説明

フィルタ洗浄制御システム及び方法

【課題】フィルタ洗浄装置で使用するための制御システムを提供する。
【解決手段】フィルタは、ハウジング内に支持されかつ該フィルタを通過する流体ストリームからそこで粒子が分離されかつ収集される表面を有する。本制御システムは、洗浄用流体ストリームをフィルタ内に導いて該フィルタの表面から粒子を除去するために少なくとも1つのブローパイプに加圧流体を供給するためのヘッダを含む。作動可能バルブは、ヘッダ及びブローパイプと流体連結される。作動すると、バルブは、ヘッダからブローパイプに加圧流体を流すのを可能にする。無線受信機は、バルブと関連しており、作動信号を受信すると該バルブを作動させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、総括的には繊維フィルタ要素を洗浄するためのシステム及び方法に関する。より具体的には、本発明は、繊維フィルタの洗浄を制御するための無線システム及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ガスタービン用の入口空気のような、ガスストリーム内に流入する空気から、繊維フィルタを使用して粒子を分離することは公知である。粒子は、時間の経過と共に繊維フィルタの濾材上及び濾材内に蓄積する傾向がある。この粒子蓄積は、繊維フィルタを通過する流れ抵抗を増加させる。流れ抵抗の増加は、繊維フィルタを通る流体流量を制限しまた/又は繊維フィルタを通る流れを生じさせるためにより多くの動力を必要とするので望ましくない。
【0003】
幾つかの公知のシステムでは、反転パルスジェット洗浄を使用して繊維フィルタの濾材から蓄積粒子を周期的に除去している。反転パルスジェット洗浄を使用すると、蓄積粒子を除去して流体流れ抵抗を減少させかつ繊維フィルタを通る流体流量を増加させるのを可能にすることによって、繊維フィルタの耐用年数が延長される。
【0004】
反転パルスジェット洗浄は一般的に、幾つかのヘッダを必要とする。ヘッダは、ブローパイプに加圧流体を供給して、洗浄用流体ストリームをフィルタ内に導いいて繊維フィルタの濾材から粒子を排除する。作動可能バルブは、所定のヘッダ及び各ブローパイプと流体連結される。コントローラは、各バルブに配線接続される。コントローラは、特定のバルブ用の作動信号を生成し、専用線を介してその信号をその特定のバルブに通信する。
【0005】
作動すると、バルブは、加圧流体がヘッダからブローパイプに流れるのを可能にする。実際には、バルブは、ワイヤを介してコントローラから作動信号を受信すると作動して、複数の作動可能バルブが各々、それぞれのヘッダ及びそれぞれのブローパイプと流体連結する。各バルブが作動すると、加圧流体が、ヘッダからそれぞれのブローパイプに流れる。洗浄用流体のストリームは、少なくとも1つのフィルタ内に導かれて他のフィルタの表面から粒子を除去する。
【0006】
そのような公知のシステムの場合の欠点は、各バルブをコントローラに配線接続するために必要な時間である。そのような配線は一般的に、現場において熟練労働者によって手作業で行わなければならない。これは、費用がかかる作業である。さらに、配線に関連する費用もある。そのような配線は、フィルタシステムをオフラインにした状態で、行わなければならない。そのような配線はまた、誤配線となり易い可能性があり、システムがオンラインになるまで検出されないおそれがある。
【特許文献1】米国特許第7,111,817号公報
【特許文献2】米国特許第6,685,159号公報
【特許文献3】国際特許出願第96034675号公報
【特許文献4】国際特許出願第95027431号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、配線のかなりの部分を排除することによって公知のフィルタ洗浄制御システムの欠点を克服する。本発明の1つの態様は、フィルタ洗浄装置で使用するための制御システムである。フィルタは、ハウジング内に支持されかつ該フィルタを通過する流体ストリームからそこで粒子が分離されかつ収集される表面を有する。本制御システムは、洗浄用流体ストリームをフィルタ内に導いて該フィルタの表面から粒子を除去するために少なくとも1つのブローパイプに加圧流体を供給するためのヘッダを含む。作動可能バルブは、ヘッダ及びブローパイプと流体連結される。作動すると、バルブは、ヘッダからブローパイプに加圧流体を流すのを可能にする。無線受信機は、バルブと関連しており、作動信号を受信すると該バルブを作動させる。
