特開2022-60153内部センサグリッドならびにセンサワイヤおよび熱交換管のための拘束部を有する熱交換器
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022060153
(43)【公開日】2022-04-14
(54)【発明の名称】内部センサグリッドならびにセンサワイヤおよび熱交換管のための拘束部を有する熱交換器
(51)【国際特許分類】
F22G 3/00 20060101AFI20220407BHJP
F01D 25/00 20060101ALI20220407BHJP
F02C 6/18 20060101ALI20220407BHJP
F02C 7/00 20060101ALI20220407BHJP
F01K 23/10 20060101ALI20220407BHJP
F22B 37/20 20060101ALI20220407BHJP
F28F 9/013 20060101ALI20220407BHJP
F28D 1/053 20060101ALI20220407BHJP
F22B 37/38 20060101ALN20220407BHJP
【ＦＩ】
F22G3/00 A
F01D25/00 V
F02C6/18 A
F02C7/00 A
F01K23/10 W
F22B37/20 D
F28F9/013 B
F28D1/053 Z
F22B37/38 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2021119048
(22)【出願日】2021-07-19
(31)【優先権主張番号】16/942,986
(32)【優先日】2020-07-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】390041542
【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
(74)【代理人】
【識別番号】100105588
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 博
(72)【発明者】
【氏名】ドナルド・ウィリアム・ベアリー
(72)【発明者】
【氏名】スコット・ウィリアム・ハーマン
(72)【発明者】
【氏名】ロバート・ウィリアム・ムーア
(72)【発明者】
【氏名】ジン・クァンスク
(72)【発明者】
【氏名】パトリック・ニール・ギャラガー
【テーマコード（参考）】
3G081
3L103
【Ｆターム（参考）】
3G081BA01
3G081BA11
3G081BC07
3L103AA01
(57)【要約】 （修正有）
【課題】熱交換器内の熱交換管のための管拘束部内の開口部を通って延びるセンサリード線を有するセンサグリッドを含む熱交換器を提供する。
【解決手段】熱交換器は、熱交換器内の熱交換管１４６のための管拘束部１９０を通って延びるセンサリード線１８４を含む。管拘束部１９０は、内部に画定された複数の管開口部１９４を有する本体１９２を含み、各管開口部１９４は、それを通して熱交換管１４６のセットのうちの１つを受け入れる。本体１９２はまた、それを通してセンサリード線１８４を受け入れるように内部に画定されたセンサリード線開口部２００を含む。センサグリッドは、現場ではなく製造中に設置され、センサグリッドが熱交換器内の熱交換管の最外側および内側のセットにあることを可能にする。
【選択図】図８
【解決手段】熱交換器は、熱交換器内の熱交換管１４６のための管拘束部１９０を通って延びるセンサリード線１８４を含む。管拘束部１９０は、内部に画定された複数の管開口部１９４を有する本体１９２を含み、各管開口部１９４は、それを通して熱交換管１４６のセットのうちの１つを受け入れる。本体１９２はまた、それを通してセンサリード線１８４を受け入れるように内部に画定されたセンサリード線開口部２００を含む。センサグリッドは、現場ではなく製造中に設置され、センサグリッドが熱交換器内の熱交換管の最外側および内側のセットにあることを可能にする。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱交換器（１０８）であって、
互いに隣接して配置された熱交換管（１４６）の複数のセット（１７６）であって、熱交換管（１４６）の各セット（１７６）は、その端部（２１０，２１２）でヘッダ（１７４）に流体結合されている、熱交換管（１４６）の複数のセット（１７６）と、
熱交換管（１４６）の前記複数のセット（１７６）の間に配置されたセンサグリッド（１８０）であって、前記センサグリッド（１８０）は複数のセンサ（１８２）を含み、各センサ（１８２）は、そこから延びるセンサリード線（１８４）を含む、センサグリッド（１８０）と、
熱交換管（１４６）の前記複数のセット（１７６）のうちの少なくとも１つをエンクロージャ（１４８）に対して位置決めするための管拘束部（１９０）であって、前記管拘束部（１９０）は、熱交換管（１４６）のそれぞれのセット（１７６）の前記熱交換管（１４６）の各々のための管開口部（１９４）と、センサリード線開口部（２００）と、を含む、管拘束部（１９０）と、
を含み、
前記センサグリッド（１８０）の少なくとも１つのセンサリード線（１８４）は、前記センサリード線開口部（２００）を通って延びる、熱交換器（１０８）。
互いに隣接して配置された熱交換管（１４６）の複数のセット（１７６）であって、熱交換管（１４６）の各セット（１７６）は、その端部（２１０，２１２）でヘッダ（１７４）に流体結合されている、熱交換管（１４６）の複数のセット（１７６）と、
熱交換管（１４６）の前記複数のセット（１７６）の間に配置されたセンサグリッド（１８０）であって、前記センサグリッド（１８０）は複数のセンサ（１８２）を含み、各センサ（１８２）は、そこから延びるセンサリード線（１８４）を含む、センサグリッド（１８０）と、
熱交換管（１４６）の前記複数のセット（１７６）のうちの少なくとも１つをエンクロージャ（１４８）に対して位置決めするための管拘束部（１９０）であって、前記管拘束部（１９０）は、熱交換管（１４６）のそれぞれのセット（１７６）の前記熱交換管（１４６）の各々のための管開口部（１９４）と、センサリード線開口部（２００）と、を含む、管拘束部（１９０）と、
を含み、
前記センサグリッド（１８０）の少なくとも１つのセンサリード線（１８４）は、前記センサリード線開口部（２００）を通って延びる、熱交換器（１０８）。
【請求項2】
熱交換管（１４６）の前記複数のセット（１７６）は、熱交換管（１４６）の第１の最外側セット（１７６Ａ）と、熱交換管（１４６）の第２の最外側セット（１７６Ｂ）と、熱交換管（１４６）の前記第１の最外側セット（１７６Ａ）と熱交換管（１４６）の前記第２の最外側セット（１７６Ｂ）との間の熱交換管（１４６）の少なくとも１つの内側セット（１７６Ｃ）と、を含み、前記センサグリッド（１８０）は、熱交換管（１４６）の前記少なくとも１つの内側セット（１７６Ｃ）内の少なくとも１つの熱交換管（１４６）に結合された少なくとも１つのセンサ（１８２）を含む、請求項１に記載の熱交換器（１０８）。
【請求項3】
