特許 7650870 複数の液体燃料を有する燃焼器を動作させるためのシステムおよび方法

(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】

(24)【登録日】2025-03-14

(45)【発行日】2025-03-25

(54)【発明の名称】複数の液体燃料を有する燃焼器を動作させるためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   F02C 9/40 20060101AFI20250317BHJP

   F02C 7/236 20060101ALI20250317BHJP

   F23R 3/36 20060101ALI20250317BHJP

【ＦＩ】

F02C9/40 A

F02C7/236

F23R3/36

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022520081

(86)(22)【出願日】2020-10-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-01-06

(86)【国際出願番号】 US2020056870

(87)【国際公開番号】W WO2021086715

(87)【国際公開日】2021-05-06

【審査請求日】2023-10-16

(31)【優先権主張番号】P-431661

(32)【優先日】2019-10-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】PL

(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】カスティーリョ、ヘスス、ダニエル

(72)【発明者】

【氏名】テヘダ、イーリー、エドガルド

(72)【発明者】

【氏名】グラツィアーノ トーレス、レネ

(72)【発明者】

【氏名】ショルニック、ジョー、フロイド

(72)【発明者】

【氏名】フィン、トゥイ、カム

(72)【発明者】

【氏名】バビウチ、ミロスワフ、パヴェウ

【審査官】小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－１６９４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３２４７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０１９１９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｄ １／００－２５／３６

Ｆ０２Ｃ １／００－ ９／５８

Ｆ０２Ｄ １３／００－２８／００

Ｆ２３Ｒ ３／００－ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

システムであって、当該システムが、
燃料供給システム（３０）であって、
入口（６２）及び出口（６４）を備える燃料ポンプ（４２）と、
第１の供給弁制御信号に少なくとも部分的に基づいて、前記入口（６２）への第１の液体燃料（３８ａ）の第１の流れを制御するように構成された第１の燃料供給弁（６６ａ）と、
第２の供給弁制御信号に少なくとも部分的に基づいて、前記入口（６２）への第２の液体燃料（３８ｂ）の第２の流れを制御するように構成された第２の燃料供給弁（６６ｂ）と、
前記燃料ポンプ（４２）に結合されたモータ（４４）であって、前記モータ（４４）が、前記モータ（４４）を駆動するように構成された可変周波数駆動装置（４８）を備え、前記モータ（４４）が、ポンプ速度制御信号に少なくとも部分的に基づいて、前記燃料ポンプ（４２）を駆動するように構成されるモータ（４４）と、
主燃料弁制御信号に少なくとも部分的に基づいて、ガスタービンシステム（１０）の燃料マニホールド／ノズル（１８）への燃料流を調節するように構成された主燃料制御弁（５０）であって、前記主燃料弁制御信号が、前記ガスタービンシステム（１０）の負荷要求に少なくとも部分的に基づき、かつ前記第１の液体燃料（３８ａ）及び前記第２の液体燃料（３８ｂ）のコスト及び可用性に少なくとも部分的に基づく、主燃料制御弁（５０）と、
前記モータ（４４）、前記第１の燃料供給弁（６６ａ）、前記第２の燃料供給弁（６６ｂ）、及び前記主燃料制御弁（５０）に結合されたコントローラ（５２）であって、前記コントローラ（５２）が、前記第１の液体燃料（３８ａ）の第１の燃料パラメータ及び前記第２の液体燃料（３８ｂ）の第２の燃料パラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の供給弁制御信号、前記第２の供給弁制御信号、前記ポンプ速度制御信号、及び前記主燃料弁制御信号を生成するように構成され、前記コントローラ（５２）が、前記ガスタービンシステム（１０）の動作中に前記ガスタービンシステム（１０）の前記負荷要求を維持しながら第１の時間における前記入口（６２）への前記第１の流れから第２の時間における前記入口（６２）への第２の流れへの移行を制御するように構成され、かつ前記コントローラ（５２）が、前記第１の液体燃料（３８ａ）の前記第１の燃料パラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記モータ（４４）の第１の速度を決定すること、前記第２の液体燃料（３８ｂ）の前記第２の燃料パラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記モータ（４４）の第２の速度を決定すること、及び前記移行中に前記モータ（４４）の前記速度を前記第１の速度から前記第２の速度に制御することによって、前記モータ（４４）の速度を制御する、コントローラ（５２）と
を備える燃料供給システム（３０）
を備える、システム。

【請求項2】

前記コントローラ（５２）が、前記第１の液体燃料（３８ａ）及び前記第２の液体燃料（３８ｂ）が各々前記移行中に液相のままであることを確実にするように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記ポンプ速度制御信号が、前記モータ（４４）の速度を制御するように構成され、前記燃料ポンプ（４２）が、遠心ポンプを備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記燃料ポンプ（４２）の前記出口（６４）に結合されたポンプ吐出圧力センサ（５４）を備え、前記ポンプ吐出圧力センサ（５４）が、吐出圧力のフィードバックを前記コントローラ（５２）に提供するように構成され、前記コントローラ（５２）が、前記ポンプ吐出圧力センサ（５４）からの前記吐出圧力の前記フィードバックに少なくとも部分的に基づいて、前記移行中に前記第１の供給弁制御信号、前記第２の供給弁制御信号、及び前記ポンプ速度制御信号を生成するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記コントローラ（５２）が、前記移行中に前記ポンプ速度制御信号を生成し、前記出口（６４）における前記吐出圧力を移行圧力範囲内に制御するように構成される、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記第１の燃料パラメータ、前記第２の燃料パラメータ又はそれらの任意の組み合わせのフィードバックを前記コントローラ（５２）に提供するように構成された１つ又は複数の燃料センサ（７４）を備え、前記コントローラ（５２）が、前記１つ又は複数の燃料センサ（７４）からの前記フィードバックに少なくとも部分的に基づいて、前記移行中に前記第１の供給弁制御信号、前記第２の供給弁制御信号、及び前記ポンプ速度制御信号を生成するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記ガスタービンシステム（１０）を備え、前記ガスタービンシステム（１０）が、
前記燃料ポンプ（４２）の前記出口（６４）から流れを受け取り、前記流れと酸化剤の混合物を燃焼させて排気ガス（２４）を生成し、タービン（１６）を通して前記排気ガス（２４）を膨張させるように構成された燃焼器（１４）と、
前記排気ガス（２４）を膨張させてシャフト（２６）を駆動するように構成された前記タービン（１６）と、
前記タービン（１６）及び負荷（３２）に結合された前記シャフト（２６）であって、前記コントローラ（５２）が、前記シャフト（２６）の速度、前記シャフト（２６）上の前記負荷（３２）又はそれらの任意の組み合わせに少なくとも部分的に基づいて、前記移行中に前記第１の供給弁制御信号、前記第２の供給弁制御信号、前記ポンプ速度制御信号、及び前記主燃料弁制御信号を生成するように構成される前記シャフト（２６）と
を備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

