特許 6073492 産業用ガスタービンのためのモジュール式ドロップイン燃焼器アセンブリおよび据え付け方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6073492

(24)【登録日】2017年1月13日

(45)【発行日】2017年2月1日

(54)【発明の名称】産業用ガスタービンのためのモジュール式ドロップイン燃焼器アセンブリおよび据え付け方法

(51)【国際特許分類】

   F23R 3/60 20060101AFI20170123BHJP

   F02C 7/20 20060101ALI20170123BHJP

   F02C 7/00 20060101ALI20170123BHJP

【ＦＩ】

   F23R3/60

   F02C7/20 B

   F02C7/00 D

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-540707(P2015-540707)

(86)(22)【出願日】2013年10月23日

(65)【公表番号】特表2015-534035(P2015-534035A)

(43)【公表日】2015年11月26日

(86)【国際出願番号】US2013066272

(87)【国際公開番号】WO2014074305

(87)【国際公開日】20140515

【審査請求日】2015年7月23日

(31)【優先権主張番号】13/670,741

(32)【優先日】2012年11月7日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】599078705

【氏名又は名称】シーメンス エナジー インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】グレン・イー・サンセヴィッチ

(72)【発明者】

【氏名】ホセ・エル・アロンソ

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル・イー・フォード

【審査官】 山崎 孔徳

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２４３３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１０８９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０７７２７０（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特開平０９−１６８９３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｒ ３／６０

Ｆ０２Ｃ ７／００

Ｆ０２Ｃ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

産業用ガスタービンの中に燃焼器アセンブリを据え付けるための方法であって、前記方法は、
圧縮機セクション、燃焼器セクション、およびタービンセクションを含む産業用ガスタービンを提供するステップであって、前記燃焼器セクションは、燃焼器アクセスポートを有する燃焼器ケースと、その中にトランジションとを有し、前記トランジションは、挿入経路に沿って前記アクセスポートに同軸に整合している、ステップと、
前記燃焼器アクセスポートに連結するように適合されている取付フランジと、前記トランジションにスライド可能に連結するように適合されている燃焼器バスケットとを有する、事前組み立てされたモジュール式ドロップイン燃焼器アセンブリを提供するステップと、
他のガスタービン外部または内部コンポーネントに接触することなく、前記燃焼器アセンブリを前記挿入経路に沿って前記燃焼器アクセスポートにスライド可能に挿入することを容易にするために前記ガスタービンの周りに燃焼器サービスゾーンを準備するステップであって、前記燃焼器サービスゾーンは、少なくとも前記燃焼器セクションの燃焼器アクセスポートと前記圧縮機セクションの間に軸方向深さを有し、かつ垂直高さおよび横方向の幅は、前記燃焼器ケースの対応する高さおよび幅と少なくとも同じ大きさである、ステップと、
前記燃焼器アセンブリを前記挿入経路に沿って前記燃焼器アクセスポートにスライド可能に挿入することを容易にするために動力式の燃焼器ハンドリングツール（ＣＨＴ）を提供するステップであって、前記燃焼器アセンブリの挿入中は、前記ＣＨＴは、前記燃焼器サービスゾーン内に収まり、前記ＣＨＴは、
前記燃焼器サービスゾーン軸方向深さ内で前記燃焼器ケースの外に固定された垂直方向のサポートカラムと、
前記燃焼器サービスゾーン内で垂直方向の高さを選択的に変化させるために、前記垂直方向のサポートカラムに連結されている昇降プラットフォームと、
前記燃焼器アセンブリに連結するための燃焼器グリッパーと、
前記昇降プラットフォームおよび前記燃焼器グリッパーに連結されている燃焼器アライメントプラットフォームであって、該燃焼器アライメントプラットフォームは、
前記燃焼器サービスゾーンの横の幅方向において、前記垂直方向のサポートカラム対する垂直方向の前記燃焼器グリッパーの選択的な直線並進移動を提供するための第１のスライダーと、
前記燃焼器サービスゾーンの軸方向深さ方向において、前記垂直方向のサポートカラム対する垂直方向の前記燃焼器グリッパーの選択的な直線並進移動を提供するための第２のスライダーと、
前記燃焼器サービスゾーン内における、前記燃焼器グリッパーの選択的なチルト、上方傾斜／下方傾斜を提供するための第１のタレットアセンブリと、
前記燃焼器サービスゾーン内における、前記燃焼器グリッパーの選択的なスイープ／パンの回転移動を提供するための第２のタレットアセンブリと、
を含む燃焼器アライメントプラットフォームと、
前記燃焼器の挿入経路に沿った燃焼アセンブリの挿入中に、前記昇降プラットフォームおよび前記燃焼器アライメントプラットフォームの上昇、並進、および回転移動を駆動する駆動システムと、
を含む、ＣＨＴを提供するステップと、
前記燃焼器アセンブリを前記燃焼器グリッパーに連結するステップと、
他のタービンコンポーネントに衝突することなく、前記挿入経路に沿って、前記アクセスポートおよびトランジションへ前記ＣＨＴによって前記燃焼器アセンブリをスライド可能に挿入するステップであって、前記燃焼器アセンブリの挿入中、前記ＣＨＴは前記燃焼器サービスゾーン内に収まっている、ステップと、
前記燃焼器取付フランジを前記燃焼器アクセスポートに連結するステップと、
を備える、産業用ガスタービンの中に燃焼器アセンブリを据え付けるための方法。

