(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（２）用の燃焼器アセンブリ（８）であって、
燃焼器エンドカバー（９）と、
前記燃焼器エンドカバー（９）内に配列された複数の燃料回路（４２−４５）と、
前記燃焼器エンドカバー（９）に取り付けられた複数の予混合器（１４−１６）と、
前記燃焼器エンドカバー（９）によって支持され、前記複数の燃料回路（４２−４５）のそれぞれ１つと動作可能に関連付けられた複数の制御弁（４８−５１）と、
前記複数の制御弁（４８−５１）を選択的に作動させて、前記複数の燃料回路（４２−４５）に燃料を通して該燃料を前記複数の予混合器（１４−１６）に送給するコントローラ（６５）と、
を備え、
前記燃焼器エンドカバー（９）が、前記複数の燃料回路（４２−４５）に選択的に流体接続された単一のガス入口ポート（１８）を含む
燃焼器アセンブリ（８）。
【請求項２】
前記コントローラに接続され前記ガスタービンエンジン（２）の作動パラメータを感知するように配列された少なくとも１つのセンサー（７１）を更に備え、前記コントローラ（６５）が、前記少なくとも１つのセンサー（７１）によって感知された前記作動パラメータに基づいて前記複数の制御弁（４８−５１）を選択的に作動させる、
請求項１に記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項３】
前記少なくとも１つのセンサー（７１）が複数のセンサーであり、前記コントローラ（６５）が、前記複数のセンサー（７１）の特定の１つによって感知された前記作動パラメータに基づいて前記複数の制御弁（４８−５１）を選択的に制御する、
請求項２に記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項４】
前記少なくとも１つのセンサー（７１）が、排気温度センサー、動圧センサー、周囲空気温度センサー、ｋＷメーター及びＵＶセンサー、或いは上記の少なくとも１つを含むセンサーの組み合わせのうちの少なくとも１つである、
請求項２又は３に記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項５】
前記コントローラ（６５）が、前記ガスタービンエンジン（２）の作動パラメータに基づいて前記複数の制御弁（４８−５１）を選択的に制御する、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項６】
前記複数の制御弁（４８−５１）の少なくとも１つが三方弁である、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項７】
前記複数の予混合器（１４−１６）に隣接して位置付けられ、前記コントローラ（６５）に動作可能に接続された点火装置（８０）を更に備える、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃焼器アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、ガスタービン技術に関し、より詳細には複数の選択的に動作可能な統合制御弁を含むガスタービンエンドカバーアセンブリに関する。
【技術分野】
【０００２】
一般に、ガスタービンエンジンは、幾つかの燃焼チャンバ内の燃料／空気混合気を燃焼させて、熱エネルギーを放出し、該熱エネルギーはタービンに送られる。中央燃料又はガス供給源は、燃焼チャンバの各々に連結される。中央供給源は、燃焼チャンバの全てに提供する共通マニホルドに接続された供給ラインを通してある量の燃料を送給する。燃料は空気と混合されて点火され、高温ガス流を形成する。タービンは、熱エネルギーを高温ガス流からタービンシャフトを回転させる機械エネルギーに変換する。タービンの出力は、例えば、発電機に電力を供給するような様々な用途で用いることができる。
【０００３】
