(57)【要約】【課題】燃焼空気の断熱冷却のための水処理及び加圧システムを提供する。【解決手段】下流側に湿度及び温度プローブ（５２〜５５）のための少なくとも１つのハウジングユニット（４４）が存在するノズル−ホルダ・ランプ（１２）上に位置する一連のノズル（２０）に付随する好ましくは１２０バールまでの最大作動圧力を得るために変化する流量での蒸発水の揚水及び加圧ステーション（１６）を含む、測定、制御、及び調節ユニットにより稼働されるガスタービン（１５）を使用するプラントに向かう燃焼空気の断熱冷却のための水処理及び加圧システム。揚水ステーション（１６）は、ノズル−ホルダ・コレクタ（３９）に接続した関連の補助装置を有する少なくとも２つのポンプ（２２）を含む。【選択図】図１
2007535630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定、制御、及び調節ユニットにより実行される、ガスタービン（１５）を使用するプラントに向かう燃焼空気の断熱冷却のための水処理及び加圧システムであって、
下流側に湿度及び温度プローブ（５２〜５５）のための少なくとも１つのハウジングユニット（４４）が存在するノズル−ホルダ・ランプ（１２）上に位置する一連のノズル（２０）に付随する好ましくは１２０バールまでの最大作動圧力を得るために変化する流量での蒸発水の揚水及び加圧ステーション（１６）、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
ガスタービンのための新規に作製されて設置されるプラントに及び既存の補助プラントにもその両方に設置され及び／又は統合されていることを特徴とする請求項１に記載の水処理及び加圧システム。
【請求項３】
前記揚水及び加圧ステーション（１６）は、各々が自動的に稼働されて自動測定、調節、及び制御システム（４１、４２）により作動される回転速度の連続電気−電子インバータ（３８、３８ａ）を備えた１つ又はそれよりも多いポンプ（２２）をポンピングユニットとして有することを特徴とする請求項１に記載の水処理及び加圧システム。
【請求項４】
前記ハウジングユニット（４４）は、測定及び制御ユニットを収容するチャンバ（５１）を含み、
前記チャンバ（５１）は、燃焼空気の搬送管路又はダクト（１４）に水平又は垂直に位置決めされ、また、燃焼空気の通過に適する寸法を有して軸を外れたシーケンスに配置されたいくつかの穴（４７、５０）を両方が備えた同軸容器要素（４５、４８）に付随し、
外部容器要素（４５）は、固定されており、内部容器要素（４８）は、それ自体の軸線に関して回転する、
ことを特徴とする請求項１に記載の処理及び加圧システム。
【請求項５】
移動可能な容器要素（４８）は、前記測定ユニットへの燃焼空気の連続する流れを可能にする機能を有する回転レジーム減速器に連結したエンジン（４９）を備えていることを特徴とする請求項４に記載の処理及び加圧システム。
【請求項６】
前記固定された容器要素（４５）は、その端部に位置した１つ又はそれよりも多い測定ユニット（５２〜５５）、並びに燃焼空気のサンプルを吸引するための該測定ユニットの下流に位置決めされたファン（５６）に関連していることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の処理及び加圧システム。
【請求項７】
回転レジーム減速器に連結したエンジン（４９）を備えた前記移動可能な容器は、符号器システムによりその位置を明らかにし、プログラムされた論理を通じて温度−湿度条件を登録するのに適する位置を判断して記憶するソフトウエアによって作動されることを特徴とする請求項４に記載の処理及び加圧システム。
【請求項８】
前記揚水及び加圧ステーション（１６）は、処理データの局所的及び／又は遠隔のアナログ視覚化を有する局所的及び／又は遠隔設備を用いた手動及び自動制御の両方の影響を受ける機械的及び／又は電磁気の作用を有する構成要素を使用するスラリーのいくつかの濾過及び分離段階における分割化の可能性と共に蒸発水調整装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の水処理及び加圧システム。
【請求項９】
前記揚水及び加圧ステーション（１６）は、ポンプ（２２）の吸引側が、水の給送を排除するための手動遮断弁（２６）、フィルタ（２８）及び最小圧力マノスタット（２９）の上流のオン／オフ型の電磁弁（２７）、及び給送圧力のアナログ読み取りのためのマノメータ（３０）から成り、ポンプ（２２）の加圧側に、加圧状態を制御するためのマノメータ（３２）と共に、最大許容作動圧力プラントを保護するための予め較正された安全弁（３３）、圧力差を補正するための水圧蓄圧器（３４）、最大作動値で較正された三方バイパス弁（３５）、前にある該バイパス弁（３５）の下流に連続して挿入された三方弁（３６）、及び最大／最小圧力マノスタット（３７）が存在する一連の構成要素を各々に設けた少なくとも一対の並列ポンプ（２２）と、同じく水搬送ダクトとランプ−ホルダ・コレクタ（３９）までの各ポンプ（２２）とに対する可撓性接続部（３１）とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の水処理及び加圧システム。
【請求項１０】
前記ノズルに送られ、それによって気化される水の量は、本発明の冷却システムにおいて想定される前記測定、調節、及び制御ユニットの必要性に従って連続的に変化させることができることを特徴とする請求項１に記載の水処理及び加圧システム。
