(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷（２１）を駆動するためのドライブシステムであって、
前記負荷（２１）を駆動するために構成され配置されるガスタービン（３）と、
電力グリッド（Ｇ）に電気接続された電動機／発電機（２３）と、
前記ガスタービン（３）を前記負荷（２１）に接続する第１の負荷カップリング（１９）と、
前記負荷（２１）を前記電動機／発電機（２３）に接続する第２の負荷カップリング（２２）と、
前記電動機／発電機（２３）と前記電力グリッド（Ｇ）との間に接続された周波数変換器と、
を備え、
前記電動機／発電機（２３）が、前記ガスタービン（３）からの余剰の機械的動力を電力に変換し、前記電力を前記電力グリッド（Ｇ）に送出するための発生器及び駆動力を前記負荷（２１）に補充するためのモータとして機能するように適合され、
前記負荷（２１）が前記モータによってだけ駆動されるように、ドライブシステムが、前記負荷（２１）を前記ガスタービン（３）から可逆的に切離す切離しデバイス（１４）を備え、
前記ガスタービン（３）が、
ガス発生器ロータを含むガス発生器と、
動力タービンロータを含む動力タービンと、
を備え、
前記動力タービンの前記ロータは、前記ガス発生器ロータから機械的に分離されるか又は前記ガス発生器ロータにねじり結合され、
前記周波数変換器が、前記電力グリッド（Ｇ）から前記電動機／発電機（２３）へのまた前記電動機／発電機（２３）から前記電力グリッド（Ｇ）への電気周波数を調節するために構成され制御される、
ドライブシステム。
【請求項２】
前記切離しデバイス（１４）によって行われる切離し又は接続が、オペレータによって手動で又は動力化によって自動で操作される、請求項１に記載のドライブシステム。
【請求項３】
前記切離しデバイス（１４）が、前記負荷（２１）と前記ガスタービン（３）との間にクラッチを備える、請求項１又は２に記載のドライブシステム。
【請求項４】
前記切離しデバイス（１４）が、切離し可能カップリング又は流体式トルクコンバータを備える、請求項１又は２に記載のドライブシステム。
【請求項５】
前記第２のカップリング（２２）が、前記負荷（２１）に関して前記第１のカップリング（１９）と対向して配置され、それにより、前記負荷（２１）が、前記ガスタービン（３）と前記電動機／発電機（２３）との間に配置される、請求項１乃至４のいずれかに記載のドライブシステム。
【請求項６】
前記負荷（２１）が少なくとも１つの圧縮機を備える、請求項１乃至５のいずれかに記載のドライブシステム。
【請求項７】
直接カップリングが前記少なくとも１つの圧縮機と前記電動機／発電機（２３）との間に設けられ、好ましくは、前記少なくとも１つの圧縮機及び前記電動機／発電機（２３）が共通シャフトを有する、請求項６に記載のドライブシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの圧縮機と前記電動機／発電機（２３）との間に、クラッチを備えるカップリングが設けられる、請求項６に記載のドライブシステム。
【請求項９】
前記ガス発生器が、圧縮機、燃焼チャンバ、及び高圧タービンからなり、
前記ガス発生器ロータが、前記圧縮機の第１のロータ及び前記高圧タービンの第２のロータを含み、
前記圧縮機の前記第１のロータ及び前記高圧タービンの前記第２のロータが共通シャフト上に取付けられる、
請求項１乃至８のいずれかに記載のドライブシステム。
【請求項１０】
前記動力タービンが、前記ガス発生器から前記動力タービンに入る燃焼ガスの流れ条件を修正するために使用することができる可動ノズルガイドベーンからなる、請求項１乃至９のいずれかに記載のドライブシステム。
【請求項１１】
前記ガス発生器の圧縮機が、前記ガスタービン（３）の運転条件及び前記負荷（２１）の運転条件に応じて、空気入口流量を修正するために制御される可動入口ガイドベーンを備える、請求項９に記載のドライブシステム。
【請求項１２】
前記電動機／発電機（２３）が、可変周波数ドライブ（ＶＦＤ）タイプである、請求項１乃至１１のいずれかに記載のドライブシステム。
【請求項１３】
ガスタービン（３）及び前記ガスタービン（３）によって駆動される負荷（２１）からなるガスタービンシステムを運転する方法であって、
ガスタービン（３）を設けるステップと、
負荷（２１）を前記ガスタービン（３）に機械的に結合するステップと、
電動機／発電機（２３）を前記負荷（２１）に機械的に結合するステップであって、前記電動機／発電機（２３）が前記負荷（２１）に関して前記ガスタービン（３）と対向して配置される、結合するステップと、
前記電動機／発電機（２３）を周波数変換器を介して電力グリッド（Ｇ）に結合するステップと、
前記ガスタービン（３）によって機械的動力を生成するステップと、
前記ガスタービン（３）によって生成される前記機械的動力で前記負荷（２１）に動力供給するステップと、
前記ガスタービン（３）によって生成される前記機械的動力が前記負荷（２１）を駆動するために必要とされる機械的動力を超えるとき、
前記電動機／発電機（２３）を発生器モードで運転するステップ、
余剰の機械的動力を前記ガスタービン（３）から前記電動機／発電機（２３）に伝達するステップ、及び、
前記電動機／発電機（２３）において前記余剰の機械的動力を電力に変換するステップ、
前記ガスタービン（３）によって生成される前記機械的動力が、ゼロ（ｎｕｌｌ）でなくかつ前記負荷（２１）を駆動するために必要とされる動力より小さいとき、
前記電動機／発電機（２３）をモータモードで運転するステップ、
前記電動機／発電機（２３）に電力供給するステップ、
前記電動機／発電機（２３）において電力を補助機械的動力に変換するステップ、
前記電動機／発電機（２３）からの前記補助機械動力を前記負荷（２１）に伝達するステップ、
前記ガスタービン（３）によって生成される動力と前記電動機／発電機（２３）によって生成される補助機械的動力の結合体で前記負荷（２１）を駆動するステップ、
前記ガスタービン（３）によって生成される前記機械的動力がゼロであるか、又は、前記ガスタービン（３）がターンオフされているとき、
前記ガスタービン（３）を前記負荷（２１）から切離すステップ、
前記電動機／発電機（２３）をモータモードで運転するステップ、
前記電動機／発電機（２３）において電力を機械的動力に変換するステップ、
前記電動機／発電機（２３）からの前記機械動力を前記負荷（２１）に伝達するステップ、
前記電動機／発電機（２３）において生成される前記機械的動力で前記負荷（２１）を駆動するステップと、
を含み、
前記ガスタービン（３）が、
ガス発生器ロータを含むガス発生器と、
動力タービンロータを含む動力タービンと、
を備え、
前記動力タービンの前記ロータは、前記ガス発生器ロータから機械的に分離されるか又は前記ガス発生器ロータにねじり結合され、
