발생기 압축기(9)를 회전시키는 임무를 담당하는 고압 터빈(11)을 통해 전달되며, 동력 터빈(7)을 통해 전달된다.
최종적으로 가스 발생기(5)의 구동은 완전히 고압 터빈(11)에 의해 이루어지게 되며, 동력 터빈(7)은 서서히 가속되어 부하(21)가 회전하도록 구동시킨다.
가스 터빈(1)이 정상 상태 조건에 도달하면, 스타터(24)는 비작동 상태로 설정될 수 있다. 전기 모터/발전기(23)의 작동과 관련하여, 예컨대 동력 터빈(3)에 의해 발생되어 동력 터빈 샤프트(17) 상에서 획득 가능한 동력이 부하(21)를 원하는 속도로 구동하기에 충분하지 않을 때 헬퍼(모터 모드)로서의 작동 모드가 요구될 수 있다. 전기 모터/발전기(23)는 또한 다른 상황에서, 예컨대 연료를 절약하면서 대신 전기 에너지를 사용하기 위해, 모터 모드로 작동될 수 있다. 이는, 예컨대 야간에, 즉 전기 분배망(G)으로부터 이용 가능한 전기 에너지의 비용이 연료의 비용보다 저렴할 때 유용할 수 있다.
반대로, 예컨대 전력망이 없는 경우, 즉 전력 분배망(G)으로부터의 전력을 이용할 수 없을 때, 전기 모터/발전기(23)는 발전기 모드로 전환될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 전기 모터/발전기(23)는 시스템 및 이 시스템과 관련된 임의의 다른 설비 혹은 부속 유닛에 동력을 제공하기 위해 전기 에너지를 제공하게 된다.
일부 실시예에 있어서, 전기 모터/발전기(23)는, 또한 가스 터빈으로부터 획득 가능한 동력이 부하를 구동하기 위해 요구되는 동력을 초과할 때 그리고 예컨대 피크 시간대 동안과 같이 전기 에너지의 비용이 연료의 비용보다 높아서 화석 연료(액상 또는 기상)에 의해 전기 에너지를 생산하는 것 그리고 생산된 전기 에너지를 판매하는 것이 경제적으로 유리하게 될 때에는, 발전기 모드로 작동하도록 설정될 수 있다. 일부 상황 하에서, 전기 모터/발전기(23)는 또한 동력 인자(power factor)를 정정하기 위해 발전기 모드로 전환될 수 있다.
전자식 가스 터빈 제어기(도시되어 있지 않음)는 다양한 다른 작동 모드에서 시스템(1)을 제어하기 위해 마련될 수 있다.
여러 가지 인자에 의해 시스템(1)의 작동 상태가 조정될 수 있어, 상기 인자에 의해 가스 터빈(3)으로부터의 여분의 동력을 이용할 수 있게 되거나 또는 부하(21)를 구동하기 위한 보조 동력을 필요로 할 수 있게 된다. 예를 들면, 부하(21)가 하나 이상의 압축기를 포함할 때, 이러한 압축기를 통과하는 가스 유동은 변동을 나타낼 수 있으며, 이에 따라 부하를 구동하기 위해 요구되는 전력의 변동을 초래할 수 있다.
환경 조건, 특히 주위 환경의 온도에 의해 가스 터빈(3)의 작동 상태가 조절될 수 있다. 주위 환경의 온도가 상승하면, 동력 터빈(7)의 동력 터빈 샤프트(17) 상에서 획득 가능한 동력이 감소된다. 반대로, 주위 환경의 온도가 저하되면, 가스 터빈(3)의 출력의 유효성이 증가하게 된다.
전기 모터/발전기가 발전기 모드로 작동할 때, 가변 주파수 구동장치(25)는 전력 분배망(G)의 주파수와 비동기인 주파수로 전기 모터/발전기(25)가 회전할 수 있도록 한다. 발전기(23)에 의해 발생되는 전력은 이때 가변 주파수 구동장치(25)에 의해 조정될 것이며, 이에 따라 전력 분배망(G)으로 전달되는 전력은 전력망 주파수와 동일하게 될 것이다. 전기 모터/발전기(23)가 모터 모드로 작동될 때, 가변 주파수 구동장치(25)는 가스 발생기 로터(R)의 회전 속도에 대응하는 요구 속도로 모터가 회전할 수 있도록 하며, 상기 요구 속도는 전력 분배망(G)의 전기 주파수와는 독립적이다. 따라서, 가스 발생기의 회전 속도는 전력망 주파수와는 독립적이게 된다.