【請求項１１】
前記ハウジングユニット（１４４）は、測定及び制御ユニット（５２〜５５）を収容するチャンバ（１５１）を含み、
前記チャンバ（１５１）は、側面パネル（５７、５８、５９、及び６０）及び端板（６１及び６２）から成り、前板（６１）は、該チャンバ（１５１）の内部に位置決めされた固定板（７１）に位置する穴（７０ｂ）に付随する穴（７０ａ）を備えており、該穴（７０ａ）は、可撓性管（７２）によってダクト（１４）に接続され、そこから空気サンプルがダクト区域の異なる点に移され、代替的に該可撓性管（７２）の少なくとも１つを該チャンバ（１５１）及び該ダクト（１４）に接続する少なくとも１つの穴（７０ｃ）を備えた回転ディスク（７３）もまた存在する、
ことを特徴とする請求項１に記載の処理及び加圧システム。
【請求項１２】
前記湿度及び温度プローブ（５２、５３、５４、及び５５）から出て行く管の配置に対応して位置決めされた平衡パネル（６４）も含むことを特徴とする請求項１１に記載の処理及び加圧システム。
【請求項１３】
吸引ファン（５６）に接続して前記湿度及び温度プローブ（５２〜５５）の下流のダクト（１４）内に前記燃焼空気サンプルを再搬送する前の平衡パネルとして作用する穿孔シート（６３）もまた前記平衡パネル（６４）の下流に想定していることを特徴とする請求項１２に記載の処理及び加圧システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼空気の断熱冷却のための水処理及び加圧システムに関する。特に、この空気は、製造業者及び利用者により設計された運動構成内のガスタービンに給送するために機械及びプラントで利用される。
【背景技術】
【０００２】
特に、本発明の対象は、ガスタービンそれ自体に対する製造業者及び利用者の要求を満たすために、最適密度を得るように燃焼空気を処理することができる飽和及び過飽和の湿度領域で作動する１つ又はそれよりも多い加湿プラントに対して特定かつ制御された状況下で給送するための処理及び加圧ユニットから成る構成要素を有するシステムに関するものである。燃焼空気の理想的な密度条件は、ＩＳＯ規定により、温度摂氏１５度、相対湿度６０％、及び気圧１０１３ｈＰａで規定されている。このシステムは、新規及び既存の両方のプラントに対する処理区域内の燃焼空気の統合のために着想されたものである。本発明の対象のシステムの構成要素は、特定の用途に関して着想され、選択され、寸法決めされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ガスタービン用の燃焼空気を断熱冷却する分野でこれまでに得た経験は、広範囲な実施において、ガスタービンの装置において提供された機能的及びエネルギ関連の改善にこの工程が与えた重要性及び貢献度を示している。投資、投資利益、及び技術性能間に優れた関係を与える種類の設備とは、いわゆる「霧化」装置である。多くの産業分野で採用されてきたこのシステムの様々なバージョンが存在し、徐々に進化してきたが、依然として更なる開発の良い土台となっている。この技術の範囲内で、エネルギの観点から最良の解決法は、液滴セパレータを削除することである。これによって処理ユニットを通過する気体の流れの圧力降下を制限することができる。しかし、液滴セパレータの削除により、タービンを使用するプラントの製造業者及び利用者が要求するパラメータを満たす気化工程からの単一液滴の寸法スペクトルを可能にするような特徴を有するノズルの使用が必要になる。燃焼空気冷却装置でこれまでに得た経験から、様々な問題が明らかになり、本発明は、これら問題の解決を助けることを提案する。挙げることができる問題は以下の通りである。
【０００４】
・１００〜１２０バールよりも高い使用される水の圧力レベルは、ノズル及びポンプの構成に採用される高い機械的特性を有する材料の使用を意味する。これらの構成要素の使用持続期間は、適切な技術選択にも関わらず激減する可能性があり、一方、運転コストは増大する可能性がある。
・これまで観察された作動条件から、ノズルへの水給送圧力の流れの一様性及び不変性が重要であることが明らかになっている。給送圧力範囲をできるだけ狭く維持するために、ポンプの作動は、特別な調節システムを必要とする。一部の製造業者が採用するポンプシステムの高い分割度は、水蒸気の最適放出条件を可能にする作動条件を保証するのにそれ自体十分ではない。単一ポンプエンジンの挿入及び切断は、従って、設置された種類のノズルを最適に使用することができるようにプログラムされるべきである。従って、単一ノズルランプへの水流の新しい部分化システムが重要視されるべきである。
【０００５】
・空気加湿及び飽和及び／又は過飽和制御及び調節システムは、関連のフィードバック相互作用を有する調節及び制御ユニットがない場合（例えば、気化工程の下流で）、燃焼空気の実際の湿度条件を必ずしも正確に制御することができるとは限らない。このために、エネルギ収率の変動可能性及びタービン構成要素自体への腐食による損傷を伴うガスタービンに対する不適切な給送条件（例えば、制御されない過度の霧化）が起こる可能性がある。
【０００６】
・測定及び制御ユニットの配置は、処理の下流側のタービンに向う成分の結果的なエントレインメントを低下させる可能性をもたらすべきではないことが経験から明らかである。既存の構造に断熱冷却プラントを挿入する場合、制御されない乱流現象が発生する可能性があり、これは、気体の流れの通過断面の座標の様々な点における温度湿度条件にかなりの差異を作り出す可能性がある。従って、制御及び測定点の構成及び配置は、これまでに一部の設備で観察された関連の欠点と共にこの問題を克服すべきである。
