(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンの燃焼器内の逆火及び保炎を検出及び制御するシステムを提供する。【解決手段】このシステムは、燃焼器１６内に設置された少なくとも１つの火炎インジケータ６６と、この火炎インジケータ６６よりも下流に設置された少なくとも１つの検出器６８とを有する。火炎インジケータ６６は火炎にさらされると発光するように構成され、検出器６８は火炎インジケータ６６により発せられたこの光を検出するように構成される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン（１０）の燃焼器（１６）内における逆火及び保炎を検出及び制御するシステムであって、
ガスタービン（１０）の燃焼器（１６）内に設置されており、火炎にさらされると発光するように構成された少なくとも１つの火炎インジケータ（６６）と、
前記少なくとも１つの火炎インジケータ（６６）よりも下流に設置されており、前記少なくとも１つの火炎インジケータ（６６）により発せられる光を検出するように構成された少なくとも１つの検出器（６８）と、を有するシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの火炎インジケータ（６６）は少なくとも１つの保護層（７０）と少なくとも１つの標示層（７２）とを有し、前記少なくとも１つの保護層（７０）は火炎の存在下において離解して前記少なくとも１つの標示層（７２）が露出するように構成され、前記少なくとも１つの標示層（７２）は火炎にさらされると特定の色に発光するように構成された、先行する請求項に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの火炎インジケータ（６６）は、複数の保護層（７０）と複数の標示層（７２）とを有する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記燃焼器（１６）内に設置された複数の火炎インジケータ（６６）を更に有し、前記複数の火炎インジケータ（６６）の各々の前記少なくとも１つの標示層（７２）により発せられる前記光の前記特定の色は、前記ガスタービン（１０）内の複数の燃料回路（ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３、Ｑ）のうちの１つに対応して変化可能である、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数の火炎インジケータ（６６）のうちの１つが前記燃焼器（１６）の複数の燃料ノズルアセンブリ（２８）の各々に設置される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの火炎インジケータ（６６）は、前記燃焼器（１６）の少なくとも１つの燃料ノズルアセンブリ（２８）内に設置されるか、或いは前記燃焼器（１６）の四次燃料システム（３８）の構成要素上に又は該構成要素の近傍に設置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの検出器（６８）と通信するタービン制御システム（７４）を更に有し、前記タービン制御システム（７４）は保炎が前記燃焼器（１６）内で発生しているか否かを判定するように構成される、先行する請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
燃焼器（１６）内の逆火及び保炎の検出及び制御が可能なガスタービン（１０）であって、
ガスタービン（１０）に流入する空気を加圧するように構成された圧縮部（１２）と、
前記圧縮部（１２）の下流に設置されており、前記圧縮部（１２）から排出される加圧空気を受け取るように構成された燃焼部（１４）であって、前記加圧空気を燃料と混合して空気／燃料混合物を生成し、前記空気／燃料混合物を燃焼させるように構成された複数の燃焼器（１６）を有する燃焼部（１４）と、
前記燃焼部（１４）の下流に設置されており、前記複数の燃焼器（１６）の各々から流れてくる高温燃焼ガスを受け取るように構成されたタービン部（１８）と、
前記複数の燃焼器（１６）の少なくとも１つにおける逆火及び保炎を検出及び制御する、請求項１〜７のいずれかに記載のシステムと、を有するガスタービン（１０）。
【請求項９】
