(57)【要約】      （修正有）【課題】タービン圧縮機のより効果的な清浄化が可能な水洗方法および水洗システムを提供する。【解決手段】ガスタービン用の制御システムは、制御装置５０を含む。制御装置は、ガスタービンと関連付けられた動作パラメータにアクセスするプロセッサ６６を含む。プロセッサは、ガスタービンシステム１２内に配設されたセンサ６２から複数の信号を受信するように構成される。プロセッサは、複数の信号に基づいて圧縮機効率およびタービン発熱率を導出するようにさらに構成される。プロセッサは、オンライン水洗、オフライン水洗、またはこれらの組み合わせを実行すべきかどうかを判定するように、追加的に構成される。プロセッサがオンライン水洗、オフライン水洗、またはこれらの組み合わせを実行すべきだと判定する場合、プロセッサは、オンライン水洗、オフライン水洗、またはこれらの組み合わせを実行するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサ（６６）を備える制御装置を備え、前記プロセッサ（６６）が、
圧縮機システムを備えるタービンシステム（１２）内に配設されたセンサ（６２）から、複数の信号を受信し、
前記複数の信号に基づいて圧縮機効率およびタービン発熱率を導出し、
オンライン水洗、オフライン水洗、またはこれらの組み合わせを実行すべきかどうかを判定し、
前記オンライン水洗、前記オフライン水洗、または前記これらの組み合わせを実行すべきだと判定される場合、前記オンライン水洗、前記オフライン水洗、または前記これらの組み合わせを実行するように構成される、
ガスタービン（２０）用の制御システム（４８）。
【請求項２】
前記オンライン水洗が低圧圧縮機（ＬＰＣ）オンライン水洗を備え、前記圧縮機効率が低圧圧縮機（ＬＰＣ）の断熱効率を備え、前記オンライン水洗が実行されるべきかどうかを判定することが、ＬＰＣの効率差（ＬＰＣＤＩＦ）（１１８）を第１の範囲と比較することおよび熱範囲百分率（ＨＲＰＣＴ）を第２の範囲と比較することを含み、前記オンライン水洗を実行することが、ＬＰＣオンライン水洗を実行することを含む、請求項１記載の制御システム（４８）。
【請求項３】
前記ＬＰＣＤＩＦを前記第１の範囲と比較することが、前記ＬＰＣＤＩＦが＞０．０１および＜＝０．０２であるかどうかを判定することを含み、前記ＨＲＰＣＴを前記第２の範囲と比較することが、前記ＨＲＰＣＴが＞０．０１および＜＝０．０２であるかどうかを判定することを含む、請求項２記載の制御システム（４８）。
【請求項４】
ＬＰＣの推定効率（１０８）に加算された低下百分率を含む和から、現在のＬＰＣの効率（１０４）を減算することによって、前記ＬＰＣＤＩＦ（１１８）を判定することを含み、前記ＬＰＣの推定効率（１０８）が、ガスタービンシステム（１２）の一団の統計モデルを実行することによって導出される、請求項２記載の制御システム（４８）。
【請求項５】
前記オンライン水洗が高圧圧縮機（ＨＰＣ）（３２）オンライン水洗を備え、前記圧縮機効率が高圧圧縮機（ＨＰＣ）（３２）の断熱効率を備え、前記オンライン水洗が実行されるべきかどうかを判定することが、ＨＰＣの効率差（ＨＰＣＤＩＦ）（１２０）を第１の範囲と比較することおよび熱範囲百分率（ＨＲＰＣＴ）を第２の範囲と比較することを含み、前記オンライン水洗を実行することが、ＬＰＣオンライン水洗を実行することを含む、請求項１記載の制御システム（４８）。
【請求項６】
前記オフライン水洗が低圧圧縮機（ＬＰＣ）オフライン水洗を備え、前記圧縮機効率が低圧圧縮機（ＬＰＣ）の断熱効率を備え、前記オフライン水洗が実行されるべきかどうかを判定することが、ＬＰＣの効率差（ＬＰＣＤＩＦ）（１１８）を第１の範囲と比較することおよび熱範囲百分率（ＨＲＰＣＴ）を第２の範囲と比較することを含み、前記オフライン水洗を実行することが、ＬＰＣオフライン水洗を実行することを含む、請求項１記載の制御システム（４８）。
【請求項７】
前記ＬＰＣＤＩＦを前記第１の範囲と比較することが、前記ＬＰＣＤＩＦが＞０．０２であるかどうかを判定することを含み、前記ＨＲＰＣＴを前記第２の範囲と比較することが、前記ＨＲＰＣＴが＞０．０２であるかどうかを判定することを含む、請求項６記載の制御システム（４８）。
【請求項８】
前記オフライン水洗が高圧圧縮機（ＨＰＣ）（３２）オフライン水洗を備え、前記圧縮機効率が高圧圧縮機（ＨＰＣ）（３２）の断熱効率を備え、前記オフライン水洗が実行されるべきかどうかを判定することが、ＨＰＣの効率差（ＨＰＣＤＩＦ）（１２０）を第１の範囲と比較することおよび熱範囲百分率（ＨＲＰＣＴ）を第２の範囲と比較することを含み、前記オフライン水洗を実行することが、ＨＰＣオフライン水洗を実行することを含む、請求項１記載の制御システム（４８）。
【請求項９】