【0008】
本発明の別の態様は、ハウジング内に支持されたフィルタを有するガスタービンで使用するための洗浄制御システムである。フィルタは、該フィルタを通過する流体ストリームからそこで粒子が分離されかつ収集される表面を有する。本洗浄制御システムは、洗浄用流体ストリームをフィルタ内に導いて該フィルタの表面から粒子を除去するために少なくとも1つのブローパイプに加圧流体を供給するためのヘッダを含む。作動可能バルブは、ヘッダ及びブローパイプと流体連結される。作動すると、バルブは、ヘッダからブローパイプに加圧流体を流すのを可能にする。無線受信機は、バルブと関連しており、作動信号を受信すると該バルブを作動させる。無線送信機は、作動信号を生成しかつ該作動信号を受信機に無線通信する。
【0009】
本発明の別の態様は、ハウジング内に支持されたフィルタを洗浄する方法である。フィルタは、該フィルタを通過する流体ストリームからそこで粒子が分離されかつ収集される表面を有する。本洗浄する方法は、洗浄用流体ストリームをフィルタ内に導いて該フィルタの表面から粒子を除去するためにヘッダ及び少なくとも1つのブローパイプに加圧流体を供給する段階を含む。本洗浄する方法は、ヘッダ及びブローパイプと流体連結された作動可能バルブを設ける段階を含む。作動すると、バルブは、ヘッダからブローパイプに加圧流体を流すのを可能にする。バルブを作動させる無線信号を受信する段階を含む。作動信号を生成しかつ該作動信号を受信機に無線通信する段階を含む。
【0010】
本発明の更なる特徴は、本発明が関連する当業者には、添付図面を参照して以下の説明を読むことにより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】
繊維フィルタを洗浄する制御システム及び方法について、以下に、限定としてではなく一例として開示している。制御システム及び方法は、多様な繊維フィルタ装置で使用することができる。図1〜図3は、1つのそのような繊維フィルタ装置を示す。図示した繊維フィルタ装置は、特にガスタービン吸気フィルタ装置20(図1)に適している。
【0012】
ガスタービン吸気フィルタ装置20は、ハウジング22と、該ハウジング内にチューブシート24を支持するために使用するフレーム(図示せず)とを含む。チューブシート24は、複数の開口26(図2)を含む。ガスタービン吸気フィルタ装置20は、公知の方法でチューブシート24によって支持された複数の繊維フィルタ組立体40を含む。この図示した実施形態では、ハウジング22内には6列のフィルタ組立体40を示している。
【0013】
図2において、空気のような粒子含有流体が、矢印Iで示した方向にガスタービン吸気フィルタ装置20内に吸引される。繊維フィルタ組立体40は、チューブシート24の上流側で開口26に隣接して取付けられる。
【0014】
ガスタービンの入口空気のような気体は、繊維フィルタ組立体40を製作するのに使用した濾材によって清浄化される。清浄化した空気は、矢印Oによって示すようにチューブシート24の開口26から発電用ガスタービンのような下流側使用構成要素内に下流方向に流れる。図示した繊維フィルタ組立体40の各々は、該フィルタ組立体の下流側に設置された構成要素によって空気が使用される前に該空気を清浄化するように配置された少なくとも1つのフィルタ要素42、44を含む。空気は、フィルタ要素42、44によって清浄化される。フィルタ要素42、44は、チューブシート24内の開口26と空気流れ連通状態で配置される。清浄化した空気は、開口26を通って、次に下流側構成要素に流れることになる。
【0015】
