(57)【要約】  ターボ機械エンジンの停止後のターボ機械エンジンの安全始動クリアランスを予測するシステム(100)および方法(1000)が提供される。システムは、複数の温度検出手段(TDM)(300)に動作可能に接続されているコントローラ(200)を含む。TDMは、エンジンケーシング(10)の上部および下部に配置されており、エンジンのパラメータを検出するようにかつ検出されたパラメータをコントローラへ送信するように構成されている。コントローラは検出されたパラメータを受信して、コントローラの制御アプリケーションにより、エンジンの構成要素が十分なクリアランスを有しているかどうかを判定するように構成されている。コントローラは、例えばユーザへ、クリアランス情報を送信するようにさらに構成されている。クリアランス情報に基づき、ターボ機械エンジンは再始動させられる。
2019518901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
停止後のターボ機械エンジンの安全始動クリアランスを判定するためにターボエンジン(1)上に選択的に配置されている複数のセンサ(300)に動作可能に接続されているコントローラ(200)における方法(1000)であって、
前記複数のセンサにより、前記ターボ機械エンジンのパラメータをモニタするステップと、
前記モニタされたパラメータから上部ケーシング温度および下部ケーシング温度を確認するステップと、
前記確認されたケーシング温度に一部基づいて、前記ターボ機械エンジンの1つまたは複数の構成要素が前記ターボ機械エンジンの最小クリアランス値より高いかどうかを判定するステップと、
前記構成要素が前記最小クリアランス値より高いと判定したとき、前記ターボ機械エンジンの再始動を開始するステップと
を含む、方法(1000)。
【請求項２】
前記ターボ機械エンジンの再始動を開始する前記ステップは、
前記構成要素が前記最小クリアランスより高いことを示すメッセージを生成するサブステップと、前記メッセージをオペレータに送信するサブステップと
を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記ターボ機械エンジンの再始動を開始する前記ステップは、
再始動信号を生成するサブステップと、前記信号を前記ターボ機械エンジンへ送信して、ターニングギアで動作している間に前記ターボ機械エンジンを再始動させるサブステップと
を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記複数のセンサは、前記ターボ機械のケーシングの上部に配置されている第1のセンサと、前記ケーシングの対応する下部に配置されている第2のセンサとを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記第1のセンサおよび前記第2のセンサは、前記ターボ機械の列2係止キースタッドおよび列3係止キースタッドに対して配置されている、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
メモリ、前記メモリ上の制御アプリケーション、および前記メモリに連結されておりかつ前記制御アプリケーションの命令を実行するように動作可能に構成されているプロセッサを含むコントローラ(200)と、
ターボ機械エンジン(1)上に選択的に配置されておりかつ前記ターボ機械エンジンのパラメータを検出し、それらを前記コントローラへ送信するように動作可能に構成されている複数のセンサ(300)と
を含む、システム(100)であって、
前記複数のセンサは前記パラメータを検出し、前記複数のセンサの少なくとも1つが前記パラメータを前記コントローラへ送信し、
前記コントローラは、前記送信されたパラメータから上部ケーシング温度および下部ケーシング温度を確認し、前記制御アプリケーションの前記制御下で、前記ターボ機械エンジンの1つまたは複数の構成要素が、前記確認された上部ケーシング温度および前記確認された下部ケーシング温度に一部基づいて、前記ターボ機械エンジンの最小クリアランス値より高いかどうかを判定する、
システム(100)。
【請求項７】
前記1つまたは複数の構成要素は前記最小クリアランス値より高く、前記コントローラは、前記制御アプリケーションの前記制御下で、前記ターボ機械エンジンの再始動を開始する、請求項5に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラは、前記1つまたは複数の構成要素が前記最小クリアランス値より高いことを示すメッセージを生成することにより、再始動を開始し、前記メッセージは前記システムのユーザへ、視覚的に、可聴式に、または両方で供給される、請求項7に記載のシステム。
【請求項９】
前記コントローラは、前記ターボ機械エンジンのための始動信号を生成することにより、再始動を開始し、前記ターボ機械エンジンを再始動させるために、前記始動信号を同へ送信する、請求項7に記載のシステム。
【請求項１０】
前記1つまたは複数の構成要素は前記最小クリアランス値より高くなく、前記コントローラは、前記制御アプリケーションの前記制御下で、前記1つまたは複数の構成要素が前記最小クリアランス値より高いことが判定されるまで、前記ターボ機械エンジンの再始動制限を遅延させるように構成されている、請求項6に記載のシステム。
【請求項１１】
