(57)【要約】【課題】    過剰噴霧を使用することにより、即ちコンプレッサの吸気上流の流れに液滴を噴射することによりガスタービンの有効な軸動力の簡単且つ構造的に容易な増加を許容するガスタービンユニット並びにその作動方法を提供すること。【解決手段】    ガスタービンユニット並びに高圧タービン（３ｈ）と低圧タービン（３ｌ）ユニットをもつガスタービンを作動する方法が提案されている。ガスタービンユニットの軸動力の極めて迅速且つ同時に容易に制御可能な増加或いは減少は、ガスタービンユニットにより発生された軸動力を増加するために吸気（１０）の流れに液体を噴射する前記コンプレッサ（１、２）の上流側に少なくとも一つの液滴噴射装置（３２）を設けることにより達成され得る。ガスタービンユニットの軸動力出力の所望の増加或いは減少に一致する水質量流量の総量は実質的に段階的方法に且つ液滴噴射装置（３２）の設計特性により決定される時間間隔内で直ちに液滴の形態で付加或いは減少される。
2005511948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサに供給される吸気（１０）を圧縮して圧縮空気（１２）を吐出するコンプレッサ（１，２）；燃料（９）が前記コンプレッサ（１，２）から吐出される圧縮空気（１２）により燃焼される高圧燃焼室（８ｈ）；前記高圧燃焼室（８ｈ）から吐出される熱い燃焼空気（１３ｈ）によって駆動される高圧タービン（３ｈ）；燃料（９）が前記高圧タービン（３ｈ）から吐出される膨張した燃焼空気（１２ｌ）により燃焼される低圧燃焼室（８ｌ）；と前記低圧燃焼室（８ｌ）から吐出される熱い燃焼空気（１３ｌ）により駆動される低圧タービン（３ｌ）から成るガスタービンユニットにおいて、前記コンプレッサ（１，２）は１５バールより大きい圧力比により作動し、少なくとも一つの液滴噴射装置（３２）はガスタービンユニットにより発生される軸動力を増加するために吸気（１０）の流れに液体を噴射するように前記コンプレッサ（１，２）の上流に設けられ、前記噴射装置（３２）はガスタービンユニットの軸動力の所望の増加に一致する液滴の形態にて液体質量流量を付加でき、然して、ガスタービンユニットの軸動力出力の所望の増加に一致する液体質量流量の総量は実質的に無段方法で液滴の形態に且つ液滴質量流量を増加するように液滴噴射装置（３２）の設計特性により実質的に求められる時間間隔内に直ちに付加されることを特徴とするガスタービンユニット。
【請求項２】
コンプレッサに供給される吸気（１０）を圧縮して圧縮空気（１２）を吐出するコンプレッサ（１，２）；燃料（９）が前記コンプレッサ（１，２）から吐出される圧縮空気（１２）により燃焼される高圧燃焼室（８ｈ）；前記高圧燃焼室（８ｈ）から吐出される熱い燃焼空気（１３ｈ）によって駆動される高圧タービン（３ｈ）；燃料（９）が前記高圧タービン（３ｈ）から吐出される膨張した燃焼空気（１２ｌ）により燃焼される低圧燃焼室（８ｌ）；と前記低圧燃焼室（８ｌ）から吐出される熱い燃焼空気（１３ｌ）により駆動される低圧タービン（３ｌ）から成るガスタービンユニットにおいて、前記コンプレッサ（１，２）は１５バールより大きい圧力比により作動し、少なくとも一つの液滴噴射装置（３２）はガスタービンユニットにより発生される軸動力を増加するために吸気（１０）の流れに液体を噴射するように前記コンプレッサ（１，２）の上流に設けられ、前記噴射装置（３２）は液滴の形態にて液体質量流量を付加し、然して、ガスタービンユニットの軸動力出力の所望の減少に一致する液体質量流量の総量は実質的に無段方法で且つ液滴質量流量を減少するように液滴噴射装置（３２）の設計特性により実質的に求められる時間間隔内に直ちに減少されることを特徴とするガスタービンユニット。
【請求項３】
前記液体質量流量は吸気ガイド（２６，２７）の全横断面を横切って実質的に噴射されることを特徴とする前記請求項１乃至請求項２のいずれか一項に記載のガスタービンユニット。
【請求項４】
ガスタービンユニットは付加的にガスタービンユニットの成分を冷却するためにコンプレッサ（１，２）から吐出される圧縮或いは部分圧縮空気（２１）を使用する冷却システム（２２−２５）から成り、然して、冷却システム（２２−２５）は冷却された冷却空気（２５）の一定品質を保証するように制御される冷却ユニット（２４）から成ることを特徴とする前記請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のガスタービンユニット。
【請求項５】
少なくとも一つの噴射装置（２９，３２）は液滴噴射装置（３２）のオン／オフ制御に同期される単一送り前進信号により制御され得て、然して、選択的に二つのシステムの信号はガスタービンユニットのヒステリシス効果を考慮するために互いに対して僅かに移動され得ることを特徴とする請求項４に記載のガスタービンユニット。
【請求項６】
ガスタービンユニットはガスタービンユニットの所望点火温度を維持するために燃料質量流を調整する燃料制御弁から成り、然して、選択的に前記燃料弁の制御は液滴噴射装置（３２）のオン／オフ制御に同期される単一送り前進信号により実施されることを特徴とする前記請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のガスタービンユニット。
【請求項７】
ガスタービンユニットは液体質量流量の直接的無段増加或いは減少を使用するユニットの発電機（５）を介して利用できる軸動力出力を迅速に増加或いは減少する能力から成ることを特徴とする先行請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のガスタービンユニット。
【請求項８】
迅速増加或いは減少は電気グリットの電力需要における速やかな増加或いは減少に応答して、特にそれぞれに電気グリットの周波数の下降に応答して或いは電気グリットの周波数の上昇に応答してそれぞれ発生され得ることを特徴とする請求項７に記載のガスタービンユニット。
【請求項９】
電気グリットの周波数の下降或いは上昇はガスタービンユニットの軸速度の減少或いは増加を生じ、液体量の直接的無段増加或いは減少によりガスタービンユニットのコンプレッサのサージ限界はコンプレサブレード部分を冷却することにより増加或いは減少されることを特徴とする請求項８に記載のガスタービンユニット。
【請求項１０】
ガスタービンユニットは付加的に前記コンプレッサ（１，２）の上流に位置した吸気マニホルド（２６）と膨張継手（３２）によって前記吸気マニホールド（２６）に接続される前記吸気マニホールド（２６）の上流に位置した吸気ダクト（２７）とから成り、液滴噴射装置（３２）は吸気ダクト（２７）と吸気マニホールド（２６）の間の膨張継手（３１）に本質的に位置され、然して、好ましくは吸気ダクト（２７）は追加的に前記液滴噴射装置（３２）の上流に位置した消音器と吸気ダクト（２７）の吸気開口に位置したフイルタ（２８）とから成り、好ましくは吸気（１０）を冷却する追加的冷却手段（２９，３３）はフイルタ（２８）の下流に位置されることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のガスタービンユニット。
【請求項１１】
液滴噴射装置（３２）は保持ラック（３７）に好ましくは本質的に平行な方法で配列された噴霧水ダクト（３５）のグリット（３２）から成り、その噴霧水ダクト（３５）の下流側に噴霧ノズル（３６）が据付けられて小滴を吸気（１０）の流れに噴射し、然して、好ましくは液滴噴射装置（３２）により噴射された液滴寸法は２ー４０μｍの範囲に、好ましくは約１０μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のガスタービンユニット。