熱交換管（１４６）の第１のセット（１７６Ｄ）の前記ヘッダ（１７４）の端部（２１０）は、そこから延在するバッフル（２２０）を含み、かつ前記バッフル（２２０）を通って延在する導管（２２２）であって、前記導管（２２２）は、その中に延びる前記センサグリッド（１８０）の複数のセンサリード線（１８４）を含む、導管（２２２）をさらに含む、請求項１に記載の熱交換器（１０８）。
【請求項4】
熱交換管（１４６）の前記第１のセット（１７６Ｄ）の前記ヘッダ（１７４）に隣接する熱交換管（１４６）の第２のセット（１７６Ｅ）の前記ヘッダ（１７４）の端部（２１０）は、熱交換管（１４６）の前記第１のセット（１７６Ｄ）の前記ヘッダ（１７４）の前記端部（２１０，２１２）から前記バッフル（２２０）と同じ長さまで延在する、請求項３に記載の熱交換器（１０８）。
【請求項5】
前記導管（２２２）は、熱交換管（１４６）の前記第１のセット（１７６Ｄ）の前記ヘッダ（１７４）の前記端部（２１０）に沿って延びる第１の長さ（２３０）と、熱交換管（１４６）の前記第１のセット（１７６Ｄ）の前記ヘッダ（１７４）の長さに沿って延びる第２の長さ（２３２）と、を含む、請求項３に記載の熱交換器（１０８）。
【請求項6】
前記第１の長さ（２３０）は、前記ヘッダ（１７４）の前記端部（２１０）に固定して結合される、請求項５に記載の熱交換器（１０８）。
【請求項7】
前記第１の長さ（２３０）は、前記第２の長さ（２３２）に対して実質的に垂直な角度にある、請求項５に記載の熱交換器（１０８）。
【請求項8】
前記導管（２２２）は、互いに結合された一対の長手方向に延びる部分（２３４，２３６）を含む、請求項３に記載の熱交換器（１０８）。
【請求項9】
複合サイクル発電所（ＣＣＰＰ）（１００）であって、
ガスタービンシステム（１０２）と、
蒸気タービンシステム（１１０）と、
前記ガスタービンシステム（１０２）の排気を使用して前記蒸気タービンシステム（１１０）のための蒸気を生成するために前記ガスタービンシステム（１０２）に結合された排熱回収ボイラ（１０８）と、を含み、前記ＨＲＳＧ（１０８）は、
それを通して前記排気を導くように構成されたエンクロージャ（１４８）と、
前記エンクロージャ（１４８）内で互いに隣接して配置された熱交換管（１４６）の複数のセット（１７６）であって、熱交換管（１４６）の各セット（１７６）が、その一方の端部（２１０）でヘッダ（１７４）に流体結合されている、熱交換管（１４６）の複数のセット（１７６）と、
熱交換管（１４６）の前記複数のセット（１７６）の間に配置されたセンサグリッド（１８０）であって、前記センサグリッド（１８０）は複数のセンサ（１８２）を含み、各センサ（１８２）は、そこから延びるセンサ（１８２）リード線を含む、センサグリッド（１８０）と、
熱交換管（１４６）の前記複数のセット（１７６）のうちの少なくとも１つをエンクロージャ（１４８）に対して位置決めするための管拘束部（１９０）であって、前記管拘束部（１９０）は、熱交換管（１４６）のそれぞれのセット（１７６）の前記熱交換管（１４６）のための管開口部（１９４）と、センサリード線開口部（２００）と、を含む、管拘束部（１９０）と、
を含み、
前記センサグリッド（１８０）の少なくとも１つのセンサリード線（１８４）は、前記センサリード線開口部（２００）を通って延びる、複合サイクル発電所（ＣＣＰＰ）（１００）。
ガスタービンシステム（１０２）と、
蒸気タービンシステム（１１０）と、
前記ガスタービンシステム（１０２）の排気を使用して前記蒸気タービンシステム（１１０）のための蒸気を生成するために前記ガスタービンシステム（１０２）に結合された排熱回収ボイラ（１０８）と、を含み、前記ＨＲＳＧ（１０８）は、
それを通して前記排気を導くように構成されたエンクロージャ（１４８）と、
前記エンクロージャ（１４８）内で互いに隣接して配置された熱交換管（１４６）の複数のセット（１７６）であって、熱交換管（１４６）の各セット（１７６）が、その一方の端部（２１０）でヘッダ（１７４）に流体結合されている、熱交換管（１４６）の複数のセット（１７６）と、
熱交換管（１４６）の前記複数のセット（１７６）の間に配置されたセンサグリッド（１８０）であって、前記センサグリッド（１８０）は複数のセンサ（１８２）を含み、各センサ（１８２）は、そこから延びるセンサ（１８２）リード線を含む、センサグリッド（１８０）と、
熱交換管（１４６）の前記複数のセット（１７６）のうちの少なくとも１つをエンクロージャ（１４８）に対して位置決めするための管拘束部（１９０）であって、前記管拘束部（１９０）は、熱交換管（１４６）のそれぞれのセット（１７６）の前記熱交換管（１４６）のための管開口部（１９４）と、センサリード線開口部（２００）と、を含む、管拘束部（１９０）と、
を含み、
前記センサグリッド（１８０）の少なくとも１つのセンサリード線（１８４）は、前記センサリード線開口部（２００）を通って延びる、複合サイクル発電所（ＣＣＰＰ）（１００）。
【請求項10】
熱交換管（１４６）の前記複数のセット（１７６）は、熱交換管（１４６）の第１の最外側セット（１７６Ａ）と、熱交換管（１４６）の第２の最外側セット（１７６Ｂ）と、熱交換管（１４６）の前記第１の最外側セット（１７６Ａ）と熱交換管（１４６）の前記第２の最外側セット（１７６Ｂ）との間の熱交換管（１４６）の少なくとも１つの内側セット（１７６Ｃ）と、を含み、前記センサグリッド（１８０）は、熱交換管（１４６）の前記少なくとも１つの内側セット（１７６Ｃ）内の少なくとも１つの熱交換管（１４６）に結合された少なくとも１つのセンサ（１８２）を含む、請求項９に記載のＣＣＰＰ（１００）、請求項１に記載の熱交換器（１０８）。
【請求項11】
熱交換管（１４６）の第１のセット（１７６Ｄ）の前記ヘッダ（１７４）の端部（２１０）は、そこから延在するバッフル（２２０）を含み、かつ前記バッフル（２２０）を通って延在する導管（２２２）であって、前記導管（２２２）は、その中に延びる前記センサグリッド（１８０）の複数のセンサリード線（１８４）を含む、導管（２２２）をさらに含む、請求項９に記載のＣＣＰＰ（１００）。
【請求項12】
熱交換管（１４６）の前記第１のセット（１７６Ｄ）の前記ヘッダ（１７４）に隣接する熱交換管（１４６）の第２のセット（１７６Ｅ）の前記ヘッダ（１７４）の端部（２１０）は、熱交換管（１４６）の前記第１のセット（１７６Ｄ）の前記ヘッダ（１７４）の前記端部（２１０）から前記バッフル（２２０）と同じ長さまで延在する、請求項１１に記載のＣＣＰＰ（１００）。
【請求項13】
前記導管（２２２）は、熱交換管（１４６）の前記第１のセット（１７６Ｄ）の前記ヘッダ（１７４）の前記端部（２１０）に沿って延びる第１の長さ（２３０）と、熱交換管（１４６）の前記第１のセット（１７６Ｄ）の前記ヘッダ（１７４）の長さに沿って延びる第２の長さ（２３２）と、を含む、請求項１１に記載のＣＣＰＰ（１００）。
【請求項14】
前記第１の長さ（２３０）は、前記ヘッダ（１７４）の前記端部（２１０）に固定して結合される、請求項１３に記載のＣＣＰＰ（１００）。
【請求項15】
