入口噴霧制御のためのシステムおよび方法
【課題】ガスタービンエンジン用の入口空気噴霧システムを提供する。
【解決手段】入口空気噴霧システム１００は、ガスタービンエンジン１１０と共に使用することができ、噴霧ノズルアレイ２７０と、噴霧ノズルアレイ２７０と通信する噴霧制御システムとを備えることができる。噴霧制御システムは、液滴粒径測定システムおよび湿度レベル測定システムを備えることができる。
【解決手段】入口空気噴霧システム１００は、ガスタービンエンジン１１０と共に使用することができ、噴霧ノズルアレイ２７０と、噴霧ノズルアレイ２７０と通信する噴霧制御システムとを備えることができる。噴霧制御システムは、液滴粒径測定システムおよび湿度レベル測定システムを備えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願および結果的な特許は、全体的にガスタービンエンジンに関し、より詳細には、入口冷却のための連続的フィードバックを有する多重光学的感知技術を使用する入口噴霧制御のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンが生成することができる出力量を増加させるための様々な対策が知られている。ガスタービンエンジンの出力を増加させる１つの方法は、圧縮機内で空気を圧縮する前に流入空気を冷却することによるものである。そのような冷却により、空気はより高い密度を有し、より高い質量流量が生成され圧縮機に入る。圧縮機内の空気の高い質量流量により、より多くの空気を圧縮することができ、ガスタービンエンジンはより大きい出力を生成することができる。加えて、入口空気温度を冷却すると、ガスタービンエンジンの全体の効率が増加する。
【０００３】
上記を考えると、噴霧システムを圧縮機入口区域付近で使用し、水滴の流れをもたらして流入空気を冷却することができる。噴霧システムは、一般に流入空気の湿度によって制御することができる。例えば、流入空気の湿度を測定することができるように、湿度センサおよび温度センサが圧縮機入口付近に配置されることができる。湿度および温度の測定値に基づいて、噴霧システムはどれくらいの水が蒸発するかを計算することができ、空気流中にその量を噴射することができる。しかし、そのような噴霧システムの欠点には、すべての水が蒸発することができるわけではないこと、水が蒸発するためには滞留時間が不十分である場合があること、水滴が塊になる傾向があること、これらの水滴が圧縮機の羽根を打つ可能性がある入射粒子を形成し、点食および他の種類の損傷の原因になる場合があることが含まれる。局部的な温度降下もまた、水が空気流の外に滴り、腐食を起こす原因になることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７３８１９５４号明細書
【発明の概要】
【０００５】
したがって、ガスタービンエンジンと共に使用するための、入口噴霧システムまたは他の型の入口空気冷却システム用の改良された制御システムが求められている。好ましくは、そのようなシステムは、リアルタイムの測定に基づいて、水滴の粒径および流入空気内に噴射される水量を制御することができ、圧縮機の羽根への損傷を防止し、一方では全体的なタービンの効率および出力を促進する。
【０００６】
したがって、本出願および結果的な特許は、ガスタービンエンジン用の入口空気噴霧システムを提供する。入口空気噴霧システムは、噴霧ノズルアレイと、噴霧ノズルアレイと通信する噴霧制御システムとを備えることができる。噴霧制御システムは、液滴粒径測定システムおよび湿度レベル測定システムを備えることができる。
【０００７】
本出願および結果的な特許はさらに、多数の液滴をその中に有する入口空気噴霧システムを作動する方法を提供する。その方法は、多数の液滴の湿度レベルを決定するステップと、湿度レベルから水分比レベルを計算するステップと、計算された水分比レベルを所望の水分比レベルと比較するステップと、多数の液滴の粒径の分布を決定するステップと、決定済み粒径分布を所望の粒径分布と比較するステップと、計算された水分比レベルが所望の水分比レベルよりも大きい場合、および決定済み粒径分布が所望の粒径分布よりも大きい場合、液滴の粒径を変更するステップとを含む。
【０００８】
本出願は、ガスタービンエンジン用の入口空気噴霧システムを提供する。入口空気噴霧システムは、噴霧ノズルアレイと、噴霧ノズルアレイと通信する噴霧制御システムとを備えることができる。噴霧制御システムは、粒子画像速度測定システム、または位相ドップラ測風システム、およびチューナブルダイオードレーザ吸収分光法システムを備えることができる。
【０００９】
本出願および結果的な特許のこれらのおよび他の特徴および改良は、いくつかの図面および添付の特許請求の範囲と共に以下の詳細な説明を検討すれば、当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本明細書に説明することができる噴霧システムおよび噴霧制御システムを有するガスタービンの概略図である。
【図２】図１の噴霧制御システムの概略図である。
【図３】図２の噴霧制御システムで使用されることがある粒子画像速度測定システム、および／または位相ドップラ測風システムの概略図である。
【図４】図２の噴霧制御システムで使用するためのチューナブルダイオードレーザ吸収分光法システムの斜視図である。
【図５】噴霧制御システムのフィードバック論理を示す流れ図である。
【図６】噴霧制御システムの修正論理を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここで、いくつかの図にわたって同様の符号が同様の要素を指す図面を参照すると、図１は、本明細書で説明することができる入口空気噴霧システム１００を示す。入口空気噴霧システムは、ガスタービンエンジン１１０と共に使用することができる。ガスタービンエンジン１１０は圧縮機１２０を含むことができる。圧縮機１２０は、流入空気１３０を圧縮する。圧縮機１２０は圧縮された空気流１３０を燃焼器１４０に配送する。燃焼器１４０は圧縮された空気流１３０を圧縮された燃料流１５０と混合し、混合物に点火して燃焼ガス流１６０を生成する。今度は、燃焼ガス流１６０はタービン１７０に配送される。燃焼ガス流１６０はタービン１７０を駆動し、機械的仕事を行う。タービン１７０はシャフト１８０を介して圧縮機１２０、および発電機などの外部負荷１９０などを駆動することができる。負荷センサ１７５はタービン１７０上の負荷を決定することができる。ガスタービンエンジン１１０は天然ガス、様々な型の合成ガス、および他の型の燃料を使用することができる。ガスタービンエンジン１１０は、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｓｃｈｅｎｅｃｔａｄｙ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋなどによって提供される複数の様々なガスタービンエンジンの任意の１つであってもよい。他の構成要素および他の構成が本明細書で使用されることもできる。