【請求項１２】
噴霧ノズル（３６）はガス或いは半ガスと液体を供給された二元ノズルであることを特徴とする請求項１１に記載のガスタービンユニット。
【請求項１３】
前記噴霧水ダクト（３５）に据付けられる噴霧ノズル（３６）の間隔と同様に噴霧水ダクト（３５）の間隔が吸気（１０）の流れに適用されて吸気（１０）の流れにおいて均一な滴分布を達成することを特徴とする請求項１１或いは請求項１２のいずれか一項に記載のガスタービンユニット。
【請求項１４】
液滴噴射装置はコンプレッサ入口に接近して、好ましくはコンプレッサベルマウスに位置されることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載のガスタービンユニット。
【請求項１５】
冷却された冷却空気（２５）は摂氏約３００と４００度、好ましくは摂氏＋／−１０度の以下の公差を許す摂氏３３０と３８０度の間の温度を有するように制御されていて、然して、１５−４０バールの範囲に、好ましくは２０−３０バールの範囲における圧力が維持されることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載のガスタービンユニット。
【請求項１６】
ガスタービンユニットは本質的にコンプレッサに供給される吸気（１０）を圧縮して圧縮空気（１２）を吐出するコンプレッサ（１，２）；燃料（９）が前記コンプレッサ（１，２）から吐出される圧縮空気（１２）により燃焼される高圧燃焼室（８ｈ）；前記高圧燃焼室（８ｈ）から吐出される熱い燃焼空気（１３ｈ）によって駆動される高圧タービン（３ｈ）；燃料（９）が前記高圧タービン（３ｈ）から吐出される膨張した燃焼空気（１２ｌ）により燃焼される低圧燃焼室（８ｌ）；と前記低圧燃焼室（８ｌ）から吐出される熱い燃焼空気（１３ｌ）により駆動される低圧タービン（３ｌ）から成るガスタービンユニットからの軸動力生成の増加を実施する方法において、前記コンプレッサ（１，２）は１５バールより大きい圧力比により作動し、前記コンプレッサ（１，２）の上流側に設けられた少なくとも一つの液滴噴射装置（３２）によって液体はガスタービンユニットにより発生される軸動力を増加するために吸気（１０）の流れに噴射され、然して、ガスタービンユニットの軸動力出力の所望の増加に一致する液体質量流量の総量は実質的に無段方法にて且つ液滴質量流量を増加するように液滴噴射装置（３２）の設計特性により実質的に求められる時間間隔内に直ちに液滴の状態にて付加されることを特徴とする方法。
【請求項１７】
ガスタービンユニットは本質的にコンプレッサに供給される吸気（１０）を圧縮して圧縮空気（１２）を吐出するコンプレッサ（１，２）；燃料（９）が前記コンプレッサ（１，２）から吐出される圧縮空気（１２）により燃焼される高圧燃焼室（８ｈ）；前記高圧燃焼室（８ｈ）から吐出される熱い燃焼空気（１３ｈ）によって駆動される高圧タービン（３ｈ）；燃料（９）が前記高圧タービン（３ｈ）から吐出される膨張した燃焼空気（１２ｌ）により燃焼される低圧燃焼室（８ｌ）；と前記低圧燃焼室（８ｌ）から吐出される熱い燃焼空気（１３ｌ）により駆動される低圧タービン（３ｌ）から成るガスタービンユニットからの軸動力生成の増加を実施する方法において、前記コンプレッサ（１，２）は１５バールより大きい圧力比により作動し、少なくとも一つの液滴噴射装置（３２）はガスタービンユニットにより発生される軸動力を増大するために吸気（１０）の流れに液体を噴射するように前記コンプレッサ（１，２）の上流に設けられ、前記噴射装置（３２）は液滴の形態の液体質量流量を付加し、然して、ガスタービンユニットの軸動力出力の所望減少に一致する液体質量流量の総量は実質的に無段方法で且つ液滴質量流量を減少するように液滴噴射装置（３２）の設計特性により実質的に求められる時間間隔内に直ちに減少されることを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記液体質量流量は吸気ガイド（２６，２７）の全横断面を横切って実質的に噴射されることを特徴とする請求項１６或いは請求項１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
ガスタービンユニットは付加的にガスタービンユニットの成分を冷却するためにコンプレッサ（１，２）から吐出される圧縮或いは部分圧縮空気（２２）を使用する冷却システム（２２−２５）から成り、然して、冷却システム（２２−２５）は冷却された冷却空気（２５）の品質に依存して制御されている冷却ユニット（２４）から成ることを特徴とする請求項１６乃至請求項１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
この方法は請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載のガスタービンユニットを使用して実施されることを特徴とする請求項１６乃至請求項１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
０．５と５質量％の間、好ましくは１．０と３．０質量％の間の液体は吸気（１０）に噴射されて１０％までのガスタービンユニットの軸動力の増大を達成し、同じ量は軸動力の減少のために減少されることを特徴とする請求項１６乃至請求項２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
水は２５０バールにまでの圧力で、好ましくは１００−１８０バール間の圧力で、最も好ましくは約１４０バール水圧で噴射され、この圧力は直ちに１秒と６０秒内に、好ましくは１０−３０秒の範囲内に形成されることを特徴とする請求項１６乃至請求項２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
ユニットの発電機（５）に利用できるユニットの電力出力は液状質量流量の直接的無段付加或いは減少を使用して迅速に増加或いは減少されることを特徴とする請求項１６乃至請求項２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
迅速増加或いは減少は電気グリットの電力需要における速やかな増加或いは減少に応答して、特にそれぞれに電気グリットの周波数の下降に応答して或いは電気グリットの周波数の上昇に応答して発生され得て、さらに特に電気グリットの周波数の下降或いは上昇はそれぞれにガスタービンユニットの軸速度の減少或いは増加を生じ、水の直接無段増加或いは減少によりガスタービンユニットのコンプレッサのサージ限界はコンプレッサブレード部分を冷却することにより増加或いは減少されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
ガスタービンユニットの始動のために第一工程にてガスタービンは全負荷に向けて始動され、付加的冷却システム（２９，３３）の場合にこれら冷却システムはスイッチを入れられ、１５−４５分の範囲の遅延後に、好ましくは３０分の範囲で水は液滴噴射装置（３２）によって付加されることを特徴とする請求項１６乃至請求項２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
