JPH11324719A - タ―ボ機械の燃焼器用の圧力補償型燃料配給システム - Google Patents
タ―ボ機械の燃焼器用の圧力補償型燃料配給システムInfo
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- JPH11324719A JPH11324719A JP11118949A JP11894999A JPH11324719A JP H11324719 A JPH11324719 A JP H11324719A JP 11118949 A JP11118949 A JP 11118949A JP 11894999 A JP11894999 A JP 11894999A JP H11324719 A JPH11324719 A JP H11324719A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
- F02C9/30—Control of fuel supply characterised by variable fuel pump output
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/22—Fuel supply systems
- F02C7/228—Dividing fuel between various burners
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】タービンの複数の燃焼器に液体燃料を供給する
システムにおいて、潤滑剤および潤滑剤添加装置をなく
した、低潤滑性液体燃料を供給する液体燃料配給システ
ムを提供する。 【解決手段】容積型ポンプは低潤滑性液体燃料を主供給
ラインを経てタービンの複数の燃焼器に供給する。圧力
トランスジューサおよび流量計が主燃料供給ラインに設
けられている。燃料を圧力補償型燃料配給弁に供給し、
この弁により燃料を複数の燃焼器間に均等に分割し、圧
力補償を行う。コントローラは主燃料供給ラインの圧力
に応答して、バイパス圧力弁を制御し、燃料を所定の圧
力で主燃料供給ラインに供給する。コントローラはま
た、流量計に応答して、圧力補償型燃料配給弁に流れる
燃料流量の総容積を制御する。別の形態では、遠心ポン
プが燃料を圧力補償型燃料配給弁に供給する。コントロ
ーラは、主供給ライン内の流量計に応答して、圧力補償
型燃料配給弁への流量を制御し、この弁により燃料を複
数の燃焼器間に均等に等しい流量にて分割する。
システムにおいて、潤滑剤および潤滑剤添加装置をなく
した、低潤滑性液体燃料を供給する液体燃料配給システ
ムを提供する。 【解決手段】容積型ポンプは低潤滑性液体燃料を主供給
ラインを経てタービンの複数の燃焼器に供給する。圧力
トランスジューサおよび流量計が主燃料供給ラインに設
けられている。燃料を圧力補償型燃料配給弁に供給し、
この弁により燃料を複数の燃焼器間に均等に分割し、圧
力補償を行う。コントローラは主燃料供給ラインの圧力
に応答して、バイパス圧力弁を制御し、燃料を所定の圧
力で主燃料供給ラインに供給する。コントローラはま
た、流量計に応答して、圧力補償型燃料配給弁に流れる
燃料流量の総容積を制御する。別の形態では、遠心ポン
プが燃料を圧力補償型燃料配給弁に供給する。コントロ
ーラは、主供給ライン内の流量計に応答して、圧力補償
型燃料配給弁への流量を制御し、この弁により燃料を複
数の燃焼器間に均等に等しい流量にて分割する。
Description
【0001】
【技術分野】本発明は、タービンの複数の燃焼器に液体
燃料を供給する圧力補償型燃料配給システムに関し、特
に、潤滑剤および潤滑剤添加装置をなくした、低潤滑性
液体燃料を供給する液体燃料配給システムに関する。
燃料を供給する圧力補償型燃料配給システムに関し、特
に、潤滑剤および潤滑剤添加装置をなくした、低潤滑性
液体燃料を供給する液体燃料配給システムに関する。
【0002】
【背景技術】カンニュラ型燃焼システム付きのヘビーデ
ューティ・ガスタービンには、多数の燃焼室への総流量
を制御でき、かつ多数の燃焼室間に燃料流れを正確にか
つ均等に分割できる液体燃料配給システムが必要であ
る。カンニュラ型燃焼システムは、複数の燃焼器をター
ビン軸線のまわりに配した構成であり、各燃焼器は燃料
噴射系統と、燃焼器からタービンの入口へ高熱ガスを導
く流路となる移行部材とを有する。複数の燃焼室への燃
料流れ配給が不均等であると、タービンにおける温度が
不均一となり、その結果タービン寿命が短くなるおそれ
がある。
ューティ・ガスタービンには、多数の燃焼室への総流量
を制御でき、かつ多数の燃焼室間に燃料流れを正確にか
つ均等に分割できる液体燃料配給システムが必要であ
る。カンニュラ型燃焼システムは、複数の燃焼器をター
ビン軸線のまわりに配した構成であり、各燃焼器は燃料
噴射系統と、燃焼器からタービンの入口へ高熱ガスを導
く流路となる移行部材とを有する。複数の燃焼室への燃
料流れ配給が不均等であると、タービンにおける温度が
不均一となり、その結果タービン寿命が短くなるおそれ
がある。
【0003】カンニュラ型燃焼器付きのヘビーデューテ
ィ・ガスタービンの燃料配給システムは、通常、主構成
要素として、容積型燃料ポンプ、バイパス流れ制御弁、
機械的流れデバイダおよびコントローラを含む。容積型
ポンプはタービンの補機歯車装置または電気モータによ
り駆動される。バイパス制御弁をタービンコントローラ
により位置決めし、流れデバイダに送るのに望ましい液
体燃料の総流量を維持する。一方、機械的流れデバイダ
は、同期されたギア対の配置を用いて液体燃料を種々の
燃焼器に送り出す。ギア対それぞれは燃料を一つの燃焼
器に送り出す。これらのギアは同一であり、同一速度で
回転する。したがって、各燃焼器に排出される容積流量
は名目上等しい。回転速度フィードバック装置、すなわ
