(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のフィルタ装置（２５）と、
前記第１のフィルタ装置（２５）から下流に配置され、前記第１のフィルタ装置（２５）より高い捕集効率を有する第２のフィルタ装置（２９）と、
を備える、ガスタービンの吸気を濾過するためのフィルタシステム（２）であって、
前記第１のフィルタ装置（２５）より低い捕集効率を有する第１の防護フィルタ装置（３１）が、前記第１のフィルタ装置（２５）と前記第２のフィルタ装置（２９）との間に配置される、
フィルタシステム（２）。
【請求項２】
前記第１のフィルタ装置（２５）が自己洗浄フィルタ装置である、請求項１記載のフィルタシステム（２）。
【請求項３】
前記第１のフィルタ装置（２５）がパルスジェットフィルタ装置である、請求項１または２記載のフィルタシステム（２）。
【請求項４】
フローディスターバ（３３）が、前記第１のフィルタ装置（２５）と前記第１の防護フィルタ装置（３１）との間に配置される、請求項１乃至３のいずれか１項記載のフィルタシステム（２）。
【請求項５】
前記第２のフィルタ装置（２９）より低い捕集効率を有する第２の防護フィルタ装置（３５）が、前記第２のフィルタ装置（２９）から下流に配置される、請求項１乃至４のいずれか１項記載のフィルタシステム（２）。
【請求項６】
前記第１のフィルタ装置（２５）および前記第２のフィルタ装置（２９）が、空気入口側（１３）および空気出口側（１５）を有するフィルタ室（１１）に配置され、前記第１のフィルタ装置（２５）が、前記フィルタ室（１１）を上流容積（２１）と下流容積（２３）に分け、前記第１の防護フィルタ（３１）が前記下流容積（２３）に配置される、請求項１乃至５のいずれか１項記載のフィルタシステム（２）。
【請求項７】
前記フローディスターバ（３３）が、前記下流容積（２３）内で、前記第１のフィルタ装置（２５）と前記第１の防護フィルタ（３１）との間に配置される、少なくとも請求項４に従属する請求項６記載のフィルタシステム（２）。
【請求項８】
前記上流容積（２１）に入るために第１の扉（４１）が設けられ、前記下流容積（２３）に入るために第２の扉（４３）が設けられる、請求項６または７記載のフィルタシステム（２）。
【請求項９】
前記第２のフィルタ装置（２９）が、ＥＰＡまたはＨＥＰＡフィルタ装置である、請求項１乃至８のいずれか１項記載のフィルタシステム（２）。
【請求項１０】
ガスタービンエンジン（３）と、前記ガスタービンエンジン（３）と流体連通する、請求項１乃至９のいずれか１項記載のフィルタシステム（２）とを備えるガスタービンシステム（１）。
【請求項１１】
ガスタービンに空気を供給するように構成されたフィルタシステム（２）のメンテナンスのための方法であって、前記フィルタシステム（２）が、第１のフィルタ装置（２５）と、前記第１のフィルタ装置（２５）から下流に配置され、前記第１のフィルタ装置（２５）と同じかより高い捕集効率を有する第２のフィルタ装置（２９）と、前記第１のフィルタ装置（２５）と前記第２のフィルタ装置（２９）との間に配置され、前記第１のフィルタ装置（２５）より低い捕集効率を有する第１の防護フィルタ装置（３１）とを備え、前記方法は、前記第１の防護フィルタ装置（３１）によって、前記第１のフィルタ装置（２５）からの汚れが前記第２のフィルタ装置（２９）に達するのを防ぎながら、前記ガスタービンが作動中に、前記第１のフィルタ装置（２５）のフィルタエレメントを交換するステップを含む方法。
【請求項１２】
前記第１のフィルタ装置（２５）と前記第１の防護フィルタ装置（３１）との間にフローディスターバ（３３）を設けるステップと、
前記第１のフィルタ装置（２５）の前記フィルタエレメントを交換する前記ステップの間、前記フローディスターバ（３３）によって前記第１のフィルタ装置（２５）から前記第１の防護フィルタ装置（３１）へ向かう空気流を減速させるステップと、
をさらに含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第２のフィルタ装置（２９）から下流に第２の防護フィルタ（３５）を設けるステップと、
前記第１のフィルタ装置（２５）の前記フィルタエレメントを交換した後、前記第２の防護フィルタ（３５）によって、汚れまたは外部からの物質が前記フィルタシステム（２）を出ることを防ぎながら、前記第２のフィルタ装置（２９）のフィルタエレメントを交換するステップと
をさらに含む、請求項１１または１２記載の方法。