電力の生成、機械的動力の生成のために、或いは航空機の推進の分野に使用することを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか一項に記載のガスタービンユニットの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過剰噴霧を使用するガスタービンユニットとガスタービンを作動する方法に関する。更に特に本発明は、本質的にコンプレッサに供給される吸気を圧縮して圧縮空気を吐出するコンプレッサ；燃料が前記コンプレッサから吐出される圧縮空気により燃焼される高圧燃焼室；前記高圧燃焼室から吐出される熱い燃焼空気によって駆動される高圧タービン；燃料が前記高圧タービンから吐出される膨張した燃焼空気により燃焼される低圧燃焼室；と前記低圧燃焼室から吐出される熱い燃焼空気により駆動される低圧タービンから成る連続燃焼室を備えるガスタービンユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの作動媒体への水或いは他の適当な液体或いは液体の混合物の付加がガスタービンユニットにより発生され得る動力を増大するために使用され得ることは周知である。有効な動力の増加は、他の理由のうち、コンプレッサ動力消費を減少させ且つガスタービンユニットの増加点火を許容する付加水の冷却効果による並びにタービンブレードを通過する増加質量流れによるものである。
【０００３】
水は蒸気の形態に、即ち加湿空気の形態に或いはこれが本発明の目的であり、小さい液滴の形態に付加され得る、即ち水は空気中の飽和レベルの水の上に付加され得る。過剰噴霧として知られたこの技術は、通常にはガスタービンユニットのコンプレッサ（所謂湿式圧縮）に入る空気流に特定寸法の液滴を加えることにより実施される。湿式圧縮は空気流がコンプレッサステージを通過する時にこの水の蒸発用の潜熱が入口空気流を冷却するので、入口空気の圧縮のために必要された作業の減少による有効な動力を増加できる。
【０００４】
ガスタービンユニットの特定設計と湿式圧縮を使用して作動する方法とを記載する多数の文献がある。例えば米国第５９３０９９０号明細書（特許文献１）並びにその部分継続出願の米国第５８６７９７７号明細書（特許文献２）は湿式圧縮用装置並びに湿式圧縮を使用することにより有効な動力を増加する方法を記載する。これら文献は単一燃焼室を備えるガスタービンユニットに関し、その室で小滴の水がコンプレッサに入る吸気に加えられる。付加水の増加は段階的増加方法で実施され、噴射の下流にガスタービンユニットの成分に誘導される熱不平衡の問題により（熱衝撃が或る合金成分に亀裂を導く、作動中に互いに対して動く部品間の隙間の不望な減少を導く）、水のこの段階的付加は１０−２０分の時間の尺度により実施されるように提案されている。付加的に水を付加する提案手段は一平面に横たわるノズルのグリットのように設計され、吸気流の流れの方向と実質的に垂直に配列されている。吸気に付加される水のこの段階的増加は、この文献により、ますますノズルで給水することにより、或いは組織的にノズルで給水することにより、達成され得る（時間或いは位置の連続的増加）。
【０００５】
湿式圧縮を使用する時に水の付加を制御して最大限に利用するために、国際特許出願公開第００／５０７３９号明細書（特許文献３）は、ガスタービンユニットにおける破壊的湿式圧縮動力増加関連ケーシング歪みを監視する特定装置を提案する。さらに、この文献は、湿式圧縮を作動する時に熱応力を回避するために水の付加が、ガスタービンユニットのケーシングと他の成分の関連した歪みの注意深い監視下でスムーズに実施されなければならないことを指摘する。湿式圧縮のために使用される他の特定装置は米国第６２１６４４３号明細書（特許文献４）において提案されている。水はコンプレッサの下流側に且つ消音器の下流側に設けられた液滴噴射装置によって付加される。水の付加は弁によって制御されて、さらに熱応力により且つ吸気に水を付加する時に付随的に他のパラメータは調整されなければならない（例えば燃料の付加が調整されなければならない）事実により、付加は十分にゆっくりと実行されなければならないことが指摘されている。
【特許文献１】米国第５９３０９９０号明細書
【特許文献２】米国第５８６７９７７号明細書
【特許文献３】国際特許出願公開第００／５０７３９号明細書
【特許文献４】米国第６２１６４４３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それ故に、この発明の課題は、過剰噴霧を使用することにより、即ちコンプレッサの吸気上流の流れに液滴を噴射することによりガスタービンの有効な軸動力の簡単且つ構造的に容易な増加を許容するガスタービンユニット並びにその作動方法を提供することである。さらに特に、この課題は、本質的にコンプレッサに供給される吸気を圧縮して圧縮空気を吐出するコンプレッサ；燃料が前記コンプレッサから吐出される圧縮空気により燃焼される高圧燃焼室；前記高圧燃焼室から吐出される熱い燃焼空気によって駆動される高圧タービン；燃料が前記高圧タービンから吐出される膨張した燃焼空気により燃焼される低圧燃焼室；と前記低圧燃焼室から吐出される熱い燃焼空気により駆動される低圧タービンから成るガスタービンユニットによって達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、独立請求項１と２に与えられる技術的特徴により並びに請求項１６と１７による方法工程により達成される。更に特に、この課題は、ガスタービンユニットによって達成され、このユニットのコンプレッサは１５バールより大きい圧力比により作動し（即ち方法は主として目的とするが、しかし大きいガスタービンユニットに制限されず、好ましくは圧力比が２０バールよりさらに大きい）、少なくとも一つの液滴噴射装置を前記コンプレッサの上流に設けて、液体を吸気の流れに噴射して、ガスタービンユニットにより発生される軸動力を増加していて、然して、ガスタービンユニットの軸動力出力の所望増加或いは減少に一致する液体質量流量の総量は直ちに液滴の形態に、即ち液滴質量流量を増加或いは減少するように液滴噴射装置の設計特性によりに求められる時間間隔内に且つ実質的に無段方法で付加される或いは減少され、選択的に前記液体質量流量は吸気の全横断面を実質的に横切って噴射される。
【０００８】
選択的に噴射される液体は実質的に或いは完全に水から成る。水は堆積物やスケールの有害な形成を回避するように脱鉱物化され、及び／又は特に堆積物の形成を防ぐように添加剤を含有できる。簡単且つ明確のために次に水と言う用語は、コンプレッサの上流に噴射される時に所望の効果を生じる一般的液体を意味して使用される。”直ちに、即ち液滴噴射装置の設計特性によりに求められる時間間隔内”について話すと、”直ちに”とは、噴射装置の設計（チューブ幅、制御と弁速度など）により予め求められた限界内で実質的に出来るだけはやくを意味する。”直ちに”或いは”直接”という用語は前記意味における次の状態である。  
【０００９】
当業者のあらゆる期待と反対に且つ先行技術に見出されたあらゆる報告と反対に、過剰噴霧を使用する時に水質量流量の直接無段階付加或いは減少は前記引用文献に述べられた有害な効果なしに可能である。驚くべきことに、液滴噴射装置の直接且つ完全なスイッチオン或いはスイッチオフはゆっくり増加或いは減少する量の水を使用することによりガスタービンに定常状態を待つことなしに出来る。滴は実質的に吸気ガイドの全横断面を横切って吸気の流れに付加されることがさらに選択的に確かであるならば、スイッチオンとスイッチオフは基本的にオン／オフ方法で実施され得る。意外に出来るだけ早く簡単なスイッチングは多数の可能な構造的簡略性と他の利点を導く。一方では、複雑な制御調整手段が液滴噴射装置のために設けられる必要はなく、簡単なオン／オフ制御で十分であり、それにより価格並びに故障可能源を減らす。他方では、ガスタービンユニットの軸動力増加／減少効果は水付加を増加又は減少する幾らか特定の緩い（段階的）勾配を使用するときよりかなり迅速に有効である。  