ち回転を感知する磁気ピックアップが流れデバイダに組
み込まれ、燃料流量に比例した信号をタービンコントロ
ーラに送る。コントローラは、流れデバイダフィードバ
ック信号を制御アルゴリズムに用いて、バイパス制御弁
を正しく位置決めするとともに、他の制御機能を行う。
ィ・ガスタービンの燃料配給システムは、通常、主構成
要素として、容積型燃料ポンプ、バイパス流れ制御弁、
機械的流れデバイダおよびコントローラを含む。容積型
ポンプはタービンの補機歯車装置または電気モータによ
り駆動される。バイパス制御弁をタービンコントローラ
により位置決めし、流れデバイダに送るのに望ましい液
体燃料の総流量を維持する。一方、機械的流れデバイダ
は、同期されたギア対の配置を用いて液体燃料を種々の
燃焼器に送り出す。ギア対それぞれは燃料を一つの燃焼
器に送り出す。これらのギアは同一であり、同一速度で
回転する。したがって、各燃焼器に排出される容積流量
は名目上等しい。回転速度フィードバック装置、すなわ
ち回転を感知する磁気ピックアップが流れデバイダに組
み込まれ、燃料流量に比例した信号をタービンコントロ
ーラに送る。コントローラは、流れデバイダフィードバ
ック信号を制御アルゴリズムに用いて、バイパス制御弁
を正しく位置決めするとともに、他の制御機能を行う。
【0004】流れデバイダには、一定の高速回転運動を
しており、大きな負荷がかかる要素も含まれる。機械的
流れデバイダ内のギアおよび軸受は液体燃料自体により
潤滑される。低潤滑性燃料を用いる場合、早期摩耗、ゴ
ーリングなどによる流れデバイダの破損を回避するため
に、このような燃料に添加剤を加える必要がある。しか
し、これらの潤滑剤は流れデバイダの表面に付着し、あ
る程度の運転期間後にかみつきを起こす原因となる。そ
うなると、流れデバイダを使用系から取り外し、洗浄
し、オーバーホールしなければならない。添加剤は流れ
デバイダの下流の逆止め弁の内面にも堆積し、漏れやか
みつきの原因となる。添加剤自体は高価で、世界中のど
こでもいつも簡単に入手できるものではない。
しており、大きな負荷がかかる要素も含まれる。機械的
流れデバイダ内のギアおよび軸受は液体燃料自体により
潤滑される。低潤滑性燃料を用いる場合、早期摩耗、ゴ
ーリングなどによる流れデバイダの破損を回避するため
に、このような燃料に添加剤を加える必要がある。しか
し、これらの潤滑剤は流れデバイダの表面に付着し、あ
る程度の運転期間後にかみつきを起こす原因となる。そ
うなると、流れデバイダを使用系から取り外し、洗浄
し、オーバーホールしなければならない。添加剤は流れ
デバイダの下流の逆止め弁の内面にも堆積し、漏れやか
みつきの原因となる。添加剤自体は高価で、世界中のど
こでもいつも簡単に入手できるものではない。
【0005】現行のシステムは、低潤滑性燃料での作動
に合うよう特別に設計された容積型燃料ポンプを用いて
いる。容積型燃料ポンプの使用にはいくつかの欠点があ
る。このタイプのポンプは、製造先行期間(リードタイ
ム)が長く、標準的な留出物燃料ポンプと比べて高価で
あり、特殊な軸受潤滑油系統を必要とし、信頼性が今ひ
とつである。このポンプは、他の用途がほとんどない特
殊な設計で、たいていスペア部品が簡単には入手できな
い。しかし、このタイプの容積型ポンプを用いる低潤滑
性燃料システムはきわめて多数あり、現行システムにお
けるこのような容積型ポンプを置き換えることは必ずし
もコスト面で特に有利ではない。しかし、オリジナルな
装置を用いる新しいシステムでは、他のタイプのポンプ
に置き換えるのが経済的で、積極的な利点も得られる。
に合うよう特別に設計された容積型燃料ポンプを用いて
いる。容積型燃料ポンプの使用にはいくつかの欠点があ
る。このタイプのポンプは、製造先行期間(リードタイ
ム)が長く、標準的な留出物燃料ポンプと比べて高価で
あり、特殊な軸受潤滑油系統を必要とし、信頼性が今ひ
とつである。このポンプは、他の用途がほとんどない特
殊な設計で、たいていスペア部品が簡単には入手できな
い。しかし、このタイプの容積型ポンプを用いる低潤滑
性燃料システムはきわめて多数あり、現行システムにお
けるこのような容積型ポンプを置き換えることは必ずし
もコスト面で特に有利ではない。しかし、オリジナルな
装置を用いる新しいシステムでは、他のタイプのポンプ
に置き換えるのが経済的で、積極的な利点も得られる。
【0006】ここで解決する問題は、潤滑性に乏しい燃
料など、広範囲にわたる種々の液体燃料に対応すること
ができ、燃料流れを制御、分割する燃料配給システムで
あって、信頼性が高く、購入コストおよび運転コストが
低く、メンテナンス要求頻度が低い、燃料配給システム
を設計することにある。したがって、高圧燃料ポンプを
取り替えることなく、現行のシステムを改造するのが望
ましい。また、潤滑剤添加問題をなくし、特別設計の高
圧容積型燃料ポンプを信頼性の高い通常の遠心ポンプに
置き換えるオリジナルな装置システムを提供するのも望
ましい。
料など、広範囲にわたる種々の液体燃料に対応すること
ができ、燃料流れを制御、分割する燃料配給システムで
あって、信頼性が高く、購入コストおよび運転コストが
低く、メンテナンス要求頻度が低い、燃料配給システム
を設計することにある。したがって、高圧燃料ポンプを
取り替えることなく、現行のシステムを改造するのが望
ましい。また、潤滑剤添加問題をなくし、特別設計の高
圧容積型燃料ポンプを信頼性の高い通常の遠心ポンプに
置き換えるオリジナルな装置システムを提供するのも望
ましい。
【0007】
【発明の概要】本発明によれば、特に低潤滑性燃料と用
いるのに適当な燃料配給システムが提供され、本システ
ムに用いる圧力補償型燃料配給(PCFD=pressure c
ompensated fuel delivery)弁は、圧力補償を組み入れ
たマルチポート燃料計量弁よりなり、配給圧力にライン