前記複数のセンサは、前記ターボ機械のケーシングの上部に配置されている第1のセンサと、前記ケーシングの対応する下部に配置されている第2のセンサとを含む、請求項6に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第1のセンサおよび前記第2のセンサは、前記ターボ機械の第3列のベーンに対して配置されている、請求項11に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ターボ機械エンジンの停止後にターボ機械エンジン(1)を始動させる方法(1000)であって、
前記ターボ機械エンジン内へ空気を噴射する直接空気噴射システム(DAIS)を開始するステップと、
前記ターボ機械エンジンに選択的に取り付けられている複数のセンサ(300)により、前記ターボ機械エンジンのパラメータをモニタするステップと、
前記モニタされたパラメータから、上部ケーシング温度および下部ケーシング温度を確認するステップと、
前記確認された上部ケーシング温度および前記確認された下部ケーシング温度ならびに前記ターボ機械エンジンのコールドビルドクリアランス値に一部基づいて、前記ターボ機械エンジンの1つまたは複数の構成要素が前記ターボ機械エンジンの最小クリアランス値より高いかどうかを判定するステップと
を含む、方法(1000)。
【請求項１４】
前記1つまたは複数の構成要素が前記最小クリアランス値より高いと判定したとき、前記ターボ機械エンジンの再始動を開始するステップ
をさらに含む、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記ターボ機械エンジンの再始動を開始する前記ステップは、
前記構成要素が前記最小クリアランスより高いことを示すメッセージを生成するサブステップと、前記メッセージをオペレータへ送信するサブステップと
を含む、請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
前記ターボ機械エンジンの再始動を開始する前記ステップは、
再始動信号を生成するサブステップと、前記信号を前記ターボ機械エンジンへ送信して、ターニングギアで動作している間に前記ターボ機械エンジンを再始動させるサブステップと
を含む、請求項14に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数のセンサは、前記ターボ機械のケーシングの上部に配置されている第1のセンサと、前記ケーシングの対応する下部に配置されている第2のセンサとを含む、請求項13に記載の方法。
【請求項１８】
前記第1のセンサおよび前記第2のセンサは前記ターボ機械の第3列のベーンに対して配置されている、請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
前記1つまた複数の構成要素は前記最小クリアランス値より高くなく、前記方法は、
前記構成要素が前記最小クリアランス値より高いことが判定されるまで、前記DAIS動作の時間ベースの再始動制限を遅延させるステップ
を含む、請求項13に記載の方法。
【請求項２０】
前記時間ベースの制限を遅延させると、温度ベースのロックアウト制限を開始するステップであり、前記温度ベースのロックアウト制限は、前記構成要素が前記最小クリアランス値より高いと判定されるまでアクティブなままである、開始するステップ
をさらに含む、請求項19に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、ターボ機械に関し、より詳細には、ターボ機械エンジンの停止後のターボ機械エンジンの安全始動クリアランスを予測するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械、例えばガスタービン(GT)エンジンの停止後、1つまたは複数の構成要素、例えばタービンケーシングの湾曲が生じることがあり、これは、GTの再始動時に、他の構成要素、例えばタービンブレード先端部のラビングのリスクを増大させる。ラビングリスクを低減するために、例えば、直接空気噴射システム(DAIS)は、DAISシステムが停止に亘って動作可能である条件で、ミッドフレームシェル(および全てのTVCキャビティ)の上部半分のケーシング温度を、良好な結果と共に制御することを重視している。この種のDAISシステムの例が、特許文献1および特許文献2に記載されており、DAISシステムを説明するために、それらの開示はどちらもその全体が参照により本明細書に援用されている。
【０００３】
しかし、停止中のエンジン動作の外乱、例えば設備故障が起こり、動作限界がエンジントリップを招き、それによりDAIS動作に影響が及び、したがってラビングリスクを増大させる可能性がある。これらの外乱に部分的に因り、DAISシステムは、例えば約30〜50時間の、時間ベースのエンジン始動ロックアウト期間を実行し、それは、GTが完全に冷却された状態を達成する前にGTを再始動させる能力を制限する。この制限期間は、一般に、自然対流効果が減少し始め、ラビングリスクに関するクリアランスが達成され、GTが再始動しても安心な状態になるまで継続する。その結果、ロックアウト制限期間中のいずれかの時点でラビングリスクが存在するかどうかに関係なく、制限期間の全継続期間は達成されなければならないので、この再始動制限期間の間、GTは長期間、利用不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第8,893,510号明細書