【０００７】
・現在設置されているほとんどの制御及び調節システムでは、単一ポンプに対する水の流量の調節の欠如は、多数の接続及びその切断を引き起こし、結果としてポンプ及び電気構成要素の機械的劣化が起こる。特定の長期に亘る制御されないポンプの介在によって引き起こされる問題は、ノズルへの制御されない水の流れ及びタービンコンプレッサの吸入口での温度湿度条件の結果的な制御の欠如を引き起こす可能性がある。
本発明の目的は、とりわけ上述の欠点を克服することができるシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による上記及び他の目的は、請求項１に示すように燃焼空気の断熱冷却のための水処理及び加圧システムを生成することにより達成される。
本発明の他の特徴は、それに続く請求項から明らかになる。
従って、上記で特定したものから以下の統合した解決法が精緻化されており、ガスタービンを使用するプラント製造業者及び利用者の要求を満たすことのできるシステムがもたらされる。
本発明の手法は、ガスタービンのための燃焼空気の断熱冷却システムの関連で設計されて挿入された一連の特定製品を選択して統合することである。
【０００９】
最も重要なパラメータから、網羅的に列挙しないが、以下のものを有利に挙げることができる。
・新規及び既存の両方の構造の補助的なプラント構成に水蒸発システムを統合する可能性。
・必要なエネルギ収率を改善するために燃焼空気を飽和させる可能性。必要に応じて空気の一時的過飽和も実現可能でなければならない。
【００１０】
・想定される気化ノズルの最適作動条件に適合する、好ましくは７０から１２０バールまで変化する圧力範囲を維持する可能性であり、これは、１０〜２０ミクロン（Ｄ１０）及び「平均ザウター粒径」（Ｄ３２）の計算値による１０〜３０ミクロンの範囲内の高度の寸法均一性を有する液滴の形態で水蒸気を燃焼気流中に導入することを可能にする。
・プラント作動の調節段階において、ノズルへの水の流量及び給送圧力をノズルの使用の最適条件に近い予め選択された範囲内に維持する可能性。
本発明による燃焼空気の断熱冷却のための水処理及び加圧システムの特徴及び利点は、添付の概略図面を参照して以下の例示的かつ非限定的な説明から更に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図を参照すると、ガスタービンの給送のために考えられた機械及びプラントで使用される燃焼空気の断熱冷却のための水処理及び加圧システムが概略的に示されている。上述のように、システムは、確立された理想的条件の下で特にその作用を実行する。
本発明の対象であるシステムは、チャンバ１１として簡略化することができる空気給送区間を含み、これは、空気をタービン１５へ運ぶダクト１４内への吸入口１３の前にある蒸発水用のノズル−ホルダ・ランプ１２へ空気を送るものである。蒸発水は、蒸発水加圧ステーション１６からノズル−ホルダ・ランプ１２へ運ばれる。
【００１２】
チャンバ１１には、大気温度プローブ１７、大気湿度プローブ１８、及び任意的に気流制御のための差圧プローブ１９もある。
水の流量に関する寸法決定、行き渡り、構成材料の選択、総流量の分割、及び蒸発水加圧ステーション１６の単一構成要素の流体力学的特性は、それらが影響を受けるガスタービン１５に関連している。最大作動圧力は、１２０バールであるのが好ましい。この値は、想定されるノズル２０の流体力学的特性により設定される。この選択は、プロジェクト選択に基づいて、同じ作動目的を有して約１２０バールよりも高い圧力で稼動している他の種類のプラントに見られるシステムに対する物理機械的ストレスを回避するためである。特に、単一制御システムに統合された複数のポンプの一群の場合、異なる流量及び行き渡り条件の１つ又はそれよりも多いポンプを選択することができる。これは、特にノズルの部分化された条件の下でノズルに対して特定の流量及び行き渡りのマグニチュードを満足させることができる、以下に説明するプラントにより制御される調節機能を可能にする。作動弁ユニットが選択され、単一構成要素の保護機能、ポンプの介在選択、遮断及び／又は調節及び部分化弁の開閉と共に、問題のステーションに挿入される。これらの機能と結びつく作動は、手動及び／又は自動で達成することができる。ポンプには、全体的又は部分的に回転速度の連続電気−電子インバータを備えることができる。これは、ガスタービン１５に送られる燃焼気流の温度−湿度条件を制御するための特定の介入を可能にする。
【００１３】
主な構成要素は、プラント給送水の収集タンク２１から成り、これは、単一ポンプ２２への一定給送圧力を得る目的を想定したものであり、最低２３及び最高２４レベルの制御システムを備えており、並びにポンプ２２への接続部とコレクタ２５のバイパス及び放出弁への接続部とに給送している（図１及び図２）。影響を受けるガスタービン１５に関連した水の流量と好ましくは１２０バールの最大作動圧力とを得るために選択された、上述の水を加圧するための１つ又はそれよりも多いポンプ２２が存在する。１つ又は複数のポンプ２２は、各々、一連の構成要素（図３）を備えており、これらは、吸い込み側では、水の給送を排除するための手動遮断弁２６、フィルタ２８の上流のオン／オフ型電磁弁２７、及び最小圧力マノスタット２９である。電磁弁２７は、ポンプ２２の機能が待機状態であるか又はプラントが閉鎖している時に自動的に流れを排除するように配置されている。機械的で例えばカートリッジ型であるフィルタ２８は、１０／２０ミクロンの濾過能力を有する。また、現場での給送圧力のアナログ読み取りのための機械的作用を有するグリセリン溶液マノメータ３０、及び、制御及び調節システムと接続して水流が不足している場合にポンプ２２を保護するための調節システムに接続した最小圧力安全マノメータ２９も存在する。最後に、水搬送ダクトへの可撓性接続部３１が存在する。