毎の変動があっても、弁が同じ流量の液体燃料を燃焼器
と連通した各排出口に配給することを可能にする。した
がって、弁は、燃料による潤滑を必要とせずに、流れ制
御と流れ分割の機能を果たす。
いるのに適当な燃料配給システムが提供され、本システ
ムに用いる圧力補償型燃料配給(PCFD=pressure c
ompensated fuel delivery)弁は、圧力補償を組み入れ
たマルチポート燃料計量弁よりなり、配給圧力にライン
毎の変動があっても、弁が同じ流量の液体燃料を燃焼器
と連通した各排出口に配給することを可能にする。した
がって、弁は、燃料による潤滑を必要とせずに、流れ制
御と流れ分割の機能を果たす。
【0008】通常の高圧容積型液体燃料配給ポンプをシ
ステムに残す、本発明の第1の態様では、流量計が、燃
料ラインにポンプとPCFD弁間で挿入され、流量に比
例した信号を送り出す。ガスタービンコントローラは、
その信号に応答して、PCFD弁のアクチュエータを位
置決めし、PCFD弁に流れる総流量を制御する。PC
FD弁は、複数のオリフィスを弁アクチュエータ上に有
し、オリフィスは、それより下流の(対応する燃焼器に
連結されている)弁通路に流れる流量を制御する作用を
なす。PCFD弁は、流れを各排出通路に均等に分割す
る。圧力補償を行うので、上流圧力および下流圧力の変
動は、複数の燃焼器に配給される等しい容積流量に影響
しない。
ステムに残す、本発明の第1の態様では、流量計が、燃
料ラインにポンプとPCFD弁間で挿入され、流量に比
例した信号を送り出す。ガスタービンコントローラは、
その信号に応答して、PCFD弁のアクチュエータを位
置決めし、PCFD弁に流れる総流量を制御する。PC
FD弁は、複数のオリフィスを弁アクチュエータ上に有
し、オリフィスは、それより下流の(対応する燃焼器に
連結されている)弁通路に流れる流量を制御する作用を
なす。PCFD弁は、流れを各排出通路に均等に分割す
る。圧力補償を行うので、上流圧力および下流圧力の変
動は、複数の燃焼器に配給される等しい容積流量に影響
しない。
【0009】さらに、ポンプ吐出し部に設けた圧力トラ
ンスジューサによりポンプ吐出圧力を測定する。容積型
ポンプの容積出力は本質的に一定であるが、ポンプ吐出
し流れの一部をバイパス制御弁を通して再循環してポン
プ入口に戻すことが必要である。バイパス制御弁は、ポ
ンプ吐出圧力スケジュールにしたがって、タービンコン
トローラにより位置決めされる。こうしてPCFD弁の
入口での圧力は、燃料流れの適切な流れ制御と分割に十
分なレベルに維持される。
ンスジューサによりポンプ吐出圧力を測定する。容積型
ポンプの容積出力は本質的に一定であるが、ポンプ吐出
し流れの一部をバイパス制御弁を通して再循環してポン
プ入口に戻すことが必要である。バイパス制御弁は、ポ
ンプ吐出圧力スケジュールにしたがって、タービンコン
トローラにより位置決めされる。こうしてPCFD弁の
入口での圧力は、燃料流れの適切な流れ制御と分割に十
分なレベルに維持される。
【0010】オリジナルな装置を製造するのに適当な本
発明の別の実施態様では、高圧容積型液体燃料ポンプを
遠心ポンプに置き換える。高速遠心ポンプはAC電気モ
ータまたは補機ギアにより駆動されるが、ポンプは低潤
滑性流体を圧送するのに適当な通常の設計でよい。前述
したような流量計が遠心ポンプとPCFD弁間に配置さ
れ、そしてコントローラはPCFD弁を制御して、流量
計による測定値に応答して、PCFD弁に流れる燃料の
総流量を制御する。したがって、流れのバイパス制御は
不要であり、除外される。
発明の別の実施態様では、高圧容積型液体燃料ポンプを
遠心ポンプに置き換える。高速遠心ポンプはAC電気モ
ータまたは補機ギアにより駆動されるが、ポンプは低潤
滑性流体を圧送するのに適当な通常の設計でよい。前述
したような流量計が遠心ポンプとPCFD弁間に配置さ
れ、そしてコントローラはPCFD弁を制御して、流量
計による測定値に応答して、PCFD弁に流れる燃料の
総流量を制御する。したがって、流れのバイパス制御は
不要であり、除外される。
【0011】この結果、本発明のいずれの実施態様で
も、従来技術における低潤滑性燃料への潤滑剤およびそ
のための付属装置の必要性はなくなる。本システムは、
潤滑性、密度などが大幅に異なる多種多様な燃料で、等
しく良好に作動しうる。潤滑剤が原因となる部品や装置
の閉塞と関連した問題をなくすことによって、システム
信頼性も向上する。上述した本発明の第1の実施態様で
は、既存の燃料システム、たとえばナフサシステムは、
その現在の容積型高圧燃料ポンプ、バイパス制御弁およ
び他の付属装置をそのまま残し、一方、流れデバイダを
PCFD弁と置き換え、流れ制御をPCFD弁および流
量計で行う。第2の実施態様では、高圧容積型ポンプ自
体を信頼性の高い市販の遠心ポンプに置き換え、流量計
およびPCFD弁により同様の流れ制御および分割を行
う。この実施態様は、新しい(オリジナルな)装置を製
造する場合に特に望ましい。
も、従来技術における低潤滑性燃料への潤滑剤およびそ
のための付属装置の必要性はなくなる。本システムは、
潤滑性、密度などが大幅に異なる多種多様な燃料で、等
しく良好に作動しうる。潤滑剤が原因となる部品や装置
の閉塞と関連した問題をなくすことによって、システム
信頼性も向上する。上述した本発明の第1の実施態様で
は、既存の燃料システム、たとえばナフサシステムは、
その現在の容積型高圧燃料ポンプ、バイパス制御弁およ
び他の付属装置をそのまま残し、一方、流れデバイダを
PCFD弁と置き換え、流れ制御をPCFD弁および流
量計で行う。第2の実施態様では、高圧容積型ポンプ自
体を信頼性の高い市販の遠心ポンプに置き換え、流量計
およびPCFD弁により同様の流れ制御および分割を行
う。この実施態様は、新しい(オリジナルな)装置を製
造する場合に特に望ましい。
【0012】この発明の好適な実施態様によるタービン
