(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンエンジン内の入口スクリーンを除氷し、入口空気フィルタを除湿するためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】方法が、現在の入口スクリーン温度を決定するステップを含むことができる。方法は、所望の入口スクリーン温度を決定するステップを更に含むことができる。現在の入口スクリーン温度が、所望の入口スクリーン温度未満である場合、方法は、所望の入口スクリーン温度を達成するために必要な第１の量のガスタービンコンパートメント１２０換気排出空気を決定するステップと、第１の量のガスタービンコンパートメント換気排出空気を抽出するステップと、第１の量のガスタービンコンパートメント換気排出空気を入口スクリーン１１２に運搬するステップとを更に含むことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１０２）内の入口スクリーン（１１２）を除氷し、入口空気フィルタ（１１４）を除湿するための方法（４００）であって、
現在の入口スクリーン（１１２）温度を決定するステップと、
所望の入口スクリーン（１１２）温度を決定するステップと
を含み、前記現在の入口スクリーン（１１２）温度が、前記所望の入口スクリーン（１１２）温度未満である場合、
前記所望の入口スクリーン（１１２）温度を達成するために必要な第１の量のガスタービンコンパートメント（１２０）換気排出空気を決定するステップと、
前記第１の量のガスタービンコンパートメント（１２０）換気排出空気を抽出するステップと、
前記第１の量のガスタービンコンパートメント（１２０）換気排出空気を前記入口スクリーン（１１２）に運搬するステップと
を更に含む、方法（４００）。
【請求項２】
前記第１の量のガスタービンコンパートメント（１２０）換気排出空気を前記入口スクリーン（１１２）に運搬するステップが、第１の制御弁（１２４）を調節するステップを含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項３】
前記第１の量のガスタービンコンパートメント（１２０）換気排出空気を抽出するステップが、少なくとも１つの抽出ブロア（１３０）を制御するステップを含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項４】
第２の量のガスタービンコンパートメント（１２０）換気排出空気を大気に排出するステップを更に含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項５】
第２の量のガスタービンコンパートメント（１２０）換気排出空気を前記大気に排出するステップが、第２の制御弁（１２８）を調節するステップを含む、請求項４に記載の方法（４００）。
【請求項６】
前記所望の入口スクリーン（１１２）温度が、前記入口スクリーン（１１２）を除氷するために十分である、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項７】
前記所望の入口スクリーン（１１２）温度が、前記入口空気フィルタ（１１４）を除湿するために十分である、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項８】
ガスタービンエンジン（１０２）内の入口スクリーン（１１２）を除氷し、入口空気フィルタ（１１４）を除湿するためのシステム（１００）であって、
ガスタービンエンジン（１０２）と、
前記ガスタービンエンジン（１０２）の周りに配置されたガスタービンコンパートメント（１２０）と、
前記ガスタービンエンジン（１０２）に空気を提供するように構成されている入口スクリーン（１１２）と、
前記入口スクリーン（１１２）に結合されたマニホールド（１１８）と、
前記ガスタービンコンパートメント（１２０）および前記マニホールド（１１８）を流体連通する第１の導管（１２２）と
を備えるシステム（１００）。
【請求項９】
前記第１の導管（１２２）に関して配置された第１の制御弁（１２４）を更に備え、前記第１の制御弁（１２４）が、所望の入口スクリーン（１１２）温度を達成するために必要な第１の量のガスタービンコンパートメント（１２０）換気排出空気を提供するように構成されている、請求項８に記載のシステム（１００）。
