(57)【要約】  事前組み立てされたモジュール式ドロップイントランジションは、産業用ガスタービンアクセスポートの中への挿入の前および後に、組立仕様および機能的仕様に準拠する内部コンポーネントを有している。トランジションアセンブリは、その組み込みの間に、他のタービンコンポーネントに不注意で衝突しない場合には、燃焼器ケースの中への挿入の後に、それらの仕様への準拠を維持する。不注意による衝突は、燃焼器ケースの近位にある燃焼器サービスゾーンを有することによって回避され、燃焼器サービスゾーンは、他のタービンシステムコンポーネントに接触することなく、その対応する挿入経路に沿って、その対応するアクセスポートの中へ、それぞれのトランジションおよび/または燃焼器アセンブリをスライド可能に挿入することを可能にする。燃焼器サービスゾーンの中の多軸運動トランジションハンドリングツール(THT)は、好ましくは、自動制御下において、トランジションに連結され、挿入経路に沿って正確なアライメントを促進させる。自動制御は、一連の格納されている所定の操作ステップを実行することによって、一貫した繰り返しのトランジション組み込みおよび除去を促進させる。
2015534036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業用ガスタービンの中にトランジションアセンブリを組み込むための方法であって、該方法は、
燃焼器アクセスポートを有する燃焼器ケースとトランジション挿入経路とを備えた産業用ガスタービンを提供するステップであって、前記トランジション挿入経路は、前記アクセスポートに同軸に整合させられた、産業用ガスタービンを提供するステップと、
前記燃焼器アクセスポートを通して前記燃焼器ケースの中へスライド可能に挿入するように形成された、事前組み立てされたモジュール式ドロップイントランジションアセンブリを提供するステップと、
他のタービンコンポーネントに衝突することなく、前記挿入経路に沿って、前記アクセスポートの中へ、前記トランジションアセンブリをスライド可能に挿入するステップと、
を含んでいる、産業用ガスタービンの中にトランジションアセンブリを組み込むための方法。
【請求項２】
前記挿入するステップの前に、組立仕様および機能的仕様に準拠するように前記トランジションアセンブリを検査するステップと、前記挿入するステップの後に、前記組立仕様を維持するステップと、を含んでいる、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
動力式の多軸運動トランジションハンドリングツールが前記トランジションアセンブリに連結された状態で、前記挿入するステップを行うステップを含んでいる、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
一連の所定のトランジション挿入操作ステップを有する制御装置によって、前記トランジションハンドリングツールを自動的に制御するステップを含んでいる、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記トランジションハンドリングツールによって、複数のトランジションアセンブリを前記ガスタービンの中に組み込むステップであって、それぞれのトランジションが、一連の所定のトランジション挿入操作ステップを有している、ステップを含んでいる、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
動力式の多軸運動トランジションハンドリングツールが前記トランジションアセンブリに連結された状態で、前記挿入するステップを行うステップを含んでいる、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
一連の所定のトランジション挿入操作ステップを有する制御装置によって、前記トランジションハンドリングツールを自動的に制御するステップを含んでいる、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記トランジションハンドリングツールによって、複数のトランジションアセンブリを前記ガスタービンの中に組み込むステップであって、それぞれのトランジションが、一連の所定のトランジション挿入操作ステップを有している、ステップを含んでいる、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
事前組み立てされたモジュール式ドロップイントランジションアセンブリであって、前記トランジションアセンブリは、挿入経路に沿って、アクセスポートを通して、ガスタービン燃焼器ケースの中へスライド可能に挿入されるように形成されており、前記挿入経路は、前記アクセスポートに同軸に整合させられており、前記トランジションアセンブリは、トランジションハンドリングツールに連結するように形成された入口部と、前記燃焼器ケースの中で連結するように形成された出口部と、を有し、前記トランジションアセンブリが、挿入の間に、他のタービンコンポーネントに衝突しない限り、前記トランジションアセンブリは、産業用ガスタービンアクセスポートの中への挿入の前および後に、組立仕様および機能的仕様に準拠した内部コンポーネントを有している、トランジションアセンブリ。
【請求項１０】
前記トランジションアセンブリが装着フランジを有し、該装着フランジは、前記トランジションアセンブリを前記挿入経路に沿ってガスタービン燃焼器アクセスポートの中へ挿入するためのトランジションハンドリングツールに連結するように形成されている、請求項9に記載のトランジションアセンブリ。
【請求項１１】
圧縮機セクション、燃焼器セクション、およびタービンセクションを有するガスタービンと、
燃焼器ケースを備えた前記燃焼器セクションであって、前記燃焼器ケースは、円形配列に整合させられた燃焼器アクセスポートの複数のそれぞれの対応したペア、および、前記燃焼器ケースの中の対応したそれぞれのトランジションアセンブリ挿入経路を画定しており、前記トランジションアセンブリ挿入経路は、そのそれぞれのアクセスポートに同軸に整合させられた前記燃焼器セクションと、