用の液体燃料配給システムは、複数の燃焼器と、液体燃
料を燃焼器に圧送する容積型ポンプと、前記ポンプから
燃料を受け取り、燃料を前記燃焼器のそれぞれに所定の
等しい流量で流すように分割する圧力補償型燃料配給弁
と、前記ポンプの下流かつ前記燃料配給弁の上流で液体
燃料の圧力を測定する圧力トランスジューサと、前記ポ
ンプおよび前記燃料配給弁の間に配置された圧力制御弁
と、前記ポンプの下流で液体燃料の総流量を測定する流
量計と、前記圧力トランスジューサおよび前記圧力制御
弁に連結され、前記圧力制御弁を制御して燃料を前記燃
料配給弁に所定の圧力で配給するとともに、前記流量計
および前記配給弁に連結され、前記燃料配給弁を経て前
記燃焼器に流れる液体燃料の総流量を制御するコントロ
ーラとを備える。
用の液体燃料配給システムは、複数の燃焼器と、液体燃
料を燃焼器に圧送する容積型ポンプと、前記ポンプから
燃料を受け取り、燃料を前記燃焼器のそれぞれに所定の
等しい流量で流すように分割する圧力補償型燃料配給弁
と、前記ポンプの下流かつ前記燃料配給弁の上流で液体
燃料の圧力を測定する圧力トランスジューサと、前記ポ
ンプおよび前記燃料配給弁の間に配置された圧力制御弁
と、前記ポンプの下流で液体燃料の総流量を測定する流
量計と、前記圧力トランスジューサおよび前記圧力制御
弁に連結され、前記圧力制御弁を制御して燃料を前記燃
料配給弁に所定の圧力で配給するとともに、前記流量計
および前記配給弁に連結され、前記燃料配給弁を経て前
記燃焼器に流れる液体燃料の総流量を制御するコントロ
ーラとを備える。
【0013】この発明の別の好適な実施態様による、タ
ービンの複数の燃焼器に液体燃料を供給する方法は、低
潤滑性液体燃料をポンプに供給する工程と、低潤滑性液
体燃料を主燃料供給ラインを通して複数の燃焼器に圧送
する工程と、主燃料供給ライン内の低潤滑性液体燃料の
圧力を測定する工程と、前記圧力測定工程に応答して、
主燃料供給ライン内の低潤滑性液体燃料の圧力を所定の
圧力に制御する工程と、前記主燃料供給ライン内の低潤
滑性液体燃料の流量を測定する工程と、前記流量測定工
程に応答して、前記配給弁を経て複数の燃焼器に向かう
低潤滑性液体燃料の総流量を制御する工程と、低潤滑性
液体燃料の流れ全体を分割して等しい流量の燃料を複数
の燃焼器に送る工程とを含む。
ービンの複数の燃焼器に液体燃料を供給する方法は、低
潤滑性液体燃料をポンプに供給する工程と、低潤滑性液
体燃料を主燃料供給ラインを通して複数の燃焼器に圧送
する工程と、主燃料供給ライン内の低潤滑性液体燃料の
圧力を測定する工程と、前記圧力測定工程に応答して、
主燃料供給ライン内の低潤滑性液体燃料の圧力を所定の
圧力に制御する工程と、前記主燃料供給ライン内の低潤
滑性液体燃料の流量を測定する工程と、前記流量測定工
程に応答して、前記配給弁を経て複数の燃焼器に向かう
低潤滑性液体燃料の総流量を制御する工程と、低潤滑性
液体燃料の流れ全体を分割して等しい流量の燃料を複数
の燃焼器に送る工程とを含む。
【0014】この発明の他の好適な実施態様によるター
ビン用の液体燃料配給システムは、複数の燃焼器と、液
体燃料を燃焼器に圧送する遠心ポンプと、前記ポンプか
ら燃料を受け取り、燃料を分割し、前記燃焼器のそれぞ
れに所定の流量で配給する圧力補償型燃料配給弁と、前
記圧力補償型燃料配給弁への液体燃料の総流量を測定す
る流量計と、前記流量計および前記燃料配給弁に連結さ
れ、前記圧力補償型燃料配給弁を経て前記燃焼器に流れ
る液体燃料の総流量を制御するコントローラとを備え
る。
ビン用の液体燃料配給システムは、複数の燃焼器と、液
体燃料を燃焼器に圧送する遠心ポンプと、前記ポンプか
ら燃料を受け取り、燃料を分割し、前記燃焼器のそれぞ
れに所定の流量で配給する圧力補償型燃料配給弁と、前
記圧力補償型燃料配給弁への液体燃料の総流量を測定す
る流量計と、前記流量計および前記燃料配給弁に連結さ
れ、前記圧力補償型燃料配給弁を経て前記燃焼器に流れ
る液体燃料の総流量を制御するコントローラとを備え
る。
【0015】したがって、この発明の主たる目的は、改
造した燃料配給システムでも、新しく装置を製造する燃
料配給システムでも、低潤滑性燃料を潤滑剤の必要なし
に使用することのできる、ターボ機関の燃焼器用の液体
燃料配給システムを提供することにある。
造した燃料配給システムでも、新しく装置を製造する燃
料配給システムでも、低潤滑性燃料を潤滑剤の必要なし
に使用することのできる、ターボ機関の燃焼器用の液体
燃料配給システムを提供することにある。
【0016】
【実施態様】図1に示す従来の液体燃料配給システム
は、液体燃料をカンニュラ型燃焼器、たとえば10で示
す燃焼器を有する代表的なヘビーデューティ・ガスター
ビンに配給するシステムである。燃料をその供給源から
前方送りポンプ(図示せず)により送り出す。たとえ
ば、ナフサと留出液の2種の液体燃料をポンプにより燃
料システムに配給する。タービン始動および停止時に留
出液を燃焼器に供給し、一方運転状態の間はナフサを供
給する。図示のように、留出液は、フィルタ12、圧力
調整弁14、流量計16および燃料切換弁18を介して
供給する。ナフサは、フィルタ20、圧力調整弁22お
よび流量計24を介して燃料切換弁18に供給すること
ができる。なお、別種の液体燃料を用いてもよく、また
この発明はナフサと留出液またはこれら燃料のいずれか
1種との組合せに限定されない。燃料切換弁18は、2
種の液体燃料の一方または他方をタービンの複数の燃焼
器に供給する。燃料切換弁18に送られた燃料はつぎ
に、複式フィルタ26を通過し、遮断弁28に達する。
主燃料がナフサのように低潤滑性であるか実質的に潤滑
性をもたない液体燃料システムにおいては、潤滑剤を燃
料に添加する。このために、潤滑剤の供給源30を設
け、デュアル計量ポンプ32により添加剤を、複式フィ