앞서 설명된 바와 같이, 일부 상황에 있어서, 가스 터빈으로부터 획득 가능한 동력만을 이용해서는 요구되는 회전 속도를 달성할 수 없을 때, 즉 동력 터빈의 요구되는 회전 속도를 달성하지 못한 채 연료 이송이 최대값에 도달할 때, 헬퍼 모드가 트리거(trigger)될 수 있다. 그러나, 일부 상황에 있어서, 시스템(1)은, 부하(21)를 구동하기 위해 요구되는 동력의 일부가 헬퍼 모드로 작동하는 전기 모터/발전기에 의해 전달되도록 제어될 수 있어, 연료 유량을 제한하며, 이에 따라 심지어 가스 터빈이 부하 자체를 구동하기에 충분한 동력을 공급할 수 있는 경우에도 연료를 절약하게 된다. 이는, 예컨대 전기 에너지 유닛 당 비용이 동등한 양의 연료의 비용보다 낮을 때, 예를 들어 야간에 행해질 수 있다. 헬퍼 모드에서 작동하는 전기 모터/발전기(23)로부터의 전력과 가스 터빈에 의해 발생되는 기계적 동력을 조합하여 하이브리드 모드에서 부하(21)를 구동하는 것이 경제적으로 유리할 수 있으며, 이때 터빈은 그 최대 파워레이트(power rate)보다 낮은 비율로 작동하고, 터빈에 이송되는 연료의 양도 감소하게 된다. 이러한 작동 모드에서 시스템은 앞서 설명된 바와 동일할 것이지만, 전기 모터/발전기는 스택(stack)에서의 연소 가스 온도가 최대 설정점 값에 도달하기 전에 헬퍼 모드(모터 모드)로 작동하게 될 것이다.
전기 모터/발전기(23)가 발전기 모드에 있을 때, 분리 장치(14)는 연결 작동 모드에 있을 것이 분명한데, 왜냐하면 가스 터빈(3)을 부하(21)에 연결하는 제1의 기계적 로드 커플링[샤프트(17-19)]을 통해 그리고 부하를 전기 모터/발전기(23)에 연결하는 제2의 기계적 로드 커플링[샤프트(22)]을 통해 가스 터빈(3)으로부터의 기계적 동력을 필요로 하기 때문이다. 연결 작동 모드에서의 분리 장치(14)는 샤프트(17)로부터의 토크를 부하(21)의 샤프트(18)에 전달한다.
전기 모터/발전기(23)가 모터 모드에 있을 때, 분리 장치(14)는 연결 작동 모드에 있을 수도 있고 분리 작동 모드에 있을 수 있다.
전기 모터/발전기(23)는, 모터 작동 모드에 있을 때 가스 터빈(3)을 위한 헬퍼로서 작동하게 된다. 일부 상황에 있어서, 가스 터빈으로부터 획득 가능한 동력만을 이용해서는 부하의 요구되는 회전 속도를 달성할 수 없을 때, 즉 동력 터빈의 요구되는 회전 속도를 달성하지 못한 채 연료 이송이 최대값에 도달할 때, 헬퍼 모드가 트리거될 수 있다. 그러나, 일부 상황에 있어서, 시스템(1)은, 부하(21)를 구동하기 위해 요구되는 동력의 일부가 헬퍼 모드로 작동하는 전기 모터/발전기에 의해 전달되도록 제어될 수 있어, 연료 유량을 제한하며, 이에 따라 심지어 가스 터빈이 부하 자체를 구동하기에 충분한 동력을 공급할 수 있는 경우에도 연료를 절약하게 된다. 이는, 예컨대 전기 에너지 유닛 당 비용이 동등한 양의 연료의 비용보다 낮을 때, 예를 들어 야간에 행해질 수 있다. 헬퍼 모드에서 작동하는 전기 모터/발전기(23)로부터의 전력과 가스 터빈에 의해 발생되는 기계적 동력을 조합하여 하이브리드 모드에서 부하(21)를 구동하는 것이 경제적으로 유리할 수 있으며, 이때 터빈은 그 최대 파워레이트(power rate)보다 낮은 비율로 작동하고, 터빈에 이송되는 연료의 양도 감소하게 된다.
헬퍼 모드는 실질적으로, 부하를 작동시키기 위한 하이브리드 모드이다[동력은 부분적으로 가스 터빈(3)으로부터 그리고 부분적으로 전기 모터(23)로부터 발생됨]. 이러한 부하의 작동 유형에 따르면, 분리 장치(14)는 연결 작동 모드에 있어야만 한다는 점이 명확해지는데, 왜냐하면 앞서 설명된 바와 같이 가스 터빈(3)을 부하(21)에 연결하는 제1의 기계적 로드 커플링[샤프트(17-19)]을 통해 그리고 부하를 전기 모터/발전기(23)에 연결하는 제2의 기계적 로드 커플링[샤프트(22)]을 통해 가스 터빈(3)으로부터의 기계적 동력을 필요로 하기 때문이다. 연결 작동 모드에서의 분리 장치(14)는 샤프트(17)로부터의 토크를 부하(21)의 샤프트(18)에 전달한다.
