专利汇可以提供用于增加涡轮机动力输出的系统和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种方法和系统,其增加能够用于多种操作模式的燃气 涡轮 发动机 的轴输出。该系统包括:清洗单元,其能够将雾化 水 喷射进 燃气涡轮发动机 内,从而得以从至少一个 压缩机 叶片 释放污物;以及至少一个喷水单元,其能够在计算 流体 动 力 学模型的控制下将雾化水喷射到燃气涡轮发动机的进气道的气流中或燃气 涡轮机 处的气流中,以便增加所述气流的 质量 流,其中能够增加所述燃气涡轮发动机的动力输出。,下面是用于增加涡轮机动力输出的系统和方法专利的具体信息内容。
1.一种用于增加燃气涡轮机动力输出的系统,所述系统包括:
(a)泵单元;
(b)连接到所述泵单元的控制单元,所述控制单元基于至少一个 限定的参数、根据预定的计算流体动力学分析转化函数以形成控制模 型,从而调整所述泵单元的操作;
(c)连接到所述泵单元的清洗单元,所述清洗单元包括至少一个 喷嘴和至少一个用于控制供给到所述至少一个喷嘴的水流速的阀;
(d)连接到所述泵单元的至少一个喷水单元,所述至少一个喷水 单元包括至少一个喷嘴和至少一个用于控制供给到所述至少一个喷嘴 的水流速的阀;以及
(e)连接到所述控制单元的天气监测单元,其中所述天气单元指 示所述至少一个限定参数的至少其中之一。
2.如权利要求1所述的系统,还包括通过管路连接到所述泵单元 并且适于收集从所述燃气涡轮发动机散发出的水的集水单元,以及连接 到所述集水单元的水处理单元,其中所述水处理单元适于净化所收集的 水。
3.如权利要求1所述的系统,其中,所述控制单元控制选自如下 组中的组元,所述组的组元包括:所述清洗单元的所述至少一个阀、, 所述喷水单元的所述至少一个阀、以及所述清洗单元的所述至少一个阀 与所述喷水单元的所述至少一个阀两者。
4.如权利要求1所述的系统,其中,所述至少一个参数是选自如 下组中的组元,所述组的组元包括:周围天气状况、燃气涡轮机规格、 燃气涡轮机动力需求、以及所述燃气涡轮机的负载极限设计。
5.如权利要求4所述的系统,其中,所述至少一个参数是选自如 下组中的组元,所述组的组元包括:温度、湿度、压力、涡轮机几何形 状、以及空气运动的速度场。
6.如权利要求1所述的系统,其中,所述控制单元包括控制装置、 存储装置以及编程逻辑控制器,每个都通过信号供给线路连接到所述控 制单元,其中,所述编程逻辑控制器调整所述泵单元以制定用于清洗或 动力增加的水量。
7.如权利要求1所述的系统,其中,所述控制单元通过信号供给 线路连接到操作装置。
8.如权利要求1所述的系统,其中,用于所述清洗单元的所述流 速在约3.5升/分钟至约225升/分钟的范围。
9.如权利要求1所述的系统,其中,所述清洗单元的所述至少一 个喷嘴喷出雾化水的喷雾,以冲击在所述至少一个压缩机叶片上,基于 平均质量而言,所述喷雾包括在约80μm至约250μm范围的液滴,从而 实现污物从所述至少一个叶片的释放。
10.如权利要求1所述的系统,其中,用于所述至少一个喷射单元 的所述流速在约4升/分钟至约80升/分钟的范围。
11.如权利要求1所述的系统,其中,所述清洗单元在所述燃气涡 轮发动机运转期间运转,其中,所述清洗单元的所述至少一个喷嘴定位 于所述压缩机的上游,并且喷射出雾化水的喷雾,以穿透在所述燃气涡 轮机运转时产生的所述燃气涡轮机入口的气流。
12.如权利要求11所述的系统,其中,所述喷雾包括大小在约80μm 至约250μm范围的液滴。
13.如权利要求1所述的系统,其中,所述清洗单元在所述燃气涡 轮机被关闭时运转,且其中,所述清洗单元的所述至少一个喷嘴定位于 所述压缩机的上游,并且通入所述压缩机的入口内。