燃焼器アクセスポートおよび挿入経路の前記対応したペアのそれぞれに対応した複数の事前組み立てされたモジュール式ドロップイントランジションアセンブリであって、前記挿入経路は、その挿入経路に沿ってそのアクセスポートの中へスライド可能に挿入するように形成された、前記トランジションアセンブリと、
前記燃焼器ケースの近位にある燃焼器サービスゾーンであって、該燃焼器サービスゾーンは、他のタービンシステムコンポーネントに接触することなく、その対応した挿入経路に沿って、その対応したアクセスポートの中へ、それぞれのトランジションアセンブリをスライド可能に挿入することを可能にした、燃焼器サービスゾーンと、
を含んでいる、産業用ガスタービンシステム。
【請求項１２】
前記トランジションアセンブリが、挿入の間に、他のタービンシステムコンポーネントに衝突しない限り、それぞれのトランジションアセンブリが、産業用ガスタービンアクセスポートへの挿入の前および後に、組立仕様および機能的仕様に準拠する内部コンポーネントを有している、請求項11に記載のシステム。
【請求項１３】
前記システムが、前記燃焼器サービスゾーンの中で配向された動力式の多軸運動トランジションハンドリングツールを含み、前記トランジションハンドリングツールは、そのそれぞれの挿入経路に沿って前記燃焼器ケースの中へそれを挿入するために、それぞれのトランジションアセンブリに連結されるように形成されている、請求項12に記載のシステム。
【請求項１４】
前記システムが、制御装置を含み、該制御装置は、前記トランジションハンドリングツールに連結されており、一連の所定のトランジションアセンブリ挿入操作ステップにおいて、前記トランジションハンドリングツールの移動を制御している、請求項13に記載のシステム。
【請求項１５】
前記トランジションハンドリングツールが、
垂直方向のサポートカラムと、
前記燃焼器ケースに対する垂直方向の上昇を選択的に変化させるために、前記垂直方向のサポートカラムに連結された昇降プラットフォームと、
前記燃焼器ケースに対する横断方向位置、軸線方向位置、および回転位置を選択的に変化させるために、前記昇降プラットフォームに連結された燃焼器アライメントプラットフォームと、
前記トランジションに連結するために、前記燃焼器アライメントプラットフォームに連結されているトランジショングリッパーと、
を含んでいる、請求項14に記載のシステム。
【請求項１６】
前記システムが、前記燃焼器サービスゾーンの中で配向された動力式の多軸運動トランジションハンドリングツールを含み、該トランジションハンドリングツールは、そのそれぞれの挿入経路に沿って前記燃焼器ケースの中へトランジションアセンブリを挿入するために、それぞれのトランジションアセンブリに連結されるように適合されている、請求項11に記載のシステム。
【請求項１７】
前記システムが、制御装置を含み、該制御装置は、前記トランジションハンドリングツールに連結されており、一連の所定のトランジションアセンブリ挿入操作ステップにおいて、前記トランジションハンドリングツールの移動を制御している、請求項16に記載のシステム。
【請求項１８】
前記トランジションハンドリングツールが、
垂直方向のサポートカラムと、
前記燃焼器ケースに対する垂直方向の上昇を選択的に変化させるために、前記垂直方向のサポートカラムに連結された昇降プラットフォームと、
前記燃焼器ケースに対する横断方向位置、軸線方向位置、および回転位置を選択的に変化させるために、前記昇降プラットフォームに連結されたトランジションアライメントプラットフォームと、
前記トランジションアセンブリに連結するために、前記トランジションアライメントプラットフォームに連結されたトランジショングリッパーと、
を含んでいる、請求項17に記載のシステム。
【請求項１９】
前記トランジションアセンブリが、装着フランジを有し、該装着フランジは、前記トランジションアセンブリを挿入経路に沿ってガスタービン燃焼器アクセスポートの中へ挿入するための前記トランジショングリッパーに連結するように形成されている、請求項18に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、2012年11月7日に出願され、番号13/670,741が割り当てられた、「MODULAR DROP-IN COMBUSTOR ASSEMBLY FOR INDUSTRIAL GAS TURBINE AND METHOD FOR INSTALLATION」という表題の同時係属中の米国特許出願の一部継続出願であり、その全体は、参照により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、産業用ガスタービンのための燃焼器およびトランジションに関し、より具体的には、産業用ガスタービンの中への組み込みの前に、組立仕様および機能的仕様に準拠するように事前組み立てされたモジュール式ドロップイン燃焼器およびトランジションに関する。また、本発明は、産業用ガスタービンの中へのトランジションの組み込みのための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
公知の産業用ガスタービンは、燃焼器ケースの中のアクセスポートへのフランジ付き接続部を備える交換可能な燃焼器を利用する。公知の燃焼器設計において、概して環状形状の燃焼器バスケットは、燃焼器フランジの遠位において、開口した先端部部分を有しており、それは、対応する燃焼器トランジションの入口端部の中へ、挿入経路に沿って、入れ子方式で挿入され、燃焼器トランジションは、それぞれのアクセスポート、燃焼器バスケット、およびトランジション開口部の中心線と同軸になっている。トランジションは、燃焼器の前に挿入経路に沿って挿入され、それは、また、それぞれのアクセスポートの中心線と同軸になっている。公知の入口サポートは、トランジション入口ポートおよびアクセスポートの相対的な配向を固定する。その後、燃焼器が、トランジション開口部の中へ挿入される。トランジションおよび燃焼器挿入は、燃焼器ケースの中のそれらの共通の同軸のアライメント経路に沿った人間による両方のアライメントと併用して、クレーンおよび/またはブロックおよびタックルギヤを用いて連続的に行われ、それらのそれぞれの重量を保持することが多い。それぞれの燃焼器およびトランジション長さは、それらのアセンブリの外周と、燃焼器ケースの内側または外側にある他のタービンコンポーネントとの間のそれらのそれぞれの半径方向クリアランスよりもかなり大きい。それらのそれぞれの所望の挿入経路からのトランジションアセンブリまたは燃焼器アセンブリのいずれかの小さいヨー偏差は、アセンブリと別のタービンコンポーネントとの間の不注意による衝突接触を結果として生じさせる可能性があり、場合により、アライメント仕様および機能的仕様に非準拠となるミスアライメントを結果として生じさせる。