コンピュータ実行可能コードが保存された非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記コードが、
圧縮機システムを備えるタービンシステム（１２）内に配設されたセンサ（６２）から、複数の信号を受信し、
前記複数の信号に基づいて圧縮機効率およびタービン発熱率を導出し、
オンライン水洗、オフライン水洗、またはこれらの組み合わせを実行すべきかどうかを判定し、
前記オンライン水洗、前記オフライン水洗、または前記これらの組み合わせを実行すべきだと判定される場合、前記オンライン水洗、前記オフライン水洗、または前記これらの組み合わせを実行するための命令を含む、
非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１０】
前記オンライン水洗が低圧圧縮機（ＬＰＣ）オンライン水洗を備え、前記圧縮機効率が低圧圧縮機（ＬＰＣ）の断熱効率を備え、前記オンライン水洗が実行されるべきかどうかを判定することが、ＬＰＣの効率差（ＬＰＣＤＩＦ）（１１８）を第１の範囲と比較することおよび熱範囲百分率（ＨＲＰＣＴ）を第２の範囲と比較することを含み、前記オンライン水洗を実行することが、ＬＰＣオンライン水洗を実行することを含む、請求項９記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１１】
ＬＰＣの推定効率（１０８）に加算された低下百分率を含む和から、現在のＬＰＣの効率（１０４）を減算することによって、前記ＬＰＣＤＩＦ（１１８）を判定することを含み、前記ＬＰＣの推定効率（１０８）が、ガスタービンシステム（１２）の一団の統計モデルを実行することによって導出される、請求項１０記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１２】
前記オンライン水洗が高圧圧縮機（ＨＰＣ）（３２）オンライン水洗を備え、前記圧縮機効率が高圧圧縮機（ＨＰＣ）（３２）の断熱効率を備え、前記オンライン水洗が実行されるべきかどうかを判定することが、ＨＰＣの効率差（ＨＰＣＤＩＦ）（１２０）を第１の範囲と比較することおよび熱範囲百分率（ＨＲＰＣＴ）を第２の範囲と比較することを含み、前記オンライン水洗を実行することが、ＬＰＣオンライン水洗を実行することを含む、請求項９記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
前記オフライン水洗が低圧圧縮機（ＬＰＣ）オフライン水洗を備え、前記圧縮機効率が低圧圧縮機（ＬＰＣ）の断熱効率を備え、前記オフライン水洗が実行されるべきかどうかを判定することが、ＬＰＣの効率差（ＬＰＣＤＩＦ）（１１８）を第１の範囲と比較することおよび熱範囲百分率（ＨＲＰＣＴ）を第２の範囲と比較することを含み、前記オフライン水洗を実行することが、ＬＰＣオフライン水洗を実行することを含む、請求項９記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１４】
前記オフライン水洗が高圧圧縮機（ＨＰＣ）（３２）オフライン水洗を備え、前記圧縮機効率が高圧圧縮機（ＨＰＣ）（３２）の断熱効率を備え、前記オフライン水洗が実行されるべきかどうかを判定することが、ＨＰＣの効率差（ＨＰＣＤＩＦ）（１２０）を第１の範囲と比較することおよび熱範囲百分率（ＨＲＰＣＴ）を第２の範囲と比較することを含み、前記オフライン水洗を実行することが、ＨＰＣオフライン水洗を実行することを含む、請求項９記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１５】
前記オンライン水洗、前記オフライン水洗、または前記これらの組み合わせを実行する前に、圧縮機効率に関連するデータの第１の組を保存するように、および、前記オンライン水洗、前記オフライン水洗、または前記これらの組み合わせを実行した後で、圧縮機効率に関連するデータの第２の組を保存するように構成された命令を備える、請求項９記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
圧縮機システムを備えるタービンシステム（１２）内に配設されたセンサ（６２）から、複数の信号を受信することと、
前記複数の信号に基づいて圧縮機効率およびタービン発熱率を導出することと、
オンライン水洗、オフライン水洗、またはこれらの組み合わせを実行すべきかどうかを判定することと、
前記オンライン水洗、前記オフライン水洗、または前記これらの組み合わせを実行すべきだと判定される場合、前記オンライン水洗、前記オフライン水洗、または前記これらの組み合わせを実行することと、
を含む、ガスタービンシステム（１２）のための方法。
【請求項１７】