14.如权利要求1所述的系统,其中,所述至少一个喷水单元的所 述至少一个喷嘴将雾化水的喷雾喷射到所述涡轮机进气道的气流中或 者所述涡轮机处的气流中,所述喷雾包括在约10μm至约50μm范围的 液滴,从而增大所述气流的质量流,其中,所述燃气涡轮发动机的动力 输出被增加。
15.如权利要求1所述的系统,其中,所述至少一个喷水单元的所 述至少一个喷嘴耦连到喷嘴保持件,其中,所述喷嘴保持件定位在压缩 机入口面的上游,并且阀通过管路连接到所述喷嘴保持件,并且其中, 所述至少一个喷嘴将雾化水的喷雾喷射到所述涡轮机进气道的气流中, 使得在进入所述压缩机前基本上所述喷雾的所有液滴都已蒸发。
16.如权利要求15所述的系统,其中,所述喷雾液滴在约10巴至 约80巴范围的压力下喷射。
17.如权利要求15所述的系统,其中,所述喷雾液滴的大小在约 10μm至约50μm的范围。
18.如权利要求1所述的系统,其中,所述天气监测单元包括选自 如下组中的至少一个组元,所述组的组元包括:干球温度测量装置、空 气湿度测量装置以及湿球温度测量装置。
19.如权利要求1所述的系统,其中,所述至少一个喷水单元包括 至少一个喷嘴,其邻近所述压缩机定位。
20.如权利要求19所述的系统,其中,所述至少一个喷嘴定位在 所述压缩机入口的上游。
21.如权利要求19所述的系统,其中,所述至少一个喷嘴在约10 巴至约80巴范围的压力下将所述水雾化成液滴。
22.如权利要求19所述的系统,其中,所述至少一个喷嘴将所述 水雾化成在约10μm至约50μm范围的液滴。
23.如权利要求1所述的系统,其中,所述至少一个喷水单元包括 邻近所述燃烧室定位的至少一个喷嘴。
24.如权利要求23所述的系统,其中,所述至少一个喷嘴在约10 巴至约80巴范围的压力下将所述水雾化成液滴。
25.如权利要求23所述的系统,其中,所述至少一个喷嘴将所述 水雾化成在约10μm至约50μm范围的液滴。
26.如权利要求1所述的系统,其中,所述清洗单元的所述至少一 个喷嘴具有约3.5至约225升/分钟范围的总体积流量。
27.如权利要求1所述的系统,其中,所述至少一个喷射单元的所 述至少一个喷嘴具有约4至约80升/分范围的总体积流量。
28.如权利要求1所述的系统,其中,所述清洗单元进一步包括反 渗透单元。
29.如权利要求28所述的系统,其中,所述反渗透单元提供具有 在约1ppm至约5ppm范围的总溶解固体的水量。
30.如权利要求1所述的系统,其中,所述清洗单元在约10巴至 约80巴下运转。
31.一种用于增加燃气涡轮发动机的动力输出的方法,所述燃气涡 轮发动机包括进气道和燃气涡轮机,所述燃气涡轮机包括燃烧室和具有 至少一个压缩机叶片的压缩机,所述方法包括如下步骤:
(1)使用包括至少一个变速泵的泵单元增大水压;
(2)使用通过信号供给线路连接到所述泵单元的控制单元控制所 述泵单元的转速,其中所述控制单元基于输入至少一个限定的参数、根 据预定的计算流体动力学分析以形成控制模型,从而调整所述泵单元;
(3)将水供应至:
(a)通过供给线路连接到所述泵单元的清洗单元,或者
(b)通过所述供给线路连接到所述泵单元的至少一个喷射单 元,
其中,使用编程逻辑控制器控制所述水的供应;
(4)使用阀控制供应到所述清洗单元或者至少一个喷射单元的至 少一个喷嘴的水的流速;
(5)从所述清洗单元的所述至少一个喷嘴喷射雾化水滴的喷雾, 从而冲击在所述至少一个压缩机叶片上并将其弄湿,从得到污物自所述 至少一个压缩机叶片的释放;
(6)将雾化水的喷雾从所述至少一个喷水单元的至少一个喷嘴喷 射到所述涡轮机进气道的气流中或所述燃气涡轮机处的气流,从而增大 所述气流的质量流,其中,所述燃气涡轮发动机的动力输出被增加;以 及
(7)使用天气监测单元监测环境状况,其中所监测的状况通过第 二信号传达到所述控制单元。
32.如权利要求31所述的方法,还包括:
(8)使用通过管路连接到所述泵单元的集水单元收集从所述燃气 涡轮发动机散发出的水,并且使用水处理单元净化所述水。