【０００４】
公知のタービン設計では、完全に組み立てられた燃焼器またはトランジションアセンブリと、燃焼器ケースの外部にある他のタービンコンポーネントとの間に不十分なクリアランスが存在しており、したがって、完全に組み立てられた燃焼器を整合させて挿入することは不可能となる。特に、アライメントが、主に人間オペレーターによって行われる場合には、1200ポンド(545kg)を超える完全に組み立てられた燃焼器重量は、組み込みの間の正確な燃焼器アライメントをさらに複雑にする。同様に、完全に組み立てられたトランジションは、242ポンド(110kg)を超える重さがあり、典型的に、おおよそ5:1の長さと半径方向クリアランスとの比率を操縦することが比較的に困難である。比較的に長くて薄いトランジションアセンブリは、そのアライメント経路からのわずかなヨー偏差だけを伴って、燃焼器ケースの中に完全に挿入されなければならない。たとえば、燃焼器アクセスポートの中へのトランジションアセンブリ出口端部の初期挿入の間、出口端部外周部とアクセスポート内径との間に、合計でおおよそ0.6インチ(16mm)だけの最小半径方向クリアランスが存在している。
【０００５】
完全に組み立てられた燃焼器組み込みのクリアランスが欠如しているということ、および、燃焼器重量によって悪化するアライメントの複雑さを前提として、公知の産業的な解決策は、初期組み立て、サービスおよび現場保守、ならびに、燃焼器の挿入の間に、燃焼器ケースアクセスポートの中へ燃焼器サブコンポーネントを現場で組み立てるということである。完全な燃焼器を構築するために、燃焼器アクセスポートの中にサブコンポーネントを組み立てること、および、それに続いて、アライメント/性能仕様に準拠するように検査することは、工場または公認のサービス設備の作業台での組み立ておよび検査よりも非常に遅い。また、制御された環境における工場および/またはサービスセンター事前組み立ては、専用の組み立て専門家によって行うことが可能であり、専用の組み立て専門家は、より広い範囲の修理サービスを行わなければならない現場人員よりも、多くの実用的な組み立て経験および技能を有している可能性がある。残念なことに、完全に組み立てられたユニットのために不十分な組み込みクリアランスしか存在しない場合には、または、全体的なコンポーネント重量、または、正確なアライメント固定具の欠如に起因して、必要とされる組み込み精度の高いアライメントが、現場において信頼性高くおよび一貫して実現され得ない場合には、ドロップイン燃焼器の事前組み立ては、実行可能でない。
【０００６】
トランジション組み込みの公知の挑戦に関して、トランジション入口マウスおよび出口マウスの両方は、アクセスポートを通して有底の非貫通キャビティーの中へ挿入される、比較的に軸線方向に長いチューブ状の構造体の正確な半径方向のアライメントを同時に必要とする。燃焼器バスケット出口マウスに対してトランジション入口部の適正な同軸のアライメントのために、小さい公差が必要とされるということは、挿入／アライメント経路に沿って、トランジション入口マウスと燃焼器ケースアクセスポートとの比較的に正確な同軸のアライメントを必要とする。追加的に、挿入経路に沿って、ガスタービンセクション入口面に対するトランジションアセンブリ出口マウスの正確なアライメントが必要とされる。トランジション出口部は、トランジションシールと嵌合しなければならず、トランジションシールは、トランジション出口部／タービンセクション入口部インターフェースにおける空気漏洩を排除するために必要である。
【０００７】
燃焼器ケースの内側または外側の他のタービンコンポーネントとの不注意によるトランジション接触／衝突（それは、トランジションまたは他の接触しているコンポーネントを損傷させる可能性がある）の過度のリスクなしに、組み込み経路に沿って、燃焼器ケースアクセスポートの中への、事前組み立てされたトランジションの直接的なアライメントおよび組み込みを促進させるのに十分な外部クリアランスを、燃焼器ケースの外側に備える産業用ガスタービンに対する別の要求が存在している。
【０００８】
また、好ましくは、自動制御下において、繰り返し可能な操作ステップによって、重い事前組み立てされた比較的に長いトランジションのアライメントおよび挿入を促進させる、トランジションハンドリングツールおよびトランジション組み込み方法に対する追加的な要求が存在している。理想的には、そのようなトランジションハンドリングツールは、必要に応じて使用するために、または、保守要員によって様々な現場へ容易に輸送され再組立てされるために、燃焼器ケースアクセスポートの近位に恒久的に組み込まれたままであることが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、燃焼器ケースの内側または外側の他のタービンコンポーネントとの不注意によるトランジション接触/衝突（それは、トランジションを損傷させる可能性がある）の過度のリスクなしに、組み込み経路に沿って、燃焼器ケースアクセスポートの中への、事前組み立てされたトランジションの直接的なアライメントおよび組み込みを促進させるのに十分な外部クリアランスを、燃焼器ケースの外側に備える産業用ガスタービンを提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、好ましくは、自動制御下において、繰り返し可能な操作ステップによって、重い事前組み立てされたトランジションのアライメントおよび挿入を促進させる、トランジションハンドリングツールおよびトランジション組み込みの方法を提供することである。