前記第１の長さ（２３０）は、前記第２の長さ（２３２）に対して実質的に垂直な角度にある、請求項１３に記載のＣＣＰＰ（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に熱交換器に関し、より詳細には、熱交換器内の熱交換管のための管拘束部内の開口部を通って延びるセンサリード線を有するセンサグリッドを含む熱交換器に関する。センサグリッドは、現場ではなく製造中に設置され、センサグリッドが熱交換器内の熱交換管の最外側および内側のセットにあることを可能にする。
【背景技術】
【0002】
対流熱交換器は、互いに近接した複数列の熱交換管を含む。任意の熱交換器に適用可能であるが、本開示の実施形態の課題および利点を説明するために、本開示は、ガスタービン（ＧＴ）システムおよび蒸気タービン（ＳＴ）システムを含む複合サイクル発電所（ＣＣＰＰ）における排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）の形態の熱交換器を検討する。この設定では、ＨＲＳＧの効率は、いくつかの動作パラメータによって変動する。ＣＣＰＰの例では、入熱は、限定はしないが、ＧＴシステムの負荷、周囲温度、ＧＴシステムの劣化、ＧＴシステムの修正／アップグレード、ダクトバーナの負荷、予想される動作と実際の動作との間の偏差などの動作パラメータによって変動する場合がある。同様に、ＨＲＳＧ内の熱交換効率は、その洗浄度などのＨＲＳＧの動作パラメータによって変化する場合がある。
【0003】
高効率性能を達成するためにＣＣＰＰおよび熱交換器の動作を管理するには、限定はしないが、温度、圧力、流速などの熱交換プロセスの様々な動作パラメータを測定するために熱交換器内のセンサを使用する必要がある。現在の実施は、現場のＨＲＳＧ上の熱交換管の最外列にセンサグリッドを取り付けることであり、すなわち、ＨＲＳＧが使用される現場で組み立てられた後である。各センサは、そこから延びるセンサリード線を有する。センサの人手による設置およびＨＲＳＧを通る（およびＨＲＳＧから出る）センサリード線の配線には、通常、熱交換管の隣に足場または他の高揚力機器を使用する必要があるが、それは例えば１０～２５メートルの高さになる場合がある。一旦組み立てられると熱交換管の列内に到達することはほぼ不可能であるため、センサは熱交換器の最も外側の列にのみ取り付けられる。その結果、熱交換管の内側列内の熱交換プロセスの動作特性の測定は利用することができず、熱交換プロセスおよびシステムの全体的な効率に影響を与えるＣＣＰＰまたは熱交換器の動作をどのように最適に制御するかの理解が制限される。
【発明の概要】
【0004】
本開示の一態様は熱交換器を提供し、熱交換器は、互いに隣接して配置された熱交換管の複数のセットであって、熱交換管の各セットは、ヘッダの少なくとも１つの端部に流体結合されている、熱交換管の複数のセットと、熱交換管の複数のセットの間に配置されたセンサグリッドであって、センサグリッドは複数のセンサを含み、各センサは、そこから延びるセンサリード線を含む、センサグリッドと、熱交換管の複数のセットのうちの少なくとも１つをエンクロージャに対して位置決めするための管拘束部であって、管拘束部は、熱交換管のそれぞれのセットの熱交換管の各々のための管開口部と、センサリード線開口部と、を含む、管拘束部と、を含み、センサグリッドの少なくとも１つのセンサリード線は、センサリード線開口部を通って延びる。
【0005】
本開示の別の態様は複合サイクル発電所（ＣＣＰＰ）を提供し、複合サイクル発電所は、ガスタービンシステムと、蒸気タービンシステムと、ガスタービンシステムの排気を使用して蒸気タービンシステムのための蒸気を生成するためにガスタービンシステムに結合された排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）と、を含み、ＨＲＳＧは、それを通して排気を導くように構成されたエンクロージャと、エンクロージャ内で互いに隣接して配置された熱交換管の複数のセットであって、熱交換管の各セットが、ヘッダの少なくとも１つの端部に流体結合されている、熱交換管の複数のセットと、熱交換管の複数のセットの間に配置されたセンサグリッドであって、センサグリッドは複数のセンサを含み、各センサは、そこから延びるセンサリード線を含む、センサグリッドと、熱交換管の複数のセットのうちの少なくとも１つをエンクロージャに対して位置決めするための管拘束部であって、管拘束部は、熱交換管のそれぞれのセットの熱交換管の各々のための管開口部と、センサリード線開口部と、を含む、管拘束部と、を含み、センサグリッドの少なくとも１つのセンサリード線は、センサリード線開口部を通って延びる。
【0006】
本開示の別の態様は、熱交換器の熱交換管のセットのための管拘束部を提供し、管拘束部は、本体と、本体に画定された複数の管開口部であって、各管開口部は、それを通して熱交換管のセットのうちの１つの熱交換管を受け入れるように構成される、複数の管開口部と、本体に画定され、かつそれを通してセンサリード線を受け入れるように構成されたセンサリード線開口部と、を含み、各管開口部は、センサリード線開口部よりも大きな寸法を有する。
【0007】
本開示の例示的な態様は、本明細書で説明される問題および／または論じられていない他の問題を解決するように設計されている。
【0008】
本開示のこれらおよび他の特徴は、本開示の様々な実施形態を図示する添付の図面と併せて、本開示の様々な態様に関する以下の詳細な説明から、さらに容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示の実施形態による、熱交換器用の複合サイクル発電所の形態の例示的な用途の概略図である。
【図2】本開示の一実施形態による、垂直熱交換管を備えた熱交換器の部分透明斜視図である。
【図3】本開示の一実施形態による、水平熱交換管を備えた熱交換器の部分透明斜視図である。
【図4】例示的な従来技術の熱交換管の斜視図である。
【図5】本開示の実施形態による、熱交換管の複数のセットおよび熱交換器用のセンサグリッドの斜視図である。
【図6】本開示の実施形態による、一対の熱交換管および熱交換器用のセンサグリッドの側面図である。
【図7】本開示の実施形態による、熱交換管のセットおよび熱交換器用のセンサグリッドの拡大側面図である。
【図8】本開示の実施形態による、管拘束部の斜視図である。
【図9】本開示の実施形態による、熱交換器のヘッダの端部にあるバッフルを通る導管の斜視図である。
【図10】本開示の実施形態による、バッフルを通る導管を有するヘッダの端部の端面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本開示の図面は、必ずしも原寸に比例していないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様だけを図示することを意図しており、したがって、本開示の範囲を限定するものと考えるべきではない。図面では、類似する符号は、図面間で類似する要素を表す。
【0011】