【００１２】
入口空気噴霧システム１００は、入口フィルタ筺体２１０に取り付けられた吸込雨除け２００を含むことができ、流入空気１３０はそれを通過する。吸込雨除け２００は、雨、雪などの気候要素がその中に入るのを防止することができる。吸込雨除け２００および入口フィルタ筺体２１０は一般に従来の設計のものであってもよい。次いで、空気流１３０は移行部分２２０および入口ダクト２３０を通って流れることができる。消音器区域２４０もまた本明細書で使用されることができる。次いで、空気流１３０は入口プレナム２５０を通って、上記のように圧縮および燃焼のために圧縮機１２０の中に入ることができる。ベルマウス２６０が圧縮機１２０付近に配置可能である。他の構成要素および他の構成が本明細書で使用されてもよい。
【００１３】
入口噴霧システム１００はまた、噴霧ノズルアレイ２７０を含むことができる。噴霧ノズルアレイ２７０は、その中に任意の数のノズル２７５を有することができる。ノズル２７５は、任意のサイズ、形状または配向を有することができる。噴霧ノズルアレイ２７０は入口フィルタ筺体２１０および移行部分２２０付近またはその他の場所に配置されてもよい。噴霧ノズルアレイ２７０は、水供給スキッド２９０または他の型の水源上に配置された水流２８０と連通することができる。気象計３１０は、入口フィルタ筺体２１０、水供給スキッド２９０付近または他の場所に配置されてもよい。気象計３１０は、所望の温度、湿度および他のパラメータを含む、局所的な周囲の気象状況を決定するために使用することができる。他の構成要素および他の構成が本明細書で使用されてもよい。
【００１４】
図２に示すように、入口空気噴霧システム１００はまた、噴霧制御システム３２０を含むことができる。噴霧制御システム３２０は制御装置３３０を含むことができる。制御装置３３０は、入口空気噴霧システム１００およびガスタービンエンジン１１０を作動し、調整する、様々な制御アルゴリズムおよび他の型のソフトウェアでプログラムされることができる。特定のタスクを有する多重制御装置３３０もまた本明細書で使用することができる。制御装置３３０は水供給スキッド２９０と通信して、噴霧ノズルアレイ２７０に配送されることができる水流２８０の流量比率を制御することができる。制御装置３３０はまた、負荷センサ１７５、気象計３１０および他の型の入力と通信することもできる。多くの異なる型の作動パラメータが本明細書に適応されることができる。他の構成および他の構成要素が本明細書で使用されてもよい。
【００１５】
噴霧制御システム３２０はまた、液滴粒径測定システム３４０と通信して、空気流１３０内の液滴粒径３００を決定することができる。図３に示すように、液滴粒径測定システム３４０は入口プレナム２５０付近または圧縮機１２０の上流のベルマウス２６０付近に配置可能である。以下に説明するように、異なる型の液滴粒径測定システム３４０が本明細書で使用可能である。
【００１６】
液滴粒径測定システム３４０は、広い領域の粒子画像速度測定（ＰＩＶ）システム３５０であることができる。一般的に説明すると、ＰＩＶシステム３５０はレーザ３６０およびカメラ３７０または他の型の光学検出装置を使用することができる。レーザ３６０は扇形に広がるビームを有するパルスレーザシートであることができる。カメラ３７０は、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラなどの高速画像カメラであることができる。レーザ３６０およびカメラ３７０の作動は協調する。例えば、一対のレーザパルスがカメラ３７０の焦点面を照らす場合、対応する画像が使用されて、フレーム内の液滴３００の粒径および速度を計算することができる。制御装置３３０は、画像内の液滴３００の位置を見つけ、それらの粒径を計算し、粒径分布曲線を生成することができる。いくつかのフレームに対するこの粒径分布曲線を平均することにより、実際の液滴の粒径分布の概算を提供することができる。制御装置３３０はまた、液滴の移動距離を計算することができ、したがって噴霧速度が、距離をフレーム間の時間差で割ることによって概算することができる。他の構成要素および他の構成が本明細書で使用されてもよい。
【００１７】
別法として、または追加として、液滴粒径測定システム３４０が、位相ドップラ測風（ＰＤＡ）システム３８０を含むことができる。一般的に説明すると、ＰＤＡシステム３８０は、一対のレーザ３６０および一対のカメラ３７０または他の型の光学装置を使用することができる。レーザ３６０の一対のレーザビームが、関係する領域の干渉パターンを生成する。その領域を通って流れる液滴３００は、強め合う干渉の領域から光を散乱させるであろう。次いで、カメラ３７０は空間的散乱パターンを記録する。散乱光によるドップラ偏移は粒子速度の測定値であることができ、カメラ３７０間の相対的位相差は粒子の粒径の測定値である。他の構成要素および他の構成が本明細書で使用されてもよい。
【００１８】
ＰＩＶシステム３５０およびＰＤＡシステム３８０は共に局部的領域内の検出を提供するが、全体的分布は長期間に亘って繰り返し実行する測定によって推定することができる。また、複数の領域測定を、複数のシステムを展開することによって行うことができる。他の構成要素および他の構成が本明細書で使用されてもよい。
【００１９】
噴霧制御システム３２０はまた、湿度レベル測定システム３９０と通信することができる。湿度レベル測定システム３９０は、入口プレナム３４０または圧縮機１２０の上流のベルマウス２６０付近に配置可能である。湿度レベル測定システム３９０は、図４に示すように、チューナブルダイオードレーザ吸収分光法（ＴＤＬＡＳ）システム４００に基づくことができる。ＴＤＬＡＳシステム４００は、一対のチューナブルダイオードレーザ、第１のレーザ４１０および第２のレーザ４２０を含むことができる。第１のレーザ４１０および第２のレーザ４２０は、異なるレーザ波長を使用することができる。第１のレーザ波長（例えば、約９４５ｎｍ（ナノメートル））が流入液滴３００の気相水の含有量を測定するために使用され、一方、第２のレーザ波長（例えば、約１５１６ｎｍ）が流入液滴３００の液相水を測定するために使用することができる。他の波長を本明細書で使用することができる。したがって、２つのレーザ波長が水蒸気および液体水の吸収ピークを探測する。
【００２０】
一般的に説明すると、レーザ４１０および４２０は、結合器４３０にファイバ結合され（５０：５０）、次いで多重変換装置４４０を介して上部ビーム４５０および下部ビーム４６０に多重化されることができる。上部ビーム４５０は、入口プレナム３５０またはベルマウス２６０付近の、または他の場所の上部ポート４７０に結合されることができ、一方下部ビーム４６０は下部ポート４８０に結合されることができる。上部ビーム４５０は上部スプリッタ４９０に受信され、一方、下部ビーム４６０は下部スプリッタ５００に受信されることができる。スプリッタ４９０および５００は双方とも一対の検出器と通信することができる。上部スプリッタ４９０は、上部第１の波長検出器５１０および上部第２の波長検出器５２０と通信することができ、一方、下部スプリッタ５００は下部第１の波長検出器５３０および下部第２の波長検出器５４０と通信することができる。他の構成要素および他の構成が本明細書で使用されてもよい。