亜酸化窒素（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び未燃焼炭化水素（ＵＨＣ）などの幾つかの燃焼副産物は、連邦及び州の規制制限を受ける。ＮＯｘは、大気で起こる窒素の酸化によって生成され、２５００°Ｆ（１３７１℃）を上回る火炎温度に指数関数的に依存する。ＮＯｘエミッションをエミッションコンプライアンス内に維持するために、火炎温度は、３０００°Ｆ（１６４９℃）を下回って維持される必要がある。ＮＯｘエミッションを制御するために採用された１つの方法は、燃焼器内への不活性物質（例えば、蒸気、水、窒素）の注入である。不活性物質の注入は、結果として希薄混合気及び遙かに少ないＮＯｘを生じる。しかしながら、極めて清浄な蒸気又は水を大量に必要とし、一部の区域では水／蒸気のコストが燃料のコストを上回る可能性がある。水の注入はまたエミッションに対して悪影響を及ぼし、多くの場合ＣＯ及びＵＨＣの生成の増大を生じる。
【０００４】
希薄消炎限界に近い低バルク燃料／空気比での動作は、低負荷で特に困難である。すなわち、オフピーク時間帯の動作中に全出力で発電機を作動させることは実用的ではない。他の方法では販売されていない需要を超えて生成されるいかなるエネルギーは利用されていない。従って、エミッションコンプライアンスを維持しながら、低出力と希薄運転との均衡を保つことは困難である。この問題に対処するために、タービンは、燃料の約１０〜２０パーセントが直接反応帯に注入されて高温拡散火炎として燃焼するパイロット予混合で作動される。これは、良好な安定性と燃焼効率をもたらすが、ＮＯｘレベルが規制外になる。従って、タービンは、規制外状態と規制準拠状態とで交互に作動され、規制に応じた平均エミッション出力を維持するようにする。
【０００５】
上記に加えて、遮断されたガスタービン複合サイクル発電機の再始動は、全出力が得られるまでに１時間又はそれ以上を要する可能性がある長いプロセスになる。この損失時間は、エネルギー生産者にとってかなり高コストとなる可能性がある。更に、遮断された発電機は、低需要期間の間に予想外に追加の出力が必要とされた場合には利用可能ではない。加えて、発電機の始動及び停止は、発電システム構成部品の耐久性及び寿命に影響を与える。頻繁な始動及び停止は、エンジンの信頼性に悪影響を与え、より頻繁なメンテナンスサイクルの必要性を引き起こし、従って、運転及びメンテナンスコストを増大させることになる。
【０００６】
ガス又は複合サイクルタービンの停止に関連する欠点を考えると、エネルギー生産者は、臨時の負荷増大に対応する能力を維持しながら、燃焼燃料を最小にするようにオフピーク時間帯の間はエンジンをターンダウンするか又は止めるのが好ましい。同様にエミッションコンプライアンスを維持しながら、全出力に迅速に戻ることができるポイントでタービンエンジンを止めることは、上記で概説された理由から困難な均衡化である。従って、タービンを止めると、エンジンは、コンプライアンス外動作の短時間期間を有する特定部分負荷条件で作動される。エミッションコンプライアンス内にエンジンを維持する点で有効であるが、達成可能な部分負荷条件は依然として高く、基準出力の４０パーセントの範囲内であり、従って、実質的に運転の効率性が低い可能性がある。
【０００７】
上記に加えて、タービンエンジンの全てのエミッション、信頼性、及び動作上の融通性要件に上手く対処する上での有意な初期障壁及び日々の定常的な努力を表す重要な包括的制約は、何らかの「現実世界」の発電プラント関連に固有の変動である。希薄予混合燃焼システムの性能は、外部変数の微細な変化によって影響を受ける可能性がある。個々の燃料回路流れの変動（全体のわずか１パーセント）、周囲の温度及び相対湿度の夜／昼及び季節変動、立地及び高度並びに燃料ガス組成の増分的漸進的（数容積パーセント）変化、更に発電システム負荷は、全て燃焼システム性能に影響を与えることになる。
【０００８】
更に、システム構成部品中の寸法差の結果として空気及び燃料流れにおけるチャンバ間の変動、並びに上流及び下流側のターボ機械のばらつきの結果としての２次流れのシフトといった内部変数はまた、燃焼システム性能に影響を与える。更に、これらの内部システム変数は、最初の燃焼から現在までの時間及びサイクル数並びに特定動作「ミッション」又は経路によって決定付けられる部品の経過年数及び条件に応じて変化することになる。従って、現在のところ、最新のガスエンジンは、負荷、周囲条件及び燃料ガス組成の広い範囲にわたって排気エミッション及び融通性及び信頼性のある動作の同時制御のための複合燃料回路を必要とする。
