(57)【要約】【課題】燃料システムの過渡状態を軽減するためのシステムを提供すること。【解決手段】本発明は、燃料システムの過渡状態の影響を低減することができるシステムの形態をとる。本質的に、本発明の一実施形態は、圧力制御セル（ＰＣＣ）を燃料システムと組み合わせる。ＰＣＣは、過渡事象中に燃料システム内に残存する燃料の一部を除去する追加容積を考慮することができる。過渡事象中、燃料回路に対して燃料の急激な減少が必要とされる場合、燃料は、燃料システムのマニホルドから流出しＰＣＣに流入できるようにすることができる。この燃料は、ＰＣＣ内に蓄えることができ、もはや燃焼缶が利用することはできない。本発明の利点は、望ましくないロータ速度の増大及び希薄ブローアウト事象の可能性を低減することができることである。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料システム（１６０）により生じる過渡状態を軽減するシステムであって、当該システムが、
燃料の流量を制御するよう構成されたバルブ（２１０）と、燃焼プロセス（１１０、１２０）の構成要素に燃料を分配するよう構成され且つ前記バルブ（２１０）の下流側に配置される１次マニホルド（２１５）とを含む、燃焼プロセス（１１０、１２０）に燃料を送給するよう構成される１次燃料回路（２０７）と、
燃料システム過渡状態中に前記１次マニホルド（２１５）内の圧力を軽減するように構成された圧力制御セル（ＰＣＣ）（２４０）と
を備えており、前記ＰＣＣ（２４０）が、前記燃料システム過渡状態中に前記１次マニホルド（２１５）内の燃料の一部を除去し、前記燃料システム（１６０）に対する前記燃料システム過渡特性の作用を軽減する、システム。
【請求項２】
前記１次マニホルド（２１５）の上流側にて、前記１次燃料回路（２０７）が更に、停止バルブ（２００）と、制御バルブ（２１０）と、該停止バルブ（２００）及び制御バルブ（２１０）間に位置付けられた中間燃料容積部（２０５）とを備える、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記ＰＣＣ（２４０）が前記１次マニホルド（２１５）と一体化される、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
２次回路（２１７）を更に備え、該２次回路（２１７）が、前記２次回路（２１７）用に指定された燃料の一部を受け取るように構成された２次マニホルド（２２０）と、前記燃料の流量を制御するよう構成され、前記２次マニホルド（２２０）の上流側に位置付けられた２次バルブ（２３０）とを含む、請求項２記載のシステム。
【請求項５】
前記ＰＣＣ（２４０）が前記２次マニホルド（２２０）と一体化される、請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記ＰＣＣ（２４０）が、該ＰＣＣ（２４０）から燃料の大部分を除去するよう構成されたパージ源（２４５）と一体化される、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記パージ源（２４５）が流体を含む貯蔵タンク（２４５）を備える、請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記ＰＣＣ（２４０）からパージされた燃料を排出するよう構成された燃料排出部（２５０）を更に備える、請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記ＰＣＣと、前記１次マニホルド（２１５）及び前記ＰＣＣ（２４０）間に位置付けられた第１のＰＣＣバルブ（２２５）と、前記パージ源（２４５）及び前記ＰＣＣ（２４０）間に位置付けられた第２のＰＣＣバルブ（２３０）と、前記燃料排出部（２５０）及び前記ＰＣＣ（２４０）間に位置付けられた第３のＰＣＣバルブ（２３５）と、を含むＰＣＣ回路（２２３）を更に備える、請