ガスタービンシステム（１０）の動作中に前記ガスタービンシステム（１０）に供給される液体燃料流（３８）を移行させるための方法であって、当該方法が、
第１の液体燃料閾値（１６６）まで開かれた第１の燃料供給弁（６６ａ）を通して第１の液体燃料（３８ａ）を燃料ポンプ（４２）の入口（６２）に供給するステップであって、前記第１の液体燃料閾値（１６６）が、前記第１の液体燃料（３８ａ）の第１の燃料パラメータに少なくとも部分的に基づく、ステップと、
前記第１の液体燃料（３８ａ）を前記燃料ポンプ（４２）の出口（６４）から前記ガスタービンシステム（１０）の燃焼器（１４）に導くステップと、
前記燃焼器（１４）内で前記第１の液体燃料（３８ａ）を酸化剤で燃焼させて排気ガス（２４）を生成するステップと、
前記ガスタービンシステム（１０）のタービン（１６）を通して前記排気ガス（２４）を膨張させ、前記タービン（１６）及び負荷（３２）に結合されたシャフト（２６）を駆動するステップと、
前記燃焼器（１４）内の前記第１の液体燃料（３８ａ）の燃焼から前記燃焼器（１４）内の第２の液体燃料（３８ｂ）の燃焼への移行期間にわたって移行させるステップであって、移行させるステップが、プロセッサによって実行され、かつ
第２の燃料供給弁（６６ｂ）を第２の液体燃料閾値（１７０）まで開き、前記第２の液体燃料（３８ｂ）を前記燃料ポンプ（４２）の前記入口（６２）に供給しながら前記第１の液体燃料（３８ａ）を前記入口（６２）に供給することであって、前記第２の液体燃料閾値（１７０）が、前記第２の液体燃料（３８ｂ）の第２の燃料パラメータに少なくとも部分的に基づくこと、
前記第２の燃料供給弁（６６ｂ）を前記第２の液体燃料閾値（１７０）まで開くことに応じて、前記第１の液体燃料閾値（１６６）から前記第１の燃料供給弁（６６ａ）を閉じて前記第１の液体燃料（３８ａ）を前記入口（６２）に供給することを停止すること、
前記ガスタービンシステム（１０）の負荷要求に少なくとも部分的に基づいて、かつ前記第１の液体燃料（３８ａ）及び前記第２の液体燃料（３８ｂ）のコスト及び可用性に少なくとも部分的に基づいて、前記ガスタービンシステム（１０）の燃料流を調節するように主燃料制御弁（５０）を制御すること、及び
前記燃料ポンプ（４２）を駆動して前記出口（６４）における液体燃料流の吐出圧力を移行圧力の範囲内に維持するように構成されたモータ（４４）の速度を制御することであって、前記液体燃料流が、前記第１の液体燃料（３８ａ）、前記第２の液体燃料（３８ｂ）又はそれらの任意の組み合わせを含むこと
を含んでいる、ステップと
を含んでおり、前記モータ（４４）の速度を制御することが、
前記第１の液体燃料（３８ａ）の前記第１の燃料パラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記モータ（４４）の第１の速度を決定すること、
前記第２の液体燃料（３８ｂ）の前記第２の燃料パラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記モータ（４４）の第２の速度を決定すること、及び
前記燃焼器（１４）内の前記第１の液体燃料（３８ａ）の燃焼から前記燃焼器（１４）内の前記第２の液体燃料（３８ｂ）の燃焼に移行する前に、前記モータ（４４）の前記速度を前記第１の速度から前記第２の速度に制御すること
を含んでいる、方法。

【請求項9】

センサ（７４）で前記第２の液体燃料（３８ｂ）を監視し、前記第２の液体燃料（３８ｂ）の前記第２の燃料パラメータを決定することと、
前記第２の液体燃料閾値（１７０）を決定することと
を含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記移行期間が１２０秒以下である、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記第１の液体燃料（３８ａ）の第１の燃料パラメータ及び前記第２の液体燃料（３８ｂ）の第２の燃料パラメータに少なくとも部分的に基づいて、移行負荷を決定することと、
前記移行負荷に少なくとも部分的に基づいて、前記移行期間中に前記負荷（３２）を制御することと
を含む、請求項８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示される主題は、ガスタービンシステムに関し、より詳細には、複数の液体燃料を燃焼させるガスタービンシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンシステムは、一般に、圧縮機と、燃焼器と、タービンとを含む。燃焼器は、圧縮空気と１つまたは複数の燃料の混合物を燃焼させて高温燃焼ガスを発生し、高温燃焼ガスは、タービンに導かれて発電機または他の負荷を駆動するなどの仕事を発生する。圧縮機は、酸化剤の流れ（例えば、空気）を圧縮し、続いて圧縮された酸化剤を燃焼器に導く。ガスタービンシステムは、様々な燃料で動作するように構成することができる。効率、可用性、および／またはコストの理由から、ガスタービンシステムの第１の動作期間中に一部の燃料を使用し、ガスタービンシステムの第２の動作期間中に他の燃料を使用することが望ましい場合がある。しかし、別々の燃料のための別々の燃料供給システムは、ガスタービンシステムのコストおよび設置面積を増加させる可能性がある。さらに、ガスタービンシステムの燃料源を変更するためにガスタービンシステムを停止することは望ましくない場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／１８４１１１号明細書

【発明の概要】

【0004】

最初に特許請求する主題の範囲に相応する特定の実施形態を、以下に要約する。これらの実施形態は特許請求の範囲を限定することを意図するものではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示の実施形態の可能な形態の概要を提供することのみを意図している。実際、本開示は、以下に記載される実施形態と同様であっても異なっていてもよい様々な形態を包含することができる。

【0005】

一実施形態では、システムは、燃料供給システムを含む。燃料供給システムは、入口および出口を有する燃料ポンプを含む。燃料供給システムはまた、第１の供給弁制御信号に少なくとも部分的に基づいて、入口への第１の液体燃料の第１の流れを制御するように構成された第１の燃料供給弁を含む。燃料供給システムは、第２の供給弁制御信号に少なくとも部分的に基づいて、入口への第２の液体燃料の第２の流れを制御するように構成された第２の燃料供給弁をさらに含む。

【0006】

加えて、燃料供給システムは、燃料ポンプに結合されたモータを含む。モータは、モータを駆動するように構成された可変周波数駆動装置を含む。モータは、ポンプ速度制御信号に少なくとも部分的に基づいて、燃料ポンプを駆動するように構成される。燃料供給システムはまた、主燃料弁制御信号に少なくとも部分的に基づいて、ガスタービンシステムの燃料マニホールド／ノズルへの燃料流を調節するように構成された主燃料制御弁を含む。主燃料弁制御信号は、ガスタービンシステムの負荷要求に少なくとも部分的に基づく。燃料供給システムは、モータ、第１の燃料供給弁、第２の燃料供給弁、および主燃料制御弁に結合されたコントローラをさらに含む。コントローラは、第１の液体燃料の第１の燃料パラメータおよび第２の液体燃料の第２の燃料パラメータに少なくとも部分的に基づいて、第１の供給弁制御信号、第２の供給弁制御信号、ポンプ速度制御信号、および主燃料弁制御信号を生成するように構成される。コントローラはまた、第１の時間における入口への第１の流れから第２の時間における入口への第２の流れへの移行を制御するように構成される。

【0007】

一実施形態では、ガスタービンシステムの動作中にガスタービンシステムに供給される液体燃料流を移行させるための方法は、第１の液体燃料閾値まで開かれた第１の燃料供給弁を通して第１の液体燃料を燃料ポンプの入口に供給することを含む。第１の液体燃料閾値は、第１の液体燃料の第１の燃料パラメータに少なくとも部分的に基づく。方法はまた、第１の液体燃料を燃料ポンプの出口からガスタービンシステムの燃焼器に導くことを含む。方法は、燃焼器内で第１の液体燃料を酸化剤で燃焼させて排気ガスを生成することをさらに含む。加えて、方法は、ガスタービンシステムのタービンを通して排気ガスを膨張させ、タービンおよび負荷に結合されたシャフトを駆動することを含む。方法はまた、燃焼器内の第１の液体燃料の燃焼から燃焼器内の第２の液体燃料の燃焼への移行期間にわたって移行させることを含む。移行させることは、第２の液体燃料供給弁を第２の液体燃料閾値まで開き、第２の液体燃料を燃料ポンプの入口に供給しながら第１の液体燃料を入口に供給することを含む。第２の液体燃料閾値は、第２の液体燃料の第２の燃料パラメータに少なくとも部分的に基づく。移行させることはまた、第２の燃料供給弁を第２の液体燃料閾値まで開くことに応じて、第１の液体燃料閾値から第１の燃料供給弁を閉じて第１の液体燃料を入口に供給することを停止することを含む。移行させることは、燃料ポンプを駆動して出口における液体燃料流の吐出圧力を移行圧力の範囲内に維持するように構成されたモータの速度を制御することをさらに含む。液体燃料流は、第１の液体燃料、第２の液体燃料、またはそれらの任意の組み合わせを含む。