【特許文献２】米国特許第8,820,091号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、DAISおよび外乱と無関係に、GTを安全に始動させるために、GTの内部のラビングリスクを判定する、改善されたシステムおよび方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、ターボ機械エンジンの停止後にターボ機械エンジンを安全に始動させるために、ターボ機械エンジンの内部の1つまたは複数の構成要素のラビングリスクを予測する/判定する方法が提供されている。本方法は、ターニングギアで動作しているGTの冷却サイクル中、ターボ機械の上部および対応する下部の辺りに選択的に配置されている複数の温度検出手段により、ターボ機械エンジンの1つまたは複数のパラメータをモニタするステップを含む。
【０００７】
本方法は、モニタされたパラメータがターボ機械の1つまた複数の構成要素、例えばタービンブレード先端部、が最小クリアランス値より高いことを確認したかどうかを判定するステップと、モニタされたパラメータに基づいてかつ構成要素が必要な最小クリアランスより高いと確認したとき、ターボ機械を再始動させるステップとをさらに含む。
【０００８】
さらなる例示的実施形態では、ターボ機械エンジンを再始動させるシステムが提供されている。システムは、複数の温度検出手段に動作可能に接続されているコントローラを含む。複数の温度検出手段は、ターボ機械エンジンの1つまたは複数のパラメータを検出するために、ターボ機械のケーシングの上部および対応する下部に選択的に配置されていてもよい。温度検出手段の少なくとも1つが、コントローラの制御アプリケーションにより処理するために、検出されたパラメータをコントローラへ送信するように動作可能に構成されていてもよい。コントローラは、温度検出手段からパラメータを受信するように、かつ制御アプリケーションにより、ターボ機械の任意の構成要素、例えばタービン先端部、が最小クリアランス値より高いかどうかを判定するように、動作可能に構成されている。構成要素が必要な最小クリアランスより高いと判定したとき、コントローラは、検出されたパラメータに少なくとも一部基づいてターボ機械を再始動させるために、クリアランス情報を、例えばユーザに、送信するかまたは表示するように構成されていてもよい。
【０００９】
本開示およびその利点のより完全な理解のために、ここで、同様の番号が同様の対象物を指定する添付図面と併せて採用されている以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本明細書において提供されている本開示による、停止後のターボ機械の1つまた複数の構成要素のラビングリスクを判定するシステムを含むターボ機械の切取斜視図である。
【図２】本明細書において提供されている本開示による、温度検出手段がターボ機械のケーシングの上部および下部の辺りに配置されている状態の、図1のターボ機械およびシステムの断面斜視図である。
【図３】本明細書において提供されている本開示による、ターボ機械ケーシングの上部に配置されている、図2の温度検出手段の拡大図である。
【図４】本明細書において提供されている本開示による、ターボ機械ケーシングの上部に配置されている温度検出手段のさらなる斜視図である。
【図５】本明細書において提供されている本開示による、ターボ機械ケーシングの下部に配置されている温度検出手段のさらなる斜視図である。
【図６】本明細書において提供されている本開示による、複数の温度検出手段がターボ機械ケーシングの上部の辺りに配置されている状態の、図2のターボ機械およびシステムのさらなる例示的実施形態の斜視図である。
【図７】本明細書において提供されている本開示による、SGT6-5000Fフレームファミリー内の1つまたは複数のターボ機械エンジンの、始動しても安全な区域を判定するために、パラメータを確認するグラフである。
【図８】本明細書において提供されている本開示による、ターボ機械エンジンの停止後にターボ機械エンジンを安全に始動させるために、ターボ機械エンジンの内部の構成要素のラビングリスクを予測する方法の実施形態の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
様々な実施形態を構成する、本明細書に後述されている構成要素および材料は例示的であり、限定的でないことが意図されている。本明細書に記載されている材料と同一のまたは類似の機能を実施すると考えられる多くの適切な構成要素および材料が、本発明の実施形態の範囲内に包含されることが意図されている。
【００１２】
一般に、本明細書に記載されているコンピュータシステムおよびコンピュータデバイスは、メモリまたは他の記憶媒体と通信している、例えば1つまたは複数のプロセッサ(例えば、Intel(登録商標)、AMD(登録商標)、Samsung(登録商標))などの、複数のコンピュータコンポーネントおよびコンピュータ回路により組み立てられていてもよい。メモリは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュ可能なまたはフラッシュ不可能な読出し専用メモリ(ROM)、ハードディスクドライブ、フラッシュドライブ、または当業者に既知でありかつ記憶能力を有する任意の他のタイプのメモリであってもよい。また、コンピュータシステムおよびデバイスは、インターネットにより、クラウドコンピューティング技術を利用して、以下にさらに詳細に記載されている、いくつかの機能、例えば記憶能力、プログラム命令の実行等、を促進してもよい。