TW385352B - Method and apparatus for achieving power augmentation in gas turbines via wet compression - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（l) -....... 廣義而言，本發明係關於一種增強燃氣輪機動力生產 用之方法及裝置，特別，係關於可有效增強發電廠和化學 加工廠常用落地產業燃氣輪機的動力生產用之方法及裝置 0 燃氣輪機用於多種有用用途。航空、船舶、發電和化 學加工皆可由各種設計的燃氣輪機獲益。當熱回收單元用 Μ由燃氣輪機產生的廢氣產生蒸汽時及蒸汽輪機由該蒸汽 操作時，落地燃氣輪機發電廠也可提供組合週期效益。 就一般術語而言，傳統上「燃氣輪機」一辭表示具有 壓縮區段、燃燒區段、和輪機區段的任一種輪機系統。近 年來*「燃燒輪機」一辭更常用Μ表示相同機器。就此方 面而言，本說明書使用「燃氣輪機」一辭代表傳統術語和 目前使用的「燃燒輪機」術語。 燃氣輪機具有一個壓縮進氣的壓縮機區段，一個組合 壓縮進氣與燃料及氧化該燃料用之燃燒區段，和一個輪機 區段，於此處，經由氧化燃料產生的熱加壓氣體所得能量 被轉成為功。通常，天然氣（大半甲烷）、煤油、或合成 氣體（例如，一氧化碳）餵至燃燒區段作為燃料，但也可 使用其它燃料。由轉子軸界定的轉子，搭接輪機區段轉子 輪葉，和搭接壓縮機區段轉子輪葉，轉子Κ機械方式供應 動力給壓縮機區段，某些情況下，供應動力給化學製程或 發電機使用的壓縮機。來自輪機區段的廢氣可用Μ達成推 力，可作為熱能來源，或某些情況下，廢氣被拋棄。 有些輪機區段採羯流體冷部式轉子輪葉，於此處，加- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） c請先閲讀背面ί之注意事策/填寫本頁) -¾. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2 ) 壓空氣或蒸汽等通經輪機區段使用的轉子輪葉内部的冷卻 穴；如此可得來自燃燒區段較高溫產出。 因多種理由故，經常需要放大發電廠或化學加工廠安 裝的落地產業燃氣輪機的動力生產，特殊情況下，使此種 增加的動力可視需要增減。舉例言之，某些地區夏季電廠 用戶需求可能季節性增高，因空氣調節器、電扇等的使用 增加。化學加工廠包含電力密集化學製程（例如，習知電 解氯-鹼製程）也需要依電力密集製程的產物需求來放大 安裝妥的燃氣輪機產生的動力。 一種已知之放大特定燃氣輪機產生的動力之方法，單 純包括提高輪機開火溫度，但此種方法用於載鹼操作的缺 點是增高開火溫度，易增加熱終端組件的熱磨耗與增加維 修頻率。輪機進氣的蒸發冷卻是另一種已知替代之道，特 別可於乾熱環境提供顯著效益，但由蒸發冷卻所能達成的 動力增強有限*係依當地周圍條件而定。注水至輪機燃燒 器，及注蒸汽至燃燒器殼體或直接注入燃燒器亦屬已知辦 法 > 但除了投資成本與蒸汽產生成本增高外，也消耗燃料 效率與成本。 現在敘述本發明，申請人現已瞭解且成功地驗證於產 業燃氣輪機達成動力顯著增強的新穎實用手段，其中，水 (或醇或其混合物，但較佳單純且主要僅為水，原因是水 的蒸發潛熱高，易得，且對使用人獲得與使用上的成本極 低至可忽略）可添加至於全載下搡作的燃氣輪機》K放大 燃氯輪機動力產出能力至高於全濕化空氣所能達咸的動力 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項斤填寫本頁) 、言 1¾ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明説明（3 ) 產出（如此，藉蒸發進氣冷卻，補充配備有先前作為第一 增強替代之道的輪機所得效益，或於配備有習知蒸發進氣 冷卻裝置的輪機提供全蒸發進氣冷卻與額外增強措施）， 此種方法及效果於後文稱為「濕壓縮」。 不欲限制本發明，但相信濕壓縮可以數種方式於甚至 全然（百分之百）有效配備有蒸發進氣冷卻的輪機系統達 成動力增強。相信動力增強有部分係經由減少壓縮進氣所 需的功達成。此種熱力學效果可於燃氣輪機壓縮機内部經 由「潛熱交互冷卻」實現，於此處，加水至導入壓縮機的 空氣可於空氣連同添加水被壓縮時，經由蒸取冷空氣。就 此方面而言，添加水可觀想成「蒸發液體熱阱」。 如此，濕壓縮辦法可節省功的增量（壓縮未含添加水 的空氣所需的功），而使增量功可用於驅動附著於燃氣輪 機（以單軸機器為例）的負載，或增加壓縮機速度俾提供 更多質量流量（其於單軸和雙軸機器有價值）。 濕壓縮達成的動力增強也部分促成添加水蒸發提供的 質量流量小量增加。動力增強的進一步增量也顯然可促成 氣流增加，於大型落地產業燃氣輪機最初以10-20加侖/ 分鐘（38-76升/分鐘）增量水出現。須注意需額外燃料 來提升由壓縮機排放的冷（相對於乾空氣壓縮）空氣/蒸 汽漓合物溫度至燃氣輪機的開火溫度；但由濕壓縮實現的 值大於所需額外燃料的值，结果獲得糸統整體操作值增加 Ο 黯縮機添加水對於動力增強的潛力於業界已了解一段 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1.1 « n 11 111 1 —7"訂". -1 n 線 (請先闕讀背面，之注意事^v填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（4 ) … 時間，但申請人發現且綜覽的其它參考文獻對於添加水對 燃氣輪機的壓縮機的總體價值，及其對輪機或壓縮機效果 與性能的影響，達成不同結論。添加水至燃氣輪機的壓縮 機的早期範例係由David G· tfilson發現，見「高效渦輪 機械與燃氣輪機的設計」（1984年麻省理工學院），其中 於Aegidius Elling建的1903 vintage輪機使用六階段式 離心壓縮機，介於壓縮機階段間注水。 1940年代，濕壓縮背後的若干原理綜論參見I.T. Wetzel和B.H. Jennings提供於「噴水注入軸向流量壓縮 機」（中西部動力會議議程，伊利諾技術學院，1949年4 月18-20日，376-380頁）。該文章指出「水....經由四個 噴霧糸統1/4 LHN6型噴嘴噴入恰在壓縮機上游的進氣導管 。」和Jennings的報告並無真正使用燃氣輪機的 結果。 類似地，1973年蘇聯的公開文獻（「噴水對燃氣輪機 引擎壓縮機操作的影響」，L.I. Slobodyanyuk，Energetika， No. 1，1973, pp. 92-95)敘述噴灑0.08千克蒸餾水（30 -40微米小滴大小）/千克「乾空氣」至壓縮機的進氣的 影響，提示此種情況下燃氣輪機引擎動力可增加約35%。 但如同Wetzel和Jennings的文章，蘇聯範例使用的裝置並 非燃氣輪機，而是理想化壓縮機，其中階段間阱用以抽出 液體水，及其係由蒸汽輪機驅動。又’ Wetzel和Jennings 了解前述質量流量作用乃促成濕懕縮動力增強的一項因素 ，但此種作用未討論或認知於1973年蘇聯的Slobod'/anyuk (請先鬩讀背面之注意事香'再填寫本頁) •裝.

、1T 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7 _ 五、發明説明（5 ) 文章。 噴射機發展中，與落地燃氣輪機有別，注入醇或水/ 醇混合物考慮可提供極短期衝程放大（例如，起飛期間） ，如美國機械工程師學會83-GT-230—文，標題「使用甲 醇的燃氣輪機壓縮機之階段間冷卻」（ASME，紐約1983年 )作者J.A.C. Fortin和J.F. Bardon所記0 特別，落地燃氣輪機的獨特内容，1990 ASME公開文 獻「燃氣輪機性能改良，直接混合蒸發冷卻糸統，American Atlas Cogeneration Facility，柯羅拉多州來福」，作 者J.P. Nolan和V.J. Twombly，報告直接混合式蒸發冷卻 条統的構造與操作，用於具有基線值容量13.5百萬瓦的燃 氣輪機「作為燃氣輪機動力增強習用濕化剛性介質糸統的 替代之道」。此種系統中*於延長（高16呎）垂直進氣柱 頂，構造搭接至小直徑（0.5-1吋）非鐵管路的霧化裝置 之「產霧系統」，於600 psi或Μ上操作（如暖房操作習 用者），設計成可尚上噴灑液體水至空氣，向下流入進氣 柱。欲提供壓縮機進氣的所需全濕化（100%相對濕度） ，指示產霧条統每分鐘須產出7.5加侖。此種設計流量加 倍來供應遷流、壓力起伏波動、滲漏及其它損失，但「過 度噴灑」（亦即，供應過量水超過進入壓縮機的全飽和所 、需）考慮可能造成壓縮機結垢，壓縮機輪葉腐蝕，壓縮機 輪葉溶蝕，Μ及過量水相關的質量流量有利的增高。 1989年7月至9月報告於某種周圍條件範圍，改變流速 進行若干試驗研究。報告超過基镍值產出13 .·5百萬瓦..，平 本紙張又度逋用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） _—^Ί -1Τ—- (請先閲讀背面..之注意事項¥填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ____ B7_ _____ 五、發明説明(δ ) 均產出增益9.6% ;此9.6%中，7.4%係歸諸進氣的蒸發 冷卻（周圍空氣溫度87°尸至67卞濕球溫度），而2.2%係 歸諸通過壓縮機的質量流量增加1.3% (該1.3%數據顯然 僅考慮空氣的水輸入）。然而，同時，燃氣輪機廢氣溫降 約15T，回應於此，提高燒製溫度而達l,〇〇〇°F的廢氣溫 限。

雖然No 1 an和Twomb 1 y的文章似乎描述细霧.条統，其U ： · 連續輸入液體水至相當小型燃氣輪機的壓縮機至高於進氣 蒸汽的全然濕化，但更進一步分析該文章所含若干關鍵重 點，顯然實際上濕壓縮動力增強確實出現於Nolan和Twombly 報告的糸統，或確實，遵照申請人的發明，濕壓縮動力增 強可成功地用於產業燃氣輪機，特別就大型較晚近產業燃 氣輪機額定35百萬瓦及Μ上尤為如此；及/或成功地用於 申請人尋求的長時間較高度動力增強，亦即，採用全濕化 空氣（例如，由全然（100%)有效蒸發進氣冷卻系統所 達成者）的特定輪機之淨產出的約20%至或許高達40%。 舉例言之，雖然申請人未曾量化Nolan的燃氣輪機的 動力產量增高，附有對照曲線向上遷移15°F (如Nolan和 Twombly報告），但申請人使用另一個製造商的實心輪葉輪 機的經驗中，此種動力產量增高當然大於Nolan和Twombly 增加通過輪機的質量流量所促成的動力產量淨「增」2.2 %。結果，即使Nolan和Twombly似乎未了解此種效應，但 熟諳燃氣輪機操作與維修人士可極為合理地歸結「過噴」 ...........(液體水輸入壓縮機）對輪徵總產出的淨效·果為負值，或 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉Α4規格（210Χ297公釐） ----------- 裝.-- (請先閲讀背面.之注意事發其填寫本頁)

、-IT Λ 10 經濟部中央，'#準局員工消費合作社印製 A7 —^〜__ __ B7 — — _____ ————.. 五、發明説明（7) 至多僅有極少或無正面效果，當然，會質疑增加產出顯著 低於2.2%報告值是否有敷水處理成本、以及長時間添加 液體水至輪機可預見的長期負面影響與增加維修成本。 當然，遵照申請人的發明提示對產業燃氣輪機進行某 型濕壓縮，但尚未了解下列各點：對產業燃氣輪機施行類 似「產霧糸統」時出現輪機殼體變形；也未教示此一問題 的解決之道；或對治於低溫周圍空氣，因濕壓縮添加水可 能造成的结冰影響；也未曾教示或提示動力增強程度10% 或以上（較少見20%或Μ上）超過K全濕化空氣所達成的 淨產出（亦即，「過噴」達成10%或以上）；也未曾教示 或提示清潔過程可解決申請人發現於產業燃氣輪機施行濕 壓縮相關的結垢問題。

Nolan文章報告有限（有爭議且懷疑）使用濕壓縮動. 力增強，確實反映於若干對該文的評論中，業界人士了解 對燃氣輪機糸統有多種風險，考慮使用壓縮機攝取水作為 產業燃氣輪機獲得動力增強的替代之道，特別就大型更晚 進產業燃氣輪機模式（基線值容量100百萬瓦或K上）而 言尤為如此。 如前記，一種風險係來自於輪葉溶蝕影響；另一項困 難（特別大型燃氣輪機糸統)係關壓縮機內部侷限性非均 勻冷卻問題（由於添加水的分布不均勻故），扭曲燃氣輪 機系統的物理組件，因而引起轉子對殼體内壁與相關封摩 擦損害。另一項顯著風險來自於燃氣輪機於全載下大體達 成熱力學平衡s而突然中止添加液體時可能造成的熱震。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） . -11¾衣 J -1T線 (請先閲讀背面乏注意事填寫本頁) 11 A7 B7 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（8 ) 另一種風險是加液系統可能破裂，衝擊相對精緻的燃 氣輪機系統移動部件。又另一種可預見的風險是燃氣輪機 組件因可能存在於加至壓縮進氣的水中雜質而額外结垢或 腐蝕，原因是此等雜質因其溶解於其中的水蒸發而沈積於 燃氣輪機組件上。 特別就落地燃氣輪機發電廠和化學加工廠而言，前述 風險因子加上燃氣輪機的投資，結果造成輪機損壞或無法 操作，或加上輪機非線性加大規橫時的考慮因素。 申請人於此處提供與申請專利者為一種方法和系統， 其可於產業燃氣輪機發電廠和化學加工廠實施濕壓縮，即 使高度長時間操作亦如此。此種系統可由安裝燃氣輪機的 發電廠和化學加工廠即刻獲益。或許更要緊地，此種糸統 可使燃氣輪機最適合於設計階段濕壓縮，開啟發電的新穎 可能。 如此，本發明之目的係提供一種裝置及方法，其可經 由餵液體水至產業燃氣輪機入口而達成燃氣輪機淨產出的 增高，特別，經由添加液體水至輪機壓縮機高於壓縮機進 氣全飽和度或全然濕化程度，而於產業燃氣輪機實現此種 淨產出增高。此種添加液體水的已知效.果是降低因壓縮引 起工作流體溫度增高，因而增加淨動力產出，可供（毫無 限制）連續驅動搭接的發電機或化學製造壓縮機高於其它 方面皆相比擬條件下所達成的淨動力產出。較佳具體例中 ’對產業燃氣輪機實現比較Μ全效蒸發冷卻壓縮機進氣所 能達成者至少增加ίο%的淨動力產m。 ----------澤-- (請先闡讀背面之注意事1,-»'填寫本頁)