【0008】

一実施形態では、燃料供給システムは、第１の液体燃料を燃料ポンプに導くように構成された第１の燃料供給弁を制御するように構成されたプロセッサを含む。燃料ポンプは、ガスタービンシステムの始動期間中、主燃料制御弁を介して第１の液体燃料を燃焼器に供給するように構成される。プロセッサはまた、第１の液体燃料の第１の燃料パラメータおよび第２の液体燃料の第２の燃料パラメータに少なくとも部分的に基づいて、第２の燃料供給弁についての第２の液体燃料閾値を決定するように構成される。プロセッサは、移行期間中、第２の燃料供給弁を第２の液体燃料閾値に制御し、第２の液体燃料を燃料ポンプに導きながら第１の液体燃料を燃料ポンプに導くようにさらに構成される。加えて、プロセッサは、移行期間中、第２の燃料供給弁を第２の液体燃料閾値に制御することに応じて、第１の燃料供給弁を制御して第１の液体燃料を燃料ポンプに導くことを停止するように構成される。プロセッサはまた、移行期間中、燃料ポンプを駆動して主燃料制御弁における燃料ポンプからの燃料流の吐出圧力を移行期間中の移行圧力の範囲内に維持するように構成されたモータの速度を制御するように構成される。燃料流は、第１の液体燃料、第２の液体燃料、またはそれらの任意の組み合わせを含む。プロセッサは、ガスタービンシステムの定常状態期間中、モータの速度を制御して燃料ポンプを駆動し、主燃料制御弁を介して第２の液体燃料を燃焼器に供給するようにさらに構成される。

【0009】

本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、同様の符号は同様の部分を表す。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】複数の燃料を有する燃料供給システムを備えたガスタービンシステムの一実施形態の概略ブロック図である。

【図2】ガスタービンシステムの動作中のガスタービンシステムの圧縮機シャフトおよび複数の燃料供給システムのポンプシャフトの速度のチャートである。

【図3】燃料供給システムからガスタービンシステムに供給される燃料源の移行の一実施形態のフローチャートである。

【図4】燃料供給システムの燃料源の移行中の燃料弁の制御を示すチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の１つまたは複数の具体的な実施形態について説明する。これらの実施形態に関する簡潔な説明を提供するために、実際の実施態様に関するすべての特徴について本明細書に説明するわけではない。エンジニアリングまたは設計プロジェクトなどの実際の実施態様の開発においては、開発者の特定の目的を達成するために、例えばシステム関連および事業関連の制約条件への遵守など実施態様に特有の決定を数多くしなければならないし、また、これらの制約条件は実施態様ごとに異なる可能性があることを理解されたい。さらに、このような開発作業は複雑で時間がかかるかもしれないが、それでもなお本開示の利益を得る当業者にとっては、設計、製作、および製造の日常的な仕事であることを理解されたい。

【0012】

本開示の様々な実施形態の要素を導入するとき、冠詞「１つの（ａ、ａｎ）」、「この（ｔｈｅ）」、および「前記（ｓａｉｄ）」は、その要素が１つまたは複数存在することを意味することを意図している。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的なものであり、列挙された要素以外のさらなる要素が存在してよいことを意味することを意図している。

【0013】

ガスタービンシステムは、タービンを通して燃焼ガスを膨張させ、１つまたは複数の負荷を駆動することができる仕事を発生する。ガスタービンシステムに提供される燃料は、燃料の化学的および物理的パラメータ、燃料のコスト、ならびに燃料の可用性に基づいて、燃焼ガスを生成するために燃焼器に提供することができる。ディーゼル油、天然ガス、ガソリン、ジェット燃料などの標準化された燃料は、始動および停止動作に望ましい一貫した燃料パラメータで利用可能であり得る。しかし、これらの標準化された燃料は、燃焼ガスを生成するためにガスタービンシステムに供給されない限り、ガスタービンシステムの部位の近くで場合によってはフレアされ得る燃料源などの他の燃料源よりも高価であるか、または利用可能でない場合がある。ガスタービンシステムの定常状態動作のために他の燃料源から燃料を送達する別々の燃料ポンプおよび／または圧縮機は、燃料供給システムの設置面積を増加させる可能性がある。しかし、本明細書に記載の燃料源の燃料パラメータの分析は、燃料供給システムが多相燃料流を回避しながら異なる燃料を燃焼器に提供することを可能にする。複数の液体燃料で動作する場合、燃料ポンプを駆動する可変速モータ、および燃料制御弁の制御を通じて、燃料供給システムは、燃料供給システムの液体燃料源を移行させながら燃料ポンプからの液体燃料の吐出圧力を維持することができる。本明細書に記載の液体燃料供給システムを制御するシステムおよび方法は、液体燃料源の移行全体にわたってガスタービンシステムの動作の安定性を維持する。

【0014】

ここで図面を参照すると、図１は、ガスタービンシステム１０の一実施形態のブロック図を示している。この図は、圧縮機１２と、タービン燃焼器１４と、タービン１６とを含む。タービン燃焼器１４は、液体燃料および／またはガス燃料（例えば、天然ガス、合成ガス、または任意の他の気体燃料）を燃料供給システム３０からタービン燃焼器１４に送る１つまたは複数の燃料マニホールド／ノズル１８を含む。タービン燃焼器１４は、空気－燃料混合物を点火して燃焼させて高温加圧燃焼ガス２４を生成し、これは続いてタービン１６に導かれる。図１は１つのタービン燃焼器１４を示しているが、ガスタービンシステム１０の特定の実施形態は、燃焼ガス２４をタービン１６に導く複数のタービン燃焼器１４を含むことができることが理解されよう。タービン１６のタービンブレードは、圧縮機シャフト２６ｃを有する圧縮機１２など、ガスタービンシステム１０全体のいくつかの他の構成要素にも結合することができる１つまたは複数のシャフト２６に結合される。燃焼ガス２４がタービン１６におけるタービンブレードに対して流れると、タービン１６が回転駆動され、これによりタービンシャフト２６ｔが回転する。最終的に、燃焼ガス２４は、排気ガス２８としてガスタービンシステム１０から出る。タービンシャフト２６ｔは、タービンシャフト２６ｔの回転を介して動力供給される負荷３２に結合することができる。例えば、負荷３２は、発電プラントまたは外部の機械的負荷など、タービンシステム１０の回転出力を介して動力を生成することができる任意の適切な装置であってもよい。特定の実施形態では、負荷３２は、発電機、船舶のプロペラ（例えば、海洋用途における）などを含んでもよい。

【0015】

ガスタービンシステム１０の一実施形態では、圧縮機ブレードは、圧縮機１２の構成要素として含まれる。圧縮機１２内のブレードは、圧縮機シャフト２６ｃに結合され、上述したように、圧縮機シャフト２６ｃがタービン１６によって駆動されると回転する。圧縮機１２内のブレードの回転は、吸気口３４から圧縮機１２によって受け取られた空気流２０の圧縮を引き起こし、それによって加圧空気流３６を形成する。例えば、特定の実施形態では、加圧空気流３６ａの第１のストリームは１つまたは複数の燃焼器１４に供給されてもよく、この加圧空気流３６ａは、燃焼器１４内の燃料供給システム３０の１つまたは複数の燃料源３８からの燃料を酸化するために使用される。特定の実施形態では、加圧空気流３６ｂの第２のストリームは燃料マニホールド／ノズル１８に供給されてもよく、この加圧空気流３６ｂは、燃料システム３０の１つまたは複数の燃料源３８からの燃料と予混合され、燃料を浪費したり過剰な排出物を発生したりしないように燃焼に適した空気－燃料混合物４０を発生する。