【請求項１４】
ガスタービンに空気を供給するように構成されたフィルタシステム（２）のメンテナンスのための方法であって、前記フィルタシステム（２）が、空気入口（１３）および空気出口（１５）を有するフィルタ室（１１）と、前記フィルタ室（１１）に配置され、第１の捕集効率を有する第１のフィルタ装置（２５）と、前記第１の捕集効率と同じかより高い第２の捕集効率を有し、前記フィルタ室（１１）で、前記第１のフィルタ装置（２５）から下流に配置された第２のフィルタ装置（２９）と、前記フィルタ室（１１）で、前記第１のフィルタ装置（２５）と前記第２のフィルタ装置（２９）との間に配置され、前記第１のフィルタ装置（２５）より低い捕集効率を有し、前記フィルタ室（１１）を上流容積（２１）と下流容積（２３）に分ける第１の防護フィルタ装置（３１）と、前記第２のフィルタ装置（２９）と前記空気出口（１５）との間にあり、前記第２のフィルタ装置（２９）より低い捕集効率を有する第２の防護フィルタ（３５）とを備え、前記方法は、
前記上流容積（２１）を開けるステップと、
前記上流容積（２１）に入るステップと、
前記第１の防護フィルタ装置（３１）によって、前記第１のフィルタ装置（２５）からの汚れが前記第２のフィルタ装置（２９）に達するのを防ぎながら、前記第１のフィルタ装置（２５）のフィルタエレメントを交換するステップと、
前記上流容積（２１）を出るステップと、
前記上流容積（２１）を閉じるステップと、
前記下流容積（２３）を開けるステップと、
前記下流容積（２３）に入るステップと、
前記第２の防護フィルタ装置（３５）によって、外部からの物質または汚れが前記フィルタ室（１１）を出ることを防ぎながら、前記第２のフィルタ装置（２９）のフィルタエレメントを交換するステップと
を含み、
前記ガスタービンが作動中に、前記ステップを実施する方法。
【請求項１５】
前記第１のフィルタ装置（２５）と前記第１の防護フィルタ装置（３１）との間にフローディスターバ（３３）を設けるステップと、
前記第１のフィルタ装置（２５）のフィルタエレメントを交換する間、前記フローディスターバ（３３）によって前記第１のフィルタ装置（２５）から前記第１の防護フィルタ装置（３１）へ向かう空気流を減速させるステップと
をさらに含む、請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、フィルタ室およびそのメンテナンス方法に関する。より詳細には、本開示は、ガスタービン用フィルタ室に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電用および機械駆動用のガスタービンはともに様々な環境で作動する。性能および信頼性に関する潜在能力を最大限に作動して実現しなければならない環境に機械を適応させるために、消費する空気を処理する必要がある。大気中のダストの濃度は普通、非常に低いけれども、ガスタービンは作動するのに大量の空気を必要とするので、中型の重構造型または航転型ガスタービンでさえ、効率的なフィルタシステムを設けていなければ、１年間に数百キログラムのダストを吸い込む場合がある。
【０００３】
ガスタービンの軸流圧縮機の効率は、回転翼および静止翼表面の滑らかさ、ならびにエーロフォイルのプロフィールの形状に直接関係する。これらの表面は、腐食および浸食によって粗面化される可能性があり、一方、表面に付着（ファウリング）する物質を吸い込むと、その形状が変えられる。さらに、汚染物質を吸い込むと、ガスタービンの高温セクションで、高温腐食、冷却通路の閉塞、および粒子融合が生じる場合がある。
【０００４】
圧縮機によって吸い込まれる燃焼空気に含まれるダストによって、様々なターボ機械構成部品に引き起こされる可能性のある損傷を防ぐため、または制限するために、ガスタービンエンジンの空気入口プレナムの上流には通常、フィルタシステムが配置される。
【０００５】
図１は、ガスタービンエンジン、および現状技術によるフィルタシステムを備えるガスタービンシステム１００を示す。ガスタービンシステム１００は、ガスタービンエンジン１０３および燃焼空気供給システム１０５を備える。ガスタービンエンジン１０３は通常、圧縮機１０７および高圧ガスタービン１０９を含むガス発生器を備える。高圧ガスタービン１０９の下流に、パワータービンまたは低圧タービン１１１が配置され、負荷（図示せず）を駆動する有用な動力を発生する。いくつかの実施形態では、重構造型ガスタービンは、典型的には一軸ガスタービンであり、圧縮機を駆動し、かつ負荷に有用な動力を与える。