일부 상황에 있어서, 분리 장치(14)는 분리 작동 모드에 있게 된다. 따라서, 가스 터빈(3)으로부터 부하(21)로 어떠한 동력 전달(토크 전달)도 이루어지지 않는다[예로서, 클러치 형태의 분리 장치인 경우에 있어서, 클러치(21)의 2개의 대향하는 부분이 분리됨]. 이러한 경우에 있어서, 전기 모터/발전기(23)가 모터로서 작동되면, 부하(21)는 오직 전력 분배망(G)에 의해 동력을 공급받는 모터(21)만으로 구동된다.
이러한 구성은 여러 가지 이유에서 특히 유용하다.
무엇보다도, 가스 터빈이 고장나거나 셧다운(shutdown)되거나 또는 유지보수 중일 때, 분리 장치(14)를 이용하여 가스 터빈으로부터 부하를 분리한 이후에, 부하는 시스템에 동력 및 작동성(operability)을 제공하는 전기 모터(23)에 의해 구동될 수 있다.
가스 터빈으로부터 부하를 분리하면, 전기 비용이 낮을 때(예로서 야간 또는 주말 중에) 일간 또는 주중의 특정 기간 동안 완전한 전기 모드로 부하가 작동될 수 있게 된다.
완전한 전기 작동 모드는 또한, 전기 모터/발전기가 재생 가능한 전기 동력 시스템(태양열 패널, 풍력 터빈 등)에 연결되어 있는 경우, 주로 재생 가능한 소스, 예컨대, 태양열원 또는 풍력원으로 인한 전기의 과도한 생산이 이루어지는 기간에 유용하다.
분리 장치의 존재와 관련된 다른 장점은, 가스 수송을 위한 파이프라인에서 (압력 에너지의 형태로) 에너지를 저장할 가능성과 관련된다. 도 2를 참고하면, 사용자(20)에게 가스를 수송하기 위한 파이프라인(18)을 고려할 때, 부하(21)는 파이프라인 내의 가스를 압축하기 위한 압축기(또는 컴프레서 트레인)이다. 정상 사용 시에, 가스 터빈(3)[결과적으로 헬퍼로서의 모터/발전기(23)와 협동함]은, 파이프라인 내에서 특정 압력 값(작동 값)에 도달될 때까지 압축기(21)를 구동한다. 특정 양의 가스가 사용자(20)에 의해 요구될 때, 파이프라인 내의 압력은 저하된다. 이러한 압력 값이 사전 설정된 압력 값을 하회할 때, 가스 터빈은 턴 온(turn on)되어 압축기를 구동한다.
이러한 상황에 있어서, 상기 압력 값이 작동 값 수준일 때, 가스 터빈은 턴 오프(turn off)된다. 분리 장치(14)가 분리 작동 모드에 있을 때, 전기 모터(23)로 압축기(21)를 작동시키면, 파이프라인 내의 압력 레벨이 상기 작동 값보다 높게 상승하게 된다. 따라서, 특정 양의 가스가 사용자(20)에 의해 요구될 때, 가스 터빈이 작동되도록 하기 위한 모멘트는 선행하여 구동되며, 이때 연료는 절약된다.
파이프라인에서의 압력의 상승은 압력 에너지 저장으로 간주될 수 있다. 이러한 에너지 저장은, 야간, 주말 동안과 같이 전력의 비용이 낮을 때 혹은 전력을 재생 가능한 전기 소스로부터 얻을 때 특히 편리하다.
도 3은 도 2에 개시된 가스 터빈(3)의 변형을 예시한 것이다. 도 2에서와 동일하거나 등가인 구성요소, 부품, 혹은 요소는 동일한 도면 부호로 표시된다.
이러한 경우에 있어서, 가스 발생기 압축기(9)에는 개략적으로 16으로 나타낸 가동 유입구 가이드 베인이 마련된다. 가동 유입구 가이드 베인(16)은, 가스 터빈의 작동 상태 및 이에 따라 구동되는 부하의 작동 상태에 기초하여 공기 유입구 유량을 조절하도록 제어될 수 있다. 도 2의 앞서 설명된 실시예와는 반대로, 동력 터빈(7)에는 가동 노즐 가이드 베인이 마련되지 않는다.
도 3의 가스 터빈(3)은 예컨대 이탈리아 플로렌스 소재의 GE Oil & Gas로부터 입수 가능한 PGT25 또는 PGT25+와 같은 항공엔진 파생형 가스 터빈일 수 있다. 본 발명의 대상에 따르면, 시스템(1)의 기능은 도 2의 가스 터빈의 경우 그리고 도 3의 가스 터빈의 경우 양자 모두에서 실질적으로 동일하다.