【００１４】
ポンプ２２の加圧側には、加圧状態を制御するマノメータ３２、及び最大許容作動圧力のプラント保護のために予め較正された安全弁３３がある。更に、ポンプの作動によって発生する圧力差を補正する水圧蓄圧器３４がある。好ましくは１２０バールよりも高くなく安全弁の較正値よりも低い最大作動値で較正された三方バイパス弁３５が三方弁３６の前に置かれ、前のバイパス弁３５の下流にそれに続いて挿入される。これによって、ポンプ２２が停止した場合に供給ネットワークを排出することができ、従って、冷却処理に適さない気圧流内の水滴の分散を回避する。測定、調節、及び制御システムは、システムの作動条件に関連してこの弁の作動をもたらすものである。それは、給送圧力が７０バールの最小値に達した時に、水をコレクタ及びノズル−ホルダ・ランプへ搬送するための開放合意を受け取る。
【００１５】
最後に、最大／最小圧力マノスタット３７は、作動圧力範囲とノズルへ送られる流体の圧力の最適化とを保証することができ、また、ノズルへの水搬送構成要素内のあらゆる可能な作動異常を確認するものである。そこから発生した信号は、識別されて調節システム内の想定された位置に伝えられる。
【００１６】
一連のポンプがある場合、これらは、全体的又は部分的にモータインバータ３８を装備することができ、このインバータは、それらの回転レジームの連続電気−電子制御装置３８ａに関連するものである。インバータを備えたポンプは、最小中間調節を制御し、各ポンプをランプ−ホルダ・コレクタ３９に接続するための可撓性ダクト４０が存在する。
ステーションの自動作動は、以下に説明する測定、調節、及び制御システムによって実行される。
【００１７】
以下の冷却システムの構成は、開放サイクルで水を気化する特徴を有し、揚水及び加圧ステーションの上流処理に加えて蒸発水の処理プラントを必要とする。これは、ノズルに供給される水の物理化学的特性に関連して設計及び作製される。特に、機械的及び／又は電磁気的作用を有する構成要素を使用して、スラリーの１つ又はそれよりも多い濾過／機械式分離段階が挿入される。作動は、給送水の流入状態及び望ましい水の容積に関連して手動及び／又は自動とすることができる。
【００１８】
測定、制御、及び調節プラントはまた、システムの予め選択された作動に対して想定された湿度状態条件を満足させるのに適する処理の進展を制御する目的で考えられている。これは、燃焼空気を飽和に近い値まで加湿及び断熱冷却することを想定している。また、制御された過飽和状態に到達する可能性もある。温度、相対湿度、及び絶対湿度の値の差は、システムの吸入及び排出点の間の断熱冷却工程から得られるエンタルピー値も同様に、吸い込まれる外気の湿度条件に関係している。後者の湿度条件に適合して、問題のプラントは、空気の飽和の範囲内で１５℃にできるだけ近い排出口での燃焼空気の温度値を得るために自動的に作動される。
それは、単一機能及びこれらをシステムの内側と外側の両方で調節するための特定の構成要素を含む。
【００１９】
プロジェクト及び作動選択に基づいて、以下の目的が設定されている。
−処理された空気の温度、相対湿度、及び、絶対湿度及びエンタルピーのような演繹による他の変数のような処理に含まれるマグニチュードの測定。
−上記のマグニチュード及びガスタービンの作動条件に準じた値に基づく、ポンプの開始／停止、自動区分化弁及びマノスタットの開放／閉鎖のようなプラント構成要素の制御／指令。
【００２０】
−設置された構成要素の調節。
−想定される機能の相互作用に基づくシステムに含まれる全ての処理の自動化。
−作動条件の計算及び登録、集めたデータの挿入、収集、ファイリング、及び送信。
−タービンの製造業者及び利用者の要求に従って、特定の作動、例えば湿り圧縮との協調において問題のシステムの外部への上記によるデータの送信。
−システム外のデータ受信及び処理、及び命令／指令機能、及びプラント内のこれらの統合／実施。
【００２１】
このプラントは、構成要素として、上述の機能を有するＰＬＣ４１型の調節ステーション、及び使用地点の給送を提供して電気部分の安全機能を実行する電力パネル４２を考えている。
ノズル２０への供給ポンプ２２には、回転レジームの電気−電子レギュレータ３８ａ（インバータ）を装備して、上述のパネル４１に接続することができる。
ノズル−ホルダ・ランプ１２には、オン−オフ型の弁４３が装備され、これは、同装置への水の流入／閉鎖を可能にするものである（図１）。
【００２２】
湿度及び温度プローブ１８及び１７は、図１に設置しているように、水気化プラントの上流の値を測定する。下流では、湿度及び温度プローブ５２、５３、５４、及び５５が、特別の容器の複合体に収容されている。
設置された圧力プローブ、流量計、及びマノスタットは、ノズルへの水給送回路及び／又は複数の回路の作動条件をモニタし、ポンプへ必要な合意を提供する。
【００２３】
本発明の対象であるシステムによって処理される燃焼空気の湿度状態条件の制御工程の説明は、以下の通りである。