前記周波数変換器が、前記電力グリッド（Ｇ）から前記電動機／発電機（２３）へのまた前記電動機／発電機（２３）から前記電力グリッド（Ｇ）への電気周波数を調節するために構成され制御される、
方法。
【請求項１４】
前記負荷（２１）が少なくとも１つの圧縮機を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの圧縮機がパイプライン内でガスを圧縮する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ガス用のパイプライン内に圧力エネルギーを貯蔵するためのシステムであって、
前記パイプライン内に配置され、前記パイプライン内で前記ガスを圧縮するように設計される少なくとも１つの圧縮機と、
前記少なくとも１つの圧縮機を駆動するために構成され配置されるガスタービン（３）と、
電力グリッド（Ｇ）に電気接続された電動機／発電機（２３）と、
前記ガスタービン（３）を前記少なくとも１つの圧縮機に接続する第１の負荷カップリング（１９）と、
前記少なくとも１つの圧縮機を前記電動機／発電機（２３）に接続する第２の負荷カップリング（２２）であって、前記電動機／発電機（２３）が、前記ガスタービン（３）からの余剰の機械的動力を電力に変換し、前記電力を前記電力グリッド（Ｇ）に送出するための発生器及び駆動力を前記少なくとも１つの圧縮機に補充するためのモータとして機能するように適合される、第２の負荷カップリング（２２）と、
前記少なくとも１つの圧縮機が前記モータによってだけ駆動されるように、前記少なくとも１つの圧縮機を前記ガスタービン（３）から可逆的に切離す切離しデバイス（１４）と、
前記電動機／発電機（２３）と前記電力グリッド（Ｇ）との間に接続された周波数変換器と、
を備え、
前記システムが、前記ガスタービン（３）から前記少なくとも１つの圧縮機の切離しフェーズ及び前記電動機だけによって前記少なくとも１つの圧縮機を運転することによって前記パイプライン内での後続のガスの圧縮フェーズを提供し、
前記ガスタービン（３）が、
ガス発生器ロータを含むガス発生器と、
動力タービンロータを含む動力タービンと、
を備え、
前記動力タービンの前記ロータは、前記ガス発生器ロータから機械的に分離されるか又は前記ガス発生器ロータにねじり結合され、
前記周波数変換器が、前記電力グリッド（Ｇ）から前記電動機／発電機（２３）へのまた前記電動機／発電機（２３）から前記電力グリッド（Ｇ）への電気周波数を調節するために構成され制御される、
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る主題は、機械的ドライブアプリケーションにおいて使用されるガスタービンシステムに対する改良に関する。排他的ではないが特に、本開示は、圧縮機、例えば、液化天然ガス施設内の冷媒流体用の圧縮機、パイプライン輸送においてガスを圧縮するための圧縮機等を駆動するためのガスタービンシステムに関する。
【０００２】
本開示は、更に、ガスタービン、及び、負荷、例えば、ＬＮＧ用又はオイル及びガスアプリケーション用の圧縮機、ポンプ、又は他の回転機器を備えるシステムを運転するための方法の改良に関する。
【０００３】
本開示は、更に、ガス用のパイプラインにおいて圧力エネルギーを貯蔵するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００４】
液化天然ガス（ＬＮＧ）は、液化プロセスから得られ、液化プロセスにおいて、天然ガスは、液体になるまで、縦続配置で１つ又は複数の冷凍サイクルを使用して冷却される。天然ガスは、例えば、パイプライン輸送が可能でないか又は経済的に実行不可能である場合、貯蔵又は輸送のために液化されることが多い。
【０００５】
天然ガスの冷却は、クローズド又はオープン冷凍サイクルを使用して実施される。冷媒は、１つ又は複数の圧縮機において処理され、凝縮され、膨張される。膨張され冷却された冷媒が使用されて、熱交換器内を流れる天然ガスから熱を取除く。
【０００６】
逆に、可能であるか又は経済的に実行可能であるとき、ガスを輸送するために、パイプライン輸送が一般に使用される。パイプライン内で所定の圧力下にガスを維持するため、１つ又は複数の圧縮機が、パイプラインに沿って配置される。
【０００７】
ＬＮＧにおける冷媒圧縮機、パイプラインアプリケーション用の圧縮機、又はオイル及びガス産業におけるアプリケーション用の他の回転機器は、ガスタービンによって駆動されることが多い。ガスタービン動力可用性（すなわち、タービン電力シャフト上での利用可能な動力）は、周囲条件、例えば、空気温度及び経年変化等の他の因子に依存する。タービン動力可用性は、温度が減少すると共に増加し、逆に、温度が増加すると共に減少する。これは、毎日のまた季節の温度変動によって、２４時間中に並びに１年の間に動力可用性変動を引き起こす。
【０００８】
例えば１つ又は複数の圧縮機からなる負荷を駆動するためにガスタービン（例えば、ヘビーデューティガスタービン又は航空機転用ガスタービン（ａｅｒｏ−ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ  ｇａｓ  ｔｕｒｂｉｎｅ））と組合わせて電動機を設けることが提案されてきた。電動機は、機械的動力を負荷に補充するために、タービンの動力可用性が減少するときに負荷シャフト上の全体的な機械的動力を一定に維持するために、及び／又は、負荷を駆動するために使用される総合的な機械的動力を増加させるために運転される。電動機のこの機能は、ヘルパーデューティ（ｈｅｌｐｅｒ  ｄｕｔｙ）と呼ばれる。別の電動機、又は代替的に、空気圧モータは、通常、スタータモータとしても使用されて、ガスタービンをゼロから定格速度まで加速する。
【０００９】
余剰の機械的動力がタービンによって生成されるとき、例えば、周囲温度が設計温度未満に降下し、その結果、タービンの動力可用性が増加するか、又は、圧縮機によって要求される機械的負荷が低下する場合、ガスタービンによって生成される余剰の機械的動力は、発生器として電気ヘルパーモータを使用して電力に変換される。
【００１０】
図１は、機械的駆動アプリケーションのために、すなわち、圧縮機又は圧縮機列を駆動するために配置されたガスタービンを備えるシステムを概略的に示す。システム１０１は、ヘビーデューティガスタービン１０３を備える。ガスタービンは、ガス発生器１０５及び動力タービン１０７からなる。ガス発生器１０５は、圧縮機１０９及び高圧タービン１１１からなる。ガス発生器１０５は、圧縮機１０９のロータ１０９Ｒ及び高圧タービン１１１のロータ１１１Ｒを含むガス発生器ロータを備える。圧縮機１０９のロータ１０９Ｒ及び高圧タービン１１１のロータ１１１Ｒは、共通シャフト上に取付けられ、共にガス発生器ロータを形成する。