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記ＰＣＣ（２４０）の作動を制御するよう構成されたタービン制御システム（１９０）を更に備える、請求項１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、全体的に、燃焼プロセスに関連する燃料システムに関し、より詳細には、燃料システムに対する過渡特性の作用を軽減するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料システムは、幅広い種類の機械の燃焼プロセスに関連している。燃料システムは一般に、限定ではないが、天然ガスなどの燃料を燃焼プロセスに輸送する役割を果たす。燃料システムは一般に、マニホルドと、燃焼プロセスへの燃料流を全体的に制御するバルブとを含む。燃料システムはまた、バルブに供給される燃料の圧力を制御することができる。バルブは、燃焼プロセスへのガス流の１次制御機構として機能することができる。
【０００３】
ターボ機械は、燃焼プロセスを伴う機械の非限定的な実施例である。限定ではないが、ガスタービン、航空機転用エンジンタービン、又は同様のものなどの一部のターボ機械は、少なくとも１つの燃焼缶を有する複数の燃料システムを有する。これらの燃料システムは、燃焼缶に燃料を送給する。
【０００４】
過渡事象後の連続作動を含む、ターボ機械の過渡要件は、次第に厳しいものになってきた。過渡事象中、燃焼プロセスへの燃料流が急激に減少する場合がある。過渡状態は、限定ではないが、負荷遮断、負荷制限、又は同様のものを含むことができる。これにより、ターボ機械ロータが許容できない高速度になる可能性が高くなる恐れがある。ロータの高速度は、燃料流が急激に減少した後にバルブの下流側に残存する燃料により生じる可能性がある。この燃料は、燃焼プロセスによって消費され、ロータ速度を増大させることができる。本質的に、燃焼プロセスへの燃料流の制御は、過渡事象の間は所望の応答よりも遅くなる。
【０００５】
燃料システムに影響を及ぼす過渡状態の間、既知の制御方式は一般に、以下のこと、すなわち、ａ）過渡後の状態を維持することができる燃料回路に火炎を固定すること、ｂ）妥当な場合、他の燃料回路への燃料流を急激に低減することを伴う。この方式は、全燃料流を急激に低減すると共に、燃焼缶の希薄ブローアウトを回避しようとすることを含む。燃料回路に残存するガス燃料の圧縮可能容積に起因して、燃料が急激に減少した後、燃焼プロセスへのかなりの燃料流が継続する可能性がある。過渡事象後、この残存燃料が燃焼し、ターボ機械を過速度状態に向けて駆動することができ、更に、燃焼缶への空気流を増大させて、希薄ブローアウトを引き起こす可能性がある。
【０００６】
過渡事象中に公知のシステム及び制御原理を用いることに関して幾つかの欠点がある。公知のシステムは、過渡事象中に比較的緩慢に応答する燃料システムを有することができる。更に、一部の公知のシステムは、過渡状態中に遙かに多くの空気がターボ機械に流入可能になり、希薄ブローアウトの危険性が高くなる場合がある。
【０００７】
上記の理由から、燃料システムに対して過渡状態の影響を軽減するシステムが望ましいとすることができる。システムは、過渡事象中に更に高速の燃料システム応答を可能にする必要がある。システムはまた、過速度状態及びリーンブローアウトのリスクを軽減する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７，０５５，３９５号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、燃料システムにより生じる過渡状態を軽減するシステムであって、燃料の流量を制御するよう構成されたバルブと、燃焼プロセスの構成要素に燃料を分配するよう構成され且つバルブの下流側に配置される１次マニホルドとを含む、燃焼プロセスに燃料を送給するよう構成された１次燃料回路と、燃料システム過渡状態中に１次マニホルド内の圧力を軽減するように構成された圧力制御セル（ＰＣＣ）と、を備え、ＰＣＣが、燃料システム過渡状態中に１次マニホルド内の燃料の一部を除去し、燃料システムに対する燃料システム過渡特性の作用を軽減する。