【請求項１０】
前記所望の入口スクリーン（１１２）温度が、前記入口スクリーン（１１２）を除氷するために十分である、請求項９に記載の方法（４００）。
【請求項１１】
前記所望の入口スクリーン（１１２）温度が、前記入口空気フィルタ（１１４）を除湿するために十分である、請求項９に記載の方法（４００）。
【請求項１２】
前記ガスタービンコンパートメント（１２０）および前記大気を流体連通する第２の導管（１２６）を更に備える、請求項８に記載のシステム（１００）。
【請求項１３】
前記第２の導管（１２６）に関して配置された第２の制御弁（１２８）を更に備える、請求項１２に記載のシステム（１００）。
【請求項１４】
前記第１の導管（１２２）に関して配置された少なくとも１つの抽出ブロア（１３０）を更に備える、請求項８に記載のシステム（１００）。
【請求項１５】
前記ガスタービンエンジン（１０２）が、圧縮機（１０４）と、前記圧縮機（１０４）と連通している燃焼器（１０６）と、前記燃焼器（１０６）と連通しているタービン（１０８）とを備える、請求項８に記載のシステム（１００）。
【請求項１６】
前記入口スクリーン（１１２）に付随する１つまたは複数の入口空気フィルタ（１１４）を更に備える、請求項８に記載のシステム（１００）。
【請求項１７】
前記マニホールド（１１８）に連通している追加の廃熱供給源を更に備える、請求項８に記載のシステム（１００）。
【請求項１８】
ガスタービンエンジン（１０２）内の入口スクリーン（１１２）を除氷し、入口空気フィルタ（１１４）を除湿するためのシステム（１００）であって、
圧縮機（１０４）と、
前記圧縮機（１０４）と連通している燃焼器（１０６）と、
前記燃焼器（１０６）と連通しているタービン（１０８）と、
前記圧縮機（１０４）、前記燃焼器（１０６）および前記タービン（１０８）の周りに配置されたガスタービンコンパートメント（１２０）と、
前記圧縮機（１０４）に空気を提供するように構成されている入口スクリーン（１１２）と、
前記入口スクリーン（１１２）に結合されたマニホールド（１１８）と、
前記ガスタービンコンパートメント（１２０）および前記マニホールド（１１８）を流体連通する第１の導管（１２２）と、
前記第１の導管（１２２）について配置された第１の制御弁（１２４）であって、所望の入口スクリーン（１１２）温度を達成するために必要な第１の量のガスタービンコンパートメント（１２０）換気排出空気を提供するように構成されている第１の制御弁（１２４）と
を備えるシステム（１００）。
【請求項１９】
前記所望の入口スクリーン（１１２）温度が、前記入口スクリーン（１１２）を除氷するために十分である、請求項１８に記載の方法（４００）。
【請求項２０】
前記所望の入口スクリーン（１１２）温度が、前記入口空気フィルタ（１１４）を除湿するために十分である、請求項１８に記載の方法（４００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全体的にガスタービンエンジンに関し、より詳細には、ガスタービンエンジン用の入口スクリーンを除氷し、入口空気フィルタを除湿するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、発電用に、または様々な気象状態下で装置を作動するための機械的駆動装置として世界的に利用されている。低温周囲温度および高湿度状態での作動は、入口フィルタ筐体構成要素上に氷が蓄積する原因になることが多い。空気フィルタ要素（例えば、防鳥設備、湿分分離器、コアレッサフィルタまたはろ過モジュール）上のこの氷蓄積は、空気流を制限し、フィルタ筐体を横切る入口空気圧力の低下を増大させるほど重大であるので、それによって性能低下を招き、または操業停止さえも引き起こす。凝固点温度に近い、または凝固点未満の温度で、液体または固体として水が取り込まれる場合（例えば、湿雪、氷雨など）、着氷形成の促進が、大部分の露出面に固着し、氷蓄積の原因になる。更に、着氷形成は、飽和冷却空気がより低温のフィルタ筐体面に接触する場合に発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／０３４０４３９号明細書
【発明の概要】
【０００４】