前記オンライン水洗が低圧圧縮機（ＬＰＣ）オンライン水洗を備え、前記圧縮機効率が低圧圧縮機（ＬＰＣ）の断熱効率を備え、前記オンライン水洗が実行されるべきかどうかを判定することが、ＬＰＣの効率差（ＬＰＣＤＩＦ）（１１８）を第１の範囲と比較することおよび熱範囲百分率（ＨＲＰＣＴ）を第２の範囲と比較することを含み、前記オンライン水洗を実行することが、ＬＰＣオンライン水洗を実行することを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記オンライン水洗が、高圧圧縮機（ＨＰＣ）（３２）オンライン水洗を備え、前記圧縮機効率が、高圧圧縮機（ＨＰＣ）（３２）の断熱効率を備え、前記オンライン水洗が実行されるべきかどうかを判定することが、ＨＰＣの効率差（ＨＰＣＤＩＦ）（１２０）を第１の範囲と比較することおよび熱範囲百分率（ＨＲＰＣＴ）を第２の範囲と比較することを含み、前記オンライン水洗を実行することが、ＬＰＣオンライン水洗を実行することを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記オフライン水洗が、低圧圧縮機（ＬＰＣ）オフライン水洗を備え、前記圧縮機効率が、低圧圧縮機（ＬＰＣ）の断熱効率を備え、前記オフライン水洗が実行されるべきかどうかを判定することが、ＬＰＣの効率差（ＬＰＣＤＩＦ）（１１８）を第１の範囲と比較することおよび熱範囲百分率（ＨＲＰＣＴ）を第２の範囲と比較することを含み、前記オフライン水洗を実行することが、ＬＰＣオフライン水洗を実行することを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
前記オフライン水洗が、高圧圧縮機（ＨＰＣ）（３２）オフライン水洗を備え、前記圧縮機効率が、高圧圧縮機（ＨＰＣ）（３２）の断熱効率を備え、前記オフライン水洗が実行されるべきかどうかを判定することが、ＨＰＣの効率差（ＨＰＣＤＩＦ）（１２０）を第１の範囲と比較することおよび熱範囲百分率（ＨＲＰＣＴ）を第２の範囲と比較することを含み、前記オフライン水洗を実行することが、ＨＰＣオフライン水洗を実行することを含む、請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書において開示される主題は、ガスタービンに関し、より具体的には、ガスタービンのための水洗方法およびシステムを改善することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンシステムは典型的には、空気などの作動流体を圧縮するための圧縮機を含む。圧縮空気は燃焼器内へと注入され、この燃焼器は流体を加熱してこれを膨張させ、膨張した流体は強制的にタービンを通される。圧縮機が大量の空気を消費するので、少量のほこり、エアロゾル、および水が、圧縮機を通過し圧縮機上に堆積する（たとえば圧縮機のブレード上へと堆積する）。これらの堆積物は、圧縮機を通る空気流を妨害し、時間とともにガスタービンシステムの全体的な性能を低下させる。したがって、ガスタービンエンジンは、圧縮機を清浄化しそこから混入物を除去するために、定期的に洗浄される場合がある。そのような動作は、オフライン洗浄動作またはオンライン洗浄動作と呼ばれる。オフライン洗浄動作は、ガスタービンエンジンが停止されている間に行われる。反対に、オンライン水洗動作は、エンジンが動作している間に圧縮機洗浄が行われることを可能にするが、ガスタービンシステムンの性能をある程度低下させる。したがって、タービン圧縮機のより効果的な清浄化を提供し水洗方法およびシステムを改善する、水洗システムに対する要望が存在する。
【発明の概要】
【０００３】
当初の特許請求となる本開示の範囲に相応する、いくつかの実施形態を、以下に要約する。これらの実施形態は、特許請求される開示の範囲を限定することを意図しておらず、むしろこれらの実施形態は、本開示の可能な形態の手短な要約を提供することのみを意図している。実際には、本開示は、以下に提示される実施形態と同様であるかまたはこれらとは異なる場合のある、様々な形態を包含し得る。
【０００４】
第１の実施形態では、システムは、制御装置を含む、ガスタービン用の制御システムを含む。プロセッサは、タービンシステム内に配設されたセンサから複数の信号を受信するように構成され、この場合タービンシステムは、圧縮機システムを備える。プロセッサは、複数の信号に基づいて圧縮機効率およびタービン発熱率を導出するようにさらに構成される。プロセッサは、オンライン水洗、オフライン水洗、またはこれらの組み合わせを実行すべきかどうかを判定するように、追加的に構成される。プロセッサがオンライン水洗、オフライン水洗、またはこれらの組み合わせを実行すべきだと判定する場合、プロセッサは、オンライン水洗、オフライン水洗、またはこれらの組み合わせを実行するように構成される。
【０００５】