追加的に、トランジションハンドリングツールが、必要に応じて使用するために、または、保守要員によって様々な現場へ容易に輸送され再組立てされるために、燃焼器ケースアクセスポートの近位に恒久的に組み込まれたままであることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの目的および他の目的は、産業用ガスタービンアクセスポートの中への挿入の前および後に、組立仕様および機能的仕様に準拠する内部コンポーネントを有する、事前組み立てされたモジュール式ドロップイントランジションアセンブリによって、本発明にしたがって実現される。トランジションアセンブリは、その組み込みの間に、他のタービンコンポーネントに不注意で衝突しない場合には、燃焼器ケースの中への挿入の後に、それらの仕様への準拠を維持する。不注意による衝突は、燃焼器ケースの近位にある燃焼器サービスゾーンを有することによって回避され、燃焼器サービスゾーンは、他のタービンシステムコンポーネントに接触することなく、その対応する挿入経路に沿って、その対応するアクセスポートの中へ、それぞれの燃焼器および／またはトランジションアセンブリをスライド可能に挿入することを可能にする。燃焼器サービスゾーンの中の多軸運動トランジションハンドリングツール(THT)は、好ましくは、自動制御下において、それぞれのトランジションに連結され、挿入経路に沿って正確なアライメントを促進させる。自動制御は、一連の格納されている所定の操作ステップを実行することによって、一貫した繰り返しの燃焼器ならびに／またはトランジション組み込みおよび除去を促進させる。
【００１２】
本発明の実施形態は、他のタービンコンポーネントに衝突することなく、燃焼器アクセスポートを通して、挿入経路に沿ってスライド可能に挿入することによって、事前組み立てされたトランジションアセンブリを産業用ガスタービンの中に組み込むための方法を特徴とし、他のタービンコンポーネントとの衝突は、トランジションアセンブリを損傷させる可能性があるか、または、そうでなければ変更させる可能性がある。事前組み立てされたトランジションアセンブリは、ドロップインユニットとしての組み込みの前に、組立仕様および機能的仕様に準拠しているものとして、検査および事前認定することが可能である。トランジションアセンブリは、動力式の多軸トランジションハンドリングツール(THT)によって挿入することが可能であり、トランジションハンドリングツール(THT)の操作は、好ましくは、予想通りに繰り返し可能なアライメント操作運動のために自動制御される。
【００１３】
また、本発明の実施形態は、挿入経路に沿ってアクセスポートに同軸に整合させられる挿入経路に沿って、産業用ガスタービン燃焼器ケースアクセスポートの中にスライド可能に挿入するように適合されている、事前組み立てされたモジュール式ドロップイントランジションアセンブリを特徴とする。トランジションアセンブリは、トランジションハンドリングツールに連結するようにさらに適合されている。トランジションアセンブリが、挿入の間に、他のタービンコンポーネントに衝突しない限り、トランジションアセンブリは、産業用ガスタービンアクセスポートの中への挿入の前および後に、組立仕様および機能的仕様に準拠した内部コンポーネントを有している。ドロップイン式の直ぐに使用できるトランジションアセンブリは、組立仕様および機能的仕様に準拠しているものとして「事前認定され」てよく、現場での組み込み検査手順が繰り返される必要がないようになっている。
【００１４】
追加的に、本発明の実施形態は、圧縮機セクション、燃焼器セクション、およびタービンセクションを有するガスタービンを含む産業用ガスタービンシステムを特徴とする。燃焼器セクションは、燃焼器ケースを有しており、燃焼器ケースは、円形配列に整合させられている燃焼器アクセスポートと、燃焼器ケースの中の対応するそれぞれのトランジションアセンブリ挿入経路との複数のそれぞれの対応するペアを画定しており、トランジションアセンブリ挿入経路は、そのそれぞれのアクセスポートに同軸に整合させられる。タービンシステムは、その挿入経路に沿って、そのアクセスポートの中へスライド可能に挿入するように適合されている燃焼器アクセスポートおよび挿入経路の対応するペアのそれぞれに対応する、複数の事前組み立てされたモジュール式ドロップイントランジションアセンブリを有している。タービンシステムは、燃焼器ケースの近位にある燃焼器サービスゾーンであって、燃焼器サービスゾーンは、他のタービンシステムコンポーネントに接触することなく、その対応する挿入経路に沿って、その対応するアクセスポートの中へ、それぞれのトランジションアセンブリをスライド可能に挿入することを可能にする、燃焼器サービスゾーンを有している。タービンシステムは、好ましくは、燃焼器サービスゾーンの中で配向される動力式の多軸運動トランジションハンドリングツール(THT)を有し、トランジションハンドリングツール(THT)は、そのそれぞれの挿入経路に沿って燃焼器ケースの中へそれを挿入するために、それぞれのトランジションアセンブリに連結されるように適合されている。制御装置は、好ましくは、THTに連結されており、一連の所定の燃焼器挿入操作ステップにおいて、THTの移動を制御する。THTの実施形態は、垂直方向のサポートカラムと昇降プラットフォームとを有し、昇降プラットフォームは、燃焼器ケースに対する垂直方向の上昇を選択的に変化させるために、垂直方向のサポートカラムに連結されている。トランジションアライメントプラットフォームは、燃焼器ケースに対する横断方向位置、軸線方向位置、および回転位置を選択的に変化させるために、昇降プラットフォームに連結されている。トランジショングリッパーは、トランジションアセンブリに連結するために、トランジションアライメントプラットフォームに連結されている。
【００１５】
本発明の目的および特徴は、当業者によって、任意のコンビネーションまたはサブコンビネーションで連帯して適用され得る。
【００１６】