【００１０】
本発明の第一の好ましい実施態様によると、ガスタービンユニットは付加的にガスタービンユニットの成分を冷却するためにコンプレッサから吐出された圧縮或いは部分圧縮空気を使用する冷却システムから成り、然して、冷却システムは冷却された冷却空気の実質的に一定品質を保証するように制御される冷却ユニットから成る。ガスタービンユニット用冷却システムは注意深く制御されなければならない高複雑化システムである。ガスタービンの作動モードの任意の変更はコンプレッサ内の状態の結果的変更と冷却システムに入る空気の対応変更とを導く。冷却媒体の逆流を回避し、冷却システムにより冷却されている成分の有効且つ十分な冷却を保証するために、冷却システムは通常には温度と圧力に関して制御される。従来の’湿式圧縮’始動計画を使用して、冷却システムは重々しく制御され、積極的に案内されなければならない。特に、冷却ユニットは水付加の緩やかな（段階的）増加に反応して制御されなければならず、冷却ユニットの下流の冷却媒体の圧力と温度を所望レベルに、即ち所望の限界内に維持する。驚くべきことに、本発明により提案される如く’湿式圧縮’用水の簡略される直接的無段階付加或いは減少は更に著しく冷却システムの制御を簡略化する。冷却システムの制御は基本的に液滴噴射装置のオン／オフ制御に同期される単一送り前進信号に減少され得る（必要ならば、二つのシステムの信号は互いに僅かに変位され得てガスタービンユニットのヒステリシス効果を考慮する）。言い換えると、少なくとも一つの噴射装置がオン／オフ方法のみで制御され得て、好ましくは冷却ユニットが単一信号内で制御され得るようにガスタービンユニットを設計することが出来る。しかしながら、ガスタービンユニットの個別的レベルの所望の動力増加或いは減少を有し、二つのシステムのみのこれらレベルに一致するオン／オフ可能性を有することが可能である。    
【００１１】
冷却器の単一送り前進信号はいずれにしても噴射システムの閉鎖される緊急の場合に必要であるので、提案されるガスタービンユニットは明らかにタービン制御システムを簡略化して信頼性を増して可能なミスの発生を減らす。
【００１２】
本発明の他の好ましい実施態様によると、ガスタービンユニットはガスタービンユニットの所望の点火温度を維持するために燃料質量流量を調整する燃料（ガス或いはオイル）制御弁から成る。燃料制御弁はガスタービンユニット制御システムの複雑な制御機構に従属し、その作動位置は無数のパラメータに依存し、例えばコンプレッサ吐出条件に限定されていない。従って、燃焼室とタービンブレード成分における実質的有害な効果を伴うガスタービンユニットの過剰点火を防止するために、液体の付加に反応して水滴がコンプレッサ吐出温度の意味のある変更を生じるから、水がゆっくりな段階的方法で付加されるならば、燃料制御弁は激しく制御されて積極的に案内される必要がある。これに関して、ガスタービンユニットの過剰点火は液体噴射質量流量を減少する時にコンプレッサ吐出温度の増加を生じることを起こすばかりでなく、むしろ液体噴射質量流量を増加する時に燃料弁制御システムの限度越え効果により、コンプレッサ吐出温度の減少を生じる。本発明は単一送り前進信号を使用する燃料弁の現存制御の制御介在を減少できる。
【００１３】
本発明の更に他の好ましい実施態様によると、ガスタービンユニットは追加的に液体流量の直接段階的付加或いは減少を使用するユニットの動力出力を迅速に増加する能力から成る。これは特に適用できるが、しかし発電機により電気に変換され且つ電気発電機と消費部の電気グリットに供給されるガスタービンユニットにより発生される動力の場合に制限されない。電気グリットは例えば大きい消費部のスイッチをオン或いはオフすることにより生じた動力需要における速やかな増加或いは減少を受けるか、或いは大きな動力発生ユニットの緊急閉鎖により生じた動力発生能力における速やかな減少を受ける時に、電気グリットの周波数は下降し、或いは上昇し、秒内の動力発生能力の直接的増加或いは減少は、又は二三分は電気グリット周波数を適度に安定に維持し且つ完全電気グリットの部品或いは均一の故障を防止する必要がある。低或いは高電気グリット周波数の状況において動力出力を迅速に増加或いは減少する特定ガスタービンユニットの能力はさらに周波数応答モードに作動される能力として知られている。この発明は吸気流への水質量流量の直接段階的付加により、迅速に、即ち秒時間基準でガスタービンユニットの動力出力を意味ありげに、例えば全負荷容量の１０％だけ、増加或いは減少する手段を備える。さらに特に、電気グリット周波数が下降する時に、ガスタービンユニットの軸速度は一致量だけ減少され、単一軸配列から成るガスタービンユニットを想定し、ガスタービンユニットの軸が電気発電機の軸と連結されること且つ発電機の軸速度が電気グリットの周波数に同期される。減少軸速度の場合に、ガスタービンユニットのコンプレッサの安定な作動の限度を形成するサージ限界は減少されがちであり、ガスタービンユニットの能力を制限して動力出力を増加し、或いはガスタービンユニットが動力出力を減少させて破壊的コンプレッササージを防止し、それで電気グリットの発生能力状況を悪くする。本発明による液体噴射手段は実質的にガスタービンユニットの能力を改良して減少軸速度の場合にさえ動力出力を迅速に増加し、水の直接段階的負荷によりガスタービンユニットのコンプレッサのサージ限界はコンプレッサブレード部分を冷却することにより増加される。
【００１４】
本発明の他の好ましい実施態様によると、ガスタービンユニットは付加的に前記コンプレッサの上流に位置した吸気マニホールドと膨張継手によって前記吸気マニホールドに連結された前記吸気マニホールドの上流に位置した吸気ダクトとから成り、液滴噴射装置は本質的に吸気ダクトと吸気マニホールドとの間の膨張継手に位置され、然して、好ましくは吸気ダクトは付加的に前記液滴噴射装置の上流に位置した消音器と吸気ダクトの吸気開口に本質的に位置したフイルタとから成り、吸気空気を冷却する好ましく付加的冷却手段はフイルタの下流に位置される。液滴噴射装置を膨張継手に接近して或いは膨張継手に位置決めすることは特に有益になり、滴が横断面を横切って均一に分布され得ると、滴は極めて小さい寸法に発生され得て、液滴噴射装置は容易に据付けられ、保守は簡単に保持される。
【００１５】
更に他の好ましい実施態様によると、液滴噴射装置は保持ラックに本質的に平行な方法に配列される噴霧水ダクトのグリットから成り、噴霧水ダクトの下流側に噴霧ノズルは吸気の流れに滴を噴射するために据付けられ、然して、好ましくは液滴噴射装置により噴射される液滴寸法は２ー４０μｍの範囲に、好ましくはおよそ１０μｍである。好ましくは、噴霧水ダクトの間隔と噴霧水ダクトに据え付けられる噴霧ノズルの間隔とは吸気の流れに適合されて吸気流に均一な小滴分布を形成する。選択的にノズルはガス或いは半ガスと液体を供給される二元ノズルである。  
【００１６】
本発明の更に他の好ましい実施態様によると、液滴噴射装置はコンプレッサ入口に接近して、好ましくはコンプレッサベルマウスに配置される。コンプレッサ入口に対する小滴噴射位置の距離のこの最小化は有益である、と言うのはこの最小化は二次的滴形成を防いで、集塊による噴射滴の寸法、吸気マニホールドにおける壁或いは他の固定装備の水損失と入口空気流の偏向による遠心力を成長させるからである。
【００１７】