【００１１】
圧縮機１０９は、周囲空気を圧縮し、燃焼チャンバ又は燃焼器１３に送出し、圧縮された空気は、そこで液体又はガス燃料と混合され、燃料／ガス混合物が点火されて、燃焼ガスを生成する。高温でかつ高圧の燃焼ガスは、高圧タービン１１１内で部分的に膨張する。高圧タービン１１１内でガス膨張によって生成される機械的動力は、圧縮機１０９を駆動するために使用される。
【００１２】
高圧タービン１１１を出る熱くかつ部分的に膨張したガスは、動力タービン又は低圧タービン１０７を通って流れる。燃焼ガスは、動力タービン１０７内で膨張して、負荷カップリングシャフト１１７上で利用可能にされる機械的動力を生成する。負荷カップリングシャフト１１７上で利用可能な動力は、１２１として全体的にラベル付けされた負荷を回転するように駆動するために使用される。負荷１２１は、例えば、ガスをユーザ１２０に輸送するためのパイプライン１１８内に配置された圧縮機又は圧縮機列を備える可能性がある。
【００１３】
動力タービン１０７のロータは、圧縮機ロータ１０９Ｒ及び高圧タービンロータ１１１Ｒによって形成されるガス発生器ロータから機械的に分離される、すなわち、ねじり結合されない。
【００１４】
ガス発生器ロータはスタータモータ１２４に接続される。例として、このスタータモータ１２４は、シャフト１０６を通してガス発生器ロータに接続された電動機である可能性がある。
【００１５】
参照数字１２３は、ヘルパー／発生器として運転し、スタータモータ１２４に対向してガスタービン１０３及び圧縮機１２１を備えるストリングの端に配置された可逆的電気機械を示す。電気機械１２３は、ヘルパーとして運転するとき、電力を機械的動力に変換して、例えば、ガスタービン１０３から利用可能な動力が、例えば環境温度の上昇のせいで低下するとき、ガスタービン１０３と組合わせて負荷１１７を駆動する。電気機械１２３が発生器として働くとき、可逆的電気機械は、タービンによって生成された利用可能な機械的動力を電力に変換することができる。電力は、配電（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｐｏｗｅｒ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）グリッドに送出される可能性がある。
【００１６】
システム１０１は、複雑であり、わずかな運転柔軟性を有し、幾つかの欠点をもたらす。例として、パイプライン輸送システムにおいて、ガスタービンがメンテナンス中になるか又は故障すると、ユーザ１２０は、パイプライン１１８内でかなりの圧力降下をもたらさなければガスを抽出できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０６０９０７号明細書
【発明の概要】
【００１８】
本明細書に開示する主題は、ガスタービンが可逆的電気機械と組合わされるハイブリッドシステムであって、モータモード又は発生器モードに切換えることができる、ハイブリッドシステムを提供する。本発明によれば、システムは、負荷からガスタービンへの又はその逆への動力伝達を切離す可逆的手段を提供する。モータモードに切換えられると、可逆的電気機械は、ガスタービンシステムの運転条件及びニーズに応じて、ヘルパーデューティ、又は、負荷の完全な電力供給を提供し、同様に、以下でよりよく詳述されるエネルギー貯蔵デューティを可能にすることができる。発生器モードに切換えられると、可逆的電気機械は、圧縮空気の流れに入るように混合された燃料を燃焼させることによって生成された利用可能な機械的動力を電力に変換することができる。電力は、配電グリッドに送出される可能性がある。幾つかの実施形態において、又は、幾つかの条件下で、例えば、配電グリッドが喪失又は欠如する場合、発生器は、ガスタービン及びガスタービンによって駆動される負荷を備えるシステムの設備及び付属デバイスのために電力を供給できる。
【００１９】
より具体的には、本発明の第１の態様による、負荷を駆動するためのドライブシステムは、負荷を駆動するために構成され配置されるガスタービンと、ガスタービンを負荷に接続する第１の負荷カップリングと、電力を受取るかつ／又は供給することが可能な電力グリッドに電気接続された電動機／発電機と、負荷を前記電動機／発電機に接続する第２の負荷カップリングとを備え、前記電動機／発電機は、前記ガスタービンからの余剰の機械的動力を電力に変換し、電力を電力グリッドに送出するための発生器及び駆動力を負荷に補充するためのモータとして機能するように適合される。ドライブシステムはまた、負荷が前記モータによってだけ駆動されるように、負荷をガスタービンから可逆的に切離す切離しデバイスを備え、負荷の完全に電気的な運転を可能にする。
【００２０】
負荷カップリングは、好ましくは、機械的動力を或る部材から負荷へまたその逆に（好ましくは主にトルクによって）伝達することが可能な機械的カップリングである。機械的カップリングは、シャフトによって提供される可能性がある。本開示によれば、シャフトは、単一ピース或は軸方向に共に固定された２つ以上のピースで作られ、互いにねじり依存性がある（ｔｏｒｓｉｏｎａｌｌｙ  ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）可能性がある。
【００２１】
ねじり依存性は、共に固定されたパーツが、異なる回転速度で回転できず、機械的に結合された部材として構築され配置されることを意味する。
【００２２】
ねじり非依存性は、パーツが、異なる回転速度で回転でき、機械的に別個の部材として構築され配置されることを意味する。
【００２３】
好ましくは、前記切離しデバイスによって行われる切離し又は接続は、オペレータによって手動で或は動力化によって又は動力化なしで、自動で操作される。有利には、切離しデバイスは、負荷とガスタービンとの間のクラッチ（例えば、自己同期化クラッチ）であるか又はそれを備え、例として、負荷にねじり結合された軸の端及びガスタービンにねじり結合された対向する軸の端にそれぞれ連結する可能性がある。代替的に、切離しデバイスは、切離し可能なカップリング又は流体式トルクコンバータであるか又はそれを備える可能性がある。
【００２４】
幾つかの実施形態によれば、第２のカップリングは、負荷に関して前記第１のカップリングと対向して配置され、それにより、負荷が、前記ガスタービンと前記電動機／発電機との間に配置される。
【００２５】
好ましくは、直接カップリングは、前記少なくとも１つの圧縮機と前記電動機／発電機との間に設けられ、好ましくは、前記少なくとも１つの圧縮機及び前記電動機／発電機は共通シャフトを有する。
【００２６】
他の実施形態において、少なくとも１つの圧縮機と前記電動機／発電機との間に、更なるクラッチを備えるカップリングが設けられる。
【００２７】