【００１０】
本発明の別の実施形態によれば、ターボ機械により生じる過渡状態を軽減するシステムであって、燃焼缶及び該燃焼缶に燃料を送給するよう適合された燃料システムを備えるターボ機械と、燃焼缶に燃料を供給するよう構成された第１の燃料回路と、燃料システム過渡状態中に第１のマニホルド内の圧力を低下させるよう構成された圧力制御セル（ＰＣＣ）とを備え、前記第１の燃料回路が、燃料の流量を制御するよう構成されたデバイスと、燃焼缶の構成要素に燃料を分配するよう構成され且つデバイスの下流側に配置される第１のマニホルドとを含み、ＰＣＣは、燃料システム過渡状態中に１次マニホルド内の燃料の一部を除去し、燃料システムに対する燃料システム過渡状態の影響を軽減する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態が動作する環境を示す概略図。
【図２】図１に示すターボ機械に関連する燃料供給システムの１つの実施例を示す概略図。
【図３Ａ】過渡事象中、図２に示す燃料供給システムの動作の１つの実施例を示すグラフ。
【図３Ｂ】過渡事象中、図２に示す燃料供給システムの動作の１つの実施例を示すグラフ。
【図３Ｃ】過渡事象中、図２に示す燃料供給システムの動作の１つの実施例を示すグラフ。
【図４】本発明の一実施形態による、燃料供給システムと一体化された圧力制御セルシステムの一実施形態を示す概略図。
【図５Ａ】本発明の一実施形態による、過渡事象中の図４の圧力制御セルシステムの動作の１つの実施例を示すグラフ。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態による、過渡事象中の図４の圧力制御セルシステムの動作の１つの実施例を示すグラフ。
【図５Ｃ】本発明の一実施形態による、過渡事象中の図４の圧力制御セルシステムの動作の１つの実施例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書で使用される特定の用語は便宜上のものに過ぎず、本発明に対する限定として解釈すべきではない。例えば、「上側」、「下側」、「左側」、「前側」、「右側」、「水平方向」、「垂直方向」、「上流側」、「下流側」、「前方」、「後方」、「頂部」、「底部」などの用語は、図示の構成を単に説明しているに過ぎない。実際に、本発明の実施形態の１つ又は複数の要素は、あらゆる方向に配向することができ、従って、特に明記しない限り、この用語は、このような変形形態を含むものとして理解されたい。
【００１３】
本明細書で使用する場合に、前に数詞のない要素又はステップの表現は、そうではないことを明確に述べていない限り複数のそのような要素又はステップの存在を排除するものではないと理解されたい。更に、本発明の「一実施形態」という表現は、記載した特徴を組み入れた付加的な実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図するものではない。
【００１４】
本発明は、燃料システムの過渡状態の影響を低減することができるシステムの形態をとる。以下の検討では、限定ではないが、燃焼缶を有するガスタービンなどのターボ機械の燃料システムと一体化された本発明の一実施形態に焦点をあてる。本発明の他の実施形態は、過渡現象の作用の軽減を必要とする他の燃料システムと一体化することができる。
【００１５】