【００２１】
液滴３００を透過した後、レーザ出力の強度が下降することを使用し、対応する吸収化学種の見通し線平均濃度を計算することができる。具体的には、上部ビーム４５０は気相の水の分子密度を測定することができ、一方、下部ビーム４６０は液相の水の分子密度を測定する。次いで、気象計３１０からの測定済み温度および圧力値を使用して、制御装置３３０は、流入空気１３０内の液滴３００の水分比を計算することができる。他の構成要素および他の構成が本明細書で使用されてもよい。
【００２２】
再び図２を参照すると、噴霧制御システム３２０の制御装置３３０は、したがって、フィードバックループ内で液滴粒径測定システム３４０および湿度レベル測定システム３９０から受信したデータを使用して、水供給スキッド２９０を介して液滴を制御することができる。具体的には、ＰＩＶシステム３５０および／またはＰＤＡシステム３８０からの液滴粒径測定データ、ならびにＴＤＬＡＳシステム４００からの所与のノズル設計に対する湿度レベル測定データに基づいて、液滴粒径分布を水供給スキッド２９０の圧力により制御することができる。対照的に、飽和レベルは、水流速度、入口ダクト２３０内の液滴の滞留時間、液滴粒径、および任意のノズル閉塞または故障により多く依存することがある。
【００２３】
図５は、本明細書で使用されることがあるフィードバックループの一例を示す。具体的には、噴霧制御システム３２０は連続して液滴粒径および湿度レベルを測定することができる。異常が決定されるとすぐに、噴霧制御システム３２０は自動的に制御パラメータを調節して、入口空気噴霧システム１００を所望の作動範囲に戻すことができる。システム３２０が調節するためにかかる時間は、測定の応答時間、測定のための平均時間、および制御装置３３０の反応時間に依存することがある。したがって、噴霧制御システム３２０は、噴霧工程を通して継続的に、迅速で信頼性のある制御を提供する。
【００２４】
ステップ５５０で、制御装置３３０は所望の水分比レベル（Ｈ）に対する入力値を読み取る。ステップ５６０で、制御装置３３０は所望の最大液滴粒径（Ｄ）に対する入力済み値を読み取る。ステップ５７０で、制御装置３３０は順守時間（Ｔ）から受け入れ可能な入力済み値を読み取る。ステップ５８０で、制御装置３３０は事前に較正されたパラメータで噴霧ノズルアレイ２７０をオンにする。ステップ５９０で、制御装置３３０はタイマをゼロ（ｔ＝０）に設定する。ステップ６００で、制御装置３３０はＴＤＬＡＳシステム４００から水分比レベル（ｙ’）、およびＰＩＶシステム３５０から液滴粒径分布を受信する。ステップ６１０で、制御装置３３０はＰＩＶデータから水分比を計算し、この値をＴＤＬＡＳデータと比較して、修正された液滴粒径の値を計算する。この修正ステップ論理を以下に詳細に説明する。ステップ６２０で、制御装置３３０は修正済み粒径分布から最大液滴粒径（ｄ）を計算する。ステップ６３０で、制御装置３３０は、決定済み水分比レベル（ｙ’）が所望の水分比レベル（Ｈ）よりも低いかどうか、および計算された最大液滴粒径（ｄ）が所望の最大液滴粒径（Ｄ）よりも小さいかどうかを決定する。そうである場合、制御装置３３０は、ステップ５９０に戻り、システムタイマをゼロにリセットする。そうでない場合、制御装置３３０は、ステップ６４０に進み続け、ステップ６４０では制御装置３３０は、システム時間（ｔ）が順守時間（Ｔ）から受け入れ可能時間を越えるかどうかを決定する。そうである場合、制御装置３３０は、システム故障を調査するために噴霧システム１００を停止する。そうでない場合、制御装置３３０は、ステップ６５０に進んで、計算された水分比（ｈ）および計算された最大液滴粒径（ｄ）に対する誤り信号に基づいて、全体的なシステムパラメータを調整する。次いで、システムはステップ６００に戻り、ループは継続する。他の型の制御論理が使用されてもよい。
【００２５】
噴霧制御システム３２０はＴＤＬＡＳシステム４００で測定された水分比の値を使用して、上記のステップ６１０に言及したように、ＰＩＶシステム３５０およびＰＤＡシステム３８０から得られた液滴粒径分布を修正することができる。具体的には、ＰＩＶ画像もまた、水分比を推定するために使用することができる。画像体積はレーザシート幅およびカメラ画像領域から推定することができる。現在の温度および圧力に基づいて、画像体積中の水分子の総数が推定され得る。液状水滴が占める総体積は、液滴直径および画像からの液滴の数に基づいて計算することができる。液滴の直径は単一波長に対して以下のように決定することができる。
【００２６】
【数１】
同様に、液滴の体積を以下のように計算することができる。
【００２７】
【数２】
総体積に水密度を掛けると、水滴の総体積が得られ、したがって画像体積中の水分子の総数が得られる。したがって、水分比を以下のように計算することができる。
【００２８】
【数３】
同様に、以下のように複数の波長に対して水分比を決定することができる。
【００２９】
【数４】
同様に、ＴＤＬＡＳシステム４００は上述のように水分比を計算することができる。具体的には、分子密度を以下のように決定することができる。
【００３０】
【数５】
一方、混合相の特定の体積を以下のように決定することができる。
【００３１】
【数６】
混合相の特定の体積は、水分比を計算するために使用することができる。したがって、液相および気相の特定の体積は、熱力学表を使用して計算することができる。
【００３２】
【数７】
次いで、制御装置３３０は、ＰＩＶシステム３５０からの水分比の値をＴＤＬＡＳシステム４００によって決定された水分比の値と比較することができる。ＴＤＬＡＳシステム４００はレーザ感知技術に基づくので、ＴＤＬＡＳの結果はＰＩＶシステム３５０などの画像技術よりも正確であると期待される。そうであるので、修正によりさらに正確な液滴粒径測定が可能になり、したがって、制御ループの正確さを高める。ＰＩＶシステム３５０の誤りは、焦点からはずれた液滴および／または画像パス内の液滴による散乱によって引き起こされることがある。
【００３３】
上記を考えると、図６は修正ステップ６１０を説明する流れ図を示す。ステップ６６０で、制御装置はＰＩＶシステム３５０から水分比を受信する。ステップ６７０で、制御装置３３０はＴＤＬＡＳシステム４００から平均水分比を受信する。ステップ６８０で、制御装置はＰＩＶシステム３５０の結果とＴＤＬＡＳシステム４００の結果との相違を決定する。ステップ６９０で、制御装置３３０はその相違がゼロ（０）よりも大きいかどうかを決定する。大きくない場合、制御装置３３０はステップ７００で水分比を報告する。大きい場合、制御装置３３０は試料平均を調整して、母平均を定数として保つようにする。このステップには、ステップ７２０で最大分布に対する試料粒径を見つけ出すステップと、ステップ７３０で試料平均から平均水分比を計算するステップと、ステップ７４０で試料平均から平均水分比を増加させるステップとから成るサブステップが含まれる。他の型の制御論理が本明細書で使用されてもよい。