따라서, 본 발명은 또한 바람직하게는 사용자(20)에게 가스를 수송하기 위한 파이프라인(18)에 배치되는 적어도 하나의 압축기(21)인 부하 및 가스 터빈(3)으로 이루어진 가스 터빈 시스템을 작동하는 방법으로서, 상기 압축기는 가스 터빈(3)에 의해 구동되는 것인 방법을 제공한다. 상기 방법은, 가스 터빈(3)을 제공하는 단계, 가스 터빈(3)에 적어도 압축기(21)를 기계적으로 커플링시키는 단계, 압축기(21)에 전기 모터/발전기(23)를 기계적으로 커플링시키는 단계로서, 상기 전기 모터/발전기(23)는 상기 압축기와 관련하여 상기 가스 터빈(3)에 대향하게 배치되는 것인 단계, 가스 터빈(3)을 이용하여 기계적 동력을 발생시키는 단계, 및 가스 터빈(3)에 의해 발생된 기계적 동력으로 압축기에 동력을 제공하는 단계를 제공한다. 가스 터빈(3)에 의해 발생되는 기계적 동력이 압축기(21)를 구동하는 데 요구되는 기계적 동력을 초과할 때, 상기 방법은 전기 모터/발전기(23)를 발전기 모드로 작동시키는 단계, 가스 터빈(3)으로부터의 초과분의 기계적 동력을 전기 모터/발전기(23)에 전달하는 단계, 및 상기 초과분의 기계적 동력을 전기 모터/발전기(23)에서 전력으로 변환하는 단계를 제공한다. 가스 터빈(3)에 의해 발생되는 기계적 동력이 유효하고 부하를 구동하는 데 요구되는 동력 미만일 때(터빈은 셧다운되지 않음을 의미함), 상기 방법은 상기 전기 모터/발전기(23)를 모터 모드로 작동하는 단계, 전기 모터/발전기(23)에 전기적으로 동력을 제공하는 단계, 전력을 전기 모터/발전기(23)에서 보충분의 기계적 동력으로 변환하는 단계, 전기 모터/발전기(23)로부터의 보충분의 기계적 동력을 압축기에 전달하는 단계, 및 가스 터빈(3)에 의해 발생되는 동력 및 전기 모터/발전기(23)에 의해 발생되는 보충분의 기계적 동력을 조합한 동력으로 압축기를 구동하는 단계를 제공한다. 가스 터빈(3)에 의해 발생된 기계적 동력이 무효이거나 가스 터빈이 턴 오프되어 있을 때, 상기 방법은 압축기로부터 가스 터빈을 분리하는 단계(이에 따라 가스 터빈 및 압축기는 비틀림 방식으로 커플링되지 않고 어떠한 기계적 동력도 전달되지 않음), 상기 전기 모터/발전기(23)를 모터 모드로 작동시키는 단계, 전력을 전기 모터/발전기에서 기계적 동력으로 변환하는 단계, 전기 모터/발전기(23)로부터의 기계적 동력을 압축기로 전달하는 단계, 및 전기 모터/발전기에 의해 발생된 기계적 동력으로 압축기를 구동하는 단계를 제공한다.
앞서 언급된 바에 따르면, 본 발명은 또한 가스용 파이프라인에서 압력 에너지를 저장하기 위한 시스템으로서, 파이프라인(18) 내에 배치되어 파이프라인(18) 내의 상기 가스를 압축하도록 구성되는 적어도 하나의 압축기(21), 상기 적어도 하나의 압축기(21)를 구동하도록 구성 및 배치된 가스 터빈(3), 전력망(G)에 전기적으로 연결되는 전기 모터/발전기(23), 상기 적어도 하나의 압축기에 가스 터빈(3)을 연결하는 제1 로드 커플링(17-19), 전기 모터/발전기(23)에 압축기(21)를 연결하는 제2 로드 커플링(22)을 포함하는 시스템에 있어서, 전기 모터/발전기는, 상기 가스 터빈으로부터의 초과분의 기계적 동력을 전력으로 변환하고 상기 전력을 전력망에 전달하기 위한 발전기로서 그리고 상기 적어도 하나의 압축기에 대한 보조 구동 동력을 위한 모터로서 기능하도록 되어 있는 것인 시스템을 제공한다. 이에 따라, 상기 시스템은 가스 터빈(3)으로부터 압축기(21)를 가역적으로 분리하는 분리 장치를 포함하여, 적어도 하나의 압축기는 단지 상기 모터만으로 구동될 수 있다. 상기 시스템은 가스 터빈으로부터 압축기를 분리하는 단계 및 단지 전기 모터(23)만을 이용하여 압축기(21)를 작동시킴으로써 파이프라인(18) 내의 가스를 압축하는 후속 단계를 제공한다. 상기 가스는 파이프라인 내의 가스의 작동 값보다 높은 압력 값으로 파이프라인 내에서 압축된다.
본 명세서에서 설명되는 대상의 개시된 실시예는 여러 가지 예시적인 실시예와 관련하여 구체적으로 그리고 상세하게 앞서 충분히 설명되었고 도면에 도시되어 있지만, 당업자라면 신규의 교시내용, 본 명세서에 기술된 원리 및 사상, 그리고 첨부된 청구범위에 기재된 대상의 장점으로부터 완전히 벗어나지 않으면서 다수의 변형, 변경 및 생략이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 개선의 적절한 범위는 이러한 모든 변형, 변경, 및 생략을 포괄하도록 첨부된 청구범위의 가장 넓은 해석에 의해서만 결정되어야 한다. 추가적으로, 임의의 프로세스 또는 방법 단계의 순서 또는 시퀀스(sequence)는 변형례에 따라 변경될 수도 있고 재배열될 수도 있다.