本質的に、本発明の一実施形態は、燃料システムと圧力制御セル（ＰＣＣ）を組み合わせる。ＰＣＣは、過渡事象中に燃料システム内に残存する燃料の一部を除去するシステムの一部である追加容積を考慮することができる。過渡状態中に、燃料回路に対して燃料の急激な減少が必要とされる場合でも、燃料は、燃料システムのマニホルドから出てＰＣＣに流入可能にすることが許容される。この燃料はＰＣＣ内で蓄えられ、もはや燃焼缶が利用することはできない。本発明の利点は、ロータ速度の望ましくない増大、及び希薄ブローアウト事象の発生の可能性を低減することとすることができる。
【００１６】
ここで、複数の図にわたって種々の数字が同様の部品及び／又は要素を表している各図を参照すると、図１は、本発明の実施形態が作動する環境を示す概略図である。図１において、ターボ機械１００は、圧縮機セクション１１０と、各缶１２０が燃料ノズル１２５を備えた、燃焼システムの複数の燃焼缶１２０と、タービンセクション１３０と、移行セクション１４０につながる流路１３５とを含む。燃料供給システム１６０は、限定ではないが、天然ガスなどの燃料を燃焼システムに供給することができる。
【００１７】
一般に、圧縮機セクション１１０は、複数のガイドベーン（ＩＧＶ）と、流体を加圧するよう構成された複数の回転ブレード及び固定ベーンとを含む。複数の燃焼缶１２０は、燃料供給システム１６０に結合することができる。各燃焼缶１２０内では、加圧空気と燃料とが混合され、点火され、更に流路１３５内で消費されて、これにより作動流体を生成する。
【００１８】
作動流体の流路１３５は一般に、燃料ノズル１２５の後端から下流側に移行セクション１４０を通ってタービンセクション１３０内に進む。タービンセクション１３０は、何れも図示していない複数の回転及び固定構成部品を含み、これらは、作動流体を機械トルクに変換し、該トルクを用いて、限定ではないが、発電機、機械駆動装置、又は同様のものなどの負荷１７０を駆動することができる。負荷１７０の出力は、タービン制御システム１９０又は同様のものが、ターボ機械１００の作動を制御するためのパラメータとして用いることができる。排気温度データ１８０もまた、タービン制御システム１９０又は同様のものが、ターボ機械１００の作動を制御するためのパラメータとして用いることができる。
【００１９】
図２は、図１に示すターボ機械１００に関連する燃料供給システム１６０の実施例を示す概略図である。燃料供給システム１６０の実施例は、燃料を受け取る上流端部を有する停止バルブ２００を含む。停止バルブ２００は、一般に、燃料供給システム１６０の圧力を調節する。停止バルブ２００の下流側端部は、「Ｐ２容積」と呼ぶことができる中間容積２０５の上流側端部に直接又は間接的に接続することができる。中間容積２０５及び停止バルブ２００は、燃料供給システム１６０の圧力レギュレータとして作動可能に機能することができる。
【００２０】
燃料回路は、燃料を燃料ノズル１２５に送給する燃料供給システム１６０内の構成部品及び構造とみなすことができる。図２に示すように、一部のターボ機械１００は、複数の燃料回路を含むことができる。本発明は、複数の燃料回路を備えたターボ機械１００に限定されるものではない。本発明の実施形態は、単一の燃料回路を含むターボ機械１００と共に用いることができる。更に、本発明は、ターボ機械１００での使用に限定されるものではない。本発明の実施形態は、単一又は複数の燃料回路を含むあらゆる機械に適用することができる。
【００２１】
図２は、燃料供給システム１６０の１次回路２０７の非限定的な実施例を示している。ここで、１次回路２０７は、制御バルブ２１０及び１次マニホルド２１５を含むことができる。制御バルブ２１０は、中間容積２０５からの燃料を受け取ることができる。制御バルブ２１０はまた、１次マニホルド２１５に流入する燃料の流れを制御することができ、該マニホルドは一般に、燃料ノズル１２５の一部に受け取った燃料を分配する役割を果たす。
【００２２】
追加回路２１７は、１次回路２０７と同様の一般的構成を有することができる。ここで、追加回路２１７は、制御バルブ２１０及び追加マニホルド２２０を含むことができる。上述のように、制御バルブ２１０は、追加マニホルド２２０に流入する燃料の流れを制御することができ、該追加マニホルド２２０は、一般に、燃焼缶１２０の燃料ノズル１２５の一部に受け取った燃料を分配する役割を果たす。