コンピュータシステムおよびコンピュータデバイスは、他のデバイスと有線通信を実施するのに必要な他のハードウェアおよびソフトウェアに加えて、例えば1つまたは複数のネットワークインターフェースカード(NIC)または類似の機能性を有する回路、1つもしくは複数の一方向ポートまたは多方向ポート(例えば、2方向補助ポート、ユニバーサルシリアルバス(USB)ポート等)、などの、1つまた複数の通信コンポーネントをさらに含んでいてもよい。通信コンポーネントは、システム内で無線通信を実施するような放送ハードウェア、例えば赤外線トランシーバ、ブルートゥース(登録商標)トランシーバ、または当業者に既知のかつ情報の伝達を促進するのに有用な任意の他の無線通信、に連結されていてもよいかまたは接続されていてもよい、無線送信機、受信機(または統合トランシーバ)をさらに含んでいてもよい。さらに、電源/電源函(例えば、ハードワイヤードのバッテリ等)が、本明細書に記載されているコンピュータデバイスのいずれかに含まれていてもよい。また、これらの電源は、当業者に既知のかつ本明細書に記載されているコンピュータデバイスおよび/またはコンピュータコンポーネントの機能性を維持するための何らかの形態の冗長性またはバックアップ電源手段を含んでいてもよい。
【００１３】
ここで、その表示が本明細書における主題の実施形態を示す目的のためであるに過ぎずかつそれを限定するためでない図面を参照すると、図1は、GT1の停止後にGT1の1つまたは複数の構成要素のラビングリスクを判定するシステム100を有するターボ機械1、例えばガスタービンエンジン(GT)を示す。
【００１４】
システム100は、通常のDAIS動作および乱れたDAIS動作の両方において、GT1の1つまたは複数の構成要素、例えばタービンブレード先端部のクリアランスを予測するリスク評価手段を提供し、エンジン始動のロックアウト期間および/または温度ベースのロックアウト期間により判定される、エンジンの完全な冷却を待機することに対して、ターニングギア動作中いつでも、例えば構成要素が最小クリアランス値より高いと判定され、すなわちクリアされ次第、GT1を再始動させることを可能にする。
【００１５】
図2を参照すると、システム100は、有線接続および/または無線接続102により、1つまたは複数の温度検出手段(TDM)300に動作可能に接続されているコントローラ200を含んでいてもよい。コントローラ200は、格納されている制御アプリケーションを有するメモリおよび/または記憶媒体に動作可能に接続されている処理回路を含んでいてもよい。制御アプリケーションは、処理回路による実行時、コントローラに、GT1、例えばタービンブレード先端部、の内部にラビングリスクが存在するかどうかを判定するために、かついつGT1を再始動させるのが安全かを判定するために、TDM300から送信されたパラメータを処理させる様々な命令を含んでいてもよい。
【００１６】
図3に示されている通り、TDM300は、ラビングリスクおよび安全始動クリアランスを予測するために、GT1の1つまたは複数のパラメータ、例えばケーシング温度、を測定するようにかつ/または検出するように、かつ検出されたパラメータを、例えばコントローラ200、別のTDM300、もしくはシステム100の他のデバイスへ送信するように、動作可能に構成されている二重熱電対または同様のデバイスであってもよい。一実施形態では、TDM300は、いかなる測定されたパラメータもコントローラ200へ首尾よく送信されることを確実にするために、互いに冗長である可能性がある1つまたは複数のチャネルを含んでいてもよい。
【００１７】
図2の実施形態では、第1のTDM300がGT1のケーシング10の上死点(TDC)に選択的に配置されていてもよい。第2のTDM300がケーシング10の、対応する下死点(BDC)に選択的に配置されていてもよい。TDM300は、1つまたは複数の締結具(図示せず)により、または当業者に既知のかつ測定/検出デバイスをケーシング10に固定することができる他の手段により、ケーシング10に固定されていてもよい。本実施形態では、TDM300を、ケーシング10のTDCおよびBDCの両方に選択的に固定することまたは配置することが、GT1の対応するパラメータ、例えばTDCおよびBDCにおけるケーシング温度、が、GT1の内部構成要素のラビングリスクを判定するための両ケーシング温度(上部および下部の)の即時の分析のために、測定され、コントローラ200へ送信されかつ/またはストリーミング配信されることを可能にする。
【００１８】
図4および図5の実施形態に示されている通り、第1のTDM300は、TDCの列2係止キースタブLKSと列3係止キースタブLKSとの間の領域A4に配置されていてもよくかつ/またはその中心に置かれていてもよく、第2の対応するTDM300は、BDCの列2係止キースタブLKSと列3係止キースタブLKSとの間の領域A5の中心に置かれている(図5)。当然のことながら、列1ブレード先端部は、任意の他の列のブレード先端部より高いラビングリスクを引き起こす可能性があり、A4およびA5の領域は、一般に、ケーシング10の最高温部である可能性があるため、列2係止キースタブLKSと列3係止キースタブLKSとの間で測定されるケーシング10温度は列1ブレード先端部のクリアランスと相関関係がある可能性があるので、TDM300をケーシング10の最高温部、例えば領域A4、A5、にまたはその近傍に配置することは、GT1の安全な始動のための列1ブレード先端部のクリアランスを判定するための最適なパラメータをもたらす可能性がある。
【００１９】