最初の問題として、現在の技術を明確に説明するために、複合サイクル発電所およびその部品の形態の例示的な用途における構成要素を参照および説明するときに、特定の専門用語を選択することが必要になる。可能な限り、一般的な工業専門用語が、その受け入れられた意味と同じ意味で使用および利用される。別途記載のない限り、このような専門用語は、本出願の文脈および添付の特許請求の範囲と一致する広義の解釈を与えられるべきである。当業者であれば、多くの場合、特定の構成要素がいくつかの異なるまたは重複する用語を使用して参照されることがあることを理解するであろう。単一の部品であるとして本明細書に記載され得るものは、複数の構成要素からなるものとして別の文脈を含み、かつ別の文脈で参照されてもよい。あるいは、複数の構成要素を含むものとして本明細書に記載され得るものは、単一の部品として他の場所で参照されてもよい。
【0012】
加えて、本明細書ではいくつかの記述的用語を規則正しく使用することができ、このセクションの開始時にこれらの用語を規定することが有用であることがわかる。これらの用語およびその定義は、別途記載のない限り、以下の通りである。本明細書で使用する場合、「下流」および「上流」は、タービンエンジンを通る作動流体などの流体の流れ、または例えば、熱交換器を通る高温ガスの流れに対する方向を示す用語である。「下流」という用語は、流体の流れの方向に対応し、「上流」という用語は、流れとは反対の方向（すなわち、流れが発生する方向）を指す。「前方」および「後方」という用語は、別途指定のない限り、方向を指し、「前方」はエンジンの前部または圧縮機端部を指し、「後方」はエンジンの後部またはタービン端部を指す。
【0013】
多くの場合、中心軸線に関して異なる半径方向位置に位置する部品を説明することが要求される。「半径方向」という用語は、軸線に垂直な移動または位置を指す。このような場合、第１の構成要素が第２の構成要素よりも軸線に近接して位置する場合には、本明細書では、第１の構成要素は第２の構成要素の「半径方向内側」または「内方」にあると述べる。一方、第１の構成要素が第２の構成要素よりも軸線から遠くに位置する場合には、本明細書では、第１の構成要素は第２の構成要素の「半径方向外側」または「外方」にあると述べることができる。「軸方向」という用語は、軸線に平行な移動または位置を指す。最後に、「円周方向」という用語は、軸線周りの移動または位置を指す。このような用語は、タービンの中心軸線に関連して適用することができることが理解されよう。
【0014】
加えて、以下に記載されるように、本明細書ではいくつかの記述的用語を規則正しく使用することができる。「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、ある構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の場所または重要性を示すことを意図するものではない。
【0015】
本明細書で使用される専門用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「この（ｔｈｅ）」は、特に明示しない限り、複数形も含むことを意図している。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用する場合、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素が存在することを明示するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの組が存在することまたは追加することを除外しないことがさらに理解されよう。「任意選択の」または「任意選択で」は、後で述べられる事象もしくは状況が起こる場合も起こらない場合もあること、または後で述べられる構成要素もしくは特徴が存在する場合もしない場合もあることを意味し、この記述は、その事象が起こるか、またはその構成要素が存在する事例と、それが起こらないか、または存在しない事例と、を含むことを意味する。
【0016】
ある要素または層が別の要素または層に対して「上に」、「係合される」、「接続される」、または「結合される」と言及される場合には、その別の要素または層に対して直接上に、係合され、接続され、または結合されてもよいし、あるいは介在する要素または層が存在してもよい。逆に、ある要素が別の要素または層に対して「直接上に」、「直接係合される」、「直接接続される」、または「直接結合される」と言及される場合には、介在する要素または層は存在しなくてもよい。要素間の関係について説明するために使用される他の語も、同様に解釈されるべきである（例えば、「～の間に」に対して「直接～の間に」、「～に隣接して」に対して「直接～に隣接して」など）。本明細書で使用する場合、「および／または」という用語は、関連する列挙された項目のいずれか、ならびに１つまたは複数のすべての組み合わせを含む。
【0017】
上述のように、本開示は、熱交換器内の熱交換管のための管拘束部を通って延びるセンサリード線を有するセンサグリッドを含む熱交換器を提供する。熱交換器は、互いに隣接して配置された熱交換管の複数のセット、例えば列を含む。管拘束部は、内部に画定された複数の管開口部を有する本体を含み、各管開口部は、それを通して熱交換管のセットのうちの１つを受け入れる。本体はまた、それを通してセンサリード線を受け入れるように内部に画定されたセンサリード線開口部を含む。各管開口部は、センサリード線開口部よりも大きい寸法を有する。
【0018】
センサグリッドは、現場ではなく製造中に設置される複数のセンサを含む。このようにして、センサグリッド用のセンサリード線は、管拘束部の上ではなく、管拘束部を通して設置することができる。熱交換管の各セットは、現場での設置位置とは対照的に、製造中にアクセス可能であるため、センサグリッドは、熱交換管の最外側セットだけでなく、熱交換器内の熱交換管の内側セットのいずれにも取り付けることができる。このように配置されたセンサグリッドにより、熱交換器の動作に関するより多くのデータを収集して使用し、それが使用される熱交換器または発電所のより効率的な運転を提供することができる。
【0019】
図１を参照すると、本開示の実施形態による熱交換器が、複合サイクル発電所（ＣＣＰＰ）１００の形態の例示的な用途に関連して説明される。図１は、ＣＣＰＰ１００の概略図を示す。本開示の教示は、任意の熱交換器に適用可能であることが強調される。ＣＣＰＰ１００は、発電機１０４に動作可能に接続されたガスタービン（ＧＴ）システム１０２と、別の発電機１１２に動作可能に結合された蒸気タービン（ＳＴ）システム１１０と、を含んでもよい。発電機１０４およびＧＴシステム１０２は、シャフト１０６によって機械的に結合することができ、シャフト１０６は、ＧＴシステム１０２の駆動シャフト（図示せず）と発電機１０４との間でエネルギーを伝達することができる。
【0020】
発電機１０４、１１２およびシャフト１０６は、当技術分野で知られている任意のサイズまたはタイプのものであってもよく、それらの用途またはそれらが接続されるシステムに応じて異なってもよいことが理解される。発電機とシャフトの共通の符号は明瞭にするためであり、必ずしもこれらの発電機またはシャフトが同一であることを示唆するわけではない。例示的な用途では、ＣＣＰＰ１００は、２つの発電機を備えた単一のシャフトシステムであるが、当業者であれば、本開示の教示が任意の多様な複合サイクル発電システムに適用可能であることを容易に理解するであろう。