【特許文献１】米国特許第６８１０６５５号明細書
【特許文献２】米国特許第６７２２１３５号明細書
【発明の開示】
【０００９】
本発明の１つの態様によれば、ガスタービンエンジンの燃焼器アセンブリが提供される。本燃焼器アセンブリでは、少なくとも１つの燃料回路が複数のノズル又は予混合器に流体接続されている。加えて、燃焼器アセンブリは、燃焼器エンドカバーによって支持された少なくとも１つの制御弁を含む。少なくとも１つの制御弁は、少なくとも１つの燃料回路と動作可能に関連付けられ、コントローラに動作可能に接続される。コントローラは、少なくとも１つの制御弁を選択的に作動させて燃料を少なくとも１つの回路から複数の予混合器に送給し、個々の燃焼チャンバレベル及び予混合器レベルの燃焼性能監視及び制御のうちの少なくとも１つを提供することによって、高いレベルの動作上の柔軟性を得るようにする。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、少なくとも１つの制御弁が少なくとも１つの燃料回路に流体接続されている状態で、ガスタービンエンジンの燃焼器エンドカバーアセンブリと統合された少なくとも１つの制御弁を選択的に作動させる方法が提供される。本方法は、燃焼器エンドカバーアセンブリと統合された少なくとも１つの制御弁に燃料供給量を送給する段階と、少なくとも１つの制御弁を選択的に作動させて、少なくとも１つの燃料回路に燃料を通して、燃焼器エンドカバーによって支持された複数の予混合器に燃料を送給する段階とを含む。
【００１１】
本発明は、個々の燃焼器制御を可能にし、且つ局所的燃料に対して、特定のガスタービン上で、特定の場所において、特定の瞬間に動作する特定の燃焼チャンバの要件によって決定付けられる燃焼入力を動的に調整することによって、高度なタービン作動上の柔軟性を提供することは理解すべきである。このようにして、磨耗と関連するあらゆる影響は、下流及び上流側構成部品を変化させ、周囲温度及び燃料／ガス組成がリアルタイムで補償される。従って、全ての変数に関する全ての可能な作動範囲におけるマージンを予想し提供する必要性が排除される。更に、本発明は、弁の下流側に閉じ込められた大量のガス容量を除去し、これによって、タービンは、負荷のあらゆる過渡現象又は簡単なチャンバレベルトリミングに対し遙かに迅速に応答して、最適性能を達成することが可能になる。何れの場合でも、本発明の種々の態様の追加の目的、特徴及び利点は、図面を参照しながら本発明の図示の態様の以下の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。幾つかの図において、同様の参照番号は対応する要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、ガスタービンエンジン２として示された例示的な複合サイクル発電システムの概略図である。図２は、燃焼器４と、１つが符号８で示された複数の燃焼器アセンブリとを含む。複数の燃焼器アセンブリの各々は同一であるので、残っている燃焼器アセンブリが同一で構成される条件下で、燃焼器アセンブリ８に関して詳細な説明を行うことにする。図示のように、燃焼器アセンブリ８は、燃焼チャンバ１２を密封し、更に少なくとも部分的にこれを定めるエンドカバーアセンブリ９を含む。複数のノズル又は予混合器１４−１６は、エンドカバーアセンブリ９によってサポートされ、燃焼チャンバ１２内に延びる。以下でより詳細に議論されるように、予混合器１４−１６は、共通燃料入口１８を通る燃料及び圧縮機４からの加圧空気を受け取る。燃料及び加圧空気は、燃焼チャンバ１２に移行されて点火され、高温高圧燃焼生成物又は空気流を形成し、これを用いてタービン３０を駆動する。タービン３０は、圧縮機／タービンシャフト３４（ロータと呼ばれることもある）を通って圧縮機４に動作可能に接続される。
【００１３】