ガスタービン（１０）の燃焼器（１６）内の逆火及び保炎を検出及び制御する方法において、
特定の色に発光することにより燃焼器（１６）内の保炎の存在を示すステップと、
前記発せられた光を検出するステップと、
前記検出された光をガスタービン制御システム（７４）に通知するステップと、
保炎が前記燃焼器（１６）内に存在するか否かを判定するステップと、を含む方法。
【請求項１０】
前記発せられた光の前記特定の色を解析して問題となっている燃料回路（ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３、Ｑ）を識別するステップと、所定の保炎境界を超えた場合に是正処置を実行するステップと、を更に含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、概してガスタービンに関し、特にガスタービン内に設置される燃焼器に関する。更に具体的には、本発明の主題は、燃焼器内の逆火及び保炎を検出及び制御するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＯｘ等の大気汚染排出物の生成を減らすために、ガスタービンの燃焼器には、燃焼器の燃焼室の上流に設置された複数の予混合燃料ノズルアセンブリ内で燃料と空気を混合する、希薄予混合燃焼システムを有することが多い。しかし、希薄予混合燃焼システムを使用すると、燃焼室内の火炎が燃料ノズルアセンブリの予混合領域内へと上流方向に引き込まれる逆火現象も生じ易くなる。逆火現象が生じる可能性は、水素富化燃料及び液化天然ガス由来燃料等の高反応性燃料をガスタービンの燃料として用いる場合に更に高くなる。こうした逆火現象は保炎に繋がり、火炎が燃料ノズルアセンブリ内で「保持」又は維持されたままとなることが多い。保炎の結果、燃料ノズル内で上昇した温度がノズル材料の設計温度を上回ることから、燃料ノズルアセンブリが著しく損傷することがある。加えて、長時間にわたる保炎によって、ノズル材料が融解することがある。そうなると、燃料ノズルアセンブリの融解部分が燃焼器を通ってガスタービンのタービン部に流入するので、タービンブレードの深刻な損傷に繋がることがある。
【０００３】
このような損傷を防ぐために、燃料ノズルアセンブリ内の逆火と保炎を検出する様々な装置が提案されてきた。例えば、検出装置には、熱電対を用いて温度変化を検出するものがある。しかし、熱電対は、燃料ノズルアセンブリ内の単一地点における逆火と保炎の検出しかできない。そこで、燃料ノズルアセンブリ内の保炎が生じ得る全ての場所に熱電対を配備することは極めて煩雑でコストがかかる。電界を利用して燃料ノズルアセンブリ内の火炎を検出するその他の装置も周知である。しかし、これには、ノズルレベルを検出するための、各ノズルまで延びる電線が必要である。また、電界を利用した火炎検出には、コストと信頼性の両方の問題が付随することがわかっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／００１６８７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、高コストにならずに、燃焼器内の逆火と保炎を検出及び制御する、信頼性が高く、比較的簡便で効果的なシステム及び方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において部分的に記載されているか、以下の説明から明らかであるか、或いは、本発明の実施を通じてわかるであろう。
【０００７】
一態様において、本発明の主題は、ガスタービンの燃焼器内の逆火及び保炎を検出及び制御する独自のシステムを提供する。このシステムは、燃焼器内に設置された少なくとも１つの火炎インジケータと、この火炎インジケータよりも下流に設置された少なくとも１つの検出器とを有する。火炎インジケータは、火炎にさらされると発光するように構成され、検出器は、火炎インジケータにより発せられる光を検出するように構成される。
【０００８】
別の態様において、本発明の主題は、逆火と保炎を検出及び制御し得るガスタービンを提供する。このガスタービンは、空気を加圧する圧縮部と、加圧空気を受け取り、この空気を燃料と混合して空気／燃料混合物を生成し、この空気燃料混合物を燃焼させるように構成された燃焼部とを有する。タービン部は、燃焼部の下流に設置されており、燃焼部から流れてくる高温燃焼ガスを受け取るように構成される。加えて、このガスタービンは、本明細書で更に詳細に説明する上記のシステムも含む。
