(57)【要約】【課題】  液体燃料の漏れを低減するための燃料パージシステム及びパージの方法を提供する。【解決手段】  ガスタービンエンジン（１０）用の燃料パージシステム（４０）は、燃料供給源（３２）から液体燃料を受け取って、液体燃料を燃焼器組立体（１４）に分配するように構成された燃料マニホルドを含む。また、液体を液体供給源（４４）から受け取って、該液体を燃料マニホルドに分配して、燃焼器組立体のパージ運転の際に燃料マニホルドを加圧するように構成された燃料ポンプ（５６）を含む。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１０）用の燃料パージシステム（４０）であって、
燃料供給源（３２）から液体燃料を受け取って、前記液体燃料を燃焼器組立体（１４）に分配するように構成された燃料マニホルド（３４）と、
液体を液体供給源（４４）から受け取って、前記液体を前記液体マニホルドに分配して、前記燃焼器組立体のパージ運転の際に前記燃料マニホルドを加圧するよう構成された液体ポンプ（５６）と、
を備える、燃料パージシステム。
【請求項２】
前記液体は、水を含む、請求項１に記載の燃料パージシステム。
【請求項３】
前記液体は、脱塩水を含む、請求項２に記載の燃料パージシステム。
【請求項４】
水を前記液体供給源から受け取って、水噴射ポンプと水マニホルドとの間に配置された水バルブの開状態の際に、前記水を水分配ライン（５０）に沿って水マニホルドに分配するように構成された水噴射ポンプ（４８）をさらに備える、請求項２に記載の燃料パージシステム。
【請求項５】
前記液体ポンプは、前記水バルブの閉状態の際に水を圧送するよう構成された水シールポンプを備える、請求項４に記載の燃料パージシステム。
【請求項６】
前記液体は、少なくとも２ｐｓｉｇの圧力で圧送される、請求項１に記載の燃料パージシステム。
【請求項７】
前記液体は、少なくとも３ｐｓｉｇの圧力で圧送される、請求項１に記載の燃料パージシステム。
【請求項８】
前記燃料供給源と前記燃料マニホルドとの間に配置された液体燃料バルブ（３８）をさらに備え、前記液体は、前記液体燃料バルブの閉状態の際に前記燃料マニホルドに分配されて、前記液体燃料の漏洩部分が前記燃料マニホルドに流入するのを低減する、請求項１に記載の燃料パージシステム。
【請求項９】
ガスタービンエンジン（１０）をパージする方法であって、
液体燃料供給源（３２）と燃料マニホルドとの間に配置された液体燃料バルブを閉じるステップと、
燃焼器組立体（１４）のパージ運転の際に、液体ポンプ（５６）からの液体を用いて前記燃料マニホルドを加圧するステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
前記液体は、水を含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する主題は、ガスタービンエンジンに関し、より具体的には、燃料パージシステム、並びにこのようなガスタービンエンジンの燃焼器組立体をパージする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンの様々な運転状態において、液体燃料が液体燃料マニホルドに流入するのを阻止する必要がある。このような運転の例としては、ガスタービンエンジンのガス燃料運転の間、又は燃焼器組立体のパージクレジットモードの間を挙げることができる。これは、液体燃料燃焼器ノズル及び液体燃料混合バルブを保護するために行われる。液体燃料がこれらの場所に流入するのを阻止するため、これら構成要素の上流又は液体燃料供給源の下流にバルブ組立体が設けられる。
【０００３】
残念ながら、本質的にバルブが配管を完全に封止できないこと及び配管内の内圧に基づいて、液体燃料がバルブを通って若干漏れて、前述の構成要素に侵入する可能性がある。この問題に対処するために用いられるシステム及び方法は、通常高価でありかつ複雑である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第8381529号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本発明の１つの態様によれば、ガスタービンエンジン用の燃料パージシステムは、燃料供給源から液体燃料を受け、液体燃料を燃焼器組立体に分配させるように構成された燃料マニホルドを含む。また、液体供給源から液体を受け、液体を燃料マニホルドに分配して、燃焼器組立体のパージ運転の際に燃料マニホルドを加圧するように構成された液体ポンプを含む。