作動中、空気は圧縮機４に流れて加圧され高圧ガスにされる。高圧ガスは、燃焼器アセンブリ８に供給されて、燃焼チャンバ１２内で燃料、例えば処理ガス及び／又は合成ガス（シンガス）と混合される。燃料／空気又は可燃性混合気が点火され、約８７１℃から１５９３℃（１６００°Ｆから２９００°Ｆ）の高圧高温燃焼ガス流を形成する。代替的には、燃焼器アセンブリ８は、限定ではないが、天然ガス及び／又は燃料油を含む燃料を燃焼させることができる。何れの場合にも、燃焼器アセンブリ８は、タービン３０に燃焼ガス流を送り、該タービンが熱エネルギーを機械的回転エネルギーに変換する。
【００１４】
図２に示す本発明の１つの態様によれば、エンドカバーアセンブリ９は、燃料プレナム４０、及びノズル１４−１６に供給する共通マニホルド４６に燃料をわたす複数の燃料送給回路４２−４５を少なくとも部分的に定める本体部分３７を含む。エンドカバーアセンブリ９はまた、燃料送給回路４２−４５の対応するものに流体接続されている複数の統合制御弁４８−５１を含む。図示した実施形態では、制御弁４８−５１は三方弁である。このようにして、制御弁４８−５１は、燃料送給を制御するだけでなく、パージ空気が選択的にパージ空気通路５４を通って燃料回路４２−４５に入ることを可能にする。加えてエンドカバーアセンブリ９は、電気コネクタブロック５８とメモリ６６を有するコントローラ６５とを含むように示されている。図示したように、コントローラ６５は、Ｍａｒｋ  ＶＩ（６）Ｓｐｅｅｄｔｒｏｎｉｃ  ＧＴ制御システムに見られるようなコンピュータとして表される。しかしながら、これは、単に本発明の範囲内にある適切な高出力制御の例証に過ぎない。例えば、限定ではなく本発明の例証として、コントローラ６５はまた、マイクロプロセッサ又はマイクロコントロールのような好適にプログラム設定された汎用コンピュータ、或いはＣＰＵ又はＭＰＵなどの他のプロセッサデバイスを単独又は１つ又はそれ以上の周辺データ及び信号処理デバイスと併せて用いて実施することができる。何れの場合にも、コントローラ６５は、以下でより詳細に議論されるように、電気コネクタブロック５８を通って制御弁４８−５１の各々に接続される。より具体的には、コントローラ６５は、複数の制御弁４８−５１の各々を選択的に作動させて、燃料プレナム４０から各燃料送給回路４２−４５に送給される燃料の量を計量する。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、コントローラ６５は、燃焼チャンバ１２内の感知される燃焼パラメータに基づいて制御弁４８−５１を選択的に作動させる。より具体的には、幾つかのセンサーがエンジン２の種々の部分に配置され、種々のエンジン作動パラメータを感知するように配列される。例えば、エンジン２は、図示した実施形態では、エンジン２の高温ガス経路（ＨＧＰ）部分（別個に表記されていない）の周りに特定のアレイで配列された排気温度センサーである第１の複数のセンサー７１を含む。より具体的には、排気ガス温度センサー又は熱電対７１は、特定のタービンに応じて決まる１８と３６との間のアレイ中のガスタービン排気ダクト中に取り付けられる。センサー７１は、端部又は最後のタービン段の下流側で排気ガス温度を測定する。コントローラ６５のメモリ６６は、コントローラ６５においてセンサー７１によって収集された実際の排気温度データと比較される基本排気温度データでプログラムされる。基本温度データからの実際の排気温度のあらゆる変化又はばらつきは、燃焼器アセンブリ８の１つ又はそれ以上が、理想的作動パラメータの外側で作動させていること、及び補正措置を必要とすることとを示している。
【００１６】
複数のセンサー排気温度センサー７１に加えて、エンジン２は第２の複数のセンサー７５を含み、これらは、本発明の１つの態様によれば、各燃焼チャンバ内に設けられる動圧センサーである。圧力センサー７５は、音響信号の形態で圧力を動的に検出する。上述の方法と類似して、メモリ６６は、振幅及び周波数データでプログラムされ、又は各燃焼チャンバ内の理想的燃焼パラメータと関連する期待音響学的特性である。圧力センサー７５は、各燃焼チャンバ内の実際の音響学的特性をリアルタイムでサンプリングする。実際の音響信号を期待音響信号と比較して、何らかの偏差があるか否かを判断する。期待音響信号からの偏差が見出される場合には、コントローラ６５は、偏差が検出された燃焼チャンバと関連する弁４８−５１の１つ又はそれ以上を選択的に作動させて、補正措置を取る。排気温度及び／又は燃焼音響作用の連続リアルタイムサンプリングは、閉ループフィードバックシステムを確立し、該フィードバックシステムは、以下でより詳細に議論されるように、コントローラ６５によって利用されて、制御レベルの改良を獲得して、従来利用可能ではなかった動作効率をもたらすようにエンジン２を動作させる。
