▶ ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングの特許一覧
(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】
(24)【登録日】2024-07-19
(45)【発行日】2024-07-29
(54)【発明の名称】ガスタービンの負荷／無負荷経路制御
(51)【国際特許分類】
F02C 9/28 20060101AFI20240722BHJP
F23R 3/28 20060101ALI20240722BHJP
【ＦＩ】
F02C9/28 C
F23R3/28 D
【請求項の数】
8
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2020002061
(22)【出願日】2020-01-09
(65)【公開番号】P2020118158
(43)【公開日】2020-08-06
【審査請求日】2022-11-25
(31)【優先権主張番号】16/254909
(32)【優先日】2019-01-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】515322297
【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ８， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
(74)【代理人】
【識別番号】100105588
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 博
(74)【代理人】
【識別番号】100129779
【弁理士】
【氏名又は名称】黒川 俊久
(74)【代理人】
【識別番号】100151286
【弁理士】
【氏名又は名称】澤木 亮一
(72)【発明者】
【氏名】ジェイソン・ナサニエル・クック
(72)【発明者】
【氏名】ジェイソン・ディーン・フラー
(72)【発明者】
【氏名】クリストファー・ジェイムズ・ウェナー
【審査官】高吉 統久
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－０４５３３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－００３８４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－２１０６４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－３０９２７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００４／０１０７７０２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｃ ９／２８
Ｆ２３Ｒ ３／２８
Ｆ２３Ｒ ３／３４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガスタービン（ＧＴ）システム（１００）の運転方法であって、前記ガスタービンシステム（１００）が、タービン（１２０）に結合した燃焼セクション（１０６）に空気を供給する圧縮機（１０２，１０４）を含み、前記燃焼セクション（１０６）が、複数の燃焼器（１０６，１２６）を含み、各燃焼器（１０６，１２６）が、第１の複数の燃料ノズル（１４０，１７０，１７６，１８０，１８２）を含む一次燃焼段（１０８）と、前記一次燃焼段（１０８）から下流の二次燃焼段（１１０）とを含み、前記二次燃焼段（１１０）が、第２の複数の燃料ノズル（１６２）を含み、各燃焼器（１０６，１２６）が、前記一次燃焼段（１０８）と前記二次燃焼段（１１０）の間の燃焼ガス流の一次燃焼段出口温度を有しており、当該方法が、
複数の進行性燃焼モードの各々を進行させるステップであって、前記複数の進行性燃焼モードの各々が、前記一次燃焼段出口温度についてそれぞれ所定の目標範囲を定める、ステップと、
前記複数の進行性燃焼モードの各々を進行させる際に、前記燃焼ガス流の一次燃焼段出口温度を前記それぞれの所定の目標範囲内に制御するステップと
を含んでおり、
前記複数の進行性燃焼モードが、前記第１の複数の燃料ノズル（１４０，１７０，１７６，１８０，１８２）の一部だけが作動し、かつ前記第２の複数の燃料ノズル（１６２）の全部が作動しない第５のモード、前記第１の複数の燃料ノズル（１４０，１７０，１７６，１８０，１８２）の全部が作動し、かつ前記第２の複数の燃料ノズル（１６２）の全部が作動しない第６のモード、及び前記第１の複数の燃料ノズル（１４０，１７０，１７６，１８０，１８２）の全部が作動し、かつ前記第２の複数の燃料ノズル（１６２）の一部だけが作動する第７のモードを少なくとも含んでおり、
前記進行させるステップが、さらに、
前記第７のモードから、前記第６のモードへと、さらに前記第５のモードへと順次進行させることによって前記ガスタービンシステム（１００）をアンローディングすること、及び
前記第５のモードから、前記第６のモードへと、さらに前記第７のモードへとへと順次進行させることによって前記ガスタービンシステム（１００）をローディングすること
を含んでおり、
前記第６のモードから前記第７のモードへと進行させる前記ローディングの際に、前記第１の複数の燃料ノズル（１４０，１７０，１７６，１８０，１８２）への燃料流を減少させ、かつ前記第２の複数の燃料ノズル（１６２）への燃料流を増加させることによって、前記一次燃焼段（１０８）と前記二次燃焼段（１１０）の間の燃料の分割を修正し、もって前記燃焼ガス流の一次燃焼段出口温度を前記それぞれの所定の目標範囲内に制御する、方法。
【請求項2】
前記進行させるステップが、前記ガスタービンシステム（１００）をローディングする際に、前記第７のモードから、前記第１の複数の燃料ノズル（１４０，１７０，１７６，１８０，１８２）の全部が作動し、かつ前記第２の複数の燃料ノズル（１６２）の全部が作動する第８のモードへと順次進行させることと、
前記ガスタービンシステム（１００）をアンローディングする際に、前記第５のモードから、前記第５のモードよりも少ない数の第１の複数の燃料ノズル（１４０，１７０，１７６，１８０，１８２）が作動し、かつ前記第２の複数の燃料ノズル（１６２）の全部が作動しない第４のモードへと順次進行させることと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記複数の進行性燃焼モードの各々を進行させる際に、前記燃焼ガス流の一次燃焼段出口温度を前記それぞれの所定の目標範囲内に制御することが、前記圧縮機（１０４）から前記燃焼セクション（１０６）への空気流量を制御する入口ガイドベーン（１２３）の少なくとも１つの段の位置を制御することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記ガスタービンシステム（１００）をローディングする際に、前記第５のモードから前記第６のモードへと順次進行させることが、前記圧縮機（１０４）の圧縮機圧力比が閾値を超えることに応じたものである、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記複数の進行性燃焼モードが、前記第５のモードよりも少ない数の第１の複数の燃料ノズル（１４０，１７０，１７６，１８０，１８２）が作動し、かつ前記第２の複数の燃料ノズル（１６２）の全部が作動しない第４のモード、前記第５のモード及び前記第６のモードを含む第１の一連の進行性燃焼モードと、
前記第７のモード及び第８のモードを含む第２の一連の進行性燃焼モードと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記第１の一連の進行性燃焼モードが、さらに、
前記一次燃焼段（１０８）の第１の複数の燃料ノズル（１４０，１７０，１７６，１８０，１８２）の第１の数の燃料ノズル（１４０，１６２，１７０，１７６，１８０，１８２）が作動される第１のモード、
前記一次燃焼段（１０８）の第１の複数の燃料ノズル（１４０，１７０，１７６，１８０，１８２）の第２の数が作動され、前記第２の数が前記第１の数よりも多い第２のモード、及び
前記一次燃焼段（１０８）の第１の複数の燃料ノズル（１４０，１７０，１７６，１８０，１８２）の第３の数が作動され、前記第３の数が前記第１及び第２の数よりも多く、かつ前記第４のモードで作動する第１の複数の燃料ノズル（１４０，１７０，１７６，１８０，１８２）よりも少ない第３のモード、
を含んでおり、
前記第１の一連の進行性燃焼モード中、前記二次燃焼段（１１０）の第２の複数の燃料ノズル（１６２）の全部が作動しない、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記第２の一連の進行性燃焼モードの前記第８のモードにおいて、前記一次燃焼段（１０８）の第１の複数の燃料ノズル（１４０，１７０，１７６，１８０，１８２）の全部が作動され、前記二次燃焼段（１１０）の第２の複数の燃料ノズル（１６２）の全部が作動される、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記ガスタービンシステム（１００）をアンローディングすることが、前記第７のモードから、前記第６のモードへと、さらに前記第５のモードへと順次進行させる前に、前記複数の進行性燃焼モードの第８のモードであって、前記第１の複数の燃料ノズル（１４０，１７０，１７６，１８０，１８２）の全部が作動し、かつ前記第２の複数の燃料ノズル（１６２）の全部が作動する第８のモードから前記第７のモードへと進行させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に、ガスタービンシステムに関し、より具体的には、２段燃焼セクションを有するガスタービンシステムの負荷／無負荷経路制御プロセスに関する。