各フィルタ組立体40は、可撓性透過性繊維フィルタ濾過材料で製作された第1のフィルタ要素42及び第2のフィルタ要素44を含む。第1及び第2のフィルタ要素42、44の各々は、外側すなわち上流側表面と内側すなわち下流側表面とを有する。第1のフィルタ要素42は、管状でありかつ円筒形形状を有する。第2のフィルタ要素44は、管状でありかつ切頭円錐形形状を有する。フィルタ要素42、44の対は、軸線方向接合状態で配置される。フィルタ装置20では、あらゆる形式のフィルタ要素42、44設計を使用することができることは明らかであろう。第1のフィルタ要素42の一端部は、脱着可能な端部キャップによって閉鎖される。フィルタ要素42、44は、チューブシート24及び端部キャップに取付けられた支持構造体(図示せず)によって所定の位置に保持される。フィルタ組立体40の各々は、その下流側すなわち内側表面によって清浄化空気プレナムを形成する。
【0016】
フィルタ組立体40の各列は、ヘッダ60を含む。ヘッダ60は、ほぼ垂直方向の配向で延びるフレームによって支持される。
【0017】
各ヘッダ60は、共通の空気供給管路62に連結される。空気供給管路62は、貯蔵タンク64に結合される。タンク64は、圧縮機66に結合される。
【0018】
ヘッダ60は、少なくとも1つのブローパイプ80に加圧流体を供給して、洗浄用流体ストリームをフィルタ組立体40内に導いて該フィルタ組立体の濾材から粒子を除去するようにする。ブローパイプ80は、洗浄用流体ストリームをノズル84から少なくとも1対のフィルタ組立体40内に導いて、フィルタ組立体の表面から粒子を除去するように構成される。
【0019】
複数の作動可能バルブ82は、ヘッダ60に沿ったほぼ垂直方向の列として整列している。各バルブ82は、ヘッダ60及びそれぞれのブローパイプ80と流体連結される。各バルブ82は、通常閉じており、作動すると流れを可能にするように開く。作動すると、各バルブ82は、加圧流体がヘッダ60から関連するブローパイプ80に流れるのを可能にする。
【0020】
制御システム(図1及び図3)は、それぞれのヘッダと関連する無線受信機120を含む。無線受信機はまた、各バルブ82とも関連して、作動信号を受信するとバルブを作動させる。各無線受信機120は、該無線受信機が関連する同じヘッダ60上のそれぞれのバルブ84に配線されている。これは、予め組立てられた配線組立又はハーネス122によって行うことができる。無線受信機120の通信基準は、あらゆる適切な無線通信周波数通信基準から選択される。従って、無線受信機120は、各バルブ82をコントローラと配線する必要性を排除して、誤配線が少ない状態でのモジュール式工場組立及びコスト節約を可能にする。仮にそのような誤配線が発生した場合であっても、工場でかつオフラインで検出することができる。
【0021】
制御システム100はさらに、作動信号を生成しかつ該作動信号を受信機120に無線通信する無線送信機140を含む。送信機140は、受信機120の通信基準と一致するように選択される。送信機140は、各バルブについての作動信号を通信する。
【0022】
制御システム100はさらに、送信機140と電気通信状態になったコントローラ160(図1)を含み、コントローラ160は、該コントローラに通信された所定のパラメータに応答して作動信号を生成する時点を決定する。コントローラ160は、ワイヤ162、164を介して下流側の圧力低下センサ(図示せず)と通信状態になって、所定の圧力低下に応答して機能することができる。コントローラ160は、フィルタ組立体40における圧力低下が所定の値に達した時点で送信機140に作動信号を生成させるようにプログラムすることができる。
【0023】
複数のバルブ82の作動は、列の上端から下向き方向に連続して行われる。これにより、1つのフィルタ組立体40から除去した粒子がまさに洗浄したばかりのフィルタ組立体40上に落下しないことが保証される。
【0024】
使用の期間後に、フィルタ組立体40の各々における圧力低下は、空気ストリームから分離しかつフィルタ組立体上に蓄積した粒子の蓄積のために増大することになる。これらの粒子は、空気ストリームから取り除かない場合には、ガスタービンのような下流側構成要素に対して有害なものとなる可能性がある。フィルタ組立体40は、比較的高圧流体の流れを導くことによって周期的に洗浄される。反転パルスは、各フィルタ組立体40内に向かって特にフィルタ組立体の長手方向中心軸線に沿って発散方向に導かれる。反転洗浄パルスは、フィルタ組立体40を通って正常空気流の反対方向に流れる。これは、少なくとも一部の、好ましくは多量の粒子をフィルタ組立体40から除去し、空気ストリームから分離して繊維フィルタ濾材上又は繊維フィルタ濾材中に蓄積した粒子によって生じるフィルタ組立体40全体にわたる通気の制約を減少させることになる。