Claims (18)

  1. 부하를 구동하기 위한 구동 시스템으로서,
    상기 부하를 구동하도록 구성 및 배치된 가스 터빈,
    전력망에 전기적으로 연결되는 전기 모터/발전기,
    상기 부하에 가스 터빈을 연결하는 제1 로드 커플링(load coupling), 및
    상기 전기 모터/발전기에 부하를 연결하는 제2 로드 커플링
    을 포함하며, 상기 전기 모터/발전기는, 상기 가스 터빈으로부터의 초과분의 기계적 동력을 전력으로 변환하고 상기 전력을 전력망에 전달하기 위한 발전기로서 그리고 상기 부하에 대한 보조 구동 동력을 위한 모터로서 기능하도록 되어 있고,
    상기 구동 시스템은 상기 가스 터빈으로부터 부하를 가역적으로 분리하기 위해 분리 장치를 포함하여, 상기 부하는 단지 상기 모터만으로 구동될 수 있는 것인 구동 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분리 장치에 의해 행해지는 분리 또는 연결은 조작자에 의해 수동으로 또는 모터리제이션(motorization)에 의해 자동으로 실행되는 것인 구동 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분리 장치는 부하와 가스 터빈 사이의 클러치를 포함하는 것인 구동 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분리 장치는 탈착 가능한 커플링 또는 유압 토크 변환기를 포함하는 것인 구동 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제2 로드 커플링은 상기 부하와 관련하여 상기 제1 로드 커플링에 대해 대향하게 배치되어, 상기 부하는 상기 가스 터빈과 상기 전기 모터/발전기 사이에 배치되는 것인 구동 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 부하는 적어도 하나의 압축기를 포함하는 것인 구동 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 압축기와 상기 전기 모터/발전기 사이에는 다이렉트 커플링(direct coupling)이 마련되며, 바람직하게는 상기 적어도 하나의 압축기 및 상기 전기 모터/발전기는 공통 샤프트를 갖는 것인 구동 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 압축기 및 상기 전기 모터/발전기 사이에는 클러치를 포함하는 커플링이 마련되는 것인 구동 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 가스 터빈은,
    가스 발생기 로터를 포함하는 가스 발생기, 및
    동력 터빈 로터를 포함하는 동력 터빈
    을 포함하며,
    상기 동력 터빈의 로터는 상기 가스 발생기 로터와 기계적으로 분리되거나 또는 비틀림 방식으로(torsionally) 커플링되지 않는 것인 구동 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 가스 발생기는 압축기, 연소실 및 고압 터빈을 포함하며, 상기 가스 발생기 로터는 상기 압축기의 제1 로터 및 상기 고압 터빈의 제2 로터를 포함하고, 상기 압축기의 상기 제1 로터 및 상기 고압 터빈의 상기 제2 로터는 공통 샤프트 상에 장착되는 것인 구동 시스템.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 동력 터빈은 상기 가스 발생기로부터 상기 동력 터빈에 유입되는 연소 가스의 유동 상태를 변경시키는 데 사용될 수 있는 가동 노즐 가이드 베인을 포함하는 것인 구동 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 가스 발생기 압축기에는, 가스 터빈의 작동 상태 및 구동되는 부하의 작동 상태에 기초하여 공기 유입구 유량을 변경하도록 제어되는 가동 유입구 가이드 베인이 마련되는 것인 구동 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    전기 모터/발전기와 전력망 사이에 연결되는 주파수 변환기
    를 더 포함하며, 상기 주파수 변환기는 전력망으로부터 전기 모터/발전기로의 전기 주파수 그리고 전기 모터/발전기로부터 전력망으로의 전기 주파수를 조절하도록 구성 및 제어되는 것인 구동 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 전기 모터/발전기는 가동 주파수 구동장치(VFD; Variable Frequency Drive) 유형인 것인 구동 시스템.