【０００９】
また別の態様において、本発明の主題は、ガスタービンの燃焼器内の逆火及び保炎を検出及び制御する方法を提供する。この方法は、特定の色に発光することにより燃焼器内の保炎の存在を示すステップと、発せられた光を検出するステップと、検出された光をガスタービン制御システムに通知するステップと、保炎が燃焼器内に存在するか否かを判定するステップとを含む。
【００１０】
以下の説明及び添付の特許請求の範囲を参照することにより、本発明のこれら及びその他の態様及び利点の理解が深まるであろう。本明細書に組み込まれると共にその一部分を構成する添付図面は、以下の説明と共に本発明の実施形態を図示し、本発明の原理の説明に用いられる。
【００１１】
本発明の最適な態様を含めた、当業者にとって十分な、これによって当業者が本発明を実施可能な開示を、本明細書において添付図面を参照しながら記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ガスタービンの幾つかの部分の断面図である。
【図２】ガスタービン内に取り付け可能な予混合燃料ノズルアセンブリの断面図である。
【図３】予混合燃料ノズルアセンブリの出口を示すと共に各燃料ノズルアセンブリに供給を行う燃料回路を特定した、燃焼室の後部側の概略断面図である。
【図４】本発明の主題の一態様に従った火炎インジケータの一実施形態の断面図である。
【図５】本発明の主題の一態様に従って予混合燃料ノズルアセンブリ内に設置された火炎インジケータを有する本開示のシステムの一実施形態の断面図である。
【図６】本発明の主題の一態様に従ってガスタービンの一部分に設置された本開示のシステムの検出器の一実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
これより、本発明の実施形態を詳細に検討する。図面には、これらの１つ又は複数が示されている。各例は、本発明を説明する目的で用意されたものであって、本発明を限定するものではない。むしろ、当業者には明らかなように、本発明の技術的範囲を逸脱することなく本発明に様々な修正及び改変を加えることができる。例えば、一実施形態の一部分として図示又は説明される特徴を別の実施形態に適用して、また別の実施形態を作り出すことができる。このように、本発明は、こうした修正及び改変も、添付の特許請求の範囲及びその等価物に含まれるものとして包含することを意図している。
【００１４】
図１を参照すると、ガスタービン１０の幾つかの部分の概略図が示されている。ガスタービン１０は、このタービン１０に流入する空気を加圧する圧縮部１２を含む。圧縮部１２から排出される加圧空気は、概してエンジンの軸の周りに環状の配列をなして設置される複数の燃焼器１６（図１にはそのうちの１つのみを示す）を特徴とする燃焼部１４に流入する。燃焼部１４に流入した空気は、燃料と混合され、燃焼する。高温の燃焼ガスは、各燃焼器１６からタービン部１８へと流れてガスタービン１０を駆動させ、動力を生成する。
【００１５】
更に図１を参照すると、ガスタービン１０の各燃焼器１６は、空気／燃料混合物の混合と燃焼を行う希薄予混合燃焼システムと、高温の燃焼ガスをタービン部１８へと流す尾筒（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｐｏｅｃｅ）２２とを含む。図１に示すように、各燃焼器１６の希薄予混合燃焼システムは、外筒（ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｃａｓｉｎｇ）２４と、エンドカバー２６と、複数の予混合燃料ノズルアセンブリ２８と、フロースリーブ３０と、フロースリーブ３０の内側に設置される内筒（ｃｏｍｂｕｓｔｏｒ  ｌｉｎｅｒ）３２とを含む。動作時、圧縮部１２から流出する加圧空気は、フロースリーブ３０と尾筒２２のインピンジメントスリーブ３４とを介して各燃焼器１６に流入し、そこで渦流となり、各燃料ノズルアセンブリ２８内に噴射される燃料と混合される。各燃料ノズルアセンブリ２８から流出する空気／燃料混合物は、内筒３２により画定される燃焼室３６又は反応領域に流入し、そこで燃焼する。上記のように、高温の燃焼ガスは、その後、尾筒２２を介してタービン部１８へと流れてガスタービン１０を駆動させ、発電する。しかし、燃焼器１６は、上記の説明及び図示のように構成される必要はなく、概して加圧空気を燃料と混合して燃焼させ、ガスタービン１０のタービン部１８へと搬送し得るいかなる構成も有してよいことは、容易に理解できよう。