【００３４】
したがって、入口空気噴霧システム１００は噴霧工程の制御および最適化をもたらす。具体的には、噴霧制御システム３２０が液滴粒径測定システム３４０および湿度レベル測定システム３９０を連続的フィードバックループで使用して、迅速で信頼性のある制御を提供する。
【００３５】
上記のことは本出願および結果的な特許のある実施形態に関係するのみであることは明らかであるはずである。以下の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される本発明の広い精神および範囲から逸脱することなく、多くの変更および修正を当業者ならここに加えることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１００ 入口空気噴霧システム
１１０ ガスタービンエンジン
１２０ 圧縮機
１３０ 空気流
１４０ 燃焼器
１５０ 燃料流
１６０ 燃焼ガス流
１７０ タービン
１７５ 負荷センサ
１８０ シャフト
１９０ 負荷
２００ 吸込雨除け
２１０ 入口フィルタ筺体
２２０ 移行部分
２３０ 入口ダクト
２４０ 消音器
２５０ 入口プレナム
２６０ ベルマウス
２７０ 噴霧ノズルアレイ
２７５ ノズル
２８０ 水
２９０ 水供給スキッド
３００ 液滴
３１０ 気象計
３２０ 噴霧制御システム
３３０ 制御装置
３４０ 液滴粒径測定システム
３５０ 粒子画像速度測定（ＰＩＶ：ｐａｒｔｉｃｌｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）システム
３６０ レーザ
３７０ カメラ
３８０ 位相ドップラ測風（ＰＤＡ：ｐｈａｓｅ ｄｏｐｐｌｅｒ ａｎｅｍｏｍｅｔｒｙ）システム
３９０ 湿度レベル測定システム
４００ チューナブルダイオードレーザ吸収分光法（ＴＤＬＡＳ：ｔｕｒｎａｂｌｅ ｄｉｏｄｅ ｌａｓｅｒ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）システム
４１０ 第１のレーザ
４２０ 第２のレーザ
４３０ 結合器
４４０ 多重変換装置
４５０ 上部ビーム
４６０ 下部ビーム
４７０ 上部ポート
４８０ 下部ポート
４９０ 上部スプリッタ
５００ 下部スプリッタ
５１０ 上部第１の波長検出器
５２０ 上部第２の波長検出器
５３０ 下部第１の波長検出器
５４０ 下部第２の波長検出器
５５０〜７４０ ステップ
【技術分野】
【０００１】
本出願および結果的な特許は、全体的にガスタービンエンジンに関し、より詳細には、入口冷却のための連続的フィードバックを有する多重光学的感知技術を使用する入口噴霧制御のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンが生成することができる出力量を増加させるための様々な対策が知られている。ガスタービンエンジンの出力を増加させる１つの方法は、圧縮機内で空気を圧縮する前に流入空気を冷却することによるものである。そのような冷却により、空気はより高い密度を有し、より高い質量流量が生成され圧縮機に入る。圧縮機内の空気の高い質量流量により、より多くの空気を圧縮することができ、ガスタービンエンジンはより大きい出力を生成することができる。加えて、入口空気温度を冷却すると、ガスタービンエンジンの全体の効率が増加する。
【０００３】
上記を考えると、噴霧システムを圧縮機入口区域付近で使用し、水滴の流れをもたらして流入空気を冷却することができる。噴霧システムは、一般に流入空気の湿度によって制御することができる。例えば、流入空気の湿度を測定することができるように、湿度センサおよび温度センサが圧縮機入口付近に配置されることができる。湿度および温度の測定値に基づいて、噴霧システムはどれくらいの水が蒸発するかを計算することができ、空気流中にその量を噴射することができる。しかし、そのような噴霧システムの欠点には、すべての水が蒸発することができるわけではないこと、水が蒸発するためには滞留時間が不十分である場合があること、水滴が塊になる傾向があること、これらの水滴が圧縮機の羽根を打つ可能性がある入射粒子を形成し、点食および他の種類の損傷の原因になる場合があることが含まれる。局部的な温度降下もまた、水が空気流の外に滴り、腐食を起こす原因になることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７３８１９５４号明細書
【発明の概要】
【０００５】
したがって、ガスタービンエンジンと共に使用するための、入口噴霧システムまたは他の型の入口空気冷却システム用の改良された制御システムが求められている。好ましくは、そのようなシステムは、リアルタイムの測定に基づいて、水滴の粒径および流入空気内に噴射される水量を制御することができ、圧縮機の羽根への損傷を防止し、一方では全体的なタービンの効率および出力を促進する。
【０００６】
したがって、本出願および結果的な特許は、ガスタービンエンジン用の入口空気噴霧システムを提供する。入口空気噴霧システムは、噴霧ノズルアレイと、噴霧ノズルアレイと通信する噴霧制御システムとを備えることができる。噴霧制御システムは、液滴粒径測定システムおよび湿度レベル測定システムを備えることができる。
【０００７】
本出願および結果的な特許はさらに、多数の液滴をその中に有する入口空気噴霧システムを作動する方法を提供する。その方法は、多数の液滴の湿度レベルを決定するステップと、湿度レベルから水分比レベルを計算するステップと、計算された水分比レベルを所望の水分比レベルと比較するステップと、多数の液滴の粒径の分布を決定するステップと、決定済み粒径分布を所望の粒径分布と比較するステップと、計算された水分比レベルが所望の水分比レベルよりも大きい場合、および決定済み粒径分布が所望の粒径分布よりも大きい場合、液滴の粒径を変更するステップとを含む。
【０００８】
本出願は、ガスタービンエンジン用の入口空気噴霧システムを提供する。入口空気噴霧システムは、噴霧ノズルアレイと、噴霧ノズルアレイと通信する噴霧制御システムとを備えることができる。噴霧制御システムは、粒子画像速度測定システム、または位相ドップラ測風システム、およびチューナブルダイオードレーザ吸収分光法システムを備えることができる。
【０００９】
本出願および結果的な特許のこれらのおよび他の特徴および改良は、いくつかの図面および添付の特許請求の範囲と共に以下の詳細な説明を検討すれば、当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本明細書に説明することができる噴霧システムおよび噴霧制御システムを有するガスタービンの概略図である。
【図２】図１の噴霧制御システムの概略図である。
【図３】図２の噴霧制御システムで使用されることがある粒子画像速度測定システム、および／または位相ドップラ測風システムの概略図である。
【図４】図２の噴霧制御システムで使用するためのチューナブルダイオードレーザ吸収分光法システムの斜視図である。
【図５】噴霧制御システムのフィードバック論理を示す流れ図である。