第２の実施形態は、コンピュータ実行可能コードが保存された非一時的コンピュータ可読媒体を含み、このコードは、複数の信号に基づいて圧縮機効率およびタービン発熱率を導出するための命令を有する。プロセッサは、オンライン水洗、オフライン水洗、またはこれらの組み合わせを実行すべきかどうかを判定するように、追加的に構成される。コードがオンライン水洗、オフライン水洗、またはこれらの組み合わせを実行すべきだと判定する場合、コードは、オンライン水洗、オフライン水洗、またはこれらの組み合わせを実行するように構成される。
【０００６】
第３の実施形態では、ガスタービンシステムのための方法は、タービンシステム内に配設されたセンサから複数の信号を受信することを含み、この場合タービンシステムは、圧縮機システムを備える。方法は、複数の信号に基づいて圧縮機効率およびタービン発熱率を導出することをさらに含む。方法は、オンライン水洗、オフライン水洗、またはこれらの組み合わせを実行するべきかどうかを判定すること、および、オンライン水洗、オフライン水洗、またはこれらの組み合わせを実行するべきであると判定される場合、オンライン水洗、オフライン水洗、またはこれらの組み合わせを実行することも含む。
【０００７】
本開示のこれらのおよび他の特徴、態様、および利点は、図面全体を通して同様の文字が同様の部分を表す添付の図面を参照して、続く詳細な説明を読むとき、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】水洗システムを有する発電システムの実施形態の概略図である。
【図２】特定の効率および発熱率を導出するのに好適な工程のフローチャートである。
【図３】図１の水洗システムの使用を改善するのに好適な工程の実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の１つまたは複数の具体的な実施形態を、以下に記載する。これらの実施形態の簡潔な説明を提供するための取り組みにおいて、実際の実装形態の全ての特徴が明細書内に記載されている訳ではない。任意のそのような実際の実装形態の開発において、任意のエンジニアリングまたは設計プロジェクトにおけるように、システム関連および事業関連の制約の遵守などの、実装形態によって変わり得る開発者の特定の目標を達成するために、実装形態に特定の多数の決定を行わねばならないことを諒解されたい。さらに、そのような開発の取り組みは、複雑で時間のかかるものであり得るが、にも関わらず、本開示の利益にあずかる当業者にとっては、設計、製作、および製造の所定の作業であろうことを諒解されたい。
【００１０】
本開示の様々な実施形態の要素を導入するとき、冠詞の「ａ（１つの）」、「ａｎ（１つの）」、「ｔｈｅ（その、前記）」、および「ｓａｉｄ（前記）」は、それらの要素が１つまたは複数存在することを意味することを意図している。「備える」、「含む」、および「有する」という用語は、包括的であることを意図しており、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。
【００１１】
本開示は、ガスタービンシステム上の圧縮機システムのオンラインおよびオフラインの両方の水洗システムを制御するための、およびこれらをスケジュール決めするための、システムおよび方法を対象とする。圧縮機システムは、低圧圧縮機（ＬＰＣ）および高圧圧縮機（ＨＰＣ）を含み得る。システムは、ガスタービンシステム用の制御装置、またはコードもしくは命令を実行するのに好適なコンピューティングデバイスを含み得る。制御装置は、ＬＰＣの断熱効率を計算するように構成され得る。制御装置は、ＨＰＣの断熱効率を計算するように追加的に構成され得る。制御装置は、エンジンの発熱率を計算するようにさらに構成され得る。制御装置は次いで、ＬＰＣおよびＨＰＣの断熱効率にならびにエンジンの発熱率に基づいて、ＬＰＣ／ＨＰＣオンライン水洗がいつ望まれるかを判定し得る。制御装置は追加的に、ＬＰＣおよびＨＰＣの断熱効率にならびにエンジンの発熱率に基づいて、ＬＰＣ／ＨＰＣオフライン水洗がいつ望まれるかを判定し得る。制御装置は次いで、さらなる分析および／またはロギングのために、水洗が行われる前および後に、特定の効率（たとえばＨＰＣ、ＬＰＣの断熱効率）をセーブすることができる。水洗工程を改善することによって、本明細書に記載の技法は、タービンエンジンシステムの効率を高め、燃料消費を改善し、部品の摩耗を低減することができる。
【００１２】
図に目を向けると、図１は、ガスタービンシステム１２を含む発電システム１０の実施形態の概略図である。ガスタービンシステム１２は、酸化剤１４（たとえば空気、酸素、酸素富化空気、または酸素低減空気）、および燃料１６（たとえば気体燃料または液体燃料）、たとえば天然ガス、合成ガス、または石油蒸留物などを、受容することができる。酸化剤１４は、加圧され燃料１６と結合されて、燃焼器１８内で燃焼され得る。燃焼された酸化剤は次いで、タービン２０のブレードに力を加えて負荷２４（たとえば発電機）に力を提供するシャフト２２を回転させるために、使用され得る。