33.如权利要求31所述的方法,其中,所述步骤(7)包括至少如 下之一:
测量干球温度;
测量空气压力;
测量空气湿度;以及
测量湿球温度。
34.如权利要求31所述的方法,其中,步骤(6)包括:
将雾化水的喷雾喷射进所述轮机进气道的气流中,使得在进入压缩 机以前,基本上所述喷雾的所有液滴都已蒸发。
35.如权利要求31所述的方法,其中,步骤(5)包括:
在足够高的速度下喷射雾化水的喷雾,以穿过所述发动机运转期间 所产生的所述气流。
36.如权利要求31所述的方法,其中,当所述燃气涡轮发动机关 闭时所述清洗单元运转,并且其中,所述清洗单元的所述至少一个喷嘴 定位在所述压缩机的上游,并且通入所述压缩机的入口内。
37.如权利要求31所述的方法,其中,步骤(6)包括如下所述步 骤:
将水喷射进所述压缩机的燃气通道。
38.如权利要求37所述的方法,其中,所述至少一个喷嘴定位在 所述压缩机的入口的上游。
39.如权利要求31所述的方法,其中,所述至少一个喷水单元包 括邻近所述燃烧室定位的至少一个喷嘴和通过管路连接到所述喷嘴并 且适于控制供给到所述喷嘴的水的流速的阀。
40.一种用于增加燃气涡轮机的动力输出的系统,所述系统包括
(a)泵单元;
(b)连接到所述泵单元的控制单元,所述控制单元基于至少一个 限定的参数、根据预定的循环组和计算流体动力学分析转化函数以形成 控制模型,从而调整所述泵单元的操作;
(c)连接到所述控制单元的喷射阵列系统,在所述燃气涡轮机的 动力增加之前,所述喷射阵列系统被预填充;
(d)连接到所述泵单元的清洗单元,所述清洗单元包括至少一个 喷嘴和至少一个用于控制供给到所述至少一个喷嘴的水流速的阀;
(e)连接到所述泵单元的至少一个喷水单元,所述至少一个喷水 单元包括至少一个喷嘴和至少一个用于控制供给到所述至少一个喷嘴 的水流速的阀;
(f)连接到所述控制单元的天气监测单元,其中所述天气单元指 示所述至少一个限定参数中的至少其中之一;以及
(g)连接到所述控制单元的计算系统,其中所述计算系统跟踪并 报告性能数据。
41.如权利要求40所述的系统,还包括通过管路连接到所述泵单 元并且适于收集从所述燃气涡轮发动机散发出的水的集水单元,以及连 接到所述集水单元的水处理单元,其中所述水处理单元适于净化所收集 的水。
42.如权利要求40所述的系统,其中,所述控制单元控制选自如 下组中的组元,所述组的组元包括:所述清洗单元的所述至少一个阀、 所述喷水单元的所述至少一个阀,以及所述清洗单元的所述至少一个阀 与所述喷水单元的所述至少一个阀两者。
43.如权利要求40所述的系统,其中,所述至少一个参数是选自 如下组中的组元,所述组的组元包括:周围天气状况、燃气涡轮机规格、 燃气涡轮机动力需求、以及所述燃气涡轮机的负载极限设计。
44.如权利要求43所述的系统,其中所述至少一个参数是选自如 下组中的组元,所述组的组元包括:温度、湿度、压力、涡轮机几何形 状、以及空气运动的速度场。
45.如权利要求40所述的系统,其中,所述控制单元包括控制装 置、存储装置以及编程逻辑控制器,每个都通过信号供给线路连接到所 述控制单元,其中,所述编程逻辑控制器调整所述泵单元以制定用于清 洗或者动力增加的水量。
46.如权利要求45所述的系统,其中,所述控制单元以开环为基 础基于空气流速和目标相对湿度的计算来计算用于完全饱和的水流速, 以收敛到由所述循环组确定的特定流速。
47.如权利要求45所述的系统,其中,所述喷射阵列系统包括喷 嘴阵列,其中,在动力增加启动前预充填所述喷嘴阵列。
48.如权利要求40所述的系统,其中,所述控制单元通过信号供 给线路连接到操作单元。
49.如权利要求40所述的系统,其中,用于所述清洗单元的所述 流速在约3.5升/分钟至约240升/分钟的范围。
50.如权利要求40所述的系统,其中,所述清洗单元的所述至少 一个喷嘴喷出雾化水的喷雾,以冲击在所述至少一个压缩机叶片上,基 于平均质量而言,所述喷雾包括在约80μm至约250μm范围的液滴,从 而实现污物从所述至少一个叶片的释放。