【０００６】
燃焼空気は、燃焼空気供給システム１０５を通って、圧縮機１０７の上流の空気入口プレナム１１３に供給される。燃焼空気供給システム１０５はフィルタシステム１１５を備える。フィルタシステム１１５は通常、空気入口側１１７および空気出口側１１９を有する室１１６を備える。室１１６内には、フィルタ装置１２２が設けられ、室１１６を上流容積１１６Ｕと下流容積１１６Ｄに分離する。垂直に配置された複数のフード１２１を通って室１１６に入る空気は、上流容積１１６Ｕを通って流れ、フィルタ装置１２２を通って濾過される。フィルタ装置１２２は、仕切壁１２５によって支持された複数のフィルタカートリッジ１２３より構成される。フィルタ装置１２２を出る濾過された空気は、下流容積１１６Ｄを通ってダクト１２７の方へ流れ、ガスタービンエンジン１０３の空気入口プレナム１１３へ供給される。
【０００７】
フィルタ装置１２２は通常、例えば、ＥＰ１０８６３０３に記載されているような、いわゆるパルスフィルタ装置、またはパルスジェットフィルタ装置である。フィルタカートリッジ１２３は、空気がフィルタシステム１２２を通る通常の方向とは反対の方向を向く圧縮空気のパルスジェットによって定期的に洗浄される。カートリッジ１２３の上流側に溜まった汚れは、そこから剥がれて室１１６の底に落ちて、取り除くことができる。
【０００８】
空気フィルタおよびフィルタ装置は、フィルタ装置が空気流から粒子を分離する効率によって決められる。フィルタは通常、グループとクラスに分類される。分類は、標準化された方法によって得られた分離能力の測定結果に基づく。グループは、統一した測定法および同一の試験パラメータに基づいて規定される。グループ内のクラスは、クラスが属するグループの方法に関して、フィルタ分離能力の１つの下位閾値、または２つの閾値（上位および下位）に基づいて規定される。
【０００９】
フィルタ装置１２２の捕集効率は通常、ＥＮ７７９：２０１２規格によるクラスＦ９、またはＡＳＨＲＡＥ５２．２規格によるＭＥＲＶ１５に限定される。
【００１０】
フィルタ装置１２２の下流にさらに、例えばＥＰＡまたはＨＥＰＡフィルタなどのフィルタ段を設けることによってより性能の良いフィルタ装置を有することが望ましい状況がある。これらの高性能フィルタは、極めて高価であり、また、その捕集効率により、それが閉塞しないようにするために上流に効率的な粗いフィルタ装置を設けなければならない。
【００１１】
図１に示すようなパルスジェットフィルタ段１２２の下流にＥＰＡまたはＨＥＰＡ高性能フィルタを使用することは、一般には採用されない。なぜなら、第１のフィルタ段１２２のフィルタカートリッジ１２３の交換が必要なとき、個々のカートリッジ１２３を取り外すときに、フィルタシステム１２３、１２５の上流側に溜まった汚れは、仕切壁１２５を通って引き込まれるからである。一時的に取り外したカートリッジ１２３によって開いたままとなる開口を通って生じる高速の空気流に取り込まれた、またはそれによって引き込まれた汚れは、下流容積１１６Ｄ、およびその下流のＥＰＡまたはＨＥＰＡフィルタ装置を汚染する。これらの欠点を防ぐためには、フィルタ交換はガスタービンを停止させた後に実行しなければならない。一方、タービンの停止は重大な経済的損失を生じさせる。
【００１２】
したがって、ガスタービンエンジン１０３が作動中にメンテナンスを受けることができる、すなわち、ガスタービンエンジンの運転中に上記問題を除去または軽減する、より効率的なフィルタシステムが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０８４８９２号
【発明の概要】
【００１４】
第１の態様によれば、本明細書で開示される主題の実施形態は、第１のフィルタ装置と、第１のフィルタ装置から下流に配置され、第１のフィルタ装置より高い捕集効率を有する第２のフィルタ装置とを備える、ガスタービンの吸気を濾過するためのフィルタシステムを提供する。第１のフィルタ装置より低い捕集効率を有する第１の防護フィルタ装置は、第１のフィルタ装置と第２のフィルタ装置との間に配置される。したがって、タービンの運転中での第１のフィルタ装置のカートリッジまたはフィルタ構成部品の交換は、例えば、個々のフィルタカートリッジの取り外しによって生じる高速空気流によって運ばれる汚れによって、第２のフィルタ装置に損傷を与えたり閉塞させたりする危険性なしに、または第１のフィルタ装置の下流の清浄な空気プレナムを汚染する危険性なしに可能になる。