【００１３】
ガスタービンシステム１２は、酸化剤１４の圧力を高める１つまたは複数の圧縮機を含み得る。図１において描写されるように、ガスタービンシステム１２は、低圧圧縮機（ＬＰＣ）２６を高圧圧縮機（ＨＰＣ）３２の入口３０に連結するためのインタクーラ２８に接続された、低圧圧縮機２６を含む。酸化剤１４は、低圧圧縮機２６の中に入り、圧縮されて圧縮された酸化剤３４（たとえば気体、液体、または両方）となる。圧縮された酸化剤３４は、圧縮された気体（たとえば空気、酸素、酸素富化空気、もしくは酸素低減空気）、潤滑剤（たとえばオイル）、冷媒流体、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、圧縮された酸化剤３４は、排気再循環（ＥＧＲ）からの気体を含み得る。圧縮された酸化剤３４は次いで、インタクーラ２８の中に入る。システム１０のいくつかの実施形態では、インタクーラ２８が使用されないことに留意すべきである。
【００１４】
インタクーラ２８は、噴霧インタクーラ（ｓｐｒａｙ  ｉｎｔｅｒｃｏｏｌｅｒ）（ＳＰＲＩＮＴ）または高効率噴霧インタクーラ（ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｓｐｒａｙ  ｉｎｔｅｒｃｏｏｌｅｒ）（ＥＳＰＲＩＮＴ）などの、圧縮された酸化剤３４を冷却するのに好適な任意のインタクーラ２８とすることができる。インタクーラ２８は、流体を使用してガスタービンシステム１２の効率を高めることによって、圧縮された酸化剤３４を冷却することができる。圧縮され冷却された酸化剤４２は、高圧圧縮機３２内でさらに圧縮され燃料１６と結合されて、燃焼器１８内で燃焼されることになる酸化剤−燃料混合物になる。酸化剤−燃料混合物が燃焼される（たとえば燃やされるおよび／または着火される）際、酸化剤−燃料混合物は、１つまたは複数のタービン２０を通って膨張する。たとえば、実施形態は、図１において描写されるように、高圧タービン（ＨＰＴ）、中間圧タービン（ＩＰＴ）、および低圧タービン（ＬＰＴ）を含み得る。いくつかの実施形態では、システム１０は、ＨＰＴおよびＬＰＴタービンを含み得る。他の実施形態では、単一のタービン、４つ、５つ、またはそれより多くのタービンが存在し得る。
【００１５】
タービン２０は、１つまたは複数の負荷２４に連結されるシャフト２２に連結され得る。タービン２０は、回転してシャフト２２に負荷２４へと回転エネルギーを提供させる、１つまたは複数のタービンブレードを含み得る。たとえば、負荷２４は、工業施設または発電所内の発電機または機械的デバイスを含み得る。シャフト２２の回転エネルギーは、負荷２４が電力を生成するのに使用され得る。ガスタービンシステム１２が電力を生成する際、燃焼された酸化剤−燃料混合物は、排気４６として排出される。排気４６は、窒素酸化物（ＮＯX）、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、および／または他の汚染物質などの、１つまたは複数の排出物を含み得る。排気４６は、触媒システムを用いてなどの、様々な方法で処理され得る。
【００１６】
発電システム１０は、ガスタービンシステム１２、負荷２４、および／またはインタクーラ２８の、様々な局面を監視および／または制御するための、制御システム４８も含み得る。制御システム４８は、１つまたは複数のアクチュエータ６０、センサ６２、またはガスタービンシステム１２および／もしくはインタクーラ２８を制御するための他の制御部との間で信号を受信ならびに／あるいは送信するための、入力部および／または出力部を有する、制御装置５０を含み得る。いくつかの例が図１において例示されまた以下に記載されているが、これらは単なる例であり、発電システム１０を制御装置５０を用いて制御するための動作パラメータを検出するために、任意の好適なセンサおよび／または信号を、ガスタービンシステム１２、負荷２４、および／またはインタクーラ２８上に位置付けることができる。たとえば、制御装置５０は、燃料供給、速度、酸化剤送達、電力生産などを含むシステム１０の任意の数の局面を制御するために、１つまたは複数のアクチュエータ６０およびセンサ６２との間で、信号を送ることおよび／または受信することができる。たとえば、アクチュエータ６０は、弁、位置決め装置、ポンプなどを含み得る。センサ６２は、温度、圧力、速度、間隔（たとえば固定構成要素と可動構成要素との間の距離）、流量、質量流量などを感知し得る。
【００１７】