【００１７】
理想的な動作条件下で、各燃焼器アセンブリ８からの出力は均一である。このようにして、タービン３０は、燃焼生成物又はガスの均一な流れに曝される。ガス流の種々のパラメータの偏差は、エンジン２における動作上の非効率性を引き起こす可能性がある。そうであっても、理想的な作動パラメータが得られることはほとんどない。燃料タイプ、周囲空気条件、エンジンの経年数及び各燃焼チャンバのわずかな差異の変化は、タービン３０に向けられるガス流の不均一さの原因となる。センサー７１及び７５からの閉ループフィードバックの使用によって、各燃焼チャンバ内の燃焼パラメータの差異を検出及び認識することによって、コントローラ６５は、燃焼パラメータに対するリアルタイム調整を行うために、特定の１つ又は複数の燃焼器アセンブリの制御弁４８−５１の各々を選択的に作動させることができる。各制御弁４８−５１に対してリアルタイムの個々の制御を提供することによって、コントローラ６５は、できるだけ理想に近くなるように各燃焼チャンバ内の燃焼パラメータを調整する。
【００１８】
本発明は、エンジン２に対する入力パラメータ、燃料、空気、高度、その他の差異を考慮した弁４８−５１のリアルタイム制御を提供するだけでなく、極めて低いターンダウン動作を可能にする制御レベルを提供する。すなわち、ターンダウン中に、コントローラ６５は、各燃焼器アセンブリ内の制御弁４８−５１を選択的に作動させて、燃焼温度がエミッションコンプライアンスを維持しながら同時に燃料消費を低減させることを確保する。コントローラ６５は、複数の燃焼器アセンブリの１つ又はそれ以上において弁４８−５１の１つ又はそれ以上をターンダウン又は遮断するようにする。弁４６−４９全体に対しリアルタイム制御を可能にすることによって、エンジン２は、全ＩＳＯ動作出力の１２〜２５％にターンダウンするか、又は止めることができる。このようにしてエンジン２は、完全システム再始動に必要な１又は数時間とは対照的に、比較的短い時間期間（例えば、数分）内に完全出力に戻すことができる。従って、エネルギー供給者は、より長く送電系統を保持することができ、需要が増大すると全出力を提供する準備ができており、又は提供する第１の候補とすることができる。加えて、予期しない需要増大の場合には、本発明によって提供される全出力への迅速な復帰により、エネルギー供給者を必要に応じて電力を供給する準備が常に整っている状態にすることが可能になる。
【００１９】
例えば、発電機は、関連制御ブレーカーが開くときに光速で６００，０００ｈｐ低下することができる。ロータの過速度を回避するために、圧縮機質量流量及び圧縮機燃料流量は、数秒で数倍低下する必要がある。漸次的に変化する時間はない。従来の配列では、外部制御弁と関連燃焼器との間で延びる配管内に閉じ込められたあらゆる燃料は、あらゆるエネルギー変化が実現される前に燃焼する必要がある。制御弁４８−５１を各エンドカバーアセンブリ９内に組み入れることによって、燃料の閉じ込められた容量は大いに低下し、従って、システム応答性を実質的に向上させる。部分負荷遮断、負荷制限、及び送電系統過渡現象の処置（局所的又は外部的事象に起因する負荷のスイング）は、このような大規模電力過渡現象の他の実施例である。
【００２０】