  15. 가스 터빈 및 이 가스 터빈에 의해 구동되는 부하를 포함하는 가스 터빈 시스템을 작동하는 방법으로서, 상기 방법은,
    가스 터빈을 마련하는 단계,
    상기 가스 터빈에 부하(load)를 기계적으로 커플링하는 단계,
    상기 부하에 전기 모터/발전기를 기계적으로 커플링하는 단계로서, 상기 전기 모터/발전기는 상기 부하와 관련하여 상기 가스 터빈에 대해 대향하게 배치되는 것인 단계,
    상기 가스 터빈을 이용하여 기계적 동력을 발생시키는 단계,
    가스 터빈에 의해 발생되는 기계적 동력으로 부하에 동력을 제공하는 단계,
    상기 가스 터빈에 의해 발생되는 기계적 동력이 부하를 구동하기 위해 요구되는 기계적 동력을 초과할 때, 상기 전기 모터/발전기를 발전기 모드로 작동시키고, 가스 터빈으로부터의 초과분의 기계적 동력을 전기 모터/발전기에 전달하며, 전기 모터/발전기에서 상기 초과분의 기계적 동력을 전력으로 변환하는 단계,
    상기 가스 터빈에 의해 발생되는 기계적 동력이 유효(not null)하고, 부하를 구동하기 위해 요구되는 동력 미만일 때, 상기 전기 모터/발전기를 모터 모드로 작동시키고, 전기 모터/발전기에 전기적으로 동력을 제공하며, 전기 모터/발전기에서 전력을 보조적인 기계적 동력으로 변환하고, 전기 모터/발전기로부터의 상기 보조적인 기계적 동력을 부하로 전달하며, 가스 터빈에 의해 발생되는 동력과 전기 모터/발전기에 의해 발생되는 보조적인 기계적 동력을 조합한 동력으로 부하를 구동하는 단계,
    상기 가스 터빈에 의해 발생되는 기계적 동력이 유효하지 않거나 가스 터빈이 턴 오프(turn off)되어 있을 때, 부하로부터 가스 터빈을 분리하고, 상기 전기 모터/발전기를 모터 모드로 작동시키며, 전기 모터/발전기에서 전력을 기계적 동력으로 변환하고, 전기 모터/발전기로부터의 상기 기계적 동력을 부하로 전달하며, 전기 모터/발전기에 의해 발생되는 기계적 동력으로 부하를 구동하는 단계
    를 포함하는 것인 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 부하는 적어도 하나의 압축기를 포함하는 것인 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 압축기는 파이프라인 내의 가스를 압축하는 것인 방법.
  18. 가스용 파이프라인에서 압력 에너지를 저장하기 위한 시스템으로서,
    파이프라인 내에 배치되어 이 파이프라인 내에서 상기 가스를 압축하도록 구성되는 적어도 하나의 압축기,
    상기 적어도 하나의 압축기를 구동하도록 구성 및 배치되는 가스 터빈,
    전력망에 전기적으로 연결되는 전기 모터/발전기,
    상기 적어도 하나의 압축기에 가스 터빈을 연결하는 제1 로드 커플링,
    상기 전기 모터/발전기에 상기 적어도 하나의 압축기를 연결하는 제2 로드 커플링으로서, 상기 전기 모터/발전기는, 상기 가스 터빈으로부터의 초과분의 기계적 동력을 전력으로 변환하고 이 전력을 전력망에 전달하기 위한 발전기로서 기능하도록 그리고 상기 적어도 하나의 압축기에 대한 보조 구동 동력을 위한 모터로서 기능하도록 되어 있는 것인 제2 로드 커플링,
    상기 적어도 하나의 압축기가 단지 상기 모터에 의해서만 구동될 수 있도록 상기 가스 터빈으로부터 상기 적어도 하나의 압축기를 가역적으로 분리하는 분리 장치
    를 포함하며,
    상기 시스템은 상기 가스 터빈으로부터 상기 적어도 하나의 압축기를 분리하는 단계를 제공하며, 단지 상기 전기 모터로만 상기 적어도 하나의 압축기를 작동시킴으로써 상기 파이프라인 내의 가스를 압축하는 후속 단계를 제공하는 것인 시스템.
