用于涡轮组件的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及用于涡轮组件的装置。提供一种燃气涡轮组件(100)。燃气涡轮组件包括第一过滤室(130)和定位在第一过滤室下游的第二过滤室(110)。第一过滤室包括第一热交换器(140)，第一热交换器(140)构造成通过在第一热交换器处于第一操作模式时冷却被导引经过其中的空气(105)，以及通过在第一热交换器处于第二操作模式时加热空气，从而控制空气的温度。第二过滤室包括构造成冷却从第一热交换器导引的空气的第二热交换器(120)。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Device for a turbine assembly

The utility model relates to a device used for a turbine assembly. A gas turbine assembly (100) is provided. The gas turbine assembly includes a first filter chamber (130) and a second filter chamber (110) positioned downstream of the first filter chamber. The first filtering chamber includes a first heat exchanger (140), a first heat exchanger (140) configured through the first heat exchanger in the first mode of operation is guided by the cooling air (105), and in second by heating the air operation mode in the first heat exchanger, so as to control the temperature of the air. The second filter chamber includes a second heat exchanger (120) configured to cool air guided from the first heat exchanger.

【技术实现步骤摘要】

本公开的领域大体涉及涡轮组件，并且更具体地，涉及用于控制燃气涡轮的压缩机进口空气的温度以有利于改进涡轮的功率输出和/或效率的系统和方法。
技术介绍
诸如燃气涡轮的旋转机器常常用来为发电机产生功率。例如，燃气涡轮具有工作流体路径，其典型地包括处于连续流关系的空气进口、压缩机、燃烧器、涡轮和气体出口。压缩机和涡轮区段包括至少一排定位在壳体内的沿周向隔开的旋转动叶或叶片。至少一些已知的涡轮发动机用于联合发电设施和发电厂。一般而言，燃气涡轮在正常操作期间使用进口空气用于燃烧目的。进口空气被抽送经过过滤室，并且朝向压缩机，其中，压缩机排出空气与燃料混合，并且在燃烧器中点燃。因为燃气涡轮是容积恒定的吸气发动机，所以进口空气的许多因素和特征，诸如进口空气的温度、压力和/或湿度，可影响燃气涡轮系统的功率输出和整体效率。例如，当进口空气的温度低时，其密度增大，从而导致较高的质量流率流经燃气涡轮。在这样的操作条件期间，涡轮发动机的功率输出和整体效率提高。至少一些已知的涡轮组件使用蒸发冷却或使用冷却盘管来降低被向压缩机导引的空气的温度。蒸发冷却通过使水的蒸发来降低空气的温度，并且热在流经冷却盘管的工作流体和进口空气之间传递。但是，蒸发冷却的有效性是周围空气的湿度的函数，而且其有效性在具有高的相对湿度的气候中可显著降低。此外，如果冷却盘管安装在空气过滤器上游，并且进口空气被冷却到低于其露点，则饱和空气与进口空气中的微粒混合。饱和空气和微粒的混合物可堵塞空气过滤器并使燃气涡轮失误，这起因于由被堵塞的过滤器引起的大的压降。
技术实现思路