さらに、制御装置５０は、水洗最適化システム６４を含むことができ、かつ／またはこれと通信することができる。水洗最適化システム６４は、ＬＰＣ２６の断熱効率およびＨＰＣ３２の断熱効率、ならびにエンジン１２の発熱率を計算することができる。水洗最適化システム６４は次いで、ＬＰＣおよびＨＰＣの断熱効率にならびにエンジンの発熱率に基づいて、ＬＰＣ／ＨＰＣオンライン水洗がいつ望まれるかを判定し得る。水洗最適化システム６４は追加的に、ＬＰＣおよびＨＰＣの断熱効率にならびにエンジンの発熱率に基づいて、ＬＰＣ／ＨＰＣオフライン水洗がいつ望まれるかを判定し得る。水洗最適化システム６４は次いで、水洗システム６５とインタフェースして、水洗工程を開始することができる。水洗システム６５は、水および／または他の流体をＬＰＣ２６および／またはＨＰＣ３２を通して注入して、混入物および蓄積物を除去することができる。水洗最適化システム６４は次いで、さらなる分析および／またはロギングのために、水洗が行われる前および後に、特定の効率（たとえばＨＰＣ、ＬＰＣの断熱効率）をセーブすることができる。水洗最適化システム６４が、制御装置５０のソフトウェアおよび／もしくはハードウェア構成要素であってよいか、または独立型のシステムであってよいことを理解されたい。たとえば、制御装置５０とは別個のコンピューティングデバイスが、水洗最適化システム６４をホストすることができる。
【００１８】
制御装置５０は、１つのプロセッサ６６または複数のプロセッサ、メモリ６８、ならびに、１つまたは複数のセンサ６２および／またはアクチュエータ６０との間で信号を送るおよび／または受信するための入力部および／または出力部を含み得る。プロセッサ６６は、メモリ６８に作動的に連結されて、本明細書で開示されている技法を実現するための命令を実行することができる。これらの命令は、メモリ６８および／または他のストレージなどの有形の非一時的コンピュータ可読媒体に保存されたプログラムまたはコードにおいて、符号化され得る。プロセッサ６６は、汎用プロセッサ、システムオンチップ（ＳｏＣ）デバイス、もしくは特定用途向け集積回路、または何らかの他のプロセッサ構成であってよい。たとえば、プロセッサ６６は、タービンシステム１２の様々な局面を制御する、エンジン制御ユニットの一部であってよい。
【００１９】
メモリ６８は、限定するものではないが、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、ディスケット、フラッシュドライブ、コンパクトディスク、デジタルビデオディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ならびに／または、プロセッサ６６が命令および／もしくはデータを保存、取得、および／もしくは実行できるようにする任意の好適なストレージデバイスなどの、コンピュータ可読媒体を含み得る。メモリ６８は、１つまたは複数のローカルのおよび／またはリモートのストレージデバイスをさらに含み得る。さらに、制御装置５０は、操作者が測定値を読み取り、分析を行い、かつ／または動作の設定点を調節することを可能にするための、人間機械インタフェース（ＨＭＩ）７０に、動作可能に接続され得る。
【００２０】
ここで図２に目を向けると、この図は、特定のＬＰＣパラメータおよび発熱率パラメータの導出に好適な工程１００の例を例示している。ＬＰＣパラメータおよび発熱率パラメータは次いで、たとえば、オンラインおよび／またはオフライン水洗を行うための所望の時間を判定するために使用され得る。工程１００は、プロセッサ６６によって実行可能でありメモリ６８に保存される、コンピュータコードまたは命令として実施され得る。描写された実施形態では、工程１００は最初に、たとえば、発熱率１０２、ＬＰＣの効率（たとえば断熱効率）１０４、およびＨＰＣの効率（たとえば断熱効率）１０６を、実時間で導出し得る。工程１００は、センサ６２から、圧力、温度、流量、質量流量などを表す信号またはデータを受信することができる。１つの例では、発熱率を計算するために、以下の等式が使用され得る。
【００２１】
発熱率（たとえばガスタービン発熱率）＝入力エネルギー（ＢＴＵ／ｈｒ）／出力電力（ｋＷ）。発熱率は、効率の逆数であり得る。
【００２２】
１つの例では、圧縮機（たとえばＬＰＣおよび／またはＨＰＣ）に関する断熱効率を計算するために、以下の公式が使用され得る。
【００２３】
断熱効率＝Ｔs［Ｐd／Ｐs）(k-1)/k−１］／（Ｔd−Ｔs）、ここで、Ｔs＝吸入温度、Ｔd＝放出温度、ｋは比熱の比Ｃp／Ｃvである。Ｃpは一定圧力であり、Ｃvは一定値である。
【００２４】