【０００６】
本発明の別の態様によれば、ガスタービンエンジンをパージする方法が提供される。本方法は、液体燃料供給源と燃料マニホルドとの間に配置された液体燃料バルブを閉にすることを含む。また、本方法は、燃焼器組立体のバージの際に、液体ポンプからの液体で燃料マニホルドを加圧することを含む。
【０００７】
これらの及び他の利点及び特徴は、図面と併用される以下の説明からより明らかとなる。
【０００８】
本発明とみなされる主題は、本明細書の最後にある特許請求の範囲において具体的に示され、明確に請求されている。本発明の前記及び他の特徴、並びに利点は、添付の図面と併用される以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ガスタービンエンジンの概略図。
【図２】ガスタービンエンジンの液体供給システムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な説明は、図面を参照しながら単なる例として、利点及び特徴と共に本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
図１を参照すると、本発明の例示的な実施形態に従って構成されたタービンシステム、例えばガスタービンエンジン１０が概略的に示される。ガスタービンエンジン１０は、圧縮機セクション１２と、缶環状アレイに配置された複数の燃焼器組立体（そのうち１つを１４として示す）とを含む。燃焼器組立体は、少なくとも１つの燃料ノズルを介して燃料供給システム２０から燃料を受け取り、圧縮機セクション１２から圧縮空気を受け取るように構成される。燃料及び圧縮空気は燃焼器ライナにより規定された燃焼器チャンバ１８に入り、点火されて、タービン２４を駆動するために用いられる、高温高圧の燃焼生成物、つまり空気流を生成する。タービン２４は、燃焼器／タービン軸３０（ロータとも呼ばれる）により圧縮機１２に運転可能に連結された複数の段２６−２８を含む。
【００１２】
運転時に、空気は、圧縮機１２に流入し、圧縮されて高圧ガスとなる。高圧ガスは、燃焼器組立体１４に供給され、燃焼器チャンバ１８において、例えば天然ガス、燃料油、プロセスガス及び／又は合成ガス(シンガス)などの燃料と混合される。燃料／空気つまり可燃混合物は点火されて高圧高温の燃焼ガス流を形成し、これはタービン２４に送られて熱エネルギーから機械的な回転エネルギーに変換される。本明細書の説明から分かるように、供給される燃料は液体燃料であるが、ガスタービンエンジン１０の実施形態では、様々な運転状態の間に用いることができる液体燃料及びガス燃料の両方を用いることも理解されたい。
【００１３】
ここで図２を参照すると、燃料供給システム２０がより詳しく示される。燃料供給システム２０は、液体燃料を貯蔵しかつ分配する液体燃料供給源３２を含む。液体燃料供給源３２は、液体燃料配管装置３６を用いて液体燃料マニホルド３４に流体結合される。液体燃料配管装置３６に沿って１つ又はそれ以上のバルブ３８が設けられ、開状態と閉状態との間を選択的に移行して、液体燃料マニホルド３４への液体燃料の流量を制御する。ベント又はドレンの形態の大気ベント３９が、液体燃料配管装置３６から分岐して設けられる。１つ又はそれ以上のバルブ３８に対して高い位置に配置された液体燃料源３２並びに大気ベント３９に起因して、液体燃料配管装置３６には内圧が存在する。この内圧に基づいて、バルブが閉状態の際に、１つ又はそれ以上のバルブ３８を通って液体燃料の一部が漏れることがある。
【００１４】