図を続けて参照すると、領域A4のTDCのケーシング温度および領域A5のBDCのケーシング温度の測定時、TDM300は、例えば即時の、A4およびA5におけるケーシング10温度のモニタに関して、1つまたは複数の制御信号により、測定された温度をコントローラ200へ送信して、制御アプリケーションにより、例えばターニングギア動作中に、タービンブレード先端部がGT1の安全な始動に必要な最小クリアランス値より高いことを、測定された温度が示すかどうかを判定するように構成されている。
【００２０】
一例示的実施形態では、GT1の、始動しても安全な状態を判定するために、コントローラ200は、制御アプリケーションの制御下で、TDCおよびBDCからの温度値を以下の式:
STCLR1Bot = A+B・Top+C・Top2+D・Bot+E・Bot2+F・Top・Bot-Min
STCLR1Top = A+B・Top+C・Top2+D・Bot+E・Bot2+F・Top・Bot-Min
に適用する。
【００２１】
本実施形態では、2つの式は、効果的DAIS区域とも呼ばれることがある、エンジンの上部および下部における列1タービンブレードクリアランスの予測を補助する。式は、2つの変数に関する二次多項式関数であってもよく、2つの変数TopおよびBotは、TDCおよびBDCそれぞれのTDM300からのケーシング10温度を表す。当然のことながら、上記の定数(A、B、C、D、E、FおよびMin)は、GT1タイプ、ブレードクリアランス位置(上部および/または下部)、ならびにコールドビルドクリアランスに依存する。TDM300の供給された値(ケーシング温度)および定数の上記式への適用時、GT1は始動しても安全であるという判定が達成されると、式の結果は正値を返し、それは、CalcStoSR1_Min = Min (STCLR1Bot, STCLR1Top) >0  ⇒  Safe to start (効果的なDAIS区域)により示され得る。図7は、DAISおよび3rpmまたは120rpmのターニングギアで動作する、フレームファミリー内の、シーメンスのガスタービンに関する効果的DAIS区域の例示的グラフを示す。
【００２２】
さらに当然のことながら、定数AからFまでの値は、特定のGT1の特定のフレーム、ケーシング半分、動作および停止の過程に関して、ベストフィット方式により決定され得る。以前に示されているように、これらの定数は、適切な制限および重み付け下で、2つの変数Top(温度)およびBot(温度)に関する二次(または二次多項式)関数による実際のクリアランスの評価における誤差を最小限にする値を表していてもよい。これらの定数の値は任意の物理量に直接対応していない可能性があるが、むしろ、例えば上記の式により、クリアランスの最良推定値をもたらす。Min定数は、GT1の再始動を可能にする、クリアランス評価における許容可能な下限を表していてもよい。
【００２３】
ここで図6を参照すると、さらなる例示的実施形態では、複数のTDM300がケーシング10の上部に配置されていてもよく、複数のTDM300がケーシング10の対応する下部に配置されていてもよい。
【００２４】
本実施形態では、ケーシング10の上部に配置されている複数のTDM300のうちの第1のTDM300が、一次上部TDM300としての機能を果たしてもよく、ケーシングの上部の所の残りのTDM300はバックアップTDM300または冗長TDM300としての機能を果たしてもよい。同様に、複数のTDM300のうちの第1のTDM300がケーシング10の下部に配置されていてもよく、一次下部TDM300としての機能を果たしてもよく、ケーシングの下部の所の残りのTDM300はバックアップTDM300または冗長TDM300としての機能を果たしてもよい。上部バックアップTDM300および/または下部バックアップTDM300は、一次TDM300により供給された任意の検出された情報、例えばさらなる構成要素温度を補足する追加情報を供給するように、かつ/または例えばTDM300のいずれかがオフラインにする必要がある場合、冗長性をもたらすように構成されていてもよい。当然のことながら、付加的TDM300は、GT1ケーシング温度を検出し、コントローラ200へ送信する一次TDM300と同様に構成されていてもよく、または、さらなる実施形態では、一次TDM300がオフラインにする必要があるか、または安全な始動クリアランスを予測するのに必要ないかなる情報も送信することができない場合、検出されたパラメータを、コントローラ200と動作可能な通信をしている別のデバイスもしくはTDM300へ送信するように構成されていてもよい。
【００２５】
さらなる実施形態では、制御アプリケーションは、GT1が始動しても安全であることを確認する命令、さらにまたはあるいはGT1を再始動させる命令を含んでいてもよい。例えば、ラビングリスクが存在しない、すなわちブレード先端部が必要な最小クリアランスより高いと判定したとき、制御アプリケーションは、システムのオペレータにGT1が安全に始動され得ることを通知するために、例えばコントローラに動作可能に接続されているディスプレー(図示せず)上で、行われてもよいかまたは表示されてもよい、クリアランスの達成を示す(視覚的なまたは可聴の)メッセージを生成してもよい。オペレータは、次いで、GT1エンジンを手動で再始動してもよいか、またはさらなる実施形態では、制御アプリケーションの制御は、例えばさらなるオペレータの介在なしで、コントローラに自動的にGT1を再始動させ得る命令を含んでいてもよい。当然のことながら、本明細書に開示されている通り、GT1を再始動させることは、一般に、時間および/または温度に基づく任意の推奨される再始動期間と無関係であってもよい。