ルタ26の下流かつ停止弁28より前で、燃料ラインに
供給する。
は、液体燃料をカンニュラ型燃焼器、たとえば10で示
す燃焼器を有する代表的なヘビーデューティ・ガスター
ビンに配給するシステムである。燃料をその供給源から
前方送りポンプ(図示せず)により送り出す。たとえ
ば、ナフサと留出液の2種の液体燃料をポンプにより燃
料システムに配給する。タービン始動および停止時に留
出液を燃焼器に供給し、一方運転状態の間はナフサを供
給する。図示のように、留出液は、フィルタ12、圧力
調整弁14、流量計16および燃料切換弁18を介して
供給する。ナフサは、フィルタ20、圧力調整弁22お
よび流量計24を介して燃料切換弁18に供給すること
ができる。なお、別種の液体燃料を用いてもよく、また
この発明はナフサと留出液またはこれら燃料のいずれか
1種との組合せに限定されない。燃料切換弁18は、2
種の液体燃料の一方または他方をタービンの複数の燃焼
器に供給する。燃料切換弁18に送られた燃料はつぎ
に、複式フィルタ26を通過し、遮断弁28に達する。
主燃料がナフサのように低潤滑性であるか実質的に潤滑
性をもたない液体燃料システムにおいては、潤滑剤を燃
料に添加する。このために、潤滑剤の供給源30を設
け、デュアル計量ポンプ32により添加剤を、複式フィ
ルタ26の下流かつ停止弁28より前で、燃料ラインに
供給する。
【0017】この従来の燃料配給システムでは、容積型
ポンプ34、たとえばスクリュポンプが液体燃料を高い
圧力で流れデバイダ36に供給する。流れデバイダ36
は数組のギア対を用いて燃料を燃焼器それぞれに吐き出
す。全ての燃焼器についてのギアが同一速度で回転し、
したがって各燃焼器に名目的に等しい容積流量を与え
る。流れデバイダ36には、回転速度フィードバック装
置(図示せず)が内蔵されて、燃料流量に比例する信号
をタービンコントローラに送る。一方、コントローラは
この信号を用いて、バイパス制御弁38を制御して容積
型ポンプ34によりデバイダ36に与えられる燃料の流
量を制御する。前述したように、低潤滑性であるか潤滑
性をもたない燃料を供給するときには、流れデバイダの
ギアおよび軸受に潤滑剤を与える必要がある。これらの
燃料添加剤が流れデバイダの表面に付着し、流れデバイ
ダを定期的に保守管理しなければならないという問題を
生じる。
ポンプ34、たとえばスクリュポンプが液体燃料を高い
圧力で流れデバイダ36に供給する。流れデバイダ36
は数組のギア対を用いて燃料を燃焼器それぞれに吐き出
す。全ての燃焼器についてのギアが同一速度で回転し、
したがって各燃焼器に名目的に等しい容積流量を与え
る。流れデバイダ36には、回転速度フィードバック装
置(図示せず)が内蔵されて、燃料流量に比例する信号
をタービンコントローラに送る。一方、コントローラは
この信号を用いて、バイパス制御弁38を制御して容積
型ポンプ34によりデバイダ36に与えられる燃料の流
量を制御する。前述したように、低潤滑性であるか潤滑
性をもたない燃料を供給するときには、流れデバイダの
ギアおよび軸受に潤滑剤を与える必要がある。これらの
燃料添加剤が流れデバイダの表面に付着し、流れデバイ
ダを定期的に保守管理しなければならないという問題を
生じる。
【0018】図2に、この発明による液体燃料配給シス
テムを示す。図1の従来のシステムの部品と同じ部品に
は、同じ符号を用い、添字aをつけて示す。このシステ
ムでは、2種の液体燃料を、図1の従来のシステムと同
様に、燃料切換弁18aに供給する。しかし、図から明
らかなように、潤滑剤タンク30、計量ポンプ32およ
び潤滑剤を燃料に供給する供給ラインは存在しない。本
発明の燃料配給システムは、潤滑剤を添加する必要がな
く、そのような添加剤を供給するのに必要な付属装置も
必要がない。図1のように容積型ポンプからの流量を制
御する代わりに、容積型ポンプ34aにより供給される
液体燃料の圧力を所定の圧力に制御し、燃焼器への流量
を、コントローラおよび流量計と組み合わせた圧力補償
型燃料配給(PCFD)弁により制御し、PCFD弁に
より流れ分割を行う。特に、容積型ポンプ34aは液体
燃料を容積流量にてかつ平常状態ではPCFD弁が必要
とする圧力より高い圧力にて供給する。燃料を一定圧力
で供給するために、圧力トランスジューサ39は、主供
給ライン40内の液体燃料の圧力をモニタし、出力信号
をコントローラ42に送る。一方、コントローラ42
は、信号をバイパス圧力制御弁38aに送る。制御弁3
8aは図1に示したシステムのバイパス制御弁38と同
一構造のものである。しかし、弁38aは主供給ライン
40の流量ではなく、圧力を制御する。したがって、コ
ントローラ42は、ライン40内の圧力を感知すること
により、バイパス圧力制御弁38aを調節してライン4
0内の液体燃料を所定の圧力にて供給する。
テムを示す。図1の従来のシステムの部品と同じ部品に
は、同じ符号を用い、添字aをつけて示す。このシステ
ムでは、2種の液体燃料を、図1の従来のシステムと同
様に、燃料切換弁18aに供給する。しかし、図から明
らかなように、潤滑剤タンク30、計量ポンプ32およ
び潤滑剤を燃料に供給する供給ラインは存在しない。本
発明の燃料配給システムは、潤滑剤を添加する必要がな
く、そのような添加剤を供給するのに必要な付属装置も
必要がない。図1のように容積型ポンプからの流量を制
御する代わりに、容積型ポンプ34aにより供給される
液体燃料の圧力を所定の圧力に制御し、燃焼器への流量
を、コントローラおよび流量計と組み合わせた圧力補償
型燃料配給(PCFD)弁により制御し、PCFD弁に
より流れ分割を行う。特に、容積型ポンプ34aは液体
燃料を容積流量にてかつ平常状態ではPCFD弁が必要
とする圧力より高い圧力にて供給する。燃料を一定圧力
で供給するために、圧力トランスジューサ39は、主供
給ライン40内の液体燃料の圧力をモニタし、出力信号