【請求項2】

前記挿入するステップの前に、組立仕様および機能的仕様に準拠するように前記燃焼器アセンブリを検査するステップと、前記挿入するステップおよび連結するステップの後に、前記組立仕様を維持するステップとを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

一連の所定の燃焼器挿入操作ステップを有する制御装置によって、前記燃焼器ハンドリングツールを自動的に制御するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記燃焼器ハンドリングツールによって、複数の燃焼器アセンブリを前記ガスタービンの中に据え付けるステップであって、それぞれの燃焼器アセンブリが、一連の所定の燃焼器挿入操作ステップを有している、ステップを備える、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

挿入の間に前記燃焼器アセンブリが他のタービンコンポーネントに衝突しない限り、前記事前組み立てされたモジュール式ドロップイン燃焼器アセンブリが、前記燃焼器アクセスポートへの挿入の前および後に、組立仕様および機能的仕様に準拠する内部コンポーネントを有している、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記取付フランジを前記燃焼器グリッパーに連結するための燃焼器アセンブリ締結エレメントを提供するステップをさらに備える、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

圧縮機セクション、燃焼器セクション、およびタービンセクションを有するガスタービンであって、前記燃焼器セクションは、燃焼器ケースを有しており、前記燃焼器ケースは、円形配列に整合させられている燃焼器アクセスポートと、それぞれの挿入経路に沿って同軸に整合させられた前記燃焼器ケースの中のトランジションとの複数のそれぞれ対応するペアを画定する、ガスタービンと、
燃焼器アクセスポートおよびトランジションの前記対応するペアのそれぞれに対応する複数の事前組み立てされたモジュール式ドロップイン燃焼器アセンブリであって、前記燃焼器アクセスポートに連結するように適合されている取付フランジと、前記トランジションにスライド可能に連結するように適合されている燃焼器バスケットとを有する、燃焼器アセンブリと、
他のガスタービン外部または内部コンポーネントに接触することなく、前記燃焼器アセンブリを前記挿入経路に沿って前記燃焼器アクセスポートにスライド可能に挿入することを容易にするための前記ガスタービンの周りの燃焼器サービスゾーンあって、少なくとも前記燃焼器セクションの燃焼器アクセスポートと前記圧縮機セクションの間に軸方向深さを有し、かつ垂直高さおよび横方向の幅は、前記燃焼器ケースの対応する高さおよび幅と少なくとも同じ大きさである、燃焼器サービスゾーンと、
前記燃焼器アセンブリを前記挿入経路に沿って前記燃焼器アクセスポートにスライド可能に挿入することを容易にするための動力式の燃焼器ハンドリングツール（ＣＨＴ）であって、前記燃焼器サービスゾーン内または外の他のガスタービン外部または内部コンポーネントに接触することを防止するように、前記燃焼器アセンブリの挿入中は、前記ＣＨＴは、前記燃焼器サービスゾーン内に収まり、前記ＣＨＴは、
前記燃焼器サービスゾーン軸方向深さ内で前記燃焼器ケースの外に固定された垂直方向のサポートカラムと、
前記燃焼器サービスゾーン内で垂直方向の高さを選択的に変化させるために、前記垂直方向のサポートカラムに連結されている昇降プラットフォームと、
前記燃焼器アセンブリに連結するための燃焼器グリッパーと、
前記昇降プラットフォームおよび前記燃焼器グリッパーに連結されている燃焼器アライメントプラットフォームであって、該燃焼器アライメントプラットフォームは、
前記燃焼器サービスゾーンの横の幅方向において、前記垂直方向のサポートカラム対する垂直方向の前記燃焼器グリッパーの選択的な直線並進移動を提供するための第１のスライダーと、
前記燃焼器サービスゾーンの軸方向深さ方向において、前記垂直方向のサポートカラム対する垂直方向の前記燃焼器グリッパーの選択的な直線並進移動を提供するための第２のスライダーと、
前記燃焼器サービスゾーン内における、前記燃焼器グリッパーの選択的なチルト、上方傾斜／下方傾斜のための第１のタレットアセンブリと、
前記燃焼器サービスゾーン内における、前記燃焼器グリッパーの選択的なスイープ／パンの回転移動のための第２のタレットアセンブリと、
を含む燃焼器アライメントプラットフォームと、
前記燃焼器の挿入経路に沿った燃焼アセンブリの挿入中に、前記昇降プラットフォームおよび前記燃焼器アライメントプラットフォームの上昇、並進、および回転移動を駆動する駆動システムと、
を含む、ＣＨＴと、
を備える、産業用ガスタービンシステム。