適切に、多くの好ましい実施形態において、負荷は少なくとも１つの圧縮機を備える。好ましくは、前記圧縮機は、パイプライン内でガスを圧縮するためにガスを輸送するためのパイプライン内に配置される。
【００２８】
多くの好ましい実施形態において、ガスタービンは、ガス発生器ロータを含むガス発生器と、動力タービンロータを含む動力タービンとを備え、動力タービンのロータは、前記ガス発生器ロータから機械的に分離されるか又はガス発生器ロータにねじり結合されない。ねじり非依存性は、動力タービンロータ及びガス発生器ロータが、異なる回転速度で回転でき、機械的に別個の部材として構築され配置されることを意味し、ガス発生器から動力タービンへの動力は、燃焼ガス流を通して、熱力学的に伝達される。
【００２９】
幾つかの好ましい実施形態において、ガス発生器は、圧縮機、燃焼チャンバ、及び高圧タービンからなり、前記ガス発生器ロータは、前記圧縮機の第１のロータ及び前記高圧タービンの前記第２のロータを含み、前記圧縮機の前記第１のロータ及び前記高圧タービンの前記第２のロータは共通シャフト上に取付けられる。
【００３０】
幾つかの好ましい実施形態において、動力タービンは、前記ガス発生器から前記動力タービンに入る燃焼ガスの流れ条件を修正するために使用することができる可動ノズルガイドベーンからなる可能性がある。ガスタービンはヘビーデューティガスタービンである可能性がある。
【００３１】
他の好ましい実施形態において、ガス発生器圧縮機は、ガスタービンの運転条件及び被駆動負荷の運転条件に応じて、空気入口流量を修正するために制御される可動入口ガイドベーンを備える。ガスタービンは航空機転用タイプである可能性がある。
【００３２】
幾つかの好ましい実施形態は、電動機／発電機と電力グリッドとの間に接続された周波数変換器を備える可能性があり、前記周波数変換器は、電力グリッドから電動機／発電機へのまた電動機／発電機から電力グリッドへの電気周波数を調節するために構成され制御される。好ましくは、電動機／発電機は、可変周波数ドライブ（ＶＦＤ）タイプである。
【００３３】
好ましくは、電力グリッドは、風力タービン、太陽光パネル等のような再生可能電力を生成するためのユニットを備える可能性がある。
【００３４】
第２の態様によれば、本開示の主題は、ガスタービン及び前記ガスタービンによって駆動される負荷からなるガスタービンシステムを運転する方法に関しており、前記方法は、
ガスタービンを設けること、
負荷を前記ガスタービンに機械的に結合すること、
電動機／発電機を前記負荷に機械的に結合することであって、前記電動機／発電機が前記負荷に関して前記ガスタービンと対向して配置される、結合すること、
ガスタービンによって機械的動力を生成すること、
ガスタービンによって生成される機械的動力で負荷に動力供給すること、
ガスタービンによって生成される機械的動力が負荷を駆動するために必要とされる機械的動力を超えるとき：
電動機／発電機を発生器モードで運転すること、
余剰の機械的動力をガスタービンから電動機／発電機に伝達すること、及び、
電動機／発電機において前記余剰の機械的動力を電力に変換すること、
ガスタービンによって生成される機械的動力が、ゼロでなくかつ負荷を駆動するために必要とされる動力より小さいとき：
前記電動機／発電機をモータモードで運転すること、
電動機／発電機に電力供給すること、
電動機／発電機において電力を補助機械的動力に変換すること、
電動機／発電機からの補助機械動力を負荷に伝達すること、
ガスタービンによって生成される動力と電動機／発電機によって生成される補助機械的動力の結合体で負荷を駆動すること、
ガスタービンによって生成される機械的動力がゼロであるか、又は、ガスタービンがターンオフされているとき：
ガスタービンを負荷から切離すこと、
前記電動機／発電機をモータモードで運転すること、
電動機／発電機において電力を機械的動力に変換すること、
電動機／発電機からの機械動力を負荷に伝達すること、
電動機／発電機において生成される機械的動力で負荷を駆動することを含む。
【００３５】
本方法の多くの好ましい実施形態において、負荷は少なくとも１つの圧縮機を備える。好ましくは、前記少なくとも１つの圧縮機は、ガス輸送又は同様なもの用のパイプライン内でガスを圧縮する。
【００３６】
第３の態様によれば、本開示の主題は、ガス用のパイプライン内に圧力エネルギーを貯蔵するためのシステムに関しており、システムは、
パイプライン内に配置され、パイプライン内で前記ガスを圧縮するように設計される少なくとも１つの圧縮機と、
前記少なくとも１つの圧縮機を駆動するために構成され配置されるガスタービンと、
電力グリッドに電気接続された電動機／発電機と、
ガスタービンを前記少なくとも１つの圧縮機に接続する第１の負荷カップリングと、
前記少なくとも１つの圧縮機を前記電動機／発電機に接続する第２の負荷カップリングであって、前記電動機／発電機は、前記ガスタービンからの余剰の機械的動力を電力に変換し、電力を電力グリッドに送出するための発生器及び駆動力を前記少なくとも１つの圧縮機に補充するためのモータとして機能するように適合される、第２の負荷カップリングと、
前記少なくとも１つの圧縮機が前記モータによってだけ駆動されるように、前記少なくとも１つの圧縮機を前記ガスタービンから可逆的に切離す切離しデバイスと、を含み、
前記システムは、前記ガスタービンから前記少なくとも１つの圧縮機の切離しフェーズ及び前記電動機だけによって前記少なくとも１つの圧縮機を運転することによって前記パイプライン内での後続のガスの圧縮フェーズを提供する。ガスは、パイプライン内のガスのサービス値を超えるパイプライン内の圧力値に適切に圧縮される。
【００３７】
特徴及び実施形態は、以下で開示され、本説明の一体部分を形成する添付特許請求の範囲において更に述べられる。上記簡潔な説明は、以下に続く詳細な説明をよりよく理解することができるように、また、当技術分野に対する本発明の寄与をよりよく認識することができるように、本発明の種々の実施形態の特徴を述べる。もちろん、以降で述べられ、添付特許請求の範囲で述べられることになる本発明の他の特徴が存在する。この点に関して、本発明の幾つかの実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の実施形態が、以下の説明で述べられるか又は図面に示される構造の詳細及びコンポーネントの配置構成にそのアプリケーションが制限されないことが理解される。本発明は、他の実施形態が可能であり、また、種々の方法で実践され実施されることが可能である。同様に、本明細書で使用される言回し及び用語が説明のためのものであり、制限的であると見なされるべきでないことが理解される。
【００３８】