【背景技術】
【0002】
ガスタービンシステムは、多種多様な用途で発電に使用される。ガスタービンシステム（「ＧＴシステム」）の動作において、空気が圧縮機を通って流れ、圧縮された空気が燃焼セクションに供給される。具体的には、圧縮された空気は、各々が燃料による燃焼プロセスで空気を使用する多数の燃料ノズル、すなわち、バーナを有する多数の燃焼器に供給される。圧縮機は、燃焼セクションへの空気流、したがって燃焼温度を制御するためにその角度を制御することができる多数の入口ガイドベーン（ＩＧＶ）を含む。燃焼セクションは、燃焼ガス流の運動および熱エネルギーが機械的回転エネルギーに変換されるタービンセクションと流れ連通している。タービンセクションは、ロータに回転可能に結合し、ロータを駆動するタービンを含む。圧縮機もまた、ロータに回転可能に結合し得る。ロータは、発電機のような負荷を駆動することができる。
【0003】
燃焼セクションは、ＧＴシステムの負荷を制御するために使用することができる多数の燃焼器、例えば、複数の円周方向に隔置された燃焼器「缶」を含む。技術の進歩により、２つの燃焼段を有する燃焼器が使用されるようになっている。ヘッダ（またはヘッドエンド）燃焼段は、各燃焼器の燃焼領域の上流端に位置決めされてもよい。ヘッダ燃焼段は、燃焼用の燃料を導入するように作用する多数の燃料ノズルを含む。高度なガスタービンシステムはまた、各燃焼器の燃焼領域でヘッダ燃焼段から下流にある、軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）または遅延希薄噴射（ＬＬＩ）燃焼段と呼ばれる第２の燃焼段を含む。ＡＦＳ燃焼段は、ＡＦＳ燃焼段での燃焼のためにヘッダ燃焼段から迂回（分割）された燃料を導入する多数の燃料ノズルまたは噴射器を含む。ＡＦＳ燃焼段は、ＧＴシステムの排気中の有害な排出量を削減する高い燃焼効率を確保することによって、効率を高め、ＧＴシステムの排出規制適合を支援する。ヘッダ燃焼段の各燃料ノズルは、燃焼用の燃料の流れを制御するためにオンまたはオフに制御することができる。従来から、燃焼セクションの基準温度は、燃焼セクションを制御するために使用されている。燃焼セクションの基準温度は、タービンセクションに入る前の燃焼領域の出口での燃焼流の温度の推定値である。
【0004】
ＧＴシステムのローディングまたはアンローディングは、ＧＴシステムの電力出力が段階的に増加または減少することに伴い、排出量の制御に関する多数の課題を提示する。例えば、圧縮機が燃焼セクションに空気を流し始める速度（すなわち、パージ速度）に達するまで、モータによってロータを回転させて始動を始めることができる。速度は次に低下し得、その時点で燃焼セクションへの燃料流が開始され、燃料の燃焼が始まる。この時点で、ＧＴシステムは、ヘッダ燃焼段の多数の燃料ノズルが動作する多くの「燃焼モード」を通過し、最終的にヘッダ燃焼段およびＡＦＳ燃焼段のすべての燃料ノズルが動作することになる。このプロセス中、空気流量を制御する圧縮機のＩＧＶの段の角度を制御することによって、空気流の吸気が設定される。
【0005】
燃焼モードの進行中、特定の時間に排出量を制御することは非常に困難である。説明のために、図１は、排気温度（Ｔｘ）対全速無負荷（ＦＳＮＬ）（０％負荷）から定格動作の５０％までの負荷をプロットした、負荷経路を伴う準定常状態でのＧＴ排気中における一酸化炭素（ＣＯ）量の概略図を表す例示的な従来の始動負荷経路のグラフを示す。燃焼モードの変化は、負荷経路線上に垂直マークで示される。最初に、ＩＧＶは所望の角度に設定され、初期排気温度はＦＳＮＬ（０％負荷）で達成される。始動が３つの例示的な燃焼モード（負荷経路上の垂直マーク）を０％から１０％の負荷に進行すると、より多くの燃料ノズルが作動し、空気流が一定のまま正味の燃料流が増加するため、排気温度が上昇する。排気温度は、ＧＴシステムの等温排気温度限界でプラトーに達するまで上昇する。ＣＯ排出量の概略図に示すように、ローディングが燃焼モードを進行するにつれて、ＣＯ量は、シーケンスの最終燃焼モードが用いられるまで、すなわち、ヘッダおよびＡＦＳ燃焼段のすべての燃料ノズルが作動されるまで異なるモードで上下する。各燃焼モードは、典型的には、少なくとも１つの期間を含み、その間、排出量は低負荷で望ましい値よりも高くなる。シーケンスの最終燃焼モードが開始されると、ＣＯ排出量がユニットの負荷に応じて準拠レベルに最終的に減少する。排出規制適合が満たされる最低負荷は、排出規制適合最小負荷（ＭＥＣＬ）と呼ばれ、ＧＴシステムのターンダウン能力を反映する。従来の負荷経路制御は、典型的には、ＩＧＶの段、入口抽気加熱、または圧縮機抽出流調節のための様々な制御戦略を利用して、例えば、ターンダウン中にＧＴシステムの低負荷能力を拡張する。そのような戦略を使用すると、周囲条件およびＧＴシステムで用いられる技術に応じて、定格電力の３０％～４５％の低負荷能力が得られる場合がある。
【発明の概要】
【0006】
本開示の第１の態様は、ガスタービンシステムのローディング／アンローディング方法を提供し、ガスタービンシステムは、タービンに結合された燃焼セクションに空気を供給する圧縮機を含み、燃焼システムは、複数の燃焼器を含み、各燃焼器は、第１の複数の燃料ノズルを含む一次燃焼段と、一次燃焼段から下流の二次燃焼段とを含み、二次燃焼段は、第２の複数の燃料ノズルを含み、方法は、ローディングまたはアンローディング中、異なる数の第１または第２の複数の燃料ノズルの少なくとも１つを順次作動させる複数の進行性燃焼モードの各々を進行することと、各燃焼モード中、ローディングまたはアンローディングに関係なく、燃焼ガス流の一次燃焼段出口温度をそれぞれの燃焼モードに対応する所定の目標範囲内に制御することとを含む。
【0007】
本開示の第２の態様は、ガスタービン（ＧＴ）システムであって、圧縮機と、複数の燃焼器を含む燃焼セクションであって、各燃焼器は、第１の複数の燃料ノズルを含む一次燃焼段と、一次燃焼段から下流の二次燃焼段とを含み、二次燃焼段は、第２の複数の燃料ノズルを含む燃焼セクションと、燃焼セクションの下流のタービンセクションと、燃焼セクションに結合され、ＧＴシステムのローディングまたはアンローディング中、異なる数の第１または第２の複数の燃料ノズルの少なくとも１つを順次作動させる複数の進行性燃焼モードの各々を進行し、各燃焼モード中、ローディングまたはアンローディングに関係なく、燃焼ガス流の一次燃焼段出口温度をそれぞれの燃焼モードに対応する所定の目標範囲内に制御する制御システムとを備える、ＧＴシステムを提供する。
【0008】
本開示の第３の態様は、ガスタービンシステムの制御システム用のコードを含む非一時的コンピュータ可読記憶媒体を提供し、コードは、ガスタービンシステムの複数の燃焼器を含む燃焼セクションを制御するように構成され、各燃焼器は、第１の複数の燃料ノズルを含む一次燃焼段と、一次燃焼段から下流の二次燃焼段とを含み、二次燃焼段は、第２の複数の燃料ノズルを含み、コードは、ローディングまたはアンローディング中、異なる数の第１または第２の複数の燃料ノズルの少なくとも１つを順次作動させる複数の進行性燃焼モードの各々を進行することと、各燃焼モード中、ローディングまたはアンローディングに関係なく、燃焼ガス流の一次燃焼段出口温度をそれぞれの燃焼モードに対応する所定の目標範囲内に制御することとを行う。
【0009】
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／または検討されていない他の問題を解決するように設計されている。
【0010】
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示す添付の図面と併せて、本開示の様々な態様の以下の詳細な説明からより容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】排気温度（Ｔｘ）対ＦＳＮＬ（０％負荷）から５０％までの負荷をプロットした、負荷経路に隣接する準定常状態でのＧＴ排気中における一酸化炭素（ＣＯ）排出量の概略図を表す例示的な従来の始動負荷経路のグラフである。
【図2】本開示の一実施形態による、ガスタービンシステムの部分断面側面図である。
【図6】本発明の様々な実施形態による、ＧＴコントローラおよび負荷／無負荷制御システムを含む例示的な環境を示す図である。
【図7】本開示の実施形態による、例示的なローディング方法のフロー図である。
【図8】本開示の実施形態による、排気温度（Ｔｘ）対ＦＳＮＬ（０％負荷）から５０％までの負荷をプロットした、負荷経路を伴う準定常状態でのＧＴ排気中における一酸化炭素（ＣＯ）排出量の概略図を表す排出量に準拠した始動負荷経路のグラフである。
【図9】本開示の実施形態による、排気温度（Ｔｘ）対５０％からＦＳＮＬ（０％負荷）までの負荷をプロットした、負荷経路を伴う準定常状態でのＧＴ排気中における一酸化炭素（ＣＯ）排出量の概略図を表す排出量に準拠した無負荷経路のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本開示の図面は、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示すことを目的としており、したがって、本開示の範囲を限定するものとみなすべきではない。図面では、図面間で類似する符号は、類似する要素を表す。
【0013】