【００１６】
各燃焼器１６は、また、少量の燃料を予混合燃料ノズルアセンブリ２８の上流において加圧空気流中に噴射して希薄予混合燃焼システムの燃焼挙動を制御する四次燃料システム３８を含む。四次燃料システム３８は、外筒２４の内面の周りに周方向に設置された複数の四次ペグ４０を含む。各四次ペグ４０は、外筒２４の外周の周りに設置された、燃料回路Ｑを画定する四次燃料マニホルド４２から燃料供給される。
【００１７】
図２を参照すると、予混合燃料ノズルアセンブリ２８が示されている。図示のように、燃料ノズルアセンブリ２８は、燃料ノズルアセンブリ２８を介した空気流速度分布を改善する吸気調節装置４４を含む。燃料ノズルアセンブリ２８は、また、中心管４６と同心管４８、５０とを含み、管４６と４８、管４８と５０との間にそれぞれ、離散環状予混合燃料通路５２、５４が画定される。中心管４６は、拡散ガスを燃焼器１６の燃焼室３６（図１）に供給するように構成される。吸気調節装置４４から流れる空気は、空気に渦巻パターンを与え、空気を燃料と混合し易くする複数の空気スワラーベーン５６へと導かれる。スワラーベーン５６は、予混合燃料通路５２、５４から流れてくる燃料を空気流中に噴射する燃料噴射口又は燃料噴射穴５８を含む。空気と燃料とは、その後、外側バーナ管６２と内側バーナ管６４とにより画定される予混合領域又は環状予混合部６０内に流入し、この空気と燃料は、そこで混合された後、燃焼室３６へと流入する。しかし、燃料ノズルアセンブリ２８は、当業者に周知のいかなる態様に構成又は配置されてもよく、本明細書の説明又は図示のように構成される必要はないことは、容易に理解できよう。
【００１８】
また、ガスタービン１０の各燃焼器１６があらゆる個数の予混合燃料ノズルアセンブリ２８も含み得ることも理解できよう。例えば、図３に、燃焼器１６内の複数の燃料ノズルアセンブリ２８の出口を示す、内筒３２により画定される燃焼室３６の後部側の概略断面図を示す。図示の実施形態において、各燃焼器１６は、６つの燃料ノズルアセンブリ２８を含む。燃料は、１つ以上の予混合燃料マニホルド（図示せず）により各燃料ノズルアセンブリ２８に供給される。一実施形態では、３つの別個の燃料回路ＰＭ１、ＰＭ２、及びＰＭ３を画定する３つの予混合燃料マニホルドを用いる。図３に示すように、ＰＭ１燃料回路は、燃料を中央燃料ノズルアセンブリ２８に供給し、ＰＭ２燃料回路は、燃料を２つの外側燃料ノズルアセンブリ２８に供給し、ＰＭ３燃料回路は、燃料を残りの３つの外側燃料ノズルアセンブリ２８に供給する。上記のように、四次燃料システム３８は、四次燃料マニホルド４２（図１）により画定される別個の燃料回路Ｑから供給を受ける。
【００１９】
周知のように、燃焼室３６内の火炎が燃料ノズルアセンブリ２８内に引き込まれると、ガスタービン１０の予混合燃料ノズルアセンブリ２８又はその他の構成要素が損傷することがある。加えて、火炎が維持される十分量の環状予混合部６０内の空気／燃料混合物がある場合、火炎が燃料ノズルアセンブリ２８内において「保持」されることがある。これは、著しい損傷や、コストがかさむダウンタイムに繋がりかねない。しかし、本明細書では主に、燃料ノズルアセンブリ２８に関して逆火と保炎について検討するが、これらの状態が燃焼器１６内のその他の場所でも生じ得ることは理解できよう。例えば、四次燃料システム３８の四次ペグ４０の近傍又はこの四次ペグの位置で逆火及び保炎が生じることがある。遅延希薄噴射システム又は希薄直接噴射システム等の、ガスタービン１０の二次燃焼システム（図示せず）内又はこの二次燃焼システムの近傍で逆火及び保炎が生じることもある。
【００２０】
本発明の一態様に従って、図４〜６に、燃焼器内の逆火及び保炎を検出及び制御するシステムの実施形態を示す。このシステムは、少なくとも１つの火炎インジケータ６６と、少なくとも１つの検出器６８とを含む。火炎インジケータ６６は燃焼器１６内に設置され、火炎にさらされると発光するように構成される。検出器６８は火炎インジケータ６６よりも下流に設置され、火炎インジケータ６６により発せられる光を検出するように構成される。
【００２１】
