(57)【要約】【課題】  燃焼器（１８）を定める燃焼器ライナ（２１）の損傷を確実に低減しながら、水を用いた燃焼器組立体（１４）のパルスパージを可能にすること。【解決手段】  燃焼器をパージする方法が提供される。本方法は、燃焼器（１４）の少なくとも１つの燃料ノズル（２０）に送られる流体流量を調節するように構成された遮断バルブ（５４）を開放する段階を含む。また、本方法は、遮断バルブの上流に配置された制御バルブ（５２）を、該遮断バルブの開放後に開放する段階を含み、遮断バルブ及び制御バルブは、燃料供給ライン（４２）内に配置される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器をパージする方法であって、
燃焼器（１４）の少なくとも１つの燃料ノズル（２０）に送られる流体流量を調節するように構成された遮断バルブ（５４）を開放する段階と、
前記遮断バルブの上流に配置された制御バルブ（５２）を、該遮断バルブの開放後に開放する段階と、
を含み、前記遮断バルブ及び前記制御バルブは、燃料供給ライン（４２）内に配置されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記制御バルブは、前記遮断バルブの開放後、一定の時間間隔に基づいて開放される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記制御バルブは、前記遮断バルブの開放後、前記燃料供給ラインで検出される所定の圧力に基づいて開放される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記流体は、前記燃焼器の燃焼器ライナ（２１）に沿って送られ、前記燃焼器内の前記流体流量は、所定の流量よりも少ない、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記遮断バルブの開放後に前記制御バルブを開放する段階と、
前記遮断バルブの閉鎖に先だって前記制御バルブを閉鎖する段階と、
を含むパージサイクルをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記燃焼器に対して流体流を周期的に分配するための複数のパルスパージサイクルをさらに備える、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
燃焼器パージシステム（４０）であって、
流体を少なくとも１つの燃料ノズル（２０）を経由して燃焼器（１４）に送るように構成されている燃料供給ライン（４２）と、
前記燃料供給ライン内に配置されている制御バルブ（５２）と、
前記燃料供給ライン内かつ前記制御バルブの下流に配置され、前記流体の流量を調節するように構成されている第１の遮断バルブ（５４）と、
前記制御バルブ及び前記第１の遮断バルブと作動的に通信するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記制御バルブ及び前記第１の遮断バルブを開放するように構成されており、前記制御バルブの開放は、前記第１の遮断バルブの開放後に生じるようになっていることを特徴とする、燃焼器パージシステム。
【請求項８】
前記流体は水を含む、請求項７に記載の燃焼器パージシステム。
【請求項９】
前記燃料供給ライン内かつ前記第１の遮断バルブの下流に配置され、燃料マニホールドに対する流体流量を調節するように構成されている第２の遮断バルブ（５６）をさらに備え、前記コントローラは、前記第２の遮断バルブと作動的に通信し、前記コントローラは、前記第２の遮断バルブの開放後に前記制御バルブを開放するように構成されている、請求項７に記載の燃焼器パージシステム。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記第１の遮断バルブ及び前記第２の遮断バルブを同時に開放するように構成されている、請求項９に記載の燃焼器パージシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示された主題は、ガスタービンの燃料システムに関し、詳細には、燃焼器の燃料供給ラインをパージする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業用ガスタービンエンジンは燃料供給システムを有し、該燃料供給システムは液体燃料の燃焼器の燃料ノズルをきれいにするための液体燃料パージシステムを必要とする。液体燃料パージシステムは、燃焼器組立体のノズルから該ノズルを通る流体流を用いて残留液体燃料を洗い流す。パージ流体は、液体燃料パージシステムの燃料供給ラインを経由するので、直列の複数のバルブは、その中の流体の流量を調節するように操作される。各バルブが同時に開閉されるか又は上流の制御バルブが下流バルブの前に開放される場合、上流バルブは、該上流バルブの固有動的応答特性により、大きな流量設定ポイントに設定される場合がある。このような状况は、ノズルへの水のオーバーシュートにつながる場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の１つの態様によれば、燃焼器をパージする方法が提供される。本方法は、燃焼器の少なくとも１つの燃料ノズルに送られる流体流量を調節するように構成された遮断バルブを開放する段階を含む。また、本方法は、遮断バルブの上流に配置された制御バルブを、該遮断バルブの開放後に開放する段階を含み、遮断バルブ及び制御バルブは、燃料供給ライン内に配置される。