最初の問題として、現在の開示を明確に説明するために、ガスタービン（ＧＴ）システム内の関連する機械構成要素を参照して説明するときに、特定の専門用語を選択することが必要になる。これを行う場合、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。
【0014】
加えて、本明細書ではいくつかの記述的用語を規則通りに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定義することが有用であることが分かる。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、燃焼セクション内の燃焼ガス流などの流体の流れ、または例えば、圧縮機を通る空気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、流れの反対の方向を指す。「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」はエンジンの前方または圧縮機端を指し、「後方」はエンジンの後方またはタービン端を指す。多くの場合、中心軸線に関して異なる半径方向位置にある部品を記述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。
【0015】
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」、「係合解除される」、「接続される」または「結合される」と言及される場合には、他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および１つまたは複数のすべての組合せを含む。
【0016】
上記のように、本開示は、通常提供されない期間中の排出規制適合を可能にし得る、ガスタービン（ＧＴ）システムの負荷／無負荷方法を提供する。本開示はまた、タービンセクションに結合された燃焼セクションに空気を供給する圧縮機を含むＧＴシステムを含む。燃焼セクションは、複数の燃焼器を含み、各燃焼器は、第１の複数の燃料ノズルを含む一次燃焼段と、一次燃焼段から下流の二次燃焼段とを含む。二次燃焼段は、第２の複数の燃料ノズルを含む。したがって、燃焼セクションは、２段燃焼セクションである。本開示の実施形態によれば、ローディングまたはアンローディング中、方法は、異なる数の第１および第２の複数の燃料ノズルの少なくとも１つを順次作動させる複数の進行性燃焼モードの各々を進行する。すなわち、各進行性燃焼モードは、多かれ少なかれ燃料ノズルをオンにして、燃焼温度と燃焼流をそれぞれ増加または減少させる。ローディング中、方法は、より多くの数の第１および第２の複数の燃料ノズルの少なくとも１つを順次作動させる複数の進行性燃焼モードの各々を進行する。同様に、アンローディング中、方法は、より少ない数の第１および第２の複数の燃料ノズルの少なくとも１つを順次作動させる複数の進行性燃焼モードの各々を進行する。燃焼器の出口で温度を制御する現在の負荷／無負荷方法とは対照的に、各燃焼モード中、燃焼ガス流の一次燃焼段出口温度（すなわち、一次および二次燃焼段の間で、本明細書では一次燃焼段出口温度（ＰＣＳＥＴ）または中間燃焼器温度と呼ばれる）は、それぞれの燃焼モードに対応する所定の目標範囲内に制御される。その結果、排出量は、排出量に準拠した状態を維持するために良好に制御される。
【0017】
図２は、本開示の教示が用いられ得る例示的なＧＴシステム１００の断面図を示す。図２において、ＧＴシステム１００は、吸気セクション１０２と、吸気セクション１０２から下流の圧縮機１０４とを含む。圧縮機１０４は、タービンセクション１２０に結合された燃焼セクション１０６に空気を供給する。圧縮機１０４は、入口ガイドベーン（ＩＧＶ）１２３の１つまたは複数の段を含むことができる。当技術分野で理解されているように、ＩＧＶ１２３の段の角度は、燃焼セクション１０６への空気流量、したがってとりわけ、セクション１０６の燃焼温度を制御するように制御することができる。燃焼セクション１０６は、複数の燃焼器１２６を含む。各燃焼器１２６は、第１の複数の燃料ノズルを含む一次燃焼段１０８と、一次燃焼段１０８から下流の二次燃焼段１１０とを含む。二次燃焼段１１０は、第１の複数の燃料ノズルとは異なる、第２の複数の燃料ノズルを含む。タービンセクション１２０からの排気は、排気セクション１２２を介して出る。共通のシャフトまたはロータ接続を通るタービンセクション１２０は、圧縮機１０４および負荷１２４を駆動する。負荷１２４は、発電機および機械的駆動用途のいずれかであり得、吸気セクション１０２の前方（示すように）または排気セクション１２２の後方に位置し得る。そのような機械的駆動用途の例は、油田で使用する圧縮機および／または冷凍で使用する圧縮機を含む。油田で使用する場合、用途は、ガス再噴射サービスであり得る。冷凍で使用する場合、用途は、液体天然ガス（ＬＮＧ）プラントであり得る。さらに別の負荷１２４は、ターボジェットエンジン、ターボファンエンジンおよびターボプロップエンジンに見られ得るようなプロペラであってもよい。
【0018】
図２および図３を参照すると、燃焼セクション１０６は、複数の円周方向に隔置された燃焼器１２６の円形アレイを含むことができる。図３は、燃焼器１２６の断面側面図を示す。燃料／空気混合物が各燃焼器１２６で燃焼されて高温のエネルギー燃焼ガス流を発生し、この流れはトランジションピース１２８（図３）を通ってタービンセクション１２０のタービンノズル１３０（図３）に流れる。本説明の目的のために、１つの燃焼器１２６のみが示されているが、燃焼セクション１０６の周りに配置された他の燃焼器１２６はすべて、図示の燃焼器１２６と実質的に同一であることが理解される。図２は、複数の円周方向に隔置された燃焼器１２６を示し、図３は、燃焼器システムとして当技術分野で知られるようになった燃焼器１２６の断面側面図を示すが、本開示は、環状燃焼器システムを含むがこれに限定されない他の燃焼器システムと併せて使用することができると考えられる。
【0019】
ここで図３を参照すると、一次燃焼段１０８および二次燃焼段１１０を含むＧＴシステム１００（図２）の燃焼器１２６が概して示されている。トランジションピース１２８は、高温燃焼ガス流をタービンノズル１３０およびタービンブレード（図示せず）に流す。一次燃焼段１０８は、ケーシング１３２、エンドカバー１３４、第１の複数の予混合燃料ノズル１４０（以下、単に「燃料ノズル１４０」）、キャップアセンブリ１４２、流れスリーブ１４４、および流れスリーブ１４４内の燃焼ライナ１４６を含むことができる。点火デバイス（図示せず）が設けられ、好ましくは、電気的に励起されるスパークプラグを備える。一次燃焼セクション１０８での燃焼は、燃焼ライナ１４６内で起こる。燃焼空気は、流れスリーブ１４４を介して燃焼ライナ１４６内に導かれ、キャップアセンブリ１４２に形成された複数の開口部を通って燃焼ライナ１４６に流入し得る。空気は、差圧下で燃焼ライナ１４６に流入し、燃焼ライナ１４６内の始動燃料ノズル（図示せず）および／または第１の複数の燃料ノズル１４０からの燃料と混合する。その結果、燃焼反応が燃焼ライナ１４６内で発生し、タービンセクション１２０（図２）を駆動する目的で熱を放出する。一次燃焼段１０８の高圧空気は、環状プレナム１５０から流れスリーブ１４４およびトランジションピース衝突スリーブ１４８に流入することができる。１５２の一連のベーンおよびブレードならびに図３のディフューザ１５４によって表される圧縮機１０４（図２）は、この高圧空気を供給する。
【0020】
一次燃焼段１０８の第１の複数の燃料ノズル１４０の各々は、様々な形態を取ることができる。図３の例では、各燃料ノズル１４０は、流入する空気に回転を加える複数の旋回ベーンと、回転する空気流中に燃料を分散する複数の燃料スポーク１５８とからなるスワーラ１５６を含むことができる。そして、燃料と空気は、一次反応ゾーン１６０内に達する前に燃料ノズル１４０内の環状通路で混合する。しかしながら、他の形態の（予混合）燃料ノズル１４０が用いられてもよい。
【0021】
図３に示すように、二次燃焼段１１０は、二次燃料混合物を一次燃焼段１０８の燃焼ガス流生成物に横方向に噴射するための第２の複数の燃料ノズル１６２を含む。燃料ノズル１６２は、第２の燃料混合物を噴射するための任意の種類および数の噴射要素を含むことができる。燃料ノズル１６２は、燃焼ガス流路内に半径方向に延びることができる。一例では、４つの円周方向に隔置された燃料ノズル１６２が用いられる。しかしながら、任意の数が可能であり得る。
【0022】
さらに図３の第１の複数の燃料ノズル１４０に関して、燃料ノズル１４０はまた、例えば、キャップアセンブリ１４２に対して様々なレイアウトを有してもよい。図４および図５は、燃焼セクション１０６の後端から上流方向を見た、燃焼器キャップアセンブリ１４２の代替の実施形態の平面図である。図３に示されるキャップアセンブリ１４２は、図４により詳細に示すものに対応するが、図５に示されるキャップアセンブリ１４２は、図３に示す燃焼セクション１０６に等しく良好に適合することを理解されたい。
【0023】
図４では、燃焼セクション１０６の中心線１７２の周りに配置された中心燃料ノズル１７０は、キャッププレート１７４のそれぞれの開口部（別個に符号が付けられていない）内に固着されている。複数（この例では、５つ）の外側燃料ノズル１７６が中心燃料ノズル１７０の周りに配置され、同様にキャッププレート１７４のそれぞれの開口部内に固着されている。各外側燃料ノズル１７６は、中心線１７２を有する。各燃料ノズル１７０、１７６は、共通の燃料プレナムを通って延びる複数の平行な非同心の混合管１７８を有する束ねられた管燃料ノズルである。キャッププレート１７４は、キャップ面の冷却を促進するために複数の冷却孔を含むことができ、および／またはキャップアセンブリ１４２は、キャッププレート１７４の上流表面に対して冷却流を導くためにキャッププレート１７４の上流に第２のプレートを含むことができる。