【請求項8】

前記燃焼器アセンブリが、挿入の間に、他のタービンシステムコンポーネントに衝突しない限り、それぞれの燃焼器アセンブリが、前記燃焼器アクセスポートへの挿入の前および後に、組立仕様および機能的仕様に準拠する内部コンポーネントを有している、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記システムが、制御装置を備え、前記制御装置は、前記駆動システムに連結されており、一連の所定の燃焼器挿入操作ステップにおいて、前記燃焼器ハンドリングツールの移動を制御する、請求項７に記載のシステム。

【請求項10】

前記燃焼器アセンブリが、前記取付フランジと前記燃焼器グリッパーを連結する締結エレメントを有する、請求項７に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、産業用ガスタービンのための燃焼器に関し、より具体的には、産業用ガスタービンへの据え付ける前に、組立仕様および機能的仕様に準拠するように事前組み立てされたモジュール式ドロップイン燃焼器に関する。

【背景技術】

【0002】

公知の産業用ガスタービンは、燃焼器ケースのアクセスポートへのフランジ付き接続部を有する交換可能な燃焼器を利用する。公知の燃焼器設計において、略環状形状の燃焼器バスケットは、燃焼器フランジの遠位において、開口先端部分を有しており、それは、対応する燃焼器トランジションに挿入経路に沿って入れ子方式で挿入され、該挿入経路は、それぞれのアクセスポート、燃焼器バスケット、およびトランジション開口部の中心線と同軸になっている。挿入は、燃焼器ケースの中の受け入れ受容部と燃焼器バスケットとの人間によるアライメントと共に、燃焼器重量を保持するためにクレーンおよび／またはブロックおよびタックルギヤを用いて行われることが多い。燃焼器長さは、燃焼器バスケット外周と、燃焼器ケースの内側または外側にある他のタービンコンポーネントとの間の半径方向クリアランスよりもかなり大きい。所望の挿入経路からの燃焼器の小さいヨー偏差（ｙａｗ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）は、燃焼器と別のタービンコンポーネントとの間の不注意による衝突接触を結果として生じさせる可能性があり、場合により、アライメント仕様および機能的仕様に非準拠となる燃焼器内部コンポーネント（たとえば、噴射器、計装機器、スワラ、ノズル、ベンチュリーなど）のミスアライメントを結果として生じさせる。公知のタービン設計では、完全に組み立てられた燃焼器と、燃焼器ケースの外部にある他のタービンコンポーネントとの間に不十分なクリアランスが存在しており、したがって、完全に組み立てられた燃焼器を整合させて挿入することは不可能となる。特に、アライメントが、主に人間オペレーターによって行われる場合には、１２００ポンド（５４５ｋｇ）を超える完全に組み立てられた燃焼器重量は、据え付けの間の正確な燃焼器アライメントをさらに複雑にする。

【0003】

完全に組み立てられた燃焼器据え付けのクリアランスが欠如しているということ、および、燃焼器重量によって悪化するアライメントの複雑さを前提として、公知の産業的な解決策は、初期組み立て、サービスおよびフィールドメンテナンス、ならびに、燃焼器の挿入の間に、燃焼器ケースアクセスポートの中へ燃焼器サブコンポーネントを現場で組み立てるということである。完全な燃焼器を構築するために、燃焼器アクセスポートの中にサブコンポーネントを組み立てること、および、それに続いて、アライメント／性能仕様に準拠するように検査することは、工場または公認のサービス設備の作業台での組み立ておよび検査よりも非常に遅い。また、制御された環境における工場および／またはサービスセンター事前組み立ては、専用の組み立て専門家によって行うことが可能であり、専用の組み立て専門家は、より広い範囲の修理サービスを行わなければならない現場人員よりも多くの実用的な組み立て経験および技能を有している可能性がある。残念なことに、完全に組み立てられたユニットのために不十分な据え付けクリアランスしか存在しない場合には、または、全体的なコンポーネント重量、または、正確なアライメント固定具の欠如に起因して、必要とされる据え付け精度の高いアライメントが、現場において信頼性高くおよび一貫して実現され得ない場合には、ドロップイン燃焼器の事前組み立ては、実行可能でない。