【図６】噴霧制御システムの修正論理を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここで、いくつかの図にわたって同様の符号が同様の要素を指す図面を参照すると、図１は、本明細書で説明することができる入口空気噴霧システム１００を示す。入口空気噴霧システムは、ガスタービンエンジン１１０と共に使用することができる。ガスタービンエンジン１１０は圧縮機１２０を含むことができる。圧縮機１２０は、流入空気１３０を圧縮する。圧縮機１２０は圧縮された空気流１３０を燃焼器１４０に配送する。燃焼器１４０は圧縮された空気流１３０を圧縮された燃料流１５０と混合し、混合物に点火して燃焼ガス流１６０を生成する。今度は、燃焼ガス流１６０はタービン１７０に配送される。燃焼ガス流１６０はタービン１７０を駆動し、機械的仕事を行う。タービン１７０はシャフト１８０を介して圧縮機１２０、および発電機などの外部負荷１９０などを駆動することができる。負荷センサ１７５はタービン１７０上の負荷を決定することができる。ガスタービンエンジン１１０は天然ガス、様々な型の合成ガス、および他の型の燃料を使用することができる。ガスタービンエンジン１１０は、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｓｃｈｅｎｅｃｔａｄｙ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋなどによって提供される複数の様々なガスタービンエンジンの任意の１つであってもよい。他の構成要素および他の構成が本明細書で使用されることもできる。
【００１２】
入口空気噴霧システム１００は、入口フィルタ筺体２１０に取り付けられた吸込雨除け２００を含むことができ、流入空気１３０はそれを通過する。吸込雨除け２００は、雨、雪などの気候要素がその中に入るのを防止することができる。吸込雨除け２００および入口フィルタ筺体２１０は一般に従来の設計のものであってもよい。次いで、空気流１３０は移行部分２２０および入口ダクト２３０を通って流れることができる。消音器区域２４０もまた本明細書で使用されることができる。次いで、空気流１３０は入口プレナム２５０を通って、上記のように圧縮および燃焼のために圧縮機１２０の中に入ることができる。ベルマウス２６０が圧縮機１２０付近に配置可能である。他の構成要素および他の構成が本明細書で使用されてもよい。
【００１３】
入口噴霧システム１００はまた、噴霧ノズルアレイ２７０を含むことができる。噴霧ノズルアレイ２７０は、その中に任意の数のノズル２７５を有することができる。ノズル２７５は、任意のサイズ、形状または配向を有することができる。噴霧ノズルアレイ２７０は入口フィルタ筺体２１０および移行部分２２０付近またはその他の場所に配置されてもよい。噴霧ノズルアレイ２７０は、水供給スキッド２９０または他の型の水源上に配置された水流２８０と連通することができる。気象計３１０は、入口フィルタ筺体２１０、水供給スキッド２９０付近または他の場所に配置されてもよい。気象計３１０は、所望の温度、湿度および他のパラメータを含む、局所的な周囲の気象状況を決定するために使用することができる。他の構成要素および他の構成が本明細書で使用されてもよい。
【００１４】
図２に示すように、入口空気噴霧システム１００はまた、噴霧制御システム３２０を含むことができる。噴霧制御システム３２０は制御装置３３０を含むことができる。制御装置３３０は、入口空気噴霧システム１００およびガスタービンエンジン１１０を作動し、調整する、様々な制御アルゴリズムおよび他の型のソフトウェアでプログラムされることができる。特定のタスクを有する多重制御装置３３０もまた本明細書で使用することができる。制御装置３３０は水供給スキッド２９０と通信して、噴霧ノズルアレイ２７０に配送されることができる水流２８０の流量比率を制御することができる。制御装置３３０はまた、負荷センサ１７５、気象計３１０および他の型の入力と通信することもできる。多くの異なる型の作動パラメータが本明細書に適応されることができる。他の構成および他の構成要素が本明細書で使用されてもよい。
【００１５】
噴霧制御システム３２０はまた、液滴粒径測定システム３４０と通信して、空気流１３０内の液滴粒径３００を決定することができる。図３に示すように、液滴粒径測定システム３４０は入口プレナム２５０付近または圧縮機１２０の上流のベルマウス２６０付近に配置可能である。以下に説明するように、異なる型の液滴粒径測定システム３４０が本明細書で使用可能である。
【００１６】
液滴粒径測定システム３４０は、広い領域の粒子画像速度測定（ＰＩＶ）システム３５０であることができる。一般的に説明すると、ＰＩＶシステム３５０はレーザ３６０およびカメラ３７０または他の型の光学検出装置を使用することができる。レーザ３６０は扇形に広がるビームを有するパルスレーザシートであることができる。カメラ３７０は、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラなどの高速画像カメラであることができる。レーザ３６０およびカメラ３７０の作動は協調する。例えば、一対のレーザパルスがカメラ３７０の焦点面を照らす場合、対応する画像が使用されて、フレーム内の液滴３００の粒径および速度を計算することができる。制御装置３３０は、画像内の液滴３００の位置を見つけ、それらの粒径を計算し、粒径分布曲線を生成することができる。いくつかのフレームに対するこの粒径分布曲線を平均することにより、実際の液滴の粒径分布の概算を提供することができる。制御装置３３０はまた、液滴の移動距離を計算することができ、したがって噴霧速度が、距離をフレーム間の時間差で割ることによって概算することができる。他の構成要素および他の構成が本明細書で使用されてもよい。
【００１７】
別法として、または追加として、液滴粒径測定システム３４０が、位相ドップラ測風（ＰＤＡ）システム３８０を含むことができる。一般的に説明すると、ＰＤＡシステム３８０は、一対のレーザ３６０および一対のカメラ３７０または他の型の光学装置を使用することができる。レーザ３６０の一対のレーザビームが、関係する領域の干渉パターンを生成する。その領域を通って流れる液滴３００は、強め合う干渉の領域から光を散乱させるであろう。次いで、カメラ３７０は空間的散乱パターンを記録する。散乱光によるドップラ偏移は粒子速度の測定値であることができ、カメラ３７０間の相対的位相差は粒子の粒径の測定値である。他の構成要素および他の構成が本明細書で使用されてもよい。
【００１８】
ＰＩＶシステム３５０およびＰＤＡシステム３８０は共に局部的領域内の検出を提供するが、全体的分布は長期間に亘って繰り返し実行する測定によって推定することができる。また、複数の領域測定を、複数のシステムを展開することによって行うことができる。他の構成要素および他の構成が本明細書で使用されてもよい。
【００１９】
