集成式气体涡轮入口消音器和放气加热系统技术方案

本发明专利技术公开一种集成式气体涡轮入口消音器和放气加热系统，所述系统包括集成式入口放气加热系统，其中，所述入口放气设计集成在消音器或入口中。

Integrated gas turbine inlet muffler and vent heating system

The invention discloses an integrated gas turbine inlet muffler and an air bleed heating system. The system includes an integrated inlet and exhaust heating system, wherein the inlet and outgassing design is integrated in a muffler or an entry.

【技术实现步骤摘要】
集成式气体涡轮入口消音器和放气加热系统
本专利技术涉及一种入口放气加热(IBH)系统。
技术介绍
燃气涡轮发动机进行操作以产生机械功和推力。燃气涡轮发动机包括将空气引导进入压缩机段的入口，压缩机段具有多级旋转式压缩机叶片。当空气通过压缩机时，空气压力可能会增加。然后压缩空气被引导进入一个或多个燃烧器中，在此燃料喷射到压缩机空气中，并且点燃混合物。然后，热燃烧气体经由过渡管道从燃烧段引导到涡轮段。热燃烧气体导致涡轮机的多个级旋转，而这又导致压缩机旋转。在涡轮运行期间，涡轮压力比可能会增加，直至达到相关压缩机的操作压力比极限。达到操作压力比极限可导致压缩机喘振。由于燃烧室中存在压力损失，压缩机压力比可能大于涡轮压力比。压缩机压力比保护通常涉及放出排气并使排气回流到压缩机入口。排气的再循环称为入口放气加热(IBH)控制。IBH控制还可升高压缩机入口的温度，方法是将冷环境空气与热压缩机排气的放气部分混合。排气可以从压缩机的输出侧或涡轮的燃烧段重新引导至压缩机的入口。常规情况下，为了将压缩机入口温度保持在一个小范围之内，放气与压缩机入口之间会布置大量歧管。歧管可垂直或水平布置，常规情况下许多歧管采用垂直布置。燃气涡轮发动机的入口还可以包括加热装置和降噪装置。确切地说，加热装置可以包括能够将加热空气(排气)喷射到入口中的喷射装置。降噪系统还可包括多个挡板，挡板可减少由通过其中的进气流产生的噪声。配备IBH的现有燃气涡轮系统存在某些缺点。授予Vega(“Vega”)等人的美国专利申请公开第2009/0241552号公开了一种具有入口放气加热系统的燃气涡轮发动机。Vega的系统利用穿过壳体的供应管道作为燃气涡轮发动机的空气入口。供应管道包括从供应管道垂直突出的多个输送管并且穿过壳体，其中每个输送管均包括多个喷射孔。这些孔布置成在通过壳体时将加热的压缩空气喷射到入口流中。所述系统存在某些缺点。第一个缺点是需要较长的管道以充分混合入口放气热量。第二个缺点是喷射孔的布置会导致过多的噪声。第三个缺点是输送管的布置需要过多的供给管，导致系统成本高而且复杂。授予Ponyavin(“Ponyavin”)等人的美国专利申请第2013/0115061号公开了另一种具有入口放气加热系统的燃气涡轮发动机。Ponyavin的系统利用位于靠近入口系统消音器段下游端的两个导管。两个导管穿过从系统外部引入压缩机的进气路径，其中导管位于入口系统内的增压室的第二端部分。Ponyavin具有与Vega和其他可用系统类似的缺点。
技术实现思路
根据一个非限制性示例性实施例，本专利技术涉及一种用于燃气涡轮的入口系统。所述系统包括进气管道；消音器段，其布置成位于所述进气管道内；以及入口放气加热系统，其布置成通过所述消音器段内的挡板中的孔口将放气流喷射到所述空气管道。其中，所述入口放气加热系统布置成通过所述挡板上游部分中的孔口将所述放气流喷射到所述进气管道。所述入口放气系统利用消音器导缆孔将所述放气流喷射到所述进气管道。其中，所述入口放气系统配置成通过所述挡板前缘区域中的孔口将所述放气流喷射到所述进气管道。所述放气流配置成以亚音速从所述消音器段的前缘区域喷射到所述进气管道。所述放气流被引入所述进气管道中，使得所述放气流至少部分地与通过所述进气管道的入口气流相对。所述入口系统进一步包括布置成位于所述消音器段外部、并与所述消音器段连续设置的入口放气加热增压室。所述放气流布置成通过所述入口放气加热增压室以及所述消音器段的所述挡板。所述入口放气加热增压室包括构造成并且尺寸适于音速流的孔板。所述入口放气加热增压室包括布置在所述孔板和所述消音器段之间的至少第一穿孔板。所述孔板与最上层穿孔板间隔开，以在其间创建一个开放区域。所述孔板与所述最上层穿孔板之间的开放区域填充有金属丝网。所述放气流布置成从所述入口放气加热输送管传输至所述入口放气加热增压室，穿过所述孔板、所述金属丝网和所述至少一个穿孔板，然后进入所述消音器段。所述增压室布置成使得所述放气流经配置通过所述消音器段的所述导缆孔进入所述入口管道。其中，所述入口放气加热增压室配置成和布置成连接至入口放气加热输送管。根据另一个非限制性示例性实施例，本专利技术涉及一种动力装置/工厂。所述动力装置包括燃气涡轮、；机械负载或电力负载、和用于燃气涡轮的入口系统，所述燃气涡轮包括压缩机、燃烧系统和涡轮段。所述入口系统包括：进气管道；消音器段，所述消音器段包括设置于其中的多个挡板；以及入口放气加热系统，所述入口放气加热系统配置成通过所述消音器段内的挡板中的孔口将放气流喷射到所述空气管道。所述方法进一步包括通过布置在所述消音器的外部的入口放气加热增压室传输放气加热空气。其中，所述方法进一步包括将孔板、至少第一穿孔板和金属丝网布置在所述增压室内的所述孔板与所述至少第一穿孔板之间的空间中。所述方法进一步包括：传输所述放气加热空气通过所述孔板、所述金属丝网和所述至少第一穿孔板，然后使所述放气加热空气进入所述消音器。所述方法进一步包括将所述挡板中的所述孔口布置成位于所述挡板的前缘区域中。附图说明图1是用于燃气发动机涡轮的已知入口系统的简化侧视图；图2是另一种已知消音器和入口放气加热系统的透视图；图3(a)是取自图1的放大细节，其中入口放气加热系统布置在消音器下游区；图3(b)是取自图1的放大细节，其中入口放气加热系统布置在消音器上游区；图4(a)示出了图2的消音器和入口放气系统的部分水平横截面；图4(b)示出了类似于图2所示的消音器和入口放气系统的部分水平横截面，其中入口放气系统布置在消音器的下游区；图5(a)示出了消音器与入口放气加热管道之间关系的示意图，其中入口放气加热管道位于消音器的上游区；图5(b)示出了消音器与入口放气加热管道之间关系的示意图，其中入口放气加热管道位于消音器的下游区；图6(a)示出了图5(a)中组件的等距视图。图6(b)示出了图5(b)中组件的等距视图。图7(a)示出了使用一组笛形管的入口放气加热系统的透视图；图7(b)示出了使用双管道IBH系统的入口放气加热系统的透视图；图7(c)示出了使用声处理喷嘴的入口放气加热系统的透视图；图7(d)示出了图7(c)中声处理喷嘴的剖面图。图8(a)示出了根据本专利技术的一个非限制性示例性实施例用于燃气涡轮发动机入口系统的透视图；图8(b)是图8(a)的放大图；图8(c)示出了图8(b)中放大细节的透视图；图8(d)是图8(c)的放大图；图9示出了指示气流的图8(b)中放大细节的透视图；图10示出了指示气流的图9的剖视图。具体实施方式下文将对本专利技术的一个或多个特定实施例进行描述。为了提供这些实施例的简要描述，说明书中可能不会描述实际实现方案中的所有特征。应了解，在任何工程或设计规划中开发任何此类实际实施方案时，均须做出大量与实施方案相关的决策，才能实现特定目标，例如，是否符合与系统相关以及与业务相关的限制，这些限制可能会因实施方案的不同而有所不同。此外，应了解，此类努力可能非常复杂和耗时，但无论如何，对受益于本专利技术的普通技术人员而言，这些仍是常规的设计、加工和制造工作。本说明书中公开了详细的实例性实施例。但是，本说明书中所公开的特定结构和功能细节仅代表描述实例性实施例的目的。然而，本专利技术的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮的入口系统，所述入口系统包括：进气管道；消音器段，所述消音器段布置在所述进气管道内，所述消音器段具有多个挡板；和入口放气加热系统，所述入口放气加热系统布置成通过所述消音器段内的挡板中的孔口将放气流喷射到所述进气管道。