冷却システムに関して、他の好ましい実施態様によると、冷却された冷却空気は摂氏およそ３００と４００度、好ましくは摂氏＋／−１０度以下の公差を許容する摂氏およそ３３０と３８０度の間の温度を有するように制御されており、然して、１５−４０バールの範囲、好ましくは２０−３０バールの範囲における圧力が維持される。そのような小さい公差をもつ冷却システムのためにさえ、本発明による過剰噴霧のスイッチオン／オフが可能である。本発明によるガスタービンユニットのそれ以上の好ましい実施態様は従属請求項に記載されている。
【００１８】
付加的に、本発明は、ガスタービンユニットが本質的にコンプレッサに供給される吸気を圧縮して圧縮空気を吐出するコンプレッサ；燃料が前記コンプレッサから吐出される圧縮空気により燃焼される高圧燃焼室；前記高圧燃焼室から吐出される熱い燃焼空気によって駆動される高圧タービン；燃料が前記高圧タービンから吐出される膨張した燃焼空気により燃焼される低圧燃焼室；と前記低圧燃焼室から吐出される熱い燃焼空気により駆動される低圧タービンから成り、ガスタービンユニットから軸動力生産の増加或いは減少を達成する方法に関する。本発明による前記ガスタービンユニットに従って、前記方法は、前記コンプレッサが１５バールより大きい圧力比により作動し（即ち、方法は主として大きなガスタービンユニットを目的としているけれども、大きなガスタービンユニットに制限されなく、選択的に圧力比はちょうど２０バールである）、前記コンプレッサの上流側に設けられた少なくとも一つの液滴噴射装置によって液体が吸気流に噴射されてガスタービンユニットにより発生された軸動力を増加させ、然して、前記噴射はガスタービンユニットの動力のそれぞれに所望の増加或いは減少に一致する液滴の形態の液体質量流量の直接段階的付加或いは減少によって実施され、そして選択的に前記水質量流量は実質的に吸気ガイドの全横断面を横切って噴射される。前記に指摘されるように、驚くべきことに、液滴噴射装置の直接且つ完全なスイッチオン或いはスイッチオフはゆっくりと増加或いは減少する量の液体を使用することによりガスタービンにおける定常状態条件を期待することなしに可能である。滴は吸気ガイドの全横断面を横切って実質的に吸気流に付加されることを設けると、スイッチオン／オフはさらに容易に基本的にオン／オフ方法で実施され得る。
【００１９】
本発明による方法の第一好ましい実施態様によると、ガスタービンユニットは付加的にガスタービンユニットの成分を冷却するためにコンプレッサから吐出される圧縮或いは部分圧縮空気を使用する冷却システムから成り、然して、冷却システムは冷却された冷却空気の品質に依存して制御されている冷却ユニットから成る。大きなガスタービンユニットの冷却システムは極めて正確な制御を要するかなり複雑化された装置であり、冷却媒体が使用される箇所にて一定条件が維持され得ることを保証する。従って、液滴噴射装置が増加計画を使用してスイッチオンされるならば、冷却装置は冷却空気が分岐されるコンプレッサにおける増加変更条件によって制御される必要がある。好ましくは前記方法は前述されたようにガスタービンユニットを使用して実施されている。
【００２０】
前記方法の他の好ましい実施態様によると、０．５と５質量％の間、好ましくは１．０と３．０質量％の間の水が吸気に噴射されて、例えば１０％までのガスタービンユニットの動力の増加を達成する。好ましくは、水は２５０バールまでの圧力、選択的に１００ー１８０バールの間の圧力で、更に好ましくはおよそ１４０バール水圧で噴射され、この圧力は１秒と６０秒内に、好ましくは１０−３０秒の範囲内に直ちに形成される。ガスタービンユニットを始動するために、第一工程においてこれら冷却システムをスイッチオンする付加冷却システムの場合に全負荷にガスタービンを始動し、１５−４５分の範囲内、好ましくは３０分の範囲内の遅延の終結後に、液滴噴射装置によって水を付加することが提案されている。
【００２１】
ガスタービンユニットからの動力発生の増加を達成する方法に関したそれ以上の好ましい実施態様は従属請求項に記載されている。本発明は付加的に電気発生分野や機械的発電生産分野において前記ガスタービンユニットを使用することから成る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は連続燃焼室を備えるガスタービンユニットの概略図を示す。吸気１０はコンプレッサ１／２に入り、このコンプレッサはこの特定の場合に低圧で作動する第一ステージ１と高圧で作動する第二ステージ２に分割されている。部分圧縮吸気１１は第二高圧ステージ２に供給される第一ステージ１に存在する。部分圧縮吸気１１はガスタービンユニット（所謂給気冷却）の動力を増加するために冷却手段２１によって高圧ステージ２に入るに先立って冷却され得る。吸気の完全圧縮後に、圧縮空気１２ｈは高圧燃焼室８ｈに入る。この高圧燃焼室８ｈはダクト９によって燃料を補給され、高圧燃焼室８ｈから吐出される熱い空気１３ｈは第一高圧タービンステージ３ｈに供給される。燃焼空気１３ｈの部分膨張後に、この空気１２ｌは第二低圧燃焼室８ｌに入り、空気は再び加熱されて第二低圧タービン３ｌに吐出される。次に、低圧タービン３ｌにより吐出される排気空気１４は直接に煙突を介して周囲に吐出されるか、或いは図１に表示される如く、熱回収蒸気発生器１５に使用されてスチームタービン４用蒸気を発生させ、次に煙突１６を介して吐出される。後者には、水１７はスチームタービン４に供給される蒸気１８を発生する熱回収蒸気発生器（スチームドラム、蒸発器、エコノマイザなど）におけるダクトシステムに供給される。スチームタービン４に存在する蒸気は、次に周囲に吐出される、或いは熱回収蒸気発生器１５に再入するように凝縮器によって再循環され得る。
【００２３】
図１は、所謂単一軸ガスタービン、即ちコンプレッサ１／２、ガスタービン３ｈ／３ｌと発電機５とスチームタービン４が一つの単一軸６に据付けられるガスタービンを表示する。可能な限り、クラッチは互いにからこれらユニットのいくつの離脱を許容する。
【００２４】
この概要線図には、ガスタービンユニットの成分を冷却する冷却手段が図示されている。通常には、部分或いは完全圧縮冷却空気２２はコンプレッサ内のコンプレッサステージから或いはコンプレッサの終りで分岐される。コンプレッサ内の圧縮方法が圧縮空気の実質的加熱を生じるので、この空気は冷却目的のために所望温度レベルに冷却される必要がある。このために、冷却ユニット２４は、冷却空気２５が噴射される箇所の上流に冷却空気ダクトに設けられる。冷却ユニット２４は例えば従来の熱交換器のように種々のデザインを有し得る。冷却空気ダクトにおいて液体の沈殿及び／又は凝縮（特に激しい過剰噴霧がコンプレッサの上流に印加されるならば、臨界である）を回避するために、小滴分離機２３（例えば遠心分離機）は好ましくは冷却ユニット２４の上流でダクトに設けられるが、しかし液体の沈殿が特に防止される任意の他の箇所に設けられる。冷却空気は例えば燃焼室８ｈと８ｌを冷却し、タービン３ｈと３ｌ並びに４などを冷却する図１に表示されるように種々の位置に使用され得る。必要ならば、冷却空気は蒸気と混合され得て冷却効果を高める。
【００２５】
適切に作動する冷却システムのために、冷却システムは或る条件に合うように平衡される必要がある。最初に冷却ダクト内の圧力は、冷却空気が冷却ダクト内への冷却空気の逆流を回避するように噴射される箇所における圧力より大きくなければならない。それはなぜ通常には冷却空気が周囲からちょうど採用されなく、しかしむしろ高圧が既に有効であるコンプレッサから分岐されるかの理由である（これは、前述の如く、空気が圧縮方法による周囲温度に有効でない固有の欠点を備える）。第二に冷却空気の温度は或るレベルを越えることなく、冷却空気が噴射される成分の有効冷却を許容する。通常には、この冷却システムにおける温度並びに圧力に関する公差は極めて低く、冷却空気の温度並びに圧力を安定平衡化する複雑化した制御機構を必要とする。