噴霧制御システム３２０はまた、湿度レベル測定システム３９０と通信することができる。湿度レベル測定システム３９０は、入口プレナム３４０または圧縮機１２０の上流のベルマウス２６０付近に配置可能である。湿度レベル測定システム３９０は、図４に示すように、チューナブルダイオードレーザ吸収分光法（ＴＤＬＡＳ）システム４００に基づくことができる。ＴＤＬＡＳシステム４００は、一対のチューナブルダイオードレーザ、第１のレーザ４１０および第２のレーザ４２０を含むことができる。第１のレーザ４１０および第２のレーザ４２０は、異なるレーザ波長を使用することができる。第１のレーザ波長（例えば、約９４５ｎｍ（ナノメートル））が流入液滴３００の気相水の含有量を測定するために使用され、一方、第２のレーザ波長（例えば、約１５１６ｎｍ）が流入液滴３００の液相水を測定するために使用することができる。他の波長を本明細書で使用することができる。したがって、２つのレーザ波長が水蒸気および液体水の吸収ピークを探測する。
【００２０】
一般的に説明すると、レーザ４１０および４２０は、結合器４３０にファイバ結合され（５０：５０）、次いで多重変換装置４４０を介して上部ビーム４５０および下部ビーム４６０に多重化されることができる。上部ビーム４５０は、入口プレナム３５０またはベルマウス２６０付近の、または他の場所の上部ポート４７０に結合されることができ、一方下部ビーム４６０は下部ポート４８０に結合されることができる。上部ビーム４５０は上部スプリッタ４９０に受信され、一方、下部ビーム４６０は下部スプリッタ５００に受信されることができる。スプリッタ４９０および５００は双方とも一対の検出器と通信することができる。上部スプリッタ４９０は、上部第１の波長検出器５１０および上部第２の波長検出器５２０と通信することができ、一方、下部スプリッタ５００は下部第１の波長検出器５３０および下部第２の波長検出器５４０と通信することができる。他の構成要素および他の構成が本明細書で使用されてもよい。
【００２１】
液滴３００を透過した後、レーザ出力の強度が下降することを使用し、対応する吸収化学種の見通し線平均濃度を計算することができる。具体的には、上部ビーム４５０は気相の水の分子密度を測定することができ、一方、下部ビーム４６０は液相の水の分子密度を測定する。次いで、気象計３１０からの測定済み温度および圧力値を使用して、制御装置３３０は、流入空気１３０内の液滴３００の水分比を計算することができる。他の構成要素および他の構成が本明細書で使用されてもよい。
【００２２】
再び図２を参照すると、噴霧制御システム３２０の制御装置３３０は、したがって、フィードバックループ内で液滴粒径測定システム３４０および湿度レベル測定システム３９０から受信したデータを使用して、水供給スキッド２９０を介して液滴を制御することができる。具体的には、ＰＩＶシステム３５０および／またはＰＤＡシステム３８０からの液滴粒径測定データ、ならびにＴＤＬＡＳシステム４００からの所与のノズル設計に対する湿度レベル測定データに基づいて、液滴粒径分布を水供給スキッド２９０の圧力により制御することができる。対照的に、飽和レベルは、水流速度、入口ダクト２３０内の液滴の滞留時間、液滴粒径、および任意のノズル閉塞または故障により多く依存することがある。
【００２３】
図５は、本明細書で使用されることがあるフィードバックループの一例を示す。具体的には、噴霧制御システム３２０は連続して液滴粒径および湿度レベルを測定することができる。異常が決定されるとすぐに、噴霧制御システム３２０は自動的に制御パラメータを調節して、入口空気噴霧システム１００を所望の作動範囲に戻すことができる。システム３２０が調節するためにかかる時間は、測定の応答時間、測定のための平均時間、および制御装置３３０の反応時間に依存することがある。したがって、噴霧制御システム３２０は、噴霧工程を通して継続的に、迅速で信頼性のある制御を提供する。
【００２４】
ステップ５５０で、制御装置３３０は所望の水分比レベル（Ｈ）に対する入力値を読み取る。ステップ５６０で、制御装置３３０は所望の最大液滴粒径（Ｄ）に対する入力済み値を読み取る。ステップ５７０で、制御装置３３０は順守時間（Ｔ）から受け入れ可能な入力済み値を読み取る。ステップ５８０で、制御装置３３０は事前に較正されたパラメータで噴霧ノズルアレイ２７０をオンにする。ステップ５９０で、制御装置３３０はタイマをゼロ（ｔ＝０）に設定する。ステップ６００で、制御装置３３０はＴＤＬＡＳシステム４００から水分比レベル（ｙ’）、およびＰＩＶシステム３５０から液滴粒径分布を受信する。ステップ６１０で、制御装置３３０はＰＩＶデータから水分比を計算し、この値をＴＤＬＡＳデータと比較して、修正された液滴粒径の値を計算する。この修正ステップ論理を以下に詳細に説明する。ステップ６２０で、制御装置３３０は修正済み粒径分布から最大液滴粒径（ｄ）を計算する。ステップ６３０で、制御装置３３０は、決定済み水分比レベル（ｙ’）が所望の水分比レベル（Ｈ）よりも低いかどうか、および計算された最大液滴粒径（ｄ）が所望の最大液滴粒径（Ｄ）よりも小さいかどうかを決定する。そうである場合、制御装置３３０は、ステップ５９０に戻り、システムタイマをゼロにリセットする。そうでない場合、制御装置３３０は、ステップ６４０に進み続け、ステップ６４０では制御装置３３０は、システム時間（ｔ）が順守時間（Ｔ）から受け入れ可能時間を越えるかどうかを決定する。そうである場合、制御装置３３０は、システム故障を調査するために噴霧システム１００を停止する。そうでない場合、制御装置３３０は、ステップ６５０に進んで、計算された水分比（ｈ）および計算された最大液滴粒径（ｄ）に対する誤り信号に基づいて、全体的なシステムパラメータを調整する。次いで、システムはステップ６００に戻り、ループは継続する。他の型の制御論理が使用されてもよい。
【００２５】
噴霧制御システム３２０はＴＤＬＡＳシステム４００で測定された水分比の値を使用して、上記のステップ６１０に言及したように、ＰＩＶシステム３５０およびＰＤＡシステム３８０から得られた液滴粒径分布を修正することができる。具体的には、ＰＩＶ画像もまた、水分比を推定するために使用することができる。画像体積はレーザシート幅およびカメラ画像領域から推定することができる。現在の温度および圧力に基づいて、画像体積中の水分子の総数が推定され得る。液状水滴が占める総体積は、液滴直径および画像からの液滴の数に基づいて計算することができる。液滴の直径は単一波長に対して以下のように決定することができる。
【００２６】
【数１】
同様に、液滴の体積を以下のように計算することができる。
【００２７】
【数２】
総体積に水密度を掛けると、水滴の総体積が得られ、したがって画像体積中の水分子の総数が得られる。したがって、水分比を以下のように計算することができる。
【００２８】
【数３】
同様に、以下のように複数の波長に対して水分比を決定することができる。
【００２９】
【数４】
同様に、ＴＤＬＡＳシステム４００は上述のように水分比を計算することができる。具体的には、分子密度を以下のように決定することができる。
【００３０】
【数５】
一方、混合相の特定の体積を以下のように決定することができる。
【００３１】
【数６】
混合相の特定の体積は、水分比を計算するために使用することができる。したがって、液相および気相の特定の体積は、熱力学表を使用して計算することができる。