【００１５】
フィルタカートリッジまたはフィルタエレメントの取り外しによって、第１のフィルタ装置に形成された空気流路を通過する高速空気流によって運ばれる汚れは、第１の防護フィルタ装置に留められ、それによって、清浄な空気プレナムおよびその中に配置された第２のフィルタ装置が守られる。
【００１６】
いくつかの実施形態によれば、第１のフィルタ装置は、例えば、パルスジェットフィルタ装置などの自己洗浄フィルタ装置である。
【００１７】
いくつかの実施形態によれば、フローディスターバは第１のフィルタ装置と第１の防護フィルタ装置との間に配置することができる。フローディスターバは、第１のフィルタ装置から生じて、第１の防護フィルタの方へ向かう空気流の流速および密集度を下げることができる格子、網もしくはメッシュ、または任意の他の機械構造物を含むことができる。したがって、防護フィルタへの損傷の危険性が防止される。
【００１８】
さらなる態様によれば、本明細書で開示する主題は、ガスタービンエンジン、ならびに第１のより粗いフィルタ装置および第２のより細かいフィルタ装置を、その間に防護フィルタを有して含む上記のフィルタシステムを備えるガスタービンシステムに関する。
【００１９】
さらなる態様によれば、本明細書で開示される主題はまた、ガスタービンに空気を供給するように構成されたフィルタシステムのメンテナンスのための方法であって、フィルタシステムが、第１のフィルタ装置と、第１のフィルタ装置から下流に配置され、第１のフィルタ装置と同じかより高い捕集効率を有する第２のフィルタ装置と、第１のフィルタ装置と第２のフィルタ装置との間に配置され、前記第１のフィルタ装置より低い捕集効率を有する第１の防護フィルタ装置とを備え、前記方法は第１の防護フィルタ装置によって、第１のフィルタ装置からの汚れが第２のフィルタ装置に達するのを防ぎながら、ガスタービンが作動中に、第１のフィルタ装置のフィルタエレメントを交換するステップを含む方法に関する。
【００２０】
特徴および実施形態は本明細書で以下に開示され、本説明の不可欠な部分を形成する添付の特許請求の範囲にさらに記載される。上記の簡単な説明は、以下の詳細な説明をよりよく理解することができるように、さらに当分野に対する本発明の寄与をよりよく認識できるように、本発明の様々な実施形態の特徴を記載している。もちろん、以下で説明され、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の他の特徴が存在する。この点において、本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明する前に、本発明の様々な実施形態は、以下の説明で記載され、または図面に示される構造の詳細および構成部品の配置に適用されることに限定されないことは理解される。本発明は、他の実施形態が可能であり、また様々な方法で実行および実施することができる。また、本明細書で使用される表現および用語は、説明のためのものであって、限定として見なすべきではないことを理解されたい。
【００２１】
したがって、本開示が基礎を置いている概念は、本発明のいくつかの目的を実行するための他の構造、方法、および／またはシステムを設計するための基礎として容易に利用することができることが、当業者には理解されるであろう。したがって、特許請求の範囲は、本発明の趣旨および範囲から逸脱しない限り、このような等価な構造を含むものとみなすことが重要である。
【００２２】
添付の図面と併せて考察して、以下の詳細な記載を参照することによって、本発明の開示される実施形態、およびそれに付随するその利点の多くをよりよく理解するようになったとき、これらのより完全な理解を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】現状技術によるフィルタシステムを有するガスタービン装置の図である。
【図２】ガスタービン、および本開示によるフィルタシステムの図である。
【図３】図２のフィルタシステムの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
例示的な実施形態は、添付の図面を参照して以下で詳細に説明する。異なる図面における同じ参照符号は、同じまたは同様の要素とみなす。加えて、図面は必ずしも原寸に比例して描かれたものではない。また、以下の詳細な説明は本発明を限定するものではない。その代わり、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定義される。