上記の必要性および／または問題のいくつか、またはすべてが、本開示の特定の実施形態によって対処され得る。本開示は、ガスタービンエンジン内の入口スクリーンを除氷し、入口空気フィルタを除湿するためのシステムおよび方法を提供する。一実施形態では、ガスタービンエンジン内の入口スクリーンを除氷し、および入口空気フィルタを除湿するための方法が、現在の入口スクリーン温度を決定するステップを含むことができる。方法は、所望の入口スクリーン温度を決定するステップを更に含むことができる。現在の入口スクリーン温度が、所望の入口スクリーン温度未満である場合、方法は、所望の入口スクリーン温度を達成するために必要な第１の量のガスタービンコンパートメント換気排出空気を決定するステップと、第１の量のガスタービンコンパートメント換気排出空気を抽出するステップと、第１の量のガスタービンコンパートメント換気排出空気を入口スクリーンに運搬するステップとを更に含むことができる。
【０００５】
別の実施形態では、ガスタービンエンジン内の入口スクリーンを除氷し、入口空気フィルタを除湿するためのシステムを提供する。システムが、ガスタービンエンジンと、ガスタービンエンジンの周りに配置されたガスタービンコンパートメントと、ガスタービンエンジンに空気を提供するように構成されている入口スクリーンと、入口スクリーンに結合されたマニホールドと、ガスタービンコンパートメントおよびマニホールドを流体連通する第１の導管とを備える。
【０００６】
やはり別の実施形態では、本開示は、ガスタービンエンジン内の入口スクリーンを除氷し、入口空気フィルタを除湿するためのシステムを提供する。システムは、圧縮機と、圧縮機と連通している燃焼器と、燃焼器と連通しているタービンとを備える。システムは、圧縮機、燃焼器およびタービンの周りに配置されたガスタービンコンパートメントを更に備える。更に、システムは、圧縮機に空気を提供するように構成されている入口スクリーンと、入口スクリーンに結合されたマニホールドと、ガスタービンコンパートメントおよびマニホールドを流体連する第１の導管とを備える。
【０００７】
本開示のこれらのおよび他の実施形態、態様および特徴は、以下に記載する説明、添付の図面および添付の特許請求の範囲から当業者にとって明らかになるであろう。
【０００８】
ここで、添付の図面を参照するが、それらの図面は必ずしも縮尺通りに描かれているのではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】１つまたは複数の実施形態によるシステムの概略図である。
【図２】１つまたは複数の実施形態によるシステムの概略図である。
【図３】１つまたは複数の実施形態による制御システムの概略図である。
【図４】１つまたは複数の実施形態による方法を説明する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここで図面を参照すると、図面の中で同じ符号は、いくつかの図面を通して同じ要素を参照し、図１は、ガスタービンエンジンの入口スクリーンを除氷し、入口空気フィルタを除湿するためのシステム１００の実施例の実施形態である。システム１００は、１つまたは複数のガスタービンエンジン１０２を含むことができる。各ガスタービンエンジン１０２は、圧縮機１０４、燃焼器１０６およびタービン１０８を含むことができる。圧縮機１０４は、流入する空気流を圧縮することができる。圧縮機１０４は、圧縮された空気流を燃焼器１０６に搬送することができ、燃焼器１０６で、圧縮された空気流は圧縮された燃料流と混合する。空気／燃料混合物は、点火されて、燃焼ガス流を生成することができる。燃焼ガス流は、タービン１０８に搬送され得る。燃焼ガス流はタービン１０８を駆動して、機械的仕事を生成することができる。タービン１０８内で生成された機械的仕事は、圧縮機１０４、および発電機などの外部負荷を駆動することができる。燃焼ガス流は、排気サブシステム１１０などを経て、排気筒に排出されることができ、または、さもなれけば処分されることができる。
【００１１】
ガスタービンエンジン１０２は、天然ガス、様々な種類の合成ガスおよび／または他の種類の燃料を使用することができる。ガスタービンエンジン１０２は、ニューヨーク州、スケネクタデイのゼネラル・エレクトリック・カンパニイまたは他社によって提供される任意の数の様々なガスタービンの１つであってよい。ガスタービンエンジン１０２は、異なる構成を有することができ、他の種類の構成要素を使用することができる。他の種類のガスタービンエンジンもまた、本明細書で使用され得る。多数のガスタービンエンジン、他の種類のタービンおよび他の種類の発電装置もまた、本明細書で一緒に使用することができる。