したがって、本開示が基づく概念を、本発明の幾つかの目的を実施するための他の構造、方法、及び／又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を当業者は認識するであろう。したがって、特許請求の範囲が、こうした等価な構造を、その構造が本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、含んでいると見なされることが重要である。
【００３９】
本発明の開示される実施形態及びその付随する利点の多くのより完全な認識は、以下の詳細な説明を参照して、添付図面に関連して考えられるときによりよく理解されるため、容易に得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】背景技術によるガスタービン配置構成の略図である。
【図２】本開示によるガスタービン配置構成の略図である。
【図３】本開示による図２のガスタービンの変形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
例示的な実施形態の以下の詳細な説明は添付図面を参照する。異なる図面の同じ参照数字は、同じか又は同様の要素を特定する。更に、図面は、必ずしも一定比例尺に従って描かれていない。同様に、以下の詳細な説明は本発明を制限しない。代わりに、本発明の範囲は添付特許請求の範囲によって規定される。
【００４２】
「一実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「或る実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「幾つかの実施形態（ｓｏｍｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」に対する本明細書全体を通しての参照は、或る実施形態に関連して述べる特定の特徴、構造、又は特性が、開示される主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。そのため、本明細書全体にわたる種々の場所におけるフレーズ「一実施形態において（ｉｎ  ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「或る実施形態において（ｉｎ  ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「幾つかの実施形態において（ｉｎ  ｓｏｍｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」の出現は、同じ実施形態（複数可）を必ずしも参照しない。更に、特定の特徴、構造、又は特性は、１つ又は複数の実施形態において任意の適した方法で組合わせることができる。
【００４３】
図２は、本明細書に開示される主題の第１の実施形態を示す。機械的ドライブシステム１はガスタービン３を備える。ガスタービン３は、ガス発生器５及び動力タービン又は低圧タービン７を備える。ガス発生器５は、ガス発生器圧縮機９及び高圧タービン１１からなる可能性がある。圧縮機ロータは９Ｒで概略的に示され、高圧タービンロータは１１Ｒで示される。ロータ９Ｒ及び１１Ｒは、共通シャフト６上に取付けられ、共に、ガス発生器ロータ５Ｒを形成する。
【００４４】
ガス発生器圧縮機９は、環境からの空気を圧縮し、その空気は燃焼器１３に送出される。燃焼器１３内で、燃料が空気流に付加され、燃料／空気混合物が形成され点火される。燃焼器内で生成される燃焼ガスは、高圧タービン１１に送出され、高圧タービン１１中で部分的に膨張し、機械的動力を生成する。高圧タービン１１によって生成される機械的動力は、ガス発生器圧縮機９を駆動するために使用される。
【００４５】
部分的に膨張した燃焼ガスは、ライン８を通過して、動力タービン７を通って流れ、動力タービン７内で、燃焼ガスが更に膨張して、更なる機械的動力を生成する。図２に示す実施形態において、動力タービン７は、１５で概略的に示す可動ノズルガイドベーンからなる。可動ノズルガイドベーン１５は、動力タービン７に入る燃焼ガスの流れ条件を修正するために使用される可能性がある。幾つかの実施形態において、可動ノズルガイドベーン１５は、燃焼ガス流セクションを修正するために使用され、したがって、高圧タービン１１の出口の圧力を増減させる可能性がある。高圧タービン１１の出口のガス圧を増加させることは、高圧タービン１１の前後のエンタルピードロップ（ｅｎｔｈａｌｐｙ  ｄｒｏｐ）を減少させる。そのため、より高いエンタルピードロップが、動力タービン７の前後で利用可能であり、タービン出力シャフト上で利用可能になることになるより多くの機械的動力を生成する可能性がある。可動ノズルガイドベーン１５を調節することによって、ガス発生器ロータ５Ｒの回転速度が調整され、動力タービン７の出力シャフト上で利用可能な動力量が調節される可能性がある。
【００４６】
動力タービン７は、ガス発生器５のシャフト６にねじり依存性がない動力タービンシャフト１７上に取付けられた動力タービンロータ７Ｒからなる。すなわち、動力タービンシャフト１７は、ガス発生器ロータ５Ｒのシャフト６に依存せずに回転する。ガス発生器シャフト６は、スタータ２４、すなわち、電動機又は油圧モータに接続される。
【００４７】
ガスタービン３は、例として、ヘビーデューティガスタービンである。
【００４８】
動力タービンシャフト１７は、第１の負荷カップリングシャフト１９（すなわち、機械的カップリング）を通して、２１で全体的に示す負荷に接続され、負荷は、動力タービンシャフト１７上で利用可能であり、動力タービン７内でのガス膨張によって生成される動力によって回転するように駆動される。幾つかの実施形態において、負荷２１は、１つ又は複数の圧縮機、例えば、図２の実施形態において例として示す１つの圧縮機２１を含む可能性がある。
【００４９】
例として、圧縮機２１は、ユーザ２０にガスを輸送するためにパイプライン１８内に配置される。
【００５０】
システム１は、ガスタービン３から負荷２１を可逆的に切離す切離しデバイス１４を備える。例として、切離しデバイス１４は、動力タービンシャフト１７と第１の負荷カップリングシャフト１９との間に配置される。切離しデバイス１４は、実際には、少なくとも２つの運転モード、すなわち、ガスタービン３からの動力（トルク）が負荷に伝達される接続運転モード、及び、ガスタービンから負荷に動力（トルク）が伝達されることができない切離し運転モード（例として、伝達の欠如は、ガスタービンに接続されたパーツと負荷に接続されたパーツとの間の物理的分離による可能性がある）を有する。
【００５１】
切離しデバイスは、オペレータによって手動で、或は、動力化又はアクチュエータによって又は自己同期化クラッチを用いて自動で操作される可能性がある。
【００５２】
この実施形態において、切離しデバイス１４は、動力タービンシャフト１７及び第１の負荷カップリングシャフト１９を機械的に接続するクラッチである。
【００５３】
例として、クラッチのカップリングパーツは、オペレータによって操作されるアクチュエータによって、或は、以下でよりよく説明されるように、或る条件下でタービンを負荷から／負荷に、切離す／接続するようにプログラムされる電子コントローラによって自動的に接続又は切離される可能性がある。他の実施形態において、アクチュエータはオペレータによって手動で操作される可能性がある。
【００５４】
他の実施形態において、切離しデバイス１４は、流体式トルクコンバータを備える可能性がある。
【００５５】
他の実施形態において、クラッチは磁気タイプである可能性がある。
【００５６】
他の更なる実施形態において、切離しデバイス１４は、取外し可能カップリング、例として、負荷とガスタービンに接続される対向するカップリングパーツを固定するボルトを有する取外し可能カップリングを備える可能性がある。
【００５７】
１つ又は複数の継手、例えば、１つ又は複数の可撓性継手が、動力タービン７と負荷２１との間に配置されて、角度不一致を調整する、かつ／又は、カップリングの熱膨張を補償する可能性がある。図示しない他の実施形態において、例えば、動力タービン７及び負荷２１が異なる回転速度で回転するときに、ギアボックス等の速度操作システムが動力タービン７と負荷２１との間に配置される可能性がある。これらの１つ又は複数の継手及び速度操作システムが、動力タービンシャフト１７又は第１の負荷カップリングシャフト１９に連結され、切離しデバイス１４に追加されまた切離しデバイス１４と異なることが明らかである。
【００５８】
電気機械２３、すなわち、発電機又は電動機として選択的に運転する可能性がある電気機械は、第２の負荷カップリングシャフト２２によって負荷１７（この実施形態において、圧縮機）に接続される。可逆的電気機械は、以下で電動機／発電機２３と呼ばれることになる。
【００５９】
好ましくは、直接カップリングシャフト２２が負荷２１と電動機／発電機２３との間に設けられる。他の実施形態において、カップリングシャフト２２に対して、動力タービン７と負荷２１との間に配置されて、角度不一致を調整する、かつ／又は、カップリングの熱膨張を補償する１つ又は複数の可撓性継手が連結される可能性がある。他の実施形態において、負荷が電動機／発電機２３から分離されるように、更なるクラッチがカップリングシャフト２２内に設けられる可能性がある。
【００６０】
電動機／発電機２３は、前記ガスタービン３からの余剰の機械的動力を電力に変換し、電力を電力グリッドＧに送出するための発生器及び駆動力を負荷２１に補充するためのモータとして機能するように適合される。
【００６１】
好ましくは、電動機／発電機２３は、電力調節ユニット、例えば、可変周波数ドライバ２５と組合わされる。後で明らかになる目的のために、可変周波数ドライバ２５は、例えば、ガスタービン３から利用可能な動力が低下すると電動機／発電機２３がシステム１に補助機械的動力を提供するために使用されるように、電動機／発電機２３が、グリッドＧ上の電気周波数に依存しない速度で回転することを可能にし、ガスタービンが、グリッド周波数に依存しない速度で回転することを可能にする。同じ可変周波数ドライバはまた、電動機／発電機が、発生器モードで運転し、電力をグリッドに供給することを可能にし、電動機／発電機２３を、グリッド周波数と異なりかつグリッド周波数に依存しない速度で回転させる。
【００６２】
これまでに述べたシステムの運転は以下の通りである。
【００６３】
システムを始動するため、スタータ２４が電力供給され、それにより、ガス発生器ロータ５Ｒが回転する。
【００６４】
ガス発生器圧縮機９の出口における十分な空気流量が達成されると、燃焼器１３が点火され、ガス発生器５が運転し始める。加圧された熱い燃焼ガスの流れが、燃焼器１３内で形成され、ガス発生器圧縮機９を回転させるタスクを徐々に引継ぐ高圧タービン１１を通して、また、動力タービン７を通して送出される。
【００６５】
ガス発生器５の駆動は、高圧タービン１１によって最終的に全体として引継がれ、動力タービン７は、徐々に加速し、負荷２１を回転するように駆動する。
【００６６】
ガスタービン１が定常状態条件に達すると、スタータ２４は非運転条件に設定される可能性がある。電動機／発電機２３の運転に関して、例えば、動力タービン３によって生成され、動力タービンシャフト１７上で利用可能にされた動力が、必要とされる速度で負荷２１を駆動するのに不十分であるときに、ヘルパーとしての運転モード（モータモード）が必要とされる可能性がある。電動機／発電機２３は、例えば、燃料を節約し、代わりに電気エネルギーを使用するため、モータモードで、同様に他の状況において運転される可能性がある。配電グリッドＧから利用可能な電気エネルギーのコストが燃料のコストより低いときに、これは、例えば夜間に有用である可能性がある。
【００６７】
逆に、電動機／発電機２３は、例えば、グリッド喪失の場合、すなわち、配電グリッドＧからの電力が利用可能でないときに発生器モードに切換えられる可能性がある。この場合、電動機／発電機２３は、電気エネルギーを提供して、システム及びシステムに関連する任意の他の設備又は補助ユニットに電力供給する。
【００６８】
幾つかの実施形態において、同様に、例えばピーク時間中に、ガスタービンから利用可能な動力が、負荷を駆動するために必要とされる動力を超える場合、また例えば、電気エネルギーのコストが、燃料のコストより高い場合に、電動機／発電機２３が発生器モードで運転するように設定されることができるため、化石燃料（液体又は気体）によって電気エネルギーを生成すること及び生成される電気エネルギーを販売することは、経済的に有利になる。こうした状況下で、電動機／発電機２３は、同様に力率を補正するために発生器モードに切換えられる可能性がある。
【００６９】
電子ガスタービンコントローラ（図示せず）は、種々の異なる運転モードでシステム１を制御するために設けられる可能性がある。
【００７０】
幾つかの因子は、システム１の運転条件を修正することができ、ガスタービン３からの余剰の動力を利用可能にするか又は負荷２１を駆動するために補助動力を要求する。例えば、負荷２１が１つ又は複数の圧縮機を備える場合、圧縮機を通るガス流が変動する可能性があり、したがって、負荷を駆動するために必要とされる動力の変動を引き起こす。
【００７１】
環境条件、特に、環境温度は、ガスタービン３の運転条件を修正する可能性がある。環境温度を上げることは、動力タービン７の動力タービンシャフト１７上で利用可能な動力を減少させる。周囲温度の低下は、逆に、ガスタービン３の利用可能な出力の増加をもたらす。
【００７２】
電動機／発電機が発生器モードで運転するとき、可変周波数ドライバ２５は、配電グリッドＧの周波数と非同期である周波数で電動機／発電機２３が回転することを可能にする。発電機２３によって生成される電力は、その後、可変周波数ドライバ２５によって調節されるため、配電グリッドＧに送出される電力は、グリッド周波数と同一であることになる。電動機／発電機２３がモータモードで運転するとき、可変周波数ドライバ２５は、モータが、ガス発生器ロータＲの回転速度に対応する必要とされる速度で回転することを可能にし、前記速度は、配電グリッドＧの電気周波数に依存しない。そのため、ガス発生器の回転速度はグリッド周波数に依存しなくなる。
【００７３】
上述したように、幾つかの条件において、必要とされる回転速度を、ガスタービンから利用可能な動力だけを使用して達成できないとき、すなわち、動力タービンの必要とされる回転速度を達成することなく、燃料送出が最大値に達したとき、ヘルパーモードがトリガーされる可能性がある。しかし、幾つかの状況において、ヘルパーモードであって、ガスタービンが、単独で負荷を駆動するのに十分な動力を提供することが可能であることになる場合でも、燃料を節約するために燃料流量を制限する、ヘルパーモードで運転する電動機／発電機によって、負荷２１を駆動するために必要とされる動力の一部が送出されるようにシステム１が制御される可能性がある。これは、例えば、単位電気エネルギー当たりのコストが、例えば夜間に、同等量の燃料のコストより低いときに行われる可能性がある。ハイブリッドモードで負荷２１を駆動することが経済的に有利である可能性がある。ハイブリッドモードは、ヘルパーモードで動作する電動機／発電機２３からの電力を、ガスタービンであって、減少した量の燃料が送出されている状態で、その最大動力定格より低い値で運転される、ガスタービンによって生成される機械的動力と組合わせる。システムの運転モードは、上述したものと同じであることになるが、電動機／発電機は、スタックにおける燃焼ガス温度が最大設定点値を達成する前にヘルパーモード（モータモード）で運転することになる。
【００７４】
電動機／発電機２３が発生器モードにあるとき、切離しデバイス１４は接続運転モードにあるべきであることが明らかである。その理由は、電動機／発電機２３が、ガスタービン３を負荷２１に接続する第１の機械的負荷カップリング（シャフト１７〜１９）を通して、また、負荷を電動機／発電機２３に接続する第２の機械的負荷カップリング（シャフト２２）を通して、ガスタービン３からの機械的動力を必要とするからである。接続運転モードの切離しデバイス１４は、トルクをシャフト１７から負荷２１のシャフト１８に伝達する。
【００７５】
電動機／発電機２３がモータモードにあるとき、切離しデバイス１４は、接続運転モード又は切離し運転モードにある可能性がある。
【００７６】
電動機／発電機２３は、モータ運転モードにあるとき、ガスタービン３用のヘルパーとして運転される。幾つかの条件において、負荷の必要とされる回転速度を、ガスタービンから利用可能な動力だけを使用して達成できないとき、すなわち、動力タービンの必要とされる回転速度を達成することなく、燃料送出が最大値に達したとき、ヘルパーモードがトリガーされる可能性がある。しかし、幾つかの状況において、ヘルパーモードであって、ガスタービンが、単独で負荷を駆動するのに十分な動力を提供することが可能であることになる場合でも、燃料を節約するために燃料流量を制限する、ヘルパーモードで運転する電動機／発電機によって、負荷２１を駆動するために必要とされる動力の一部が送出されるようにシステム１が制御される可能性がある。これは、例えば、単位電気エネルギー当たりのコストが、例えば夜間に、同等量の燃料のコストより低いときに行われる可能性がある。ハイブリッドモードで負荷２１を駆動することが経済的に有利である可能性がある。ハイブリッドモードは、ヘルパーモードで動作する電動機／発電機２３からの電力を、ガスタービンであって、減少した量の燃料が送出されている状態で、その最大動力定格より低い値で運転される、ガスタービンによって生成される機械的動力と組合わせる。
【００７７】
ヘルパーモードは、実質的に、負荷を運転するためのハイブリッドモード（一部はガスタービン３からの動力、一部は電動機２３からの動力）である。負荷のこの種類の運転によれば、先に述べたように、ガスタービン３を負荷２１に接続する第１の機械的負荷カップリング（シャフト１７〜１９）を通した、また、負荷を電動機／発電機２３に接続する第２の機械的負荷カップリング（シャフト２２）を通したガスタービン３からの機械的動力の必要性が存在するため、切離しデバイス１４が接続運転モードになければならないことが明らかである。接続運転モードの切離しデバイス１４は、トルクをシャフト１７から負荷２１のシャフト１８に伝達する。
【００７８】
幾つかの条件において、切離しデバイス１４は、切離し運転モードにある。したがって、ガスタービン３から負荷２１への動力伝達（トルク電圧）無し（例として、クラッチの形態の切離しデバイスの場合、クラッチ２１の対向する２つのパーツが分離される）が与えられる。こうした場合、電動機／発電機２３がモータとして運転されるとき、負荷２１は、配電グリッドＧによって電力供給されるモータ２１だけによって駆動される。
【００７９】
この構成は、幾つかの理由で特に有用である。
【００８０】
まず第１に、ガスタービンが故障するか又はシャットダウンされる、或は、メンテナンス中であるとき、切離しデバイス１４によってガスタービンから負荷を切離した後、負荷は、電動機２３によって駆動され、システムに対して動力及び操作性を提供する可能性がある。
【００８１】
ガスタービンからの負荷の切離しは、電気コストが低い日又は週の特定の期間中（例えば、夜間又は週末）、負荷が完全電気モードで運転されることを可能にする。
【００８２】
完全電気運転モードは、電動機／発電機が再生可能電力システム（太陽光パネル、風力タービン等）に接続される場合、主に、再生可能源、例えば太陽源又は風源による電気の過剰生産が存在する期間にも有用である。
【００８３】
切離しデバイスの存在に関連する他の利点は、ガス輸送用のパイプラインにおける（圧力エネルギーの形態の）貯蔵エネルギーの可能性に関連する。図２を参照して、ユーザ２０にガスを輸送するためのパイプライン１８を考えると、負荷２１は、パイプライン内でガスを圧縮するための圧縮機（又は、圧縮機列）である。通常使用中、ガスタービン３は（最終的に、ヘルパーとしての電動機／発電機２３と共に）、パイプライン内で一定の圧力値（サービス値）に達するまで圧縮機２１を駆動する。一定量のガスがユーザ２０によって要求されると、パイプライン内の圧力が減少する。圧力値が、プリセットされた圧力値より下に下がると、ガスタービンは、ターンオンされ、圧縮機を駆動する。
【００８４】
この状況において、圧力値がサービス値にあるとき、ガスタービンはターンオフされる。切離しデバイス１４が切離し運転モードにある場合、電動機２３によって圧縮機２１を運転することは、サービス値を超えたパイプライン内の圧力レベルの増加を引き起こす。したがって、一定量のガスがユーザ２０によって要求されるとき、ガスタービンが運転される瞬間が先送りされ、燃料を節約する。
【００８５】
パイプライン内の圧力の増加は、圧力エネルギー貯蔵と考えることができる。このエネルギー貯蔵は、夜間、週末等に電力のコストが低いとき、又は、電力が再生可能電気源からもたらされる場合に特に好都合である。
【００８６】
図３は、図２に開示するガスタービン３の変形を示す。図２と同じか又等価なコンポーネント、パーツ、又は要素は、同じ参照数字で示される。
【００８７】
この場合、ガス発生器圧縮機９は、１６で概略的に示す可動入口ガイドベーンを備える。可動入口ガイドベーン１６は、ガスタービン及びそれにより駆動される負荷の運転条件に応じて空気入口流量を修正するように制御される可能性がある。図２の先に述べた実施形態と逆に、動力タービン７は、可動ノズルガイドベーンを備えない。
【００８８】
図３のガスタービン３は、例えば、ＧＥ  Ｏｉｌ＆Ｇａｓ（イタリア、フローレンス（Ｆｌｏｒｅｎｃｅ，Ｉｎａｔｙ）所在）から入手可能なＰＧＴ２５又はＰＧＴ２５＋等の航空機転用ガスタービンである可能性がある。本発明の主題によれば、システム１を機能させることは、図２のガスタービンの場合も図３のガスタービンの場合も実質的に同じである。
【００８９】
したがって、本発明はまた、ガスタービン３、及び、負荷、好ましくは、ユーザ２０にガスを輸送するためのパイプライン１８内に配置された少なくとも１つの圧縮機２１からなるガスタービンシステムを運転する方法を提供し、圧縮機はガスタービン３によって駆動される。方法は、ガスタービン３を設けるステップと、少なくとも１つの圧縮機２１をガスタービン３に機械的に結合するステップと、電動機／発電機２３を圧縮機２１に機械的に結合するステップであって、前記電動機／発電機２３は前記圧縮機に関して前記ガスタービン３と対向して配置される、結合するステップと、ガスタービン３によって機械的動力を生成するステップと、ガスタービン３によって生成される機械的動力で圧縮機に動力供給するステップとを提供する。ガスタービン３によって生成される機械的動力が圧縮機２１を駆動するために必要とされる機械的動力を超えるとき、方法は、電動機／発電機２３を発生器モードで運転するステップと、余剰の機械的動力をガスタービン３から電動機／発電機２３に伝達するステップと、電動機／発電機２３において前記余剰の機械的動力を電力に変換するステップとを提供する。ガスタービン３によって生成される機械的動力が、ゼロでなくかつ圧縮機を駆動するために必要とされる動力より小さい（タービンがシャットダウンされていないことを意味する）とき、方法は、前記電動機／発電機２３をモータモードで運転するステップと、電動機／発電機２３に電力供給するステップと、電動機／発電機２３において電力を補助機械的動力に変換するステップと、電動機／発電機２３からの補助機械動力を圧縮機に伝達するステップと、ガスタービン３によって生成される動力と電動機／発電機２３によって生成される補助機械的動力の結合体で圧縮機を駆動するステップとを提供する。ガスタービン３によって生成される機械的動力がゼロであるか、又は、ガスタービンがターンオフされているとき、方法は、（ガスタービン及び圧縮機がねじれ結合されず、機械的動力が伝達されないように）ガスタービンを圧縮機から切離すステップと、前記電動機／発電機２３をモータモードで運転するステップと、電動機／発電機において電力を機械的動力に変換するステップと、電動機／発電機２３からの機械動力を圧縮機に伝達するステップと、電動機／発電機によって生成される機械的動力で圧縮機を駆動するステップとを提供する。
【００９０】
先に述べたことによれば、本発明は、ガス用のパイプライン内に圧力エネルギーを貯蔵するためのシステムを提供し、システムは、パイプライン１８内に配置され、パイプライン１８内で前記ガスを圧縮するように設計される少なくとも１つの圧縮機２１と、前記少なくとも１つの圧縮機２１を駆動するために構成され配置されるガスタービン３と、電力グリッドＧに電気接続された電動機／発電機２３と、ガスタービン３を前記少なくとも１つの圧縮機に接続する第１の負荷カップリング１７〜１９と、圧縮機２１を電動機／発電機２３に接続する第２の負荷カップリングとを備え、電動機／発電機は、前記ガスタービンからの余剰の機械的動力を電力に変換し、電力を電力グリッドに送出するための発生器及び駆動力を前記少なくとも１つの圧縮機に補充するためのモータとして機能するように適合される。したがって、システムは、前記少なくとも１つの圧縮機が前記モータによってだけ駆動されるように、圧縮機２１をガスタービン３から可逆的に切離す切離しデバイスを備える。システムは、ガスタービンからの圧縮機の切離しフェーズ及び電動機２３だけによって圧縮機２１を運転することによってパイプライン１８内での後続のガスの圧縮フェーズを提供する。ガスは、パイプライン内のガスのサービス値を超えるパイプライン内の圧力値に適切に圧縮される。
【００９１】
本明細書で述べる主題の開示される実施形態は、図面において示され、幾つかの例示的な実施形態に関連する特殊性及び詳細によって完全に上述されたが、新規な教示、本明細書で述べられる原理及び概念、並びに、添付特許請求の範囲で述べる主題の利点から実質上逸脱することなく、多くの修正、変更、及び省略が可能であることが当業者に明らかである。したがって、開示される発明の適切な範囲は、全てのこうした修正、変更、及び省略を包含するため、添付特許請求の範囲の最も広い解釈によってだけ決定されるべきである。更に、任意のプロセス又は方法ステップの順序又はシーケンスは、代替の実施形態に従って変わるか又は再順序付けされる場合がある。
【符号の説明】
【００９２】
１  機械的ドライブシステム
３  ガスタービン
５  ガス発生器
６  共通シャフト
７  動力タービン（低圧タービン）
８  ライン
９  ガス発生器圧縮機
１１  高圧タービン
１３  燃焼器
１４  切離しデバイス
１５  可動ノズルガイドベーン
１６  可動入口ガイドベーン
１７  動力タービンシャフト
１８  パイプライン
１９  第１の負荷カップリングシャフト
２０  ユーザ
２１  負荷（圧縮機）
２２  第２の負荷カップリングシャフト
２３  電気機械（電動機／発電機）
２４  スタータ
２５  可変周波数ドライバ
Ｇ  電力（配電）グリッド
５Ｒ  ガス発生器ロータ
９Ｒ  圧縮機ロータ
１１Ｒ  高圧タービンロータ
【図１】
0006537191.tif 000002
【図２】
0006537191.tif 000003
【図３】
0006537191.tif 000004