概して、本主題の火炎インジケータ６６は、インジケータ６６が火炎にさらされたときに発光し得るいかなる構成を有してもよい。こうして、火炎インジケータ６６を用いて、火炎の存在時に検出可能な標識光を生成することにより、燃焼器１６内の保炎の存在を知らせる。図４に示す一実施形態において、火炎インジケータ６６は、保護層７０と標示層７２とが交互に配置された多層構造を有する。各保護層７０は、火炎の存在下で離解して、その下にある標示層７２が露出するように構成される。下にある標示層７２は、露出して火炎にさらされると、特定の色に発光するように構成される。しかし、火炎インジケータ６６は、あらゆる個数の層を含み得ることが理解できよう。例えば、図５に示すように、火炎インジケータ６６は、単一の保護層７０と単一の標示層７２とを含むだけでもよい。
【００２２】
上記のように、本主題の保護層７０は、火炎の存在下で離解するように構成される。例えば、保護層７０は、高温の火炎にさらされると急速に融解又は酸化消滅して、その下にある標示層７２が露出するように構成される。このように、保護層７０を、高温用には設計されていない燃焼器１６の領域（例えば環状予混合部６０又は四次燃料ペグ４０近傍の領域）内の通常の動作温度には耐え得るが、逆火及び保炎によって更に高温にさらされると離解する、任意の材料によって構成することができる。一実施形態において、保護層７０は、火炎の存在下で急速に融解又は酸化する、比較的低い融点を有する金属（例えば３０４ステンレス鋼、３１６ステンレス鋼、又はアルミニウム）、又は高温塗料（例えばアルミナベースの高温塗料）によって構成される。
【００２３】
加えて、各保護層７０は、保護層７０が各標示層７２の保護被膜となるように、任意の適切な手段によって標示層７２に施される。例えば、保護層７０は、標示層７２上に塗布又は（例えば電気めっきにより）めっき加工される。更に、各保護層７０が火炎の存在下では急速に離解することが望ましいので、保護層７０は、比較的薄い被膜として施される。例えば、一実施形態において、保護層７０の厚さは、０．００５ｃｍ未満、具体的には０．００３ｃｍ未満である。しかし、保護層７０の望ましい厚さは、標示層の作製に用いられる材料及び特定のガスタービン１０の動作温度を含むがこれらに制限されない、多数のファクタに応じてかなり変化し得ることが理解できよう。
【００２４】
本主題の標示層７２は、概して、保護層７０が離解してその下にある標示層７２が火炎にさらされると、特定の色に発光するように構成される。したがって、標示層７２は、火炎にさらされると化学発光により特定の波長範囲に発光する、任意の金属、金属塩、又はその他の組成物によって構成される。例えば、標示層７２は、火炎にさらされると黄色に発光するようにナトリウムを含む。代替的に、標示層７２は、コバルトを含んで青色に発光する。標示層７２が火炎にさらされると任意の所望の色に発光するように、様々な組み合わせの金属、金属塩、又は組成物を選択できることは容易に理解されよう。加えて、検出事象の所望の持続時間に応じて、各標示層７２の厚さを変更できる。例えば、標示層７２は、燃焼器１６内で最大動作圧力及び最高温度で火炎にさらされたときに数分間発光するように或る一定の厚さを有する。
【００２５】
上記の層状の火炎インジケータ６６は、概して、燃焼器１６内のいかなる位置にも設置可能である。特に、燃焼器内１６内の逆火及び保炎状態が生じ易い任意の位置に火炎インジケータ６６を設置することが望ましい。したがって、本主題のシステムは、燃焼器１６内の様々な位置に設置される複数の火炎インジケータ６６を含み得ることが理解できよう。例えば、火炎インジケータ６６を、図５にそのうちの１つを示す、ガスタービン１０内の全ての予混合燃料ノズルアセンブリ２８に設置してもよい。このため、図３に示す燃焼器構造を参照すると、６つの火炎インジケータ６６をガスタービン１０の全ての燃焼器１６に設置できる。こうして、燃料流の乱れ、空気流の妨害、可燃性液体の滞留、又は燃料ノズルアセンブリ２８内の燃焼室３６内における火炎の逆火及び保炎を引き起こす何らかのその他の事象があると、火炎インジケータ６６の薄い保護層７０が離解して標示層７２が露出され、この標示層が直ちに標識色に発光する。
【００２６】