別の実施例では、風速が風力タービン限界を超えると、タービンブレードは損傷を防ぐためにフェザリングされる。風速が大きなストレッチの海岸線を超えて大きくなり、数百の風力タービンがフェザリングしてオフラインになると、ガスタービンは、あらゆる負荷の損失を補うようにオンラインになる。風力エネルギーが全エネルギー発生の大部分である世界の一部の地域では、４０００ＭＷ／ｈに近い送電系統勾配を生じている。更に、単一チャンバ内のフレーム損失のような自己誘導過渡現象では、本発明は、以下でより詳細に議論されるように、個々のチャンバをパイロットモードで迅速に再始動させ、次いで隣接チャンバから独立して予混合物に移送されて戻ることを可能にする。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、燃焼器アセンブリ８は、コントローラ６５に動作可能に接続された点火装置８０を備える。点火装置８０は、トーチ、スパークプラグ、プラズマ発生器、又は他の好適なデバイスとすることができ、燃焼チャンバ１２内の燃料／空気混合気を点火するように位置付けられる。統合点火装置を備えた複数の燃焼アセンブリの各々を提供することによって、エンジン２内の各燃焼チャンバの独立した動作が可能である。すなわち、燃焼チャンバ１２のような特定の燃焼チャンバ内のフレーム損失（ＬＯＦ）事象の場合、コントローラ６５は、完全なエンジン停止を必要とせずに点火装置８０を作動させて、火炎を再点火し出力を回復させる。個々の統合された点火装置の使用により、点火システムを備えたチャンバから缶アニュラ型燃焼システムアーキテクチャを有する産業用ガスタービンで一般的に実施されている隣接チャンバに高温燃焼生成物を運ぶのに必要となるはずのクロスファイヤ管の必要性が排除される。本発明によって実施可能となった統合点火システム及び閉ループチャンバレベル燃焼制御の使用により、完全システム停止及び再始動の代わりに、独立燃料スケジュールに合わせて個々のチャンバを再始動及び動作することが可能になる。
【００２２】
この点において、本発明は、当該特定のガスタービン、場所、及び負荷条件に特有の外部及び内部ガスタービンシステム変数を適合させるために、各個々の燃焼チャンバ内の燃料スプリットを少しずつ時間を追って調整することを許容する、個々のチャンバレベル燃焼監視及び閉ループ制御を提供することは理解されたい。統合点火システムの追加及びクロスファイヤ管の排除により、各チャンバは、独立して動作することができる。独立チャンバ動作は、エンジンがエミッションコンプライアンスを維持した状態で極めて低負荷のターンダウンを可能にすることによって明確な利点を提供する。燃焼器出口温度及び作動モードは、各チャンバ内で独立して変更することができ、平均タービン入口温度を運転予備レベルまで低下させることが可能であるが、幾つかのチャンバは、コンプライアンス内エミッションレベルに必要な比較的高い出口温度を維持する。別のチャンバは、より安定なパイロット予混合モード又は完全に遮断された状態で独立して動作することができる。燃焼チャンバ内の作動モードを一致させるように燃料スケジュールによって休止チャンバを復活させ移動させることにより、システムの速やかなリロードを可能にする。
【００２３】
コントローラはまた、高温ガス経路全体にわたって熱サイクルを均等に分布させるためにどちらの燃焼チャンバを低温モードで作動させるかを交互にすることができる。更に、上述のように各燃焼チャンバで制御弁を取り付けることによって、本発明は、他の場合には下流側に存在していたはずの大きなガス容量を排除する。大きなガス容量を排除することによって、タービンは、負荷のあらゆる過渡現象又は簡単なチャンバレベルトリミングに速やかに応答することができる。このような大きな発電システムの過渡現象は、完全負荷遮断、構内負荷に対する部分負荷遮断、送電系統への移出に対して局所電力需要をサポートする「単独運転」、及び送電系統周波数過渡現象、並びに需要のある他の外部シフトに対する応答を含むことになる。更に、コントローラ６５内に設けられたメモリ６６は、各チャンバについての詳細な動作履歴を記憶し、メンテナンススケジュールが周期的スケジュールベースから必要ベースにシフトすることを可能にする。
【００２４】
要約すると、チャンバレベルでの燃焼プロセスの監視及び制御を備えた本発明は、燃料ガス組成、周囲温度、気圧及び湿度、上流及び下流のターボ機械構成部品及び構造体の製造公差に起因する寸法的ばらつき、並びに燃焼システム構成部品、局所内部タービン幾何形状変化（例えば隣接チャンバ空気供給に影響を与えるが他のものには影響を与えない内部潤滑剤又は空気抽出／冷却剤注入配管）、燃料回路内の変化、汚染又は摩耗に起因する燃料注入器及び弁有効区域、並びに経過年数、熱機械変形、クリープ、又は摩耗の結果として内部２次空気流の変化を含む全ての変動源に応答して各チャンバの最適化を可能にする。
