(57)【要約】【課題】高速入口空気流の領域を備えたベルマウスケーシング（４０）と幾つかの回転ブレード（７０）とを有する圧縮機（３０）用のオンライン水洗浄システム（２００）を提供する。【解決手段】本水洗浄システム（２００）は、ベルマウスケーシング（４０）内で高速入口空気流の領域の辺りに配置された幾つかの水ノズル（２１０）と、水滴のストリーム（２２０）とを含むことができる。水滴のストリーム（２２０）は、水ノズル（２１０）によって、ベルマウスケーシング（４０）及び回転ブレード（７０）を避けるように狙いを定められる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速入口空気流の領域を備えたベルマウスケーシング（４０）と複数の回転ブレード（７０）とを有する圧縮機（３０）用のオンライン水洗浄システム（２００）であって、
前記ベルマウスケーシング（４０）内で且つ前記高速入口空気流の領域の辺りに配置された複数の水ノズル（２１０）と、
水滴のストリーム（２２０）と、を含み、
前記水滴のストリーム（２２０）が、前記複数の水ノズル（２１０）によって、前記ベルマウスケーシング（４０）及び複数の回転ブレード（７０）を避けるように狙いを定められる、
オンライン水洗浄システム（２００）。
【請求項２】
前記複数の水ノズル（２１０）が、複数の後方側水洗浄ノズル（２１０）を含む、請求項１記載のオンライン水洗浄システム（２００）。
【請求項３】
前記ベルマウスケーシング（４０）が入口（４５）を含み、前記複数の水ノズル（２１０）が、前記入口（４５）と前記複数の回転ブレード（７０）と間に配置される、請求項１記載のオンライン水洗浄システム（２００）。
【請求項４】
前記複数のノズル（２１０）と連通した圧力調整バルブ（２３０）をさらに含む、請求項１記載のオンライン水洗浄システム（２００）。
【請求項５】
前記圧縮機（３０）が複数のストラット（６０）をさらに含み、前記複数の水ノズル（２１０）が、前記複数のストラット（６０）の対間に配置される、請求項１記載のオンライン水洗浄システム（２００）。
【請求項６】
前記複数の水ノズル（２１０）が、前記ストラット（６０）の各対に対するノズル（２１０）を含む、請求項５記載のオンライン水洗浄システム（２００）。
【請求項７】
前記複数の水ノズル（２１０）が、前記ストラット（６０）の各対に対する複数のノズル（２１０）を含む、請求項５記載のオンライン水洗浄システム（２００）。
【請求項８】
前記水滴のストリーム（２２０）が、前記複数の水ノズル（２１０）によって、前記複数のストラット（６０）を濡らすのを避けるように狙いを定められる、請求項５記載オンライン水洗浄システム（２００）。
【請求項９】
ベルマウスケーシング（４０）によって形成されかつ幾つかの回転ブレード（７０）に至る高速空気ストリームの空気入口通路（２０）を備えた圧縮機（３０）を有するタービンのオンライン洗浄方法であって、
前記高速空気ストリームの位置を確定するステップと、
水滴の噴射（２２０）を前記高速空気ストリームの位置に狙いを定めるステップと、
前記水滴の噴射（２２０）が前記ベルマウスケーシング（４０）又は幾つかの回転ブレード（７０）の表面を覆うのではなく前記空気入口通路（２０）内に留まるように、該水滴の噴射（２２０）を前記高速空気ストリームの位置に供給するステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
前記圧縮機（３０）が複数のストラット（６０）をさらに含み、該方法が、前記水滴の噴射（２２０）が前記複数のストラット（６０）の表面を覆うのではなく前記空気入口通路（２０）内に留まるように前記水滴のストリーム（２２０）を供給するステップをさらに含む、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンの改良型オンライン圧縮機水洗浄システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
オンライン水洗浄システムは一般に、ガスタービン圧縮機から汚染物質を除去するために使用される。運行スケジュールによりさらに有効なオフライン洗浄を実行するための休止時間が許されない場合に、オンラインシステムは、ガスタービン効率を回復させる。例えば、ＭｃＤｅｒｍｏｔｔの米国特許第５，０１１，５４０号には、一般に使用されるオンライン水洗浄システムが記載されている。システムのノズルは、圧縮機ベルマウスケーシングに対する入口の上流の位置に又は入口に直接設置される。これらのノズルは、比較的低速空気の領域内に水滴の噴射ミストを形成する。運転中になったとき、噴射ミストは、回転する圧縮機により発生した負圧によってベルマウスを通して圧縮機入口内に引き込まれる。
【０００３】