【０００４】
本発明の別の態様によれば、燃焼器をパージする方法が提供される。本方法は、燃料供給ラインを経由して燃焼器の少なくとも１つの燃料ノズルと燃料マニホールドとに送られる流体の流量を調節するように構成されている、第１の遮断バルブを開放する段階を含む。また、本方法は、第１の遮断バルブの開放後に、第１の遮断バルブの上流に配置された制御バルブを開放する段階を含み、遮断バルブ及び制御バルブは、燃料供給ライン内に配置される。
【０００５】
本発明のさらに別の態様によれば、燃焼器パージシステムは、流体を少なくとも１つの燃料ノズルを経由して燃焼器に送るように構成されている燃料供給ラインを含む。また、燃料供給ライン内に配置された制御バルブを含む。さらに、燃料供給ライン内かつ制御バルブの下流に配置され、流体の流量を調節するように構成されている第１の遮断バルブを含む。さらに、制御バルブ及び第１の遮断バルブと作動的に通信するコントローラを含み、コントローラは、制御バルブ及び第１の遮断バルブを開放するように構成されており、制御バルブの開放は、第１の遮断バルブの開放後に生じるようになっている。
【０００６】
これら及び他の利点並びに特徴は、図面を参照しながら以下の説明から明らかになるであろう。
【０００７】
本発明とみなされる主題は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲に具体的に指摘し且つ明確に特許請求している。本発明の上記及び他の特徴並びに利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ガスタービンエンジンの概略図。
【図２】ガスタービンエンジンの燃料供給ラインの概略図。
【図３】経時的な流体流量のプロットによる燃料供給ライン内のバルブ順序付け方法のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この詳細な説明は、例証として図面を参照しながら、本発明の利点及び特徴と共に例示的な実施形態を説明している。
【００１０】
図１を参照すると、本発明の例示的な実施形態に従って構成されたガスタービンエンジン１０のようなタービンシステムが概略的に示されている。ガスタービンエンジン１０は、圧縮機セクション１２及び、缶環状アレイに配置されその内の１つが１４で示されている複数の燃焼器組立体を含む。燃焼器組立体は、燃料供給部（図示せず）から少なくとも１つの燃料ノズル２０を経由して燃料を、圧縮機セクション１２から圧縮空気を受け取るように構成される。燃料及び圧縮空気は、燃焼器ライナ２１で定められる燃焼器チャンバ１８に流入して点火され、タービン２４を駆動するために使用される高温高圧の燃焼生成物つまり空気流が生成される。タービン２４は、圧縮機／タービンシャフト３０を介して圧縮機１２に動作可能に連結される複数の段２６−２８を含む（ローターとも呼ばれる）。
【００１１】
作動時、空気は圧縮機１２に流入して圧縮されて高圧ガスになる。高圧ガスは、燃焼器組立体１４に供給され、燃焼器チャンバ１８内で、例えば天然ガス、燃料油、プロセスガス、及び／又は合成ガス（シンガス）である燃料と混合される。燃料／空気すなわち可燃混合物は、点火されて、高温高圧の燃焼ガス流が生成され、燃焼ガスはタービン２４に供給されて、熱エネルギが機械的な回転エネルギに変換される。
【００１２】
次に、図２を参照すると、パージシステム４０が概略的に示されている。パージシステム４０は、燃焼器組立体１４に流体連通しており、水等の流体を用いて燃焼器組立体１４の様々な部位をパージするように構成されている。具体的には、パージシステム４０は、燃焼器組立体１４の燃料ノズル及び燃焼器組立体４の燃料マニホールド４４に流体連通した燃料供給ライン４２を含む。図示のように、燃料供給ライン４２の主要部分４６は、水を燃料供給ライン４２の第１の分岐部４８及び燃料供給ライン４２の第２の分岐部５０に送るように構成される。第１の分岐部４８は、水を燃料ノズルに送り、第２の分岐部５０は、水を燃料マニホールド４４に送る。
【００１３】