【００２６】
あるいはまたはさらに、システム100は、例えばGT1の内部での湾曲の低減を補助し得る、ターニングギア動作中に構成要素を冷却することにより内部構成要素のラビングリスクをさらに最小限にするために、コントローラ200またはシステムの他のデバイスに動作可能に接続されている1つまたは複数の冷却弁を含んでいてもよい。本実施形態では、冷却弁の動作が、TDM300からコントローラ200へ送信されるパラメータに左右され得る。例えば、測定された温度を受信するとかつラビングリスクが存在すると判定したとき、コントローラ200は、制御アプリケーションの制御下で、それに動作可能に接続されている冷却弁の1つまたは複数を始動させ、内部構成要素を冷却して、ラビングリスクおよびまたGT1の停止と再始動との間の時間期間を減少させるために、内部構成要素に冷却媒体または冷却用空気を分散する冷却弁をもたらす。
【００２７】
ここで図8を参照すると、ラビングリスクを予測し、ターボ機械エンジンの停止後にGT1が始動しても安全かどうかを判定する方法1000の実施形態の流れ図が与えられている。
【００２８】
ステップ1010において、本方法1000は、1つまたは複数のTDM300により、GT1の1つまたは複数のパラメータ、例えばケーシング10温度、をモニタするステップを含む。当然のことながら、ケーシング温度のモニタは、TDM300がGT1に取り付けられたらいつでも開始することができる。例えば、GT1の停止時、またはその後すぐに、またはDAIS動作中に起こる外乱の直後に、TDM300は検出し始め、モニタされた温度を送信してもよい。ステップ1020において、本方法1000は、検出された/モニタされた温度が、1つまたは複数の構成要素、例えば列1ブレード先端部、が最小クリアランス値より高いことを確認したかどうかを判定するステップを含む。このステップでは、TDM300は、検出されたパラメータをコントローラ200へ送信してもよくかつ/またはストリーミング配信してもよく、その結果、コントローラ200は、制御アプリケーションの制御下で、パラメータを処理し始めて、ブレード先端部のクリアランスを判定してもよい。構成要素が必要な最小クリアランスより高いと判定したとき、ステップ1030において、方法1000はGT1を再始動させるステップを含む。GT1は、最小クリアランスが達成されたという指示を受信すると、オペレータにより手動で再始動させられてもよいか、またはラビングリスクが存在しないと判定したとき、コントローラ200により、自動で再始動させられてもよい。
【００２９】
当然のことながら、いかなる制限期間(時間または温度)も、方法1000を組み込んでいる間にまたはシステム100を利用している間に、遅延される可能性がある。すなわち、通常課される可能性があるいかなる期間も、始動しても安全な状態が確認されるまで、受動的なままである可能性がある。制限期間の開始を遅延させる際、オペレータは、所定の時間の間だけ待機させられることに対して実際のクリアランスを達成すると、GT1を再始動させることができる。
【００３０】
さらに当然のことながら、コントローラ200は、時間ベースの制限を遅延させると、制御アプリケーションの制御下で、温度ベースの制限期間を開始してもよいかまたは実施してもよい。すなわち、制御アプリケーションは、モニタされた温度に基づいてGT1の始動を制限する命令を含んでいてもよい。本実施形態では、GT1の構成要素が必要な最小クリアランスを達成したと判定されるまで、温度ベースの制限は依然として有効である可能性がある。
【００３１】
例えば、さらにまたはあるいは、再始動制限期間が開始されると、コントローラ200は、制御アプリケーションの制御下で、TDCおよびBDCにおいてパラメータをモニタし続けて、例えば列1ブレード先端部、の状態を判定してもよい。すなわち、ブレード先端部がGT1を再始動させるために必要な最小クリアランスを達成したか否かを判定してもよい。ブレード先端部が必要な最小クリアランスを達成したと判定したとき、例えばコントローラ200により、課された再始動制限期間は終了させられてもよく、オペレータは、GT1は再始動の準備ができていることを通知されてもよい。さらにまたはあるいは、最小クリアランスが達成されたと判定したとき、コントローラ200は、制御アプリケーションにより、GT1を自動的に再始動させ始めてもよい。
【００３２】
特定の実施形態を詳細に記載したが、当業者には当然のことながら、本開示の全体的教示の観点から、それらの詳細に対する様々な修正および代替案が展開され得ると考えられる。例えば、様々な実施形態に関連して記載されている要素が組み合わせられてもよい。したがって、開示されている特定の装置は例示的なものに過ぎないことが意図されており、添付の特許請求の範囲の全容に示されるものである特許請求の範囲または開示、ならびにそのいずれかおよび全ての同等物の範囲を制限すると見なされるべきではない。用語「備える」、「含む」および「有する」は制約がなく、他の要素またはステップを除外せず、冠詞「ある」または「一つ」の使用は複数を除外しないことに留意すべきである。さらに、本明細書に開示されている様々な方法のステップは、特に明記されていない限り、記載されている特定の順序で実施される必要はない。
【符号の説明】
【００３３】
1  GT、ターボ機械、ガスタービンエンジン、ターボ機械エンジン
10  ケーシング
100  システム
102  無線接続
200  コントローラ
300  温度検出手段、TDM、第1のTDM、第2のTDM、バックアップTDM、冗長TDM、一次上部TDM、一次下部TDM、上部バックアップTDM、下部バックアップTDM