常に制御される主なパラメータは、相対湿度である。これによって、燃焼空気の飽和度を制御し、飽和線に近い空気条件の最適化のための状態を作り出すことができる。この状態条件は、応用物理学により及びこの応用分野の以前の技術的経験によっても十分に明らかなように、ガスタービンのエネルギ収率の改良を可能にするものである。温度は、タービンの特定の作動要件により確立された制限、例えば下限条件として設定された１５℃に関連して制御される。
【００２４】
温度及び相対湿度値の外挿値としてのエンタルピー的空気量及び絶対湿度のような他のパラメータは、プラントから明らかにすることができる。それらの検出は、観察して登録される燃焼空気の外部条件の潜在的かつ関連する利用を可能にする。
【００２５】
上述のように、水気化加圧ステーションの機能を制御することには特に注意が払われる。
気化ノズルの挙動に対して行われた一連の研究活動は、蒸発した水滴の「ザウター平均粒径」基準による最適マグニチュードスペクトルが、ある一定のポンプ圧力範囲内で作動することにより予め選択された許容限度内に維持されるだけであることを明らかにしている。気化ノズルの選択は、上述のように、この問題を考慮して達成されるものである。外部給送空気の湿度状態条件は絶えず変化するので、本発明の対象であるシステムの流入空気及び流出空気中の水分量の差もまた変化することになる。その結果、空気の最大飽和の設定値がプラントの送出値であるために、水の流量は連続的な変動を受ける。コレクタ及びそのそれぞれのノズル−ホルダ・ランプへの水の給送は、高い部分化の程度を可能にする適切なオン−オフ電気弁で区分化される。
【００２６】
添付の図１は、様々な用途の要件に適応した基本構成を示している。
この部分化の構成は、気化ノズルへ運ばれる水の流量を調節すること想定している。本発明の概念の範囲内で、同様の用途に好ましい結果をもたらす選択が行われた。この選択は、想定されるタービンに従って回転レジームの電気−電子レギュレータ（インバータ）の部分的又は全体的供給を含むものである。これらの構成の提案により、水の流量の調節が可能になる。気化ノズルの流体力学的特性に最も適合する条件は、このように作り出される。
【００２７】
いくつかのポンプの場合には、タービンに運ばれる空気の相対湿度の制御は、気化群の挿入段階で上述の湿度条件を超過することなくコレクタ及びノズル−ホルダ・ランプに給送するポンプを順々に挿入することによって得られる。この連続は、搬送ダクトに組み付けられた電動弁を開放することによって与えられる。
【００２８】
最小圧力マノスタットが水の存在を示すと、それは、開始段階に指定されたポンプを作動する。ＰＬＣ調節ステーションによって挿入されたポンプの回転レジームは、そこに設置されたインバータによって調節される。一方、先に作動したポンプは、電力線に直接に接続され、従って、プロジェクトで定められた最大容量に従って作動する。
【００２９】
インバータを調節する信号は、タービンに運ばれる空気の湿度と自由に選択された（ループマスター）相対湿度値の設定点との間に生じるシフトのエンティティに関連して水の流量を増加又は減少させる。インバータに接続されたポンプは、製造業者の技術仕様に従って、インバータにより課せられる最小範囲、例えば最大水流量の４０％で作動する。レギュレータは、残りの調節範囲、例えば４０から１００％で作動する機能を有する。
【００３０】
最小機能レジーム及びその結果の部分化により生じた影響に続いて、かつポンプの機能を作動する前に、ＰＬＣ調節ステーションは、制御ソフトウエアに挿入された予測計算により、取得可能な最大断熱収率を確認し、確立された湿度条件の設定値を超えることを回避する。ポンプを作動させるために考えられたソフトウエアは、万一相対湿度の限界及び従って飽和値を超えた場合に、モニタリングの可能性を含むものである。この場合、ＰＬＣ調節ステーションによる次の挿入に対して割り当てられたポンプは作動されない。
本発明のプラントの作動のために処理されるソフトウエアは、気化ノズルに運ばれる水の温度も考慮に入れた予測計算を想定している。
上述のＰＬＣ調節ステーションは、インバータとの関連する接続を有するポンプの挿入を確立して次に割り当てるという仕事を有する。
【００３１】
様々な指令が、インバータへの又は直接に電力線へのポンプの挿入を提供する電気パネルへ伝送される。ポンプのこの作動シーケンスは、機能特性を満たすことを可能にし、これは、作動圧力に関する限り、気化ノズルの流体力学的特性を満たすのに適切なものである。
【００３２】
万一タービンへ運ばれる空気の温度が自由に選択された値、例えば処理される燃焼空気の最低温度限界の１５℃に近いか又は到達した場合には、ＰＬＣ調節ステーションは、この温度が予め定めた制限よりも低く下がるのを避けるために１つ又はそれよりも多いポンプを漸次除外する。
ある一定の数のポンプを使用することにより、この技術的解決法は、予め確立された圧力範囲内で、水の流量／絶対湿度の差の比率の連続解による分割を可能にする。
【００３３】
圧力範囲は、既に示したように、気化ノズルの流体力学的特性により、７０から１２０バールの範囲で予測される圧力値に設定される。
本発明のプラントは、燃焼空気の処理の前及び後の温度及び相対湿度パラメータの測定及び調節を想定している。
【００３４】
リアルタイムでこのように登録されるマグニチュードは、調節ユニットの結果的な介在を可能にし、従って、システムの上流及び／又は下流でのみ行われる測定に基づく予測シナリオ及び推定を回避する。
【００３５】