【００３２】
【数７】
次いで、制御装置３３０は、ＰＩＶシステム３５０からの水分比の値をＴＤＬＡＳシステム４００によって決定された水分比の値と比較することができる。ＴＤＬＡＳシステム４００はレーザ感知技術に基づくので、ＴＤＬＡＳの結果はＰＩＶシステム３５０などの画像技術よりも正確であると期待される。そうであるので、修正によりさらに正確な液滴粒径測定が可能になり、したがって、制御ループの正確さを高める。ＰＩＶシステム３５０の誤りは、焦点からはずれた液滴および／または画像パス内の液滴による散乱によって引き起こされることがある。
【００３３】
上記を考えると、図６は修正ステップ６１０を説明する流れ図を示す。ステップ６６０で、制御装置はＰＩＶシステム３５０から水分比を受信する。ステップ６７０で、制御装置３３０はＴＤＬＡＳシステム４００から平均水分比を受信する。ステップ６８０で、制御装置はＰＩＶシステム３５０の結果とＴＤＬＡＳシステム４００の結果との相違を決定する。ステップ６９０で、制御装置３３０はその相違がゼロ（０）よりも大きいかどうかを決定する。大きくない場合、制御装置３３０はステップ７００で水分比を報告する。大きい場合、制御装置３３０は試料平均を調整して、母平均を定数として保つようにする。このステップには、ステップ７２０で最大分布に対する試料粒径を見つけ出すステップと、ステップ７３０で試料平均から平均水分比を計算するステップと、ステップ７４０で試料平均から平均水分比を増加させるステップとから成るサブステップが含まれる。他の型の制御論理が本明細書で使用されてもよい。
【００３４】
したがって、入口空気噴霧システム１００は噴霧工程の制御および最適化をもたらす。具体的には、噴霧制御システム３２０が液滴粒径測定システム３４０および湿度レベル測定システム３９０を連続的フィードバックループで使用して、迅速で信頼性のある制御を提供する。
【００３５】
上記のことは本出願および結果的な特許のある実施形態に関係するのみであることは明らかであるはずである。以下の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される本発明の広い精神および範囲から逸脱することなく、多くの変更および修正を当業者ならここに加えることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１００ 入口空気噴霧システム
１１０ ガスタービンエンジン
１２０ 圧縮機
１３０ 空気流
１４０ 燃焼器
１５０ 燃料流
１６０ 燃焼ガス流
１７０ タービン
１７５ 負荷センサ
１８０ シャフト
１９０ 負荷
２００ 吸込雨除け
２１０ 入口フィルタ筺体
２２０ 移行部分
２３０ 入口ダクト
２４０ 消音器
２５０ 入口プレナム
２６０ ベルマウス
２７０ 噴霧ノズルアレイ
２７５ ノズル
２８０ 水
２９０ 水供給スキッド
３００ 液滴
３１０ 気象計
３２０ 噴霧制御システム
３３０ 制御装置
３４０ 液滴粒径測定システム
３５０ 粒子画像速度測定（ＰＩＶ：ｐａｒｔｉｃｌｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）システム
３６０ レーザ
３７０ カメラ
３８０ 位相ドップラ測風（ＰＤＡ：ｐｈａｓｅ ｄｏｐｐｌｅｒ ａｎｅｍｏｍｅｔｒｙ）システム
３９０ 湿度レベル測定システム
４００ チューナブルダイオードレーザ吸収分光法（ＴＤＬＡＳ：ｔｕｒｎａｂｌｅ ｄｉｏｄｅ ｌａｓｅｒ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）システム
４１０ 第１のレーザ
４２０ 第２のレーザ
４３０ 結合器
４４０ 多重変換装置
４５０ 上部ビーム
４６０ 下部ビーム
４７０ 上部ポート
４８０ 下部ポート
４９０ 上部スプリッタ
５００ 下部スプリッタ
５１０ 上部第１の波長検出器
５２０ 上部第２の波長検出器
５３０ 下部第１の波長検出器
５４０ 下部第２の波長検出器
５５０〜７４０ ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１１０）用の入口空気噴霧システム（１００）であって、
噴霧ノズルアレイ（２７０）と、
前記噴霧ノズルアレイ（２７０）と通信する噴霧制御システム（３２０）とを備え、
前記噴霧制御システム（３２０）が、液滴粒径測定システム（３４０）および湿度レベル測定システム（３９０）を備える、入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項２】
入口プレナム（２５０）と、ベルマウス（２６０）とをさらに備え、前記液滴粒径測定システム（３４０）が前記入口プレナム（２５０）または前記ベルマウス（２６０）の付近に配置される、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項３】
入口プレナム（２５０）と、ベルマウス（２６０）とをさらに備え、前記湿度レベル測定システム（３９０）が前記入口プレナム（２５０）または前記ベルマウス（２６０）の付近に配置される、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項４】
気象計（３１０）をさらに備え、前記気象計（３１０）が前記噴霧制御システム（３２０）と通信する、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項５】
負荷センサ（１７５）をさらに備え、前記負荷センサ（１７５）が前記噴霧制御システム（３２０）と通信する、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項６】
前記液滴粒径測定システム（３４０）が１つまたは複数のレーザ（３６０）と、１つまたは複数のカメラ（３７０）とを備える、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項７】
前記液滴粒径測定システム（３４０）が粒子画像速度測定システム（３５０）を備える、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項８】
前記液滴粒径測定システム（３４０）が位相ドップラ測風システム（３８０）を備える、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項９】
前記湿度レベル測定システム（３９０）がチューナブルダイオードレーザ吸収分光法システム（４００）を備える、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項１０】
前記湿度レベル測定システム（３９０）が第１の波長の第１のレーザ（４１０）と、第２の波長の第２のレーザ（４２０）とを備える、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項１１】
前記湿度レベル測定システム（３９０）が一対の第１の波長検出器（５１０，５３０）と、一対の第２の波長検出器（５２０，５４０）とを備える、請求項１０記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項１２】
水供給スキッド（２９０）をさらに備え、前記水供給スキッド（２９０）が前記噴霧ノズルアレイ（２７０）および前記噴霧制御システム（３２０）と通信する、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項１３】
前記噴霧制御システム（３２０）が前記噴霧ノズルアレイ（２７０）内の前記液滴（３００）の前記粒径を制御する制御器（３３０）を備える、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項１４】
前記噴霧ノズルアレイ（２７０）が入口フィルタ筺体（２１０）の付近に配置される、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項１５】
多数の液滴（３００）をその中に有する入口空気噴霧システム（１００）を作動する方法であって、
前記多数の液滴（３００）の湿度レベルを決定するステップと、
前記湿度レベルから水分比レベルを計算するステップと、
前記計算された水分比レベルを所望の水分比レベルと比較するステップと、
前記多数の液滴（３００）の粒径分布を決定するステップと、
前記決定済み粒径分布を所望の粒径分布と比較するステップと、
前記計算された水分比レベルが前記所望の水分比レベルよりも大きい場合、および前記決定済み粒径分布が前記所望の粒径分布よりも大きい場合、前記液滴（３００）の前記粒径を変化させるステップと
を含む方法。
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１１０）用の入口空気噴霧システム（１００）であって、
噴霧ノズルアレイ（２７０）と、
前記噴霧ノズルアレイ（２７０）と通信する噴霧制御システム（３２０）とを備え、
前記噴霧制御システム（３２０）が、液滴粒径測定システム（３４０）および湿度レベル測定システム（３９０）を備える、入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項２】
入口プレナム（２５０）と、ベルマウス（２６０）とをさらに備え、前記液滴粒径測定システム（３４０）が前記入口プレナム（２５０）または前記ベルマウス（２６０）の付近に配置される、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項３】
入口プレナム（２５０）と、ベルマウス（２６０）とをさらに備え、前記湿度レベル測定システム（３９０）が前記入口プレナム（２５０）または前記ベルマウス（２６０）の付近に配置される、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項４】
気象計（３１０）をさらに備え、前記気象計（３１０）が前記噴霧制御システム（３２０）と通信する、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項５】
負荷センサ（１７５）をさらに備え、前記負荷センサ（１７５）が前記噴霧制御システム（３２０）と通信する、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項６】
前記液滴粒径測定システム（３４０）が１つまたは複数のレーザ（３６０）と、１つまたは複数のカメラ（３７０）とを備える、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項７】
前記液滴粒径測定システム（３４０）が粒子画像速度測定システム（３５０）を備える、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項８】
前記液滴粒径測定システム（３４０）が位相ドップラ測風システム（３８０）を備える、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項９】
前記湿度レベル測定システム（３９０）がチューナブルダイオードレーザ吸収分光法システム（４００）を備える、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項１０】
前記湿度レベル測定システム（３９０）が第１の波長の第１のレーザ（４１０）と、第２の波長の第２のレーザ（４２０）とを備える、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項１１】
前記湿度レベル測定システム（３９０）が一対の第１の波長検出器（５１０，５３０）と、一対の第２の波長検出器（５２０，５４０）とを備える、請求項１０記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項１２】
水供給スキッド（２９０）をさらに備え、前記水供給スキッド（２９０）が前記噴霧ノズルアレイ（２７０）および前記噴霧制御システム（３２０）と通信する、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項１３】
前記噴霧制御システム（３２０）が前記噴霧ノズルアレイ（２７０）内の前記液滴（３００）の前記粒径を制御する制御器（３３０）を備える、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項１４】
前記噴霧ノズルアレイ（２７０）が入口フィルタ筺体（２１０）の付近に配置される、請求項１記載の入口空気噴霧システム（１００）。
【請求項１５】
多数の液滴（３００）をその中に有する入口空気噴霧システム（１００）を作動する方法であって、
前記多数の液滴（３００）の湿度レベルを決定するステップと、
前記湿度レベルから水分比レベルを計算するステップと、
前記計算された水分比レベルを所望の水分比レベルと比較するステップと、
前記多数の液滴（３００）の粒径分布を決定するステップと、
前記決定済み粒径分布を所望の粒径分布と比較するステップと、
前記計算された水分比レベルが前記所望の水分比レベルよりも大きい場合、および前記決定済み粒径分布が前記所望の粒径分布よりも大きい場合、前記液滴（３００）の前記粒径を変化させるステップと
を含む方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６０９４７（Ｐ２０１３−６０９４７Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１９８０５４（Ｐ２０１２−１９８０５４）
【出願日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９８０５４（Ｐ２０１２−１９８０５４）
【出願日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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