【００２５】
明細書を通して「１つの実施形態」、「実施形態」、または「いくつかの実施形態」として言及することは、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が本開示の主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通して様々な箇所で「１つの実施形態では」、「実施形態では」、または「いくつかの実施形態では」という表現が現れるが、これらは、必ずしも同じ実施形態について言及している訳ではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実施形態において任意の好適な様態で組み合わせることができる。
【００２６】
図２は、燃焼空気をガスタービンエンジン３に供給するフィルタシステム２を備えるガスタービンシステム１を示す。清浄な空気の供給ダクト４は、フィルタシステム２をガスタービンエンジン３と接続する。いくつかの実施形態では、ガスタービンエンジン３は軸流圧縮機５およびガスタービン６を備える。ガスタービンエンジンは重構造型ガスタービンを含むことができる。他の実施形態では、ガスタービンエンジンは航転型ガスタービンを含むことができる。
【００２７】
ダクト４を通って供給される清浄な燃焼空気は圧縮機５によって吸い込まれる。圧縮機５は、空気の圧力を燃焼器７内での燃焼に好適な値まで上昇させ、そこで、圧縮された空気は液体または気体燃料と混合され、空気−燃料混合気は点火される。燃焼ガスはタービン６で膨張し、ここで、圧縮機５を駆動するための動力を発生し、さらにＬで概略的に示した負荷を駆動するための負荷継手６Ａで利用できる有用な動力を発生する。負荷Ｌは、発電機、遠心圧縮機もしくは圧縮機列、またはガスタービンエンジンによって都合よく駆動することができる任意の他の負荷を含むことができる。
【００２８】
フィルタシステム２の構造は、フィルタシステムの垂直断面を示す図３により良く示される。
【００２９】
フィルタシステム２は、空気入口側１３および空気出口側１５を有するフィルタ室１１を備える。垂直に配置された入口フードまたは他の雨よけ１７は、空気入口１３に設けられる。外気は、矢印Ｆで示すように、フード１７を通って圧縮機５に吸い込まれる。後で説明するように、空気はフィルタ室１１内のフィルタ装置によって清浄にされ濾過される。濾過されて清浄になった空気は、空気出口１５およびダクト４を通ってガスタービンエンジン３の圧縮機５に供給される。
【００３０】
いくつかの実施形態によれば、フィルタ室１１の内部に配置された仕切壁１９は、フィルタ室１１を上流容積２１と下流容積２３に分ける。仕切壁１９は、全体として２５の符号が付けられた第１のフィルタ装置の一部分を形成する。いくつかの実施形態では、フィルタ装置２５は自己洗浄フィルタ装置である。自己洗浄フィルタ装置は、フィルタシステム２を通って流れる空気流から濾過されて除かれたダストや粒子などの汚れを、フィルタ装置２５のフィルタメディアから定期的に取り除くためのシステムを備える装置である。
【００３１】
いくつかの実施形態によれば、フィルタ装置２５はパルスフィルタ装置またはパルスジェットフィルタ装置である。フィルタ装置２５は、仕切壁１９に個々に支持された複数のフィルタカートリッジ２７を備えることができる。背景技術から知られているように、仕切壁１９は複数の座を備えることができ、それぞれがカートリッジ２７の１つを収容する。カートリッジ２７は、使い切ると、関係する開口から個々に取り外して交換することができる。
【００３２】
フィルタカートリッジ２７は、ＥＮ７７９−２０１２規格によって規定されるグループＦに属する細かいダストフィルタとすることができる。いくつかの実施形態によれば、フィルタカートリッジ２７は、ＥＮ７７９−２０１２規格のクラスＦ８またはＦ９、すなわち、ＡＳＨＲＡＥ５２．２規格によるＭＥＲＶ１４またはＭＥＲＶ１５の等級に従う捕集効率を有することができる。
【００３３】
上流容積２１は汚れた空気容積であり、そこに、濾過されていない空気が入って、第１の濾過ステップが生じる。フィルタカートリッジ２７のクラスに依存して、空気流に取り込まれた特定の大きさの範囲内の粒子は、フィルタ装置２５のフィルタカートリッジ２７によって捕捉され、前記カートリッジの外側表面に集まる。
【００３４】