【００２６】
通常には、冷却空気は摂氏３００−６００度の温度とコンプレッサから吐出点における１０−３０バールの範囲における圧力とを有する。典型的には２０バールで摂氏４００度或いは３０バールで摂氏５００度の対である（比較して；高圧燃焼室に供給される圧縮空気１２ｈは通常には摂氏約５００度の温度を有する）。冷却ユニット２４の下流の冷却空気は摂氏３００−４００度の範囲の温度、好ましくは摂氏３３０−３８０度の範囲の温度を有する。温度に関連した公差は通常には摂氏＋／−１０度以下であることを必要とされ、冷却システムが適切に作動することを保証する。冷却空気流の圧力は１５−４０バールの範囲に、好ましくは２０−３０バールの範囲にある。圧力に関連した公差は、通常には＋／−０．５バール以下であることを必要とされる。これら圧力と温度条件を満たすために、冷却ユニット２４は種々の位置（以下に参照）における温度と圧力の測定に依存して制御される。  
【００２７】
図２ａ／ｂはガスタービンユニットの吸気領域を示す。通常は吸気１０は大きな横断面をもつダクトにより立ち上げられ、ダクトは入口においてフイルタ２８を備えて塵と他の粒子の有害物流入を回避する。前記フイルタの右下流には第一蒸気空気入口冷却ユニット２９／３３は液体を空気入口質量流量に付加する任意のシステムを意味して設けられ、空気流はガスタービンユニットのコンプレッサに入る前に実質的に蒸発し、冷却効果やガスタービンユニットへの吸気質量流量の増加を生じる。これは例えば図２ａにおいて液状原子噴霧システム（噴霧システム）２９の形態で或いは図２ｂにおいて多孔媒体（蒸発冷却器）３３の形態である。それぞれ蒸発冷却システムは出来るだけ飽和に接近して吸気の湿度を増加する。蒸発冷却器３３の下流には滴捕獲器３４は好ましくは過度に大きな滴がガスタービンユニットのコンプレッサに入ることを防ぐように設けられている。噴射噴霧装置２９は以下に記載される過剰噴霧手段３２を使用するのと同じ効果を達成するように吸気質量流量を飽和するために必要であるより多い液体を噴射するように使用され得ることが述べられている。続いて、吸気ダクト２７の横断面は減少され、それで吸気１０の流れ速度を増加する。通常には横断面のこの減少の下流には、吸気ダクトに据え付けられる消音器がある。消音器の下流には、吸気ダクト２７は膨張継手３１によって吸気マニホールド２６と連結される。吸気マニホールド２６はガスタービンユニットとしっかりと連結されて、それでガスタービンの振動を受ける。対照的に、吸気ダクト２７は直接に地面に接続され、出来るだけ僅かなガスタービンの振動により影響され、その振動は吸気マニホールドと吸気ダクトの間に膨張継手３１を設けることにより達成される。膨張継手３１の位置は液滴噴射装置３２ａを置く好ましい位置にあることがわかったが、しかし液滴噴射装置（以下参照）用の独占的位置ではない。液滴噴射装置３２ａの下流には、出来るだけスムーズに吸気をコンプレッサに案内する吸気マニホールド２６はコンプレッサ１／２の入口に接続され、この場合に給気冷却なしのコンプレッサである。液滴噴射装置の選択的位置は例えば出来るだけコンプレッサ入口（３２ｂ）に接近できる，或いは消音器（３２ｃ）の後のコンプレッサベルマウスである。  
【００２８】
両要素２９と３２ａ／ｂ／ｃは好ましくは鉱物化水を噴射してガスタービンユニットにおける沈殿物を回避する。典型的には１．０−３．０質量％の水は吸気の流れに付加され、１００バールより少ない水圧が使用される。更に詳細にガスタービンユニットにおける吸気領域の条件を描くために、図３はガスタービンユニットを通る、特に吸気マニホールド２６を通る軸方向切断部を示す。液滴噴射装置３２ａは吸気ダクト２７と吸気マニホールド２６の間のインターフェイスにおける吸気１０の流れに実質的に垂直に配列されることがわかった。好ましくは、液滴噴射装置３２ａは膨張継手３１の吸気ダクト側に位置されている。この位置きめは、振動を最小に、装備の低圧損失及び小さい滴寸法をもつ均一滴分布を示すので、有益であるとなる。次に、吸気は液滴噴射装置３２ａにより過剰飽和され、給気冷却なしに圧縮されるコンプレッサ１／２へ特定流れに適したハウジング（吸気マニホールド、図４）だけそらされる、ここでは空気はいくつかの工程で圧縮されるけれども、内部冷却である。ガスタービンユニットのケーシングの温度側面が監視されて不規則の場合における損傷を回避する。
【００２９】
図５は、液滴噴射装置３２ａとして使用され得るときのノズルラックを示す。ラックは液体ダクト３５がおよそ２０−３０ｃｍの範囲の可変間隔をもって据付けられる保持フレーム３７から成る。これら水ダクト３５には、液体噴霧ノズル３６が高流量容量、良好な滴円錐体と小さい滴寸法を許容するように据付けられ、それにより羽根植付け腐食割合を減少させる。通常には、５−１５個のノズルは一つの水ダクトに据え付けられている。一つは図５から見ることができるので、ノズル及びパイプの間隔は必ずしも規則的ではない。水ダクト３５並びに液体噴霧ノズル３６の間隔は流量加重方法にあって均一な滴分布を提供する。例えば図２ａ／ｂに図示される如く吸気ダクト２７と吸気マニホールド２６の場合には、吸気がほとんど長方形角度に水平方向から垂直方向へ転換されて吸気マニホールド２６に入る、吸気の流れに実質的に垂直に測定される膨張継手の領域における最高流れ速度はベンドの外側に接近して配置され、最高速度は通常にはベンドの外側に最も近い第三内に配置されている。通常にはノズル密度は実質的に特定位置における速度と比例して設定されて吸気流の横断面を横切って微小滴の均質な分布を達成する。このことはすべてのノズルが等しく水を供給される場合であるので、ノズルが空気の流れによって分布される時に、それ以上の水は高流れ速度であり、より高密度のノズルである領域に噴射される。すべてのノズルが等しく供給されるならば、均質的に高滴品質を達成することが一般に容易である。しかしながら、同じ効果は均一に分布されたノズルと高流れ速度の領域にそれ以上の水を配置される送りノズルとにより達成される。個別供給のノズルと流れ適合分布のノズルとの組合せが可能であり、ダクト内の流れ条件がガスタービンユニットの作動モードに依存して意味ありげに変更するならば、有益である。ノズルはガス或いは準ガス且つ液体を供給される二元ノズルとして設計されて良好な滴品質を提供する。    
【００３０】
前述の如く、過剰噴霧システムは例えば図２ａにおける手段２９或いは図２ｂにおける手段３３によって表示される如く従来の蒸発空気入口冷却ユニットと組合わされ得る。過剰噴霧ポンプの始動の条件は次のようである：ガスタービンユニットは全負荷で或いは全負荷近くにあって、周囲湿式バルブ温度は或る値以上であり、典型的には摂氏０度以上である。従来の蒸発空気入口冷却装備が据え付けられるならば、空気入口冷却装置は周囲条件が許容するならば、過剰噴霧が作動される時に作動されるべきである。付加的にガスタービンユニットの全負荷或いは近似全負荷は或る準備期間に作動されていた。その準備期間は好ましくは約３０分の範囲である。コンプレッサ入口温度は監視される必要がある。この値が通常には摂氏約０度により与えられる或るレベル以下に下降するならば、液体噴射システムの自動閉鎖が必要である。過剰噴霧流れ容量は、回避されるべき制御されていない水量であった、例えばノズル噴霧、ノズル流れ容量の変更、漏れ、測定システム水量容量など間の差異を検出するように管理される必要がある。前述の如く、送り水の品質は管理されるべきである。一般にこの品質は或る限界値を越えない伝導性を測定することにより監視されている。更に、パイプシステムの任意の凍結或いは閉塞も、監視されるべきである。