【００２５】
上述の利点に加えて、本発明は、各エンドカバーへの単一ガス供給に起因する燃料湿潤ボルトジョイントフランジ接続の数を低減し、パージ用の上流側圧縮機排出空気抽出を排除し、パージ制御弁及び二重ブロック／抽気弁の必要性を排除する。更に本発明は、フレーム損失事象が検出されると個々のチャンバを識別し再燃焼させる能力を提供し、フレーム損失事象に起因するトリップを回避して、個々のチャンバ監視及び制御の結果としてＬＯＦ事象の可能性並びにモード移行中に統合点火装置の可能性のある燃焼を実際に低減する。更に、本発明は、ガス予混合「フラッシュバック」又は保炎事象が、影響を受ける回路への燃料を遮断することによって検出された場合の対応措置を速やかに実施し、融通性のあるエミッション及び操作性の最適化（「調整」）のために利用可能なチャンバレベルの回路間通信を可能にする能力を提供する。
【００２６】
本発明はまた、燃料マニホルド及び配管からの最小熱遮断、燃料プレオリフィス及び燃料計量機能の可能な組み合わせ、燃料ノズルアセンブリハードウェアの単一のセットに対処するより広範囲な燃料ガス組成を考慮すること、個々のチャンバ燃焼操作による誤り識別、並びに排気拡散に対する影響の監視を保証する。最後に、本発明は、熱「揺動」、すなわち、チャンバが低温又は高温に留まらない間平均燃焼温度が時間の関数として低下するように正弦波ベースで連続的に隣接チャンバへの燃料供給を変更し、速度比弁とエンドカバーとの間の配管網における圧力損失の低減を提供すること可能にする下をもたらすことを可能にすることになる。ガス制御弁が燃焼チャンバに再配置され、ヘッダー、リングマニホルド、及びフレックスホース供給網の大部分が排除されると、圧縮機吐出圧力を超える燃料供給圧力「ヘッドルーム」を低減することができる。本発明はまた、各個々の燃料レッグに供給する静圧の均衡をとるために現在のシステムで必要とされるより複雑な先細マニホルドを用いるのではなく、簡単なリングマニホルドを用いることを可能にする。
【００２７】
本発明の図示の態様を参照しながら説明したが、本発明の精神から逸脱することなく種々の変更及び／又は修正を本発明に対して行うことができる点は容易に理解されるはずである。例えば、燃焼器エンドカバーに取り付けられているように図示されたが、制御弁の場所は変更することができ、予混合器又は他の好適な場所における制御弁の取り付けを含む。更に、周囲空気センサー、ｋＷメーター、ＵＶセンサー、火炎近くの電場によって生成されたイオン電流を感知する光学式火炎センサー、電磁放射線センサー、熱可視及び紫外線センサー、静圧センサー、音響エミッション測定による外面温度センサー及び同様のものなどの追加のセンサーも本発明と関連して利用することができる。一般に、本発明は以下の請求項の範囲によって限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の態様に従って構成された複数の選択的に動作可能な統合制御弁を含む、燃焼器エンドカバーアセンブリを備えた例示的なガスタービンの側断面図。
【図２】図１の燃焼器エンドカバーアセンブリの概略図。
【符号の説明】
【００２９】
２  ガスタービンエンジン
４  圧縮機
８  燃焼器アセンブリ
９  エンドカバーアセンブリ
１２  燃焼チャンバ
１４  ノズル／予混合器
１５  ノズル／予混合器
１６  ノズル／予混合器
１８  共通燃料入口
３０  タービン
３４  圧縮機／タービンシャフト
３７  本体部分
４０  燃料プレナム
４２  燃料送給回路
４３  燃料送給回路
４４  燃料送給回路
４５  燃料送給回路
４６  共通マニホルド
４８  制御弁
４９  制御弁
５０  制御弁
５１  制御弁
５４  パージ空気通路
５８  電気コネクタブロック
６５  コントローラ
６６  メモリ
７１  第１の複数のセンサー（例えば、排気温度）
７５  第２の複数のセンサー（例えば、圧力）
８０  点火装置
【図１】
0005676073.tif 000002
【図２】
0005676073.tif 000003