【００１２】
ガスタービンエンジン１０２は、湿気および／または粒子状物質（ほこりおよび／またはデブリなど）をガスタービンエンジン１０２に導管で運ばれる取入れ空気１１６から除去する複数の入口空気フィルタ１１４を含む１つまたは複数のフィルタアセンブリを含む入口スクリーン１１２またはフィルタ筐体を備えることができる。いくつかの実施例では、マニホールド１１８は、入口スクリーン１１２に結合され得る。マニホールド１１８は、入口スクリーン１１２を除氷し、および／または入口空気フィルタ１１４を除湿するように構成され得る。
【００１３】
ガスタービンエンジン１０２は、全体的または部分的にガスタービンコンパートメント１２０によって取り囲まれることができる。ガスタービンエンジン１０２の作動中、廃熱がガスタービンコンパートメント１２０の中に放出される可能性があり、それが今度はガスタービンコンパートメント１２０内部の空気を加熱することができる。システム１００は、入口スクリーン１１２を除氷し、および／または入口空気フィルタ１１４を除湿するために、ガスタービンコンパートメント１２０からの廃熱を利用する。例えば、第１の導管１２２は、ガスタービンコンパートメント１２０をマニホールド１１８に流体連通することができる。このようにして、ガスタービンコンパートメント１２０からの加熱された空気は、入口スクリーン１１２を除氷し、および／または入口空気フィルタ１１４を除湿するために利用され得る。例えば、第１の制御弁１２４は、第１の導管１２２に関して配置され得る。第１の制御弁１２４は、所望の入口スクリーン温度を達成するために必要な第１の量のガスタービンコンパートメント換気排出空気を提供するように調節され得る。所望の入口スクリーン温度が、入口スクリーン１１２を除氷するために十分であることができる。加えて、所望の入口温度が、入口空気フィルタ１１４を除湿するために十分であることができる。
【００１４】
いくつかの実施例では、第２の導管１２６が、ガスタービンコンパートメント１２０を周囲大気に流体連通することができる。このようにして、過剰なガスタービンコンパートメント換気排出空気は、大気またはその他へ換気されることが可能である。例えば、第２の制御弁１２８は、第２の導管１２６に関して配置され得る。第２の制御弁１２８は、ガスタービンコンパートメント換気排出空気の一部分を大気に排出するように調節され得る。
【００１５】
ガスタービンコンパートメント換気排出空気は、第１の導管１２２および／または第２の導管１２６について配置された少なくとも１つの抽出ブロア１３０（または排気ファン）によって、ガスタービンコンパートメント１２０から抽出され得る。すなわち、抽出ブロア１３０は、加熱された空気をガスタービンコンパートメント１２０の外へ取り出すことができる。いくつかの実施例では、ガスタービンコンパートメント１２０から加熱された空気は、入口スクリーン１１２を除氷し、および／または入口空気フィルタ１１４を除湿するために、マニホールド１１８に供給され得る。他の実施例では、ガスタービンコンパートメント１２０から加熱された空気は、大気に排出され得る。
【００１６】
いくつかの実施例では、入口スクリーン１１２を除氷し、および／または入口空気フィルタ１１４を除湿するために、廃熱の追加供給源が、ガスタービンコンパートメント１２０からの廃熱と併せて、またはその代わりに使用されることが可能である。例えば、図２に示すように、空冷式発電機１３２および／または開閉装置コンパートメント１３４からの廃熱（加熱された空気など）が使用され得る。いくつかの実施例では、１つまたは複数の導管１３６が、マニホールド１１８をガスタービンコンパートメント１２０、空冷式発電機１３２および／または開閉装置コンパートメント１３４に流体連通することができる。加えて、抽出ブロア１３０が、ガスタービンコンパートメント１２０、空冷式発電機１３２および／または開閉装置コンパートメント１３４の外へ加熱された空気を取り出すことができる。更に、１つまたは複数の制御弁（図示せず）が、１つまたは複数の導管１３６に関して配置されて、導管１３６内の流れまたは流れの組合せを制御することができる。
【００１７】