【００３１】
入口冷却システムによるプラントのために次の始動計画が適当であると判明している：
１．ガスタービンユニットは全負荷或いは近似全負荷にまで負荷される。
２．ガスタービンユニットが全負荷或いは近似全負荷で作動されるならば、蒸発入口冷却システムは周囲条件が入口冷却システムのスイッチオンを許容するならば作動される。
３．少なくともおよそ３０分間に全負荷或いは近似全負荷で作動した後に過剰噴霧システムは作動され得る。
この場合にプラントは蒸発入口冷却システムを備えておらず、上記工程２は飛び越えられ得る。閉鎖のために、上記手順は逆順序で実施され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】液滴噴射装置並びに可能な冷却ダクトの位置を示す連続燃焼室と熱回収蒸気発生器をもつガスタービンユニットの概略図である。
【図２】ガスタービンユニットの吸気領域の概略図である。
【図３】両燃焼室と両タービンステージを示す連続燃焼室をもつガスタービンユニットの吸気領域を通る詳細軸方向切断部（上半部）である。
【図４】本発明による膨張継手に据付けられた液滴噴射装置をもつガスタービンユニットの吸気マニホールドの図である。
【図５】本発明により使用されるときの液滴噴射装置の図である。
【符号の説明】
【００３３】
１．．．．．コンプレッサ（低圧）の第一ステージ
２．．．．．コンプレッサ（高圧）の第二ステージ
３ｈ．．．．高圧タービン
３ｌ．．．．低圧タービン
４．．．．．蒸気タービン
５．．．．．発電機
６．．．．．共通軸
７．．．．．クラッチ
８ｈ．．．．高圧燃焼室
８ｌ．．．．低圧燃焼室
９．．．．．燃料ダクト、燃料
１０．．．．吸気
１１．．．．部分圧縮吸気
１２ｈ．．．圧縮吸気
１２ｌ．．．高圧燃焼室からの膨張燃焼空気
１３ｈ．．．熱い燃焼空気（高圧）
１３ｌ．．．熱い燃焼空気（低圧）
１４．．．．排気
１５．．．．熱回収蒸気発生器
１６．．．．煙突
１７．．．．熱回収蒸気発生器へのダクト
１８．．．．熱回収蒸気発生器（蒸気）からのダクト
１９．．．．蒸気タービンの出口
２０．．．．吸気の冷却／噴霧
２１．．．．部分圧縮吸気の冷却
２２．．．．冷却空気ダクト、圧縮冷却空気
２３．．．．小滴分離機
２４．．．．冷却ユニット
２５．．．．冷却された冷却空気
２６．．．．吸気マニホールド
２７．．．．吸気ダクト
２８．．．．フイルタ
２９．．．．噴霧液滴噴射装置
３１．．．．膨張継手
３２ａ／ｂ／ｃ．．．過剰噴霧液滴噴射装置
３３．．．．蒸気冷却器
３４．．．．滴捕獲器
３５．．．．水ダクト
３６．．．．液体噴霧ノズル
３７．．．．保持フレーム
【図１】
2005511948.tif 000003
【図２ａ】
2005511948.tif 000004
【図２ｂ】
2005511948.tif 000005
【図３】
2005511948.tif 000006
【図４】
2005511948.tif 000007
【図５】
2005511948.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月12日(2004.3.12)
【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】
コンプレッサに供給される吸気（１０）を圧縮して圧縮空気（１２）を吐出するコンプレッサ（１，２）；燃料（９）が前記コンプレッサ（１，２）から吐出される圧縮空気（１２）により燃焼される高圧燃焼室（８ｈ）；前記高圧燃焼室（８ｈ）から吐出される熱い燃焼空気（１３ｈ）によって駆動される高圧タービン（３ｈ）；燃料（９）が前記高圧タービン（３ｈ）から吐出される膨張した燃焼空気（１２ｌ）により燃焼される低圧燃焼室（８ｌ）；と前記低圧燃焼室（８ｌ）から吐出される熱い燃焼空気（１３ｌ）により駆動される低圧タービン（３ｌ）から成るガスタービンユニットにおいて、前記コンプレッサ（１，２）は１５バールより大きい圧力比により作動し、少なくとも一つの液滴噴射装置（３２）はガスタービンユニットにより発生される軸動力を増加するために吸気（１０）の流れに液体を噴射するように前記コンプレッサ（１，２）の上流に設けられ、前記噴射装置（３２）はガスタービンユニットの軸動力の所望の増加に一致する液滴の形態にて液体質量流量を付加でき、然して、軸動力出力の所望の増加において液体質量流量の総量の付加を許容する手段が設けられ、その手段は液滴の形態にて実質的に無段方法で且つ液滴質量流量を増加するように液滴噴射装置（３２）の設計特性により実質的に求められる時間間隔内に直ちにガスタービンユニットの軸動力出力の所望の増加に一致する液体質量流量の総量の付加を許容することを特徴とするガスタービンユニット。
【請求項２】
軸動力出力の所望の減少において、実質的に無段方法で且つ液滴質量流量を減少するように液滴噴射装置（３２）の設計特性により実質的に求められる時間間隔内に直ちにガスタービンユニットの軸動力出力の所望の減少に一致する液体質量流量の総量の減少を許容することを特徴とする請求項１に記載のガスタービンユニット。
【請求項３】
前記液滴噴射装置（３２）は吸気ガイド（２６，２７）の全横断面を横切って実質的に噴射するように許容することを特徴とする請求項１に記載のガスタービンユニット。
【請求項４】
ガスタービンユニットは付加的にガスタービンユニットの成分を冷却するためにコンプレッサ（１，２）から吐出される圧縮或いは部分圧縮空気（２１）を使用する冷却システム（２２−２５）から成り、然して、冷却システム（２２−２５）は冷却された冷却空気（２５）の温度と圧力に関する一定品質を保証するように制御される冷却ユニット（２４）から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のガスタービンユニット。
【請求項５】
少なくとも一つの噴射装置（２９，３２）は液滴噴射装置（３２）のオン／オフ制御に同期される単一送り前進信号により制御され得て、然して、選択的に二つのシステムの信号はガスタービンユニットのヒステリシス効果を考慮するために互いに対して僅かに移動され得ることを特徴とする請求項４に記載のガスタービンユニット。
【請求項６】
冷却された冷却空気（２５）は摂氏約３００と４００度、好ましくは摂氏＋／−１０度の以下の公差を許す摂氏３３０と３８０度の間の温度を有するように制御されていて、然して、１５−４０バールの範囲に、好ましくは２０−３０バールの範囲における圧力が維持されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のガスタービンユニット。
【請求項７】
ガスタービンユニットはガスタービンユニットの所望点火温度を維持するために燃料質量流量を調整する燃料制御弁から成り、然して、選択的に前記燃料弁の制御手段は液滴噴射装置（３２）のオン／オフ制御に同期される単一送り前進信号により実施されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のガスタービンユニット。
【請求項８】