【００２３】
通常、複数の燃料回路を含むターボ機械１００は、基本的に特定の動作範囲で指定回路に燃料を運ぶ燃料ステージングプロセスを利用することができる。例えば、限定ではないが、１次回路２０７は、負荷範囲の大部分で燃料を受け取ることができ、追加回路２１７は、より高い負荷範囲の間でのみ燃料を受け取ることができる。更に、限定ではないが、ベース負荷動作など、燃料回路２０７、２１７の両方が燃料を受け取る場合の動作範囲が存在することができる。
【００２４】
図３Ａから３Ｃ、すなわち総称的に図３は、図２に示された燃料供給システム１６０の過渡事象中の作動の実施例を示すグラフである。過渡事象は、タービン制御システム１９０により検出することができる。１次回路２０７及び追加回路２１７の制御バルブ２１０は、燃料流を低減するよう閉鎖し始める。これが起こると、１次及び追加マニホルド２１５、２２０内の圧力は、マニホルド２１５、２２０から出て燃料ノズル１２５に関連するノズル有効面積を通過する燃料流により低下する。燃料流は、マニホルドと燃焼缶１２０との間の圧力差によって駆動される。
【００２５】
制御システム１９０はまた、ロータ速度の望ましくない増大の可能性を低減する目的で燃料流を制御する。ロータ速度の望ましくない増大は、より多くの空気流を駆動する傾向になり、燃焼システムの希薄ブローアウトをより発生し易くする可能性がある、燃空（Ｆ／Ａ）比の低下につながる。従って、ロータ速度増大の量を低減することにより、希薄ブローアウト事象の可能性を有意に低減することができる。
【００２６】
全体的に図３は、過渡事象中のターボ機械１００の時間に対する動作パラメータを示している。これらの動作パラメータは、一般に、動作データ１８０とみなすことができる。図３の水平時間軸は、３つの特定の時間期間、すなわち、順番に、Ｔ（０）、Ｔ（１）、及びＴ（２）を含む。Ｔ（０）は、過渡状態が発生した時間とみなすことができる。Ｔ（１）は、タービン制御システム１９０が過渡事象に相当する時間とみなすことができる。Ｔ（２）は、ターボ機械１００がほぼ定常状態運転に達した時間とみなすことができる。
【００２７】
図３Ａは、時間に対するターボ機械１００のロータ速度を示すグラフ３００である。ここで、ロータ速度は、ｓｐｅｅｄ＿１データ系列３０５により表される。図３Ｂは、時間に対するターボ機械１００の燃料流を示すグラフ３１０である。ここで、１次マニホルド２１５の燃料流は、ＰＦ＿１データ系列３１５で表され、追加マニホルド２２０の燃料流は、ＡＦ＿１データ系列３２０で表され、全燃料流は、ＴＦ＿１データ系列３２３で表される。図３Ｃは、時間に対するターボ機械１００の制御バルブストロークを示すグラフ３２５である。ここで、１次回路２０７及び追加回路２１７の制御バルブ２１０の位置は、ＰＳ＿１データ系列３３０でそれぞれ表され、追加マニホルド２２０の燃料流は、ＡＳ＿１データ系列３３５で表される。図３全体を通じて示されるように、タービン制御システム１９０が過渡事象に応答し始めた後に、ロータ速度が大幅に増大する。時間Ｔ（１）では、ロータの加速は継続しているが、燃料流及び制御バルブストロークは減少している。上述のように、このロータの継続的加速は、燃料供給システム１６０のマニホルド内に残存する燃料に起因する場合があり、該燃料は、燃焼缶１２０内で燃焼される。
【００２８】
図４は、本発明の一実施形態による、燃料供給システム１６０と一体化された圧力制御セルシステム２２３の一実施形態を示す概略図である。圧力制御セルシステム２２３の一実施形態は、図２及び４には図示されていないものを含む、様々な燃料供給システム１６０と一体化することができる。以下の検討では、図２及び４で検討する燃料供給システム１６０と一体化された圧力制御セルシステム２２３の非限定的な実施形態に焦点を当てる。
【００２９】