【0016】

本開示の燃料供給システム３０は、１つまたは複数の燃料源３８から燃料を１つまたは複数の燃料マニホールド／ノズル１８に供給する。燃料供給システム３０は、燃料ポンプ４２を介して１つまたは複数の液体燃料を燃料マニホールド／ノズル１８に供給することができる。燃料ポンプ４２は、ポンプシャフト４６を介してモータ４４に結合され、可変周波数駆動（ＶＦＤ）モータ、スイッチトリラクタンス（ＳＲ）モータ、またはその吐出側の形状を調整することによって吐出圧力を制御するポンプなどの可変周波数制御装置４８で速度を制御する遠心または容積式ポンプであってもよい。特定の実施形態では、燃料供給システム３０は、１つまたは複数の燃料源３８を燃料制御弁５０に結合して適切な燃料流を１つまたは複数の燃料マニホールド／ノズル１８に導くように構成された１つの燃料ポンプ４２のみを有し、それによって複数の液体燃料ポンプが並列に設けられた燃料供給システムと比較して燃料供給システム３０の設置面積が削減される。

【0017】

特定の実施形態では、モータ４４の可変速度を制御し、燃料制御弁５０への吐出圧力を制御するために使用されるモータ４４のＶＦＤ／ＳＲ４８は、ガスタービンコントローラ５２によって監視および制御することができる。特定の実施形態では、コントローラ５２は、圧力調節の制御ループを閉じるためにフィードバックをコントローラ５２に提供する、燃料ポンプ４２の吐出部の近くに位置した圧力トランスミッタ５４によって吐出圧力を連続的に監視することにより、ポンプシャフト４６および燃料ポンプ４２の出力速度を制御することによって吐出圧力を調節することができる。コントローラ５２のプロセッサ５６は、コントローラ５２のメモリ５８に記憶された命令を実行し、モータ制御ライン６０上の信号を制御することができる。特定の実施形態では、コントローラ５２は、本明細書に記載のセンサおよびトランスミッタからのフィードバックのみに基づいて、人間の介入なしに自動的に本明細書に記載の制御機能を実行することができる。

【0018】

燃料ポンプ４２は、燃料ポンプ４２の入口６２で受け取られた燃料を、燃料ポンプ４２の出口６４を介して１つまたは複数の燃料マニホールド／ノズル１８に送達する。コントローラ５２は、供給弁制御ライン６８上で通信される信号（例えば、弁制御信号）を介して、１つまたは複数のそれぞれの燃料供給弁６６の制御を介して１つまたは複数の液体燃料源３８のどの液体燃料が入口６２に導かれるかを制御することができる。例えば、特定の実施形態では、入口６２への第１の燃料源３８ａ（例えば、ディーゼル油）の供給は、第１の燃料供給弁６６ａによって制御され、入口６２への第２の燃料源３８ｂ（例えば、液体ブタン）の供給は、第２の燃料供給弁６６ｂによって制御され、入口６２への第３の燃料源３８ｃ（例えば、ナフサ）の供給は、第３の燃料供給弁６６ｃによって制御される。図１に示されるように、任意の数の燃料源３８（例えば、図１に示される第Ｎの燃料源３８ｄ）および対応する燃料弁６６を使用することができる。

【0019】

特定の実施形態では、１つまたは複数の転送ポンプ７０を燃料源３８と燃料ポンプ４２の入口６２との間に配置することができる。各転送ポンプ７０は、それぞれの液体燃料源３８からの液体燃料の圧力を増加させ、燃料ポンプ４２の入口６２への二相流を低減または排除することができる。コントローラ５２は、燃料供給弁６６の制御と連動して１つまたは複数の転送ポンプ７０の動作を制御することが可能である。例えば、コントローラ５２は、それぞれの燃料供給弁６６が閉じられている際には転送ポンプ７０を停止し、それぞれの燃料供給弁６６が開いている際には転送ポンプ７０を始動してもよい。

【0020】

加えて、特定の実施形態では、本開示の燃料供給システム３０は、１つまたは複数のガス燃料源７２から気体燃料を供給することができる。コントローラ５２は、気体燃料を用いた始動、停止、または定常状態動作、ならびに複数の液体燃料源３８のいずれかとの間のコマンド伝達を指令することができる。

【0021】

特定の実施形態では、液体燃料は、比重によって、例えば、０．２～２．０の範囲であってもよく、２０℃での蒸気圧によって、例えば、０．０１５ｐｓｉ～３５ｐｓｉの範囲であってもよく、潤滑性によって、例えば、高周波往復リグ（ＨＦＲＲ）法で３５０μｍ～１０００μｍの範囲であってもよく、より低い発熱量によって、例えば、８，０００ＢＴＵ／ｌｂｍ～２０，０００ＢＴＵ／ｌｂｍの範囲であってもよい。この分類には、周囲条件での液体炭化水素、周囲条件での液体アルコール、周囲条件での液体バイオ燃料、周囲条件での液体脂肪酸などが含まれる。ガス燃料は、比重によって、例えば、０．２～２．５の範囲であってもよく、１４．６９６ｐｓｉａ（１気圧）での炭化水素露点によって、例えば、－１００～１００Ｆの範囲であってもよく、修正ウォッベ指数（ＭＷＩ）によって、例えば、１０～８０の範囲であってもよく、質量によるより低い発熱量によって、例えば、５，０００～２２，０００ＢＴＵ／ｌｂｍの範囲であってもよく、体積によるより低い発熱量によって、例えば、２９０ＢＴＵ／ｓｃｆ～３７００ＢＴＵ／ｓｃｆの範囲であってもよい。

【0022】

以下で詳細に説明するように、コントローラ５２のプロセッサ５６は、コントローラ５２のメモリ５８からの命令を実行し、様々な制御方式に従って液体燃料ポンプ４２に供給される１つまたは複数の燃料源の量を制御することができる。例えば、コントローラ５２は、燃料供給弁６６を制御して１つの燃料源３８のみから燃料を入口６２に提供し、２つ以上の燃料源３８からの液体燃料ポンプ４２内の燃料を混合し、入口６２に提供される燃料または燃料混合物を移行させることができる。以下に説明する実施形態は、第１の液体燃料と第２の液体燃料との間の移行を説明しているが、燃料供給システム３０は、第１の液体燃料から第１の液体燃料を含む液体燃料の混合物への移行を制御するために、第１の液体燃料から第１の液体燃料を除く液体燃料の混合物への移行を制御するために、液体燃料の混合物から混合物の第１の液体燃料のみへの移行を制御するために、または液体燃料の混合物から混合物内になかった第１の液体燃料のみへの移行を制御するために制御されてもよいことが理解される。そのような移行の場合、コントローラは、センサ、アクチュエータからのフィードバック、および／または燃料供給システム３０の液体燃料源３８の各々についての燃料パラメータに関するオペレータからの入力を受信することができる。液体燃料源３８についての燃料パラメータは、燃料供給弁閾値、モータ速度、ガスタービンシステムの速度、ガスタービンシステム上の負荷、またはそれらの任意の組み合わせに影響を及ぼし得る液体燃料移行値を決定するためのコントローラの動作を容易にする。

【0023】

燃料供給システム３０のコントローラ５２は、燃料供給システム３０およびガスタービンシステム１０全体にわたって、１つまたは複数のセンサ７４からフィードバックを受信することができる。センサ７４は、限定はしないが、圧力センサ、組成センサ、流量計、温度センサ、負荷センサ、回転センサ、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。センサ７４は、液体燃料源３８の温度、液体燃料源３８の圧力、圧力トランスミッタ５４によって示される液体燃料ポンプ４２から導かれる１つまたは複数の燃料の出口６４における吐出圧力、燃料制御弁５０の位置、ポンプシャフト４６の速度、ガスタービンシステム１０の圧縮機シャフト２６ｃの速度、ガスタービンシステム１０のタービンシャフト２６ｔの速度、ガスタービンシステム１０上の負荷３２、またはそれらの任意の組み合わせに関するフィードバックをコントローラ５２に提供することができる。コントローラ５２は、１つまたは複数のセンサ７４からのフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、液体燃料ポンプ４２、燃料供給弁６６、および燃料制御弁５０を制御することができる。