水は、以下に詳細に説明するように、燃料供給ライン４２内の種々のバルブを周期的に開閉することで促進されるパルス様式で燃料ノズル及び燃料マニホールド４４に供給される。燃料供給ライン４２への全体的な水の流れは制御バルブ５２で調節されるが、制御バルブ５２は、パージシステム４０内で検出されたシステムパラメータ及び状態に基づいた流量設定ポイントを有するコントローラで操作される。第１の遮断バルブ５４は、制御バルブ５２の下流に配置され、燃料供給ライン４２内で流体流量の別の階層（layer）の調節を可能にする。燃料供給ライン４２の第１の分岐部４８及び第２の分岐部５０の両方の流量を調節する単一の遮断バルブが想定されるが、例示の実施形態は、第２の分岐部５０内に配置され、具体的には燃料マニホールド４４への流量を調節するように構成されている第２の遮断バルブ５６を含む。また、第１の遮断バルブ５４及び第２の遮断バルブ５６は、前記のコントローラで操作されるようになっている。従って、コントローラは、制御バルブ５２、第１の遮断バルブ５４、及び第２の遮断バルブ５６と作動的に通信する。この通信は、直接的又は遠隔的（例えば、無線）とすることができ、各バルブの開閉操作を助ける。
【００１４】
第１の分岐部４８に沿った燃料ノズルへの水の経路は、燃料ノズルを通り燃焼器１８に入る水の経路をもたらす。この過程で、水は、パルス様式で燃焼器ライナ２１に沿ってこれと接触しながら流れる。第２の分岐部５０に沿った燃料マニホールド４４への水の経路は、燃料マニホールド４４を通りバルブ５８を介して排出される水の経路をもたらす。
【００１５】
パルス様式のパージ処理の間の燃焼器ライナ２１の潜在的損傷を回避するために、ガスタービンエンジン１０の燃焼器組立体１４をパージする方法が提供される。具体的には、燃料供給ライン４２の前記の各バルブのバルブシーケンスは、燃料ノズルへの水流量が処理中に限度を超えないことを保証する。
【００１６】
図１及び２と共に図３を参照すると、ある期間にわたる流量プロットは、燃焼器組立体１４に対して周期的に流体流を分配するための単一パルスパージサイクルを示す。図示のように、制御バルブ５２は、第１の遮断バルブ５４の開放後に開放される。制御バルブ５２の開放のわずかな遅延は、一定の時間間隔、又は、例えば燃料供給ライン４２又は燃焼器１８の内部で検出した圧力等のシステム状態に基づくことができる。制御バルブ５２に関する設定ポイントは、バルブの開閉に関連するシステム動特性になりにくいので、供給される水のオーバーシュートの可能性を低減する。同様に、制御バルブ５２の閉鎖は、パルスパージサイクルのバルブ閉鎖過程の間にこのような裏付けをもたらすために、第１の遮断バルブ５４の閉鎖の前に行われる。パルスパージサイクルは、複数回繰り返されて、パルス処理に作用するようになっている。制御バルブ５２の開放時間及び閉鎖時間は、それぞれ数字６０及び６２で表されている。プロットに示すように、燃焼器ライナ２１の「濡れ限界」は、このようなバルブシーケンスを下回ることはない。
【００１７】
第１の遮断バルブ５４は、第１の分岐部４８及び第２の分岐部５０の両方の流量を調節するように配置されるが、第２の遮断バルブ５６は、さらに開閉プロセスに関連するシステムを調整するように操作される。具体的には、第１の遮断バルブ５４と同様に、パルスパージサイクルの間に、第２の遮断バルブ５６は、制御バルブ５２より前に開放され、制御バルブ５２より後に閉鎖される。種々の実施形態を想定することができ、第２の遮断バルブ５６は、第１の遮断バルブ５４と同時に、第１の遮断バルブ５４より前に、又は第１の遮断バルブ５４に続いて開放することができる。同様に、第２の遮断バルブ５６は、第１の遮断バルブ５４と同時に、第１の遮断バルブ５４より前に、又は第１の遮断バルブ５４に続いて閉鎖することができる。
【００１８】
好都合には、前述の方法は、燃焼器１８を定める燃焼器ライナ２１の損傷を確実に低減しながら、水を用いた燃焼器組立体１４のパルスパージを可能にする。具体的には、燃料供給ライン４２内のバルブ開閉時の燃料ノズルへの水流の供給過剰が回避される。その結果、エンドユーザのコスト削減が可能になるので、顧客にとってより望ましい製品となる。
【００１９】
限られた数の実施形態のみに関して本発明を詳細に説明してきたが、本発明はこのような開示された実施形態に限定されないことは理解されたい。むしろ、本発明は、上記で説明されていない多くの変形、改造、置換、又は均等な構成を組み込むように修正することができるが、これらは、本発明の技術的思想及び範囲に相応する。加えて、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様は記載された実施形態の一部のみを含むことができる点を理解されたい。従って、本発明は、上述の説明によって限定されると見なすべきではなく、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００２０】
４０  燃焼器パージシステム
４２  燃料供給ライン
４４  燃料マニホールド
４６  主要部分
４８  第１の分岐部
５０  第２の分岐部
５２  制御バルブ
５４  第１の遮断バルブ
５６  第２の遮断バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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