一方、万一タービンへ運ばれる空気の相対湿度が安全加湿器によって設定された送出値を超えた場合、又は上述の温度及び湿度プローブが位置決めされた取り出しダクト内で、これら及び加湿器自体がマノスタット又はマノメータにより指定された空気の通過を検出しない場合には、ノズルへの水搬送ポンプは、全て切断されるであろう。想定された電気的インターブロックが、次に機能を開始すると考えられる。
【００３６】
タービンの作動目的のために、本発明の対象であるシステムの作動は、問題のシステムの全ての作動段階において、タービン自体の完全性を保証するためにモニタされるべきである。従って、必ずしも網羅的ではなくかつ上述したものである図３に示すような構成を、安全機構と含まれるアラームとを作動させるために提案することができる。
【００３７】
ガスタービン１５を使用する分野でこれまでに得た経験に基づいて、ダクト１４内の気化区域の下流に位置する湿度及び温度プローブ用の特定のハウジングユニット４４が考えられている。
【００３８】
これは、既存のプラントにおいてガスタービン１５の吸引ダクト１４の様々な区域に温度−湿度条件の不均一性が見られたために考案して開発されたものである。この結果として、このような温度−湿度条件の単一の検出は、制御を受ける値の歪み及びシフトを引き起こす可能性がある。これらの欠点は、制御点の数及び位置を増加させ、及び／又は変化させることにより回避することができる。ダクト１４内の気化区域の下流に位置する湿度及び温度プローブ用の上述のハウジングユニット４４は、図４に示すように、気化ノズルの設置区間の入口と出口に付加された搬送中の燃焼空気の１つ又はそれよりも多い誘導及び搬送ダクトから成るものである。
【００３９】
このユニット４４の主要な構成要素は、フランジ管４５であり、その両端は、好ましくは水平位置に、ガスタービン１５の吸引ダクト１４の区域の壁４６に固定されている。それは、同じ線上に位置決めされて作動要件に従ってある一定の距離で配置された開口部４７を備えている。同軸的にかつ上述の管４５の内側に、回転レジームを制御して変化させるモータ減速機４９により回転方向に移動される管状ダクト要素４８がある。ダクト４８は、ガスタービン１５の種類に関連していくつかの穴５０を備えている。この穴は、ダクト４８の表面上に軸を外して位置決めされる。
【００４０】
ダクトの回転移動は、ダクト１４内の燃焼空気搬送区域の異なる点にある吸引気流の選択を可能にする。ダクトによって吸引された空気は、測定及び制御ユニットを収容しているチャンバ５１を通過する。
【００４１】
上述の測定ユニットは、例えば、互いに比較して処理される空気の一対の相対湿度プローブ５２及び５３、処理される空気の加湿器５４、及び処理される空気の温度プローブ５５である（図１及び４）。
【００４２】
測定に必要な空気の吸引は、燃焼空気のダクト１４の搬送区域に対して加圧側に接続された適切に選択されたファン５６によって行われる。測定及び制御装置が損傷又は破損した場合、このユニットは、それらがガスタービンの吸引区域内に落ちることを防止する。それらの保護は、このようにして保証される。
【００４３】
測定、調節、及び制御パラメータの実行は、ガスタービンの作用下のいわゆる「湿り圧縮」に協調する介入に関連して考えられている。これは、ガスタービンの製造業者及び／又は利用者の必要性に従って、本発明のシステムの流出条件を予め選択された湿度及び温度値で設定することによって得られる。
【００４４】
このシステムはまた、測定、制御、及び調節プラントに統合されたアラームネットワークを装備し、以下の非制限的な機能を有することができる。
−温度及び湿度プローブによって生成された測定値の信頼性の評価すること、及びそれらを比較プローブによって表わされたものと比較すること。大きなシフト及び自由に設定した閾値の超過が起こるとアラームを発する。アラーム機能に属する値よりも高い閾値を超えた場合、例えば全ポンプの停止機能が作動する。
−いずれかのポンプを挿入した時に吸引及び供給側に挿入された圧力プローブが、割り当てられた帯域の自由に設定した最小又は最大オフセット限界内に圧力値が入っていないことを示す場合、対応するアラームを発すること。
【００４５】
−各アラームを、それが設定段階中に確立したある一定の継続時間にわたって続く場合に限り作動すること。回転レジームレギュレータ（インバータ）によって制御されたポンプの場合、流体の流量の不足によるアラームは、関連制御信号が最大レジーム条件に近づいた後のみに発せられる。
−損傷シグナル処理を記憶すること。アラームシグナル処理は、例えば、それをもたらした原因を除去した後のみにリセットされる。
−蒸発水回路に挿入された弁の位置をコントローラ上に戻し、作動異常の性質、例えば、ポンプに割り当てられたオン／オフ弁が開かないこと又はポンプ自体の機能異常を識別することを可能にすること。
−回転レジームレギュレータ（インバータ）をモニタすること及びポンプの挿入を制御すること。
【００４６】
アラームは、燃焼気流の制御のために湿度プローブ、最小温度プローブ、加湿器、最小及び最大圧力プローブ（ポンプの供給側）、最小圧力プローブ（ポンプの吸引側）、及び差圧プローブに接続される。
様々な測定点で読み取った値は、調節ステーションに記憶することができる。
それらは、プラントの遠隔作動の可能性に対して適切なシグナル処理のために遠隔送信することができる。
【００４７】
更に別の実施形態は、ダクト１４内の気化区域の下流に位置する湿度及び温度プローブ用の異なる種類のハウジングユニット１４４を考えることができる。