ガスタービンユニットは付加的に前記コンプレッサ（１，２）の上流に位置した吸気マニホルド（２６）と膨張継手（３２）によって前記吸気マニホールド（２６）に接続される前記吸気マニホールド（２６）の上流に位置した吸気ダクト（２７）とから成り、液滴噴射装置（３２）は吸気ダクト（２７）と吸気マニホールド（２６）の間の膨張継手（３２）に本質的に位置され、然して、好ましくは吸気ダクト（２７）は追加的に前記液滴噴射装置（３２）の上流に位置した消音器と吸気ダクト（２７）の吸気開口に位置したフイルタ（２８）とから成ることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のガスタービンユニット。
【請求項９】
吸気（１０）を冷却する付加的冷却手段（２９、３３）はフイルタ（２８）の下流に位置されていることを特徴とする請求項８に記載のガスタービンユニット。
【請求項１０】
液滴噴射装置（３２）は保持ラック（３７）に好ましくは基本的に平行な方法で配列された噴霧水ダクト（３５）のグリット（３２）から成り、その噴霧水ダクト（３５）の下流側に噴霧ノズル（３６）が据付けられて滴を吸気（１０）の流れに噴射するように据え付けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のガスタービンユニット。
【請求項１１】
液滴噴射装置（３２）により噴射された液滴寸法は２ー４０μｍの範囲に、好ましくは約１０μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のガスタービンユニット。
【請求項１２】
噴霧ノズル（３６）はガス或いは半ガスと液体を供給された二元ノズルであることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載のガスタービンユニット。
【請求項１３】
前記噴霧水ダクト（３５）に据付けられる噴霧ノズル（３６）の間隔と同様に噴霧水ダクト（３５）の間隔が吸気（１０）の流れに適用されて吸気（１０）の流れにおいて均一な滴分布を達成することを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか一項に記載のガスタービンユニット。
【請求項１４】
液滴噴射装置はコンプレッサ入口に接近して、好ましくはコンプレッサベルマウスに位置されることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載のガスタービンユニット。
【請求項１５】
ガスタービンユニットは本質的にコンプレッサに供給される吸気（１０）を圧縮して圧縮空気（１２）を吐出するコンプレッサ（１，２）；燃料（９）が前記コンプレッサ（１，２）から吐出される圧縮空気（１２）により燃焼される高圧燃焼室（８ｈ）；前記高圧燃焼室（８ｈ）から吐出される熱い燃焼空気（１３ｈ）によって駆動される高圧タービン（３ｈ）；燃料（９）が前記高圧タービン（３ｈ）から吐出される膨張した燃焼空気（１２ｌ）により燃焼される低圧燃焼室（８ｌ）；と前記低圧燃焼室（８ｌ）から吐出される熱い燃焼空気（１３ｌ）により駆動される低圧タービン（３ｌ）から成るガスタービンユニットからの軸動力生成の増加を実施する方法において、前記コンプレッサ（１，２）は１５バールより大きい圧力比により作動し、前記コンプレッサ（１，２）の上流側に設けられた少なくとも一つの液滴噴射装置（３２）によって液体はガスタービンユニットにより発生される軸動力を増加するために吸気（１０）の流れに噴射され、然してａ）軸動力出力の所望の増加においてガスタービンユニットの軸動力出力の所望の増加に一致する液体質量流量の総量は実質的に無段方法で且つ液滴質量流量を増加するように液滴噴射装置（３２）の設計特性により実質的に求められる時間間隔内に直ちに液滴の状態にて付加されることを特徴とする方法。
【請求項１６】
軸動力出力の所望の減少においてガスタービンユニットの軸動力出力の所望の減少に一致する液体質量流量の総量は実質的に無段方法で且つ液滴質量流量を減少するように液滴噴射装置（３２）の設計特性により実質的に求められる時間間隔内に直ちに減少されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記液体質量流量は吸気ガイド（２６，２７）の全横断面を横切って実質的に噴射されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
コンプレッサ（１，２）から吐出される圧縮或いは部分圧縮空気（２２）を使用する冷却システム（２２−２５）はガスタービンユニットの成分を冷却するために使用されていて、然して、冷却システム（２２−２５）の冷却ユニット（２４）は冷却された冷却空気（２５）の圧力と温度に関する品質に依存して制御されていることを特徴とする請求項１５乃至請求項１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
この方法は請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載のガスタービンユニットを使用して実施されることを特徴とする請求項１５乃至請求項１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
０．５と５質量％の間、好ましくは１．０と３．０質量％の間の液体は吸気（１０）に噴射されて１０％までのガスタービンユニットの軸動力の増加を達成し、同じ量は軸動力の減少のために減少されることを特徴とする請求項１５乃至請求項１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
水は２５０バールにまでの圧力で、好ましくは１００−１８０バール間の圧力で、最も好ましくは約１４０バール水圧で噴射され、この圧力は直ちに１秒と６０秒内に、好ましくは１０−３０秒の範囲内に形成されることを特徴とする請求項１５乃至請求項２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
ユニットの発電機（５）に利用できるユニットの電力出力は液体質量流量の直接的無段付加或いは減少を使用して迅速に増加或いは減少されることを特徴とする請求項１５乃至請求項２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
迅速増加或いは減少は電気グリットの電力需要における速い増加或いは減少に応答して、特にそれぞれに電気グリットの周波数の下降に応答して或いは電気グリットの周波数の上昇に応答して発生され得て、さらに特に電気グリットの周波数の下降或いは上昇はそれぞれにガスタービンユニットの軸速度の減少或いは増加を生じ、液体量の直接無段増加或いは減少によりガスタービンユニットのコンプレッサのサージ限界はコンプレッサブレード部分を冷却することにより増加或いは減少されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
ガスタービンユニットの始動のために第一工程にてガスタービンは全負荷に向けて始動され、付加的冷却システム（２９，３３）の場合にこれら冷却システムはスイッチを入れられ、１５−４５分の範囲の遅延後に、好ましくは３０分の範囲で水は液滴噴射装置（３２）によって付加されることを特徴とする請求項１５乃至請求項２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
電力の生成、機械的動力の生成のために、或いは航空機の推進の分野に使用することを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載のガスタービンユニットの使用方法。
【国際調査報告】
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