フィルタ装置２５が、例えば、パルスジェットフィルタ装置などの自己洗浄システムの場合、フィルタカートリッジ２７に捕集された汚れは、フィルタシステム２５を通る空気流の通常の方向とは反対方向に各フィルタカートリッジ２７に衝突するパルスジェットによって時々、取り除かれる。フィルタカートリッジ２７から取り除かれた汚れは上流容積２１の底に落ちて、開口（図示せず）を通して取り除くことができる。
【００３５】
部分的に濾過された、または予め濾過された空気は、仕切壁１９を通って下流容積２３内に流れる。概略的に２９で示した第２のフィルタ装置は、下流容積２３に配置することができる。第２のフィルタ装置２９は、第１のフィルタ装置２５よりも高い捕集効率を有するのが都合がよい。
【００３６】
いくつかの実施形態によれば、第２のフィルタ装置２９は、ＥＰＡ（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ａｉｒ  ｆｉｌｔｅｒ：効率的粒子空気フィルタ）クラス、またはＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ａｉｒ  ｆｉｌｔｅｒ：高効率粒子空気フィルタ）クラス、すなわち、ＥＮ１８２２−２００９規格に規定されるグループＥまたはＨに属するフィルタエレメントまたはフィルタカートリッジを備えることができる。さらなるいくつかの実施形態では、フィルタシステム２９は、ＥＮ１８２２−２００９によるクラスＵの超高効率粒子空気フィルタ（ＵＬＰＡ：ｕｌｔｒａ−ｈｉｇｈ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｙ  ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ａｉｒ  ｆｉｌｔｅｒ）を備えることができる。例示的な実施形態によれば、今のところ好ましいフィルタ装置２９の捕集効率値は、ＥＮ１８２２−２００９規格によるクラスＥ１０からＥ１２である。
【００３７】
フィルタ装置２９は、例えば、流れ方向に順番に捕集効率が高くなる２つのフィルタ段など、１つより多いフィルタ段を含むことができる。
【００３８】
第１のフィルタ装置２５と第２のフィルタ装置２９との間に、第１の防護フィルタ装置３１が配置される。本明細書で開示される防護フィルタ装置は、すぐ上流のフィルタ装置の捕集効率より低い捕集効率を有するフィルタ装置であり、メンテナンス周期で、例えば、ガスタービンエンジンが作動中に、上流のフィルタ装置のフィルタエレメントまたは構成部品を交換するときに、ダストがダクト４へ通り抜けないようにするための一時的なフィルタ装置として使用される。
【００３９】
したがって、いくつかの実施形態によれば、第１の防護フィルタ装置３１は、パルスジェットフィルタ装置２５の捕集効率より低い捕集効率を有する。後者がＥＮ７７９−２０１２規格によるクラスＦ９（ＡＳＨＲＡＥ５２．２規格によるＭＥＲＶ等級１５）のフィルタ装置の場合、第１の防護フィルタ装置３１は、粗粒（ｃｏａｒｓｅ）ダストフィルタ能力または微粒（ｆｉｎｅ）ダストフィルタ能力を有することができる。いくつかの実施形態では、第１の防護フィルタ装置３１は、ＡＳＨＲＡＥ５２．２規格によるＭＥＲＶ等級７に相当する、ＥＮ７７９−２０１２規格によるクラスＧ３のフィルタ装置、または、好ましくはクラスＧ４のフィルタ装置である。他の実施形態では、第１の防護フィルタ装置３１は、ＥＮ７７９−２０１２規格によるクラスＭ５またはＭ６、すなわち、それぞれＡＳＨＲＡＥ５２．２規格によるＭＥＲＶ等級９およびＭＥＲＶ等級１１のフィルタ装置である。
【００４０】
いくつかの実施形態では、第１の防護フィルタ装置３１は、第１のフィルタ装置２５と第１の防護フィルタ装置３１との間に配置される中間のフローディスターバ３３を収容するのに、第１のフィルタ装置２５から十分な距離を置いて配置される。いくつかの実施形態によれば、フローディスターバ３３は、第１のフィルタ装置２５の個々のフィルタカートリッジ２７がメンテナンスまたは交換のために取り外されたときに生じる高速の空気流の速度を落とすのに十分な流路断面を有する穴のあいた壁、格子、または網を備えることができる。しかしながら、フローディスターバの流路断面は、通常の運転状態では、すなわち、フィルタシステム２を通る空気流の速度が、例えば、１０ｍ／ｓ以下、好ましくは５ｍ／ｓ以下に限られているとき、その前後間で無視できる圧力降下しか生じないほど十分大きい。
【００４１】