をコントローラ42に送る。一方、コントローラ42
は、信号をバイパス圧力制御弁38aに送る。制御弁3
8aは図1に示したシステムのバイパス制御弁38と同
一構造のものである。しかし、弁38aは主供給ライン
40の流量ではなく、圧力を制御する。したがって、コ
ントローラ42は、ライン40内の圧力を感知すること
により、バイパス圧力制御弁38aを調節してライン4
0内の液体燃料を所定の圧力にて供給する。
【0019】流量計41もライン40内に配置され、ラ
イン40内の流量に比例する信号をコントローラ42に
送る。一方、コントローラ42は、PCFD弁のアクチ
ュエータを制御する。PCFD弁のアクチュエータの位
置は、同弁の出口通路それぞれにおける流量を決め、こ
れらの出口通路は燃焼器と連結されており、これにより
各燃焼器に正確に等しい流量を与える。さらに、PCF
D弁は、PCFD弁のオリフィスそれぞれにおける圧力
差が同じになるように圧力補償を行い、こうして各出口
通路に一定な流量を確保する。
イン40内の流量に比例する信号をコントローラ42に
送る。一方、コントローラ42は、PCFD弁のアクチ
ュエータを制御する。PCFD弁のアクチュエータの位
置は、同弁の出口通路それぞれにおける流量を決め、こ
れらの出口通路は燃焼器と連結されており、これにより
各燃焼器に正確に等しい流量を与える。さらに、PCF
D弁は、PCFD弁のオリフィスそれぞれにおける圧力
差が同じになるように圧力補償を行い、こうして各出口
通路に一定な流量を確保する。
【0020】つぎに図3に、圧力補償型燃料配給(PC
FD)弁44を線図的に示す。燃料配給弁44は、弁ハ
ウジング46を含み、このハウジング46が燃料ライン
40に連結された燃料入口48を有し、燃料を所定の圧
力にてプレナム50に受け入れる構成である。弁本体4
6は、燃焼器10の数と同数の通路52を含み、各通路
52は個々の燃焼器に入口48からの燃料を供給する。
複数のオリフィス56を有するアクチュエータ54が弁
本体46に配置されている。図3に示すように、アクチ
ュエータ54の直線運動により、アクチュエータ54の
位置に応じて、オリフィス56を対応する通路52と大
きな範囲または小さな範囲にわたって合致させ、多量ま
たは少量の燃料を供給する。その結果、オリフィス56
と通路52間に画定される複数の弁調節開口53により
正確に等しい流れ面積が得られる。各オリフィス56の
下流には、圧力補償用ばね付勢スプール弁60も設けら
れている。各スプール弁60は室62内に、プレナム5
0内の一定圧力の液体燃料と通路64を介して連通状態
に位置する。通路64はマニホールド66を介して互い
に連結されている。その結果、ピストン60の上表面は
PCFD弁に供給される液体燃料の圧力にさらされる。
各ピストン60の反対側は関連する通路52と連通して
いる。さらに、弁調節開口68が、ピストン60の下端
と燃焼器10への燃料排出ライン70との接合部に位置
する。
FD)弁44を線図的に示す。燃料配給弁44は、弁ハ
ウジング46を含み、このハウジング46が燃料ライン
40に連結された燃料入口48を有し、燃料を所定の圧
力にてプレナム50に受け入れる構成である。弁本体4
6は、燃焼器10の数と同数の通路52を含み、各通路
52は個々の燃焼器に入口48からの燃料を供給する。
複数のオリフィス56を有するアクチュエータ54が弁
本体46に配置されている。図3に示すように、アクチ
ュエータ54の直線運動により、アクチュエータ54の
位置に応じて、オリフィス56を対応する通路52と大
きな範囲または小さな範囲にわたって合致させ、多量ま
たは少量の燃料を供給する。その結果、オリフィス56
と通路52間に画定される複数の弁調節開口53により
正確に等しい流れ面積が得られる。各オリフィス56の
下流には、圧力補償用ばね付勢スプール弁60も設けら
れている。各スプール弁60は室62内に、プレナム5
0内の一定圧力の液体燃料と通路64を介して連通状態
に位置する。通路64はマニホールド66を介して互い
に連結されている。その結果、ピストン60の上表面は
PCFD弁に供給される液体燃料の圧力にさらされる。
各ピストン60の反対側は関連する通路52と連通して
いる。さらに、弁調節開口68が、ピストン60の下端
と燃焼器10への燃料排出ライン70との接合部に位置
する。
【0021】この構造は、システム圧力の変化を補償
し、各燃焼器に同一の流量を与えることが分かる。たと
えば、燃焼器への燃料排出ライン70のいずれかの下流
圧力が増加すると、下流圧力の増加が原因で、対応する
補償用スプール弁60がその分だけ開口68を開き、下
流圧力の上昇と正確に同じ量だけ、弁を経ての圧力降下
を減少する。その結果、下流圧力が上昇するにつれて、
一定の流量が維持される。反対に、下流圧力が低下する
と、補償用スプール弁60がその分だけ開口68を閉
じ、燃料ノズル圧力降下の減少と正確に同じ量だけ、ラ
インを経ての圧力降下を増加する。この場合も、各燃焼
器に同一の流量が確保される。
し、各燃焼器に同一の流量を与えることが分かる。たと
えば、燃焼器への燃料排出ライン70のいずれかの下流
圧力が増加すると、下流圧力の増加が原因で、対応する
補償用スプール弁60がその分だけ開口68を開き、下
流圧力の上昇と正確に同じ量だけ、弁を経ての圧力降下
を減少する。その結果、下流圧力が上昇するにつれて、
一定の流量が維持される。反対に、下流圧力が低下する
と、補償用スプール弁60がその分だけ開口68を閉
じ、燃料ノズル圧力降下の減少と正確に同じ量だけ、ラ
インを経ての圧力降下を増加する。この場合も、各燃焼
器に同一の流量が確保される。
【0022】ここで図2に戻ると、流量計からコントロ
ーラへの信号に応答して、コントローラ42は種々のア
ルゴリズムを介してPCFD弁44のアクチュエータ5
4を作動させ、タービンの運転状態に応じて、複数の弁
調節開口53に選択された同一流量を与える。圧力トラ