本質的に、本発明の一実施形態は、独立した容積である１次制御セル（ＰＣＣ）２４０を燃料供給システム１６０と一体化する。ＰＣＣ２４０に流入し且つこれから流出する燃料流は、少なくとも１つのバルブにより制御することができる。ＰＣＣ２４０には、最初に、限定ではないが、不活性ガス、空気、又はこれらの組み合わせなどの流体を大気に近い圧力で充填することができる。過渡事象中、本発明の一実施形態は、燃料を燃料マニホルドからＰＣＣ２４０に流すことを可能にすることができる。
【００３０】
本発明の一実施形態は、ＰＣＣ２４０への流れを制御し、燃料ノズル１２５よりも遙かに大きな有効面積を有するバルブを備えることができる。この特徴は、それぞれのマニホルド圧力を他の既知のシステムよりも相対的に高速に低下させることを可能にすることができる。この特徴はまた、ＰＣＣ２４０の圧力を増大させると共に、燃料マニホルドの圧力を低下させることを可能にすることができる。ここではＰＣＣ２４０内にある燃料容積は、ロータを加速させるのにはもはや利用可能ではないエネルギーとみなすことができる。本発明の追加の利点は、ロータ加速の減少はまた、最大空気流量を低下させ、希薄ブローアウト事象の可能性を低減することができる。ターボ機械１００の定常状態条件に達した後、追加容積からの燃料は、燃料排出部２５０を介して徐々に排出することができる。
【００３１】
再度図４を参照すると、圧力制御セルシステム２２３の一実施形態は、第１のＰＣＣバルブ２２５、第２のＰＣＣバルブ２３０、第３のＰＣＣバルブ２３５、１次制御セル（ＰＣＣ）２４０、パージ源２４５、及び燃料排出部２５０を含むことができる。第１のＰＣＣバルブ２２５は一般に、燃料供給システム１６０から圧力制御セルシステム２２３を分離する役割を果たす。具体的には、本発明の一実施形態において、第１のＰＣＣバルブ２２５は、追加マニホルド２２０から出てＰＣＣ２４０に流入する燃料の流れを制御することができる。第２のＰＣＣバルブ２３０は一般に、ＰＣＣ２４０をパージ源２４５から分離する役割を果たす。具体的には、本発明の一実施形態において、第２のＰＣＣバルブ２３０は、パージ源２４５から出てＰＣＣ２４０に流入するパージの流れを制御することができる。第３のＰＣＣバルブ２３５は一般に、燃料排出部２５０からＰＣＣ２４０を分離する役割を果たす。具体的には、本発明の一実施形態において、第３のＰＣＣバルブ２３５は、ＰＣＣ２４０から出て燃料排出部２５０に流入する燃料の流れを制御することができる。
【００３２】
ＰＣＣ２４０は、本質的に、限定ではないが、燃料供給システム１６０の１次マニホルド２１５又は追加マニホルド２２０などのマニホルド内で過剰燃料を受け取る１次容積として機能を果たす。この過剰燃料は、上述のような過渡事象の結果として生じるものとすることができる。ＰＣＣ２４０のサイズは、特定の燃焼システムをサポートするようカスタマイズすることができる。例えば、限定ではないが、特定の燃焼システムは、約５立方フィートから約２５立方フィートまでの範囲を含む容積を有するＰＣＣ２４０を必要とする。
【００３３】
圧力制御セルシステム２２３は、燃料ノズル１２５の有効面積よりも何倍も大きな有効面積に第１のＰＣＣバルブ２２５を開放可能にすることができる。この特徴は、過速度事象につながる可能性のある過剰燃料の大部分をＰＣＣ２４０の容積内に移動可能にすることができる。
【００３４】
パージ源２４５は、限定ではないが、不活性ガス、空気、又はこれらの組み合わせなどのパージ流体をＰＣＣ２４０に提供することができる。これは、圧力制御セルシステム２２３に複数の利点を与えることができる。第２のＰＣＣバルブ２３０が開放しているときには、パージ源２４５により、パージ流体が燃料をＰＣＣ２４０から外に放出可能にすることができる。また、燃料がパージされた後、パージ流体を用いてＰＣＣ２４０を清浄又は清掃することができる。これは、将来使うために圧力制御セルシステム２２３を準備するのに役立つことができる。
【００３５】