しかしながら、この公知のシステムは、ミスト水滴の特定の移動経路に対処しない。その結果、ブレードの前縁に沿った根元領域を含む望ましくない位置において、第１段回転ブレードの腐食が発生する可能性がある。水滴によって生じた腐食孔が限界傷寸法を超えた場合、ブレードの全体破壊が発生するおそれがある。このような事象を防止するために、ブレードの検査及び補修プログラムと同時に洗浄時間のモニタが必要になる場合がある。しかしながら、これらの要求は、時間を浪費しまた費用がかかる。
【特許文献１】米国特許第５，０１１，５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、タービン圧縮機の効果的な洗浄を行いながら第１段ロータブレードの根元腐食を排除又は減少させるオンライン水洗浄システムに対する要望がある。得られた洗浄は、一般に公知のシステムよりもより効果的でないとしても同等に効果的であることが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本出願は、既知の高速入口空気流の領域を備えたベルマウスケーシングと幾つかの回転ブレードとを有する圧縮機用のオンライン水洗浄システムについて述べる。本水洗浄システムは、ベルマウスケーシング内で既知の高速入口空気流の領域の辺りに配置された幾つかの水ノズルと、水滴のストリームとを含むことができる。水滴のストリームは、水ノズルによって、ベルマウスケーシング及び回転ブレードを避けるように狙いを定められる。
【０００６】
水ノズルは、幾つかの後方側水洗浄ノズルを含む。ベルマウスケーシングは入口を含み、水ノズルは入口と回転ブレードとの間に配置される。水ノズルは、後方ノズルとすることができる。圧縮機はまた、幾つかのストラットを含むことができる。水ノズルは、ストラット間に配置することができる。ストラットの各対に対する水ノズルを設けることができる。水滴のストリームは、水ノズルによって、ストラットを濡らすのを避けるように狙いを定められる。圧力調整バルブは、ノズルと連通させることができる。
【０００７】
本出願はさらに、ベルマウスケーシングによって形成されかつ幾つかの回転ブレードに至る高速空気ストリームの空気入口通路を備えた圧縮機を有するタービンのオンライン洗浄方法について述べる。本方法は、高速空気ストリームの位置を確定するステップと、水滴の噴射を高速空気ストリームの位置に狙いを定めるステップと、水滴の噴射がベルマウスケーシング又は回転ブレードの表面を覆うのではなく空気入口通路内に留まるように該水滴の噴射を高速空気ストリームの位置に供給するステップとを含むことができる。
【０００８】
圧縮機はまた、幾つかのストラットを有することができる。本方法はさらに、水滴の噴射がストラットの表面を覆うのではなく空気入口通路内に留まるように水滴のストリームを供給するステップを含む。
【０００９】
本出願はさらに、既知の高速入口空気流の領域を備えたベルマウスケーシングと、幾つかの回転ブレードと、幾つかのストラットとを有する圧縮機用のオンライン水洗浄システムについて述べる。本水洗浄システムは、１対のストラット間でかつ既知の高速入口空気流の領域の辺りでベルマウスケーシング内に配置された幾つかの水ノズルを含むことができる。本水洗浄システムは、水滴のストリームを含む。水滴のストリームは、水ノズルによって、ベルマウスケーシング、回転ブレード及びストラットを避けるように狙いを定められる。
【００１０】
本発明のこれらの及びその他の特徴は、図面及び特許請求の範囲と関連させて実施形態の以下の詳細な説明を精査することにより、当業者には明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、幾つかの図を通して同じ参照符号が同様の要素を示す図面を参照すると、図１及び図２は、公知の水洗浄システム１０の実例を示す。水洗浄システム１０のノズルは、圧縮機３０の空気入口通路２０の辺りに配置される。全体的に説明すると、圧縮機３０の空気入口通路２０は、入口のプレナム５０と連通した状態でベルマウスケーシング４０によって形成される。ベルマウスケーシング４０は、入口プレナム５０に隣接する入口４５を含む。空気入口通路２０は次に、幾つかのベルマウスストラットを通り過ぎて圧縮機３０の幾つかの回転ブレード７０に至る。
【００１２】
図２に示すように、オンライン水洗浄システム１０は、幾つかの独立した供給マニホルドと、前方マニホルド７５と、後方マニホルド８０とを含む。各マニホルドは、幾つかの対応するノズル、幾つかの後方ノズル９０及び幾つかの前方ノズル１００に水を供給する。この構成は、ＭｃＤｅｒｍｏｔｔの米国特許第５，０１１，５４０号に示されたものと類似しており、この特許は、本明細書に参考文献として組み入れる。水洗浄システム１０全体はまた、オフライン水洗浄のために使用する独立したマニホルド１０５及びノズル１１０を含むことができる。この実例では、その他の上流ノズル１１５もまた、使用することができる。
【００１３】