【0024】
図５では、中心燃料ノズル１８０は、複数（この場合、５つ）の外側燃料ノズル１８２によって囲まれている。各外側燃料ノズル１８２は、中心燃料ノズル１８０に近接して位置決めされ、ヘッドエンド面積の大部分を覆うことができるように、切頭くさび形状を有する。切頭くさび形状は、反対方向に延び、第１の（半径方向内側の）弓形側面１８６および第２の（半径方向外側の）弓形側面１８８によって接合される一対の半径方向側面１８４を有するものとして定義され得る。半径方向外側側面１８８は、燃料ノズル１８２、および集合的に、キャップアセンブリ１４２の半径方向外側周囲を画定する。各燃料ノズル１８２は、中心燃料ノズル１８０および燃焼セクション１０６の中心線１７２の半径方向外側にそれぞれの中心線１７２を有する。この例示的な構成では、各燃料ノズル１８０、１８２は、外側燃料ノズル１８２（くさび）または１８０（丸）の形状に対応する形状である、それ自体のそれぞれのノズル面１８９を有することができる。あるいは、各それぞれの燃料ノズル１８０、１８２の一部である管１７８は、共通のキャッププレート（図示せず）を通って延びてもよい。この構成では、外側燃料ノズル１８２は、くさび形状を画定するそれぞれの燃料プレナムを有し、中心燃料ノズル１８０は、丸形状を画定する燃料プレナムを有する。各燃料ノズル１８０、１８２の混合管１７８の上流端は、各燃料ノズル１８０、１８２のそれぞれの燃料プレナムを通って延びる。図（図４および図５を含む）に示す混合管１７８の具体的なサイズ、間隔、および数は、本発明の束ねられた管燃料ノズル１７０、１７６、１８０、１８２を表すことを意図しており、特定のサイズ、間隔、または数の管を有するものとして本発明の束ねられた管燃料ノズルを制限するように解釈されるべきではないことに留意されたい。さらに、単一の管直径である管を有するものとして本発明の束ねられた管燃料ノズルを制限するように解釈されるべきではない。
【0025】
図４および図５では、燃料ノズル１７０、１７６、１８０、１８２は各々、英数字の「ＰＭ」表記、例えば、ＰＭ１、ＰＭ２またはＰＭ３で示されている。本明細書の他の場所で説明するように、これらの表記は、特定の「燃焼モード」中にどの燃料ノズルが作動または動作しているか、すなわち、燃料を燃焼しているかを示すために使用される。一次燃焼段１０８は６つの燃料ノズル１７０、１７６、１８０、１８２（図４～図５）を含むように示され、二次燃焼段１１０は４つの燃料ノズル１６２（図３）を含むように示されているが、本開示の教示は、特定の数の燃料ノズルを有する段に限定されないことが強調される。さらに、特定のタイプの燃料ノズル１４０、１６２が本明細書で説明されてきたが、多種多様な燃料送達要素を用いることができることが強調される。
【0026】
当技術分野で理解されているように、複数のセンサ１９６は、ＧＴシステム１００の様々な動作条件、および／またはシステムの動作中の周囲環境を検出する。多くの場合、複数の冗長制御センサが同じ動作条件を測定することができる。例えば、冗長温度制御センサ１９６のグループは、周囲温度、圧縮機吐出温度、ターボ機械排気ガス温度、および／またはＧＴシステム１００を通る燃焼ガス流（図示せず）の他の動作温度を監視することができる。同様に、他の冗長圧力制御センサ１９６のグループは、周囲圧力、圧縮機１０４の静圧および動圧レベル、ＧＴシステム１００の排気、ならびに／またはＧＴシステム１００の他のパラメータを監視してもよい。制御センサ１９６は、限定はしないが、ＧＴシステム１００の動作中に様々な動作パラメータを検知するために使用することができる流れセンサ、圧力センサ、速度センサ、火炎検出器センサ、バルブ位置センサ、ガイドベーン角度センサ、および／または任意の他のデバイスを含んでもよい。
【0027】
さらに、いくつかのパラメータが測定され、すなわち、検知されて直接的に分かるが、他のパラメータはモデルによって計算され、したがって推定されて間接的に分かることが認識される。いくつかのパラメータはまた、ユーザ２１０（図６）によってＧＴ制御システム１９４に最初に入力されてもよい。モデル化されたパラメータに関して、燃焼ガス流１０８の一次燃焼段出口温度（ＰＣＳＥＴ）（すなわち、図３の場所１９８で一次燃焼段１０８と二次燃焼段１１０との間に概念的に位置する）が本開示に適用可能であり、ＧＴシステム１００のモデルを使用して計算することができる。同様に、燃焼器出口温度、すなわち、概念的には図３の場所１９９のトランジションピース１２８の端部での温度は、ＧＴシステム１００のモデルを使用して計算することができる。従来から、限定はしないが、圧縮機圧力比（ＣＰＲ）、圧縮機吐出温度（ＴＣＤ）、排気温度（Ｔｘ）、およびＧＴ出力電力を含む測定されたサイクルパラメータは、燃焼セクション１０６からの燃焼出口温度を予測するモデリング入力として使用されてきた。本開示の実施形態によれば、燃焼ガス流のＰＣＳＥＴは、排出量を制御するためにＧＴシステム１００のローディングおよび／またはアンローディング中に燃焼モード内で制御される。
【0028】
負荷／無負荷制御システム１９２は、燃料バルブ１９０を制御することによって、燃料供給源（図示せず）から燃焼セクション１０６への、特に、燃料ノズル１４０（図３）（１７０、１７６、１８０、１８２（図４～図５）、以下、簡潔にするために単に「燃料ノズル１４０」）および／または燃料ノズル１６２（図３）の各々への燃料流の量を調節する。各燃料バルブ１９０は、単一のタイプのバルブに限定されず、限定はしないが、燃料制御バルブおよび燃料停止バルブを含む様々なタイプを含んでもよい。負荷／無負荷制御システム１９２はまた、一次燃焼段燃料ノズル１４０と二次燃焼段燃料ノズル１６２との間で分割される燃料の量、および燃焼セクション１０６に流入する空気と混合される量を制御することができる。負荷／無負荷制御システム１９２は、燃焼段１０８と１１０との間の燃料の分割も制御することができる。常に適用可能であるわけではないが、負荷／無負荷制御システム１９２は、燃焼セクション１０６で使用する燃料のタイプを選択することもできる。負荷／無負荷制御システム１９２は、別個のユニットであってもよく、または例えば、ＧＴコントローラ１９６（図６）の一部としての全体的なＧＴ制御システム１９４（図６）の構成要素であってもよい。負荷／無負荷制御システム１９２は、本明細書でさらに説明されるように、本開示の実施形態による方法を実施することができる。
【0029】
図６は、少なくとも１つのコンピューティングデバイス２００を介してＧＴシステム１００（図１）と結合された負荷／無負荷制御システム１９２を実証する例示的な環境を示す。負荷／無負荷制御システム１９２は、モデル、センサ入力、計算、および／または人間のオペレータからの命令に少なくとも部分的に基づいてＧＴシステム１００の動作を制御する動作を実行する、少なくとも１つのプロセッサ（処理構成要素２１２、図６）および少なくとも１つのメモリデバイス（記憶構成要素２１４、図６）を含むコンピュータシステム（コンピューティングデバイス２００、図６）であり得る。負荷／無負荷制御システム１９２は、例えば、ＧＴシステム１００のモデルを含み得る。負荷／無負荷制御システム１９２によって実行される動作は、燃焼セクション１０６への燃料流を調節することなどによって、動作パラメータの検知もしくはモデル化、動作境界のモデル化、動作境界モデルの適用、またはＧＴシステム１００の動作を制御するスケジューリングアルゴリズムの適用を含むことができる。負荷／無負荷制御システム１９２は、ＧＴシステム１００の動作パラメータを動作境界モデル、または負荷／無負荷制御システム１９２によって使用されるスケジューリングアルゴリズムと比較し、一次燃焼段１０８の燃焼ガス流のＰＣＳＥＴに基づいて、限定はしないが、燃料ノズル１４０（図３）および／または燃料ノズル１６２（図３）の作動を制御するバルブ１９０の制御命令などの制御出力を生成する。例えば、モデルは、圧縮機空気吐出温度（ＴＣＤ）、燃料流、排気温度（Ｔｘ）、ＧＴシステム出力電力などの入力として測定されたパラメータを受け入れ、一次燃焼段１０８の後の燃焼ガス流のＰＣＳＥＴを、限定はしないが、焼成温度（Ｔｆｉｒｅ）および燃焼器出口温度（場所１９９（図３）における）などの制御に使用される他のパラメータと共に計算する。負荷／無負荷制御システム１９２によって生成されたコマンドにより、ＧＴシステム１００のバルブ１９０は、燃料流、燃料分割、および／または燃料供給源と燃焼器１０６との間を流れる燃料のタイプを選択的に調節することができる。アクチュエータにＩＧＶ１２３（図２）の段の相対位置を調整させるか、またはＧＴシステム１００の他の制御設定を作動させるために、他のコマンドが生成されてもよい。
【0030】
図７は、負荷／無負荷制御システム１９２などのコンピューティングデバイスによって行うことができる、ＧＴシステム１００の負荷／無負荷方法を示すフロー図を示す。より具体的には、図７の例は、ＧＴシステム１００の始動などのローディング設定を示す。図８は、本開示の実施形態による、排気温度（Ｔｘ）対ＦＳＮＬ（０％負荷）から５０％までの負荷をプロットした、排出量に準拠した始動（ローディング）負荷経路のグラフを示す。図８はまた、負荷経路を伴う準定常状態でのＧＴ排気中における一酸化炭素（ＣＯ）量の概略図を含む。
【0031】