【0024】

図２は、ガスタービンシステム１０の動作中の図１のガスタービンシステム１０の一実施形態の圧縮機シャフト２６ｃの速度を示すチャート７５と、図１のガスタービンシステム１０の動作中のポンプシャフト４６の速度を示すチャート７６とを図示する。始動期間７８の間、ガスタービンシステム１０は、圧縮機シャフト２６ｃがスタータ速度８０で駆動されている間に燃焼器１４内の第１の液体燃料３８ａ（例えば、ディーゼル油）を燃焼させることによって始動する。始動期間７８の間、ガスタービンシステム１０の構成要素は、動作を通じて加熱される。例えば、第１の燃料の燃焼は、燃焼器１４およびタービン１６を加熱し、圧縮機１２内の空気２０の圧縮は、圧縮機１２を加熱し、摩擦は、圧縮機シャフト２６ｃ、タービンシャフト２６ｔ、および被駆動負荷３２内の潤滑油を暖めることができる。始動および停止動作中のガスタービンシステムの負荷は、ガスタービンシステムの定格負荷の約５０、４０、３０、２５、２０、または１０％未満であり得る。圧縮機シャフト２６ｃは、燃焼器１４内の燃料の燃焼が、スタータ速度８０よりも速い速度でタービン１６および圧縮機シャフト２６ｃを駆動するのに十分な燃焼ガスを発生するまで、スタータによって最初にスタータ速度で駆動することができる。

【0025】

コントローラ５２は、モータ４４のＶＦＤ／ＳＲ４８を制御し、初期ポンプ速度８２で燃料ポンプ４２を駆動することができる。圧縮機シャフト２６ｃのスタータ速度８０は、約２４００ＲＰＭであってもよい。特定の実施形態では、約３５００ＲＰＭの初期ポンプ速度８２でポンプシャフト４６を駆動することにより、燃料ポンプ４２は、第１の液体燃料３８ａ（例えば、ディーゼル油）を約６００ｐｓｉｇで燃料マニホールド／ノズル１８に導く。燃焼ガスがタービン１６を駆動し、Ｔ_１においてアイドル速度８４で圧縮機シャフト２６ｃを回転させた後、コントローラ５２は、Ｔ_２においてモータ４４のＶＦＤ／ＳＲ４８を制御し、Ｔ_３においてポンプ速度を初期ポンプ速度８２から始動燃料速度８６に増加させることができる。特定の実施形態では、ガスタービンシステム１０の圧縮機シャフト２６ｃのアイドル速度８４は、６８００～７０００ＲＰＭである。特定の実施形態では、約５１５０ＲＰＭの始動燃料速度８６でポンプシャフト４６を駆動することにより、燃料ポンプ４２は、第１の液体燃料３８ａを移行圧力（例えば、約１２００ｐｓｉｇ）で燃料マニホールド／ノズル１８に導く。シャフト速度は、Ｔ_２でのポンプから燃焼器１４への燃料の制御に応じて、Ｔ_１でのアイドル速度８４からＴ_２での７１００～７５００ＲＰＭの最小負荷速度８８に増加することができる。

【0026】

燃焼器１４における第１の液体燃料３８ａの燃焼からの燃焼ガスは、圧縮機シャフト２６ｃの速度を、Ｔ_２における７１００～７５００ＲＰＭの最小負荷速度８８からＴ_４における燃料伝達速度９０に増加させ続けることができる。燃料伝達速度９０において、ガスタービンシステム１０は、安定して動作し、第１の液体燃料３８ａ、第２の液体燃料３８ｂ、またはそれらの任意の組み合わせによる燃料伝達を駆動するように構成されてもよい。特定の実施形態では、ガスタービンシステム１０の安定した動作のための燃料伝達速度９０は、８２００～１００００ＲＰＭである。特定の実施形態では、始動燃料速度８６で可変速燃料ポンプ４２によって提供される第１の液体燃料３８ａの圧力は、第１の移行期間９２の間に第１の液体燃料３８ａに付加される第２の液体燃料３８ｂの蒸気圧に基づいて決定される。すなわち、コントローラ５２は、第１の液体燃料３８ａまたは第２の液体燃料３８ｂの位相を変更することなく、第１の移行期間９２中の第１の液体燃料３８ａから第２の液体燃料３８ｂへの伝達を容易にするために、始動期間７８中に燃料ポンプ４２にリンクされたＶＦＤ／ＳＲ４８を第１の液体燃料３８ａによる始動燃料速度８６に制御してもよい。燃料ポンプ４２が第２の液体燃料３８ｂの蒸気圧よりも低い圧力で第１の液体燃料３８ａを受け取る場合、燃料ポンプ４２は、第１の液体燃料３８ａが液体として受け取られ、第２の液体燃料３８ｂがガスとして受け取られる二相流を受け取ってもよいことが理解されよう。コントローラ５２は、燃料ポンプ４２にリンクされたＶＦＤ／ＳＲ４８および始動燃料速度８６を制御し、燃料源のいずれかから二相流が燃料ポンプ４２に提供されることを回避することができる。コントローラ５２は、燃料源の燃料圧力、燃料源の燃料温度、オペレータによって入力された燃料特性、またはそれらの任意の組み合わせのセンサからのフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、始動燃料速度８６を決定することができる。

【0027】

移行期間中、コントローラ５２は、燃料ポンプ４２への第１の液体燃料３８ａの第１の流れを維持し、燃料ポンプ４２への第２の液体燃料３８ｂの第２の流れを増加させてもよい。コントローラ５２は、モータ４４のＶＦＤ／ＳＲ４８を制御してＴ_４における始動燃料速度８６からＴ_５における一次燃料速度９４への移行期間中に燃料ポンプ４２の速度を増加させ、燃料ポンプ４２によって供給される燃料の圧力（例えば、吐出圧力）を調整することなく、追加の第２の液体燃料３８ｂを燃料ポンプ４２に導くことを容易にすることができる。すなわち、コントローラ５２は、モータ４４のＶＦＤ／ＳＲ４８を制御して移行期間中に燃料ポンプ４２の速度を調整し、所望の圧力（例えば、移行圧力）の範囲内に吐出圧力を維持することができる。第１の液体燃料３８ａがディーゼル液体燃料であり、第２の液体燃料３８ｂが液体ブタン燃料である一実施形態では、一次燃料速度９４は、約６０６０ＲＰＭであってもよい。コントローラ５２は、ランプアップ期間９６、定常状態期間１００、および／またはランプダウン期間１０２の間に燃焼器に導かれた１つまたは複数の燃料の燃料パラメータに少なくとも部分的に基づいて、燃料ポンプ４２の一次燃料速度９４を決定することができる。特定の実施形態では、コントローラ５２は、第２の液体燃料３８ｂのより低い発熱量、第２の液体燃料３８ｂの潤滑性、第２の液体燃料３８ｂの比重、もしくは第２の液体燃料３８ｂの蒸気圧、またはそれらの任意の組み合わせに少なくとも部分的に基づいて、燃料ポンプの一次燃料速度９４を決定する。特定の実施形態では、コントローラ５２は、センサ７４および圧力トランスミッタ５４のフィードバックから燃料の組成を決定し、次いで、メモリ５８に記憶されるか、あるいはコントローラ５２のプロセッサ５６によってアクセス可能なテーブルから燃料の１つまたは複数のパラメータを決定することができる。第１の移行期間９２の間、コントローラ５２は、燃料供給弁６６を制御して燃料ポンプ４２に提供される第２の液体燃料３８ｂの量を増加させ、燃料ポンプ４２に提供される第１の液体燃料３８ａの量を減少させてもよい。特定の実施形態では、第１の移行期間９２は、１５～１８０秒、３０～１５０秒、または６０～１２０秒である。以下で詳細に説明するように、コントローラ５２は、最初に燃料ポンプ４２に提供される第２の液体燃料３８ｂの量をゼロから第２の量に増加させ、次に燃料ポンプ４２に提供される第１の液体燃料３８ａの量を第１の量からゼロに減少させることができる。一般に、本明細書に記載の制御を介して、コントローラ５２は、第１の液体燃料３８ａおよび第２の液体燃料３８ｂが各々第１の移行期間９２中に液相のままであることを確実にするように構成される。