工程１００は、特定の推定ＬＰＣ効率１０８、推定ＨＰＣ効率１１０、および推定発熱率１１２を、追加的に導出し得る。推定ＬＰＣ効率１０８、推定ＨＰＣ効率１１０、および推定発熱率１１２が、１つの実施形態では、システム１０および／またはシステム１０の構成要素（たとえばガスタービン１２）の統計モデルを使用することによって、導出され得る。統計モデルは、統計的方法（たとえば線形回帰、非線形回帰）、データマイニングなどを使用して、システム１０および／またはシステム１０の構成要素（たとえばガスタービン１２）の一団（ｆｌｅｅｔ）の履歴データを分析して、履歴データに基づいて所与の現在のセンサ読み取り値（たとえば圧力、温度、流量、質量流量など）を導出することができる。すなわち、センサ６２の読み取り値、ならびに発熱率および断熱効率に関して上で列挙した等式のみを使用するのではなく、工程１００は、システム１０および／またはシステム１０の構成要素（たとえばガスタービン１２）の一団を介して集められた履歴データを追加的に使用して、推定または期待されるパラメータ１０８、１１０、および１１２が何であるべきかを導出することができる。
【００２５】
工程１００は次いで、ＬＰＣの推定効率１０８におよびＨＰＣの推定効率１１０に、低下百分率を適用する（ブロック１１４）。低下百分率（ブロック１１４）は、たとえば、ガスタービン１２に関する点火された時間数を適用して、システム１０および／またはシステム１０の構成要素（たとえばガスタービン１２）の、百分率による低下を推定することができる。言い換えれば、特定の電力システム１０が、使用に起因してもはや初期の状態では動作しない可能性があり、このため、ブロック１１４は、ＬＰＣの推定効率１０８およびＨＰＣの推定効率１１０を定格よりも下げるか、さもなければこれらに低下係数を加算して、正確度を改善することができる。点火時間に加えてまたはこれの代わりに、起動、停止、作動（ｔｒｉｐ）の回数、全供給電力などのような他の尺度を、低下百分率を加算するためにブロック１１４が使用できることに留意すべきである。
【００２６】
次いで差分器１１６が、ＬＰＣの効率１０４と（低下した）ＬＰＣの推定効率１０８との間の差を取って、ＬＰＣの効率差（ＬＰＣＤＩＦ）１１８を導出する。同様に、差分器１１６は次いで、ＨＰＣの効率１０６と（低下した）ＨＰＣの推定効率１１０との間の差を取って、ＨＰＣの効率差（ＨＰＣＤＩＦ）１２０を導出する。たとえば除数１２４を介して、発熱率１０２を推定発熱率１１２で除算することによって、発熱率百分率（ＨＲＰＣＴ）１２２を導出し得る。このようにして、工程１００は、ＬＰＣの効率差（ＬＰＣＤＩＦ）１１８、ＨＰＣの効率差（ＨＰＣＤＩＦ）１２０、および発熱率百分率（ＨＲＰＣＴ）１２２を導出し得る。工程２００は次いで、ＬＰＣの効率差（ＬＰＣＤＩＦ）１１８、ＨＰＣの効率差（ＨＰＣＤＩＦ）１２０、および発熱率百分率（ＨＲＰＣＴ）１２２を使用して、オンラインおよび／またはオフライン水洗の実行のためのより最適な時間を導出することができ、これについては図３に関して以下により詳細に記載する。
【００２７】
図３は、オンラインおよび／またはオフライン水洗が電力生産システム１０の動作を改善するかどうかを判定するのに好適な、工程２００の実施形態を例示している。工程２００は、プロセッサ６６によって実行可能でありメモリ６８に保存される、コンピュータコードまたは命令として実施され得る。描写された実施形態では、工程２００は、発熱率および特定の効率を導出する（ブロック２０２）ことができる。たとえば、ブロック２０２は、先に記載した工程１００を実行することによって、ＬＰＣの効率差（ＬＰＣＤＩＦ）１１８、ＨＰＣの効率差（ＨＰＣＤＩＦ）１２０、および発熱率百分率（ＨＲＰＣＴ）１２２を導出することができる。
【００２８】
工程２００は次いで、たとえばＬＰＣの効率差（ＬＰＣＤＩＦ）１１８、ＨＰＣの効率差（ＨＰＣＤＩＦ）１２０、および発熱率百分率（ＨＲＰＣＴ）１２２に基づいて、オンライン水洗が望まれるかどうかを導出する（ブロック２０４）ことができる。１つの実施形態では、ＬＰＣＤＩＦ＞０．０１および＜＝０．０２、かつＨＲＰＣＴ＞０．０１および＜＝０．０２である場合、ＬＰＣオンライン水洗が推奨される。同様に、ＨＰＣＤＩＦ＞０．０１および＜＝０．０２、かつＨＲＰＣＴ＞０．０１および＜＝０．０２である場合、オンラインＨＰＣ水洗が推奨される。ブロック２０４は、ある実施形態では＞０．０１と＜＝０．０２との間の範囲を利用するが、他の実施形態では、ガスタービン１２の種類に基づいてより最適な範囲を導出するための分析工程によって、範囲が決定され得ることに留意すべきである。たとえば、範囲は＞０．００１と＜＝０．１０との間とすることができる。
【００２９】