このユニット１４４は、側面パネル５７、５８、５９、及び６０と端板６１及び６２とで構成されたチャンバ１５１から成るものである。特に、前板６１は、チャンバ１５１内部に位置決めされた固定板７１に位置する穴７０ｂに関連する穴７０ａを備えている。穴７０ａは、可撓性管７２によってダクト１４に接続されており、そこからダクト区域の異なる点に空気サンプルが移される。代替的にチャンバ１５１とダクト１４の間に異なる可撓性管７２を接続する、穴７０ｃを備えた回転ディスク７３は、実際にチャンバ１５１の内側に位置している。
【００４８】
また、湿度及び温度プローブ５２、５３、５４、及び５５から出て行く管の配置に対応して位置決めされた平衡パネル６４も存在する。シャフト７４は、その回転レジームを制御して変化させるモータ減速器４９によって作動される。板６６、６７、及び６８の間に位置する締め付け具６５は、シャフト７４とサーボエンジン４９とを接続する。
穿孔シート６３も考えられており、これは、吸引ファン５６に接続して上述のプローブの下流のダクト１４内に燃焼空気のサンプルを再搬送する前の平衡パネルとして作用する。
【００４９】
可撓性ダクト又は管７２は、ディスク７３の回転に従って燃焼空気サンプルを選択的に取り出し、それは、プローブの近くに送られ、次にダクト１４内に再導入される。
従って、本発明による燃焼空気の断熱冷却のための水処理及び加圧システムが上述の目的を達成することを認めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による燃焼空気の断熱冷却のための水処理システムの実施形態の概略図である。
【図２】図１の部分図である。
【図３】ポンプステーションの拡大図である。
【図４】図１に表したシステムの一部を形成するプローブハウジングユニットの第１実施形態例の斜視図である。
【図５】図１に表したシステムの一部を形成することができるプローブハウジングユニットの第２実施形態例の立面側面図である。
【図６】図１に表したシステムの一部を形成することができるプローブハウジングユニットの第２実施形態例の上方からの平面図である。
【図７】図１に表したシステムの一部を形成することができるプローブハウジングユニットの第２実施形態例の組立分解斜視図である。
【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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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年8月4日(2005.8.4)
【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】
下流側に湿度及び温度プローブ（５２〜５５）のための少なくとも１つのハウジングユニット（４４、１４４）が存在するノズル−ホルダ・ランプ（１２）上に位置する一連のノズル（２０）に付随する好ましくは１２０バールまでの最大作動圧力を得るために変化する流量での蒸発水の揚水及び加圧ステーション（１６）を含み、測定、制御、及び調節ユニットにより実行される、ガスタービン（１５）を使用するプラントに向かう燃焼空気の断熱冷却のための水処理及び加圧システムにおいて、
前記ハウジングユニット（４４、１４４）は、チャンバ（５１、１５１）を含み、該チャンバは、測定及び制御ユニットを収容し、搬送中の燃焼空気の１つ又はそれよりも多い誘導及び搬送ダクトに付随しており、該誘導及び搬送ダクトは、前記搬送管路又はダクト（１４）の異なる点に空気吸引のための手段を含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記チャンバ（５１）は、燃焼空気の搬送管路又はダクト（１４）内に水平又は垂直に位置決めされている、
請求項１に記載の水処理及び加圧システム。
【請求項３】
前記搬送管路又はダクト（１４）の異なる点における空気吸引のための手段は、燃焼空気の通過に適する寸法を有し軸を外れたシーケンスに配置されたいくつかの穴（４７、５０）を両方が備えた同軸の容器要素（４５、４８）を含み、
外部容器要素（４５）が固定され、内部容器要素（４８）は、それ自体の軸線に関して回転する、
請求項１に記載の処理及び加圧システム。
【請求項４】
前記移動可能な容器要素（４８）は、前記測定ユニットへの燃焼空気の連続した流れを可能にする機能を有する回転レジーム減速器に連結したエンジン（４９）を備えている、
請求項３に記載の処理及び加圧システム。
【請求項５】
前記固定された容器要素（４５）は、その端部に位置する１つ又はそれよりも多い測定ユニット（５２〜５５）、並びに燃焼空気のサンプルの吸引のための該測定ユニットの下流に位置決めされたファン（５６）に関連している、
請求項３又は請求項４に記載の処理及び加圧システム。
【請求項６】
前記回転レジーム減速器に連結したエンジン（４９）を備えた移動可能な容器は、符号器システムによりその位置を明らかにし、プログラムされた論理を通じて温度−湿度条件を登録するのに適する位置を判断して記憶するソフトウエアによって作動される、
請求項３に記載の処理及び加圧システム。
【請求項７】