図３に示すように、第１の制御弁１２４および／または第２の制御弁１２８の配置が、コントローラ１３６によって制御され得る。コントローラ１３６は、抽出ブロア１３０を制御することも可能である。更に、コントローラ１３６は、特に第１の導管１２２、第２の導管１２６、入口スクリーン１１２、入口空気フィルタ１１４に関して配置されている１つまたは複数のセンサから入力を受信することができる。コントローラ１３６は、１つまたは複数のアクチュエータを作動するように構成され得る。コントローラ１３６は、独立したコントローラであることができ、またはガスタービン制御システムに統合されることができる。コントローラ１３６は、少なくとも１つのメモリおよび１つまたは複数の処理装置（または１つまたは複数のプロセッサ）を含むことができる。１つまたは複数のプロセッサが、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはその組合せの中で適切に実施され得る。１つまたは複数のプロセッサのソフトウェアまたはファームウェア実施は、本明細書に説明する様々な機能を実行するために任意の適切なプログラム言語で書き込まれたコンピュータ実行可能または機械実行可能命令を含むことができる。更に、プロセッサは、ネットワーク、サーバ、コンピュータまたはモバイルデバイスに接続され得る。
【００１８】
図４は、本開示の１つまたは複数の実施形態による、入口スクリーンを除氷し、および／または入口空気フィルタを除湿するための方法４００を説明する流れ図である。ブロック４０２で、現在の入口スクリーン温度が決定され得る。例えば、１つまたは複数のセンサが、入口スクリーン１１２および／または入口空気フィルタ１１４に関して配置され得る。センサは、コントローラ１３６と通信することができる。ブロック４０４で、所望の入口スクリーン温度が決定され得る。例えば、所望の入口スクリーン温度は、入口スクリーン１１２を除氷し、および／または入口空気フィルタ１１４を除湿するために十分であることができる。ブロック４０６で、現在の入口スクリーン温度が、所望の入口スクリーン温度未満である場合、その時方法４００は、ブロック４０８に進む。そうではない場合、方法はブロック４１０で終了する。
【００１９】
ブロック４０８で、所望の入口スクリーン温度を達成するために必要な第１の量のガスタービンコンパートメント換気排出空気が、決定され得る。次いで、ブロック４１２で、第１の量のガスタービンコンパートメント換気排出空気が、ガスタービンコンパートメントから抽出され得る。例えば、抽出ブロア１３０は、加熱された空気をガスタービンコンパートメント１２０の外へ取り出すことができる。次いで、ブロック４１４で、第１の量のガスタービンコンパートメント換気排出空気が、入口スクリーンに運搬され得る。例えば、第１の制御弁１２４は、所望の入口スクリーン温度を達成するために必要な第１の量のガスタービンコンパートメント換気排出空気を提供するように調節され得る。
【００２０】
上記は本出願の特定の実施形態だけに関するものであり、以下の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される本開示の全体的な精神および範囲から逸脱せずに、多くの変形形態および修正形態が、当業者によって本明細書において作製可能であることは明確であるはずである。
【符号の説明】
【００２１】
１００  システム
１０２  ガスタービンエンジン
１０４  圧縮機
１０６  燃焼器
１０８  タービン
１１０  排気サブシステム
１１２  入口スクリーン
１１４  入口空気フィルタ
１１６  取入れ空気
１１８  マニホールド
１２０  ガスタービンコンパートメント
１２２  第１の導管
１２４  第１の制御弁
１２６  第２の導管
１２８  第２の制御弁
１３０  抽出ブロア
１３２  空冷式発電機
１３４  開閉装置コンパートメント
１３６  導管、コントローラ
４００  方法
４０２  ブロック
４０４  ブロック
４０６  ブロック
４０８  ブロック
４１０  ブロック
４１２  ブロック
４１４  ブロック
【図１】
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【図２】
2015224637.tif 000004
【図３】
2015224637.tif 000005
【図４】
2015224637.tif 000006
【外国語明細書】
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