【技术特征摘要】
2016.04.12 US 15/0969221.一种用于燃气涡轮的入口系统，所述入口系统包括：进气管道；消音器段，所述消音器段布置在所述进气管道内，所述消音器段具有多个挡板；和入口放气加热系统，所述入口放气加热系统布置成通过所述消音器段内的挡板中的孔口将放气流喷射到所述进气管道。2.根据权利要求1所述的入口系统，其中，所述入口放气加热系统布置成通过所述挡板上游部分中的孔口将所述放气流喷射到所述进气管道。3.根据权利要求1所述的入口系统，其中，所述入口放气系统配置成通过所述挡板前缘区域中的孔口将所述放气流喷射到所述进气管道。4.根据权利要求2所述的入口系统，其中，所述入口放气系统利用消音器导缆孔将所述放气流喷射到所述进气管道；其中，所述放气流配置成以亚音速从所述消音器段的前缘区域喷射到所述进气管道；所述放气流被引入所述进气管道中，使得所述放气流至少部分地与通过所述进气管道的入口气流相对。5.根据权利要求4所述的入口系统，进一步包括布置成位于所述消音器段外部、并与所述消音器段连续设置的入口放气加热增压室；其中，所述放气流布置成通过所述入口放气加热增压室以及所述消音器段的所述挡板；所述入口放气加热增压室包括构造成并且尺寸适于音速流的孔板；所述入口放气加热增压室包括布置在所述孔板和所述消音器段之间的至少第一穿孔板；所述孔板与最上层穿孔板间隔开，以在其间创建一个开放区域；所述孔板与所述最上层穿孔板之间的开放区域填充有金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：L梅钱特，张华，D维努戈帕塞蒂，VI潘亚温，J登奥特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US