【0004】

組立仕様および機能的仕様を満たすことを事前検査および認定され、その後に、モジュール式ドロップインユニットとして現場で据え付けされ得る、事前組み立てされた産業用ガスタービン燃焼器に対する要求が存在している。

【0005】

燃焼器ケースの内側または外側の他のタービンコンポーネントとの不注意による燃焼器接触／衝突（それは、燃焼器を損傷させる可能性がある）の過度のリスクなしに、据え付け経路に沿って、燃焼器ケースアクセスポートへの、事前組み立てされた燃焼器の直接的なアライメントおよび据え付けを促進させるのに十分な外部クリアランスを、燃焼器ケースの外側に備える産業用ガスタービンに対する別の要求が存在している。

【0006】

好ましくは、自動制御下において、繰り返し可能な操作ステップによって、重い事前組み立てされた燃焼器のアライメントおよび挿入を促進させる、燃焼器ハンドリングツールおよび燃焼器据え付け方法に対する追加的な要求が存在している。理想的には、そのような燃焼器ハンドリングツールは、必要に応じて使用するために、または、保守要員によって様々な現場へ容易に輸送され再組立てされるために、燃焼器ケースアクセスポートの近位に恒久的に据え付けられたままであることが可能である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって、本発明の目的は、組立仕様および機能的仕様を満たすことを事前検査および認定され、その後に、モジュール式ドロップインユニットとして現場で据え付けされ得る、事前組み立てされた産業用ガスタービン燃焼器を提供することである。

【0008】

本発明の別の目的は、燃焼器ケースの内側または外側の他のタービンコンポーネントとの不注意による燃焼器接触／衝突（それは、燃焼器を損傷させる可能性がある）の過度のリスクなしに、据え付け経路に沿って、燃焼器ケースアクセスポートの中への、事前組み立てされた燃焼器の直接的なアライメントおよび据え付けを促進させるのに十分な外部クリアランスを、燃焼器ケースの外側に備える産業用ガスタービンを提供することである。

【0009】

本発明の追加的な目的は、好ましくは、自動制御下において、繰り返し可能な操作ステップによって、重い事前組み立てされた燃焼器のアライメントおよび挿入を促進させる、燃焼器ハンドリングツールおよび燃焼器据え付けの方法を提供することである。追加的に、燃焼器ハンドリングツールが、必要に応じて使用するために、または、保守要員によって様々な現場へ容易に輸送され再組立てされるために、燃焼器ケースアクセスポートの近位に恒久的に据え付けられたままであることが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0010】

これらの目的および他の目的は、産業用ガスタービンアクセスポートおよび内部燃焼器トランジションの中への挿入の前および後に、組立仕様および機能的仕様に準拠する内部コンポーネントを有する、事前組み立てされたモジュール式ドロップイン燃焼器による本発明にしたがって実現される。燃焼器アセンブリは、その据え付けの間に、他のタービンコンポーネントに不注意で衝突しない場合には、燃焼器ケースへの挿入の後に、それらの仕様への準拠を維持する。不注意による衝突は、燃焼器ケースの近位にある燃焼器サービスゾーンを有することによって回避され、燃焼器サービスゾーンは、他のタービンシステムコンポーネントに接触することなく、対応する挿入経路に沿って、対応するアクセスポートおよびトランジションへ、それぞれの燃焼器アセンブリをスライド可能に挿入することを可能にする。燃焼器サービスゾーンの中の多軸動作燃焼器ハンドリングツールは、好ましくは、自動制御下において、それぞれの燃焼器に連結され、挿入経路に沿って正確なアライメントを促進させる。自動制御は、一連の格納されている所定の操作ステップを実行することによって、一貫した繰り返しの燃焼器据え付けおよび取外しを促進させる。

【0011】

本発明の実施形態は、燃焼器アクセスポートを有する燃焼器ケースと、その中にトランジションとを有する産業用ガスタービンを提供するステップであって、トランジションは、挿入経路に沿ってアクセスポートに同軸に整合させられる、ステップによって、産業用ガスタービンの中に燃焼器アセンブリを据え付けるための方法を特徴とする。燃焼器アクセスポートに連結するように適合されている取付フランジと、トランジションにスライド可能に連結するように適合されている燃焼器バスケットとを有する、事前組み立てされたモジュール式ドロップイン燃焼器アセンブリは、他のタービンコンポーネントに衝突することなく、挿入経路に沿って、アクセスポートおよびトランジションへスライド可能に挿入される。その後、燃焼器取付フランジは、燃焼器アクセスポートに連結される。事前組み立てされた燃焼器アセンブリは、ドロップインユニットとしての据え付けの前に、組立仕様および機能的仕様に準拠しているものとして、検査および事前認定されることが可能である。燃焼器アセンブリは、動力式の多軸燃焼器ハンドリングツール（ＣＨＴ）によって挿入することが可能であり、燃焼器ハンドリングツール（ＣＨＴ）の操作は、好ましくは、予想通りに繰り返し可能なアライメント操作動作のために自動制御される。

【0012】

また、本発明の実施形態は、産業用ガスタービン燃焼器ケースアクセスポートおよび燃焼器ハンドリングツールに連結するように適合されている取付フランジを有する事前組み立てされたモジュール式ドロップイン燃焼器アセンブリを特徴とする。アセンブリは、燃焼器ケースの中のトランジションにスライド可能に連結するように適合されている燃焼器バスケットを有し、トランジションは、挿入経路に沿って、アクセスポートに同軸に整合させられる。燃焼器アセンブリが、挿入の間に、他のタービンコンポーネントに衝突しない限り、燃焼器アセンブリ内部コンポーネントは、産業用ガスタービンアクセスポートの中への挿入の前および後に、組立仕様および機能的仕様に準拠している。ドロップイン式の直ぐに使用できる燃焼器アセンブリは、組立仕様および機能的仕様に準拠しているものとして「事前認定され」てよく、現場での据え付け検査手順が繰り返される必要がないようになっている。

【0013】

追加的に、本発明の実施形態は、圧縮機セクション、燃焼器セクション、およびタービンセクションを有するガスタービンを含む産業用ガスタービンシステムを特徴とする。燃焼器セクションは、燃焼器ケースを有しており、燃焼器ケースは、円形配列に整合させられている燃焼器アクセスポートと燃焼器ケースの中のトランジションとの複数のそれぞれの対応するペアを画定しており、トランジションは、それぞれの挿入経路に沿って同軸に整合させられる。タービンシステムは、燃焼器セクションの中の燃焼器アクセスポートおよびトランジションの対応するペアのそれぞれに対応する複数の事前組み立てされたモジュール式ドロップイン燃焼器アセンブリを有している。燃焼器アセンブリは、それぞれ、燃焼器アクセスポートに連結するように適合されている取付フランジと、トランジションにスライド可能に連結するように適合されている燃焼器バスケットとをそれぞれ有している。タービンシステムは、燃焼器ケースの近位にある燃焼器サービスゾーンであって、他のタービンシステムコンポーネントに接触することなく、その対応する挿入経路に沿って、その対応するアクセスポートおよびトランジションの中へ、それぞれの燃焼器アセンブリをスライド可能に挿入することを可能にする、燃焼器サービスゾーンを有している。タービンシステムは、好ましくは、燃焼器サービスゾーンの中で配向される動力式の多軸動作燃焼器ハンドリングツール（ＣＨＴ）を有し、燃焼器ハンドリングツール（ＣＨＴ）は、そのそれぞれの挿入経路に沿って燃焼器ケースへ挿入するために、それぞれの燃焼器アセンブリに連結されるように適合されている。制御装置は、好ましくは、燃焼器ハンドリングツールに連結されており、一連の所定の燃焼器挿入操作ステップにおいて、燃焼器ハンドリングツールの移動を制御する。ＣＨＴの実施形態は、垂直方向のサポートカラムと昇降プラットフォームとを有し、昇降プラットフォームは、燃焼器ケースに対する垂直方向の上昇を選択的に変化させるために、垂直方向のサポートカラムに連結されている。燃焼器アライメントプラットフォームは、燃焼器ケースに対する横方向位置、軸線方向位置、および回転位置を選択的に変化させるために、昇降プラットフォームに連結されている。燃焼器グリッパーは、燃焼器に連結するために、燃焼器アライメントプラットフォームに連結されている。

【0014】

本発明の目的および特徴は、当業者によって、任意のコンビネーションまたはサブコンビネーションで連帯して適用され得る。

【0015】

本発明の教示は、添付の図面と併用して、以下の詳細な説明を検討することによって、容易に理解することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の産業用ガスタービンシステムの実施形態の斜視図である。

【図2】図１のガスタービンの燃焼器ケースアクセスポートの中に据え付けられた本発明の事前組み立てされた燃焼器アセンブリの実施形態の斜視図である。

【図3】図２の事前組み立てされた燃焼器アセンブリの側面図である。

【図4】図１のガスタービンの燃焼器ケースの中に据え付けられた図２および図３の事前組み立てされた燃焼器アセンブリの部分切り欠き図である。

【図5】本発明の産業用ガスタービン燃焼器ケース、アクセスポート、および燃焼器サービスゾーンの実施形態の斜視図である。

【図6】図１のガスタービン、および、燃焼器サービスゾーンの中に位置付けされている本発明の燃焼器ハンドリングツール（ＣＨＴ）の実施形態の垂直方向のサポートカラムの端部立面図である。

【図7】本発明の燃焼器ハンドリングツール（ＣＨＴ）の実施形態の斜視図である。

【図8】図７のＣＨＴの燃焼器アライメントプラットフォームの実施形態の立面図である。

【図9】図７のＣＨＴの燃焼器アライメントプラットフォームおよび燃焼器フランジグリッパーの実施形態の斜視図である。

【図10】図１の産業用ガスタービンの燃焼器サービスゾーンの中に本発明の事前組み立てされた燃焼器を据え付けている、図７のＣＨＴの正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

理解を促進させるために、可能な場所では、複数の図に共通している同一のエレメントを指定するために、同一の参照番号が使用されている。

【0018】

以下の説明を検討した後で、当業者は、産業用ガスタービンアクセスポートおよび内部燃焼器トランジションへの挿入の前および後に、組立仕様および機能的仕様に準拠する内部コンポーネントを有する、事前組み立てされたモジュール式ドロップイン燃焼器において、本発明の教示を容易に利用することが可能であるということを、明確に認識することとなる。燃焼器アセンブリは、その据え付けの間に、他のタービンコンポーネントに不注意で衝突しない場合には、燃焼器ケースへの挿入の後に、それらの仕様への準拠を維持する。不注意による衝突は、燃焼器ケースの近位にある燃焼器サービスゾーンを有することによって回避され、燃焼器サービスゾーンは、他のタービンシステムの外部または内部コンポーネントに接触することなく、その対応する挿入経路に沿って、その対応するアクセスポートおよびトランジションへそれぞれの燃焼器アセンブリをスライド可能に挿入することを可能にする。燃焼器サービスゾーンの中の多軸動作燃焼器ハンドリングツールは、好ましくは、自動制御下において、それぞれの燃焼器に連結され、挿入経路に沿って正確なアライメントを促進させる。自動制御は、一連の格納されている所定の操作ステップを実行することによって、一貫した繰り返しの燃焼器据え付けおよび除去を促進させる。

【0019】

図１は、圧縮機セクション２２と、燃焼器セクション２４と、タービンセクション２６とを含む、本発明の産業用ガスタービン２０を示している。タービン２０は、燃焼器サービスゾーン２８を有しており、それは、点線で示されており、燃焼器サービスゾーン２８の中では、すべての配管、配線などが、燃焼器ケース３０および燃焼器アセンブリ４０への障害物のないアクセスのために除去可能である。

【0020】

図２〜図４を参照すると、それぞれの燃焼器アセンブリ４０が、取付フランジ４２を有しており、取付フランジ４２は、中間スプールピース３４および円形配列の締結具３６、３８によって、燃焼器ケース３０アクセスポート３２に連結される。また、取付フランジ４２は、図７〜図１０の燃焼器ハンドリングツール（ＣＨＴ）に連結するためのねじ込み式の開口４４を有している。燃焼器アセンブリ４０は、燃焼器ケース３０の中に据え付ける前に、組立仕様および機能的仕様に準拠するように事前組み立てされ検査されている。燃焼器アセンブリ４０を形成する事前組み立てされたコンポーネントは、公知の動作および構造の、外部に装着される燃料噴射器および計装機器４６を含む。燃焼器バスケット４８は、略環状の中空構造のものであり、スワラ４９Ａ、ならびに、ベンチュリー４９Ｂおよび燃焼ノズル４９Ｃを収容している。燃焼器取付フランジ４２の遠位において、燃焼器バスケット４８の先端部４８Ａは、対応する燃焼器トランジション６０にスライド可能に嵌合する。燃焼器バスケット先端部４８Ａの外周は、概して、トランジション６０の内径に一致している。燃焼器取付フランジ４２から燃焼器バスケット先端部４８Ａへの少なくとも２４インチ（６００ｍｍ）のおおよその軸線方向の長さと比較して、燃焼器バスケット外周４８Ｂは、対応するアクセスポート３２の内周の中に、おおよそ１インチ（２５ｍｍ）の比較的にタイトな半径方向クリアランスを有している。軸線方向の長さに対する半径方向クリアランスの燃焼器アセンブリ４０比率は、比較的に小さい（少なくともおおよそ０．０４）ので、アクセスポート３２とトランジション６０の内周との間で軸線方向の中心線に確立されるその挿入経路に対する燃焼器のわずかなヨーイング偏差が、タービン２０の内部コンポーネントとの不注意による燃焼器アセンブリ接触を引き起こす可能性がある。任意のそのような内部接触は、燃焼器アセンブリ４０の損傷またはミスアライメントを不注意に引き起こす可能性があり、それは、アライメント仕様および／または機能的仕様から逸脱することを引き起こす可能性がある。

【0021】

本発明のガスタービン２０においては、図１および図５に示されている、開放して整頓されている（ｕｎｃｌｕｔｔｅｒｅｄ）燃焼器サービスゾーン２８が、アクセスポート３２の中への挿入経路に沿って整合させている間の燃焼器アセンブリ４０損傷を防止する。サービスゾーン２８の中には、燃焼器アセンブリ操縦と干渉するタービン外部コンポーネントは存在していない。しかし、上述のように、燃焼器ケース３０の中への燃焼器アセンブリ４０挿入の間の所望の挿入経路からのヨーイングミスアライメント偏差は、損傷を引き起こす可能性がある。

【0022】

本発明の実施形態は、図６〜図１０に示されている燃焼器ハンドリングツール（ＣＨＴ）８０を含み、燃焼器ハンドリングツール（ＣＨＴ）８０は、ガスタービン２０に関連付けされる燃焼器サービスゾーン２８の中のその対応する燃焼器ケースアクセスポート３２への、比較的に重い燃焼器アセンブリ４０の適正なアライメントおよび挿入を促進させる。ＣＨＴ８０は、燃焼器ケース３０の右側の燃焼器アセンブリにサービスを行うための右側サポートカラム８２と、燃焼器ケース３０の左側の燃焼器アセンブリにサービスを行うための左側サポートカラム８４とを含む。本発明の好適な実施形態では、別々の鏡像の燃焼器ハンドリングツールは、それぞれ右側および左側サポートカラム８２、８４の専用とされるが、タービン２０のそれぞれの側で使用するために、ＣＨＴコンポーネントを共有することも可能である。

【0023】

図７の斜視図に示されているように、右側カラム８２のためのＣＨＴ８０が示されている。鏡像を、左側カラムに付けることが可能である。右側サポートカラム８２は、基礎装着プレート８３によって、タービン２０パッドフロアー構造体に、選択的にまたは恒久的に連結される。フィールドサービスのために、ＣＨＴ８０およびそのサポートカラム８２を設備から設備へ移動させることが可能であるが、少なくとも１つのＣＨＴを、ある設備に恒久的に残すことが好ましい。電動式のまたは油圧式のクレーンドライブ８６が、カラム８２に付けられ、多軸ＣＨＴ８０を移動させるための動力を提供する。クレーンドライブ８６は、制御装置８７の制御下にある。代替的に、ＣＨＴ８０の動作のそれぞれの範囲または動作範囲の集まりは、制御装置８７または複数の相互通信制御装置の制御下において、別々のドライブによって駆動され得る。

【0024】

図７〜図９に示されているように、昇降プラットフォーム８８は、Ｚ軸方向（示されている）のＣＨＴ垂直方向上昇動作を提供する。燃焼器アライメントプラットフォーム９０は、第１のスライダー９２、第２のスライダー９４、および第３のスライダー９６によって、全体的な左右（Ｙ軸）動作を提供する。燃焼器ケースアクセスポート３２の中への燃焼器アセンブリ４０の挿入のための全体的な前後（Ｘ軸）動作は、第４および第５のスライダー１０６、１０８によって促進させられる。最終的な燃焼器アセンブリ４０移動のための微細な並進運動、たとえば、挿入経路Ｉに沿って、アクセスポート３２およびトランジション６０の中に燃焼器４０アセンブリを同心円状にセンタリングするための微細な並進運動は、Ｚ軸方向はスライダー１１０によって提供され、Ｙ軸方向はスライダー１１２によって提供される。また、ＣＨＴ８０は、３つの座標軸の周りの回転運動を促進させる。タレットアセンブリ１００は、Ｚ軸の周りにパンまたはスイープの回転を提供し、タレットアセンブリ１０４は、Ｙ軸の周りにチルトまたは上方傾斜／下方傾斜の回転を提供し、ハブ１１４は、（たとえば、その後の締結具３８の挿入のために、燃焼器ハブ１１４ボルトパターンをスプールピース３４のボルトパターンに整合させるために）Ｘ軸の周りに回転を提供する。

【0025】

図９および図１０を参照すると、ハブ１１４は、複数のグリッパー１２０を保持しており、複数のグリッパー１２０は、ねじ込み式の締結具によって、燃焼器取付フランジ４２の中の開口４４に連結される。ねじ込み式の締結具および取付フランジ４２の中の開口４４の代わりに、他のタイプの公知の機械的な連結デバイスを使うことが可能であり、それは、例として油圧機械式もしくは電気機械式のグリッパークローおよび取付フランジ４２の中の嵌合構造、嵌合キー／キー溝、またはピン／開口などを含む。図１０では、ＣＨＴ８０が、燃焼器アクセスポート３２Ａの中へ燃焼器アセンブリ４０を挿入しており、燃焼器アクセスポート３２Ａは、燃焼器ケース３０の中のおおよそ１時の半径方向の位置に配向されている（図５も参照されたい）。ＣＨＴ８０は、燃焼器アセンブリ４０を挿入経路Ｉに同心円状に整合させ、燃焼器バスケット４８または他の燃焼器アセンブリコンポーネントを燃焼器ケース３０の中の他のタービンコンポーネントに不注意に衝突させることなく、アクセスポート３２Ａおよび待っている対応するトランジション６０の中へそれを挿入することが必要とされる。