図５に示すように、本主題の火炎インジケータ６６は、環状予混合部６０内の火炎の存在を示すように、外側バーナ管６２の内周面を取り巻くリングとして燃料ノズルアセンブリ２８内に設置される。また、以下に更に詳細に説明する検出器６８が火炎インジケータ６６の下流に設置される。火炎インジケータ６６は、当業者に周知の任意の手段によって燃料ノズルアセンブリ２８内に固定される。例えば、火炎インジケータ６６は、環状予混合部６０の表面に溶接又はろう付けによって取り付けられる。加えて、火炎インジケータ６６を、燃料ノズルアセンブリ２８内のいかなる位置に設置してもよいこと、及び２つ以上の火炎インジケータ６６を各燃料ノズルアセンブリ２８内に設置してもよいことは理解されよう。例えば、火炎インジケータ６６は、内側バーナ管６４の外周面のまわりに設置され、且つ／又は空気スワラーベーン５６上の燃料噴射口５８近傍に設置される。更に、本主題の火炎インジケータ６６は、リング状である必要はなく、概してインジケータ６６を所望の位置に設置し得るいかなる形状を有してもよいことが理解できよう。
【００２７】
加えて、図６に示すように、１つ以上の火炎インジケータ６６を四次燃料システム３８の様々な構成要素上に、又はこの構成要素の近傍に設置してもよい。例えば、火炎インジケータ６６を四次燃料システム３８の流路表面上、四次ペグ４０上、又は四次燃料システム３８の直ぐ下流の燃料ベーン（図示せず）上に設置して、逆火及び保炎の存在を示すようにしてもよい。
【００２８】
上記のように、本発明のシステムはまた、火炎インジケータ６６よりも下流に配置されておりインジケータ６６により発せられる光を検出するように構成された、少なくとも１つの検出器６８を含む。図５及び６に示すように、検出器６８は、燃焼室３６全体、特に各燃料ノズルアセンブリ２８の出口が検出器の認識範囲に収まるように、予混合燃料ノズルアセンブリ２８の下流で内筒３２に取り付けられる。こうして、上流側に設置された火炎インジケータ６６により発せられる任意の光が、検出器６８によって検出される。しかし、検出器６８を、火炎インジケータ６６の下流のいかなる位置に設置してもよく、図５及び６に示すように設置又は構成する必要はないことは、理解できよう。更に、検出器６８は、概して、火炎インジケータ６６により発せられる光を検知又は検出し得るいかなる素子又は装置も含む。例えば、検出器６８は、バンドパスフィルタを有する光学検出器、分光計、カメラ、紫外線火炎検出器、赤外線検出器、又は当業者に周知のあらゆるその他の適切な光検出装置を含む。
【００２９】
図６に示す一実施形態において、検出器６８は、燃焼器１６内で保炎が存在するか否かを判定するように構成されたタービン制御システム７４と通信する。例えば、ガスタービン１０の各燃焼器１６は、複数の火炎インジケータ６６と少なくとも１つの検出器６８とを含む。特定の燃焼器１６内の検出器６８が火炎インジケータ６６の１つにより発せられた光を検出すると、その検出器がタービン制御システム７４に信号を送るように構成される。この信号によって、燃焼器１６で保炎事象が発生している可能性があることを制御システム７４に通知する。制御システム７４は、次に、ガスタービン動作条件、燃料圧力のサロゲート、及び保炎を示すその他の情報（例えば燃焼器１６内の動圧及び出口温度分布）を評価して、火炎インジケータ６６により発せられた光が保炎事象の結果なのか、又は単なる誤検出（例えば瞬間的な逆火事象による）なのかを判定するように構成される。この判定を下し易くするために、タービン制御システム７４は、燃焼器１６から収集された情報を所定の保炎境界と比較するようにプログラムされる。この境界は、伝達関数によって定められ、使用するガスタービン１０の種類、ガスタービン１０の動作モード、使用する燃料の種類、及びその他数多のファクタに応じて変動する。所定の保炎境界を超えた場合、制御システム７４は、保炎事象がおさまるように是正処置を実行し、ガスタービン１０の損傷を防ぐように構成される。例えば、是正処置は、ガスタービン１０を運転停止するステップ又は単にガスタービン１０内の燃料の流量を減少させるステップを含む。
【００３０】