【0028】

特定の実施形態では、上述の燃料伝達プロセスは、９０におけるガスタービンシャフト速度に保持する必要なく、ガスタービンシャフト速度８８から速度９０への所定のランプアップと共に徐々に行うことができ、すなわち、第２の燃料供給弁３８ｂを第２の閾値まで開き、第１の燃料供給弁３８ａを第１の閾値からゼロまで閉じる。特定の実施形態では、このプロセスは、第１および第２の燃料の燃料特性、周囲特性、およびガスタービンシャフトのランプアップ速度に基づいてポンプ４２の速度を調整することによって部分的に行うことができる。

【0029】

Ｔ_５における第１の移行期間９２の後、コントローラ５２は、ランプアップ期間９６中にガスタービンシステム１０を制御し、Ｔ_６において圧縮機シャフト２６ｃの速度を燃料伝達速度９０から動作負荷速度９８に増加させることができる。特定の実施形態では、動作負荷速度９８は、９５００～１５０００ＲＰＭである。動作負荷速度９８において、第２の液体燃料３８ｂによって供給されるガスタービンシステム１０は、定常状態期間１００の間に負荷を駆動するように構成される。ガスタービンシステム１０は、定常状態期間１００において数時間、数日、数週間、またはそれ以上動作するように構成することができる。Ｔ_７において、コントローラ５２は、ランプダウン期間１０２の間にガスタービンシステム１０を制御し、Ｔ_８において圧縮機シャフト２６ｃの速度を動作負荷速度９８から燃料伝達速度９０に減少させることができる。Ｔ_８において、コントローラ５２は、第２の移行期間１０４中に燃料供給弁６６を制御して燃料ポンプ４２に提供される第２の液体燃料３８ｂの量を減少させ、燃料ポンプ４２に提供される燃料供給システム３０の別の液体燃料の量を増加させる。図２のチャート７５、７６は第１の液体燃料３８ａと第２の液体燃料３８ｂとの間の移行の一実施形態を示しているが、コントローラ５２は、３つ以上の液体燃料の移行を制御することもできる。第２の移行期間１０４の間、コントローラ５２は、供給弁６６を制御して燃料ポンプ４２に提供される第１の液体燃料３８ａの量をゼロから第１の量に増加させ、その後、燃料ポンプ４２に提供される第２の液体燃料３８ｂの量を第２の量からゼロに減少させてもよい。Ｔ_９において、コントローラ５２は、停止期間１０６においてガスタービンシステム１０を制御し、Ｔ_１０において圧縮機シャフト２６ｃの速度を燃料伝達速度９０から最小負荷速度８８に減少させることができる。コントローラ５２は、Ｔ_１１においてＴ_１０におけるポンプシャフト４６の速度を始動燃料速度８６から初期ポンプ速度８２に減少させ、それによって燃料供給システム３０を停止のために準備することができる。Ｔ_１１において、コントローラ５２は、Ｔ_１２において速度がそれぞれゼロＲＰＭになるように減少するように、圧縮機シャフト２６ｃの速度およびポンプ速度７６を低減することができる。図２はＴ_１２におけるゼロＲＰＭでの圧縮機シャフト２６ｃの速度およびポンプシャフト４６の速度を示しているが、ガスタービンシステム１０の特定の実施形態では、圧縮機シャフト２６ｃの速度およびポンプシャフト４６の速度は、異なる速度で減少し、停止期間１０６中の異なる時間にゼロＲＰＭに減少し得ることが理解される。一般に、本明細書に記載の制御を介して、コントローラ５２は、第１の液体燃料３８ａおよび第２の液体燃料３８ｂが各々第２の移行期間１０４中に液相のままであることを確実にするように構成される。

【0030】

液体燃料源３８の可用性およびコストは、ガスタービンシステム１０の部位によって異なり得る。例えば、ディーゼル燃料、灯油、またはガソリンを、ガスタービンシステム１０の標準化された始動および停止手順に利用することができる。しかし、ディーゼル油などの一部の液体燃料は、他の液体燃料、例えば蒸留燃料、ジェット燃料、ナフサ、液体ブタン、液体プロパン、液化石油ガス（ＬＰＧ）、および他の炭化水素もしくは炭化水素混合物、またはバイオ燃料と比較して、可用性が低いか、コストが高いか、またはその両方である場合がある。さらに、液体燃料の発熱量は異なるため、発熱量がより高い第１の液体燃料は、発熱量がより低い第２の液体燃料よりも高い負荷で動作することが望ましい場合がある。したがって、コントローラ５２は、燃料供給弁６６、ＶＦＤ／ＳＲ４８、および燃料制御弁５０を制御し、１つまたは複数の液体燃料の可用性、１つまたは複数の液体燃料のコスト、および／または１つまたは複数の液体燃料の燃焼を通じて駆動される所望の負荷に基づいて、燃料供給システム３０の１つまたは複数の液体燃料の第１の流れから燃料供給システム３０の１つまたは複数の液体燃料の第２の流れに移行させることができる。オペレータにとって利用可能であり便利である場合、始動および停止は、ガス燃料システムトレインを通して任意の気体燃料で実施することができる。

【0031】

図３は、ガスタービンシステムを第１の液体燃料での始動から第２の液体燃料または液体燃料混合物で全負荷を駆動するまで動作させる方法１２０の一実施形態のフローチャートを示している。燃料供給システムのコントローラは、燃料ポンプにリンクされたＶＦＤ／ＳＲを制御し、第１の液体燃料を燃料供給システムの１つまたは複数の燃料マニホールドまたはノズルに向けて導く（ブロック１２２）。コントローラはまた、燃料ポンプの入口への第１の液体燃料の流れを可能にするために燃料供給制御弁を開く（ブロック１２４）。コントローラは、ほぼ同時（例えば、１～１０秒以内）にブロック１２２および１２４を実行することができる。ガスタービンシステムは、ガスタービンシステムの圧縮機およびタービンを始動させ（ブロック１２６）、それによってガスタービンシステムのシャフトの回転を開始する。特定の実施形態では、ガスタービンシステムを始動させる（ブロック１２６）コントローラはまた、燃料供給システムを制御する。第１の液体燃料が主燃料制御弁によって燃料ポンプから燃焼器に送られ、圧縮機からの酸化剤が燃焼器に送られると、コントローラは、燃焼器内の酸化剤－燃料混合物の燃焼を制御することができる（ブロック１２８）。始動期間７８中に上述したように、コントローラは、燃焼器に供給される燃料および酸化剤を制御してガスタービンエンジンの構成要素を暖め（ブロック１３０）、それによってガスタービンシステムの安定性を増加させる。