1000  方法
1010、1020、1030  ステップ
A、B、C、D、E、F、Min  定数
A4、A5  領域
BDC  下死点
Bot、Top  温度
LKS  係止キースタブ
TDC  上死点
【図１】
2019518901.tif 000003
【図２】
2019518901.tif 000004
【図３】
2019518901.tif 000005
【図４】
2019518901.tif 000006
【図５】
2019518901.tif 000007
【図６】
2019518901.tif 000008
【図７】
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【図８】
2019518901.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月17日(2019.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
停止後のターボ機械エンジン(1)の安全始動クリアランスを判定するためにターボエンジン(1)上に選択的に配置されている複数のセンサ(300)に動作可能に接続されているコントローラ(200)における方法であって、
前記複数のセンサ(300)により、前記ターボ機械エンジン(1)のパラメータをモニタするステップと、
前記モニタされたパラメータから上部ケーシング温度および下部ケーシング温度を確認するステップと、
前記確認されたケーシング温度に一部基づいて、前記ターボ機械エンジン(1)の構成要素が前記ターボ機械エンジン(1)の最小クリアランス値より高いかどうかを判定するステップと、
前記構成要素が前記最小クリアランス値より高いと判定したとき、前記ターボ機械エンジン(1)の再始動を開始するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記ターボ機械エンジン(1)の再始動を開始する前記ステップは、
前記構成要素が前記最小クリアランスより高いことを示すメッセージを生成するサブステップと、前記メッセージをオペレータに送信するサブステップと
を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記ターボ機械エンジン(1)の再始動を開始する前記ステップは、
再始動信号を生成するサブステップと、前記信号を前記ターボ機械エンジンへ送信して、ターニングギアで動作している間に前記ターボ機械エンジン(1)を再始動させるサブステップと
を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記複数のセンサ(300)は、前記ターボ機械(1)のケーシング(10)の上部に配置されている第1のセンサ(300)と、前記ケーシング(10)の対応する下部に配置されている第2のセンサ(300)とを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記第1のセンサおよび前記第2のセンサ(300)は、前記ターボ機械の列2係止キースタッドおよび列3係止キースタッド(LKS)に対して配置されている、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
メモリ、前記メモリ上の制御アプリケーション、および前記メモリに連結されておりかつ前記制御アプリケーションの命令を実行するように動作可能に構成されているプロセッサを含むコントローラ(200)と、
ターボ機械エンジン(1)上に選択的に配置されておりかつ前記ターボ機械エンジン(1)のパラメータを検出し、それらを前記コントローラ(200)へ送信するように動作可能に構成されている複数のセンサ(300)と
を含む、システム(100)であって、
前記複数のセンサ(300)は前記パラメータを検出し、前記複数のセンサ(300)の少なくとも1つが前記パラメータを前記コントローラ(200)へ送信し、
前記コントローラ(200)は、前記送信されたパラメータから、上部ケーシング温度および下部ケーシング温度を確認し、前記制御アプリケーションの前記制御下で、前記ターボ機械エンジン(1)の構成要素が、前記確認された上部ケーシング温度および前記確認された下部ケーシング温度に一部基づいて、前記ターボ機械エンジンの最小クリアランス値より高いかどうかを判定し、
前記複数のセンサ(300)は、前記ターボ機械(1)のケーシング(10)の上部に配置されている第1のセンサ(300)と、前記ケーシング(10)の対応する下部に配置されている第2のセンサ(300)とを含む、
システム(100)。
【請求項７】
前記構成要素は前記最小クリアランス値より高く、前記コントローラ(200)は、前記制御アプリケーションの前記制御下で、前記ターボ機械エンジン(1)の再始動を開始する、請求項6に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラ(200)は、前記構成要素が前記最小クリアランス値より高いことを示すメッセージを生成することにより、再始動を開始し、前記メッセージは前記システム(100)のユーザへ、視覚的に、可聴式に、または両方で供給される、請求項7に記載のシステム。
【請求項９】
前記コントローラ(200)は、前記ターボ機械エンジン(1)のための始動信号を生成することにより、再始動を開始し、前記ターボ機械エンジンを(1)再始動させるために、前記始動信号をそれへ送信する、請求項7に記載のシステム。