【0025】
反転洗浄パルスは、本発明の1つの態様による洗浄制御システム100によって提供される。各フィルタ組立体40内に加圧ガスのパルスを導くことは、周期的に行われる。「周期的」という用語によって、反転パルスジェット制御システム100が、所望の周期で、すなわち一定の時間長さの後に又は例えば圧力低下の検知によるような公知の方法で一定の制約量が検出された後に、フィルタ組立体40を通して導く加圧ガスのパルスが生じることになるように、プログラムすることができ或いは手動で操作することができることを意味している。
【0026】
一般的に、反転パルスジェット洗浄制御システム100は、例えば空気などの加圧ガスのパルスのような高圧流体の流れを使用して、フィルタ組立体40を洗浄する。「パルス」という用語によって、限られた継続時間の間における、フィルタ組立体40を通る出口流Oの圧力よりも少なくとも25%、好ましくは50%高い圧力の流体の流れを意味している。継続時間は一般的に、0.5秒未満、好ましくは0.3秒未満、また幾つかのケースでは0.05秒未満である。一部の用途では、フィルタ組立体40からの出口流Oの25%〜100%の成長「反転」又は正味反転洗浄流の状態で、5〜55水柱インチの力で加圧ガスのパルスPを導きかつ200〜3000CMF正味流量の範囲の流量で流すのが有利であることが分かった。「正味」反転空気は、洗浄対象のフィルタ組立体40の正常出口流Oよりも少なくとも25〜50%多いのが好ましい。
【0027】
バルブ82の各々は、それぞれのブローパイプ80を通して一対のノズル84に加圧流体を導くように構成される。周期的に、バルブ82を作動させて、ノズル84を通しまたチューブシート24内の開口26を通してフィルタ組立体40内に加圧空気のパルスを流すのを可能にする。ノズル84は、チューブシート24から所定の距離に配置され、それぞれのフィルタ組立体40の軸線に沿って設置される。所定の距離は、チューブシート24内の開口26の直径が約15インチの場合に、8インチ〜36インチ、好ましくは20〜31インチの範囲である。
【0028】
ブローパイプ80は、クランプ又はブラケットによってチューブシート24又はフレームに恒久的に固定される。反転パルスジェット洗浄制御システム100のノズル84は、例えば溶接などによってブローパイプ80に恒久的に取付けられる。この図示した実施形態では、ノズル84は、金属管状部材で製作され、その長さに沿って長手方向中心軸線に平行な方向に延びるほぼ一定の円形断面を有する。
【0029】
具体的には、反転パルスジェット洗浄制御システム100のコントローラ160は、バルブ82を開くための信号を提供することになる。バルブ82が開くと、加圧流体のジェットがヘッダ60からバルブを通ってブローパイプ80に流れる。ジェットは、主流体洗浄パルスとしてノズル84に流入する。洗浄パルスは、関連するフィルタ組立体40内に導かれる。
【0030】
本発明の別の態様は、ハウジング22に組み付けられ、フィルタ濾材を通過する流体ストリームからそこで粒子が分離されるフィルタ組立体40を洗浄する方法である。ハウジング内に支持されたフィルタを洗浄する方法は、フィルタ内に洗浄流体ストリームを導いてフィルタ組立体40の表面から粒子を除去するために加圧流体をヘッダ60及び少なくとも1つのブローパイプに供給する段階を含む。作動可能バルブ82は、ヘッダ60及びブローパイプ80と流体連結される。作動すると、バルブ82は、加圧流体がヘッダ60からブローパイプ80に流れるのを可能にする。受信機120は、バルブ82を作動させる無線信号を受信する。送信機140は、作動信号を生成しかつ該作動信号を受信機120に無線通信する。
【0031】
本発明の少なくとも1つの態様の上記の説明から、当業者は、様々な改良、変更及び修正に想到するであろう。当技術分野の範囲内のそのような改良、変更及び修正は、特許請求の範囲によって保護されることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明の1つの態様による、フィルタ洗浄制御システムを有するフィルタ装置の概略断面図。