KR1020157034168A 2013-05-31 2014-05-29 기계 구동 용례에서의 가스 터빈 및 작동 방법 KR102282212B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITFI2013A000130 2013-05-31
IT000130A ITFI20130130A1 (it) 2013-05-31 2013-05-31 "gas turbines in mechanical drive applications and operating methods"
PCT/EP2014/061219 WO2014191543A1 (en) 2013-05-31 2014-05-29 Gas turbines in mechanical drive applications and operating methods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160013052A true KR20160013052A (ko) 2016-02-03
KR102282212B1 KR102282212B1 (ko) 2021-07-28

Family

ID=48917607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157034168A KR102282212B1 (ko) 2013-05-31 2014-05-29 기계 구동 용례에서의 가스 터빈 및 작동 방법

Country Status (11)

Country Link
US (1) US9876412B2 (ko)
EP (1) EP3004601B1 (ko)
JP (1) JP6537191B2 (ko)
KR (1) KR102282212B1 (ko)
CN (1) CN105579690B (ko)
AU (1) AU2014273017B2 (ko)
BR (1) BR112015028860B1 (ko)
CA (1) CA2913022C (ko)
IT (1) ITFI20130130A1 (ko)
RU (1) RU2703189C2 (ko)
WO (1) WO2014191543A1 (ko)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITFI20120292A1 (it) * 2012-12-24 2014-06-25 Nuovo Pignone Srl "gas turbines in mechanical drive applications and operating methods"
WO2015079508A1 (ja) * 2013-11-27 2015-06-04 株式会社日立製作所 再生可能エネルギー対応ガスタービンおよびその制御方法
WO2016098266A1 (en) * 2014-12-19 2016-06-23 Hitachi, Ltd. Gas turbine power generation system and control system used in the same
US9604527B2 (en) * 2015-07-14 2017-03-28 Saudi Arabian Oil Company Series-parallel electric hybrid powertrain with multi fuel capabilities
ITUB20155049A1 (it) * 2015-10-20 2017-04-20 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Treno integrato di generazione di potenza e compressione, e metodo
US10794282B2 (en) 2016-01-25 2020-10-06 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Inlet turbine for high-mach engines
KR102069734B1 (ko) * 2016-02-12 2020-01-28 지멘스 악티엔게젤샤프트 시동 모터를 갖는 가스 터빈 트레인
US10934942B2 (en) * 2016-02-16 2021-03-02 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Inlet turbine and transmission for high-mach engines
US11008938B2 (en) 2016-02-16 2021-05-18 Apgn Inc. Gas turbine blower/pump
US10907640B2 (en) * 2016-02-16 2021-02-02 Apgn Inc. Gas turbine blower/pump
US10731501B2 (en) * 2016-04-22 2020-08-04 Hamilton Sundstrand Corporation Environmental control system utilizing a motor assist and an enhanced compressor
JP2018017196A (ja) * 2016-07-29 2018-02-01 株式会社日立製作所 ガスタービン発電装置の制御装置、ガスタービン発電装置の制御方法およびガスタービン発電装置
US10787926B2 (en) * 2016-11-18 2020-09-29 General Electric Company System and method for synchronous condenser clutch
US10468944B2 (en) * 2017-01-25 2019-11-05 General Electric Company System and method for synchronous condensing
IT201700008681A1 (it) * 2017-01-26 2018-07-26 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Sistema di turbina a gas
US10125628B2 (en) * 2017-04-13 2018-11-13 General Electric Company Systems and methods for power generation synchronous condensing
US10762726B2 (en) 2017-06-13 2020-09-01 General Electric Company Hybrid-electric propulsion system for an aircraft
DE102017217425A1 (de) * 2017-09-29 2019-04-04 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Antrieb eines Flugzeugs, Antriebssystem und Flugzeug
US10644630B2 (en) * 2017-11-28 2020-05-05 General Electric Company Turbomachine with an electric machine assembly and method for operation
US11041439B2 (en) * 2018-09-14 2021-06-22 Raytheon Technologies Corporation Hybrid expander cycle with turbo-generator and cooled power electronics
US11047307B2 (en) * 2018-09-14 2021-06-29 Raytheon Technologies Corporation Hybrid expander cycle with intercooling and turbo-generator
US10989117B2 (en) * 2018-09-14 2021-04-27 Raytheon Technologies Corporation Hybrid expander cycle with pre-compression cooling and turbo-generator
CN109854380B (zh) * 2019-01-28 2020-07-03 北京工业大学 一种可实现氧气循环的氢氧涡轮发动机及控制方法
US11015659B2 (en) * 2019-03-15 2021-05-25 General Electric Company Bowed rotor prevention system for turbomachinery
DE102019116065A1 (de) * 2019-06-13 2020-12-17 Voith Patent Gmbh Druckbeaufschlagung von Abgasen eines Turbinenkraftwerks
GB201915310D0 (en) * 2019-10-23 2019-12-04 Rolls Royce Plc Turboelectric generator system
US11473495B2 (en) 2020-04-09 2022-10-18 General Electric Company System and method for retrofitting a power generation system to incorporate clutchless synchronous condensing
CN115461531A (zh) * 2020-05-04 2022-12-09 诺沃皮尼奥内技术股份有限公司 机械驱动应用中的气体涡轮及其操作方法
CN112502833A (zh) * 2020-11-18 2021-03-16 靳新中 双轴发电燃气轮机
WO2024002524A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 Nuovo Pignone Tecnologie - S.R.L. Improved clutch boxes for hybrid train applications