【0032】

コントローラは、燃料供給システムの燃料源の燃料パラメータに少なくとも部分的に基づいて、燃料移行値を決定する（ブロック１３２）。特定の実施形態では、コントローラは、ガスタービンシステムの周囲環境の燃料パラメータおよび環境パラメータ（例えば、温度、圧力、湿度）に少なくとも部分的に基づいて、燃料移行値を決定する（ブロック１３２）。燃料移行値は、限定はしないが、燃料ポンプが第１の液体燃料から第２の液体燃料への移行を開始するための始動燃料速度、第１の液体燃料から第２の液体燃料への移行中のガスタービンシステム上の伝達負荷、燃料供給システムの１つまたは複数の燃料供給弁の移行閾値、移行後に燃焼器に提供される第２の液体燃料の液体燃料の混合物、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。次に、コントローラは、第１の液体燃料および第２の液体燃料の燃料パラメータに少なくとも部分的に基づいて、燃料ポンプにリンクされたＶＦＤ／ＳＲを始動燃料速度に制御する（ブロック１３４）。上述したように、始動燃料速度は、移行期間中に第１の液体燃料に付加される第２の液体燃料の蒸気圧に基づいて決定することができる。コントローラは、多相燃料流を燃料ポンプまたは１つまたは複数の燃料マニホールド／ノズルに供給することなく、燃料ポンプにリンクされたＶＦＤ／ＳＲを第１の液体燃料から第２の液体燃料への伝達を容易にする始動燃料速度に制御することができる（ブロック１３４）。これらのシナリオのいずれについても、主燃料制御弁は、液体燃料流制御の目的のための可変速燃料ポンプの補助として、始動燃料流、移行中の液体燃料混合物の流れ、およびマニホールド／ノズルへの第２の液体燃料流を調節する。

【0033】

コントローラは、ガスタービンシステム上の負荷を、コントローラが主燃料制御弁および個々の燃料供給弁によって燃焼器に供給される燃料を第１の液体燃料から第２の液体燃料に安定して移行させることができる伝達負荷に制御する（ブロック１３６）。始動燃料は、それぞれディーゼル油、灯油、もしくはガソリン、または気体燃料であってもよい。第２の燃料は、とりわけ、ブタン、灯油、またはジェット燃料などの液体燃料であってもよい。上述したように、コントローラは、第２の液体燃料の燃料パラメータに少なくとも部分的に基づいて、伝達負荷のような燃料移行値を決定することができる（ブロック１３２）。例えば、第１の液体燃料の燃焼によって支持される第１のアイドル負荷が第２の液体燃料の燃焼によって支持される第２のアイドル負荷よりも小さい場合、伝達負荷は、ガスタービンが第１の液体燃料から第２の液体燃料への移行中に伝達負荷を安定して提供することができるように、第２のアイドル負荷であってもよい。ガスタービンシステムが伝達負荷を支持した後、コントローラは、第１の液体燃料から第２の液体燃料に移行する（ブロック１３８）。燃料を移行させるために、コントローラは、ガスタービンシステムの安定した動作を維持しながら、第２の液体燃料用の第２の燃料供給弁を開く（ブロック１４０）。第２の燃料供給弁が第２の液体燃料移行閾値まで開かれると、コントローラは、ガスタービンシステムの安定した動作を維持しながら、第１の液体燃料用の第１の燃料供給弁を閉じる（ブロック１４２）。ガスタービンシステムの安定した動作を維持するために、コントローラは、それぞれの移行期間にわたって燃料供給弁を徐々に開き（ブロック１４０）、かつ徐々に閉じる（ブロック１４２）ことができる。

【0034】

燃料供給弁を開閉するための移行は、５、１０、１５、２０、３０、４５、または６０秒以上であってもよく、その結果、コントローラは、１０、２０、３０、４０、６０、９０、または１２０秒以上の期間にわたってブロック１４０および１４２を実行する。特定の実施形態では、コントローラは、移行（ブロック１３８）中に燃料供給弁を開くこと（ブロック１４０）と閉じること（ブロック１４２）との間に５、１０、１５、３０、または６０秒以上一時停止することができる。第２の燃料供給弁を開く（ブロック１４０）ための第２の液体燃料移行閾値は、約５０、６０、７０、８０、９０、または１００％開であってもよい。液体燃料の移行（ブロック１３８）中、コントローラは、移行期間にわたって燃料供給弁および主燃料制御弁を制御しながら、ＶＦＤ／ＳＲによって燃料ポンプの速度を調整することができる（ブロック１４４）。例えば、コントローラは、ガスタービン負荷を維持するために主燃料制御弁の位置を調整しながら、第１の液体燃料よりも高い蒸気圧を有する第２の液体燃料への移行中に燃料ポンプの速度を増加させることができる。コントローラは、燃料ポンプの速度を増加させ、ポンプの出口から燃焼器に供給される燃料の吐出圧力を移行期間中の移行圧力の範囲（例えば、０．５～１０％）内に維持し、主燃料制御弁の位置を調整してガスタービン負荷を維持することが可能である。移行圧力範囲内に燃焼器に供給される液体燃料の吐出圧力を維持することにより、移行期間中の燃焼器内の安定した燃焼を容易にすることができる。いくつかの例では、気体燃料を使用してガスタービンシステムを始動および停止させ、液体燃料源への移行を行うことができ、ガスタービンシステムは、定常状態で、または始動および停止プロセスのための移行負荷よりも高い負荷で、第２の液体燃料または他の液体燃料の混合物への移行を実施することが可能になる。

【0035】

コントローラが第１の燃料供給弁を閉じ（ブロック１４２）、ガスタービンシステムが第２の液体燃料の燃焼を通じて完全に動作した後、コントローラは、第２の液体燃料でガスタービンシステムを動作させながら、所望の負荷に基づいて、ガスタービンシステムを制御することができる（ブロック１４６）。理解され得るように、コントローラは、主燃料制御弁によるガスタービンシステムの負荷の変化に応じて、ガスタービンシステムの定常状態動作中に燃焼器に供給される第２の液体燃料の量および／または圧力を調整することができる。コントローラは、上述したブロック１３２～１４４を繰り返し、第２の液体燃料から第１の液体燃料、第３の液体燃料、または燃料供給システムの１つまたは複数の液体燃料の混合物に移行してもよい。

【0036】

図４は、上述の液体燃料の移行のための燃料供給弁の制御の一実施形態のチャート１６０を示している。燃料移行１６２の前に、第１の液体燃料を燃料ポンプに供給するように構成された第１の燃料供給弁の第１の位置１６４は、第１の液体燃料閾値１６６まで開かれる。第１の液体燃料閾値１６６は、ガスタービンシステムに対する決定された伝達負荷に基づいて、燃料供給システムのコントローラによって決定することができる。上述したように、伝達負荷は、第１の液体燃料および第２の液体燃料の燃料パラメータならびにガスタービンシステムに対する周囲条件に基づいて決定することが可能である。例えば、燃料供給システムのコントローラは、第１の液体燃料および第２の液体燃料の燃料パラメータの分析から、第１の液体燃料から第２の液体燃料への安定した移行が、第１の燃料供給弁が第１の液体燃料閾値まで開かれたときに供給される第１の液体燃料の第１の量の燃焼によって支持される伝達負荷で起こり得ると決定することができる。コントローラはまた、第１の液体燃料および第２の液体燃料の燃料パラメータの分析から、第２の燃料供給弁の第２の位置１６８が第２の液体燃料閾値１７０まで開かれたとき、伝達負荷が第２の液体燃料の第２の量の燃焼によって支持され得ると決定することができる。コントローラは、それぞれの液体燃料を監視するセンサからのフィードバック、それぞれの液体燃料の燃料パラメータに関連するコントローラへの入力からのフィードバック、またはそれらの任意の組み合わせに基づいて、第１の液体燃料および第２の液体燃料の燃料パラメータを分析することができる。特定の実施形態では、第１の液体燃料閾値１６６は、約２５、３０、４０、５０、６０、７０、７５、８０、９０、または１００％開である。特定の実施形態では、第２の液体燃料閾値１７０は、約２５、３０、４０、５０、６０、７０、７５、８０、９０、または１００％開である。例えば、第１の液体燃料閾値１６６は約４０％開であってもよく、第２の液体燃料閾値は約７５％開であってもよい。