燃料排出２５０は一般に、ＰＣＣ２４０内の流体の大部分が圧力制御セルシステム２２３から流出させるのを可能にする。第３のＰＣＣバルブ２３５が開放すると、ＰＣＣ２４０内の燃料及び／又はパージ流体が流出する。燃料排出部２５０は、通気システムのような形態とすることができる。本発明の一実施形態において、燃料排出部２５０は、ターボ機械１００のシステムの構成部品を含むことができる。ここで、燃料排出部２５０は、限定ではないが、ターボ機械１００の排気システム及び／又は圧縮機入口システムを含むことができる。
【００３６】
使用中、圧力制御セルシステム２２３は、最初に、ＰＣＣ２４０をパージ流体で線上することができる。次に、ＰＣＣバルブ２２５、２３０及び２３５は、閉鎖位置にあることができ、ターボ機械１００は、通常モードで動作することができる。
【００３７】
上述のように、タービン制御システム１９０による過渡事象に対する応答は、過渡事象に関する動作データ１８０が受け取られるまで、及び／又はタービン制御システム１９０がロータ加速及びロータ速度増大を検出できるまで、僅かに遅延する可能性がある。過渡事象の検出後、タービン制御システム１９０は、１次回路２０７及び追加回路２１７の各制御バルブ２１０の位置を調整することができる。例えば、限定ではないが、１次回路２０７の制御バルブ２１０は、希薄ブローアウト事象の可能性を低減する目的で火炎を固定するよう開放することができる。ほぼ同時に、追加回路２１７の制御バルブ２１０は、燃料流の低減及びロータ速度の制御を目的として閉鎖することができる。
【００３８】
次に、１次回路２０７が火炎を固定した後、圧力制御セルシステム２２３は、第１のＰＣＣバルブ２２５を開放することができる。上述のように、第１のＰＣＣバルブ２２５の一実施形態は、燃料ノズル１２５の有効面積よりも遙かに大きい有効面積を備えたバルブとすることができる。これは、上述のように、追加マニホルド２２０の燃料流内の過剰燃料の燃焼を防ぐことができる。
【００３９】
次に、ターボ機械１００が相対的定常状態条件を達成すると、ＰＣＣ２４０及び追加マニホルド２２０に関する圧力は、圧縮機排出圧力にほぼ等しいとすることができる。次いで、第１のＰＣＣバルブ２２５は閉鎖することができ、第３のＰＣＣバルブ２３５は、ＰＣＣ２４０内の燃料を燃料排出部２５０に向けて流すことができるように、開放することができる。次に、第２のＰＣＣバルブ２３０は開放することができ、第１のＰＣＣバルブ２２５は閉鎖することができる。これにより、パージ源２４５のパージ流体は、ＰＣＣ２４０内の燃料を燃料排出部２５０に向けて流出させることができる。
【００４０】
次に、ＰＣＣ２４０内の圧力が所望の量まで減少すると、第２のＰＣＣバルブ２３０及び３のＰＣＣバルブ２３５は閉鎖することができる。これは、圧力制御セルシステム２２３を通常状態に構成／リセットすることができる。
【００４１】
図５Ａから５Ｃ、すなわち全体的に図５は、本発明の一実施形態による、過渡事象中の図４の圧力制御セルシステム２２３の動作の実施例を示すグラフである。全体的に図５は、本発明の一実施形態を備えたターボ機械１００で発生する過渡事象中の時間に対するターボ機械１００の作動データ１８０を示している。図５の水平時間軸は、３つの特定の時間期間、すなわち、順番に、Ｔ（０）、Ｔ（１）、及びＴ（２）を含む。Ｔ（０）は、過渡状態が発生した時間とみなすことができる。Ｔ（１）は、タービン制御システム１９０が過渡事象に相当する時間とみなすことができる。Ｔ（２）は、ターボ機械１００がほぼ定常状態運転に達した時間とみなすことができる。
【００４２】