前記チャンバ（１５１）は、側面パネル（５７、５８、５９、及び６０）及び端板（６１及び６２）から成り、前板（６１）は、該チャンバ（１５１）の内部に位置決めされた固定板（７１）に位置する穴（７０ｂ）に付随する穴（７０ａ）を備えており、該穴（７０ａ）は、可撓性管（７２）によってダクト（１４）に接続され、そこから空気サンプルがダクト区域の異なる点に移され、代替的に該可撓性管（７２）の少なくとも１つを該チャンバ（１５１）及び該ダクト（１４）に接続する少なくとも１つの穴（７０ｃ）を備えた回転ディスク（７３）もまた存在する、
請求項１に記載の処理及び加圧システム。
【請求項８】
前記湿度及び温度プローブ（５２、５３、５４、及び５５）から出て行く管の配置に対応して位置決めされた平衡パネル（６４）も含む、
請求項７に記載の処理及び加圧システム。
【請求項９】
吸引ファン（５６）に接続して前記湿度及び温度プローブ（５２〜５５）の下流のダクト（１４）内に前記燃焼空気サンプルを再搬送する前の平衡パネルとして作用する穿孔シート（６３）もまた前記平衡パネル（６４）の下流に想定している、
請求項８に記載の処理及び加圧システム。
【請求項１０】
前記揚水及び加圧ステーション（１６）は、各々が自動的に稼働されて自動測定、調節、及び制御システム（４１、４２）により作動される回転速度の連続電気−電子インバータ（３８、３８ａ）を備えた１つ又はそれよりも多いポンプ（２２）をポンピングユニットとして有する、
請求項１に記載の水処理及び加圧システム。
【請求項１１】
前記ノズルに送られ、それによって気化される水の量は、本発明の冷却システムにおいて想定される前記測定、調節、及び制御ユニットの必要性に従って連続的に変化させることができる、
請求項１に記載の水処理及び加圧システム。
【請求項１２】
前記揚水及び加圧ステーション（１６）は、処理データの局所的及び／又は遠隔のアナログ視覚化を有する局所的及び／又は遠隔設備を用いた手動及び自動制御の両方の影響を受ける機械的及び／又は電磁気の作用を有する構成要素を使用するスラリーのいくつかの濾過及び分離段階における分割化の可能性と共に蒸発水調整装置を備えている、
請求項１に記載の水処理及び加圧システム。
【請求項１３】
前記揚水及び加圧ステーション（１６）は、ポンプ（２２）の吸引側が、水の給送を排除するための手動遮断弁（２６）、フィルタ（２８）及び最小圧力マノスタット（２９）の上流のオン／オフ型の電磁弁（２７）、及び給送圧力のアナログ読み取りのためのマノメータ（３０）から成り、ポンプ（２２）の加圧側に、加圧状態を制御するためのマノメータ（３２）と共に、最大許容作動圧力プラントを保護するための予め較正された安全弁（３３）、圧力差を補正するための水圧蓄圧器（３４）、最大作動値で較正された三方バイパス弁（３５）、前にある該バイパス弁（３５）の下流に連続して挿入された三方弁（３６）、及び最大／最小圧力マノスタット（３７）が存在する一連の構成要素を各々に設けた少なくとも一対の並列ポンプ（２２）と、同じく水搬送ダクトとランプ−ホルダ・コレクタ（３９）までの各ポンプ（２２）とに対する可撓性接続部（３１）とを備えている、
請求項１に記載の水処理及び加圧システム。
【請求項１４】
下流側に湿度及び温度プローブ（５２〜５５）のための少なくとも１つのハウジングユニット（４４）が存在するノズル−ホルダ・ランプ（１２）上に位置する一連のノズル（２０）に付随する好ましくは１２０バールまでの最大作動圧力を得るために変化する流量での蒸発水の揚水及び加圧ステーション（１６）を含み、測定、制御、及び調節ユニットにより実行される、ガスタービン（１５）を使用するプラントに向かう燃焼空気の断熱冷却のための水処理及び加圧システムであって、
前記揚水及び加圧ステーション（１６）は、処理データの局所的及び／又は遠隔のアナログ視覚化を有する局所的及び／又は遠隔設備を用いた手動及び自動制御の両方の影響を受ける機械的及び／又は電磁気の作用を有する構成要素を使用するスラリーのいくつかの濾過及び分離段階における分割化の可能性と共に蒸発水調整装置を備えている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１５】
下流側に湿度及び温度プローブ（５２〜５５）のための少なくとも１つのハウジングユニット（４４）が存在するノズル−ホルダ・ランプ（１２）上に位置する一連のノズル（２０）に付随する好ましくは１２０バールまでの最大作動圧力を得るために変化する流量での蒸発水の揚水及び加圧ステーション（１６）を含み、測定、制御、及び調節ユニットにより実行される、ガスタービン（１５）を使用するプラントに向かう燃焼空気の断熱冷却のための水処理及び加圧システムであって、
前記揚水及び加圧ステーション（１６）は、ポンプ（２２）の吸引側が、水の給送を排除するための手動遮断弁（２６）、フィルタ（２８）及び最小圧力マノスタット（２９）の上流のオン／オフ型の電磁弁（２７）、及び給送圧力のアナログ読み取りのためのマノメータ（３０）から成り、ポンプ（２２）の加圧側に、加圧状態を制御するためのマノメータ（３２）と共に、最大許容作動圧力プラントを保護するための予め較正された安全弁（３３）、圧力差を補正するための水圧蓄圧器（３４）、最大作動値で較正された三方バイパス弁（３５）、前にある該バイパス弁（３５）の下流に連続して挿入された三方弁（３６）、及び最大／最小圧力マノスタット（３７）が存在する一連の構成要素を各々に設けた少なくとも一対の並列ポンプ（２２）と、同じく水搬送ダクトとランプ−ホルダ・コレクタ（３９）までの各ポンプ（２２）とに対する可撓性接続部（３１）とを備えている、
ことを特徴とするシステム。
【国際調査報告】
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