図２および図６～図８を参照すると、負荷／無負荷制御システム１９２のためのコンピュータプログラム製品（例えば、非一時的コンピュータプログラム製品）として実装される、少なくとも１つのコンピューティングデバイス２００を使用して負荷／無負荷方法を行う（例えば、実行する）ことができる。一般に、プロセスは、燃焼ガス流のＰＣＳＥＴを一定にまたはそれぞれの燃焼モードに対応する所定の目標範囲内に制御しながら、異なる数の第１または第２の複数の燃料ノズルの少なくとも１つを順次作動させる複数の進行性燃焼モードの各々を進行することを含む。例えば、ローディングのために、プロセスは、一次燃焼段１０８の燃焼ガス流のＰＣＳＥＴをそれぞれの燃焼モードに対応する所定の目標範囲内に制御しながら、より多くの数の第１または第２の複数の燃料ノズルの少なくとも１つを順次作動させる複数の進行性燃焼モードの各々を進行することを含む。本明細書で使用する場合、「燃焼モード」は、一次燃焼段１０８、または一次燃焼段１０８および二次燃焼段１１０の特定の数の燃料ノズルが作動または動作している、すなわち、燃料を燃焼している状態である。各燃焼モードはまた、限定はしないが、燃焼システム１０６への空気流を制御するためのＩＧＶ段１２３（図２）の位置決めなど、ＧＴシステム１００の多数の他の動作パラメータ設定を含んでもよい。
【0032】
図７に示すように、プロセスＰ１では、初期始動プロセスが行われ得る。初期始動は、本開示の実施形態による処理を含むことができ、燃焼ガス流のＰＣＳＥＴは、それぞれの燃焼モードに対応する所定の目標範囲内に維持されるか、またはプロセスＰ１は、従来のもの、すなわち、ＰＣＳＥＴ制御がないものとすることができる。例えば、始動は、ロータの反りを防止する速度でモータによってロータが回転され（すなわち、ギアの回転速度）、次に圧縮機１０２（図２）が燃焼セクション１０６に空気を流し始めることができる速度（すなわち、パージ速度）まで増加することから始まり得る。速度は次に低下し得、その時点で燃焼セクション１０６への燃料流が開始され、すなわち、負荷／無負荷制御システム１９２がバルブ１９０を介して燃料流を開始し、燃料の燃焼が始まる。この時点で、ＧＴシステム１００は、数が典型的には増加する一次燃焼段１０８の燃料ノズル１７０、１７６、１８０、１８２（図４～図５）が作動する多数の「燃焼モード」を経ることができる。示す例では、本開示の教示とは別に、燃焼モード１、２および３が実施される。例えば、図４または図５を参照すると、燃焼モード１は、ＰＭ１で示される燃料ノズルを作動させることができ、燃焼モード２は、ＰＭ２で示される燃料ノズルを作動させることができ、燃焼モード３は、一次燃焼段１０８のＰＭ１およびＰＭ２（中心および外側の２つ）で示される燃料ノズルを作動させることができる。このとき、二次燃焼段燃料ノズル１６２は二次燃焼段１１０では作動しない。説明したように、プロセスＰ１は例示に過ぎず、本開示の教示を実施する前に、任意の現在知られているまたは今後開発される初期始動プロセスを用いることができることが強調される。
【0033】
プロセスＰ２では、同様にＰＣＳＥＴをそれぞれの燃焼モードに対応する所定の目標範囲内に制御しながら、異なる数の第１または第２の複数の燃料ノズルの少なくとも１つを順次作動させる複数の進行性燃焼モードの各々が進行する。ローディングのために、図８に示すように、複数の進行性燃焼モードの各々は、より多くの数の第１または第２の複数の燃料ノズルの少なくとも１つを順次作動させる。プロセスＰ２を通して、ＧＴシステム１００の燃料流および負荷出力は増加している。
【0034】
図８は、進行性燃焼モードを示している、燃焼ガス流のＰＣＳＥＴを制御する本開示の実施形態による負荷経路２３０（より暗い実線）を示す。説明されるように、進行性燃焼モードの一部は、ＰＣＳＥＴの異なる所定の目標範囲を有する場合があり、例えば、燃焼モードＭ６のＰＣＳＥＴの所定の目標範囲は、燃焼モード５よりも高く、燃焼モード５のＰＣＳＥＴの所定の目標範囲は、燃焼モード４よりも高い。しかしながら、他の燃焼モード、例えば、モード６、６Ａ２および６Ａについての所定の目標範囲は、説明されるように、同じであり得る。特定の燃焼モードは、他の燃焼モードよりも大きいまたは小さい所定の目標範囲を有する場合がある。各燃焼モードのＰＣＳＥＴの所定の目標範囲は、限定はしないが、ＧＴシステムのサイズ、場所／環境、政府の規制、使用燃料、または他の設定などの多数の要因の影響を受けることが理解されよう。その結果、各所定の目標範囲の正確な値の記述は、大きく異なる場合がある。所定の目標範囲に適用される「所定の」は、負荷／無負荷制御システム１９２が、例えば、上記の要因および特定の燃焼モードに基づいて、その実施態様に先立って許容範囲を計算することを単に示す。図８はまた、比較のために従来の負荷経路２３２（破線で示す）を示す。図８では、本開示の教示が適用され得る、すなわち、プロセスＰ１の後の例示的な次の燃焼モードは、燃焼モード４であり得る。別の燃焼モードもまた、本開示の教示が適用される点、例えば、燃焼モード３または５であり得ることに留意されたい。
【0035】
プロセスＰ２Ａでは、負荷／無負荷制御システム１９２は、いくつかの方法で次の燃焼モードに進行するかどうかを決定することができる。一実施形態では、複数の燃焼モードの次の連続燃焼モードへの進行は、プロセスＰ２Ａ１において、圧縮機１０４の圧縮機圧力比が現在の燃焼モードのそれぞれの閾値を超えること、または、プロセスＰ２Ａ２において、ＰＣＳＥＴが現在の燃焼モードのそれぞれの最大閾値を超えることのいずれかに応じて生じる。ここで、各燃焼モードは、事前に割り当てられた圧縮機圧力比（ＣＰＲ）閾値、および最大ＰＣＳＥＴ閾値を有し得る。いずれかの閾値を超えるとき、すなわち、直接的に超えるかまたは許容できない範囲内にあるとき、負荷／無負荷制御システム１９２は、より多くの燃焼モードが存在する場合、ＧＴシステム１００を負荷経路２３０に沿って次の燃焼モードに移動させるためにより多くの燃料ノズルを作動させる。プロセスＰ２Ｂにおいて、負荷／無負荷制御システム１９２は、追加の燃焼モードが存在するかどうかを決定する。追加の燃焼モードがある場合、すなわち、プロセスＰ２ＢにおいてＹｅｓの場合、処理はプロセスＰ２Ｃに進む。そうでない場合、すなわち、プロセスＰ２ＢにおいてＮｏの場合、処理は本明細書の他の場所で説明されるプロセスＰ３に進む。現在の進行では、追加の燃焼モードが存在し、処理はプロセスＰ２Ｃに進む。
【0036】
図７のプロセスＰ２Ｃにおいて、負荷／無負荷制御システム１９２は、一次燃焼段１０８でＰＭ１およびＰＭ３（中心および外側の３つ）（図４～図５）で示される燃料ノズルを作動させることによって、次の燃焼モード（例えば、燃焼モード４）を実施することができる。図８の線２４２は、一定のＰＣＳＥＴ値ならびに燃焼モード４のＰＣＳＥＴ制御目標を反映している。影付きの帯域は、燃焼モード４に準拠した排出量であり、ＰＣＳＥＴが変化し得るＰＣＳＥＴの所定の目標範囲を示す。上述のように、ＰＣＳＥＴの量は、限定はしないが、ＧＴシステムのサイズ、場所／環境、政府の規制、使用燃料、または他の設定などの多数の要因に応じて異なり得る。ＰＣＳＥＴは、図７のプロセスＰ２Ｃにおいて、任意の現在知られているまたは今後開発される様式で負荷／無負荷制御システム１９２によって燃焼モード４中に維持され得る。例えば、負荷／無負荷制御システム１９２は、それぞれの燃焼モード中に作動される各燃料ノズルの燃料流量（例えば、バルブ１９０を介して）、または圧縮機１０４から燃焼セクション１０６への空気流量を制御するＩＧＶ１２３（図２）の少なくとも１つの段の位置の少なくとも１つを制御することができる。図８に示す例では、ＩＧＶ１２３の段の位置は、燃焼モード４での動作のためにＰＣＳＥＴを調節するために使用される。燃焼モード４に適した所定の目標範囲内にＰＣＳＥＴを維持すると、示されているローディングプロセス中の排出量制御が改善される（図８のほぼ一貫した準定常状態のＣＯ排出量を参照）。
【0037】
その後、処理はプロセスＰ２Ａに戻り（プロセスＰ２Ｃの後）、負荷／無負荷制御システム１９２は、再び次の燃焼モードに進行するかどうかを決定する。例えば、以下のいずれかに応じて決定される：プロセスＰ２Ａ１において、圧縮機１０４の圧縮機圧力比が現在の燃焼モードのそれぞれの閾値を超えること、または、プロセスＰ２Ａ２において、ＰＣＳＥＴが現在の燃焼モードのそれぞれの最大閾値を超え得ること。閾値のいずれかを超えると、処理はプロセスＰ２Ｂに進行する。プロセスＰ２Ｂにおいて、負荷／無負荷制御システム１９２は、追加の燃焼モードが存在するかどうかを決定する。追加の燃焼モードがある場合、すなわち、プロセスＰ２ＢにおいてＹｅｓの場合、処理はプロセスＰ２Ｃに進む。そうでない場合、すなわち、プロセスＰ２ＢにおいてＮｏの場合、処理は本明細書の他の場所で説明されるプロセスＰ３に進む。
【0038】
図８に戻ると、点２３４は、燃焼モード５が負荷／無負荷制御システム１９２によって図７のプロセスＰ２Ｃで実施されるときを示す。負荷／無負荷制御システム１９２は、燃焼モード５を実施するために、ＰＭ２およびＰＭ３（外側の４つ）（図４および５）で示される燃料ノズルなど、一次燃焼段１０８のさらなる燃料ノズルを作動させ得る。加えて、負荷／無負荷制御システム１９２によって使用されるＰＣＳＥＴの目標は、燃焼モード５に適切なレベルに更新される。図８に示す例では、ＰＣＳＥＴの所定の目標範囲、したがって排気温度Ｔｘは、線２４４によって示されるより高いレベルまで増加する。影付きの帯域は、燃焼モード５に準拠した排出量であり、ＰＣＳＥＴが前述の要因に基づいて変化し得るＰＣＳＥＴの範囲を示す。ＰＣＳＥＴは、図７のプロセスＰ２Ｃにおいて、任意の現在知られているまたは今後開発される様式の負荷／無負荷制御システム１９２によって、例えば、それぞれの燃焼モード中に作動される各燃料ノズルの燃料流量、または圧縮機１０４から燃焼セクション１０６への空気流量を制御するＩＧＶ１２３（図２）の少なくとも１つの段の位置の少なくとも１つを制御することによって、燃焼モード５中に維持され得る。図８に示す例では、ＩＧＶ１２３の位置は、燃焼モード５での動作のためにＰＣＳＥＴを調節するために使用され得る。燃焼モード５に適した所定の目標範囲内にＰＣＳＥＴを維持すると、準定常状態のＣＯ排出量線によって示されるように、示されているローディングプロセス中の排出量制御が改善される。