【図2】図1に示すフィルタ洗浄制御システムの一部分の入口すなわち上流側から見た斜視図。
【図3】図1に示すフィルタ洗浄制御システムの一部分の拡大概略図。
【符号の説明】
【0033】
20 ガスタービン吸気フィルタ装置
22 ハウジング
24 チューブシート
26 開口
40 繊維フィルタ組立体
42、44 フィルタ要素
60 ヘッダ
62 空気供給管路
64 貯蔵タンク
66 圧縮機
80 ブローパイプ
82 作動可能バルブ
84 ノズル
100 制御システム
120 無線受信機
122 ハーネス
140 無線送信機
160 コントローラ
162、164 ワイヤ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジング内に支持されかつそれを通過する流体ストリームからそこで粒子が分離されかつ収集される表面を有するフィルタのフィルタ洗浄装置で使用するための制御システムであって、
洗浄用流体ストリームを前記フィルタ内に導いて該フィルタの表面から粒子を除去するために少なくとも1つのブローパイプに加圧流体を供給するためのヘッダと、
前記ヘッダ及びブローパイプと流体連結され、作動すると該ヘッダから該ブローパイプに加圧流体を流すのを可能にする作動可能バルブと、
前記バルブと関連しており、作動信号を受信すると該バルブを作動させる無線受信機と、
を含む制御システム。
【請求項2】
前記作動信号を生成しかつ該作動信号を前記受信機に無線通信する無線送信機をさらに含む、請求項1記載の制御システム。
【請求項3】
前記送信機と通信状態になっており、それに通信された所定のパラメータに応答して前記作動信号を生成する時点を決定するコントローラをさらに含む、請求項2記載の制御システム。
【請求項4】
前記ヘッダ及び別のブローパイプと流体連結された第2の作動可能バルブをさらに含み、
前記第2のバルブが、作動すると前記ヘッダから前記別のブローパイプに加圧流体を流し、別のフィルタに洗浄用流体ストリームを導いて該別のフィルタの表面から粒子を除去するのを可能にし、
前記無線受信機が、前記第2のバルブと関連しており、第2の作動信号を受信すると該第2のバルブを作動させる、
請求項1記載の制御システム。
【請求項5】
前記ブローパイプが、少なくとも一対のフィルタ内に流体の洗浄ストリームを導いて該フィルタの表面から粒子を除去するように構成される、請求項1記載の制御システム。
【請求項6】
その各々が前記ヘッダ及びそれぞれのブローパイプと流体連結された複数の作動可能バルブをさらに含み、
前記複数のバルブの各々が作動すると、加圧流体が前記ヘッダから前記それぞれのブローパイプに流れて、別のフィルタ内に洗浄用流体ストリームを導いて該別のフィルタの表面から粒子を除去し、
前記複数のバルブに関連する前記無線受信機が、作動信号を受信すると該複数のバルブの1つのみを作動させる、
請求項1記載の制御システム。
【請求項7】
前記ヘッダが、ほぼ垂直方向の配向で配置され、
前記複数のバルブが、ほぼ垂直方向の列として整列され、
前記複数のバルブの作動が、前記列の上端から下向き方向に連続して行われる、
請求項6記載の制御システム。
【請求項8】
ハウジング内に支持されかつそれを通過する流体ストリームからそこで粒子が分離されかつ収集される表面を備えたフィルタを有するガスタービンで使用するための洗浄制御システムであって、
洗浄用流体ストリームを前記フィルタ内に導いて該フィルタの表面から粒子を除去するために少なくとも1つのブローパイプに加圧流体を供給するためのヘッダと、
前記ヘッダ及びブローパイプと流体連結され、作動すると該ヘッダから該ブローパイプに加圧流体を流すのを可能にする作動可能バルブと、
前記バルブと関連しており、作動信号を受信すると該バルブを作動させる無線受信機と、
前記作動信号を生成しかつ該作動信号を前記受信機に無線通信する無線送信機と、
を含む洗浄制御システム。
【請求項9】
前記ヘッダ及び別のブローパイプと流体連結された第2の作動可能バルブをさらに含み、
前記第2のバルブが、作動すると前記ヘッダから前記別のブローパイプに加圧流体を流し、別のフィルタに洗浄用流体ストリームを導いて該別のフィルタの表面から粒子を除去するのを可能にし、