【0037】

燃料移行１６２を開始するために、コントローラは、Ｔ_Ａにおいて第２の燃料供給弁の第２の位置１６８を調整し、第２の燃料供給弁を開く。第２の燃料供給弁を開く第２の速度１７２は、第２の燃料供給弁の弁のタイプ（例えば、バタフライ、ボール、ゲート、グローブ）、ガスタービンシステムの安定性、および第２の液体燃料のパラメータ（例えば、粘度、蒸気圧、比重、潤滑性）、またはそれらの任意の組み合わせに少なくとも部分的に基づいて制御することができる。第２の燃料供給弁の第２の位置１６８を第２の液体燃料閾値１７０まで開くための第２の移行期間１７４は、約５、１０、１５、２０、３０、４５、または６０秒であってもよい。コントローラは、第１の供給弁が第１の液体燃料閾値１６６まで開いたままである間、第２の燃料供給弁を第２の液体燃料閾値１７０まで開く。Ｔ_Ｂにおいて、第２の燃料供給弁は第２の液体燃料閾値１７０まで開かれ、第１の燃料供給弁は第１の液体燃料閾値１６６まで開かれたままである。したがって、第１の液体燃料および第２の液体燃料は、燃料移行１６２中に燃料ポンプに供給される。上述したように、燃料ポンプの速度は、燃料ポンプ内および／または燃料ポンプの下流の二相流を回避するために、第１の液体燃料および第２の液体燃料の燃料パラメータに基づいて、ならびに圧力トランスミッタからの吐出圧力に基づいて、燃料移行１６２中にＶＦＤ／ＳＲによって制御されてもよい。ガスタービンシステムは、燃料移行１６２中に第１の液体燃料と第２の液体燃料の混合物を燃焼させる。

【0038】

特定の実施形態では、コントローラは、第２の燃料供給弁が第２の液体燃料閾値１７０まで開かれるとすぐに第１の燃料供給弁を閉じるようにＴ_Ｂで第１の燃料供給弁の第１の位置１６４を調整する。特定の実施形態では、コントローラは、第１の燃料供給弁の第１の位置１６４を調整する前に、ガスタービンシステムの燃焼安定性を確実にするために安定間隔（例えば、１～６０秒）の間Ｔ_Ｂで一時停止することができる。第１の燃料供給弁を閉じる第１の速度１７６は、第１の燃料供給弁の弁のタイプ（例えば、バタフライ、ボール、ゲート、グローブ）、ガスタービンシステムの安定性、および第１の液体燃料のパラメータ（例えば、粘度、蒸気圧、比重、潤滑性）、またはそれらの任意の組み合わせに少なくとも部分的に基づいて制御することができる。第１の燃料供給弁の第１の位置１６４を第１の液体燃料閾値１６６から全閉位置１８０に閉じるための第１の移行期間１７８は、約５、１０、１５、２０、３０、４５、または６０秒であってもよい。コントローラは、第２の供給弁が第２の液体燃料閾値１７０まで開いたままである間、第１の燃料供給弁を閉じる。Ｔ_Ｃにおいて、第２の燃料供給弁は第２の液体燃料閾値１７０まで開かれたままであり、第１の燃料供給弁は全閉位置１８０へと指令される。したがって、燃料移行１６２の後、第２の液体燃料のみが燃料ポンプに供給される。Ｔ_Ｃの後、コントローラは、ＶＦＤ／ＳＲによって主燃料制御弁の位置および燃料ポンプの速度を調整し、第２の液体燃料の所望の量および圧力をガスタービンシステムの燃焼器に供給して所望の負荷を駆動することができる。

【0039】

本開示の技術的効果は、ガスタービンシステムを停止することなく、移行中に１つの燃料ポンプから両方の燃料を供給するように構成された１つの燃料ポンプを利用して、ガスタービンシステムの燃焼器に供給される第１の液体燃料から燃焼器に供給される第２の液体燃料に移行させることを含む。１つの燃料ポンプを利用して、移行中にポンプの動作を調整することにより、複数の液体燃料を用いたガスタービンシステムの動作を容易にするための複数の液体燃料トレインに関連する追加のコスト、サイズ、および動作の複雑さを回避することができる。ガスタービンシステムの動作中に複数の液体燃料を利用することは、定常状態動作中に様々な液体燃料源および／または局所的な液体燃料源の利用を可能にし、さらに始動または停止手順のために標準化された燃料源（例えば、ディーゼル油、灯油、ガソリン、場合によっては気体燃料）を利用することによって、ガスタービンシステムの動作の柔軟性を増加させる。

【0040】

本明細書は、最良の態様を含む本開示の実施形態を開示するために、またいかなる当業者も、任意の装置またはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実施を含む本開示の実践を可能にするために、実施例を使用している。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差異を有さない等価な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。

【符号の説明】

【0041】

１０ ガスタービンシステム
１２ 圧縮機
１４ 燃焼器
１６ タービン
１８ 燃料マニホールド／ノズル
２０ 空気
２４ 燃焼ガス
２６ｃ 圧縮機シャフト
２６ｔ ガスタービンシャフト
２８ 排気ガス
３０ 燃料供給システム
３２ 負荷
３４ 吸気口
３６ 加圧空気流
３８ 液体燃料源
４０ 燃料または空気－燃料混合物
４２ 燃料ポンプ
４４ モータ
４６ ポンプシャフト
４８ 可変周波数ドライバ（ＶＦＤ）またはスイッチリラクタンス（ＳＲ）モータ速度変動装置
５０ 主燃料制御弁
５２ コントローラ
５４ 圧力トランスミッタ
５６ プロセッサ
５８ メモリ
６０ モータ制御ライン
６２ ポンプ入口
６４ ポンプ出口
６６ 燃料供給弁
６８ 供給弁制御ライン
７０ 転送ポンプ
７２ ガス燃料源
７４ センサ
７５ ガスタービン圧縮機シャフト速度
７６ 燃料ポンプシャフト速度
７８ 始動期間
８０ スタータ速度
８２ 初期ポンプ速度
８４ アイドル速度（ガスタービンシャフト）
８６ 始動燃料速度（ポンプ）
８８ 最小負荷速度（ガスタービンシャフト）
９０ 伝達負荷速度（ガスタービンシャフト）
９２ 第１の移行期間
９４ 一次燃料速度（ポンプ）
９６ ランプアップ期間
９８ 動作負荷速度（ガスタービンシャフト）
１００ 定常状態期間
１０２ ランプダウン期間
１０４ 第２の移行期間
１０６ 停止期間
１２０ 方法
１２２ 燃料ポンプを制御して第１の燃料を燃料マニホールド／ノズルに導く
１２４ 燃料供給制御弁を開く
１２６ ガスタービンシステムを始動させる
１２８ 液体燃料混合物を燃焼させる
１３０ ガスタービンシステムを暖める
１３２ 燃料移行値を決定する
１３４ 燃料ポンプを始動燃料速度に制御する
１３６ ガスタービンシステム上の負荷を制御して負荷を伝達する
１３８ 移行期間中に燃料を移行させる
１４０ 燃料供給弁を開いて第２の液体燃料を増加させる
１４２ 燃料供給弁を閉じて第１の液体燃料を減少させる
１４４ 燃料ポンプ速度を調整する
１４６ 負荷に基づいてガスタービンシステムを制御する
１６０ チャート
１６２ 燃料移行期間
１６４ 第１の燃料供給弁位置
１６６ 第１の液体燃料閾値
１６８ 第２の燃料供給弁位置
１７０ 第２の液体燃料閾値
１７２ 第２の速度（第２の液体燃料）
１７４ 第２の移行期間（第２の燃料供給弁開）
１７６ 第１の速度（第１の液体燃料）
１７８ 第１の移行期間（第１の燃料供給弁閉）
１８０ 全閉位置（第１の燃料供給弁）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】