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本紙張尺度適用中國國家椟準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 12 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（g;) '〜1- 本發明之又一個目的係提供一種裝置及方法*其中液 體水的添加（或去除）速率控制成可避免前述熱震。 本發明之又另一個目的係提供一種裝置及方法，其提 供濕和熱給工作流體而使工作流體溫度降至某種程度時連 續動力增強，該種程度可於燃氣輪機軸向流多階段式壓縮 機入口發生有害的结冰現象。 本發明之另一個相關目的係提供一種於燃氣輪機壓縮 機入口測量溫度甩之可濕壓縮動力增強裝置及方法，俾(1) 防護入口结冰，Μ防冰塊裂開時損壞燃氣輪機下游元件； (2)減少使用冰點控制材料，例如，蒸汽或冰點抑制劑； 及/或（3)提供輸入至控制系統，其用Μ協調、監測、及 /或控制總體加水裝置及方法。另一個較佳具體例中，接 近壓縮機入口設一個檢梘口，俾目測監視結冰情形。 本發明之又一個目的係提供一種裝置及方法，其可確 保液體水於工作流體充分均勻分布，俾限制殼體（外箱） 變形至概略預定可接受限度（例如，由適用於習知作業模 式的公差決定），故可防止對燃氣輪機軸向流多階段式壓 縮機的損害。又另一個目的係供測量與控制產業燃氣輪機 的變形或角向扭變，添加足量水而達成輪機產出比較全濕 化空氣所達成的產出高約10%或以上，故防止損害。 本發明之又一個目的像提供一種可濕壓縮動力增強之 裝置及方法，其係供有效添加定量水至燃氣輪機壓縮機區 段進氣，而對輪機極少造成風險，加水裝置元件裂離，以 進氣載向輪機的壓縮機入口 * (a)經由定位加水裝置遠雛 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） ---------——澤-- (讀先闕讀背面之注意事項^填寫本頁) -° 13 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（10) 壓縮機區段入口一段充分距離，因此裝置元件確實破裂離 ，且被進氣載向壓縮機入口，該裝置元件被重力拉至用於 輸送空氣至燃氣輪機的進導管底面，隨後才進入壓縮機入 口；（b)經由提供霧化水通過裝置（較佳以時間和位置Μ 多個增量排序，因而以控制方式放大進入壓縮機的水質量 流量），若該裝置與壓縮機入口分開，則該霧化水充分夾 帶於進氣，連同進氣載入輪機的壓縮機區段，供達成輪機 的某種程度的動力增強。 本發明之又另一個目的係提供一種可濕壓縮動力增強 之裝置及方法，其係供監測輪機區段的流體冷卻式轉子輪 葉的溫度，故可於最早可能時間，檢知轉子輪葉的冷卻通 路例如被經由該裝置及方法添加水所含雜質影響而阻塞。 本發明之又一個相關目的係提供一種使用此處敘述的 該型動力增強方法，於線上清潔產業燃氣輪機之方法，該 方法可充分解決來自經由該裝置及方法加水的雜質攝取與 積聚超出壓縮機輪葉前數排的問題。 就此方面而言，燃氣輪機壓縮機目前係定期清潔以去 除微粒積聚於内部組件上。某些情潔可無需全然關掉燃氣 輪機，於燃氣輪機構造成可供下述清潔操作後，水、碎胡 桃殼、稻米或化學清潔混合物等物質可噴灑、吹送、或Μ 其它方式輸送至燃氣輪機入口。至少一種化學混合物揭示 於美國專利第4,808,235號，名稱「清潔燃氣輪機壓縮機」 ，1989年2月28日頒予Woodson等0 其它減少微粒積聚於燃氣輪機內部组件*焦點放在清 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項r#寫本頁) •裝· .、1T_ 14 A7 B7 五、.發明説明 (11 __ ..... 潔燃氣輪璣進氣的糸統，例如揭示於美國專利第4,926,620 號，名稱「清潔燃氣輪機進氣」，1990年5月22日頒予Donle Ο 本發明之又一目的係提供一種離線輪機清潔製程，其 特別適用於使用本發明之動力增強裝置及方法的輪機。 本發明之又一目的係提供一種可濕壓縮動力增強裝置 及方法’其廣義而言可用於軸向壓縮機、旋轉正位移壓縮 機、或離心壓縮機。 本發明之又一目的係提供一種可濕壓縮動力增強裝置 及方法’其更特別可用於燃氣輪機系統，該系統係由一部 具有軸向鹰縮機的燃氣輪機、和一根進氣導管組成，該導 管的流動軸大體排齊燃氣輪機轉子的轉軸。 本發明之又一目的係提供一種可濕壓縮動力增強裝置 及方法’其更特別可用於燃氣輪機糸統，該系統係由一部 具有軸向麼縮機的燃氣輪機、和一根進氣導管組成，該導 管的軸大髏垂直燃氣輪機轉子的轉軸。 濟 部 中 準 局 員 工 消 合 作 社 印 製 本發明之又一目的係提供一種可濕壓縮動力增強裝置 及方法，其可供前過濾軸向壓縮機區段的壓縮空氣，隨後 用於冷卻輪機區段轉子輪葉，故水載雜質引起輪機區段轉 子輪葉的冷卻通路阻塞減少或大體未發生。 本發明之又一目的係提供一種裝置及方法，其易安裝 於燃氣輪機糸統，其於操作中大體無需維修、停機或「拆 卸」燃氣輪機引擎。 本發明之又另一目的係提供一種裝置，其適合藉進一 本纸張尺度適用中國國玉^ ( CNS ) A4規格（210X 297公釐）~~ *" Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(12 ) 步加水達成壓縮機進氣的全然蒸發冷卻與動力增強*其適 用於燃氣輪機未使用蒸發進氣冷卻裝置。 概略而言，本發明係關於一種於特定24小時時間內用 於6小時或K上增強產業燃氣輪機驅動發電機或壓縮機的 淨產出之方法，該燃氣輪機具有軸向流動多階段式壓縮機 ，其具有一個入口可獲得包括空氣的工作流體，其中該方 法包括提供足量液體水包括液體摘給軸向流動壓縮機獲得 的工作流體之步驟，故可消除壓縮引起工作流體的溫度升 高，及實現燃氣輪機可用於驅動發電機或壓縮機的淨產出 增加，如對於相比擬條件下但未提供液體水的淨產出測量 者0 根據本發明之第一態樣之一個具體例中，此種動力增 強可單純藉下述方式達成：經由長時間（亦即，超過線上 洗滌考量指示所需時間）連續提供至少習知壓縮機水洗量 的液體水給產業燃氣輪機的壓縮機入口，特別，提供給產 業燃氣輪機的壓縮機入口，包含個別習知蒸發進氣冷卻裝 置，例如，冷激器或介質型蒸發冷卻糸統。於此處，線上 壓縮機洗滌係同時施行Μ恢復若干來自壓縮正常濕化空氣 而结垢引起的輪機性能（動力產出）損失，典型地，時閫 限於約30分鐘或許至約90分鐘，如由連續洗滌恢復的性薜 ，比較此種連續洗滌的能量需求成本、壓縮機輪葉溶蝕、 輪葉被覆層損失等測得者。 根據本發明之此一特殊態樣，一份壓縮機水洗量的水 例如藉現有線上壓縮機洗滌糸統連續添加，或除了線上濟 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2!0Χ297公釐） (請先閱讀背面乏注意事^?填寫本頁) •裝· 订 -線· 經濟部中央摞準局員工消費合-#社印製 A7 B7 五、發明説明（13 ) 滌週期外開始供應，來回應於輪機的動力需求的預期或真 實增高，增強由配備有此種線上壓縮機洗滌糸統的產業燃 氣輪機的動力產出；或隨周圍空氣條件改變，維持所需動 力產出程度。然而，與主要用於線上壓縮機洗滌系統相反 ，前者主要產生粗洗霧，供去除結垢壓縮機組件上的沈積 物，但較佳用於本動力增強，水係主要或完全圼细霧供應 ，平均小滴直徑較佳為200微米或以下。 與前述方法相反，本發明之第二態樣係關於Μ可控制 方式放大或修改供應給軸向流動多階段式壓縮機入口的液 體水量，而達成燃氣輪機淨產出的增加，係相對於於相比 擬條件下但未提供液體水的燃氣輪機淨產出測量。 相關方面，本發明係關於一種放大具有軸向流動多階 段式壓縮機的燃氣輪機淨產出之方法，壓縮機係供獲得與 壓縮包括空氣的工作流體，該方法包含添加液體水小滴至 壓縮機獲得的工作流體*液體小滴的質量流速相對於時間 修改，來調整燃氣輪機内部熱應力，其係與提供液體水給 工作流體有關，其後，以大體恆定質量流速，提供液體水 小滴給壓縮機獲得的工作流體來藉濕壓縮增強燃氣輪機的 淨產出。 本發明之方法之另一態樣係關於提供熱和濕給工作流 體，俾於工作流體溫度降至入口可能形成有害结冰的程度 時持續動力增強。 本發明之方法之又另一態樣係關於確保液體水充分均 勻分布於工作流體，俾限制殼體的角..向變形_至概略預定可 本紙張尺度適用中國國家操準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） (請先-Μ讀背面之注意事項束填寫本頁) -裝· 、βτ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（14 ) ’…一…… 接受程度，以防對軸向流動多階段式壓縮機造成傷害。 本發明之方法之又另一態樣係關於監測經由提供液體 水給工作流體引起殼體的角向變形之步驟。 此外，本發明提供一種監測輪機區段的流體冷卻式轉 子輪葉溫度之辦法及方法，於此處，燃燒氣體與轉子輪葉 交換其動作。流體冷卻式轉子輪葉溫度是一種測量值，其 有助於鑑別用K冷卻輪機區段轉子輪葉的壓縮機氣流内來 自霧化水的礦物質或其它沈澱固體造成的阻塞。溫度曲線 也用以鑑別因被攜載通過壓縮機進入輪機區段的水的溶蝕 效應，或來自壓縮機氣流内的沈澱固體，對多層輪機區段 輪葉可能造成的損害。 此外，本發明提供一種測量壓縮機入口溫度之辦法及 方法，俾（1)防護入口结冰，K防冰塊裂開時損壞燃氣輪 機機下游元件；（2)減少使用结冰控制材料，例如，蒸汽 或冰點抑制劑；及/或（3)提供輸入至控制糸統，其用K 協調、監測、及/或控制總動力增強裝置及方法。 本發明之另一個製裎相關態樣係關於一種線上清潔採 用本發明之動力增強方法的產業燃氣輪機壓縮機上，因添 加水、和壓縮機經由進氣獲得的其它氣載壓縮機結垢材料 蒸發留下的可溶沈積物之方法，該線上清潔方法包括（基 於定期或間歇方式，梘清潔需求而定)下列一或多者:-a-) 對添加供動力增強用的多種细霧增量液體水補充K習知粗 洗增量，或於習知粗洗形式中K對應水的質量流量替代一 或多個細霧增量；b)於基於大體連續基準供動力增強用釣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I ——^-- (請先閣讀背面之注意事項#填寫本頁) 訂 Φ. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（15 ) 细霧增量之上，間歇或定期供應一或多次額外细霧增量； 及c)定期或間歌K控制方式去除加至壓縮機的全部水增量 ，及未加水操作足夠長時間K蒸發及/或裂解結垢沈積物 。也預期包含週期性實施此等步驟且屬較佳。 另一種線上清潔方法中，該方法通常較佳用於配備有 可節流入口導葉（或稱IGV)的輪機，同樣可達成液體水 更大滲透入壓縮機區段，而未如前述應用一或多次添加水 容量的保留增量，該方法係經由定期或間歇（視清潔需求 而定）於線上、節流輪機的入口導葉，及對應減少空氣進 氣至壓縮機。此種線上清潔的替代手段之優點為.：無需如 同保留一或多次「清潔」液體水添加增量造成的額外投資 成本；許可持續概略所需水質量流速流至壓縮機；及用於 因多種理由故，無法或不推薦超過動力增強所需採用的質 量流速之處。 本發明之又另一個製程相關態樣中，提供一種離線壓 縮機清潔方法，其特別適用於採用根據本發明之濕壓縮動 力增強的產業燃氣輪機，該方法最初包括使輪機K較低轉 子速度離線，及Μ第二轉子速度冷卻壓縮機，準備隨後引 進可發泡清潔組成物。其後*於浸泡與清洗步驟（後文兩 句所述）中*建立介於第一較低轉速與第二轉速間之一種 轉速，其適合分布發泡清潔組成物大體遍及輪機壓縮機全 長*形成發泡清潔劑或引進壓縮機。然後，建立較低浸泡 轉速約每分鐘零轉（rpni)及Κ上（但低於第二轉速）’而 發泡清潔組或锪係留原位一段時間。轉子速度充分増高Μ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉Α4規格（:21〇Χ297公釐） (請先Μ讀背面之注意事項I寫本頁) 裝. 、1Τ A7 B7 五'發明説明（16 由_縮機去除泡沫，完成液體水清洗（較佳利用於本輪機 施行濕壓縮動力增強使用的加水裝置），隨後，再起動輪 機。 對應地本發明提供一種動力增強裝置，其於各個具體 例中，僅包含習知壓縮機水洗裝置（較佳單獨使用時，壓 縮機洗滌裝置屬於適合輸送细霧嗔灑的該型，其特徵為平 均小滴直徑較佳200微米或K下）；一部噴霧齒條組總成 ,包括至少一根噴霧齒條水管和至少一個噴霧齒條水噴嘴 ;或習知壓縮機水洗裝置（细霧或粗噴灑）與噴霧齒條組 總成的組合。 此外，本發明提供一種動力增強裝置’其使用雷射發 射器和雷射目標測量糸統安裝於殼體外部’其係供檢知殻 體的變形。 此外，本發明提供一種動力增強裝置’其使用光頻高 溫計，供通過檢視管監測各個冷卻轉子輪葉的發射能’及 特徵化各個流體冷卻式轉子輪葉的溫度曲線。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ---------Η裝-- (請先間讀背面之注意事項寫本頁) 此外，本發明提供一種濕壓縮動力增強裝置，其使用 感溫器來監測壓縮機入口區溫度，俾（1)防護入口結冰’ K防冰塊裂開時損壞燃氣輪機下游元件；（2)減少使用结 冰控制材料，例如，蒸汽或冰點抑制劑；及/或（3)提供 輸入至控制系統，其用以協調、監測、及/或控制總動力 增強裝置及方法。 此外，本發明提供一種濕壓縮動力增強裝置’其提供 一種製程控制電腦，執行製程控制邏輯來控制送至壓縮機 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉八4規格（210X297公釐〉 20 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（17 ) ............ 入口的霧化水質量流量，故可將燃氣輪機殼體的變形減至 最少。 圖式之簡單說明 本發明之其它特點及優點經由研讀本發明之較佳具體 例之各個態樣之詳细說明並鑑於附圖將顯然自明，附圖者 第1圖顯示用以由Μ空氣燃燒燃料而產生電力的典型 燃氣輪機動力產生設備之綜覽（相關發電機未真正示於第 1圖，但推定為顯然易知）。 第2Α和2Β圖顯示具有軸向壓縮機的燃氣輪機引擎細節 Ο 第3圖顯示用於第1圖之燃氣輪機動力產生設備的噴 霧齒條組總成之定位。也顯示相關蒸汽管。 第4圖顯示噴霧齒條的布置之進一步细節，顯示個別 噴霧齒條水管的相對位置、各個噴霧齒條水噴嘴的定位、 和使用噴霧齒條僵化器之平面圖。 第5圖為平面圖，顯示第3和4圖之噴霧齒條總成细 節，附有一根蒸汽歧管供餵送蒸汽至蒸汽管。 第6圖呈示監測例如第1和2圖所示燃氣輪機引擎糸 統殼體變形的细節。 第7至9圖圖解闡釋如下實例2達成的结果。 術語定義 「產業燃氣輪機」表示產業與設備動力產生用途中用 於落地動力產生的至少20百萬瓦或更大型百萬瓦瀚機。產 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） I--------裝-- (請先闖讀背面之注意事項寫本頁) 訂 21 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五H發明説明（18 ) 業燃氣輪機一辭包含重型輪機和飛機輪機。 「重型燃氣輪機」表示一型燃氣輪機，其由設計觀點 看來，並非特別設計供接受動力產出突然有顯著幅度改變 。如此，重型燃氣輪機特別係與飛機輪機區別。與重型燃 氣輪機相反’飛機輪機也設計特別供於正常操作環境與操 作時攝取大量液體水。 「工作流體」。燃氣輪機的典型工作流體是氣體；燃 氣輪機壓縮機的典型工作流體是濕化空氣。本發明中，工 作流體擴大成包含液體水，液體水於燃氣輪機熱力學週期 中氣化而產生氣體。工作流體於其前進通過產業燃氣輪機 時可改變組成（原因是因物料射出與由於燃燒過程）。就 此方面而言，工作流體前進通過燃氣輪機的工作週期時， 沿燃氣輪機軸向各個位置，工作流體可為氣體混合物、二 相液/氣混合物、固體顆粒/氣體之二相混合物，或液體 和固體顆粒/氣體之三相混合物。 「淨產出」係述及燃氣輪機的淨產出，表示驅動發電 機或製程壓縮機（位在燃氣輪機外部）之有效軸動力。燃 氣輪機的淨產出係藉轉子軸轉矩和轉速測量，可以馬力或 百萬瓦表示。當Μ百萬瓦表示時，淨產出一辭概略包含發 電機損失。當於相媲美的條件下比較淨產出但有或無提供 液體水時，相媲美條件包含測量淨產岀的相媲美製程。 「添加熱與濕」表示同時加熱與加水分給工作流體直 至工作流體的飽和點。 「角向變形」表示殼體的彎折或扭曲條件9其可能導 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X29*7公釐） ---^-------1 裝-- (請先闆讀背面之注意事項'-r填寫本頁) # 線 22 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明(19 ). 致輪機之轉子與殼體間的干擾。 「損壞」表示燃氣輪機任何組件的有害改變超出合理 使用與操作過程中預期的情況。採用濕壓縮時，預期輪葉 被覆層或輪葉材料有某種可接受程度的溶蝕。 「水」表示組成本質上可用於攝入燃氣輪機供藉濕壓 縮動力增強的水。水包含雜質和習知添加劑或有益添加劑 ，例如，冰點抑制劑、或用於構成與水接觸的燃氣輪機结 構件而減低或補償添加水腐蝕輪機組件、或滲濾出合金組 件傾向的物質。 「K平衡方式改變多種質量流增量」表示加水至工作 流體的增量。「平衡方式」一辭表示增量經定性，而不會 造成燃氣輪機殼體的扭變超過於實施增量時可接受的角向 扭變限度，及亦由前一組組合增量加或減增量後，組合增 量不會於燃氣輪機殼體造成無法接受的角向扭變。 「充分均勻分布」表示於工作流體由壓縮機獲得的液 體水分布，其又導致壓縮機內的液體水分布，不會造成燃 氣輪機殼體的扭變超過可接受的角向扭變限度。 「改良燃料效率」表示當液體水加至工作流體時*比 較於相比擬條件下但未加水至工作流體時，每一單位燃料 可產生更多淨動力產出。 現在參照第1圖，第1圖顯示用Μ由使用空氣燃燒燃 料而產生電力的典型燃氣輪機動力產生設備1〇〇之綜覽’ 此乃用於本發明之裝置和方法的設備範例（相關發電機未 真正示於第1圖，但推定為顯然易知）。燃氣輪機動力產 本紙張足度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先.Μ讀背面之注意事項ί'寫本頁) .裝. ί訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（20 ) 生設備100包括一部燃氣輪機或稱燃氣輪機引擎101，其包 含軸向流壓縮機或稱軸向壓縮機區段103，軸向壓縮機區 段103具有一個壓縮機入口 102，其係供獲得包括空氣的工 作流體。（須瞭解燃氣輪機引擎101和軸向壓縮機區段103 僅供舉例說明之用，本發明可以業界已知之它型燃氣輪機 引擎實施。亦須瞭解本發明較佳使用一種軸向壓縮機區段 ，其例如具有多個添加液體水至工作流體的位置*而非單 個獲得液體水於工作流體的入口)。 經由進氣導管133的進氣過濾器109聯结於進氣過濾器 109與壓縮機入口 102間（參見第2A圖），該進氣過濾器109 於某些具體例中可於前方或後方接有一種習知揮發進氣冷 卻裝置（未顯示出）。進氣導管133係由一個進氣導管漸 縮部135、一個進氣導管縮窄部137 (具有下表面136)， 和一個附有檢視口 413的進氣導管分歧部139組成。 某些情況下，一個熱回收單元131用以由輪機區段廢 氣產生蒸汽。然後，熱回收單元131產生的蒸汽可用Μ由 蒸汽輪機產生電力、操作蒸汽驅動設備、供熱給化學加工 廠等。 第2Α和2Β圖顯示燃氣輪機引擎1〇1的進一步细節。空 氣進入壓縮機入口 102後，空氣使用一串壓縮機階段113於 軸向壓縮機區段103壓縮。壓縮後，經壓縮的空氣流入壓 縮區段的燃燒小室105，於此處，空氣與燃料混合，燃料 經燃燒而產生熱加懕氣體用於驅動輪機區段1〇7。輪機區 段107具有一串輪機區段階段108，其增量（1)轉化熱加壓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -----^ 1¾-- {請先閣讀背面之注意事項I#寫本頁) 、¥ 24 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、，發明説明（21 ) ............ — ' 一 - 氣體能量成旋轉中的轉子111表規的功（較佳具有被覆組 件於輪機區段107);及（2)產生廢氣，具有比較進入個 別輪機區段階段108的熱加壓氣體更低溫壓。然後，得自 第一輪機區段階段108的廢氣作為第二階段的熱加壓氣體 ;得自最末階段的廢氣亦屬得自輪機區段107的廢氣。 轉子111為輪機區段107和軸向壓縮機區段103的部件 ，包含轉子軸127和該組全部轉子輪葉（115，121)於安裝 於轉子軸127的輪機區段107和軸向壓縮機區段103。轉子 軸127供電給軸向壓縮機區段103和發電機、或若干其它有 用的機器例如但非僅限於化學加工用的大型壓縮機。就此 方面而言，轉子軸127為單一結構件，或另外，一串個別 組件，其以機械方式搭接在一起而形成真正單一结構件。 燃氣輪機引擎101內部的各種氣體和流體概略容納於 殻體125内，殼體125界定燃氣輪機引擎101內部空間成 (a)預先壓縮空氣通道，（b)壓縮空氣通過依序壓縮機階 段113前進時容納壓縮空氣，（c)提供一個壓力殼體，容 納壓縮機排放物環繞燃燒區段的燃燒小室105，（d)容納 熱加壓氣體，當熱加壓氣體於輪機區段107脹大時其中的 燃料已被燃燒，及（e)停駐於燃燒引擎101內部的廢氣通 道。殼體125通常係由若干不同塊大體聯結組成。 軸向壓縮機區段103內，各個壓縮機階段113係由一串 安裝於轉子軸127上的壓縮機轉子輪葉115和前組及後組壓 縮機定子輪葉117組成，於此處，對各組而言，壓縮機定 子輪葉117K徑向設置方式安裝成串，呈一排固定輪葉。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----^------1裝-- (請先閲讀背面之注意事項务ii寫本頁.) -β 25 A7 B7 、./^^·明 明—(,22 .---^ 壓縮機定子輪葉117(a)約略緊密嵌合至殼體125內壁；及 (b)密封至轉子m (通常使用曲折填封），故於操作時 可使一個壓縮機階段113與伴隨的壓縮機階段113大體流體 隔離。壓縮機轉子輪葉115和壓縮機定子輪葉117合併用來 藉由下列方式增加通經壓縮機階段U3的空氣壓力：（1) 由旋轉中的壓縮機轉子輪葉115傳遞動能給空氣（或氣流） ;及（2)通過空氣流，结果導致當空氣被壓縮機轉子輪葉 115後方的壓縮機定子輪葉117減速時，空氣的溫壓升高。 一個壓縮機階段113的出口壓對入口壓之壓力比受特性空 氣動力學因素所限，故欲對軸向壓縮機區段103達成比較 單一軸向壓縮機階段113更高的總體壓力比時，通常需要 數個壓縮機階段113。 於燃料加至燃燒區段的燃燒小室105與藉壓縮空氣內 部氧氣氧化燃料後，所得熱加壓氣體於輪機區段107被轉 成為功；此一製程係藉傳遞膨大熱加壓氣體的高動能給一 串輪機區段階段108内的輪機區段轉子輪葉121達成。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先聞#背面之注意事項|4^寫本頁) 各個輪機區段階段108係由一串安裝於轉子軸127上的 輪機區段轉子輪葉121、和前一組輪機區段定子輪葉122組 成，輪機區段定子輪葉122K徑向設置方式串連安裝成一 排固定輪葉。輪機區段定子輪葉122 (a)約略緊密嵌合至 殼體125內壁；及（b)密封至轉子111 (通常使用曲折填封) ，故於操作時可使一個輪機區段階段108與伴隨的輪機區 段階段108大體流體隔離。輪機區段轉子輪葉121和輪機區 段定子輪葉122合併用來藉由下列方式增量式減低熱加壓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -26 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（23 ) 氣體壓力：（1)熱加壓氣體通道；及（2)由膨大的熱加壓 氣體傳遞動能給輪機區段轉子輪葉121，當轉子111驅動其 負載時，產生功，表現成轉子111的旋轉。 某些情況下，輪機區段轉子輪葉121具有多層表面或 被覆表面俾使用較高溫熱加壓氣體：某些情況下，輪機區 段轉子輪葉121經由使用輪機區段轉子輪葉121内部的機製 管或鑄造管或穴區段，具有（或另外也可具有）冷卻提供 於輪機區段轉子輪葉121内部p操作過程中，機製管或鑄 造管或穴區段係與（a)得自軸向壓縮機區段103的壓縮空 氣，及（b)壓縮空氣出口的減壓排放物圼流體連通；壓縮 空氣流經位在各個輪機區段轉子輪葉121內側的機製管或 鑄造管或穴區段*俾冷卻該輪機區段轉子輪葉121。 如本說明書之另一部分所記，若個別輪機區段轉子輪 葉121表面溫度測量值用來鑑別任何輪葉於機製管或鑄造 管或穴區段內部可能栓塞，則使用各輪機區段轉子輪葉 121的冷卻糸統最有效，原因為此種栓塞約束冷卻劑流， 結果導致個別輪機區段轉子輪葉121無法接受的高溫。本 發明之燃氣輪機引擎101內*此種栓塞可因用Μ冷卻輪機 區段轉子輪葉121的壓縮機排放空氣内微量礦物沈澱（來 自主要夾帶的氣霧化或顆粒化水）引起。 保持此等物料不進入輪機區段轉子輪葉121冷卻系統 的較佳方法係對壓縮空氣提供軸向軸向壓縮機區段103概 括前過濾，隨後，才用於冷卻輪機區段轉子輪葉121 *及 隨後才.用於測量代表性個別輪機區段轉子輪葉121表面溫 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210Χ297公釐） --1^-- (請先聞讀背面之注意事項^填寫本頁) 、-° 27 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 __B7 __ 五、發明説明（24 ) 度而合理確定輪葉121已被適當冷卻。執行個別輪機區段 轉子輪葉121表面溫度測量的較佳糸統述於Richard E. Zachary之美醺專利第4,64δ，711號，名稱「控制燃氣輪機 的檢視管總成與感測儀器」。又發現若對3.8微米頻率敏 感的高溫計與於0.95微米敏感的高溫計併用，則由與濕壓 縮併用的高溫計量法可得最佳結果；如此可避免載入輪機 區段107的水蒸汽發射的紅外線，其可能混淆僅於0.95微 米敏感度施行的高溫計量測量。 提議使用置於壓縮空氣（用Μ冷卻輪機區段轉子輪葉 121)排放口與入口管（其流體連通壓縮空氣至各個冷卻 輪機區段轉子輪葉121)間的過瀘器，概括前過濾由軸向 壓縮機區段103輸送的壓縮空氣，隨後，壓縮空氣用Κ冷 卻輪機區段轉子輪葉121。 第3圖顯示提供液體水粒子給軸向壓縮機區段103獲 得的工作流體之手段之較佳具體例，其後，以控制方式增 強（對應地，Μ控制方式減少）提供給工作流體的液體水 量，俾減少因壓縮引起的工作流體溫度升高。 就此方面而言，本發明預期提供一種壓縮機的工作流 體，其較佳主要包括至少約0.75 wt%，較佳約2 wt%至 約8 wt%液體水混合大體全然濕化空氣（例如，可K逆反 方式由既有完全蒸發進氣冷卻設備提供；或若該輪機未配 備有某型蒸發進氣冷卻，則較佳蒸發冷卻係由本發明之的 動力增強裝置完成）。較佳燃氣輪機，例如燃氣輪機101 淨產出之至少約10%增加，最佳約20%至約40%增加係經 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -----------'—^-- (請先M讀背面之注意事項t#寫本頁) >ΤΓ -28 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7_ _ 五、發明説明（25 ) - 由將液體水引進壓縮機103，例如經由第3圖所示裝置獲 得的工作流體達成。此種淨產出的增加係相對於於相比擬 條件下，但未藉本發明之裝置和方法加水時，所得輪機的 淨產出測量（如，為求清晰起見，於輪機使用蒸發進氣冷 卻的特殊情況，淨產出的增加係與使用蒸發進氣冷卻實現 的淨產出比較）。第3圖所示較佳具體例中，如前文提示 ，提供液體水的手段也可用Μ全然濕化工作流體（其全飽 和），此時，該輪檄未事先配備有已知冷激器型或介質型 蒸發進氣冷卻裝置（舉例）。 現在特別參照第3圖*添加液體水至軸向壓縮機區段 103所得工作流體用之較佳裝置包括一部噴霧齒條組總成 201與軸向壓縮機區段103的壓縮機入口 102連通。噴霧齒 條組總成201可位在進i過濾器109與壓縮機入口 102間的 任一處，但較佳插入進氣導管漸縮部135後方進氣導管縮 窄部137的進氣導管133內。此種定位的效果是：提供與壓 縮機入口 102充分隔開，故由噴霧齒條組總成201卸下的噴 嘴305 (或蒸汽添加糸統（容後詳述）或噴霧齒條組總成 201的其它受損部件）將被重力拉至進氣導管133下表面 136,隨後噴嘴305 (或受損部件）才被拉進旋轉中的轉子 111 ° 其提供防止噴霧齒條組總成201組件斷裂、與進入軸 向壓縮機區段103的優點，遠處定位需要噴霧齒條水噴嘴 305出現足夠細霧的液體水，故霧可大體夾帶於工作流體 。介於噴霧齒條水噴嘴305與壓縮機入口.102間的距雛較近 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項-T-填寫本頁) .裝. 訂 —29 五、發鸮説明（26 A7 B7 時，可使用較粗大噴霧，但於工作流體須達成足夠均勻的 水分布* K限制殼體125的變形至概略預定可接受限度， 其可防止對軸向壓縮機區段103造成傷害（容後詳述）。 須瞭解使用較粗噴嘴，需要改變加至工作流體的液體 水小滴的流外形，俾確保液體水於軸向壓縮機103內充分 均勻分散，Μ防殼體125無法接受的角向扭變。測定適當 流類型的程序係遵循如下就本發明之較佳具體例所述程序 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 業界人士瞭解通常需要移動加水至工作流體的裝置充 分遠離壓縮機入口 *以防噴嘴（舉例）或若干其它特殊加 水裝置的结構件變鬆脫，被載向壓縮機入口傷害壓縮機， *達成充分细霧俾確保於壓縮機入口，水於工作流體均勻 分散，並全然飽和第一壓縮機階段*俾獲得濕壓縮的完整 質量流量效益，（於噴霧齒條組總成201)需要大量噴嘴 305，高輸送壓力，和對應較大型唧送糸統，或二者Μ輪 送預期水量俾達成所需增強程度。較粗的噴霧糸統通常安 裝成本較低，但除非足夠緊靠入口 1〇2 f否則可能無法提 供充分夾帶與水均勻分散於壓縮機工作流體’故仍有噴嘴 被載入操作中壓縮機的風險。 輸送液體水至壓縮機所得工作流^之最佳裝置與設置 通常表示下列裝置與設置：達成第一壓縮機階段全飽和所 需最低總成本，及對特定動力增強程度而言由加水獲得最 大質量流量效益；如此不會造成殼體125的過度扭變與壓 縮機磨耗，慮及噴嘴305被載入軸向壓縮機區段1〇3的風險 (請先閲讀背面之注意事項—#..寫本頁) 裝. ----^訂 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X：297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（27 ) 與其後果；及特定加水裝置設置與選擇相關的噴嘴和其它 条統組件（硬體）總成本。如此，較佳採用多個裝置供於 相對於壓縮機入口的各點或各位置，輸入工作流體預期使 用的液體水總質量。 如此，供低度動力增強（至多增強約10%)，如前文 提示，通常僅使用壓縮機水洗設置即足，因此，習知壓縮 機水洗量的液體水（該量隨有待增強的輪機類型與尺寸而 異，但典型係占工作流體0.1-0.5 wt%) Μ長時間連續供 應給壓縮機獲得的工作流體；較佳，本具體例中，噴嘴屬 於該型主要或絕對供應呈细霧具有平均小滴大小200微米 的水，但較佳採用此種極细霧噴嘴，來定位與視需要使用 上游（亦即，遠離壓縮機入口 102)添加補充水裝置，Κ 遮蓋液體水分布至工作流體可能因壓縮機入口近側的细霧 噴嘴阻塞引起的分布「間隙」。此一特殊具體例的特佳噴 嘴為Rochem技術服務公司KFYREWASH之名生產者，其特徵 為懸臂入進氣流，提供夾帶细霧嗔霧，由申請人估計具有 平均小滴直徑100-200微米（但確實超過約70微米），壓 降約80碌/平方时表計（psig或550 kPa表計）。 一般而言，前段所述某些情況下，超過設有補充加水 裝置，提供習知壓縮機水洗量的液體水給工作流體的裝置 銶輪機區段107水洗用途之特定輪機使用者（例如，環形 噴霧管附有等間隔噴灑噴嘴環繞環形噴嘴管），因業界人 士熟悉該型系統故不再赘述。 若需更高度増強*亦即，燃氣輪機淨產出大於10%， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 ----------1 裝-- (請先閱«背面之注意事項寫本頁) .訂 31 - A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（28 ) 特別，大於20%，則較佳單用一或多個噴霧齒條組總成2〇1 ，或與其它裝置併用。至於後述兩種可能，特別適用於執 行本發明之線上清潔方法的設置將採用第一裝置（壓縮機 入口 102近側），其係供供應（連續動力增強，或僅間歇 供線上洗滌用途）習知壓縮機水洗量的液體水給工作流體 ，較佳呈粗噴霧形；Μ及第二裝置，其係供添加液體水給 壓縮機獲得的工作流體，該第二裝置係呈於進氣導管縮窄 部137的噴霧齒條組縷成201。第一與第二裝置併用，主要 用Μ輸送所需水總質量（與根據本發明之線上清潔方法， 第一裝置僅用於洗滌相反），較佳第一和第二裝置經選擇 使藉此組合加至工作流體的液體水主要呈具有平均小滴直 徑200微米及Κ下的细霧。 至於第3圔闉明的噴霧齒條組總成201，總成201係由 一組個別噴霧齒條301組成，於此處，個別噴霧齒條301又 由一根噴霧齒條水管303附有一組隔開的噴霧齒條水噴嘴 305組成，噴嘴305係供霧化送經噴霧齒條水管303的水。 此外，設有噴霧齒條蒸汽管313附有噴霧齒條蒸汽孔315， 對進氣增添蒸汽加熱。安裝套筒336定期用於各噴霧齒條 蒸汽管313，Κ於熱誘使噴霧齒條蒸汽管313脹縮期間提供 自由運動。 較佳極乾淨水（例如，導電率0.4微姆歐，不含微粒） ，無論冷凝永或蒸餾去離子水藉此方式氣霧化（或霧化） 而較佳形成水的细噴霧或细霧。多種已知市售噴嘴設計可 用於提供细霧水霧，例如，前述得自Rochem技術服務公司 本紙浪尺度適用t國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先間讀背面之注意事項^^寫本頁〕 • I ·ϋ1 mt · tunc Β· Mi· 1 訂--- 11-- 32 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 __B7_____ 五、發明説#(29 .〇 . …一一一 (德州77003休士頓100區密比街610號）的FYREWASH噴嘴 ;得自噴霧系統公司（伊利諾州60189惠頓郵箱7900)的 1-7N-316SS12噴嘴，其提供的噴霧特徵為體積平均直徑 153微米（2加侖/分鐘（7.6升/分鐘）流速）於壓降80 psig (550 kPa表計）和溫度範圍45-165°F (7.2-73.9°C) ;或得自噴霧系統公司的1-7N-316SS16噴嘴，其提供的噴 霧特徵為體積平均直徑188微米（2.6加侖/分鐘（9.9升 /分鐘）流速）於壓降80 psig (550 kPa表計)和溫度範 圍45-165°F (7.2-73.9°C)。 進一步有關使用水和前述使用濕壓縮動力增強相關風 險，預期極純水可能對燃氣輪機引擎101組件造成負面衝 * 擊，原因是對燃氣輪機引擎101營構使用的合金材料具有 關鍵重要性的化學元素被極純水由該組件瀝濾掉，因而危 害合金材料的有益性質；就此方面而言，技術上理想水例 如來自一種製程，於此處，極純水通經輔助質量轉移系統 。輔助質量轉移糸統之一例為：純水通過組成平衡的化學 元素珠，使所得水流含有足量營構燃氣輪機引擎101組件 材料所需關鍵性合金元素，因此，所得水流足夠減少瀝濾 對燃氣輪機引擎101合金化組件的關鍵化學元素產生的影 響，故當實施濕壓縮時可妥為保有該等組件的完整性。 如設有噴霧齒條組總成201之提示，於較高度增強容 量，超過未添加液體水時輪機101淨產出之約10%，本發 明預期如此較高度增強所需有意義量的液體水以控制方式 加或減，以防對輪機101造成熱震或壓縮機103湧浪。此種 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） ----------"裝-- (請先-«讀背面之注意事項t寫本頁) ，訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（3Q ) 經控制的增強包括平順增加供應給軸向壓縮機103獲得的 工作流體之液體水量，例如，增高一或多個噴霧齒條水噴 嘴305的水壓。替代具體例中*液體水可Μ步進增量方式 提供給壓縮機區段103獲得的工作流體。又另一個替代具 體例中，同時或依序併用平順增加及/或步進修改供應給 軸向壓縮機區段103獲得的工作流體之液體水量。 但最佳，液體水加減流量時，可使用多個水質量流量 增暈Κ步進方$增減。至於較佳使用多個水質量流量增量 ，本發明之較佳裝置包括噴霧齒條水噴嘴305，其中個別 噴霧齒條301可視同由橫跨該組噴霧齒條水噴嘴305的壓降 決定產生氣霧化水質量流量增量。 另外，業界人士瞭解噴嘴305又具有某一範圍的壓力 ，於該範圍，特定液體可妥為氣霧化而充分供應氣霧化液 體；噴嘴305本身可視為個別大體界定一個加水增量；則 最小的水質量流量增量是激活用於輔助濕壓縮的最小噴嘴 305所需水質量流量增量。 假設顯然易知Κ連續流速或增量流速模式操作時*水 質量流量經修改而降至低於達成產生可接受的噴霧供夾帶 與混入進氣所需最低的水質量流量，則添加的水大體不被 夾帶，反而Μ非均勻方式被掃進壓縮機入口 102作為未氣 霧化水。Κ非均匀方式被掃進壓縮機入口 102作為未氣霧 化水的負面影響是受未氣霧化水衝撃的組件可能扭變與更 快溶蝕。至於流體可合理氣霧化的壓力範圍，流量的連續 類似調整可由修改輸送壓力輔劭*但無需考慮修改對噴嘴 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210'乂29?公釐） —--------—裝— (請先聞讀背面之.注意事項ί寫本頁) 、*! —34 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（31 )........ 305噴霧的影響。但預期於大體建立濕壓縮後，此種調整 液體質量流量辦法用於微調噴霧的輸送可有某些用途。 若壓力控制於噴霧齒條水管303，則聯結至該噴霧齒 條水管303的一組噴霧齒條水噴嘴305可操作而處理水質量 流量的概略增量等於個別噴霧齒條水噴嘴305質量流量增 量總和。 替代具體例中，個別噴霧齒條水噴嘴305可分別加閥 和控制而得最多數目可控制的氷質量流量增量，因各次增 量大體可預測且流量恆定，故噴霧齒條水噴嘴305於可用 壓降將輸送功能上適合的噴霧類型。 又另一個具體例中，一組噴霧齒條水管303各別具有 相關噴霧齒條水噴嘴305設定控制於噴霧齒條水管303層面 ，其可與其它個別控制的噴霧齒條水噴嘴305混合。 由前文顯然易知多個不同噴嘴與水管設置可用K提供 液體水給軸向壓縮機103獲得的工作流體，俾獲得更高度 濕壓縮動力增強；特別，以多個霧化水質量流量增量提供 霧化水質量流量給工作流體。某些情況下，也可選用噴_ 齒條水噴嘴305具有不同尺寸，設置成可由特定噴霧齒條 水管303提供預定噴霧濃度；或有助於微粒從特定噴霧齒 條水管303内部通過與沖洗出，以防隨後載於水管303的^ 霧齒條水噴嘴305阻塞，使用附有更大內隙的更大型通量 噴嘴305位於特定噴霧水管303的較小通量噴嘴305上游。 然而，基本上，再度要求提供給工作流體（或由工作 流體移出）的液體水質量流量視需要隨時間及/或相對於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------- — I — (請先M讀背面之注意事項寫本頁) V訂 35 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（32 ) 位置（或導引至壓縮機入口 102的添加液體水區）修改， 俾調整與有效減低U)加諸燃氣輪機引擎101的熱應力； 及（b)添加相對大量液體水給工作流體有關的熱膨脹與熱 收縮改變速率。第3圖之噴霧齒條組總成201提供達成此 等目標的有效方便手段。 添加液滴給壓縮機103獲得的工作流體之方法及裝置 的另一期望貢獻係關控制液體水提供給工作流體引起殼體 125的角向扭曲或變形。若K質量為基準，液滴不夠均勻 分布於工作流體，則因液體水於工作流體的質量分布大體 非均勻或非適當均勻，工作流體將於軸向壓縮機區段1〇3 內側產生溫差。此種溫差又可能導致殼體125線性尺寸的 局部差異，因而損傷殼體125的角向扭曲或變形。 申請人的經驗是小水滴利用多個噴霧齒條組總成2〇1 (舉例）以概略層流方式移行通過壓縮機103提供給工作 流體而得出人意外的極少混合；如此力無法依靠轉子111 和壓縮機轉子輪葉115旋轉來充分緩和壓縮機103內側的實 質溫差，原因是添加液體水於工作流體於壓縮機入口 102 的分布不均勻。較佳，由添加液體水至（其它方面皆正常 濕化）工作流體的角向變形可經由提供正面手段而予控制 ，該手段可達成並維持小水滴於工作流體的足夠均匀分布 ，俾確保任何添加水引起的殼體125的角向變形僅限於預 定可接受的限度，K防對燃氣輪機1〇1之軸向壓縮機區段 103造成傷害。 就此方面而言，殼體125的角向變形可使用雷射發射 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X297公釐） (請先域讀背面'在注意事項！^填寫本頁) -裝- 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（33 ) 器403和雷射靶407 (容後詳述）來監測與修正。如本發明 之預期，使用多個氣霧化質量流量增量特別適用於測量與 控制加水相關的殼體125的變形，該控制係基於先前測量 之變形量，圼添加各個增量之函數，及殼體125對加減各 個增量隨時間之經過的反應；或有關壓縮機入口 102相對 位置及其它增量。舉例言之，當各個質量流量增量被賦活 時，可測量與增減該增量相關的殼體變形增量式加減。一 旦糸統適用於輪機添加液體水某種質量流速且具特殊入口 構型，預期合格加水系統可操作而控制變形於概略預定可 接受限度內，即使不再測量亦如此（例如，可移走測量系 統）。就此方面而言*測量系統最佳用於設計，而於殼體 125的角向變形就特定噴霧齒條組總成201和噴嘴305設計 適當界定後s可或可否用作燃氣輪機動力產生設備100的 永久部件。業界人士了解添加不同氣霧化液體水增量至工 作流體的數學撗式也較佳用於此用途。 最佳，液體水於工作流體的充分均勻分布可單純藉供 應液體水主要圼霧或顆粒细霧給壓縮機103而達成，水霧 之平均小滴直徑200微米或以下，更佳120微米或K下，特 佳70微米或Μ下，水霧因夾帶故’大體遵循工作流體獲得 的空氣之相關速度向量。如此，缺乏區經由富含液體水的 實質夾帶蓮動，又可經由對抗軸向壓縮機區段內側水 分布不平衡，而控制殼體125的變形。換言之’實質夾帶 液體水小滴遵循軸向壓縮機内側的層流製程’而可鑑別並 補償缺水區俾控制殼體的變形。表示小滴需均勻或充分均 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉Α4規格（210Χ297公釐） ---------I I ^ II (請先閱讀背面乏注意事填寫本頁) 訂 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（34 ) 勻K質量基準分散於壓縮機入口 102，俾被攝入軸向壓縮 機區段103，故確保液滴於軸向壓縮機區段103內側的工作 流體內部概略適當均勻分布。亦即，若於入口 102達成概 略均勻分布，則壓縮機103内側溫度分布將妥善維持Μ確 保殼體125的變形限於不引起燃氣輪機101損害的忍受度範 圍内。 依噴霧齒條組總成201的定位與特定燃氣輪機引擎101 的水添加方式而定，須瞭解横跨噴霧齒條組總成201占據 的進氣導管133剖面，噴嘴305大小與分布均勻，對達成壓 縮機入口 102的霧化水流所需均匀度並非最佳。反而，經 由觀察各種水的增量添加對殼體125扭變的影響，可知最 適當設置。 欲擴大前述特點與態樣，於可行此種操作模式處，噴 霧齒條組總成201較佳大體置於進氣導管縮窄部137內，且 與壓縮機入口 102充分隔開，故操作時，任何由噴霧齒條 組總成201裂離的噴霧齒條水噴嘴305 (或任何其它噴霧齒 條組總成201的損壞部）將被重力拉至進氣導管133下表面 136，隨後，噴霧齒條水噴嘴305 (或損壞部）被進氣導管 133內部壓力與流促成的力被拉進壓縮機入口 102及/或旋 轉中的轉子111。噴霧齒條組總成201定位於進氣導管縮窄 部137，而非定位於進氣導管漸縮部135的理由是：進氣流 速於進氣導管縮窄部137概略比較進氣導管133其它部件較 高，结果，來自噴霧齒條組總成201的霧化水可更有效夾 帶入流動中的進氣流。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------Ί裝-- (請先«讀背面-¾注意事項寫本頁}

L1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（35 ) 第4圖顯示第3圖所示燃氣輪機組總成201進一步细 節，Μ平面圖顯示個別噴霧齒條301相對位置，各個噴霧 齒條水噴嘴305定位，和噴霧齒條僵化器311的使用。就此 方面而言，噴霧齒條僵化器311的尺寸與聯結可經實驗確 證而界定结構穩定系統。操作時也可用Μ監測噴霧齒條組 總成201總體完整性的糸統為噴霧齒條擺動監視器411供檢 知總成201的無法接受的共振。 第5圖顯示第3和4圖之噴霧齒條總成平面組裝细節 ，示例說明當工作流體溫度降至於入口形成有害結冰時， 添加濕和熱給工作流體俾連續動力增強的較佳方式。較佳 方法包括提供蒸汽至入口 102，例如蒸汽經蒸汽岐管319添 加至噴霧齒條蒸汽管313。第3，4，和5圖之具體例中 ，添加蒸汽而足以於進氣達成某種溫度，其高於空氣中的 水於壓縮機入口 102结冰的溫度。對各根噴霧齒條蒸汽管 313使用至少一個蒸汽孔315，但較佳構造為對各個噴嘴 305設有約5個蒸汽孔315 ;蒸汽孔315沿各根蒸汽管313等 距，俾如同對添加液體水所需般，對應地大體均勻添加濕 和熱給工作流體。一般而言，預期壓縮機入口 102對结冰 最易感，原因是壓縮機入口 102附近沿殼體125壁延伸的冷 卻器進氣，故較佳全部具體例中利用管313或其它進氣導 管縮窄部137周邊的補充裝置供應足量蒸汽Μ防發生結冰 Ο 欲進一步確保燃氣輪機引擎101不受噴霧齒條水噴嘴 305從噴霧齒條水管303脫落時水衝出的不良影響，限制孔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ---------—裝-- (請先閹讀背面之注意事項V填寫本頁) 、tT_ 亀 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _______B7__ 五、發明説明（36 ) 口317或其它適當流量限制裝置（其大小可限制個別噴霧 齒條水管303的水通量)較佳插進噴霧齒條水管303來源進 料管。蒸汽流限制孔口335也可於蒸汽輸送糸統破裂時限 制蒸汽添加量。 要緊地須處理壓縮機入口 102的進氣溫度K防添加水 與大體夾帶於進氣的水於壓縮機入口導葉附近表面上結冰 。冰會使壓縮機無法湧浪或自行裂開與造成軸向壓縮機區 段103的旋轉中的輪葉115破裂。 壓縮機入口 102的工作流體溫度較佳K至少一部感溫 器（未顯示出）監測，俾鑑別需添加至進氣的適量蒸汽； K實質純水為例，進氣溫度須一致維持高於約45TM確保 不因壓縮機入口 102內部絕熱膨脹誘生結冰。 例如若未經由蒸汽孔315或其它裝置提供熱量，則須 瞭解此種溫度限度對採用本發明之濕壓縮技術添加純水的 燃氣輪機造成周溫約束。然而，添加蒸汽（K單純周期操 作的燃氣輪機動力產生設備100而言於熱回收單元131產生 ，或K組合周期操作的設備，具來自低壓蒸汽）供應熱量 ，則可於顯著更低的周溫利用本發明。

特別有關附有蒸發進氣冷卻的組合周斯操作，目前未 利用的額外熱量可回收並有利地應用進氣加熱用途，係經 由交叉交換來自蒸汽輪機的冷凝器熱量至蒸發進氣泠卻器 (未顯示出）供進氣加熱與濕化（有效轉換蒸發進氣冷卻 器成蒸發進氣加熱器/濕化器），故額外注入蒸汽（或可 能未注入蒸汽），可使本發明之濕壓縮技術於遠低於45°F 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -----------——裝-- ί· (請先闕讀背面之注意事項填寫本頁) 訂 -40 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（37 ) …… (7.2Π)操作，確實低抵15°F (_9.4°C)，但實際操作 溫度低限將依個案適當決定。 另一項防衛壓縮機入口 102可能發生破壞性結冰措施 ，較佳於進氣導管分歧部139壁設置至少一個檢視口 413, 由操作技術員檢視與掃描冰的堆積。若使用檢視口413， 則使用攝錄影機（未顯示出）可進一步簡化收集製程訊息 ，操作技術員可於攝錄影機螢幕監視器方便觀察進氣導管 133及/或壓縮機入口 1〇2內部。就此方面而言，水質量流 量須減少或中斷，俾輔助更完整由檢視口413檢視進氣導 管133及/或壓縮機入口 1〇2內部。另一種對供水給噴霧齒 條組總成201糸統防结冰方式係混合可抑制水粒子冰點的 物質入水流。至於此一方面，冰點抑制劑如甲醇可用以提 供進氣較低工作溫度。 第6圖圼示監測添加液體水相關燃氣輪機引擎101殼 體125變形用裝置之细節。就此方面而言，添加實質量霧 化水入軸向壓縮機區段103加工處理的空氣，如前述，對 燃氣輪機引擎101有害，原因是相對於殼體125含軸向壓縮 機區段103該部分内表面（内周面、內壁）的冷卻效果不 對稱。如果殼體125—部分冷卻與另一部分不等，則殼體 將從完全對稱排齊扭曲。此種杻曲促成軸向壓縮機區段 103內部流體流破壞，誘生失速或旋轉失速，结果導致軸 向壓縮機區段103組件的破壞性應力；或此種扭曲誘使軸 向壓縮機區段103各組件間之機械磨擦，結果導致組件損 壞，或於最極端情況下壓縮機故障。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210'乂297公釐） (请先Μ讀背面之注意事項齋填寫本頁) 裝 —訂 41 Α7 Β7 五、發明说明（怒） 第6圚顯示使用雷射發射器403、雷射反射器405、和 雷射靶407監測殻體125的扭變。須瞭解雷射反射器405係 提供一種角向扭變的回應，一串雷射反射器405可視需要 用Μ進一步促進總成廚殻體125的扭變的敏感度，係經由 有效乘角向位移與雷射發射器403發射的雷射束距離，隨 後才排齊雷射靶407。雷射之較非敏感用途則未使用雷射 反射器405。本發明之較佳具體例中，單一雷射反射器405 考慮可用於具傳統長度的軸间壓縮機區段103 (但某些緊 急設計中，Κ更敏感設置為最佳）。多套雷射發射器403 、雷射反射器405和雷射靶407可供監測殼體125不同部分 的扭變；或來自奮射發射器403的雷射束可使用部分反射 鏡（未顯示出）分光，然後，導引至安裝於殼體125不同 部件上的不同雷射反射器405供藉不同雷射靶407感測，各 個雷射靶407取向而監測殼體125不同部件的扭變。 經濟郎申央標準局員.工消費合作社印製 當燃氣輪機動力產生設備100具有一根進氣導管133搭 接至附有進氣導管縮窄部137 (噴霧齒條組總成201的較佳 位置）的殻體125時，殻體125的非對稱冷卻效果更成問^ ，於此處，進氣導管133軸（該軸定義為排齊導管內部流 體流方向的流體流枴面中點的延續）大體垂直轉子111轉 軸（如第1圖所示）。此種情況下，轉子軸127可於橫過 旦懸吊於進氣導管壓縮機入口分歧部139内部的隧道內旋 轉；隧道構成流體流動障礙，其連同（相對於轉軸）由垂 直入口導管軸誘生的大體直角流體流動方向改變，對於於 壓縮機入口 102進氣流內氣霧化水期望相等、對稱分布造 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210 X 297公釐） —42 A7 B7 五、發明説明（39 ) 成某種挑釁。 如前討論，個別噴霧齒條水噴嘴305與噴霧齒條水管 303的定位、水質量流量增量界定與大小較佳設計成可提 供殼體125充分對稱與均勻冷卻，俾使殼體125不會無法接 受的扭變。然後，操作時，經由多個氣霧化水質量流量增 量，修改送至壓縮機入口 102的氣霧化水質量流量，故因 使用修改氣霧化水質量流量，造成燃氣輪機引擎101內部 操作誘生熱應力，被充分減小而保有燃氣輪機引擎101的 總體結構完整性。就此方面而言，若組件表面溫度遽降（ 誘使表面部分熱收縮），而合金組件其餘部分（3)未能比 擬地收縮或（b)處於尺寸膨脹狀態，則因極快速修改送至 壓縮機人口 102的氣霧化水質量流量，產生熱震，（即使 水於工作流體的分布均勻亦如此）誘生某些合金組件的裂 開。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閾讀背面芝注意事項再壤寫本頁) 本發明之另一種濕壓縮相關的儀器繪進係關使用燃燒 區段液體存在感知器，俾供確定於壓縮機出口、進入燃燒 區段入口、存在有液體。就此方面而言，可限制添加水的 質量流速至壓縮機出口（燃燒區段入口）無法感知液體的 程度，或者（若燃燒小室105充分機器人化或經保護被覆 ，可忍受來自壓縮機出口的水的溶融作用），則確實需要 添加足量水Μ確切達成燃燒區段的液體，Μ類似今日業界 藉注水至輪機區段供控制氮氧化物（Ν〇χ)所達成的方式， 達成進一步延長動力增強。此種感知器或成套感知器須位 在壓縮機出口的殼體125內周邊（內壁），原因是任何自 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210父297公釐） 43 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 v-、— 五、發明説明（4G ) 由液體將可能被離心移動至該位置。 欲輔助操作併有根據本發明之添加水的燃氣輪機引擎 101，某些例中，製程控制電腦（未顯示出）連接至閥（ 未顯示出，其用K調整氣霧化水質量流量）及連接至雷射 靶407，故製程控制電腦可執行控制（「啟」或「閉」） 氣霧化水流至個別噴霧齒條水管303和噴霧齒條水噴嘴305 之質量流量的製程控制邏輯，俾便使殼體125變形減至最 少。就此方面而言，本發明之若干具體例使用個別調控噴 嘴（未顯示出）.，其可安裝於噴霧齒條組總成201或進氣 導管133或壓縮機入口 102等若干其它位置，俾提供額外自 由度來達成穩定的反應性控制濕壓縮製程。製程控制電腦 也執行邏輯來控制整個噴霧齒條組總成201壓力俾微調水 的總量流量。 此外，製程控制電腦可連接供下列用途：測量各部感 溫器溫度；測量來自噴霧齒條擺動監視器411的輸入；測 量來自燃燒區段液壓感知器的輸入；控制至噴霧齒條蒸汽 孔315的蒸汽流量；方便其它測量，例如，光頻高溫計對 輪機區段轉子輪葉121的測量；及又方便其它測量及控制 可用Μ可察覺地控制系統整體操作的輸出。 也預期本製程控制電腦可如習知考慮來自配合本發明 之濕壓縮裝置的燃氣輪機101動力需求，及回應於此種需 求的改變*控制系統總體操作*或對本發明之濕壓縮系統 發展出的製程控制系統可有利地偶合至相關化學生產製程 ‘或工廠的製程控制系統，例如，採用由配備有根據本發明 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先鬩讀背面之注意事項再壤寫本頁) 裝· 訂 -44 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（41 ) 之濕壓縮裝置的燃氣輪機101產生的動力*就此方面而言 *設計與執行特殊製程控制計畫係超出本教示內容範圍* 但考慮係屬特殊作業環境與計晝或成套條件業界人士的能 力範圍内。 操作時，如化學加工與產業發電操作環境一般所需， 對具有較高度增強產業燃氣輪機的淨產出的糸統而言，於 加水糸統啟閉期間，氣霧化水質量流量較佳Μ多個氣霧化 水質量流量增量供應，故因使用氣霧化水操作誘生的燃氣 圓^ 圓 _ _ 圓 圓 . ·. 輪機引擎101内部熱應力充分減低，而保有燃氣輪機引擎 101的结構完整性。就此方面而言，若水量隨時間之經過 而增量式增加*俾經歷一段時間使燃氣輪機引擎101的各 個組件間，以階段式達成實質且合理的熱平衡’直至達成 特定較高度增強所需水流量，則可得最佳結果。當有待減 低水流速時，則水量隨時間之經過而增量式下降，俾經歷 一段時間使燃氣輪機引擎101的各個組件間，Μ階段式達 成實質且合理的熱平衡，直至所需最低液體水流量（可能 絲毫也未添加水流量）如此，舉例言之，增量大小與增量 間隔須不會造成殻體125和轉子軸127脹縮至不同程度與不 同速率，因而使此等組件間因軸向未排齊而發生機械磨擦 。業界人士瞭解各種燃氣輪機（Κ乾燥基礎）使用的斜坡 式速率增高，可方便調整配合決定根據本發明之加減特定 大小增量的頻度。 如前文提示，也可Κ位置基礎調整氣霧化水質量流量 增量。就此方面而言，例如，測得殻體125的扭變最佳藉 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ('請先閱讀背面之注意事項^秦寫本頁) $ -** A7 B7 I、發明説明（42 ) 請 Μ •ft 背 面 之 注 意 事 % . I裝 頁 以與用於修改進氣導管133下（底）部氣霧化水質量流量 的不同百分率，增童式修改進氣導管133上（頂）部的氣 霧化水質量流量對抗。 就位置與時間而言，水的正或負增量之加減方式須可 妥為減少對燃氣輪機引擎101的破壞性熱與機械應力。最 初實施階段，較佳（於合理達成燃氣輪機引擎101各組件 間的熱平衡後）定期確證殼體125的排齊，隨後才加減流 至進氣的氣霧化水質量流量增量。 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 就此方面而言，與前文技術（包含飛機的短時間濕壓 縮，及如Nolan和Twombly報告，提議對落地輪機實施某型 濕壓縮動力增強）具有爭議性的濕壓縮動力增強教示的明 白差異為：輔助於負載下操作的大型機器的濕壓縮；就申 請人所知，任何有爭議性的先前濕壓縮實務中，此等較小 型燃氣輪機濕壓縮添加的液體大體以單一增量「啟」，原 因是（1)較小型燃氣輪機（特別飛機使用）的尺寸上對冷 卻影響不敏感；（2)至少K飛機為例，使用濕壓縮僅相當 短時間；及(3)於更延長時間，增強程度相當低。大型落 地產業燃氣輪機中，就位置與時間方面而言，添加供應壓 縮的液體須K大體Μ階梯式多個增量「啟」（或另外「減 」或「閉」），原因是（1)大型燃氣輪機尺寸對來自添加 液體的冷卻作用敏感；（2)濕壓縮的使用延續長時間；及 (3)尋求的增強程度概略顯著’结果’表示須添加大量水 。雖言如此，業界人士顯然易知引進大量水至任一型燃氣 輪機的方式須可U)緩和熱應力；或（b)緩和熱脹縮最有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 46 A7 B7 -—___ _________ --. --------—— 五、發明説明（43 ) 利，即使設計成於其操作環境攝取大量水的燃氣輪機如飛 機輪機亦如此。 由於本發明之預期的加水程度结果，且因沈澱係經由 蒸發去除添加的液體水而沈積於壓縮機組件上，沈積物出 現於超過目前藉習知粗噴灑壓縮機洗滌糸統清潔的前數排 壓縮機輪葉。當沈積物堆積深入壓縮機時，預期出現性能 喪失，而此乃無法藉本線上洗滌糸統及方法解決的，僅能 藉雛線清潔或人工手段開啟壓縮機请潔之等較不佳選擇解 決。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 申請人開發種新穎線上壓縮機清潔方法，其係供清 潔長時間採用濕壓縮動力增強的產業燃氣輪機之壓縮機區 段。一個具體例中，因燃氣輪機性能損失而需清潔時，由 噴霧齒條組總成2〇1 (舉例）提供的多個氣霧化水質量流 量增量補充Μ得自位在壓縮機入口近側的習知壓縮機洗滌 糸統的習知粗噴灑壓縮機洗滌增量；或一或多個细噴灑增 量Κ得自粗噴灑壓縮機洗漉糸統的對應水質量流量替代。 當沈積物堆積於隨後各排（例如，前四至五排壓縮機輪葉 後）時，較佳定期或間歇添加保留细霧增量至甩於動力增 強的大體恆定细霧增量質量流量’替代粗噴灑清潔增量’ 後者可能於有效接觸隨後多排輪葉之前已被離心至壓縮機 壁上。另外，刪除粗噴灑增量（其可用於清潔最初數排壓 縮機輪葉），或不易’圼現有習知粗噴灑壓縮機洗滁系統獲 得，而细霧清潔增量也用以清潔前數排壓縮機輪葉。對於 隱後更多排壓縮機輪葉’其不摇有足量细霧清潔增量’舉 家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐) A7 _ B7 五、發明説明（44 ) 例言之，第七、八和更多排軸向流動多階段式壓縮機，各 排噴霧齒條增量較佳κ控制式去除，輪機定期或間歇操作 一段時間而未加水俾蒸發及/或裂解壓縮機此等區的結垢 沈積物。 若需離線清潔，類似地本發明提供一種離線清潔方法 ，其特別適用於產業燃氣輪機而可大量用於濕壓縮機力增 強。根據本發明之此一態樣或特點，如習知般，輪機最初 K低轉子速度離線，壓縮機區段Μ第二轉子速度（典型於 900-100 rpm之範圍）離心一段時間而冷卻（通常根據輪 機製造商的規格與程序），構造適合離線壓縮機洗滌。然 後，建立一種轉子速度，其介於初轉動齒輪速與第二冷卻 或離心齒輪速間，該轉子速度適合分布發泡清潔組成物大 體遍布壓縮機全長。然後，特定量發泡清潔組成物經習知 裝置如空氣噴鎗輸入壓縮機；多種壓縮機清潔皂和組成物 已知可供此目的之用，其將形成適當泡沫，或易使用某種 發泡劑生成泡沫。引進發泡清潔組成物後，建立較低浸泡 轉子速度（可為0 rpm但低於第二離心齒輪冷卻速率）， 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 且於再起動輪機之前持續浸泡。其後，轉子速度加快，而 由壓縮機排除發泡清潔組成物，傳遞液體水清洗通過壓縮 機全長，液體水清洗較佳經由濕壓縮加水条統供應。較佳 ’然後，輪機二次填充以發泡清潔組成物，再次浸泡與清 洗。確保清洗水已妥由輪機洩放後，輪機重新組裝準備操 作與再起動。 總結而言，此處對本發明之方法及裝置敘述多個具體 本紙張尺度適用中國國家操準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 48 A7 B7 五、發明説明45 —… 例，但燃氣輪機業界人士同時了解前述具體例絕非將如申 請專利範圍界定的本發明之可能的有用具體例邏列盡淨。 如此，雖然提供液體水小滴給工作流體的最佳形式係使用 噴嘴305於噴霧齒條組總成201，但業界已知形成適當液霧 或氣霧化水小滴的其它裝置及方法（亦印，超音波水霧化 器）理論上可有利地用於實施本發明。此外，雖雷射發射 器和雷射靶技術提供優雅廉價的控制係關加水至工作流體 引起殼體125的角向扭變用之方法及裝置，但仍有其它技 術可用於有利地生產同型測量且為業界眾所周知，包含使 用迫切壓縮機磨擦檢測儀器（如Simmons等，「使用光頻 輪葉梢端感知器測量轉子與輪葉動力學」，ASME Paper No. 90-GT-91 (1990);及Simmons等，「轉動齒輪操作， 其對燃燒輪機轉子偏水率和起動動力學的影響」，ASME Paper No. 93-GT-273 (1993))或單純於全然增強實施一 段代表性時間後，檢測壓縮機是否有磨擦證據。| 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 —豸_-- (請先閬讀背面乏注意事項典疼寫本頁) 進一步特別對含軸向壓縮機的燃氣輪機敘述本發明之 動力增強裝置、系統及方法。但業界人士顯然易知此處敘 述的裝置、糸統及方法也可用於燃氣輪機糸統已使用或已 知之它型壓縮機。它型壓縮機包括旋轉正位移壓縮機和離 心壓縮機。 實例1 濕壓縮的效益範例為高於附有現有蒸發進氣冷卻系統 的西屋W-501A輪機之基本負載能力26%動力增強估值，引 進89加侖/分鐘（337升/分鐘）氣霧.化、熱（典型130- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 49 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _____B7_ 五、發明説明（46 ) 165°F (54.5-73.9°C)冷凝水入輪機壓縮機。經由噴霧齒 條組總成201和先前架設的壓縮機洗滌糸統使用五段式增 量，而達89加侖/分鐘流速，各個增量規定不引起殻體 125過度扭變。 依本發明之第1-6圖，噴霧糸統安裝於兩部西屋W-501A 燃氣輪機的進氣導管。考慮五個頭供應管路的限制孔口的 壓降後，各糸統的五個噴嘴頭個別加閥門至可供應約80 psi (550 kPa)的共甩水源。氣霧化夠细小（約150-200 微米）Μ使水小滴夾帶於流至軸向壓縮機的氣流，壓縮機 入口遠在8呎之外。 基於合併空氣速度、拖曳係數、和噴嘴重量計算，距 雛提供落下時間，以防噴嘴鬆脫時對壓縮機造成損害。個 別噴嘴齒條供應管路的限制孔口於管路破裂或噴嘴受損時 限制流成約35 gpm (加侖/分鐘，132升/分鐘)，如此 ，保護壓縮機不發生無法控制的溢流可能誘生失速/湧浪 。電腦也可監測超過預測速率的流。此一供應糸統用以結 合現有粗噴灑壓縮機洗滌（環形噴嘴）共供應89 gpm ( 337升/分鐘）供藉濕壓縮動力增強。 附有限制點大小的自容式二極體（火器鎖定目標）雷 射安裝於接近壓縮機入口的支撐前腳間之方便位置。反射 鏡安裝於壓縮機殼體上方便位置，軸向位移距離測得距發 射器約102吋（2.6米）。靶上點的位置變化（Λ)Κ關係式 定義兩個安裝裝置（cc)間的角度改變。 cx =^tan〔△/(2X102)〕 本纸張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） —--------批衣-- (請先閱讀背面泛注意事項哥填寫本頁) 、tT_ ¾ 50 經濟部中央標隼局員工消費合作.社印製 A7 B7 五、發明説明（47 ) 角度改變0度5分6秒指示乾式操作與以現有壓縮機洗滌糸 統加中心噴霧齒條（具有部分阻塞噴嘴）操作間之扭變角 。定義為雷射靶點位置改變約0.303吋（7.7毫米）。此值 表示介於乾式壓縮與本濕壓縮實驗使用的最大水量（89 gpm或337升/分鐘）間觀察得的最大扭變。扭變角觀察值 為最大容許試驗設定值，表示對介於雷射與鏡安裝點間之 均匀曲線（102吋或2·6米）而言，占容許扭變角的約80% ，該容許扭變角乃基於0.090輪葉梢端和封餘隙、機器幾 何、和雷射安裝點，產生轉子磨檫所需。 於壓縮機入口/出口蒸發冷卻與噴霧齒條組總成201 溫度約80Τ (26.7t!)附有89 gpm壓縮機水*驗證「粗」 動力增強為δ·2百萬瓦，而未藉對照曲線向下移動12T ( 6·7°〇 ，及壓縮機入口溫度變化3°F(1.7°C)，蓄意調 速開火溫度降低。也觀察到熱速率改良。 使用壓縮機洗滌糸統，添加水的最大增量約20.5 gpm (77.6升/分鐘），動力由33.8{^至36.2 1^(7.1%) (但於第三試驗點之前，平均10分鐘時間內使用2噴霧齒 條）。 實例2 西屋W-501A燃氣輪機具有蒸發進氣冷卻（通常提供進 氣具80%或以上之相對濕度）配備有前述噴霧糸統，包括 五個噴頭共含38個得自噴霧系統公司（伊利諾州60189惠 頓郵箱7900)的1-7N-316SS12型噴嘴，结果，可提供超過 90 gpm氣霧化液體水給輪機壓縮機。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------—裝— (請先K,讀背面之注意事項-^'壤寫本頁)

、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _ B7 五、發明説明（48 ) 如第7-9圖所見，由起動動力產量約33.6百萬瓦，激 活第一噴頭供應約15.2 gpm (57.5升/分鐘）氣霧化熱冷 凝水，動力產量增加約37.3百萬瓦（基於起始動力產量約 增加3.7百萬瓦，約11%)。 然後，增加第二噴頭或噴霧齒條，人口空氣溫度大體 未額外減低，K增量式提高氣霧化水質量流量至約30.4 gpm (115升/分鐘），此時又增加1.3百萬瓦，增至約38,6 百萬瓦。 増添第三噴霧齒條，調整水質量流量至約48 gpm ( 182升/分鐘），使來自燃氣輪機的動力產量約40·0百萬 瓦（再度約增量1.3-1.4百萬瓦）。 增加五個噴霧齒條中的第四者，獲得總氣霧化水質量 流速約67 gpm (254升/分鐘），輪機的對應增量動力產 量約41.1百萬瓦。 未增加第五噴霧齒條，原因是已達整流器限度。增量 式添加氣霧化液體水67 gpm的總增量約7.5百萬瓦，或超 過起始動力產量約22.3%，其中約半量係由第一氣霧化水 質量流量增量實現。真實進氣流的顯著增高重合第一噴霧 齒條的起動，相信造成經由添加第一水質量增量實現最初 動力増強增量的大半。 達成此種増強程度後，開始移開噴霧齒條（如第7圖 右端動力產量下降指示）。由第9圖可見簡單周期加熱速 率的總體減低也伴隨著此動力增強。 (請先閱讀背面之注意事項-Sr填寫本頁) -裝-

•1T -L-j-il.f-c 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 五、發明説明（49 A7 B7 元件標號對照 100。。..燃氣輪機動力產生設備 101.. 。.燃氣輪機引擎 102.. ..壓縮機入口 103。...軸向壓縮機區段 105.. 。。燃燒小室 107。輪機區段 10δ。..。輪機區段階段. 109。.。。進氣過據器 111.·.。轉子 113.. .。壓縮機階段 115.. 。。壓縮機轉子輪葉 117.. 。.壓縮機定子輪葉 121。。..輪機區段轉子輪葉 122.. .。輪機區段定子輪葉 125。.。.殼體 127.. .。轉子軸 133。。..進氣導管 135.. ..進氣導管漸縮部 136。...下表面 137.. ..進氣導管縮窄部 139.. ..進氣導管分歧部 201.. ..噴霧齒條組總成 301.. 。.噴霧齒條 303.. ..噴霧齒條水管 305.. ..噴霧齒條水噴嘴 313.. ..噴霧齒條蒸汽管 315.. ..噴霧齒條蒸汽孔 319.. ..蒸汽歧管 336。^.安裝套筒 403.。。.雷射發射器 407。...雷射靶 411。。。.監視器 413。...檢視口 (請先闊讀背面之注意事項坪填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 53

Claims (1)

1. 經濟部中夫襟準局員工消費合作'.r··;^ 、申請專利範圍 第細I2238號專利申請案申請專利範圍修正 ' 修正日期：88年5月 1. 一種放大產業燃氣輪機淨產出之方法，該燃氣輪機包 含一部軸向流動多階段式壓縮機，其具有一個獲得包 括空氣的工作流體用之入口，該方法包括下述步驟： Μ斜坡式、增量式、或其它K可控制增強添加方 式，將具有高蒸發潛熱的液體小滴，提供給軸向流動 壓縮機獲得的工作流體，俾減低經由壓縮引起的工作 流體溫度升高，因而達成相對於於相比擬條件下但未 . 提供該液體時該燃氣輪機的淨產出測量，燃氣輪機的 淨產出增加。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該提供給工作流 體的液體為醇、或醇混合物、水、或水與一種或多種 酵之混合物。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該提供給工作流 體的液體包含液體水。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其又包括使工作流體 至少全然濕化的步驟。 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該相對於於相比 擬條件下但未提供該液體時該燃氣輪機的淨產出測量 ，燃氣輪機的淨產出增加至少約10%。 6·如申請專利範圍第5項之方法，其中該相對於於相比 擬條件下但未提供該液體時該燃氣輪機的淨產出測量 ，燃氣輪機的淨產出增加至少約20%。 7·如串請專莉範圍第1或5項之方法，其中該軸向流動 _多階段式.壓緒樓运？5 —眉殼體；及該方法又包括測量 •裝 訂 (諳先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) 不紙張尺(CNS ) A4C#- ( 210X297^-,f )

   經濟部中夫襟準局員工消費合作'.r··;^ 、申請專利範圍 第細I2238號專利申請案申請專利範圍修正 ' 修正日期：88年5月 1. 一種放大產業燃氣輪機淨產出之方法，該燃氣輪機包 含一部軸向流動多階段式壓縮機，其具有一個獲得包 括空氣的工作流體用之入口，該方法包括下述步驟： Μ斜坡式、增量式、或其它K可控制增強添加方 式，將具有高蒸發潛熱的液體小滴，提供給軸向流動 壓縮機獲得的工作流體，俾減低經由壓縮引起的工作 流體溫度升高，因而達成相對於於相比擬條件下但未 . 提供該液體時該燃氣輪機的淨產出測量，燃氣輪機的 淨產出增加。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該提供給工作流 體的液體為醇、或醇混合物、水、或水與一種或多種 酵之混合物。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該提供給工作流 體的液體包含液體水。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其又包括使工作流體 至少全然濕化的步驟。 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該相對於於相比 擬條件下但未提供該液體時該燃氣輪機的淨產出測量 ，燃氣輪機的淨產出增加至少約10%。 6·如申請專利範圍第5項之方法，其中該相對於於相比 擬條件下但未提供該液體時該燃氣輪機的淨產出測量 ，燃氣輪機的淨產出增加至少約20%。 7·如串請專莉範圍第1或5項之方法，其中該軸向流動 _多階段式.壓緒樓运？5 —眉殼體；及該方法又包括測量 •裝 訂 (諳先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) 不紙張尺(CNS ) A4C#- ( 210X297^-,f ) 經濟部中央標準局員工消費合作..-.;·-;·製 本- A8 B8 CS D8 六、申請專利範圍 殼體的角向變形之步驟。 8·如申請專利範圍第7項之方法，其中該殼體的角向變 形係使用雷射發射器與雷射靶組合測量。 9.如申請專利範圍第5項之方法，其中該液體水主要呈 具有平均小滴直徑小於約200微米之细霧供應。 10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該液體水係圼多 個氣霧化水質量流量增量供應給入口，該等增量的總 質量流量隨時間而修改俾以控制式放大供應給入口的 液體水量。 11. 如申請專利範圍第10項之方法，其又包括提供熱量和 濕度給工作流體，俾於工作流體溫度可能降至壓縮機 入口出現有害結冰程度期間，仍許可持續動力增強之 步驟。 12. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該液體水係圼多 個氣霧化水質量流量增量供應給入口，該等增量的總 質量流量隨時間而修改俾K控制式放大供應給入口的 液體水量。 13. 如申請拿利範圍第12項之方法，其又包括提供熱量和 濕度給工作流體，俾於工作流體溫度可能降至壓縮機 入口出現有害结冰程度期間，仍許可持續動力增強之 步驟。 14. 如申請專利範圍第13項之方法，其又包括測量工作流 體溫度K確保熱量和濕度充分均勻添加，俾避免入口 出現有害结凉。 · 國國家標準（CNS ) A4洗格（2i〇X297公釐 --------—裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T ABCD 經濟部中央標準局員工消費合!*\;」--::..?衣 申請專利範園 15. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該提供熱量和濕 度給工作流體之步驟包括提供蒸汽給工作流體。 16. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該軸向流動多階 段式壓縮機包括一個殼體，及該方法又包括確保液體 水於工作流體充分均勻分布，K限制殼體的角向扭變 至概略預定可接受限度，以防傷害軸向流動多階段式 壓縮機之步驟。 17. 如申請專利範圍第丨至5，—12和13項中任一項之方法 ，其中該輪機為重型產業燃氣輪機。_ 1δ·如申請專利範圍第17項之方法，其中該液體係呈具有 平均小滴直徑小於約200微米的细霧供應。 19„如申請專利範圍第1至5，12和13項中任一項之方法 ，其中該燃氣輪機又包括一個輪機區段，其具有多個 流體冷卻式轉子輪葉；及該方法又包括監測各該流體 冷卻式轉子輪葉之溫度變化之步驟。 20·如申請專利範圍第19項之方法，其中該液體主要係圼 具有平均小滴直徑小於約200微米的细霧供應。 21.如申請專利範圍第i或5項之方法，其中該液體小滴 之質量流速最初相對於時間K控制式放大，俾緩和燃 氣輪機內部供應液體給工作流體相關的熱應力；及其 後，對其餘放大期間維持大體恆定質量流速。 22· —種用以於特定24小時時間内之至少約6小時擴大具 有產出基線值至少約35百萬瓦的產業燃氣輪機之淨產 出之方法*該產業燃氣輪機包含蒸發冷部輪機的軸向 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 本紙張尺度適用中國國 家標準（CNS ) A4規格（2H5X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消賢合，"":艾 B8 C3 D8 六、申請專利範圍 流動多階段式壓縮機獲得的工作流體用之裝置，該方 法包括下述步驟： 提供包括液體小滴的液體水給軸向流動壓縮機獲 得的X-作流體，俾減低經由壓縮引起的工作流體溫度 升高，因而達成相對於於相比擬條件下但未提供I亥液 體時該燃氣輪機的淨產出測量，燃氣輪機的淨產出增 加。 23。 如申請專利範圍第22項之方法，其中該燃氣輪機具有 放大前產出基線值至少約60百萬瓦。 24。 如申請專利範圍第23項之方法，其中該燃氣輪機具有 放大前產出基線值至少約80百萬瓦。 25. 如申請專利範圍第22項之方法，其中該液體小滴之質 量流速最初相對於時間K控制式放大，俾緩和燃氣輪 機内部供應液體水給工作流體相關的熱應力；及其後 ，對其餘放大期間維持大體恆定質量流速。 26. —種甩以於特定24小時時間内之至少約6小時擄大產 / ... ' 業燃氣輪機之淨產出之方法*該燃氣輪機包含一部 軸向流動多階段式壓縮機，琴具有一個供獲得包括空 氣的工作流體用之入口，該方法包括下述步驟： 提供包括液體小滴的液體水給軸向流動壓縮機獲 得的工作流體，俾減低經由壓縮引起的工作流體溫度 升高，因而達成相對於於相比擬條件下但未提供該液 體時該燃氣輪機的淨產出測量，燃氣輪機的淨產岀增 -ΤΤΠ A m ^ Hi尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公羞） ----------裝— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、δτ .€ 經濟部中央標準局員工·_消費合作4:--一；製 AS B8 "~_ D8______ 六、申請專利範圍 27*如申請專利範圍第26項之方法，其中該相對於於相比 _條件下但未提供該液體時該燃氣輪機的淨產出測量 ’燃氣輪機的淨產出增加至少約10%。 2δ.如申請專利範圍第26項之方法，其中該相對於於相比 擬條件下但未提供該液體時該燃氣輪機的淨產出測量 ’燃氣輪機的淨產出增加至少約20%。 29. 如申請專利範圍第26至28項中任一項之方法，其中該 至少一份習知壓縮機洗滁量的水歷長時間連續供應給 工作流體。 30。 如申請專利範圍第29項之方法，其中該最初習知壓縮 機洗滌量的水相對於時間以控制式放大，俾緩和燃氣 輪機内部供應液體水給工作流體相關的熱應力；及其 後，對其餘放大期間維持大體恆定質量流速。 31*如申請專利範圍第29項之方法，其又包括提供熱量和 濕度給工作流體，俾於工作流體溫度可能降至壓縮機 入口出璁有害结冰程度期間，仍許可持續動力增強之 步驟。 32.如申請專利範圍第26項之方法，其又包括提供熱量和 濕度給工作流體，俾於工作流體溫度可能降至壓縮機 入口出現有害结冰程度期間，仍許可持續動力增強之 步驟。 31—種適用於放大產業燃氣輪機淨產出之裝置，該燃氣 輪機包含一部軸向流動多階段式壓縮機，其具有一個 獲得包括空氣的工作流體思之入口；該步驟包括： ------------ 〜从適用中國國家標準（CNS)A4i^( 210X297公釐） _ 58 - --------—I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ABCD 經濟部中夬標準局員工消費合作4,¾ .裝 六、申請專利範圍 一個位置大體毗鄰壓縮機入口的第一裝置，其係 供提供包括液體小滴的液體水給軸向流動壓縮機獲得 的工作流體；及 補充裝置，其係供提供包括液體小滴的液體水給 工作流體，該補充裝置位置比較第一裝置更違離壓縮 機入口。 34·如申請專利範圍第33項之裝置，其中該第一裝置之構 造設計適合圼具有平均小滴大小小於約200微米之细 霧供應水給工作流體，而該水於壓縮機入口大體均勻 分布於工作流體。 35·如申請專利範圍第33或34項之裝置，其中該提供液體 水給工作流體用之補充裝置包含提供多個氣霧化水質 量流量增量給壓縮機獲得的工作流體用之裝置。 36·如申請專利範圍第35項之裝置，其中該提供多個氣霧 化水質量流量增量用之裝置包括一個噴霧齒條組總成 ，其包含至少一根噴霧齒條水管和至少一個與該噴霧 齒條水管聯结的噴霧齒條水噴嘴。 37。如申請專利範圍第33項之裝置，其中該提供液體水給 工作流體用之補充裝置其位置充分遠離壓縮機入口， 故若於負載下操作*則補充裝置的任何结構件須整辕 由補充裝置裂離，此種结構件被重力拉至搭接至輪_ 殼體且位在壓縮機入口前方的進氣導管下表面，隨後 ’由於進氣導管內部壓力與流動促成的力而被拉至與 壓縮機本身的任何元丨牛接觸。 I紙—家縣（CNS )八4祕（2⑴χ297公瘦） ~ (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂 經濟部中央檩率局員H消費合作衽印袈 Βδ —~~一__ όΙ___ 穴、申請專利範圍 —~~： ~ 3δ·如申請專利範圍第36項之裝置，其中該噴霧齒條組總 成包含一個或多個與對應一個或多個噴嘴聯结的限制 孔口，因此，若個別噴嘴於輪機操作時由嗔霧齒條組 總成鬆脫，則可有效限制流至工作流體的水流量。 39·如申請專利範圍第33項之裝置，其又包括檢知可能因 添加液體水給工作流體引起輪機殼體變形用之裝置。 40。 如申請專利範圍第3g項之裝置，其中該檢知輪機殼體 之裝置包括一個雷射發射器和一個雷射靶的組合，其 係安裝於輪機殼體外部。 41。 如申請專利範圍第33項之裝置，其又包括控制輪機殼 體變形至概略預定可接受限度以內Κ防壓縮機損傷用 之裝置。 42·如申請專利範圍第41項之裝置，其中該控制輪機殼體 變形之裝置包含一部製程控制電腦，其連接至第一裝 置與補充裝置之一者或二者，其係供調整供應水的質 量流量偉對測得之輪機殼體變形產生回應。 43.如申請專利範圍第33項之裝置，其中該燃氣輪機又包 括一個輪機區段 > 其具有多片流體冷卻式轉子輪葉； 及該裝置又包括監測各該流體冷卻式轉子輪葉溫度情 況用之裝置。 44·如申請專利範圍第43項之裝置，其中該監測各該流體 冷卻式轉子輪葉溫度情況用之裝置包括一部光頻高溫 計，其係供經由一根檢視管監測各該流體冷卻式轉子 輪葉發射的能量。 一-‘ I _ _ - 本紙張尺度^家標準（CNS ) Α4規格（210Χ2$7公釐）—~~' ----------t----_----ir--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • —^ϋ me fBm—i ml r 經濟部中央椟準局員工消費合作社.S製 B8 C3 -D8 __ 申請專利範圍 45.如申請專利範圍第33項之裝置，其又包括監測於壓縮 機入口有害结冰用之裝置。 46·如申請專利範圍第45項之裝置，其又包括於工作流體 (每含接受自第一和補充液體水添加裝置的水）溫度 可能降至壓縮機入口出現有害结冰程度期間，提供熱 量和濕度給工作流體用之裝置。 47. 如申請專利範圍第46項之裝置，其中該提供熱量和濕 〜度給工作流體用之裝置包括多個設置充分遠離壓縮機 入口的蒸汽噴嘴，故若於負載下操作而多個噴嘴由殼 體裂離並被拉向壓縮機入口，則噴嘴將被重力拉至搭 接至輪機殼體且位在壓縮機入口前方的進氣導管下表 面，隨後，由於進氣導管內部壓力與流動促成的力而 被拉至與壓縮機本身的任何元件接觸；及又，其中該 等多個蒸汽噴嘴一空間設置、取向與分布可使蒸汽於 壓縮機入口大體均勻分布於工作流體。 48. 如申請專利範圍第45或47項之裝置，其又包括測量於 壓縮機入口的工作流體溫度用之裝置。 49. 如申請專利範圍第33項之裝置，其中該供應水給工作 流體用之第一裝置和補充裝置之大小合併可提供工作 流體給壓縮機入口，其大體至少占1 wt%與全濕化空 氣混合的液體水之約四分之三。 50. 如申請專利範圍第49或33項之裝置，其中該輪機為重 型產業燃氣輪機。 51. 如串請專莉範圍第49或33項之裝置，其中該輪戀配衡 本纸張尺度適用中國國家操準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） y. 1T (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   經濟部中央檩準局員工消費合作祍印製 有一個分開裝置，其係供蒸發進氣冷卻攝入輪機的周 圍空氣’空氣係經由壓縮機入口通至壓縮機區段並於 其中壓縮。 52·〜種適用於增強產業燃氣輪機的淨產出用之裝置，該 燃氣輪機包含一部軸向流動多階段式壓縮機，其具有 〜個獲得包括空氣的工作流體用之入口，該裝置包括 於操作期間，圼多個氣霧化水質量流量增量，提供包 含液體小滴的液體水之裝置。„ 53·如申請專利範圍第52項之裝置，其中該提供多個氣霧 化水質量流量增量用之裝置包括一個噴霧齒條組總成 ’其包含至少一根噴霧齒條水管和至少一個與該噴霧 齒條水管聯结的噴霧齒條水噴嘴。 54·如申請專利範圍第53項之裝置，其中該噴霧齒條組總 成的噴霧齒條水噴嘴之尺寸可主要圼具有平均小滴直 徑小於約200微米之细霧供應液體水給工作流體，及 水於壓縮機入口大體均勻分布於工作流體。 55.如申請專利範圍第54或53項之裝置，其中該噴霧齒條 組總成設置成充分遠雛壓縮機入口，故若於負載下操 作而館一個噴霧齒條水噴嘴由噴霧齒條組總成裂離， 則噴嘴將被重力拉至搭接至輪機殼 1體且位在壓縮機入 〇前方的進氣導管下表面，隨後，由於進氣導管內部 壓力與流動促成的力而被拉至與壓縮機本身的任何元 件接觸。 53。如.串請專利範圍第55項之裝置，其中該噴霧齒條組總 ( 210X297公釐) -62 -^ ---------- 裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作4U;. f衣 33 C3 D8 六、申請專利範圍 成包含一個或多個聯结至對應一個或多個噴嘴的限制 孔口，因而若個別噴嘴於輪機操作時由噴霧齒條組總 成鬆脫，則可有效限制流至工作流體的水流量。 57. 如申請專利範圍第52項之裝置，其又包括檢測添加液 體水給工作流體引起的輪機殼體變彤用之裝置。 58. 如申請專利範圍第57項之裝置，其中該檢知輪機殼體 之裝置包括一個雷射發射器和一個雷射靶的組合，其 係安裝於輪機殼體外部。 … 59. 如申請專利範圍第57項之裝置’其又包括控制輪機殼 體變形至概略預定可接受限度Μ内Μ防壓縮機損傷用 之裝置。 60. 如申請專利範圍第59項之裝置’ _中該控制輪機殼體 變形之裝置包含一部製程控制電猶，其連接至第一裝 置與補充裝置之一者或二者，其係供調整供應水的質 量流量俾對測得之輪機殼體變形赛生回應。 61. 如申請專利範圍第52項之裝置’其中該燃氣輪機又包 括一個輪機區段，其具有多片流_冷卻式轉子輪葉； 及該裝置又包括監測各該流體冷卸式轉子輪葉溫度情 況用之裝置。 62. 如申請專利範圍第61項之裝置，其中該監測各該流體 冷卻式轉子輪葉溫度情況用之裝籩包括一部光頻高溫 計，其係供經由一根檢視管監測各該流體冷卻式轉子 輪葉發射的能量。 63. 如申請專利範圍第52項之装置，其又包括監測於壓嫌 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Α4現格（210Χ297公釐） I---„----------’---~··ιτ------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 缠濟部中夬檩準局員工消費合作i-^欢 A8 B8 C3 D8 申請專利範圍 ~~ 機入口有害结冰用之裝置。 64.如申請專利範圍第61項之裝置，其又包括於工作流體 (包含接受自第一和補充液體水添加裝置的水）溫度 可能降至壓縮機入口出現有害结冰程度期間，提供熱 量和濕度給工作流體用之裝置。 δ5,如申請專利範圍第64項之裝置，其中該提供熱量和濕 度給工作流體用之裝置包括多個設置充分遠離壓縮機 入口的蒸汽噴嘴，故若於負載下操作而多個噴嘴由殼 體裂雛並被拉向壓縮機入口，則噴嘴將被重力拉至搭 接至輪機殼體且位在壓縮機入口前方的進氣導管下表 面，隨後*由於進氣導管內部壓力與流動促成的力而 被拉至與壓縮機本身的任何元件接觸；及又，其中該 等多個蒸汽噴嘴之空間設置、取向與分布可使蒸汽於 壓縮機入口大體均勻分布於工作流體。 66, 如申請專利範圍第64或65項之裝置，其又包括測量於 壓縮機入口的工作流體溫度用之裝置。 67. 如申請專利範圍第53項之裝置，其中於噴霧齒條組總 成採用足夠多個噴霧齒條水噴嘴俾提供工作流體給壓 縮機入口，其大體至少占1 wt%與全濕化空氣混合的 液體水之約四分之三。 種動力產生裝置，包括： ' 一部燃氣輪機，具有一部軸向流動多階段式壓縮 機，其具有一個可獲得包括空氣的工作流體甩之入口 从適用十國.國家操準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公董 —64 -----------裝— (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 « ml tn Kn K · ABCD 經濟部中央標率局員工消費合作钍-S装 六、申請專利範圍 提供包含液體水小滴的液體水給壓縮機獲得的工 作流體用之裝置；及 提供熱量和濕度給壓縮機獲得的工作流體，俾於 工作流體溫度可能降至壓縮機入口出現有害結冰程度 期間，仍許可使液體水供應給工作流體用之裝置。 69.—種動力產生裝置，包括： 一部燃氣輪機，具有一部軸向流動多階段式壓縮 機，其具有一個可獲得包括空氣的工作流體用之入口 9 提供包含液體水小滴的液體水給壓縮機獲得的工 作流體用之裝置；及 測量當液體水提供給工作流體時殼體的角向扭變 用之裝置。 70·—種動力產生装置，包含一部產業燃氣輪機，其具有 一部壓縮機，附有獲得包括空氣的工作流體用之入口 ，蒸發進氣冷卻裝置，和添邡水至壓縮機獲得的工作 流體至超過工作流體全濕化點用之裝置。 71.如申睛專利範圍桌70項之裝置，其中該添加水至工作 流體用之裝置包括一部壓縮機洗滌裝置設置於壓縮機 入Ο近處。 ?2.如申請專利範圍第70項之裝置，其中該添加水至工作 流體用之裝置包括一或多個噴霧齒條組總成，其各自 包含至少一根噴霧齒條水管和至少一個與噴霧齒條水 管翳结的噴霧齒絛水噴嘴。 -------- 本-氏張从朝 ( CNS ) A4^£i. (21DX297 公釐） ----.------‘裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 65 經濟部中央標準局員工消費合作社".- AS B8 C8 D8 六、申請專利範圍 73. 如申請專利範圍第72項之裝置，其中該添加水至工作 流體用之裝置額外包括一部壓縮機洗滌裝置設置於壓 縮機入口近處。 74. 如申請專利範圍第70項之裝置，其中該產業燃氣輪機 具有淨產出至少約35百萬瓦，使用添加水至工作流體 用之裝置除外。 75. 如申請專利範圍第74項之動力產生裝置，其中該燃氣 輪機具有淨產出至少約60百萬瓦，使用達成濕壓縮動 力增強用之裝置除外。 76. 如申請專利範圍第76項之動力產生裝置，其中該燃氣 輪機具有淨產出至少約80百萬瓦，使用達成濕壓縮動 力增強用之裝置除外。 77. —種動力產生裝置*包括： a) —部產業燃氣輪機，其包含一部軸向流動多階 段式壓縮機，其具有一個可獲得包括空氣的工作流體 用之入口；及 b) —種達成工作流體的蒸發進氣冷卻及其後增強 該輪機的淨產出用之裝置，其係利用噴嘴足量液體水 入工作流體而達成工作流體的全濕化，及於一個或多 個壓縮機階段採用階段間蒸發冷卻措施。 78. —種動力產生裝置，包括： a)—部產業燃氣輪機，其包含一部軸向流動多階 段式壓縮機，其具有一個可獲得包括空氣的工作流體 泻之入口；及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----„-----—裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 .#線 經濟部中央標準局員工消費合作.Γίχ,ν製 AB B3 . C8 D8 六、申請專利範圍 b)—種增強該輪機的淨產出用之装置，該裝置包 含： U )—種第一裝置其位置大體毗鄰壓縮機入口 ，其係供提供包括液體小滴的液體水給軸向流動壓縮 機獲得的工作流體；及 (ϋ)補充裝置，其係供提供包括液體小滴的液 體水給工作流體，該補充裝置位置比較第一裝置更遠 離壓縮機入口。 79.—種線上清潔產業燃氣輪機壓縮機區段之方法，該燃 氣輪機的動力產量已經經由提供圼具有平均小滴直徑 約200微米或Μ下的多個氣霧化水質量流量増量形式 的液體水給該輪機之壓縮機入口而增強一段時間，該 方法包括下列一或多者： a) 以由設置於壓縮機入口近側的壓縮機洗滌裝置 提供的粗壓縮機洗滌增量，補充多個氣霧化水質量流 量增量；或Μ來自壓縮機洗滌裝置呈粗壓縮機洗滌形 式的對應水質量流量替代該多個氣霧化水質量流量增 量中之一或多個增量； b) 定期或間歇供應一或多個額外氣霧化水質量流 量增量；及 c) 定期或間歇Μ控制方式去除加至壓縮機的全部 水增量，及於線上操作輪機足夠長時間Κ蒸發或裂解 结垢沈積物。 種缤上清潔產業燃氣輪機壓縮機區段之方法，該燃 CNS 7'A4i^ ( 210X297，.^ ) ---------- 裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、·ιτ 馨線 67 δ 8 s S ABCD 經濟部中夬標隼局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 氣輪機的動力產量已經經由提供圼具有平均小滴直徑 約200微米或K下的多個氣霧化水質量流量增量形式 的液體水給該輪機之壓縮機入口而增強一段時間，及 該輪機配備有可節流入口導葉，該方法包括間歇或定 期節流入口導葉，同時維持流至輪機壓縮機的最大液 體水質量流速。 81.—種線上清潔產業燃氣輪機壓縮機區段之方法，該燃 氣輪機的動力產量已經經由圼多個氣霧化水質量流量 增量，提供液體水給該輪機之壓縮機入口而大體連續 增強一段時間，該方法包括： a) 使輪機Μ較低轉子速度離線； b) M第二轉子速度冷卻壓縮機區段俾準備引進可 發泡清潔組成物至壓縮機； 及以一次或多次反複， c) 建立一種介於第一較低轉子速度與第二轉子速 度間之轉子速度》供分布發泡清潔組成物大體遍布壓 縮機全長； d) 於壓縮機內輸送或形成一定容積的發泡清潔組 成物； e) 建立每分鐘約0轉及Μ上的較低浸泡轉子速度 ，但該轉子速度低於步驟b)的第二轉子速度； f) 保持發泡清潔組成物定位於壓縮機經歷所需浸 泡時間； g) 提高轉子速度以誹除發泡清潔組成物·及傳送 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4見格（210X297公釐） 68 It—· ^^^^1 ff—^— utm fl^in .awmm —^n tn an·— 一- mt i i I m 0¾ 、v'口 备 (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) AS BS CS DS 六、申請專利範圍 液體水清洗通過壓縮機全長；及 h)供應液體水清洗給壓縮機俾大體去除全部清潔 組成物。 I裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 69 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規袼（210 X 297公釐）