【0021】
また、図１に示すように、熱交換器１０８は、ＧＴシステム１０２およびＳＴシステム１１０に動作可能に接続される。本明細書でより詳細に説明されるように、熱交換器１０８は、本開示の実施形態に従って配置されたセンサグリッドを含む排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）（図面にラベル付けされている）を含んでもよい。熱交換器１０８は、従来の導管（符号は省略）を介してＧＴシステム１０２とＳＴシステム１１０の両方に流体接続することができる。
【0022】
ＧＴシステム１０２は、圧縮機１２０および燃焼器１２４を含むことができる。燃焼器１２４は、燃焼領域１２６および燃料ノズルアセンブリ１２８を含む。ＧＴシステム１０２はまた、共通の圧縮機／タービンシャフト１０６に結合されたガスタービン１３０を含む。１つの非限定的な例では、ＧＴシステム１０２は、サウスカロライナ州グリーンビルのゼネラルエレクトリック社から市販されている７ＨＡ．０３エンジンであってもよい。本開示は、いかなる特定のＧＴシステムに限定されるものではなく、例えば、ゼネラルエレクトリック社の他のＨＡ、Ｆ、Ｂ、ＬＭ、ＧＴ、ＴＭ、およびＥクラスのエンジンモデル、ならびに他社のエンジンモデルを含むその他のエンジンと関連して実装することができる。
【0023】
動作中、空気は圧縮機１２０の入口に入り、圧縮されて燃焼器１２４に排出され、燃焼器で気体または液体燃料、例えば天然ガスまたはオイルなどが燃焼され、ガスタービン１３０を駆動する高エネルギー燃焼ガスを提供する。ガスタービン１３０では、高温ガスのエネルギーが仕事に変換され、その一部は回転シャフト１０６を通じて圧縮機１２０を駆動するために使用され、残部は電気を発生させるために発電機１０４などの負荷をシャフト１０６を介して駆動する有用な仕事に利用可能である。
【0024】
図１はまた、ガスタービン１３０を出る排気ガス中のエネルギーがさらなる有用な仕事に変換されるその最も単純な形態のＣＣＰＰ１００を表す。排気ガスは、ＨＲＳＧの形態の熱交換器１０８に入り、そこで水がボイラの方式で蒸気に変換される。熱交換器１０８はまた、エネルギーを使用して高温給水を生成することができる。
【0025】
ＳＴシステム１１０は、１つまたは複数の蒸気タービンを含んでもよい。例えば、ＳＴシステム１１０は、高圧（ＨＰ）タービン１３２と、中圧（ＩＰ）タービン１３４と、低圧（ＬＰ）タービン１３６と、を含んでもよく、これらの各々はシャフト１０６に結合される。各蒸気タービン１３２、１３４、１３６は、シャフト１０６に機械的に結合された複数の回転ブレード（図示せず）を含む。動作中、熱交換器１０８、および多くの場合に他の供給源からの蒸気は、ＨＰタービン１３２、ＩＰタービン１３４、および／またはＬＰタービン１３６の入口に入り、それらのブレードに力を与えるように導かれてシャフト１０６を回転させる。理解されるように、上流のタービンからの蒸気は、下流のタービンで後で用いることができる。このように、熱交換器１０８によって発生された蒸気は、ＳＴシステム１１０の少なくとも一部を駆動し、さらなる仕事が抽出されてシャフト１０６を駆動し、次に第２の発電機１１２などのさらなる負荷がさらなる電力を発生させる。いくつかの構成では、タービン１３０、１３２、１３４、１３６が共通の発電機を駆動する。
【0026】
図１はまた、ＧＴシステム１０２、熱交換器（すなわち、ＨＲＳＧ）１０８、およびＳＴシステム１１０に動作可能に結合されたＣＣＰＰ制御システム１３８を示す。制御システム１３８は、ＣＣＰＰ１００の自動制御を提供するための、任意の現在知られているまたは後に開発されるコンピュータ化されたコントローラを含んでもよい。後述するように、制御システム１３８は、熱交換器１０８内のセンサグリッドのいくつかのセンサからデータを受信することができ、データを使用して熱交換器１０８および／またはＣＣＰＰ１００の他の部分を制御することができる。
【0027】
図２および図３は、熱交換器１０８の実施形態の部分透明斜視図を示す。熱交換器１０８は、ＧＴシステム１０２（図１）に結合し、かつ蒸気を、例えばＳＴシステム１１０（図１）に、かつ／または加熱水をＣＣＰＰ１００（図１）の他の部分に送達するように構成されたＨＲＳＧとして示されている。図示するように、熱交換器１０８は、流体１４２を含むように構成された断熱エンクロージャ１４０（以下、「エンクロージャ１４０」）を収容する。エンクロージャ１４０は、熱交換器エンクロージャ１４８内に収容され得る。エンクロージャ１４０は、例えば、炭素鋼またはステンレス鋼の内側ライナ、断熱層、および外側炭素鋼層を備えた、流体１４２を含むように構成された任意の現在知られているまたは後に開発される断熱ダクトを収容しでもよい。熱交換器エンクロージャ１４８は、任意の現在知られているまたは後に開発される構造的保護、例えば、建物または他の物理的保護を含んでもよい。
【0028】
流体１４２は、熱交換器１０８の複数の熱交換管１４６を通過する流体１４４（矢印のみによって示される）との熱差を有する任意の形態のガスであってもよい。熱は、流体１４２と流体１４４との間で交換される。流体１４２は、ＧＴシステム１０２（図１）からの燃焼ガス排気であってもよく、流体１４４は、液体（例えば、水）および／または気体（例えば、蒸気）であってもよい。流体１４２は、複数の熱交換管１４６の外面を越えてその周囲を通過し、排気システム１５０、例えば、スタックおよび／またはスクラバなどを介してエンクロージャ１４０を出るが、流体１４４は、複数の熱交換管１４６の内部を通過する。
【0029】
図２では、管１４６が垂直方向または垂直配置で延在し、流体１４２がその周りを概して水平方向に通過するのに対し、図３では、管１４６が水平方向または水平配置で延在し、流体１４２がその周りを概して垂直方向に通過するという点で、図２および図３は異なる。本明細書で使用する場合、流体１４２の流れ方向に適用される「概して」は、流体が、その経路を妨げる可能性のある管１４６上またはその周りを通過するとき、通常、若干のまたは一時的な偏差を伴って指定された方向に進行することを示す。本開示の教示は、図２の実施形態に関して説明されるが、教示は、図３の実施形態にも等しく適用可能であることが容易に理解されよう。
【0030】
管１４６は、任意の現在知られているまたは後に開発される熱交換管の形態を有してもよく、所望の熱伝達特性、柔軟性、およびそれが曝露されている環境に耐える能力を提供することが可能な任意の材料で作製されてもよい。管１４６は、用途に応じてサイズが異なってもよく、例えば、いくつかの用途では、外径が１．２５インチから２．０インチまで異なる。
【0031】