この漏洩部分に対処するために、パージシステム４０を用いて、液体燃料マニホルド３４の加圧を行う。パージシステム４０は、燃焼器組立体１４に流体結合され、かつ水マニホルドを介して例えば水などの液体を用いて、燃焼器組立体１４の様々な部分をパージするように構成される。より具体的には、特定の実施形態において、水は脱塩水である。パージシステム４０は、液体供給源４４（例えば水供給源）及び水マニホルド、並びに液体燃料マニホルド３４に流体結合された液体供給ライン４２（例えば水供給ライン）を含む。図示されるように、流体供給ライン４２の主要部分４６が設けられて、主要部分４６は、液体を液体噴射ポンプ４８（例えば水噴射ポンプ）に送り、液体噴射ポンプ４８は、液体を液体分配ライン５０に沿って水マニホルド及び／又は液体燃料マニホルド３４に圧送するように構成される。液体バルブ５２が液体噴射ポンプ４８と液体燃料マニホルド３４との間に設けられ、液体燃料マニホルド３４に対する液体の流量を制御する。液体分配ライン５０は、開状態と閉状態との間を移行する、液体バルブ５４（例えば水バルブ）を含む。
【００１５】
液体噴射ポンプ４８は、流体供給ライン４２の主要部分４６から分岐する液体ライン枝管５８に沿って配置された液体シールポンプ５６（例えば水シールポンプ）に対して、高圧で運転するように構成される。液体シールポンプ５６は、液体噴射ポンプ４８が使用されていない場合に流体ラインの様々な部分をシール／加圧する目的のために用いられる。液体シールポンプ５６は、液体を液体燃料マニホルド３４に圧送して、内部の構成要素を加圧する。加圧により、１つ又はそれ以上のバルブ３８を通り抜ける傾向がある液体燃料の漏洩部分に対抗し、それにより液体燃料が液体燃料配管装置３６に沿って上流位置から液体燃料マニホルド３４に侵入する可能性が低減する。
【００１６】
液体燃料マニホルド３４を液体燃料の漏洩部分から効果的にシールするため、液体シールポンプ５６により圧送された液体は、特定の用途及び運転条件に応じて異なる場合がある、液体燃料配管装置３６の内圧を超える必要がある。１つの実施形態において、液体シールポンプ５６は、液体を約２ｐｓｉｇより高い圧力で圧送するように構成される。別の実施形態において、圧力は約３ｐｓｉｇより高く、これは液体燃料配管装置３６の内圧より高い。
【００１７】
パージクレジットモード等の燃焼器組立体パージ工程における液体燃料マニホルド３４の損傷の可能性を回避するための、ガスタービンエンジン１０の燃焼器組立体１４をパージする方法を提供する。１つの実施形態において、１つ又はそれ以上のバルブ３８は閉じられて燃焼器組立体１４のパージ運転の際に液体燃料マニホルド３４への液体燃料の流れを阻止する。前述のように、バルブを通って若干の漏洩部分が存在する。液体燃料マニホルド３４は、低出力で作動するが液体燃料配管装置３６の内圧より高い圧力の圧送液体を供給する液体シールポンプ５６からの液体で加圧される。燃料供給システム２０に統合された低出力ポンプを使用することにより、液体燃料マニホルド３４のコスト効果が高くかつ効率的な保護を行うことができる。
【００１８】
限られた数の実施形態のみに関して本発明を詳細に説明してきたが、本発明はこのような開示された実施形態に限定されないことは理解されたい。むしろ、本発明は、前記で説明されていない多くの変形、改造、置換、又は均等な構成を組み込むように修正することができるが、これらは、本発明の技術的思想及び範囲に相応する。加えて、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様は記載された実施形態の一部のみを含むことができる点を理解されたい。従って、本発明は、上述の説明によって限定されると見なすべきではなく、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００１９】
１０  ガスタービンエンジン
１２  圧縮機セクション
１４  複数の燃焼器組立体
１８  燃焼器チャンバ
２０  燃料供給システム
２４  タービン
２６〜２８  複数の段
３０  圧縮機／タービン軸
３２  液体燃料供給源
３４  液体燃料マニホルド
３６  液体燃料配管装置
３８  １つ又はそれ以上のバルブ
３９  大気ベント
４０  パージシステム
４２  液体供給ライン
４４  液体供給源
４６  主要部分
４８  液体噴射ポンプ
５０  液体分配ライン
５２  液体バルブ
５４  液体バルブ
５６  液体シールポンプ
５８  液体ライン枝管
【図１】
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【図２】
2016118196.tif 000004
【外国語明細書】
2016118196000001.pdf