【請求項１０】
前記構成要素は前記最小クリアランス値より高くなく、前記コントローラ(200)は、前記制御アプリケーションの前記制御下で、前記構成要素が前記最小クリアランス値より高いことが判定されるまで、前記ターボ機械エンジン(1)の再始動制限を遅延させるように構成されている、請求項6に記載のシステム。
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月22日(2019.2.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
停止後のターボ機械エンジン(1)の安全始動クリアランスを判定するためにターボエンジン(1)上に選択的に配置されている複数のセンサ(300)に動作可能に接続されているコントローラ(200)における方法であって、
前記複数のセンサ(300)により、前記ターボ機械エンジン(1)のパラメータをモニタするステップと、
前記モニタされたパラメータから上部ケーシング温度および下部ケーシング温度を確認するステップと、
前記確認されたケーシング温度に一部基づいて、前記ターボ機械エンジン(1)の構成要素が前記ターボ機械エンジン(1)の最小クリアランス値より高いかどうかを判定するステップと、
前記構成要素が前記最小クリアランス値より高いと判定したとき、前記ターボ機械エンジン(1)の再始動を開始するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記ターボ機械エンジン(1)の再始動を開始する前記ステップは、
前記構成要素が前記最小クリアランス値より高いことを示すメッセージを生成するサブステップと、前記メッセージをオペレータに送信するサブステップと
を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記ターボ機械エンジン(1)の再始動を開始する前記ステップは、
再始動信号を生成するサブステップと、前記信号を前記ターボ機械エンジンへ送信して、ターニングギアで動作している間に前記ターボ機械エンジン(1)を再始動させるサブステップと
を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記複数のセンサ(300)は、前記ターボ機械エンジン(1)のケーシング(10)の上部に配置されている第1のセンサ(300)と、前記ケーシング(10)の対応する下部に配置されている第2のセンサ(300)とを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記第1のセンサおよび前記第2のセンサ(300)は、前記ターボ機械の列2係止キースタッドおよび列3係止キースタッド(LKS)に対して配置されている、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
メモリ、前記メモリ上の制御アプリケーション、および前記メモリに連結されておりかつ前記制御アプリケーションの命令を実行するように動作可能に構成されているプロセッサを含むコントローラ(200)と、
ターボ機械エンジン(1)上に選択的に配置されておりかつ前記ターボ機械エンジン(1)のパラメータを検出し、それらを前記コントローラ(200)へ送信するように動作可能に構成されている複数のセンサ(300)と
を含む、システム(100)であって、
前記複数のセンサ(300)は前記パラメータを検出し、前記複数のセンサ(300)の少なくとも1つが前記パラメータを前記コントローラ(200)へ送信し、
前記コントローラ(200)は、前記送信されたパラメータから、上部ケーシング温度および下部ケーシング温度を確認し、前記制御アプリケーションの制御下で、前記ターボ機械エンジン(1)の構成要素が、前記確認された上部ケーシング温度および前記確認された下部ケーシング温度に一部基づいて、前記ターボ機械エンジンの最小クリアランス値より高いかどうかを判定し、
前記複数のセンサ(300)は、前記ターボ機械エンジン(1)のケーシング(10)の上部に配置されている第1のセンサ(300)と、前記ケーシング(10)の対応する下部に配置されている第2のセンサ(300)とを含む、
システム(100)。
【請求項７】
前記構成要素は前記最小クリアランス値より高く、前記コントローラ(200)は、前記制御アプリケーションの制御下で、前記ターボ機械エンジン(1)の再始動を開始する、請求項6に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラ(200)は、前記構成要素が前記最小クリアランス値より高いことを示すメッセージを生成することにより、再始動を開始し、前記メッセージは前記システム(100)のユーザへ、視覚的に、可聴式に、または両方で供給される、請求項7に記載のシステム。
【請求項９】
前記コントローラ(200)は、前記ターボ機械エンジン(1)のための始動信号を生成することにより、再始動を開始し、前記ターボ機械エンジンを(1)再始動させるために、前記始動信号をそれへ送信する、請求項7に記載のシステム。
【請求項１０】
前記構成要素は前記最小クリアランス値より高くなく、前記コントローラ(200)は、前記制御アプリケーションの制御下で、前記構成要素が前記最小クリアランス値より高いことが判定されるまで、前記ターボ機械エンジン(1)の再始動制限を遅延させるように構成されている、請求項6に記載のシステム。
【国際調査報告】
2019518901.tif 000011
2019518901.tif 000012