いくつかの実施形態によれば、第２の防護フィルタ３５は、室１１内で、第２のフィルタ装置２９から下流に配置される。第２の防護フィルタ３５は、第２のフィルタ装置２９よりも捕集効率が低い。いくつかの実施形態では、例えば、第２の防護フィルタ３５は、第１の防護フィルタ３１と実質的に同じ捕集効率を有することができる。したがって、第２の防護フィルタ３５は、ＡＳＨＲＡＥ５２．２規格によるＭＥＲＶ７またはＭＥＲＶ９またはＭＥＲＶ１１に相当する、ＥＮ７７９−２０１２規格によって規定されるクラスＧ４またはＭ５またはＭ６に属することができる。
【００４２】
上流容積２１には、第１の点検扉４１を設けることができ、メンテナンス員が上流容積２１に入ることができる。第２の扉４３は、メンテナンスのために下流容積２３に出入りするために設けることができる。
【００４３】
上記のフィルタ段の配置は、第２の高効率フィルタ段２９を使用することにより、例えば、ＥＮ１８２２−２００９規格のクラスＥ１０、Ｅ１１、またはＥ１２まで、またはそれより高い捕集効率値を有する非常に効率的なフィルタシステムを得ることを可能にする。以下で説明する考えられるメンテナンス方法から明らかになるように、第１の防護フィルタ３１を設けると、第１のフィルタ装置２５のフィルタカートリッジまたはエレメント２７の交換時に、空気流で取り込まれる汚れによって第２のフィルタ装置２９が閉塞することが防がれる。一方、第２の防護フィルタ装置３５によって、第２のフィルタ装置２９の個々のフィルタカートリッジまたはフィルタエレメントを交換することが可能になる。第１のフィルタ装置２５および第２のフィルタ装置２９の交換作業は両方とも、ガスタービンエンジン３が作動している状態で、すなわちガスタービンエンジンの運転中に実施することができる。
【００４４】
次に、一例として、メンテナンスステップの考えられる手順を説明する。
【００４５】
いくつかの実施形態によれば、通常の運転状態では、第１のフィルタ装置２５の前後間の圧力降下は、典型的には、２５０Ｐａ（新品のフィルタカートリッジ）から１５００Ｐａ（交換が必要な使い切ったフィルタカートリッジ）の範囲にある。
【００４６】
例えば、フィルタカートリッジを使い切って、最大許容圧力降下に達したために、第１のフィルタ装置２５のフィルタカートリッジ２７の交換が必要になると、メンテナンス員が扉４１を通って上流容積２１に入ることができる。フィルタカートリッジ２７を交換する前に、これをパルスジェットで洗浄して、フィルタカートリッジ２７の外側表面で捕集されたダスト粒子の大部分を取り除くことができる。
【００４７】
通常の運転状態では、すべてのカートリッジ２７が仕切壁１９に取り付けられているときには、フィルタシステム２を通る空気速度はほぼ１〜５ｍ／ｓ、典型的には、ほぼ２〜３ｍ／ｓである。
【００４８】
フィルタカートリッジの交換はガスタービンエンジンが運転状態で行われる、すなわち、圧縮機５が作動している状態で行われるので、個々のカートリッジ２７が仕切壁１９から取り外されるとき、フィルタカートリッジを取り外すことによって、流れの抵抗の突然の降下が生じ、それによって、局所的に空気速度は大きく増速し、カートリッジ２７が取り外された開口の周りの仕切壁１９に堆積した、あり得るダスト粒子または他の汚染物質が空気流に取り込まれて下流容積２３に入る。第１の防護フィルタ３１は、そのような取り込まれたダスト粒子が第２のフィルタ装置２９に達するのを防ぐ。したがって、非常に高価なフィルタ装置２９を守りながら、第１のフィルタ装置２５のすべてのフィルタカートリッジ２７を順次取り外すことは可能である。
【００４９】
カートリッジ２７が個別に取り外される開口を通って生じる集中した高速の空気流の運動エネルギーが防護フィルタ３１を損傷するのを防ぐために、フローディスターバ３３を設けることができるのは都合がよい。このフローディスターバ３３は高速の空気流を乱して減速させ、その結果、フローディスターバ３３の下流で、空気速度およびその運動エネルギーは減少し、防護フィルタ３１に衝突しても損傷を与えない。
【００５０】
いくつかの実施形態では、交換されたカートリッジ２７が仕切壁１９の各開口に正しく固定されたかどうかを調べて、フィルタ装置の機能不全を避けるために、仕切壁１９から下流に照明システムを設けることができる。一旦、カートリッジ２７が定位置に据えられると、作業員は照明システムを点け、空気入口を向く仕切壁１９の側方から光が見えるかどうかを調べることができる。光が仕切壁１９を通過して出ると、仕切壁１９とカートリッジ２７との間に隙間があることを示し、すなわち、カートリッジ２７を正しく再配置する必要がある。
【００５１】
いくつかの実施形態によれば、メンテナンス方法はまた、第２のフィルタ装置２９のカートリッジまたはエレメントを交換する、さらなる段階を含むことができる。一旦、第１のフィルタ装置２５のフィルタカートリッジ２７を取り外して交換すると、メンテナンス員はフィルタ室１１の上流容積２１を出て扉４１を閉めることができる。下流容積２３への出入りは扉４３を通して行うことができる。これは、好ましくは、第１のフィルタ装置２５のフィルタカートリッジ２７の交換の後になされるべきである。フィルタ装置２５に取り付けられた新しいフィルタカートリッジによって、第１のフィルタ装置の前後間の圧力降下は減り、したがって、容積２３の内部と外部環境との間の差圧が減り、下流容積２３への出入りが容易になる。
【００５２】
メンテナンス員は、室１１の下流容積２３に入れば、第２のフィルタ装置２９のフィルタカートリッジまたはフィルタエレメントを交換することができる。その際、フィルタカートリッジが交換のために取り外される箇所の第２のフィルタ装置２９を通って偶発的に流れる外部からの物質、ダスト、汚れは、第２の防護フィルタ３５によって、ダクト４に入るのが防止される。
【００５３】
通常の運転状態では、第１のフィルタ装置２５のフィルタカートリッジ２７の交換は、第２のフィルタ装置２９のフィルタエレメントまたはフィルタカートリッジの交換より頻繁に実施される。したがって、いくつかの実施形態では、メンテナンス方法は、第１のフィルタ装置２５のフィルタカートリッジ２７の交換に関連した、上記に開示された方法のステップのみを含む。いくつかの実施形態では、逆に、メンテナンス方法はまた、第２のフィルタ装置２９のフィルタカートリッジまたはフィルタエレメントの交換に関連して開示されるステップも含む。
【００５４】
第１の防護フィルタ３１を使用すると、フィルタカートリッジ２７の交換作業中、第１のフィルタ装置２５の構造体から剥がれる汚れおよび粒子からの汚染に対して、第２のフィルタ装置２９が守られる。したがって、第１のフィルタ装置２５より高い捕集効率を有する、比較的高価で高効率のフィルタカートリッジ、例えば、ＥＰＡまたはＨＥＰＡフィルタを使用することができ、この結果、ガスタービンエンジン３は高性能となり、圧縮機およびタービンの洗浄の必要性が減る。
【００５５】
本明細書で説明された主題の開示された実施形態は、図面に示され、かつ、いくつかの例示的な実施形態に関連して、具体的にかつ詳細に、上記に完全に説明されてきたが、本明細書で述べられている新規の教示、原理、および概念、ならびに添付の特許請求の範囲に記載される主題の利点から実質的に逸脱することなく、多くの修正、変化、および省略が可能であることは当業者には明らかであろう。したがって、開示された新規性の適正な範囲は、すべてのそのような修正、変化、および省略を包含するように、添付の特許請求の範囲の最も広い解釈によってのみ決定されるべきである。加えて、任意のプロセスまたは方法のステップの順序または順番は、代替の実施形態に応じて変更され、または順番を並べ直すことができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  ガスタービンシステム
２  フィルタシステム
３  ガスタービンエンジン
４  ダクト
５  軸流圧縮機
６  ガスタービン
６Ａ  負荷継手
７  燃焼器
１１  フィルタ室
１３  空気入口
１５  空気出口
１７  フード
１９  仕切壁
２１  上流容積
２３  下流容積
２５  第１のフィルタ装置
２７  フィルタカートリッジ
２９  第２のフィルタ装置
３１  第１の防護フィルタ装置
３３  フローディスターバ
３５  第２の防護フィルタ装置
４１  第１の扉
４３  第２の扉
１００  ガスタービンシステム
１０３  ガスタービンエンジン
１０５  燃焼空気供給システム
１０７  圧縮機
１０９  高圧ガスタービン
１１１  パワータービンまたは低圧タービン
１１３  空気入口プレナム
１１５  フィルタシステム
１１６  室
１１６Ｄ  下流容積
１１６Ｕ  上流容積
１１７  空気入口側
１１９  空気出口側
１２１  フード
１２２  フィルタ装置
１２３  フィルタカートリッジ
１２５  仕切壁
１２７  ダクト
Ｆ  外気の流れ
Ｌ  負荷
【図１】
0006537190.tif 000002
【図２】
0006537190.tif 000003
【図３】
0006537190.tif 000004