ンスジューサも信号をコントローラ42に入力し、一方
コントローラ42はバイパス圧力制御弁38aを制御し
てライン40から過剰な流れを放出し、これによりライ
ン40およびPCFD弁44に所定の液体燃料圧力を与
える。こうして、図1に示すようにポンプ34およびバ
イパス制御弁38により流量を制御し、デバイダ36に
より流れ分割を行う代わりに、本発明は、圧力トランス
ジューサ39およびコントローラ42を用いてバイパス
圧力制御弁38aを制御することにより、燃料供給ライ
ン40の圧力を制御する。さらに、コントローラ42
は、流量計41からの信号に応答し、PCFD弁44を
作動させ、一定な液体燃料流量を確保するとともに、燃
料流れを排出出口70を経て複数の燃焼器に流れる等し
い部分に分割する。
ーラへの信号に応答して、コントローラ42は種々のア
ルゴリズムを介してPCFD弁44のアクチュエータ5
4を作動させ、タービンの運転状態に応じて、複数の弁
調節開口53に選択された同一流量を与える。圧力トラ
ンスジューサも信号をコントローラ42に入力し、一方
コントローラ42はバイパス圧力制御弁38aを制御し
てライン40から過剰な流れを放出し、これによりライ
ン40およびPCFD弁44に所定の液体燃料圧力を与
える。こうして、図1に示すようにポンプ34およびバ
イパス制御弁38により流量を制御し、デバイダ36に
より流れ分割を行う代わりに、本発明は、圧力トランス
ジューサ39およびコントローラ42を用いてバイパス
圧力制御弁38aを制御することにより、燃料供給ライ
ン40の圧力を制御する。さらに、コントローラ42
は、流量計41からの信号に応答し、PCFD弁44を
作動させ、一定な液体燃料流量を確保するとともに、燃
料流れを排出出口70を経て複数の燃焼器に流れる等し
い部分に分割する。
【0023】図4に、オリジナルな装置を製造する場合
に特に有用な本発明の別の実施態様を示す。上と同じ部
品には、同じ符号を用い、添字bをつけて示す。本発明
のこの実施態様では、容積型ポンプ34の代わりに通常
の遠心ポンプ70を用いる。遠心ポンプ70は、流量の
変化にすぐに順応するので、バイパス制御弁を必要とし
ない。流量計72が遠心ポンプ70とPCFD弁44b
との間で供給ラインに挿入され、コントローラ42bに
信号を送る。一方、コントローラ42bは、その信号を
用いてPCFD弁44bのアクチュエータ54を変位さ
せ、流れ制御および複数の燃焼器への流れの均等分割を
達成する。かくして、負荷が増加し、必要とされる燃料
流れが増加するにつれて、コントローラは、増加した負
荷を感知し、同時にPCFD弁の弁調節開口53を開い
て、追加の燃料を燃焼器に与える。反対に、負荷が減少
するにつれて、コントローラは、減少した負荷を感知
し、同時に、各燃焼器に圧力補償された等しい流れを送
り続けながら、PCFD弁の弁調節開口53を小さくし
て、燃料流れを減少させる。
に特に有用な本発明の別の実施態様を示す。上と同じ部
品には、同じ符号を用い、添字bをつけて示す。本発明
のこの実施態様では、容積型ポンプ34の代わりに通常
の遠心ポンプ70を用いる。遠心ポンプ70は、流量の
変化にすぐに順応するので、バイパス制御弁を必要とし
ない。流量計72が遠心ポンプ70とPCFD弁44b
との間で供給ラインに挿入され、コントローラ42bに
信号を送る。一方、コントローラ42bは、その信号を
用いてPCFD弁44bのアクチュエータ54を変位さ
せ、流れ制御および複数の燃焼器への流れの均等分割を
達成する。かくして、負荷が増加し、必要とされる燃料
流れが増加するにつれて、コントローラは、増加した負
荷を感知し、同時にPCFD弁の弁調節開口53を開い
て、追加の燃料を燃焼器に与える。反対に、負荷が減少
するにつれて、コントローラは、減少した負荷を感知
し、同時に、各燃焼器に圧力補償された等しい流れを送
り続けながら、PCFD弁の弁調節開口53を小さくし
て、燃料流れを減少させる。
【0024】補機歯車装置により遠心ポンプを駆動する
代わりに、可変周波数インバータドライブをポンプのA
Cモータに設けてもよい。可変周波数ドライブは、部分
負荷条件下でACモータ駆動ポンプの速度を減少させ
る。このタイプのモータドライブを用いると、ポンプが
低い速度で作動するのを許し、これにより消費電力を減
少させ、ポンプ再循環流れの必要をなくすことによっ
て、部分負荷条件下でのシステムエネルギー効率が向上
する。また、PCFD弁の流れ補償要素の両端での圧力
降下を小さくすることにより、低負荷での流れ分割およ
び流量制御の正確性が向上する。
代わりに、可変周波数インバータドライブをポンプのA
Cモータに設けてもよい。可変周波数ドライブは、部分
負荷条件下でACモータ駆動ポンプの速度を減少させ
る。このタイプのモータドライブを用いると、ポンプが
低い速度で作動するのを許し、これにより消費電力を減
少させ、ポンプ再循環流れの必要をなくすことによっ
て、部分負荷条件下でのシステムエネルギー効率が向上
する。また、PCFD弁の流れ補償要素の両端での圧力
降下を小さくすることにより、低負荷での流れ分割およ
び流量制御の正確性が向上する。
【0025】以上、本発明を現在のところもっとも実用
的かつ好適と考えられる実施態様について説明したが、
本発明は開示した実施態様に限定されず、その要旨に含
まれる種々の変更や均等な配置を包含するものである。
的かつ好適と考えられる実施態様について説明したが、
本発明は開示した実施態様に限定されず、その要旨に含
まれる種々の変更や均等な配置を包含するものである。
【図1】従来のタービン用燃料配給システムの線図であ
る。
る。
【図2】本発明の液体燃料配給システムの線図である。
【図3】本発明のシステムに用いる圧力補償型燃料配給
弁の一部を拡大した断面図である。
弁の一部を拡大した断面図である。
【図4】本発明の他の実施態様によるタービン用の液体