【0039】
図７に戻ると、プロセスＰ２Ａ（プロセスＰ２Ｃの後）では、負荷／無負荷制御システム１９２は、存在すると仮定して次の燃焼モードに進行するかどうかを決定することができる（プロセスＰ２Ｂ）。
【0040】
図８に戻ると、点２３６は、燃焼モード６が負荷／無負荷制御システム１９２によって図７のプロセスＰ２Ｃで実施されるときを示す。負荷／無負荷制御システム１９２は、燃焼モード６を実施するために、ＰＭ１、ＰＭ２およびＰＭ３（図４～図５）（すべての一次段燃料ノズル）で示される燃料ノズルなど、一次燃焼段１０８のさらなる燃料ノズルを再び作動させ得る。加えて、負荷／無負荷制御システム１９２によって使用されるＰＣＳＥＴの目標は、燃焼モード６に適切なレベルに更新される。図８に示す例では、ＰＣＳＥＴの目標、したがって排気温度Ｔｘは、より高いレベルまで増加する。線２４６は、一定のＰＣＳＥＴ値ならびに燃焼モード６のＰＣＳＥＴ制御目標を反映している。影付きの帯域は、ＰＣＳＥＴが変化し得る燃焼モード６の所定の目標範囲を示す。再び、ＰＣＳＥＴは、図７のプロセスＰ２Ｃにおいて、負荷／無負荷制御システム１９２によって、例えば、それぞれの燃焼モード中に作動される各燃料ノズルの燃料流量、および圧縮機１０４から燃焼セクション１０６への空気流量を制御するＩＧＶ１２３（図２）の少なくとも１つの段の位置の少なくとも１つを制御することによって、燃焼モード６中に維持され得る。図８に示す例では、ＩＧＶ１２３の段の位置は、モード６での動作のためにＰＣＳＥＴを調節するために使用される。燃焼モード６に適した所定の目標範囲内にＰＣＳＥＴを維持すると、示されているローディングプロセス中の排出量制御が改善される。
【0041】
上記のプロセスは、注目すべき例外を除いて以前と同じように繰り返すことができ、燃焼モード６（一次燃焼段１０８のすべての燃料ノズルがアクティブである）になると、負荷／無負荷制御システム１９２は、二次燃焼段１１０の燃料ノズル１６２を作動させることを開始することができる。例えば、図８で６Ａ２と呼ばれる第７の燃焼モードは、負荷／無負荷制御システム１９２に、一次燃焼段１０８のＰＭ１、ＰＭ２およびＰＭ３（図４～図５）で示される燃料ノズル（すべての一次段燃料ノズル）、また二次燃焼段１１０の第２の複数の燃料ノズル１６２（図３）の少なくとも１つを作動させてもよい。一例では、燃料ノズル１６２の半分、例えば、４つのうち２つを作動させることができる。プロセスＰ２Ａ（図７）の後、すなわち、負荷／無負荷制御システム１９２が、存在すると仮定して次の燃焼モードに進行するかどうかを決定することに応じて、遷移が生じ得る。遷移点は、図８の数字２３８で示されている。再び、ＰＣＳＥＴは、図７のプロセスＰ２Ｃにおいて、負荷／無負荷制御システム１９２によって燃焼モード６Ａ２中に維持され得る（線２４８参照）。一次燃焼段１０８の第１の複数の燃料ノズル１４０（図３）のすべておよび二次燃焼段１１０の第２の複数の燃料ノズル１６２（図３）の少なくとも１つがアクティブであるいずれかの燃焼モード中、負荷／無負荷制御システム１９２はまた、一次および二次燃焼段１０８、１１０の間の燃料流の分割を修正して一次燃焼段１０８の燃料ノズル１４０（図３）への燃料流を減少させ、二次燃焼段１１０の燃料ノズル１６２（図３）への燃料流を増加させることができる。燃料流の分割に関するこの修正を使用して、一次燃焼段１０８の燃焼ガス流のＰＣＳＥＴを実質的に一定に、すなわち、所定の目標範囲内に維持することができる。すなわち、以前の燃焼モードのようなＩＧＶ位置ではなく、燃料分割を使用してＰＣＳＥＴを調節することが可能である。これにより、ＩＧＶ１２３の位置を他の制御用途に使用することが可能になり、この例では、一定の亜等温排気温度（ｓｕｂ－ｉｓｏｔｈｅｒｍ，ｅｘｈａｕｓｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を維持する。影付きで示されていないが、燃焼モード６Ａ２（およびその後のモード６Ａ）には、何らかの形の所定の目標範囲が許容されることを理解されたい。再び、燃焼モード６Ａ２に適した所定の目標範囲内にＰＣＳＥＴを維持すると、示されているローディングプロセス中の排出量制御が改善される。
【0042】
図８で６Ａと呼ばれる第８の最終燃焼モードは、負荷／無負荷制御システム１９２に、一次燃焼段１０８のＰＭ１、ＰＭ２およびＰＭ３（図４～図５）で示される燃料ノズル（すべての一次燃焼段燃料ノズル）、また二次燃焼段１１０の燃料ノズル１６２のすべてを作動させてもよい。プロセスＰ２Ａ（図７）の後、すなわち、負荷／無負荷制御システム１９２が、次の燃焼モードに進行するかどうかを決定することに応じて、遷移が生じ得る。遷移点は、図８の数字２４０で示されている。再び、ＰＣＳＥＴは、図７のプロセスＰ２Ｃにおいて、負荷／無負荷制御システム１９２によって燃焼モード６Ａ中に維持され得る（線２４９参照）。図８に示す例では、一次および二次燃焼段１０８、１１０の間の燃料分割を使用してＰＣＳＥＴを調節することができる。同時に、ＩＧＶ１２３の段の位置は、排気温度を最大限度以下に保つために使用される。
【0043】
図７および図８によって示されるように、負荷／無負荷制御システム１９２によるローディングのために、複数の進行性燃焼モードの各連続燃焼モードは、先行する燃焼モードよりも多い数の一次燃焼段１０８の第１の複数の燃料ノズル１７０、１７６、１８０、１８２（図４～図５）だけを最初に作動させる。これは、説明したように、燃焼モード１～６の場合であり、第１の一連の進行性燃焼モードを提供する。その後、複数の進行性燃焼モードの各連続燃焼モードは、次に一次燃焼段１０８の第１の複数の燃料ノズル１４０（図３）のすべておよび先行する燃焼モードよりも多くの二次燃焼段１１０の第２の複数の燃料ノズル１６２（図３）を作動させることができる。これは、説明したように、燃焼モード６Ａ２および６Ａの場合であり、第１の一連の進行性燃焼モードに続く第２の一連の進行性燃焼モードを生成する。
【0044】
本明細書で説明する燃焼モードは例示に過ぎず、説明した以外の燃焼モードのシーケンスを用いることができることが強調される。例えば、連続燃焼モードは、複数の追加の燃料ノズルを作動させることができる。さらに、第１の一連の進行性燃焼モードは、以下から選択される少なくとも２つの連続燃焼モードの任意の組合せを使用することができる：一次燃焼段の第１の複数の燃料ノズルの第１の数の燃料ノズルが作動される第１のモード、一次燃焼段の第１の複数の燃料ノズルの第２の数が作動される第２のモード（第１の数よりも多い第２の数）、一次燃焼段の第１の複数の燃料ノズルの第３の数が作動される第３のモード（第１および第２の数よりも多い第３の数）、一次燃焼段の第１の複数の燃料ノズルの第４の数が作動される第４のモード（第１、第２および第３の数よりも多い第４の数）、一次燃焼段の第１の複数の燃料ノズルの第５の数が作動される第５のモード（第１、第２、第３および第４の数よりも多い第５の数）、および一次燃焼段の第１の複数の燃料ノズルの全数が作動される第６のモード（全数は第１、第２、第３、第４および第５の数よりも多い）。上述のように、第１の一連の進行性燃焼モード中、二次燃焼段１１０の第２の複数の燃料ノズル１６２は、非アクティブである。上述のように、第２の一連の進行性燃焼モードは、一次燃焼段の第１の複数の燃料ノズルのすべてが作動され、二次燃焼段の第２の複数の燃料ノズルの一部の数が作動される第７のモード（一部の数は二次燃焼段の第２の複数の燃料ノズルのすべてよりも少ない）、および一次燃焼段の第１の複数の燃料ノズルのすべてが作動され、二次燃焼段の第２の複数の燃料ノズルのすべてが作動される第８のモードを含み得る。代替の実施形態では、一次燃焼ゾーン１０８の燃料ノズル１４０のすべてが完全に作動される前に、少なくとも１つの二次燃焼段１１０の燃料ノズル１６２を作動させることができる。
【0045】
図７および図８に戻ると、プロセスＰ３では、負荷／無負荷制御システム１９２（またはＧＴコントローラ１９６）（図６）は、従来の様式でＧＴシステム１００にさらなる負荷を加えることを進めてもよい。プロセスＰ３において、負荷が増加し、ＩＧＶ１２３の段が開くと、排気温度Ｔｘは、等温限界から自然に減少し始める。ユニットのローディングのこの残りの期間、すなわち、ベース負荷動作が達成されるまで、負荷経路の軌道を管理する制限は、限定はしないが、燃焼器出口温度制限（場所１９９における、図３）、排気温度（Ｔｘ）目標、焼成温度目標、燃焼セクション１０６全体の温度上昇の制限、および／またはベース負荷制御設定を含んでもよい。
【0046】