工程２００は次いで、たとえばＬＰＣの効率差（ＬＰＣＤＩＦ）１１８、ＨＰＣの効率差（ＨＰＣＤＩＦ）１２０、および発熱率百分率（ＨＲＰＣＴ）１２２に基づいて、オフライン水洗が望まれるかどうかを導出する（ブロック２０６）ことができる。１つの実施形態では、ＬＰＣＤＩＦ＞０．０２かつＨＲＰＣＴ＞０．０２である場合、ＬＰＣオフライン水洗が推奨される。同様に、ＨＰＣＤＩＦ＞０．０２かつＨＲＰＣＴ＞０．０２である場合、オフラインＨＰＣ水洗が推奨される。ブロック２０６は、ある実施形態では＞０．０２である値を利用するが、他の実施形態では、ガスタービン１２の種類に基づいてより最適な範囲を導出するための分析工程によって、値が決定され得ることに留意すべきである。たとえば、値は＞０．０１とすることができる。
【００３０】
オンラインまたはオフライン水洗を開始する前に、工程２００は、たとえば配列で、特定の水洗前データを保存する（ブロック２０８）ことができる。水洗前データは、事前に計算されたＬＰＣの効率差（ＬＰＣＤＩＦ）１１８、ＨＰＣの効率差（ＨＰＣＤＩＦ）１２０、および発熱率百分率（ＨＲＰＣＴ）１２２、ならびに、速度、圧力、流量、流量質量、温度などの他のデータを含み得る。水洗の開始前に水洗前データを保存する（ブロック２０８）ことは、たとえば水洗の実行に起因する、電力供給システム１０における改善尺度の追跡を助け得る。
【００３１】
工程２００は次いで、オンライン水洗またはオフライン水洗のいずれかを実行する（ブロック２１０）ことができる。上述したように、オンライン水洗は、ガスタービン１２がまだ動作中である間に行うことができ、一方オフライン水洗は、ガスタービン１２が稼働していない間に、圧縮機をより総合的に清浄化することができる。水洗により、ＬＰＣおよび／またはＨＰＣから蓄積物および異物を除去し、このことにより電力生産システム１０の性能を改善することができる。水洗が完了すると、工程２００は、特定の水洗後データを保存する（ブロック２１２）ことができる。水洗後データは、水洗の完了後に集められた、ＬＰＣの効率差（ＬＰＣＤＩＦ）１１８、ＨＰＣの効率差（ＨＰＣＤＩＦ）１２０、速度、圧力、流量、流量質量、温度などを含み得る。次いで水洗後データを水洗前データと比較して、水洗効率、機器の劣化などを評価することができる。工程２００は次いで、反復してブロック２０２へと戻り、実行を継続する。
【００３２】
本実施形態の技術的効果は、水洗システムおよび方法を改善することを含み得る。いくつかの実施形態では、プロセッサは、圧縮機効率およびガスタービン発熱率を導出するための、タービンの１つまたは複数の動作パラメータを受信し得る。プロセッサは次いで、たとえば導出された圧縮機効率および発熱率の値の範囲を使用することによって、オンライン水洗またはオフライン水洗が望まれるかどうかを導出することができる。さらなる分析およびロギングのために、水洗前データおよび水洗後データを収集することができる。固定されたスケジュールを使用することとは反対に、水洗が実行されることになる時間を改善することによって、本明細書に記載の技法は、休止時間を最小化しつつ、電力生産システムの効率を改善することができる。次いで水洗を行うことができる。
【００３３】
この書面による説明は、最良の形態を含めて本実施形態を開示するために、またさらに、いかなる当業者も、任意のデバイスまたはシステムの製作および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含め、本実施形態を実施することができるように、例を使用する。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含み得る。そのような他の例は、これらが特許請求の範囲の文字通りの言語と異ならない構造要素を有する場合、またはこれらが特許請求の範囲の文字通りの言語とほとんど異ならない等価な構造要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあることが意図されている。
【符号の説明】
【００３４】
１２  ガスタービンシステム
１０  発電システム
１４  酸化剤
１６  燃料
１８  燃焼器
２０  タービン
２２  シャフト
２４  負荷
２６  低圧圧縮機、ＬＰＣ
２８  インタクーラ
３０  入口
３２  高圧圧縮機、ＨＰＣ
３４  圧縮された酸化剤
４２  圧縮され冷却された酸化剤
４８  制御システム
５０  制御装置
６０  アクチュエータ
６２  センサ
６４  水洗最適化システム
６５  水洗システム
６６  プロセッサ
６８  メモリ
７０  人間機械インタフェース
１００  工程
１０２  発熱率
１０４  ＬＰＣの効率
１０６  ＨＰＣの効率
１０８  推定ＬＰＣ効率
１１０  推定ＨＰＣ効率
１１２  推定発熱率
１１６  差分器
１１８  ＬＰＣの効率差
１２０  ＨＰＣの効率差
１２２  発熱率百分率
１２４  除数
２００  工程
【図１】
2017129131.tif 000003
【図２】
2017129131.tif 000004
【図３】
2017129131.tif 000005
【外国語明細書】
2017129131000001.pdf