図５Ａは、時間に対するターボ機械１００のロータ速度を示すグラフ５００である。ここで、ロータ速度は、ｓｐｅｅｄ＿２データ系列５０５により表される。図５Ｂは、時間に対するターボ機械１００の燃料流を示すグラフ５１０である。ここで、１次マニホルド２１５の燃料流は、ＰＦ＿２データ系列５１５で表され、追加マニホルド２２０の燃料流は、ＡＦ＿２データ系列５２０で表され、全燃料流は、ＴＦ＿２データ系列５２５で表される。図５Ｃは、時間に対するターボ機械１００の制御バルブストロークを示すグラフ５３０である。ここで、１次回路２０７及び追加回路２１７の制御バルブ２１０の位置は、ＰＳ＿２データ系列５３５でそれぞれ表され、追加マニホルド２２０の燃料流は、ＡＳ＿２データ系列５４０で表される。図５Ｃはまた、ＰＣＣ＿Ｓデータ系列５４５として表される。
【００４３】
本発明の一実施形態の利点は、単に、図３と図５の類似比較によって表される。図５全体を通じて示されるように、ロータ速度増大は、図３Ａ及び５Ａを比較したときにＴ（１）においてより少ないとみなすことができる。これは、追加回路２１７によって燃焼する燃料の減少を表すことができる。また、図３Ｂ及び５Ｂを比較することで示されるように、全燃料流は、圧力制御セルシステム２２３の一実施形態の下で実質的により高速の１次回路２０７の燃料流とほぼ等しい。
【００４４】
本発明はその幾つかの例示的な実施形態についてのみ詳細に図示し説明してきたが、本発明の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、特に前述の教示に照らして開示した実施形態に対して、様々な変更、省略及び付加を行うことができるので、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図するものではないことを当業者には理解されたい。
【００４５】
従って、提出した請求項により定められる本発明の技術的思想及び範囲内に含めることができる全てのこのような変更、省略、付加及び均等物が保護されるものとする。例えば、限定ではないが、図２及び４は、１つだけの追加回路２１７を例示している。本発明の他の実施形態は、より多くの追加回路２１７を含む燃料供給システム１６０と一体化することができる。別の実施例として、限定ではないが、図２及び４は、追加回路２１７と一体化された圧力制御セルシステム２２３を示している。本発明の他の実施形態は、圧力制御セルシステム２２３を１次回路２０７と一体化することができる。更に、本発明の他の実施形態は、１つのＰＣＣ２４０を燃料供給システム１６０の複数のマニホルドと一体化することができる。或いは、本発明の他の実施形態は、マニホルド１つにつき１つのＰＣＣ２４０で構成された燃料供給システム１６０を有する。
【符号の説明】
【００４６】
１００  ターボ機械
１１０  圧縮機セクション
１２０  複数の燃焼缶
１２５  燃料ノズル
１３０  タービンセクション
１３５  流路
１４０  移行セクション
１６０    燃料供給システム
１７０  付加
１８０  動作データ
１９０  タービン制御システム
２００  停止バルブ
２０５  中間容積
２０７    １次回路
２１０  制御バルブ
２１５  １次マニホルド
２１７  追加回路
２２０  追加マニホルド
２２３  圧力制御セルシステム
２２５  第１のＰＣＣバルブ
２３０  第２のＰＣＣバルブ
２３５  第３のＰＣＣバルブ
２４０  圧力制御セル（ＰＣＣ）
２４５  パージ源
２５０  燃料排出
３００  グラフ
３０５    Ｓｐｅｅｄ＿１  データ系列
３１０  グラフ
３１５  ＰＦ＿１データ系列
３２０  ＡＦ＿１データ系列
３２３  ＴＦ＿１データ系列
３２５  グラフ
３３０  ＰＳ＿１データ系列
３３５  ＡＳ＿１データ系列
５００  グラフ
５０５  Ｓｐｅｅｄ＿２データ系列
５１０  グラフ
５１５  ＰＦ＿２データ系列
５２０  ＡＦ＿２データ系列
５２５  ＴＦ＿２データ系列
５３０  グラフ
５３５  ＰＳ＿２データ系列
５４０  ＡＳ＿２データ系列
５４５  ＰＣＣ＿Ｓデータ系列
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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