【0026】

先述のように、ＣＨＴ８０動作は、制御装置８７によって制御され、制御装置８７は、格納されている命令セットにアクセスするプロセッサーおよびオペレーティングシステムを利用するプログラマブル論理制御装置またはパーソナルコンピューターとすることが可能である。制御装置８７は、好ましくは、ＣＨＴの届く範囲で、燃焼器アセンブリ４０をそれぞれの個々のタービンアクセスポート３２に整合させて挿入するために必要とされるＣＨＴ８０動作命令セットを格納している。たとえば、図１０では、ＣＨＴ８０は、タービン２０の右側のアクセスポートの中へすべての燃焼器アセンブリ４０を挿入することが可能であり、左側サポートカラム８４に連結されている鏡像のＣＨＴは、タービン２０の左側のアクセスポート３２の中へ燃焼器アセンブリ４０を挿入する。制御装置８７の中に格納されている動作命令セットは、仮想のおよび／または実際のＣＨＴ８０多軸操作から導かれている。燃焼器アセンブリ４０を燃焼器ケースアクセスポート３２の中に上手く整合させて据え付け／撤収する動作命令セットは、制御装置８７の中に格納されており、他の制御装置にダウンロードされ得る。必要な場合には、個々の動作命令セットは、異なるガスタービン据え付けに必要とされるアライメント変形例に準拠するように修正することが可能である。制御装置８７は、燃焼器アセンブリ据え付けの遠隔監視のために、および、最新のまたは新しい動作命令セットを受信するために、発電プラントローカルエリアネットワークまたはインターネットなどのような、ネットワーク８７Ａと有線または無線通信することが可能である。

【0027】

本発明の教示を組み込む様々な実施形態が、本明細書で詳細に示され、説明されてきたが、当業者は、これらの教示をさらに組み込む多くの他の様々な実施形態を容易に考え出すことが可能である。本発明の教示を組み込む様々な実施形態が、本明細書で詳細に示され、説明されてきたが、当業者は、考え出すこれらの教示をさらに組み込む多くの他の様々な実施形態を容易に考え出すことが可能である。本発明は、その適用例において、本説明に述べられているかまたは図面に図示されているコンポーネントの構造および配置の例示的な実施形態の詳細に限定されない。本発明は、他の実施形態とすることが可能であり、様々な方式で実行または実施することが可能である。また、本明細書で使用されている表現および専門用語は、説明の目的のためのものであり、限定としてみなされるべきではないということが理解されるべきである。本明細書において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、およびそれらの変化形の使用は、その後にリストアップされている事項およびその均等物、ならびに、追加的な事項を包含することを意味している。そうでないと特定または限定されていなければ、「装着される」、「接続される」、「支持される」、および「連結される」の用語、ならびに、その変化形は、広い意味で使用され、直接的なおよび間接的な、装着、接続、支持、および連結を包含している。さらに、「接続される」および「連結される」は、物理的なまたは機械的な接続または連結に制限されない。

【符号の説明】

【0028】

２０ 産業用ガスタービン
２２ 圧縮機セクション
２４ 燃焼器セクション
２６ タービンセクション
２８ 燃焼器サービスゾーン
３０ 燃焼器ケース
３２ アクセスポート
３２Ａ アクセスポート
３４ 中間スプールピース
３６ 締結具
３８ 締結具
４０ 燃焼器アセンブリ
４２ 燃焼器取付フランジ
４４ 開口
４６ 計装機器
４８ 燃焼器バスケット
４８Ａ 燃焼器バスケット先端部
４８Ｂ 燃焼器バスケット外周
４９Ａ スワラ
４９Ｂ ベンチュリー
４９Ｃ 燃焼ノズル
６０ トランジション
８０ 燃焼器ハンドリングツール（ＣＨＴ）
８２ 右側サポートカラム
８３ 基礎装着プレート
８４ 左側サポートカラム
８６ クレーンドライブ
８７ 制御装置
８７Ａ ネットワーク
８８ 昇降プラットフォーム
９０ 燃焼器アライメントプラットフォーム
９２ 第１のスライダー
９４ 第２のスライダー
９６ 第３のスライダー
１００ タレットアセンブリ
１０４ タレットアセンブリ
１０６ 第４のスライダー
１０８ 第５のスライダー
１１０ スライダー
１１２ スライダー
１１４ ハブ
１２０ グリッパー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】