51.如权利要求40所述的系统,其中,用于所述至少一个喷射单 元的所述流速在约4升/分钟至约80升/分钟的范围。
52.如权利要求40所述的系统,其中,所述清洗单元在所述燃气 涡轮机运转期间运转,其中,所述清洗单元的所述至少一个喷嘴定位于 所述压缩机的上游,并且喷射出雾化水的喷雾,以穿透在所述燃气涡轮 机运转时产生的所述燃气涡轮机入口的气流。
53.如权利要求50所述的系统,其中,所述喷雾包括大小在约80μm 至约250μm范围的液滴。
54.如权利要求40所述的系统,其中,所述清洗单元在所述燃气 涡轮机被关闭时运转,且其中,所述清洗单元的所述至少一个喷嘴定位 于所述压缩机的上游,并且通入所述压缩机的入口内
55.如权利要求40所述的系统,其中,所述至少一个喷水单元的 所述至少一个喷嘴将雾化水的喷雾喷射到所述涡轮机进气道的气流中 或者所述涡轮机处的气流中,所述喷雾包括在约<10μm至约25μm范围 的液滴,从而增大所述气流的质量流,其中,所述燃气涡轮发动机的动 力输出被增加。
56.如权利要求40所述的系统,其中,所述至少一个喷水单元的 所述至少一个喷嘴耦连到喷嘴保持件,其中,所述喷嘴保持件定位在压 缩机入口面的上游,并且阀通过管路连接到所述喷嘴保持件,并且其中, 所述至少一个喷嘴将雾化水的喷雾喷射到所述涡轮机进气道的气流中, 使得在进入所述压缩机前基本上所述喷雾的所有液滴都已蒸发。
57.如权利要求56所述的系统,其中,所述喷嘴保持件是夹紧装 置,其中,所述夹紧装置完全充满紧固在过滤器壳壁外侧以防止释放异 物的配合杆装置。
58.如权利要求56所述的系统,其中,所述喷雾液滴在约60至约 145巴范围的压力下喷射。
59.如权利要求56所述的系统,其中,所述喷雾液滴的大小在约 10μm至约20μm的范围。
60.如权利要求40所述的系统,其中,所述天气监测单元包括选 自如下组中的至少一个组元,所述组的组元包括:干球温度测量装置、 空气湿度测量装置、湿球温度测量装置以及气压测量装置。
61.如权利要求40所述的系统,其中,所述至少一个喷水单元包 括至少一个喷嘴,其邻近所述压缩机定位。
62.如权利要求61所述的系统,其中,所述至少一个喷嘴定位在 所述压缩机入口的上游。
63.如权利要求61所述的系统,其中,所述至少一个喷嘴在约60 巴至约140巴范围的压力下将所述水雾化成液滴。
64.如权利要求61所述的系统,其中,所述至少一个喷嘴将所述 水雾化成在约10μm至约20μm范围的液滴。
65.如权利要求40所述的系统,其中,所述至少一个喷水单元包 括邻近所述燃烧室定位的至少一个喷嘴。
66.如权利要求65所述的系统,其中,所述至少一个喷嘴在约60 巴至约140巴范围的压力下将所述水雾化成液滴。
67.如权利要求66所述的系统,其中,所述至少一个喷嘴将所述 水雾化成在约10μm至约20μm范围的液滴。
68.如权利要求40所述的系统,其中,所述清洗单元的所述至少 一个喷嘴具有约3.5至约240升/分钟范围的总体积流量。
69.如权利要求40所述的系统,其中,所述至少一个喷射单元的 所述至少一个喷嘴具有约4至约80升/分范围的总体积流量。
70.如权利要求40所述的系统,其中,所述清洗单元进一步包括 反渗透单元。
71.如权利要求31所述的系统,其中,所述反渗透单元提供具有 在约1ppm至约5ppm范围的总溶解固体的水量。
72.如权利要求40所述的系统,其中,所述清洗单元在约10巴至 约80巴下运转。
73.如权利要求40所述的系统,其中,所述至少一个喷嘴定位在 所述燃气涡轮机的进气室部分的支柱之间。
74.如权利要求40所述的系统,其中,所述喷射阵列系统通过有 键的支撑系统支撑。
75.一种用于增加燃气涡轮发动机的动力输出的方法,所述燃气涡 轮机发动机包括进气道和燃气涡轮机,所述燃气涡轮机包括燃烧室和具 有至少一个压缩机叶片的压缩机,所述方法包括如下步骤:
(1)使用包括至少一个变速泵的泵单元增大水压;
(2)使用通过信号供给线路连接到所述泵单元的控制单元控制所 述泵单元的转速,其中,所述控制单元基于输入至少一个限定的参数、 根据预定的计算流体动力学分析以形成控制模型,从而调整所述泵单 元;
(3)将水供应至:
(a)通过供给线路连接到所述泵单元的清洗单元,或者
(b)通过所述供给线路连接到所述泵单元的至少一个喷射单 元,
其中,使用编程逻辑控制器控制所述水的供应;
(4)使用阀控制供应到所述清洗单元或者至少一个喷射单元的至 少一个喷嘴的水的流速;
(5)从所述清洗单元的所述至少一个喷嘴喷射雾化水滴的喷雾, 从而冲击在所述至少一个压缩机叶片上并将其弄湿,从而实现污物自所 述至少一个压缩机叶片的释放;
(6)预充填连接到所述控制单元以允许动力增加喷射启动的阵列 系统,其中所述动力增加喷射不会产生动力冲击;
(7)将雾化水的喷雾从所述至少一个喷水单元的至少一个喷嘴喷 射到所述涡轮机进气道的气流中或所述燃气涡轮机处的气流中,从而增 大所述气流的质量流,其中,所述燃气涡轮发动机的动力输出被增加; 以及
(8)使用天气监测单元监测环境状况,其中,所监测的状况通过 第二信号传达到所述控制单元。
76.如权利要求75所述的方法,还包括:
(9)使用通过管路连接到所述泵单元的集水单元收集从所述燃气 涡轮发动机散发出的水,并且使用水处理单元净化所述水。
77.如权利要求75所述的方法,其中,所述步骤(8)包括至少如 下之一:
测量干球温度;
测量空气压力;
测量空气湿度;以及
测量湿球温度。
78.如权利要求75所述的方法,其中步骤(7)包括:
将雾化水的喷雾喷射到所述涡轮机进气道的气流中,使得在进入压 缩机以前,基本上所述喷雾的所有液滴都已蒸发。
79.如权利要求75所述的方法,其中,使用预计流量和实际流量 之间的关系检测损伤状态,以检测堵塞的喷嘴和/或系统泄漏。
80.如权利要求75所述的方法,其中,步骤(5)包括:
在足够高的速度下喷射雾化水的喷雾,以穿过所述发动机运转期间 所产生的所述气流。
81.如权利要求75所述的方法,其中,当所述燃气涡轮发动机关 闭时所述清洗单元运转,并且其中,所述清洗单元的所述至少一个喷嘴 定位在所述压缩机的上游,并且通入所述压缩机的入口内。
82.如权利要求75所述的方法,其中,步骤(7)包括如下所述步 骤:
将水喷射进所述压缩机的燃气通道。
83.如权利要求75所述的方法,其中,所述至少一个喷嘴定位在 所述压缩机的入口的上游。
84.如权利要求75所述的方法,其中,所述至少一个喷水单元包 括邻近所述燃烧室定位的至少一个喷嘴和通过管路连接到所述喷嘴并 且适于控制供给到所述喷嘴的水的流速的阀。
85.一种系统,用以保护燃气涡轮机的进气道不受由于通过动力增 加喷雾弄湿进气道所产生的腐蚀,所述系统包括:
水槽,其捕获在所述进气道的内入口壁上流动的冷凝水;
入口排放管,其从所述水槽接收所捕获的冷凝水;
积聚器,其定位在收集所捕获的冷凝水的所述入口排放管内;
液位传感器,定位在所述积聚器上,在所捕获的冷凝水触及时致动; 以及
排放阀,其在通过所述液位传感器致动时排放所捕获的冷凝水。
86.如权利要求85所述的系统,其中,所述系统包括防腐涂层和/ 或涂层与防腐铺片的组合。
87.如权利要求85所述的系统,其中,所述排放阀是电磁阀。
88.如权利要求85所述的系统,其中,所述水槽为绕着结构的开 口与所述进气道形成圆的J形结构。
本发明总体上涉及燃气涡轮机的领域。具体地,本发明涉及用于结 合水输送设备的高压压缩机清洗的系统和方法,用于提高燃气涡轮机的 质量流,从而提高其动力输出,由此使用预定的计算流体动力学转化模 型控制该系统。
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