燃料配給システムの線図である。
燃料配給システムの線図である。
10 燃焼器 34a 容積型ポンプ 38a バイパス圧力制御弁 39 圧力トランスジューサ 40 主供給ライン 41 流量計 42 コントローラ 44 PCFD弁 70 遠心ポンプ 72 流量計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハワード・ジェイ・カプラン アメリカ合衆国、ニューヨーク州、クリフ トン・パーク、リード・レーン、28番 (72)発明者 ジョージ・レイモンド・ハブシュミット アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ボール ストン・レイク、アップルウッド・ドライ ブ、6番 (72)発明者 トーマス・エドワード・ウィカート アメリカ合衆国、ニューヨーク州、クリフ トン・パーク、ケンブリッジ・アヴェニュ ー、35番
Claims (4)
- 【請求項1】 複数の燃焼器と、 液体燃料を燃焼器に圧送する容積型ポンプと、 前記ポンプから燃料を受け取り、燃料を前記燃焼器のそ
れぞれに所定の等しい流量で流すように分割する圧力補
償型燃料配給弁と、 前記ポンプの下流かつ前記燃料配給弁の上流で液体燃料
の圧力を測定する圧力トランスジューサと、 前記ポンプおよび前記燃料配給弁の間に配置された圧力
制御弁と、 前記ポンプの下流で液体燃料の総流量を測定する流量計
と、 前記圧力トランスジューサおよび前記圧力制御弁に連結
され、前記圧力制御弁を制御して燃料を前記燃料配給弁
に所定の圧力で配給するとともに、前記流量計および前
記配給弁に連結され、前記燃料配給弁を経て前記燃焼器
に流れる液体燃料の総流量を制御するコントローラとを
備えるタービン用の液体燃料配給システム。 - 【請求項2】 タービンの複数の燃焼器に液体燃料を供
給するにあたり、 低潤滑性液体燃料をポンプに供給する工程と、 低潤滑性液体燃料を主燃料供給ラインを経て複数の燃焼
器に圧送する工程と、 主燃料供給ライン内の低潤滑性液体燃料の圧力を測定す
る工程と、 前記圧力測定工程に応答して、主燃料供給ライン内の低
潤滑性液体燃料の圧力を所定の圧力に制御する工程と、 前記主燃料供給ライン内の低潤滑性液体燃料の流量を測
定する工程と、 前記流量測定工程に応答して、前記配給弁を経て複数の
燃焼器に向かう低潤滑性液体燃料の総流量を制御する工
程と、 低潤滑性液体燃料の流れ全体を分割して等しい流量の燃
料を複数の燃焼器に送る工程とを含むタービンの複数の
燃焼器に液体燃料を供給する方法。 - 【請求項3】 液体燃料圧送工程において、燃料を容積
型ポンプで圧送する、請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 複数の燃焼器と、 液体燃料を燃焼器に圧送する遠心ポンプと、 前記ポンプから燃料を受け取り、燃料を分割し、前記燃
焼器のそれぞれに所定の流量で配給する圧力補償型燃料
配給弁と、 前記圧力補償型燃料配給弁への液体燃料の総流量を測定
する流量計と、 前記流量計および前記燃料配給弁に連結され、前記圧力
補償型燃料配給弁を経て前記燃焼器に流れる液体燃料の
総流量を制御するコントローラとを備えるタービン用の
液体燃料配給システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/069,409 US6079198A (en) | 1998-04-29 | 1998-04-29 | Pressure compensated fuel delivery system for the combustors of turbomachinery |
| US09/069409 | 1998-04-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11324719A true JPH11324719A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=22088796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11118949A Pending JPH11324719A (ja) | 1998-04-29 | 1999-04-27 | タ―ボ機械の燃焼器用の圧力補償型燃料配給システム |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6079198A (ja) |
| EP (1) | EP0953749B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11324719A (ja) |
| KR (1) | KR100391535B1 (ja) |
| DE (1) | DE69926831T2 (ja) |
| TW (1) | TW387048B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017223225A (ja) * | 2016-06-16 | 2017-12-21 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ガスタービンエンジン用の液体燃料制御弁、およびエンジンへの液体燃料の流れを制御するための方法 |
| JP2023500432A (ja) * | 2019-10-30 | 2023-01-06 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 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 |
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