上述のプロセスは、ＧＴシステム１００のアンローディングプロセスにも適用可能である。この場合、負荷／無負荷制御システム１９２が複数の進行性燃焼モードの各々を進行するとき、より少ない数の第１または第２の複数の燃料ノズルの少なくとも１つを順次作動させる。図９は、本開示の実施形態による、排気温度（Ｔｘ）対５０％からの負荷をプロットした、負荷経路を伴う準定常状態でのＧＴ排気中における一酸化炭素（ＣＯ）量の概略図を表す排出量に準拠した無負荷経路のグラフを示す。図９は、一般に、図８の逆である。アンローディング中、負荷／無負荷制御システム１９２は、一次燃焼段１０８の第１の複数の燃料ノズル１４０（図３）のすべてが作動され、各連続燃焼モードが第１の一連の進行性燃焼モードの先行する燃焼モードよりも少ない数の二次燃焼段１１０の第２の複数の燃料ノズル１６２（図３）を作動させる第１の一連の進行性燃焼モードを含む、複数の進行性燃焼モードを進行する。さらに、負荷／無負荷制御システム１９２は、第１の一連の進行性燃焼モードに続く第２の一連の進行性燃焼モードを実施し、二次燃焼段１１０の第２の複数の燃料ノズル１６２（図３）のすべてが非作動化され、各連続燃焼モードが第２の一連の進行性燃焼モードの先行する燃焼モードよりも少ない数の一次燃焼段１０８の第１の複数の燃料ノズル１４０（図３）を作動させる。各燃焼モード中、図９に示すように、ＰＣＳＥＴは、任意の現在知られているまたは今後開発される様式で負荷／無負荷制御システム１９２によって維持され得る。例えば、負荷／無負荷制御システム１９２は、それぞれの燃焼モード中に作動される各燃料ノズルの燃料流量、段１０８、１１０の間の燃料分割、または圧縮機１０４から燃焼セクション１０６への空気流量を制御するＩＧＶ１２３（図２）の少なくとも１つの段の位置の少なくとも１つを制御することができる。図８と同様に、各燃焼モードは、負荷／無負荷制御システム１９２によって維持されるＰＣＳＥＴを有する。一実施形態では、複数の燃焼モードの次の連続燃焼モードへの進行は、圧縮機１０４の圧縮機圧力比が現在の燃焼モードのそれぞれの閾値を下回ることに応じて生じる。ここで、各燃焼モードは、事前に割り当てられた圧縮機圧力比（Ｐｃｄ）閾値を有し得る。圧縮機圧力比が閾値を下回るとき、負荷／無負荷制御システム１９２は、より多くの燃焼モードが存在する場合、ＧＴシステム１００を図９に示す負荷経路２５０に沿って次の燃焼モードに移動させるためにより少ない燃料ノズルを作動させる。代替の実施形態では、特定の燃焼モードは、アンローディング中にさらなる燃料ノズルを一時的に作動させてもよい。
【0047】
本明細書で説明され、図６に示すように、ＧＴ制御システム１９４（負荷／無負荷制御システム１９２を含む）は、ＧＴシステム１００の制御に使用される従来の制御システム構成要素を含むことができる。例えば、ＧＴ制御システム１９４は、ＧＴシステム１００の１つまたは複数の構成要素を作動させるための電気的および／または電気機械的構成要素を含むことができる。制御システム１９４は、プロセッサ、メモリ、入力／出力、バスなどの従来のコンピュータ化されたサブ構成要素を含むことができる。ＧＴ制御システム１９４は、外部ソース（例えば、少なくとも１つのコンピューティングデバイス２００）からの動作条件に基づいて機能を行うように構成（例えば、プログラム）することができ、および／またはＧＴシステム１００のパラメータに基づいて事前にプログラムされた（エンコードされた）命令を含むことができる。
【0048】
本明細書で述べたように、ＧＴ制御システム１９４はまた、ＧＴコントローラ１９６、負荷／無負荷制御システム１９２、およびバルブ１９０などのＧＴシステム１００の他の部分と接続された（例えば、有線および／または無線で）少なくとも１つのコンピューティングデバイス２００を含むことができる。様々な実施形態において、コンピューティングデバイス２００は、例えば、本明細書に記載される流量計、温度センサなどの複数の従来のセンサを介して、バルブ１９０およびＧＴシステム１００の他の部分と動作可能に接続される。コンピューティングデバイス２００は、例えば、従来の有線および／または無線手段を介して、ＧＴコントローラ１９６と通信可能に接続することができる。ＧＴ制御システム１９４は、様々な実施形態による動作中にＧＴシステム１００を監視するように構成される。
【0049】
さらに、コンピューティングデバイス２００は、ユーザ２１０と通信するように示されている。ユーザ２１０は、例えば、プログラマまたはオペレータであり得る。これらの構成要素とコンピューティングデバイス２００との間の対話は、本出願の他の場所で説明される。
【0050】
本明細書で述べたように、本明細書に記載のプロセスの１つまたは複数は、例えば、本明細書に記載されるコンピューティングデバイス２００などの少なくとも１つのコンピューティングデバイスによって行われ得る。他の場合、これらのプロセスの１つまたは複数は、コンピュータ実装方法に従って行うことができる。さらに他の実施形態では、これらのプロセスの１つまたは複数は、少なくとも１つのコンピューティングデバイス（例えば、コンピューティングデバイス２００）でコンピュータプログラムコード（例えば、負荷／無負荷制御システム１９２）を実行することによって行われ、少なくとも１つのコンピューティングデバイスにプロセスを行わせる、例えば、本明細書に記載のアプローチに従って燃焼モードを進行させることができる。
【0051】
さらに詳細には、コンピューティングデバイス２００は、処理構成要素２１２（例えば、１つまたは複数のプロセッサ）、記憶構成要素２１４（例えば、記憶階層構造）、入力／出力（Ｉ／Ｏ）構成要素２１６（例えば、１つまたは複数のＩ／Ｏインターフェースおよび／またはデバイス）、および通信経路２１８を含んで示されている。一実施形態では、処理構成要素２１２は、記憶構成要素２１４に少なくとも部分的に具体化される負荷／無負荷制御システム１９２などのプログラムコードを実行する。プログラムコードを実行中、処理構成要素２１２はデータを処理することができ、その結果、さらなる処理のために記憶構成要素２１４および／またはＩ／Ｏ構成要素２１６との間でデータの読み出しおよび／または書き込みを行うことができる。経路２１８は、コンピューティングデバイス２００の構成要素の各々の間の通信リンクを提供する。Ｉ／Ｏ構成要素２１６は、１つまたは複数のヒューマンＩ／Ｏデバイスまたは記憶デバイスを備えることができ、これらはユーザ２１０がコンピューティングデバイス２００および／または１つまたは複数の通信デバイスと対話し、ユーザ２１０および／または他のＧＴ構成要素２０８が任意のタイプの通信リンクを使用してコンピューティングデバイス２００と通信することを可能にする。この点で、ＧＴ制御システム１９４は、制御システム１９４との人間および／またはシステムの対話を可能にする１組のインターフェース（例えば、グラフィカルユーザインターフェース、アプリケーションプログラムインターフェースなど）を管理することができる。
【0052】
いずれにしても、コンピューティングデバイス２００は、インストールされたプログラムコードを実行することが可能な１つまたは複数の汎用コンピューティング製品（例えば、コンピューティングデバイス）を備えることができる。本明細書で使用する場合、「プログラムコード」は、任意の言語、コードまたは表記法での任意の命令の集合であって、情報処理能力を有するコンピューティングデバイスに、特定の機能を、直接に、あるいは（ａ）別の言語、コードまたは表記法への変換、（ｂ）異なる材料形態での再生、および／または（ｃ）分解の任意の組合せの後に行わせる命令の集合を意味することを理解されたい。この点で、ＧＴ制御システム１９４（および負荷／無負荷制御システム１９２）は、システムソフトウェアおよび／またはアプリケーションソフトウェアの任意の組合せとして具体化することができる。いずれにしても、コンピューティングデバイス２００の技術的効果は、本明細書の様々な実施形態によるＧＴシステム１００の負荷／無負荷中に燃焼モードを進行することである。
【0053】
さらに、ＧＴ制御システム１９４（および負荷／無負荷制御システム１９２）は、１組のモジュール２２０を使用して実装することができる。この場合、モジュール２２０は、コンピューティングデバイス２００がＧＴ制御システム１９４によって使用される１組のタスクを行うことを可能にすることができ、ＧＴ制御システム１９４の他の部分とは別個に開発し、および／または実装することができる。ＧＴ制御システム１９４は、特定使用の機械／ハードウェアおよび／またはソフトウェアを備えるモジュール２２０を含むことができる。いずれにしても、２つ以上のモジュール、および／またはシステムは、そのそれぞれのハードウェアおよび／またはソフトウェアの一部／すべてを共有することができることを理解されたい。さらに、本明細書で説明する機能の一部は実装されない可能性があるか、または追加の機能がコンピューティングデバイス２００の一部として含まれる可能性があることを理解されたい。
【0054】
コンピューティングデバイス２００が複数のコンピューティングデバイスを備えるとき、各コンピューティングデバイスは、具体化されるＧＴ制御システム１９４（および／または負荷／無負荷制御システム１９２）の一部のみを有し得る（例えば、１つまたは複数のモジュール２２０）。しかしながら、コンピューティングデバイス２００およびＧＴ制御システム１９４は、本明細書に記載のプロセスを行うことができる様々な可能な等価のコンピュータシステムの代表例にすぎないことを理解されたい。この点で、他の実施形態では、コンピューティングデバイス２００およびＧＴ制御システム１９４によって提供される機能は、プログラムコードの有無にかかわらず、汎用のおよび／または特定用途のハードウェアの任意の組合せを含む１つまたは複数のコンピューティングデバイスによって少なくとも部分的に実装することができる。各実施形態では、ハードウェアおよびプログラムコードは、含まれている場合、標準的なエンジニアリングおよびプログラミング技術をそれぞれ使用して作成することができる。
【0055】