図４は、フィン付き管の形態の１つの例示的な従来技術の熱交換管の斜視図を示す。図示するように、１つの非限定的な例では、管１４６は、長手方向１５６に整列された中心管１５４の周囲に配置された複数のディスク１５２を含んでもよい。各ディスク１５２は、実質的に平面であってもよく、少なくとも１つの隣接するディスク１５２の上および／または下に長手方向に配置されるように積み重ねられてもよい。中心管１５４は、例えば、ポンピングまたは他の力によって、流体１４４が通過することを可能にするように構成された任意の現在知られているまたは後に開発される管状部材を含んでもよい。各ディスク１５２は、ディスク中心部分１６０から半径方向外側に延在する複数のフィンセグメント１５８を含むことができ、したがってフィンセグメント１５８は、中心管１５４から外側に延在する。ディスク中心部分１６０は、中心管１５４の外周の周囲に円周方向に延在する。フィンセグメント１５８の各々は、セレーション１６３によって隣接するフィンセグメント１５８から分離されている。隣接するディスクのフィンセグメント１５８は、円周方向および／または縦方向に整列されてもよいし、あるいは円周方向および／または長手方向にオフセットされてもよい。フィンセグメント１５８は、それらの上および／または下において長手方向にフィンセグメント１５８同士で螺旋構成、交互パターン、および／またはランダムな構成で配置されてもよい。
【0032】
ディスク１５２は、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、ベリリウム、銅、金、マグネシウム、イリジウム、モリブデン、ロジウム、銀、タングステン、および／または他の適切な材料、ならびにそれらの合金から少なくとも部分的に構成されてもよい。中心管１５４は、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、および／または十分な熱伝導性、耐応力性、および耐熱性を有する他の材料で少なくとも部分的に構成されてもよい。熱交換管１４６の一例が説明されてきたが、熱交換管は、多様な代替的な形態をとることができることが理解される。
【0033】
図５は、入口と呼ばれることもある熱交換器１０８の上側部分１７０の拡大斜視図を示す。図示するように、上側部分１７０は、熱交換管１４６への流体１４４の分配を提供するいくつかのマニホールドまたはヘッダを含む。例えば、いくつかのマニホールド１７２は、様々な上部ヘッダ１７４との間で流体１４４を導くことができる。熱交換器１０８は、互いに隣接して配置された熱交換管１４６の複数のセット１７６を含む。熱交換管１４６の各セット１７６は、その一方の端部で（上部）ヘッダ１７４に流体結合される。すなわち、各上部ヘッダ１７４は、マニホールド１７２から熱交換管１４６のセットに流体１４４を導くために、熱交換管１４６のセット１７６と流体連通している。
【0034】
図５では、熱交換管１４６のセット１７６はまた、それぞれの下部ヘッダ１７８と流体連通しており、これにより、管１４６の所与のセット１７６内の異なる管１４６を通る流体の方向の変更が可能になる。図示する例では、熱交換管１４６のセット１７６は、図２のように垂直に延在することができ、したがって、結合されたヘッダ１７４，１７８と共に、楽器のハープに似ているために「ハープ」と呼ばれることがある。代替的な実施形態では、管１４６は、下部ヘッダ１７８ではなくＵ字形の端部を有してもよく、例えば、図３および図７（右側）を参照されたい。
【0035】
例示的な実施形態では、熱交換管１４６のセット１７６は、流体１４４の共通のマニホールド（供給源）１７２を共有し、各列がそれ自体のそれぞれの上部ヘッダ１７４を有する列に配置される。熱交換管１４６のセット１７６は、必ずしも列になっている必要はなく、例えば、互い違いになっていてもよく、ランダムに配置されてもよく、一時的にずれていてもよいことなどが強調される。各セット１７６は、任意の数の熱交換管１４６、例えば、単一の列を横切って配置された３８～５０本の管を含むことができる。各ヘッダ１７４は、例えば、２～６メートルの長さであってもよい。
【0036】
熱交換管１４６のセット１７６は、熱交換管１４６の第１の最外側セット１７６Ａと、熱交換管１４６の第１の最外側セット１７６Ａの反対側の熱交換管１４６の第２の最外側セット１７６Ｂと、熱交換管の第１の最外側セット１７６Ａと熱交換管の第２の最外側セット１７６Ｂとの間の熱交換管１４６の少なくとも１つの内側セット１７６Ｃと、を含む。熱交換管１４６の任意の数のセット１７６を使用してもよい。例えば、熱交換管１４６の１０～３０セット１７６のいずれでも、流体１４２と並んで設けることができる。図５に示す非限定的な例では、１４個のセットの熱交換管１７６が、１２個の内側セット１７６Ｃと共に示されている。
【0037】
本開示の実施形態によれば、図６は、熱交換管１４６の２つのセット１７６（並んでいる）の側面図を示し、図７は、熱交換管１４６のセット１７６の拡大部分側面図を示し、図８は、管拘束部１９０の拡大部分斜視図を示す。図示するセットは、最外側または内側の、図５の任意のセットであってもよい。図６および図７に示すように、熱交換器１０８は、熱交換管１４６の複数のセットの間に配置されたセンサグリッド１８０を含む。センサグリッド１８０は、複数のセンサ１８２を含む。「センサグリッド」１８０は、所望のセンサ１８２の分散レイアウトまたは配置を示すために本明細書では一般的に使用されるが、任意の特定の離間したフレームワークに配置されたセンサ１８２を説明するために必ずしも使用されない。
【0038】
各センサ１８２は、限定はしないが、熱電対、抵抗温度検知器（ＲＴＤ）または他のタイプの温度センサ、ピトー管などの圧力または流速センサ、ひずみゲージ、ガスサンプリング管などの任意の現在知られているまたは今後開発されるセンサであってもよい。センサグリッド１８０内のセンサ１８２は、必ずしもすべて同じタイプでなくてもよい。センサ１８２は、例えば、流体温度、管またはフィン金属温度、ガス静圧、ガス速度、管またはヘッダひずみ、排気ガス組成（例えば、酸素、ＮＯｘ、ＣＯ、ＣＯ２、炭化水素）、微粒子、アンモニアスリップなどを測定することができる。その結果、センサ１８２は、例えば、熱交換器１０８セクションの熱または圧力降下性能、バーナおよび排出制御機器の評価のためのガス温度または排気ガス組成分布、ガス速度分布、管またはヘッダの熱ひずみなどを決定するためのデータの収集を可能にする。
【0039】
各センサ１８２は、そこから延びるセンサリード線１８４を含むことができる。センサ１８２はまた、センサリード線１８４を共有してもよい。センサリード線１８４は、１つまたは複数のそれぞれのセンサ１８２および制御システム１３８（図１）と通信することができる任意の形態の線形構造、例えば、任意の形態のシールドを有する電線、ピトー管型センサ用の気送管などを含んでもよい。センサ１８２およびセンサリード線１８４は、熱交換器１０８の動作環境に耐えるために適切な材料で構成される。
【0040】
本開示の実施形態によれば、センサグリッド１８０およびそのそれぞれのセンサ１８２は、製造中に熱交換管１４６の１つまたは複数のセット１７６に結合することができる。すなわち、センサグリッド１８０は、「ハープ」を形成するために熱交換管１４６をヘッダ１７４と結合する間、および発電所の現場で熱交換管１４６の複数の他のセット１７６と並べて最終的に設置する前に設置される。したがって、従来の熱交換器センサシステムとは対照的に、熱交換器１０８のセンサグリッド１８０は、現場で組み立てられると、熱交換管１４６の少なくとも１つの内側セット１７６Ｃ（図５）内の少なくとも１つの熱交換管１４６に結合された少なくとも１つのセンサ１８２を含むことができる。このようにして、熱交換器１０８内の任意の位置および任意の熱交換管１４６から動作データを測定することができる。任意の数のセンサ１８２を使用することができ、センサ１８２を任意の方法で配置することができる。例えば、図６では、５つの熱電対は、熱交換管１４６の任意のセット１７６のレベルＴＣ１～ＴＣ５で垂直に離間することができる。センサリード線１８４は、熱交換器１０８内の任意の位置に配線することができる。
【0041】
熱交換器１０８はまた、熱交換管１４６の複数のセット１７６のうちの少なくとも１つをエンクロージャ１４０に対して位置決めするための管拘束部１９０を含む。熱交換管１４６の任意の所与のセット１７６に沿って熱交換器１０８内で任意の数の管拘束部１９０を使用することができる。例えば、図５および図７の部分図は２つの管拘束部１９０を示し、図６は８つを示す。管拘束部１９０は、熱交換管１４６の位置を支持するのに必要な任意の方法で、例えば図示するように垂直に、離間させることができる。
【0042】
図８は、本開示の実施形態による、管拘束部１９０の部分斜視図を示す。各管拘束部１９０は、本体１９２と、本体に画定された複数の管開口部１９４と、を含む。各管開口部１９４は、それを通して熱交換管１４６のセット１７６のうちの１つの熱交換管１４６（図８に示すセットの一部のみ）を受け入れるように構成される。図示する例では、管開口部１９４は、本体１９２の穴１９６の形態である。他の実施形態では、管開口部１９４は、スカラップ状のバーを形成する開いたシートであってもよい。いずれの場合でも、管拘束部１９０は、熱交換管１４６を位置決めし、それらが望ましくない方法で移動するのを抑制するか、または例えば熱膨張または制御されたアクチュエータ（図示せず）によって制御された移動を可能にする。
【0043】
従来の管拘束部とは対照的に、管拘束部１９０はまた、本体１９２に画定されたセンサリード線開口部２００を含むことができる。センサリード線開口部２００は、それを通してセンサリード線１８４を受け入れるように構成される。各管開口部１９４は、センサリード線開口部２００よりも大きい寸法、例えば、円形である場合はより大きい直径を有する。従来の管拘束部は、センサリード線１８４が管の外側に結合され、かつ管拘束部が最外側セットの熱交換管のみに結合されるので必要ではないため、センサリード線開口部２００を必要とせず、提供しない。
【0044】
熱交換管１４６のセット１７６は、センサグリッド１８０が結合された状態で製造されるため、センサグリッド１８０のセンサ１８２は、熱交換管１４６のセット１７６上の所望の場所に配置することができ、それぞれのセンサリード線１８４は、センサリード線開口部２００を通して容易に配置することができる。センサリード線開口部２００は、センサリード線１８４の集合的なルーティング、および例えば現場での熱交換器１０８の輸送および組み立て中のワイヤの保護を可能にする。各センサリード線開口部２００は、それを通して配置される任意の数のセンサリード線１８４を収容するようなサイズにすることができる。例えば、センサリード線１８４がエンクロージャ１４０から出る位置により近い管拘束部１９０は、任意の数の下流センサ１８２のセンサリード線を収容するために、より大きなセンサリード線開口部２００を有することができる。
【0045】
センサ１８２およびセンサリード線１８４は、限定はしないが、管１４６および／または管拘束部１９０へのワイヤタイなどの任意の現在知られているまたは今後開発される方法で、熱交換管１４６のセット１７６に結合することができる。センサ１８２は、所望の動作パラメータ、例えば温度を測定するために、必要に応じて動作可能に配置することができる。センサリード線１８４は、図６の拡大断面に示すように、熱交換器１０８の熱膨張／収縮に対応するために、その中に膨張屈曲部２０２を含んでもよい。
【0046】
図９は、一対の隣接するヘッダ１７４Ａ、１７４Ｂの端部の拡大斜視図を示し、図１０は、一対の隣接するヘッダ１７４Ａ、１７４Ｂの端面図を示す。図５および図９の拡大斜視図を参照すると、隣接するヘッダ１７４の端部（図９の１７４Ａ、１７４Ｂ）は、同じ長さまで延びていない（それらは非同一平面上の端部を有する）。ヘッダ１７４の端部は、図５に示すように、長さが交互になっていてもよい。より具体的には、図９に最もよく示されているように、熱交換管１４６の第１のセット１７６Ｄのヘッダ１７４Ａの端部２１０は、熱交換管１４６の第２のセット１７６Ｅの隣接するヘッダ１７４Ｂの端部２１２と同じ程度まで長手方向に延びていない。図９および図１０（明確にするために図５ではない）に示すように、より短いヘッダ１７４Ａは、例えば、流体１４２が間隙を通って上方に移動するのを防止するために、またはそうでなければ流体１４２を熱交換器１０８を通して所望の方法で導くために、その端部から延在するバッフル２２０を含む。バッフル２２０は、隣接するヘッダ１７４Ｂの同じ長手方向範囲まで延在することができる。すなわち、熱交換管１４６の第１のセット１７６Ｄのヘッダ１７４Ａに隣接する熱交換管１４６の第２のセット１７６Ｅのヘッダ１７４Ｂの端部２１２は、熱交換管１４６の第１のセット１７６Ｄのヘッダ１７４Ａの端部２１０からバッフル２２０と同じ長さまで延びることができる。
【0047】
センサリード線１８４は、熱交換管１４６の任意の２つの隣接するセット１７６Ｄ、１７６Ｅ（内側または最外側のセット）の間で上方に延びる必要があり得る。センサリード線１８４をバッフル２２０に導くために、熱交換器１０８はまた、バッフル２２０を通って延在する導管２２２を含むことができる。導管２２２は、それを通って延びるセンサグリッド１８０（図５）の複数のセンサリード線１８４を含むことができる。このようにして、センサリード線１８４をバッフル２２０を通してルーティングすることができる。導管２２２は様々な形態をとることができるが、図示する例では、熱交換管１４６の第１のセット１７６Ｄのヘッダ１７４Ａの端部２１０に沿って延びる第１の長さ２３０と、熱交換管１４６の第１のセット１７６Ｄのヘッダ１７４Ａの長さに沿って延びる第２の長さ２３２と、を含む。必要に応じて、第１の長さ２３０は、例えばガセットまたは他の接続によって、ヘッダ１７４Ａの端部２１０に固定して結合されてもよい。すべての場合に必要ではないが、第１の長さ２３０は、第２の長さ２３２に対して実質的に垂直な角度であってもよい。導管２２２は、任意の断面形状を有することができ、例えばセンサリード線１８４があまり可撓性ではない場合に、それを通ってセンサリード線１８４のルーティングを可能にするために、例えば溶接によって後に互いに締結される部分に形成されてもよい。例えば、導管２２２は、互いに結合された一対の長手方向に延びる部分２３４，２３６、例えば溶接継手２３８に沿って結合された半分の部分を含んでもよい。導管２２２は、熱交換器１０８の環境に耐えることができる任意の材料で作られてもよい。