好適な実施形態において、本主題のシステムは、問題となっている燃料回路（即ち保炎事象が生じている可能性がある位置に燃料を供給する回路）を判定できるように構成される。例えば、ガスタービン１０の各燃焼器１６は、各予混合燃料ノズルアセンブリ２８（図５）内に設置された１つ以上の火炎インジケータ６６と、四次燃料システム３８（図６）の構成要素上に又はこの構成要素の近傍に設置された１つ以上の火炎インジケータ６６とを含む。火炎インジケータ６６は、ガスタービン内の燃料回路の１つに対応して変化し得る特定の色に発光するように構成される。こうして、一実施形態において、ＰＭ１燃料回路から燃料供給される燃料ノズルアセンブリ２８内に設置される火炎インジケータ６６は、火炎の存在下において青色光等の或る一定の色に発光するように構成される。同様に、ＰＭ２及びＰＭ３燃料回路から燃料供給される燃料ノズルアセンブリ２８内に設置される火炎インジケータ６６はそれぞれ、赤色と黄色といった異なる色に発光するように構成される。更に、四次燃料システム３８の構成要素上に又はこの構成要素の近傍に設置される火炎インジケータ６６は、緑色等のまた別の色に発光する。
【００３１】
この構成により、本主題のシステムが内部で保炎事象が発生している可能性がある燃焼器１６だけでなく問題となっている燃料回路を両方とも識別することによって保炎を効果的に検出及び制御できる。特に、タービン制御システム７４は、検出器６８から送られる信号を解析して、検出器６８が検知した光の特定色を判定するように構成される。こうして、検出器６８が特定の燃料回路に対応する色の光を検出すると、タービン制御システム７４が問題となっている燃料回路のみを対象とした是正処置を実行するように構成される。
【００３２】
タービン制御システム７４が実行する是正処置は、概して、保炎事象を解消するように設計されたあらゆる動作を含み得ることは理解できよう。一実施形態において、是正処置は、問題となっている燃料回路を通って流れる燃料の量を削減するステップを含む。これは、その他の回路を通って流れる燃料の量を調節することなく、問題となっている燃料回路を通る燃料の流量を減少させることによって燃焼器１６に供給される全燃料量を削減すること、又はその他の燃料回路への燃料流の比率を調節して問題となっている燃料回路を通って流れる燃料の削減に対応することのいずれかによって行われる。別の実施形態において、是正処置は、問題となっている燃料回路への燃料供給を遮断するステップを含む。こうした動作を実施する場合、タービンのオペレータ又はタービン制御システム７４は、その後、ガスタービン１０の運転を差し支えなく停止できるようになるまで燃料装荷を見合わせるステップ、又は回路を再設置して保炎事象が解消されたか否かを確認するステップといった更なる処置を決定する。また別の実施形態において、是正処置は、機械の運転を停止してガスタービン１０の損傷を確実に最小限に抑えるステップを含む。
【００３３】
加えて、本主題は、燃焼器１６内の逆火及び保炎を検出及び制御し得るガスタービン１０も包含することが理解できよう。このガスタービンは、ガスタービン１０に流入する空気を加圧するように構成された圧縮部１２を含む。燃焼部１４は、圧縮部１２よりも下流に設置され、圧縮部１２から排出される空気を受け取るように構成される。燃焼部１４は、加圧空気を燃料と混合して空気／燃料混合物を生成し、この空気／燃料混合物を燃焼させるように構成された複数の燃焼器１６を含む。タービン部１８は、燃焼部１４の下流に設置され、各々の燃焼器１６から流れてくる高温の燃焼ガスを受け取るように構成される。加えて、ガスタービン１０は、本明細書で上述及び図示するシステムを含む。
【００３４】
本主題は、ガスタービン１０の燃焼器１６内の逆火及び保炎を検出及び制御する方法を包含することも理解できよう。この方法は、概して、特定の色に発光することによって燃焼器１６内の保炎の発生を示すステップと、発せられた光を検出するステップと、検出された光をガスタービン制御システム７４に通知するステップと、保炎が燃焼器１６内に存在するか否かを判定するステップとを含む。
【００３５】
本明細書では、最適な態様も含め、例を用いて本発明を説明しており、これによって当業者は、任意の装置又はシステムの作製及び付随する任意の方法の実施を含め、本発明を実施することができる。本発明の特許請求の範囲は、請求項に明示されると共に、当業者に想到可能なその他の例も含む。こうしたその他の例は、請求項の文言と相違ない構成要素を含む場合、又は請求項の文言と殆ど変わらない等価の構成要素を含む場合、特許請求の範囲に含まれるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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