いずれにしても、コンピューティングデバイス２００が複数のコンピューティングデバイスを含むとき、コンピューティングデバイスは、任意のタイプの通信リンクで通信することができる。さらに、本明細書に記載のプロセスを行いながら、コンピューティングデバイス２００は、任意のタイプの通信リンクを使用して１つまたは複数の他のコンピュータシステムと通信することができる。いずれの場合でも、通信リンクは、様々なタイプの有線および／または無線リンクの任意の組合せを備えることができ、１つまたは複数のタイプのネットワークの任意の組合せを備えることができ、かつ／または様々なタイプの伝送技術およびプロトコルの任意の組合せを利用することができる。
【0056】
本明細書で説明されるように、ＧＴ制御システム１９４（および負荷／無負荷制御システム１９２）は、コンピューティングデバイス２００が燃焼セクション１０６を制御および／または監視することを可能にする。ＧＴ制御システム１９４は、本明細書に記載の１つまたは複数のアクションを行うためのロジックを含むことができる。一実施形態では、ＧＴ制御システム１９４は、上述の機能を行うロジックを含むことができる。構造的には、ロジックは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または本明細書に記載の機能を実行することが可能な任意の他の特定使用の機械構造などの様々な形態のいずれかを取ることができる。ロジックは、ソフトウェアおよび／またはハードウェアなどの様々な形態のいずれかを取ることができる。しかしながら、例示のために、ＧＴ制御システム１９４（および負荷／無負荷制御システム１９２）およびそこに含まれるロジックは、特定使用の機械として本明細書で説明される。説明から理解されるように、ロジックは上述の機能の各々を含むものとして示されているが、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の教示によれば機能のすべてが必要ではない。
【0057】
様々な実施形態において、ＧＴ制御システム１９４は、本明細書で説明するように、燃焼セクション１０６、すなわち、その中の各燃焼器１０６の動作パラメータを監視するように構成することができる。加えて、ＧＴ制御システム１９４は、本明細書に記載の様々な機能に従って、燃焼セクション１０６を制御するように構成される。
【0058】
本明細書に示され記載されるフロー図において、図示していない他のプロセスを行うことができ、様々な実施形態に応じてプロセスの順序を再配置することができることを理解されたい。加えて、１つまたは複数の記載のプロセスの間に中間プロセスを行ってもよい。本明細書に示され記載されるプロセスのフローは、様々な実施形態の限定とみなすべきではない。
【0059】
例えば、ＧＴ制御システム１９４および負荷／無負荷制御システム１９２を含む本開示の様々な実施形態の技術的効果は、本明細書で説明されるように、ＧＴシステム１００の負荷／無負荷方法を実行することである。本開示の教示は、２つの燃焼段を有する任意のＧＴシステム１００に適用され、低負荷で排出量を大幅に低下させることができる。ローディング中、例えば、本開示の教示は、始動時のＣＯ排出量を最小化し、ＦＳＮＬまでの排出規制適合を達成する。
【0060】
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、複数形も含むことが意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「備えている（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。「任意の（ｏｐｔｉｏｎａｌ）」または「任意により（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）」は、後で述べられる事象または状況が起こってもよいし、または起こらなくてもよいことを意味し、またこの説明が、その事象が起こる場合と、起こらない場合とを含むことを意味する。
【0061】
本明細書および特許請求の範囲を通してここで使用される、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でき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機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、範囲の限定は組合せおよび／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、両方の値に適用され、値を測定する機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。
【0062】
添付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、具体的に請求された他の請求要素と組み合わせてその機能を遂行するための、一切の構造、材料または動作を包含することが意図されている。本開示の記述は、例示および説明の目的で提示されたもので、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応用を最良に説明し、想定される特定の用途に適するように様々な修正を伴う様々な実施形態の開示を他の当業者が理解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】
【0063】
１００ ガスタービン（ＧＴ）システム
１０２ 吸気セクション、圧縮機
１０４ 圧縮機
１０６ 燃焼セクション、燃焼システム、燃焼器
１０８ 一次燃焼段、一次燃焼セクション、燃焼ガス流、一次燃焼ゾーン
１１０ 二次燃焼段
１２０ タービンセクション
１２２ 排気セクション
１２３ 入口ガイドベーン（ＩＧＶ）、ＩＧＶ段
１２４ 負荷
１２６ 燃焼器
１２８ トランジションピース
１３０ タービンノズル
１３２ ケーシング
１３４ エンドカバー
１４０ 第１の複数の予混合燃料ノズル、一次燃焼段燃料ノズル
１４２ 燃焼器キャップアセンブリ
１４４ 流れスリーブ
１４６ 燃焼ライナ
１４８ トランジションピース衝突スリーブ
１５０ 環状プレナム
１５２ 一連のベーン／ブレード
１５４ ディフューザ
１５６ スワーラ
１５８ 燃料スポーク
１６０ 一次反応ゾーン
１６２ 二次燃焼段燃料ノズル
１７０ 中心燃料ノズル、管燃料ノズル
１７２ 中心線
１７４ キャッププレート
１７６ 外側燃料ノズル、管燃料ノズル
１７８ 混合管
１８０ 中心燃料ノズル、管燃料ノズル
１８２ 外側燃料ノズル、管燃料ノズル
１８４ 半径方向側面
１８６ 弓形側面
１８８ 弓形側面、半径方向外側側面
１８９ ノズル面
１９０ 燃料バルブ
１９２ 負荷／無負荷制御システム
１９４ ＧＴ制御システム
１９６ 冗長温度制御センサ、冗長圧力制御センサ、ＧＴコントローラ
１９８ 場所
１９９ 場所
２００ コンピューティングデバイス
２０８ ＧＴ構成要素
２１０ ユーザ
２１２ 処理構成要素
２１４ 記憶構成要素
２１６ 入力／出力（Ｉ／Ｏ）構成要素
２１８ 通信経路
２２０ モジュール
２３０ 負荷経路
２３２ 負荷経路
２３４ 点
２３６ 点
２３８ 遷移点
２４０ 遷移点
２４２ 線
２４４ 線
２４６ 線
２４８ 線
２４９ 線
２５０ 負荷経路
ＰＭ１ 燃料ノズル
ＰＭ２ 燃料ノズル
ＰＭ３ 燃料ノズル
Ｐ１ プロセス
Ｐ２ プロセス
Ｐ２Ａ プロセス
Ｐ２Ａ１ プロセス
Ｐ２Ａ２ プロセス
Ｐ２Ｂ プロセス
Ｐ２Ｃ プロセス
Ｐ３ プロセス
Ｔｘ 排気温度
１０２ 吸気セクション、圧縮機
１０４ 圧縮機
１０６ 燃焼セクション、燃焼システム、燃焼器
１０８ 一次燃焼段、一次燃焼セクション、燃焼ガス流、一次燃焼ゾーン
１１０ 二次燃焼段
１２０ タービンセクション
１２２ 排気セクション
１２３ 入口ガイドベーン（ＩＧＶ）、ＩＧＶ段
１２４ 負荷
１２６ 燃焼器
１２８ トランジションピース
１３０ タービンノズル
１３２ ケーシング
１３４ エンドカバー
１４０ 第１の複数の予混合燃料ノズル、一次燃焼段燃料ノズル
１４２ 燃焼器キャップアセンブリ
１４４ 流れスリーブ
１４６ 燃焼ライナ
１４８ トランジションピース衝突スリーブ
１５０ 環状プレナム
１５２ 一連のベーン／ブレード
１５４ ディフューザ
１５６ スワーラ
１５８ 燃料スポーク
１６０ 一次反応ゾーン
１６２ 二次燃焼段燃料ノズル
１７０ 中心燃料ノズル、管燃料ノズル
１７２ 中心線
１７４ キャッププレート
１７６ 外側燃料ノズル、管燃料ノズル
１７８ 混合管
１８０ 中心燃料ノズル、管燃料ノズル
１８２ 外側燃料ノズル、管燃料ノズル
１８４ 半径方向側面
１８６ 弓形側面
１８８ 弓形側面、半径方向外側側面
１８９ ノズル面
１９０ 燃料バルブ
１９２ 負荷／無負荷制御システム
１９４ ＧＴ制御システム
１９６ 冗長温度制御センサ、冗長圧力制御センサ、ＧＴコントローラ
１９８ 場所
１９９ 場所
２００ コンピューティングデバイス
２０８ ＧＴ構成要素
２１０ ユーザ
２１２ 処理構成要素
２１４ 記憶構成要素
２１６ 入力／出力（Ｉ／Ｏ）構成要素
２１８ 通信経路
２２０ モジュール
２３０ 負荷経路
２３２ 負荷経路
２３４ 点
２３６ 点
２３８ 遷移点
２４０ 遷移点
２４２ 線
２４４ 線
２４６ 線
２４８ 線
２４９ 線
２５０ 負荷経路
ＰＭ１ 燃料ノズル
ＰＭ２ 燃料ノズル
ＰＭ３ 燃料ノズル
Ｐ１ プロセス
Ｐ２ プロセス
Ｐ２Ａ プロセス
Ｐ２Ａ１ プロセス
Ｐ２Ａ２ プロセス
Ｐ２Ｂ プロセス
Ｐ２Ｃ プロセス
Ｐ３ プロセス
Ｔｘ 排気温度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】