前記無線受信機が、前記第2のバルブと関連しており、第2の作動信号を受信すると該第2のバルブを作動させる、
請求項8記載の洗浄制御システム。
【請求項10】
前記ブローパイプが、少なくとも一対のフィルタ内に流体の洗浄ストリームを導いて該フィルタの表面から粒子を除去するように構成される、請求項8記載の洗浄制御システム。
【請求項11】
前記送信機と通信状態になっており、それに通信された所定のパラメータに応答して前記作動信号を生成する時点を決定するコントローラをさらに含む、請求項8記載の洗浄制御システム。
【請求項12】
その各々が前記ヘッダ及びそれぞれのブローパイプと流体連結された複数の作動可能バルブをさらに含み、
前記複数のバルブの各々が作動すると、加圧流体が前記ヘッダから前記それぞれのブローパイプに流れて、別のフィルタ内に洗浄用流体ストリームを導いて該別のフィルタの表面から粒子を除去し、
前記複数のバルブに関連する前記無線受信機が、作動信号を受信すると該複数のバルブの1つのみを作動させる、
請求項8記載の洗浄制御システム。
【請求項13】
前記ヘッダが、ほぼ垂直方向の配向で配置され、
前記複数のバルブが、ほぼ垂直方向の列として整列され、
前記複数のバルブの作動が、前記列の上端から下向き方向に連続して行われる、
請求項8記載の制御システム。
【請求項14】
ハウジング内に支持されかつそれを通過する流体ストリームからそこで粒子が分離されかつ収集される表面を有するフィルタの洗浄方法であって、
洗浄用流体ストリームを前記フィルタ内に導いて該フィルタの表面から粒子を除去するためにヘッダ及び少なくとも1つのブローパイプに加圧流体を供給する段階と、
前記ヘッダ及びブローパイプと流体連結され、作動すると該ヘッダから該ブローパイプに加圧流体を流すのを可能にする作動可能バルブを設ける段階と、
前記バルブを作動させる無線信号を受信する段階と、
作動信号を生成しかつ該作動信号を前記受信機に無線通信する段階と、
を含む洗浄方法。
【請求項15】
前記設ける段階が、前記ヘッダ及び別のブローパイプと流体連結され、作動すると該ヘッダから該別のブローパイプに加圧流体を流し、別のフィルタに洗浄用流体ストリームを導いて該別のフィルタの表面から粒子を除去するのを可能にし、前記無線受信機と関連して該無線受信機が第2の作動信号を受信すると作動させられる第2の作動可能バルブを設ける段階をさらに含む、請求項14記載の洗浄方法。
【請求項16】
前記供給する段階が、少なくとも一対のフィルタ内に流体の洗浄ストリームを導いて該フィルタの表面から粒子を除去するように前記ブローパイプを構成する段階を含む、請求項14記載の洗浄方法。
【請求項17】
前記送信機と通信状態になっており、それに通信された所定のパラメータに応答して前記作動信号を生成する時点を決定するコントローラを設ける段階をさらに含む、請求項14記載の洗浄方法。
【請求項18】
その各々が前記ヘッダ及びそれぞれのブローパイプと流体連結され、その各々が作動すると加圧流体が該ヘッダから該それぞれのブローパイプに流れて、別のフィルタ内に洗浄用流体ストリームを導いて該別のフィルタの表面から粒子を除去し、前記無線受信機と関連して該無線受信機が作動信号を受信するとその1つのみが作動させられる複数の作動可能バルブを設ける段階さらに含む、請求項14記載の洗浄方法。
【請求項19】
前記供給する段階が、ほぼ垂直方向の配向で前記ヘッダを配置し、ほぼ垂直方向の列として前記複数のバルブを整列し、かつ前記複数のバルブの作動が前記列の上端から下向き方向に連続して行われるようにする段階を含む、請求項14記載の洗浄方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2008−238166(P2008−238166A)
【公開日】平成20年10月9日(2008.10.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−70498(P2008−70498)
【出願日】平成20年3月19日(2008.3.19)
【出願人】(507168926)ビーエイチエイ・グループ・インコーポレーテッド (19)
【氏名又は名称原語表記】BHA GROUP, INC.
【Fターム(参考)】