【0048】
センサリード線１８４は、ヘッダ１７４Ａ、１７４Ｂに沿って、最終的にエンクロージャ１４０を通って外にルーティングすることができる。図５では、エンクロージャ１４０の屋根２２４を通って出るセンサリード線１８４が示されているが、しかし、それらはエンクロージャ１４０の任意の部分を通って延びてもよい。センサリード線１８４は、ＣＣＰＰ１００の任意の数の部品の動作制御のために、任意の現在知られているまたは今後開発される方法で制御システム１３８（図１）に結合されてもよい。
【0049】
本開示の実施形態はまた、本明細書に記載されるように、管拘束部１９０およびＣＣＰＰ１００を含む。特定のタイプの発電所および特定のタイプのＣＣＰＰ１００が本明細書に記載されているが、本開示の教示は任意のタイプの熱交換器に適用可能であることが強調される。
【0050】
本明細書で説明するように、本開示の実施形態は、センサグリッド１８０を熱交換管１４６の任意のセット１７６に沿って設置することを可能にする。したがって、センサグリッド１８０は、熱交換管１４６の内側セット１７６Ｃ（図５）に対しても、熱交換器１０８の任意の部分に関するデータを提供することができる。セットの製造中のセンサグリッド１８０の設置は、現場設置よりも容易かつ迅速であり、現場構築スケジュールの重要な経路上にセンサグリッド１８０を設置することを排除する。センサグリッド１８０はまた、オンライン性能監視、ＣＣＰＰ１００効率最適化の能動的制御、および熱交換器１０８構成要素の寿命監視および最適化をサポートする。
【0051】
明細書および特許請求の範囲を通して本明細書で使用される、近似を表す文言は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動し得る任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ」、「約」、および「実質的に」などの用語によって修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、近似を表す文言は、値を測定するための計測器の精度に対応することができる。ここで、ならびに本明細書および特許請求の範囲を通して、範囲の限定は組み合わせおよび／または置き換えが可能であり、文脈および文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含されるすべての部分範囲を含む。範囲の特定の値に適用される「約」は、端の値の両方に適用され、値を測定する計測器の精度に特に依存しない限り、記載された値の＋／－１０％を示すことができる。
【0052】
以下の特許請求の範囲におけるミーンズプラスファンクションまたはステッププラスファンクションの要素すべての、対応する構造、材料、動作、および均等物は、具体的に特許請求された他の特許請求要素と組み合わせてその機能を実施するための、一切の構造、材料、または動作を包含することを意図している。本開示の記述は、例示および説明の目的で提示されており、網羅的であることも、または本開示を開示した形態に限定することも意図していない。当業者には、本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく多くの修正および変形が明らかであろう。本開示の原理および実際の用途を最良に説明し、想定される特定の使用に適するように様々な修正を伴う様々な実施形態の本開示を他の当業者が理解することができるようにするために、本実施形態を選択し、かつ説明した。
【符号の説明】
【0053】
１００ 複合サイクル発電所（ＣＣＰＰ）
１０２ ガスタービン（ＧＴ）システム
１０４ 発電機
１０６ 圧縮機／タービンシャフト、回転シャフト
１０８ 熱交換器、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
１１０ 蒸気タービン（ＳＴ）システム
１１２ 第２の発電機
１２０ 圧縮機
１２４ 燃焼器
１２６ 燃焼領域
１２８ 燃料ノズルアセンブリ
１３０ ガスタービン
１３２ 蒸気タービン、高圧（ＨＰ）タービン
１３４ 蒸気タービン、中圧（ＩＰ）タービン
１３６ 蒸気タービン、低圧（ＬＰ）タービン
１３８ ＣＣＰＰ制御システム
１４０ 断熱エンクロージャ
１４２ 流体
１４４ 流体
１４６ 熱交換管
１４８ 熱交換器エンクロージャ
１５０ 排気システム
１５２ ディスク
１５４ 中心管
１５６ 長手方向
１５８ フィンセグメント
１６０ ディスク中心部分
１６３ セレーション
１７０ 上側部分
１７２ マニホールド
１７４ 上部ヘッダ
１７４Ａ ヘッダ
１７４Ｂ ヘッダ
１７６ 熱交換管のセット、熱交換管
１７６Ａ 第１の最外側セット
１７６Ｂ 第２の最外側セット
１７６Ｃ 内側セット
１７６Ｄ 第１のセット
１７６Ｅ 第２のセット
１７８ 下部ヘッダ
１８０ センサグリッド
１８２ 下流センサ
１８４ センサリード線
１９０ 管拘束部
１９２ 本体
１９４ 管開口部
１９６ 穴
２００ センサリード線開口部
２０２ 膨張屈曲部
２１０ 端部
２１２ 端部
２２０ バッフル
２２２ 導管
２２４ 屋根
２３０ 第１の長さ
２３２ 第２の長さ
２３４ 長手方向に延びる部分
２３６ 長手方向に延びる部分
２３８ 溶接継手
１０２ ガスタービン（ＧＴ）システム
１０４ 発電機
１０６ 圧縮機／タービンシャフト、回転シャフト
１０８ 熱交換器、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
１１０ 蒸気タービン（ＳＴ）システム
１１２ 第２の発電機
１２０ 圧縮機
１２４ 燃焼器
１２６ 燃焼領域
１２８ 燃料ノズルアセンブリ
１３０ ガスタービン
１３２ 蒸気タービン、高圧（ＨＰ）タービン
１３４ 蒸気タービン、中圧（ＩＰ）タービン
１３６ 蒸気タービン、低圧（ＬＰ）タービン
１３８ ＣＣＰＰ制御システム
１４０ 断熱エンクロージャ
１４２ 流体
１４４ 流体
１４６ 熱交換管
１４８ 熱交換器エンクロージャ
１５０ 排気システム
１５２ ディスク
１５４ 中心管
１５６ 長手方向
１５８ フィンセグメント
１６０ ディスク中心部分
１６３ セレーション
１７０ 上側部分
１７２ マニホールド
１７４ 上部ヘッダ
１７４Ａ ヘッダ
１７４Ｂ ヘッダ
１７６ 熱交換管のセット、熱交換管
１７６Ａ 第１の最外側セット
１７６Ｂ 第２の最外側セット
１７６Ｃ 内側セット
１７６Ｄ 第１のセット
１７６Ｅ 第２のセット
１７８ 下部ヘッダ
１８０ センサグリッド
１８２ 下流センサ
１８４ センサリード線
１９０ 管拘束部
１９２ 本体
１９４ 管開口部
１９６ 穴
２００ センサリード線開口部
２０２ 膨張屈曲部
２１０ 端部
２１２ 端部
２２０ バッフル
２２２ 導管
２２４ 屋根
２３０ 第１の長さ
２３２ 第２の長さ
２３４ 長手方向に延びる部分
２３６ 長手方向に延びる部分
２３８ 溶接継手
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【外国語明細書】