本発明の教示は、添付の図面と併用して、以下の詳細な説明を検討することによって、容易に理解することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の産業用ガスタービンシステムの実施形態の斜視図である。
【図２】図1のガスタービンの燃焼器ケースアクセスポートの中に組み込まれた、本発明の事前組み立てされた燃焼器アセンブリの実施形態の斜視図である。
【図３】図2の事前組み立てされた燃焼器アセンブリの側面図である。
【図４】図1のガスタービンの燃焼器ケースの中に組み込まれた、図2および図3の事前組み立てされた燃焼器アセンブリの部分切り欠き図である。
【図５】本発明の産業用ガスタービン燃焼器ケース、アクセスポート、および燃焼器サービスゾーンの実施形態の斜視図である。
【図６】図1のガスタービン、および、燃焼器サービスゾーンの中に位置付けされている本発明の燃焼器ハンドリングツール(CHT)の実施形態の垂直方向のサポートカラムの端部立面図である。
【図７】本発明の燃焼器ハンドリングツール(CHT)の実施形態の斜視図である。
【図８】図7のCHTの燃焼器アライメントプラットフォームの実施形態の立面図である。
【図９】図7のCHTの燃焼器アライメントプラットフォームおよび燃焼器フランジグリッパーの実施形態の斜視図である。
【図１０】図1の産業用ガスタービンの燃焼器サービスゾーンの中に本発明の事前組み立てされた燃焼器を組み込んでいる、図7のCHTの正面図である。
【図１１】本発明のトランジションハンドリングツール(THT)の実施形態の斜視図である。
【図１２】図11のTHTのトランジションアライメントプラットフォームの実施形態の立面図である。
【図１３】図11のTHTのトランジションアライメントプラットフォームおよびトランジションフランジグリッパーの実施形態の斜視図である。
【図１４】図11のTHTのトランジションフランジグリッパーの軸線方向の斜視図である。
【図１５】図1の産業用ガスタービンの燃焼器サービスゾーンの中にトランジションを組み込んでいる、図11のTHTの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
理解を促進させるために、可能な場所では、複数の図に共通している同一の要素を指定するために、同一の参照番号が使用されている。
【００１９】
以下の説明を検討した後で、当業者は、産業用ガスタービンアクセスポートの中への挿入の前および後に、組立仕様および機能的仕様に準拠する内部コンポーネントを有する、事前組み立てされたモジュール式ドロップイン燃焼器および／またはトランジションにおいて、本発明の教示を容易に利用することが可能であるということを、明確に認識することとなる。燃焼器および/またはトランジションアセンブリは、どちらかがその組み込みの間に、他のタービンコンポーネントに不注意で衝突しない場合には、燃焼器ケースの中への挿入の後に、それらの仕様への準拠を維持する。不注意による衝突は、燃焼器ケースの近位にある燃焼器サービスゾーンを有することによって回避され、燃焼器サービスゾーンは、他のタービンシステムの外部または内部コンポーネントに接触することなく、その対応する挿入経路に沿って、その対応するアクセスポートの中へ、それぞれの燃焼器および/またはトランジションアセンブリをスライド可能に挿入することを可能にする。燃焼器サービスゾーンの中のそれぞれの多軸運動燃焼器またはトランジションハンドリングツールは、好ましくは、自動制御下において、それぞれの燃焼器および／またはトランジションに連結され、挿入経路に沿って正確なアライメントを促進させる。自動制御は、一連の格納されている所定の操作ステップを実行することによって、一貫した繰り返しの燃焼器組み込みおよび除去を促進させる。
【００２０】
図1は、圧縮機セクション22と、燃焼器セクション24と、タービンセクション26と、を含んだ本発明の産業用ガスタービン20を示している。タービン20は、燃焼器サービスゾーン28を有しており、それは、破線で示されており、燃焼器サービスゾーン28の中では、すべての配管、配線などが、燃焼器ケース30および燃焼器アセンブリ40への障害物のないアクセスのために除去可能である。また、燃焼器サービスゾーンは、トランジション組み込みにも適用可能である。
【００２１】
図2〜図4を参照すると、それぞれの燃焼器アセンブリ40は、装着フランジ42を有しており、装着フランジ42は、中間スプールピース34および円形配列の締結具36、38によって、燃焼器ケース30アクセスポート32に連結される。また、装着フランジ42は、図7〜図10の燃焼器ハンドリングツール(CHT)に連結するためのねじ込み式の開口44を有している。燃焼器アセンブリ40は、燃焼器ケース30の中に組み込む前に、組立仕様および機能的仕様に準拠するように事前組み立てされ検査されている。燃焼器アセンブリ40を形成する事前組み立てされたコンポーネントは、公知の動作および構造の、外部に装着される燃料噴射器および計装機器46を含む。燃焼器バスケット48は、概して環状の中空の構造のものであり、スワラ49A、ならびに、ベンチュリ49Bおよび燃焼ノズル49Cを収容している。燃焼器装着フランジ42の遠位において、燃焼器バスケット48の先端部48Aは、燃焼器トランジション60の対応する入口マウスまたは端部にスライド可能に嵌合する。出口端部62の遠位において、トランジション60は、タービンセクション26に向けて燃焼ガスを方向付けする。トランジション入口マウスは、公知の構造の入口サポートによって支持されている。燃焼器バスケット先端部48Aの外周は、概して、トランジション60の内径に一致している。燃焼器装着フランジ42から燃焼器バスケット先端部48Aへの少なくとも24インチ(600mm)のおおよその軸線方向の長さと比較して、燃焼器バスケット外周48Bは、対応するアクセスポート32の内周の中に、おおよそ1インチ(25mm)の比較的にタイトな半径方向クリアランスを有している。軸線方向の長さに対する半径方向クリアランスの燃焼器アセンブリ40比率は、比較的に小さい（少なくともおおよそ0.04）ので、アクセスポート32とトランジション60の内周との間で軸線方向の中心線に確立されるその挿入経路に対する燃焼器のわずかなヨーイング偏差が、タービン20の内部コンポーネントとの不注意による燃焼器アセンブリ接触を引き起こす可能性がある。任意のそのような内部接触は、燃焼器アセンブリ40の損傷またはミスアライメントを不注意に引き起こす可能性があり、それは、アライメント仕様および／または機能的仕様から逸脱することを引き起こす可能
性がある。
【００２２】
本発明のガスタービン20では、図1および図5の両方に示されている、開放して整頓されている(uncluttered)燃焼器サービスゾーン28は、アクセスポート32の中への挿入経路に沿って整合させている間の燃焼器アセンブリ40損傷を防止する。サービスゾーン28の中には、燃焼器アセンブリ操縦と干渉するタービン外部コンポーネントは存在していない。しかし、上述のように、燃焼器ケース30の中への燃焼器アセンブリ40挿入の間の所望の挿入経路からのヨーイングミスアライメント偏差は、損傷を引き起こす可能性がある。
【００２３】
本発明の実施形態は、図6〜図10に示されている燃焼器ハンドリングツール(CHT)80を含み、燃焼器ハンドリングツール(CHT)80は、ガスタービン20に関連付けされる燃焼器サービスゾーン28の中のその対応する燃焼器ケースアクセスポート32の中への、比較的に重い燃焼器アセンブリ40の適正なアライメントおよび挿入を促進させる。CHT80は、燃焼器ケース30の右側の燃焼器アセンブリにサービスを行うための右側サポートカラム82と、燃焼器ケース30の左側の燃焼器アセンブリにサービスを行うための左側サポートカラム84と、を含む。本発明の好適な実施形態では、別々の鏡像の燃焼器ハンドリングツールは、それぞれ右側および左側サポートカラム82、84の専用とされるが、タービン20のそれぞれの側で使用するために、CHTコンポーネントを共有することも可能である。
【００２４】
図7の斜視図に示されているように、右側カラム82のためのCHT80が示されている。鏡像を、左側カラムに付けることが可能である。右側サポートカラム82は、基礎装着プレート83によって、タービン20パッドフロアー構造体に、選択的にまたは恒久的に連結される。フィールドサービスのために、CHT80およびそのサポートカラム82を設備から設備へ移動させることが可能であるが、少なくとも1つのCHTを、ある設備に恒久的に残すことが好ましい。電動式のまたは油圧式のクレーンドライブ86が、カラム82に付けられ、多軸CHT80を移動させるための動力を提供する。クレーンドライブ86は、制御装置87の制御下にある。代替的に、CHT80の運動のそれぞれの範囲または運動範囲の集まりは、制御装置87または複数の相互通信制御装置の制御下において、別々のドライブによって駆動され得る。
【００２５】
図7〜図9に示されているように、昇降プラットフォーム88は、Z軸方向（示されている）のCHT垂直方向上昇運動を提供する。燃焼器アライメントプラットフォーム90は、第1のスライダー92、第2のスライダー94、および第3のスライダー96によって、全体的な左右（Y軸）運動を提供する。燃焼器ケースアクセスポート32の中への燃焼器アセンブリ40の挿入のための全体的な前後（X軸）運動は、第4および第5のスライダー106、108によって促進させられる。最終的な燃焼器アセンブリ40移動のための微細な並進運動、たとえば、挿入経路Iに沿って、アクセスポート32およびトランジション60の中に燃焼器40アセンブリを同心円状にセンタリングするための微細な並進運動は、Z軸方向はスライダー110によって提供され、Y軸方向はスライダー112によって提供される。また、CHT80は、3つの座標軸の周りの回転運動を促進させる。タレットアセンブリ100は、Z軸の周りにパンまたはスイープの回転を提供し、タレットアセンブリ104は、Y軸の周りにチルトまたは上方傾斜／下方傾斜の回転を提供し、ハブ114は、（たとえば、その後の締結具38の挿入のために、燃焼器ハブ114ボルトパターンをスプールピース34のボルトパターンに整合させるために）X軸の周りに回転を提供する。
【００２６】
図9および図10を参照すると、ハブ114は、複数のグリッパー120を保持しており、複数のグリッパー120は、ねじ込み式の締結具によって、燃焼器装着フランジ42の中の開口44に連結される。ねじ込み式の締結具および装着フランジ42の中の開口44の代わりに、他のタイプの公知の機械的な連結デバイスを使うことが可能であり、それは、例として油圧機械式もしくは電気機械式のグリッパークローおよび装着フランジ42の中の嵌合構造、嵌合キー／キー溝、またはピン／開口などを含む。図10では、CHT80が、燃焼器アクセスポート32Aの中へ燃焼器アセンブリ40を挿入しており、燃焼器アクセスポート32Aは、燃焼器ケース30の中のおおよそ1時の半径方向の位置に配向されている(図5も参照されたい)。CHT80は、燃焼器アセンブリ40を挿入経路Iに同心円状に整合させ、それは、燃焼器バスケット48または他の燃焼器アセンブリコンポーネントを燃焼器ケース30の中の他のタービンコンポーネントに不注意に衝突させることなく、アクセスポート32Aおよび待っている対応するトランジション60の中へそれを挿入することが必要とされる。
【００２７】
先述のように、CHT80運動は、制御装置87によって制御され、制御装置87は、格納されている命令のセットにアクセスするプロセッサーおよびオペレーティングシステムを利用するプログラマブル論理制御装置またはパーソナルコンピューターとすることが可能である。制御装置87は、好ましくは、CHTの届く範囲で、燃焼器アセンブリ40をそれぞれの個々のタービンアクセスポート32に整合させて挿入するために必要とされるCHT80運動命令のセットを格納している。たとえば、図10では、CHT80は、タービン20の右側のアクセスポートの中へすべての燃焼器アセンブリ40を挿入することが可能であり、左側サポートカラム84に連結されている鏡像のCHTは、タービン20の左側のアクセスポート32の中へ燃焼器アセンブリ40を挿入する。制御装置87の中に格納されている運動命令のセットは、仮想のおよび／または実際のCHT80多軸操作から導かれている。燃焼器アセンブリ40を燃焼器ケースアクセスポート32の中に上手く整合させて組み込み／撤収する運動命令のセットは、制御装置87の中に格納されており、他の制御装置にダウンロードされ得る。必要な場合には、個々の運動命令のセットは、異なるガスタービン組み込みに必要とされるアライメント変形例に準拠するように修正することが可能である。制御装置87は、燃焼器アセンブリ組み込みの遠隔監視のために、および、最新のまたは新しい運動命令のセットを受信するために、発電プラントローカルエリアネットワークまたはインターネットなどのような、ネットワーク87Aと有線または無線通信することが可能である。
【００２８】
本発明の実施形態は、図11〜図15に示されているトランジションハンドリングツール(THT)150を含み、燃焼器ハンドリングツール(CHT)80は、ガスタービン20に関連付けされる燃焼器サービスゾーン28の中のその対応する燃焼器ケースアクセスポート32の中への、比較的に重く、長くて薄いトランジションアセンブリ60の適正なアライメントおよび挿入を促進させる。THT150およびCHT80は、燃焼器ケース30の右側のトランジションおよび／または燃焼器アセンブリにサービスを行うための同じ右側サポートカラム82と、燃焼器ケース30の左側のトランジションおよび／または燃焼器アセンブリにサービスを行うための左側サポートカラム84とを共有する。本発明の好適な実施形態では、別々の鏡像の燃焼器および／またはトランジションハンドリングツールは、それぞれ右側および左側サポートカラム82、84の専用とされるが、タービン20のそれぞれの側で使用するために、THTまたはCHTコンポーネントを共有することも可能である。
【００２９】
図11の斜視図に示されているように、右側カラム82のためのTHT150が示されている。鏡像を、左側カラムに付けることが可能である。右側サポートカラム82は、基礎装着プレート83によって、タービン20パッドフロアー構造体に、選択的にまたは恒久的に連結される。フィールドサービスのために、THT150およびそのサポートカラム82を設備から設備へ移動させることが可能であるが、少なくとも1つのTHTを、ある設備に恒久的に残すことが好ましい。電動式のまたは油圧式のクレーンドライブ86が、カラム82に付けられ、多軸THT150を移動させるための動力を提供する。クレーンドライブ86は、制御装置87の制御下にある。代替的に、THT150の運動のそれぞれの範囲または運動範囲の集まりは、制御装置87または複数の相互通信制御装置の制御下において、別々のドライブによって駆動され得る。
【００３０】
図11〜図13に示されているように、昇降プラットフォーム88は、Z軸方向（示されている）のTHT垂直方向上昇運動を提供する。燃焼器／トランジションアライメントプラットフォーム90は、第1のスライダー92、第2のスライダー94、および第3のスライダー96によって、全体的な左右（Y軸）運動を提供する。燃焼器ケースアクセスポート32の中へのトランジションアセンブリ60の挿入のための全体的な前後（X軸）運動は、第1および第2のTHTスライダー152、154によって促進させられる。たとえば、他のタービン外部コンポーネントまたはTHT自身のコンポーネントとのトランジション接触を回避するために、燃焼器サービスゾーン28の中の最終的なトランジションアセンブリ60移動のための微細な並進運動は、Z軸方向では第3のTHTスライダー156によって提供され、Y軸方向では第4のTHTスライダー158によって提供され、X軸方向では第5のTHTスライダー160によって提供される。また、THT150は、3つの座標軸の周りの回転運動を促進させる。タレットアセンブリ100は、Z軸の周りにパンまたはスイープの回転を提供し、タレットアセンブリ104は、Y軸の周りにチルトまたは上方傾斜／下方傾斜の回転を提供し、THTハブ162は、X軸の周りに回転を提供する。トランジションアセンブリ60が、燃焼器ケース30の中への最終的な挿入のために、アクセスポート32と適切な位置アライメントの状態になると、第6および第7のTHTスライダー164、166が、挿入経路I’に沿ってアクセスポート32の中にトランジションアセンブリ60を同心円状に整合およびセンタリングしている状態で、THTハブ162は、アクセスポート32に対するトランジション60の回転アライメントを促進させる。ここで、燃焼器ケース30の中へのトランジションアセンブリ60の最終的な挿入は、1つまたは複数のTHTスライダーの並進および／または回転軸線によって完了させることが可能である。
【００３１】
図13および図14を参照すると、回転ハブ162／第6および第7のTHTスライダー164、166は、トランジショングリッパー170を保持しており、トランジショングリッパー170は、トランジション60の入口マウス端部において、半径方向フランジに連結される。トランジショングリッパー170は、トランジション60入口部の半径方向フランジに対抗して軸線方向に当接するバッキングプレート172を有している。外部クロー173は、内部グリッパークロー174、176との同心円状の半径方向のアライメントの状態に、トランジション入口部フランジを拘束する。内部グリッパークロー174、176は、トランジション60入口部フランジの内径との係合のために、フランジ付きのリップ部を有している。グリッパークロー174は固定されているが、一方、グリッパークロー176は、トランジション60入口部フランジとの係合のために、公知の油圧式、空気圧式、または電動式のメカニズム（図示略）の制御の下で半径方向に往復運動する。グリッパークロー173、174、176の代わりに、他のタイプの公知の機械的な連結デバイスを使うことが可能であり、それは、例として、ねじ込み式の締結具およびトランジション60入口部フランジの中の開口44、嵌合キー／キー溝、またはピン／開口などを含む。図15では、THT150が、燃焼器アクセスポート32Aの中へトランジションアセンブリ60を挿入しており、燃焼器アクセスポート32Aは、燃焼器ケース30の中のおおよそ1時の半径方向の位置に配向されている（図5も参照されたい）。THT150は、トランジションアセンブリ60を挿入経路I’に同心円状に整合させ、それは、トランジションアセンブリを燃焼器ケース30の中の他のタービンコンポーネントに不注意に衝突させることなく、アクセスポート32Aの中への挿入を促進させる。
【００３２】
先述のように、THT150運動は、制御装置87によって制御され、制御装置87は、格納されている命令のセットにアクセスするプロセッサーおよびオペレーティングシステムを利用するプログラマブル論理制御装置またはパーソナルコンピューターとすることが可能である。制御装置87は、好ましくは、THTの届く範囲で、燃焼器トランジションアセンブリ60をそれぞれ個々のタービンアクセスポート32の中に整合させて挿入するために必要とされるTHT150運動命令のセットを格納している。たとえば、図15では、THT150は、タービン20の右側のアクセスポートの中へ1つまたは複数のトランジションアセンブリ60を挿入することが可能であり、左側サポートカラム84に連結されている鏡像のTHTは、タービン20の左側のアクセスポート32の中へ1つまたは複数のトランジションアセンブリ60を挿入する。制御装置87の中に格納されている運動命令のセットは、仮想のおよび／または実際のTHT150多軸操作から導かれている。1つまたは複数のトランジションアセンブリ60を燃焼器ケースアクセスポート32の中に上手く整合させて組み込み/撤収する運動命令のセットは、制御装置87の中に格納されており、他の制御装置にダウンロードされ得る。必要な場合には、個々の運動命令のセットは、異なるガスタービン組み込みに必要とされるアライメント変形例に準拠するように修正することが可能である。制御装置87は、燃焼器アセンブリ組み込みの遠隔監視のために、および、最新のまたは新しい運動命令のセットを受信するために、発電プラントローカルエリアネットワークまたはインターネットなどのような、ネットワーク87Aと有線または無線通信することが可能である。
【００３３】
本発明の教示を組み込む様々な実施形態が、本明細書で詳細に示され、説明されてきたが、当業者は、これらの教示をさらに組み込む多くの他の様々な実施形態を容易に考え出すことが可能である。本発明は、その適用例において、本説明に述べられているかまたは図面に図示されているコンポーネントの構造および配置の例示的な実施形態の詳細に限定されない。本発明は、他の実施形態とすることが可能であり、様々な方式で実行または実施することが可能である。また、本明細書で使用されている表現および専門用語は、説明の目的のためのものであり、限定としてみなされるべきではないということが理解されるべきである。本明細書において、「含む(including)」、「含む(comprising)」、または「有する(having)」、およびそれらの変化形の使用は、その後にリストアップされている事項およびその均等物、ならびに、追加的な事項を包含することを意味している。そうでないと特定または限定されていなければ、「装着される」、「接続される」、「支持される」、および「連結される」の用語、ならびに、その変化形は、広い意味で使用され、直接的なおよび間接的な、装着、接続、支持、および連結を包含している。さらに、「接続される」および「連結される」は、物理的なまたは機械的な接続または連結に制限されない。
【符号の説明】
【００３４】
20  産業用ガスタービン
22  圧縮機セクション
24  燃焼器セクション
26  タービンセクション
28  燃焼器サービスゾーン
30  燃焼器ケース
32  アクセスポート
32A  アクセスポート
34  中間スプールピース
36  締結具
38  締結具
40  燃焼器アセンブリ
42  燃焼器装着フランジ
44  開口
46  計装機器
48  燃焼器バスケット
48A  燃焼器バスケット先端部
48B  燃焼器バスケット外周
49A  スワラ
49B  ベンチュリ
49C  燃焼ノズル
60  トランジションアセンブリ
80  燃焼器ハンドリングツール(CHT)
82  右側サポートカラム
83  基礎装着プレート
84  左側サポートカラム
86  クレーンドライブ
87  制御装置
87A  ネットワーク
88  昇降プラットフォーム
90  燃焼器/トランジションアライメントプラットフォーム
92  第1のスライダー
94  第2のスライダー
96  第3のスライダー
100  タレットアセンブリ
104  タレットアセンブリ
106  第4のスライダー
108  第5のスライダー
110  スライダー
112  スライダー
114  ハブ
120  グリッパー
150  トランジションハンドリングツール(THT)
152  第1のTHTスライダー
154  第2のTHTスライダー
156  第3のTHTスライダー
158  第4のTHTスライダー
160  第5のTHTスライダー
162  THTハブ
164  第6のTHTスライダー
166  第7のTHTスライダー
170  トランジショングリッパー
172  バッキングプレート
173  外部グリッパークロー
174  内部グリッパークロー
176  内部グリッパークロー
【図１】
2015534036.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015534036.tif 000008
【図７】
2015534036.tif 000009
【図８】
2015534036.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2015534036.tif 000012
【図１１】
2015534036.tif 000013
【図１２】
2015534036.tif 000014
【図１３】
2015534036.tif 000015
【図１４】
2015534036.tif 000016
【図１５】
2015534036.tif 000017
【国際調査報告】
2015534036.tif 000018
2015534036.tif 000019
2015534036.tif 000020