上述したように、ノズル９０及び１００の組は両方とも、水滴の噴射ミストを生成し、この水滴の噴射ミストは、回転する圧縮機ブレード７０により発生した負圧によって空気入口通路２０内に引き込まれる。空気入口通路２０に沿った移動において、幾らかの水滴が、ベルマウスケーシング４０の内径壁及び／又はベルマウスストラット６０に衝突する可能性がある。高度に集中したこれらの水滴が、第１段回転ブレード７０の根元に衝突する可能性がある。従って、この実例に記載したノズル９０、１００、１１５は、狙いを定める機能が最小であり、従って効果的な洗浄がより劣っており、またブレード７０に大きな損傷をもたらす可能性がある。
【００１４】
図３及び図４は、本明細書に記載するような水洗浄システム２００を示す。この水洗浄システム２００では、前方水洗浄ノズル１００が排除され、後方オンライン水洗浄ノズル９０が再設計されて新しい位置に移動されている。新しい後方ノズル２１０は、公知の水洗浄システム１０の後方側ノズル９０の元の位置より下流に配置される。より具体的には、後方側ノズル２１０は、ベルマウスケーシング４０内部の空気入口通路２０の辺りでかつベルマウスストラット６０間に配置される。ノズル２１０は、ケーシング４０の壁に機械加工した孔内に取り付けることができる。ノズル２１０の数は、ストラット６０又はストラット６０の対と等しいか又はそれよりも多くすることができる。隣接するストラット６０の各組間には、単一の又は複数のノズル２１０を取り付けることができる。
【００１５】
ノズル２１０は、噴射ミストが圧縮機３０の空気入口通路２０に効率的に流入することを解析及び試験により確認した既知の高入口空気速度の領域内に配置される。空気速度領域の詳細は、空気入口通路２０、入口プレナム５０及びベルマウスケーシング４０を空気力学モデル化することによって確定することができる。その位置決めにより、ベルマウスケーシング４０及びストラット６０の壁を濡らすことが最少になりかつ第１段ブレード７０の根元に達する水の量が減少する。
【００１６】
機能的には、後方側ノズル２１０は、圧縮機空気入口通路２０内に狙いを定める機能をもたらす位置の辺りに設置される。高入口空気速度の辺りの位置は、水滴の噴射２２０の方向を最適化することを可能にする。最適な噴射の到達範囲は、ブレード７０の根元を除いて噴射水滴２２０を十分に半径方向に分布させるように定められる。実際に狙いを定めることは、ノズルの圧力比、噴射角度及びノズル先端の設計を考慮することにより達成される。従って、噴射水滴２２０の大部分は、圧縮機空気入口通路２０内の自由空気流経路内に残る。
【００１７】
噴射水滴２２０の大きさ及び速度プロフィールは両方とも、入口空気速度が変化すると変動することになる。入口空気速度は圧縮機３０及び入口空気入口通路２０の形状寸法に直接関係するので、システム２００の最適設計は、各特定のガスタービンのモデルについて解析して定めなければならない。この最適化は、計算流体力学（ＣＦＤ）及びフルスケール風洞（ｒｉｇ）試験を含むシステムのモデル化によって達成することができる。速度はまた、周囲の運転条件、タービン負荷及びその他の運転パラメータによって変動することになる。
【００１８】
水供給圧力がノズルの圧力比に対する一因になるので、システム２００はまた、圧力を所望のレベルに維持するのを保証するための圧力調整バルブ２３０及び局所圧力ゲージ２４０を含むことができる。圧力変換器２５０もまた、使用することができる。
【００１９】
以上の説明は本発明の好ましい実施形態にのみ関連するものであること、並びに特許請求の範囲及びその均等物によって定まる本発明の全般的技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく本発明において多くの変更及び改良を加えることができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】圧縮機のベルマウスケーシング入口の上流に配置された公知の水洗浄システムの側面断面図。
【図２】図１の水洗浄システムの水マニホルドシステムの斜視図。
【図３】本明細書に記載しかつ圧縮機のベルマウスケーシング入口の下流に配置した水洗浄システムの側面断面図。
【図４】図３の水洗浄システムの水マニホルドシステムの斜視図。
【符号の説明】
【００２１】
１０  公知の水洗浄システム
２０  空気入口通路
３０  圧縮機
４０  ベルマウスケーシング
４５  入口
５０  入口プレナム
６０  ベルマウスストラット
７０  ブレード
７５  前方マニホルド
８０  後方マニホルド
９０  オンライン後方側水洗浄ノズル
１００  オンライン前方側水洗浄ノズル
１０５  オフラインマニホルドシステム
１１０  オフライン水洗浄ノズル
１１５  上流ノズル
２００  水洗浄システム
２１０  オンライン後方側水洗浄ノズル
２２０  水滴の噴射
２３０  圧力調整バルブ
２４０  局所圧力ゲージ
２５０  圧力変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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