CN115492690A (zh) * 2022-09-27 2022-12-20 中国航发燃气轮机有限公司 一种轻型多轴燃气轮机起动结构及起动方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5990723A (ja) * 1982-11-15 1984-05-25 Hitachi Ltd ガスタ−ビン
US20030060907A1 (en) * 2001-09-06 2003-03-27 Darrell Poteet Control system for a redundant prime mover system
US20060283206A1 (en) * 2003-11-06 2006-12-21 Rasmussen Peter C Method for efficient nonsynchronous lng production
JP2007162689A (ja) * 2005-12-09 2007-06-28 General Electric Co <Ge> 電力網周波数の安定化のための装置
JP2010025069A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Hitachi Ltd ２軸式ガスタービンシステムの制御装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU383859A1 (ru) * 1970-12-11 1973-05-23 Способ получения пиковой электроэнергии
SU1097816A1 (ru) * 1982-08-24 1984-06-15 Vodyanitskij Vladimir P Воздухоаккумулирующа электростанци
JP3563143B2 (ja) * 1995-02-14 2004-09-08 千代田化工建設株式会社 天然ガス液化プラントのコンプレッサ駆動装置
US6463740B1 (en) * 2000-08-10 2002-10-15 Phillips Petroleum Company Compressor starting torque converter
US6787933B2 (en) * 2001-01-10 2004-09-07 Capstone Turbine Corporation Power generation system having transient ride-through/load-leveling capabilities
US6628006B2 (en) * 2001-05-03 2003-09-30 Ford Motor Company System and method for recovering potential energy of a hydrogen gas fuel supply for use in a vehicle
DE10252234A1 (de) * 2002-11-11 2004-06-03 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Betrieb eines Matrixkonverters sowie Matrixkonverter zur Durchführung dieses Verfahrens
US20060017328A1 (en) * 2003-02-10 2006-01-26 Bryde Jan H Control system for distributed power generation, conversion, and storage system
WO2007102763A1 (en) * 2006-03-09 2007-09-13 Volvo Technology Corporation Hybrid powertrain
JP5091255B2 (ja) * 2007-02-14 2012-12-05 アルストム テクノロジー リミテッド 負荷を備える発電設備ならびにその作動方法
US8468835B2 (en) * 2009-03-27 2013-06-25 Solar Turbines Inc. Hybrid gas turbine engine—electric motor/generator drive system
AU2011256697B2 (en) * 2010-05-21 2016-05-05 Exxonmobil Upstream Research Company Parallel dynamic compressor apparatus and methods related thereto
EP2395205A1 (en) * 2010-06-10 2011-12-14 Alstom Technology Ltd Power Plant with CO2 Capture and Compression
GB201106768D0 (en) * 2011-04-20 2011-06-01 Ricardo Uk Ltd An energy storage system
GB201115043D0 (en) * 2011-09-01 2011-10-19 Rolls Royce Plc Steam injected gas turbine engine
GB201217332D0 (en) * 2012-09-28 2012-11-14 Rolls Royce Plc A gas turbine engine
ITFI20120245A1 (it) * 2012-11-08 2014-05-09 Nuovo Pignone Srl "gas turbine in mechanical drive applications and operating methods"
ITFI20120292A1 (it) * 2012-12-24 2014-06-25 Nuovo Pignone Srl "gas turbines in mechanical drive applications and operating methods"
US10597024B2 (en) * 2016-03-10 2020-03-24 Ford Global Technologies, Llc System and method for powering start-stop and hybrid vehicle components and accessories

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5990723A (ja) * 1982-11-15 1984-05-25 Hitachi Ltd ガスタ−ビン
US20030060907A1 (en) * 2001-09-06 2003-03-27 Darrell Poteet Control system for a redundant prime mover system
US20060283206A1 (en) * 2003-11-06 2006-12-21 Rasmussen Peter C Method for efficient nonsynchronous lng production
JP2007162689A (ja) * 2005-12-09 2007-06-28 General Electric Co <Ge> 電力網周波数の安定化のための装置
JP2010025069A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Hitachi Ltd ２軸式ガスタービンシステムの制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
RU2703189C2 (ru) 2019-10-16
AU2014273017B2 (en) 2017-06-08
KR102282212B1 (ko) 2021-07-28
CN105579690A (zh) 2016-05-11
BR112015028860A2 (pt) 2017-07-25
RU2015149550A (ru) 2017-07-06
CA2913022A1 (en) 2014-12-04
CA2913022C (en) 2021-08-17
EP3004601B1 (en) 2017-07-12
CN105579690B (zh) 2017-10-24
BR112015028860B1 (pt) 2022-02-22
US20160105078A1 (en) 2016-04-14
WO2014191543A1 (en) 2014-12-04
EP3004601A1 (en) 2016-04-13
US9876412B2 (en) 2018-01-23
RU2015149550A3 (ko) 2018-03-19
BR112015028860A8 (pt) 2019-12-31
ITFI20130130A1 (it) 2014-12-01
JP2016522347A (ja) 2016-07-28
AU2014273017A1 (en) 2015-12-03
JP6537191B2 (ja) 2019-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102282212B1 (ko) 기계 구동 용례에서의 가스 터빈 및 작동 방법
US9488102B2 (en) Gas turbines in mechanical drive applications and operating methods
CA2869432C (en) Compressed-air energy-storage system
KR101117084B1 (ko) 효율적인 비동기 ｌｎｇ 제조 방법
CA2890292C (en) Gas turbine in mechanical drive applications and operating methods
JP2023524458A (ja) 機械駆動用途におけるガスタービン及びその動作方法
OA17439A (en) Gas turbines in mechanical drive applications and operating methods.

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant