(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンエンジンの圧縮機のベルマウスまわりに使用される圧縮機洗浄システムを提供する。【解決手段】圧縮機洗浄システム１００は、圧縮機のベルマウスまわりに配置されるベルマウス洗浄ノズル１１０、およびベルマウスの下側半分部まわりに配置されベルマウス洗浄ノズルが作動すると閉じられ得る洗浄ドアアセンブリ１８０を有することができる。【選択図】図３
2014095379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンの圧縮機のベルマウスまわりに使用する圧縮機洗浄システムであって、
前記圧縮機の前記ベルマウスまわりに配置されるベルマウス洗浄ノズルと、
前記ベルマウスの下側半分部まわりに配置され、前記ベルマウス洗浄ノズルが作動すると閉じられ得る、洗浄ドアアセンブリと
を備える、圧縮機洗浄システム。
【請求項２】
前記ベルマウス洗浄ノズルが、水源および洗剤源と連通する、請求項１記載の圧縮機洗浄システム。
【請求項３】
前記ベルマウス洗浄ノズルが、前記ベルマウスの内側ケーシングまわりに配置される、請求項１記載の圧縮機洗浄システム。
【請求項４】
複数のベルマウス洗浄ノズルをさらに備える、請求項１記載の圧縮機洗浄システム。
【請求項５】
前記圧縮機の１つまたは複数の段まわりに配置される１つまたは複数の下流洗浄ノズルをさらに備える、請求項１記載の圧縮機洗浄システム。
【請求項６】
前記１つまたは複数の下流洗浄ノズルが、１つまたは複数の空気抽出パイプと連通する、請求項５記載の圧縮機洗浄システム。
【請求項７】
前記洗浄ドアアセンブリが、「Ｕ」字様形状の洗浄ドアを備える、請求項１記載の圧縮機洗浄システム。
【請求項８】
前記洗浄ドアが、前記圧縮機の前方ケーシングまわりに配置される、請求項７記載の圧縮機洗浄システム。
【請求項９】
前記洗浄ドアが、前記ベルマウスの内側ケーシングと外側ケーシングの間に延在する、請求項７記載の圧縮機洗浄システム。
【請求項１０】
前記洗浄ドアが、その上にゴム引きされた接触面を備える、請求項７記載の圧縮機洗浄システム。
【請求項１１】
前記洗浄ドアアセンブリが、洗浄ドアを枢動させるヒンジを備える、請求項１記載の圧縮機洗浄システム。
【請求項１２】
前記洗浄ドアアセンブリが、洗浄ドアを枢動させる作動デバイスを備える、請求項１記載の圧縮機洗浄システム。
【請求項１３】
前記洗浄ドアアセンブリが、洗浄ドアを開位置に付勢するばねを備える、請求項１記載の圧縮機洗浄システム。
【請求項１４】
前記ベルマウス洗浄ノズルおよび前記洗浄ドアアセンブリと通じる洗浄コントローラをさらに備える、請求項１記載の圧縮機洗浄システム。
【請求項１５】
圧縮機を洗浄する方法であって、
ベルマウス洗浄ノズルを通して清浄液を噴射するステップと、
前記圧縮機のベルマウスまわりに配置される洗浄ドアを閉めるステップと、
所定速度で前記圧縮機を回転させるステップと
を含む方法。
【請求項１６】
前記噴射ステップが、所定量の前記清浄液を噴射するステップ、および／または前記清浄液を所定時間噴射するステップを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記所定量および／または前記所定時間になった後、前記洗浄ドアを開けるステップをさらに含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
下流洗浄ノズルを通して前記清浄液を噴射するステップをさらに含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記噴射ステップの前に圧縮機速度および圧縮機温度をチェックするステップをさらに含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
ガスタービンエンジンに使用される圧縮機であって、
ベルマウスと、
前記ベルマウスの下流にある複数の段と、
圧縮機洗浄システムと
を備え、
前記圧縮機洗浄システムが、前記ベルマウスまわりに配置される洗浄ノズルおよび洗浄ドアアセンブリを有する、
圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願およびその結果生じる特許は、一般的に、ガスタービンエンジンに関し、より詳細には、枢動する洗浄ドアが付いたベルマウスを使用して圧縮機の洗浄および被覆を改善するオフライン圧縮機洗浄システムおよび洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンが動作すると、気中浮遊汚染物質が圧縮機の動翼および静翼ならびに他の構成要素を被覆することがある。時間とともに微粒子が堆積し、それによって圧縮機を通る空気流が制限を受け、ガスタービンエンジン全体の性能および効率が悪影響を受ける恐れがある。そうした堆積を減少させるために、水洗浄システムを使用して、圧縮機の動翼および静翼から堆積した粒子状物質を取り除くことができる。
【０００３】
そうした水洗浄システムは、上流の圧縮機段には洗浄に効果的であるが、中間および下流の圧縮機段においては、しばしば洗浄の低下または少しも洗浄されない状況が見られる。具体的には、清浄液は、圧縮機の前方端部にあるベルマウスまわりに全体的に噴射される。清浄液は、下流段に着くまでに分解または気化してしまうことがある。さらに、清浄液のノズルが詰まってくると、清浄効果がさらに低下し、また噴霧パターンが望ましくなく変化してしまうこともある。圧縮機を洗浄する他の既知の方法には、洗浄の継続時間および／もしくは頻度を増加させること、水に対する清浄液の比率を上げること、清浄液のタイプを変えること、泡ベースの清浄剤を使用すること、ならびに／または定期的に人手により清浄することが含まれる。
【０００４】
したがって、改善されたオフライン圧縮機洗浄システムおよび洗浄方法が必要とされている。そうした改善されたシステムおよび方法は、性能および効率が向上するように、圧縮機の全ての段、特に下流段を適切に洗浄することができることが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／００８３９３３号公報
【発明の概要】
【０００６】
したがって、本出願およびその結果生じる特許は、ガスタービンエンジンの圧縮機のベルマウスまわりに使用する圧縮機洗浄システムを提供する。圧縮機洗浄システムは、圧縮機のベルマウスまわりに配置されるベルマウス洗浄ノズル、およびベルマウスの下側半分部まわりに配置されベルマウス洗浄ノズルが作動すると閉じられ得る洗浄ドアアセンブリを有することができる。
【０００７】
本出願およびその結果生じる特許は、さらに、圧縮機の洗浄方法を提供する。方法は、ベルマウス洗浄ノズルを通して清浄液を噴射するステップ、圧縮機のベルマウスまわりに配置される洗浄ドアを閉めるステップ、および清浄液が中に入っている状態で圧縮機を所定速度で回転させるステップを含むことができる。
【０００８】
本出願およびその結果生じる特許は、さらに、ガスタービンエンジンに使用する圧縮機を提供する。圧縮機は、ベルマウス、ベルマウスの下流にある多数の段、および圧縮機洗浄システムを有することができる。圧縮機洗浄システムは、ベルマウスまわりに配置される洗浄ノズルおよび洗浄ドアアセンブリを有することができる。
【０００９】
本出願およびその結果生じる特許の上記その他の特徴および改善点は、当業者には、いくつかの図面および添付の特許請求の範囲とあわせて以下の詳細な説明を読めば明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】圧縮機、燃焼器、タービンおよび負荷を示す、ガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】圧縮機抽出配管が付いた圧縮機の部分断面図である。
【図３】本明細書に記載され得るベルマウスドアを有する圧縮機洗浄システムの部分断面図である。
【図４】図３の圧縮機洗浄システムのベルマウスドアの正面図である。
【図５】図３のベルマウスドアを有する圧縮機洗浄システムの部分側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に図面を参照する。いくつかの図面を通して同様の番号は同様の要素を示す。図１は、本明細書で使用可能なガスタービンエンジン１０の概略図である。ガスタービンエンジン１０は、圧縮機１５を含むことができる。圧縮機１５は流入してくる空気流２０を圧縮する。圧縮機１５は、圧縮された空気流２０を燃焼器２５に送り出す。燃焼器２５は、圧縮された空気流２０と加圧された燃料流３０を混合し、その混合物に点火して燃焼ガス流３５を作り出す。図面には燃焼器２５が１つだけしか示されていないが、ガスタービンエンジン１０の燃焼器２５の数はいくつでもよい。燃焼ガス流３５は、次いで、タービン４０へと流れる。燃焼ガス流３５によってタービン４０が駆動され、それによって機械仕事が生成される。タービン４０で生成された機械仕事によって、シャフト４５を介して圧縮機１５が駆動され、また発電機などのような外部負荷５０が駆動される。
【００１２】
ガスタービンエンジン１０には、天然ガス、様々なタイプの合成ガスおよび／または他のタイプの燃料を使用することができる。ガスタービンエンジン１０は、これらに限定するものではないが、例えば７または９シリーズの重構造（ｈｅａｖｙ  ｄｕｔｙ）ガスタービンエンジンなどを含む、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｓｃｈｅｎｅｃｔａｄｙ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋが提供する数多くの様々なガスタービンエンジンのうちの任意のものであってよい。ガスタービンエンジン１０は、様々な構成を有することができ、また他のタイプの構成要素を使用することもできる。本明細書では、他のタイプのガスタービンエンジンを使用することもできる。本明細書では、複数のガスタービンエンジン、他のタイプのタービンおよび他のタイプの発電装置を一緒に使用することもできる。
【００１３】
図２には、ガスタービンエンジン１０などと共に使用可能な圧縮機１５の一例が示されている。圧縮機１５は、多数の段５５を含むことができる。図面には１８の段５５が示されているが、使用する段５５の数はいくつでもよい。各段５５は、円周方向に配置される多数の回転動翼６０を含む。使用する動翼６０の数はいくつでもよい。動翼６０は、ロータホイール６５上に取り付けられ得る。ロータホイール６５は、シャフト４５に取り付けられ、それと共に回転することができる。各段５５は、さらに、円周方向に配置される多数の静翼６７を含むことができる。使用する静翼６７の数はいくつでもよい。静翼６７は、外側ケーシング７０内に取り付けられ得る。ケーシング７０は、ベルマウス７５からタービン４０の方に向かって延在することができる。空気流２０は、こうして、ベルマウス７５まわりから圧縮機１５に入り、段５５の動翼６０と静翼６７によって圧縮されて、燃焼器２５へと流れる。
【００１４】
ガスタービンエンジン１０は、さらに、空気抽出システム８０を含むことができる。空気抽出システム８０は、タービン４０の冷却または他の目的に使用するために、圧縮機１５内の空気流２０の一部を抽出することができる。空気抽出システム８０は、いくつかの空気抽出パイプ８５を含むことができる。各空気抽出パイプ８５は、圧縮機の段５５のうちの一つまわりの抽出ポート９０からタービン４０の段のうちの一つに向かって延在することができる。この例では、第９段抽出パイプ９２と第１３段抽出パイプ９４が図示されている。圧縮機１５の他の段５５からの抽出を使用することもできる。第９段抽出パイプ９２は、タービン４０の第３段９６と連通することができ、一方第１３段抽出パイプ９４は、タービンの第２段９８と連通することができる。他のタービン段および他のタイプの抽出を使用することもできる。
【００１５】
図３〜５には、本明細書に記載され得るような圧縮機洗浄システム１００の一例が示されている。圧縮機洗浄システム１００は、１つまたは複数のベルマウス洗浄ノズル１１０を含むことができる。ベルマウス洗浄ノズル１１０の寸法、形状または構成は、適当などんなものでもよい。ベルマウス洗浄ノズル１１０は、多量の水１３０が入っている水源１２０ならびに多量の洗剤１５０が入っている洗剤源１４０と連通することができる。水１３０および洗剤１５０は、所定の比率で混ぜられ、清浄液１５５が作られ得る。他のタイプの流体および他のタイプの流体源を本明細書で使用することもできる。ベルマウス洗浄ノズル１１０の１つまたは複数は、ベルマウス７５の内側ケーシング１６０まわりに配置され、したがって、清浄液１５５の流れは圧縮機１５の段５５を通る全体的に軸方向の経路を進むことができる。他の構成要素および他の構成を本明細書で使用することもできる。
【００１６】
圧縮機洗浄システム１００は、さらに、いくつかの下流洗浄ノズル１７０を含むことができる。下流洗浄ノズル１７０の寸法、形状または構成は適当などんなものでもよい。下流洗浄ノズル１７０の１つまたは複数は、圧縮機１５の最終段５５まわりに配置され得る。具体的には、下流洗浄ノズル１７０の１つまたは複数は、第９段抽出パイプ９２と連通することができ、さらに下流洗浄ノズル１７０の１つまたは複数は、第１３段抽出パイプ９４と連通することができる。本明細書で他の段を使用することもできる。第９段抽出パイプ９２および第１３段抽出パイプ９４は、清浄液１５５が流れるように、水源１２０および洗剤源１４０と連通することができる。他の構成要素および他の構成を本明細書で使用することもできる。
【００１７】
圧縮機洗浄システム１００は、さらに、本明細書に記載され得るような、ベルマウス７５まわりに配置される洗浄ドアアセンブリ１８０を有することができる。洗浄ドアアセンブリ１８０は、洗浄ドア１９０を含むことができる。例えば、図４に示されるように、洗浄ドア１９０の形状は、実質的に、半円様または「Ｕ」字様形状２００であってよい。洗浄ドア１９０の形状は、ベルマウスの形状と概ね一致する。洗浄ドアアセンブリ１８０は、ヒンジ２１０を有することができる。ヒンジ２１０は、洗浄ドア１９０と作動デバイス２２０の間に延在することができる。他のタイプの枢動デバイスを本明細書で使用することもできる。作動デバイス２２０は、電動機または空気圧式装置などを含むことができ、それによって洗浄ドア１９０が、図３に示されるような閉位置２３０と図５に示されるような開位置２４０の間で枢動される。洗浄ドアアセンブリ１８０は、さらに、ばね２５０を含むことができる。ばね２５０によって、洗浄ドア１９０は開位置２４０に付勢され得る。他の構成要素および他の構成を本明細書で使用することもできる。
【００１８】
洗浄ドア１９０は、ベルマウス７５の下側半分部２６０まわりに配置され得る。洗浄ドア１９０は、閉じたときそこを通る流路を遮断するように、圧縮機１５の前方ケーシング２７０まわりに配置され得る。洗浄ドア１９０は、ベルマウスの内側ケーシング１６０と外側ケーシング２８０の間に延在することができる。ドア１９０は、ゴム引きされた接触シーリング面２８５を有し、それによって確実に前方ケーシング２７０と係合できるようになる。いくつかのリミットスイッチおよび他のタイプのセンサを確かな係合を確実にするのに使用することができる。他の構成要素および他の構成を本明細書で使用することもできる。
【００１９】
圧縮機洗浄システム１００は、洗浄コントローラ２９０によって動作され得る。洗浄コントローラ２９０によって、水１３０と洗剤１５０が洗浄液１５５に適した比率でベルマウス洗浄ノズル１１０および下流洗浄ノズル１７０に供給され得る。洗浄コントローラ２９０は、任意のタイプのプログラマブル論理コントローラであってよく、ガスタービンエンジン１０の全制御システムと連通することができる。洗浄コントローラ２９０は、さらに、洗浄ドア１９０が作動デバイス２２０によって閉位置２３０と開位置２４０の間で枢動するように、洗浄ドアアセンブリ１８０を制御することができる。洗浄コントローラ２９０へのフィードバックに様々なセンサを本明細書で使用することができる。適切な清浄および適用範囲を確実にするように、本明細書における洗浄コントローラ２９０へのアクセスおよび運転パラメータは制限され得る。
【００２０】
洗浄コントローラ２９０は、さらに、全運転パラメータが圧縮機洗浄システム１００の使用に適しているかを判断することができる。具体的には、洗浄コントローラ２９０は、清浄液１５５による清浄作用を促進するように、タービン４０が「ターニングギヤ」速度で運転するように決定を下すことができる。さらに、洗浄コントローラ２９０は、清浄液１５５の噴射が材料においてクリープを起こすまたは機械的もしくは構造的なあらゆる変形を引き起こすような内部金属への熱衝撃を与えないように、ホイールスペース温度が適当なレベルにあるかを判断することができる。さらに、洗浄コントローラ２９０は、シャフトの速度が所定のＲＰＭ限界などを超えると洗浄ドア１９０を自動的に開くことができる。本明細書で他のタイプの運転パラメータに注目してもよい。
【００２１】
運転必要条件が満たされると、洗浄コントローラ２９０によって、圧縮機洗浄システム１００が作動され得る。洗浄コントローラ２９０によって、こうして、作動デバイス２２０を介して洗浄ドア１９０が閉位置２３０へと動かされる。次いで、清浄液１５５がベルマウス洗浄ノズル１１０および／または下流洗浄ノズル１７０を通って圧縮機１５に噴射され得る。清浄液１５５は、所定液位および／または所定量まで圧縮機１５のケーシング７０を満たし、それによって圧縮機構成要素と清浄液１５５の所定時間の接触が促進され得る。圧縮機洗浄システム１００によって、こうして、圧縮機動翼および静翼から付着物を取り除きさらにその金属表面を処理するために、内部の構成要素を予洗で液に浸すことが可能になる。例えば、帯電防止液などを本明細書で使用することもできる。所定量、所定時間または他のパラメータに達すると、洗浄コントローラ２９０によってベルマウス洗浄ノズル１１０および／または下流洗浄ノズル１７０が止まり、洗浄ドア１９０が開くことができる。他の構成要素および他の構成を本明細書で使用することもできる。
【００２２】
圧縮機洗浄システム１００は、こうして、圧縮機１５、特にその最終段５５の適切かつ完璧な清浄を実現する。さらに、圧縮機洗浄システム１００は、ノズルが詰まり噴霧パターンが影響を受けるという問題をなくすまたは減少させることができる。圧縮機洗浄システム１００は、実質的に、従来型のノズルを使用することなく様々な溶媒を追加できることによって、出力および熱消費率の低下の程度（ｏｕｔｐｕｔ ａｎｄ  ｈｅａｔ  ｒａｔｅ  ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ  ｒａｔｅｓ）を減少させることができる。圧縮機洗浄システム１００は、ケーシングに新たに貫入させる必要なくして簡単に取り付けることができ、また既存の制御システムに簡単に組み込むことができる。圧縮機洗浄システム１００によって、度重なる水洗浄による圧縮機動翼の浸食を減少させることができる。具体的には、圧縮機洗浄システム１００は、短時間でより質の高い洗浄を可能にし、さらに、いたるところで良好な洗浄が行われる割合を増加させることができる。異なるタイプの複数の清浄液を本明細書で使用することができる。さらに、同様または異なる複数の清浄液を圧縮機１５およびタービン４０に使用することもできる。
【００２３】
以上の説明は、本出願およびその結果生じる特許の特定の実施形態のみに関することが明らかであろう。以下の特許請求の範囲およびその均等物によって定義されるような本発明の一般的な精神および範囲から逸脱することなく、当業者によって本発明に様々な変更および修正を加えることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１０  ガスタービンエンジン
１５  圧縮機
２０  空気
２５  燃焼器
３０  燃料
３５  燃焼ガス
４０  タービン
４５  シャフト
５０  負荷
５５  段
６０  動翼
６５  ロータホイール
６７  静翼
７０  ケーシング
７５  ベルマウス
８０  空気抽出システム
８５  空気抽出パイプ
９０  空気抽出ポート
９２  第９段抽出パイプ
９４  第１３段抽出パイプ
９６  第３段
９８  第２段
１００  圧縮機洗浄システム
１１０  ベルマウス洗浄ノズル
１２０  水源
１３０  水
１４０  洗剤源
１５０  洗剤
１５５  清浄液
１６０  内側ケーシング
１７０  下流洗浄ノズル
１８０  洗浄ドアアセンブリ
１９０  洗浄ドア
２００  Ｕ字様形状
２１０  ヒンジ
２２０  作動デバイス
２３０  閉
２４０  開
２５０  ばね
２６０  下側半分部
２７０  前方ケーシング
２８０  外側ケーシング
２８５  接触面
２９０  洗浄コントローラ
【図１】
2014095379.tif 000003
【図２】
2014095379.tif 000004
【図３】
2014095379.tif 000005
【図４】
2014095379.tif 000006
【図５】
2014095379.tif 000007