r>一方面，提供一种操作涡轮组件的方法。该方法包括在过滤室处接收空气流，过滤室包括第一热交换器。第一热交换器通过下者中的一个来控制空气的温度：选择性地冷却空气以及选择性地加热空气。然后空气从第一热交换器导引到第二热交换器，以有利于冷却空气。另一方面，提供一种用于涡轮组件的装置。该装置包括第一热交换器和第二热交换器。第一热交换器构造成控制流到涡轮组件中的空气的温度，这是通过在第一热交换器处于第一操作模式时冷却空气，以及通过在第一热交换器处于第二操作模式时加热空气。第二热交换器联接在第一热交换器下游，并且构造成冷却从第一热交换器导引的空气。又一方面，提供一种燃气涡轮组件。该燃气涡轮组件包括第一过滤室和定位在第一过滤室下游的第二过滤室。第一过滤室包括第一热交换器，其构造成控制导引经过该处的空气的温度，这是通过在第一热交换器处于第一操作模式时冷却空气，以及通过在第一热交换器处于第二操作模式时加热空气。第二过滤室包括构造成冷却从第一热交换器导引的空气的第二热交换器。附图说明图1是示例性燃气涡轮功率系统的示意图。图2是可用于图1中显示的功率系统的示例性过滤系统的示意图。图3是流经图2中显示的过滤系统的空气的示例性湿度图。部件列表100燃气涡轮功率系统105进口空气110现有的过滤室115过滤器120蒸发冷却器或喷雾器130过滤室延伸部135预过滤器138摆动板140入口冷却/加热盘管145旁通窗148旁通促动器150天气罩155漂浮物清除器160压缩机165压缩空气170燃烧器175热气体180燃气涡轮185热排气混合物188发电机190旁通系统195旁通空气200过滤系统305路径310路径315路径320路径325路径400控制阀405隔离阀410激冷水源415热水源。具体实施方式本公开的实施例涉及涡轮组件，并且更具体地，涉及用于控制用于涡轮组件的进口空气的温度的方法和装置。更具体地，本公开的实施例涉及可与蒸发冷却器结合起来使用以有利于控制压缩机进口空气的温度的热交换器。在一个实施例中，热交换器包括在蒸发冷却器上游的入口冷却/加热盘管，以在热天期间补充进口空气冷却，在燃气涡轮的部分负载操作期间加热进口空气，以及有利于防止在冷天期间在过滤室和压缩机中的冰块积聚物。更具体地，在示例性实施例中，热交换器定位在现有过滤室上游，使得热交换器可作为新的延伸部安装(即改型)到现有过滤室，而不需要使燃气涡轮停机以及更换过滤室中的现有蒸发冷却器。如1988年ASME出版的作者为R.S.Johnson的文章“TheTheoryandoperationofEvaporativeCoolersforIndustrialGasTurbineInstallation”中所描述的那样，进口空气的湿球(WB)温度限制蒸发冷却器的冷却能力。蒸发冷却是绝热过程，因为必须添加热来使水蒸发。在蒸发冷却期间，进口空气对水供热，从而降低空气的干球(DB)温度，即，明显的冷却。随着进口空气的DB温度降低，WB温度保持恒定。因此，DB温度的最大降幅是进口空气的DB温度和WB温度之间的差异。如果空气冷却到WB温度，则它变得饱和，而且该过程将是100%有效的，这仅可在理论上实现。有效性被定义为进入和离开蒸发冷却器的空气的DB温度之间的差异除以进入蒸发冷却器的空气的DB温度和WB温度之间的差异。典型地，蒸发冷却器的有效性在80%至95%之间，这取决于蒸发冷却器结构和构造。由于进口空气的DB温度和WB温度在一天当中持续地变化，所以燃气涡轮的功率输出也因此改变。在示例性实施例中，盘管安装在压缩机进口空气的流路内，并且其被供应流体，使得热在流经盘管的流体和进口空气之间传递。工作流体可为水、水和防冻剂的混合物，或制冷剂。因而，盘管可用来保持供应到压缩机的进口空气的基本恒定的温度，使得燃气涡轮的功率输出同样仍然是基本恒定的，而不管周围空气条件如何。因此，通过使得能够以高度确定性控制燃气涡轮功率输出来对设备操作者提供有价值的商业优势。当压缩机入口空气冷却到大约45°F或大约50°F(大体低于进口空气露点)时，燃气涡轮的功率输出在暖和的天气中得到优化。在这种实施例中，具有至少98%的湿度比的饱和空气包含由空气传播的冷凝物。水分分离器或漂浮物清除器可安装在冷却盘管下游，以从进口空气中移除由空气传播的水滴，以有利于防止压缩机叶片受损。大体上，可用冷却盘管代替已经安装的蒸发冷却器，以使压缩机入口空气温度降低得超过已知蒸发冷却器的容量。这种代替代价高昂，因为这需要使燃气涡轮停工一周或两周，拆除蒸发冷却器，以及修改空气进口装置，以使其适应新的冷却盘管。因而，冷却/加热盘管和蒸发冷却器的组合有利于补偿已知蒸发冷却器的冷却能力限制，以及有利于获得基本恒定的较低的压缩机入口空气温度，以在燃气涡轮中实现较高的功率输出和效率。图1是示例性燃气涡轮功率系统100的示意图。在示例性实施例中，燃气涡轮功率系统100包括处于连续流关系的过滤系统200、轴向流压缩机160、燃烧器170和燃气涡轮180。进口空气105在过滤系统200中过滤，并且被引导到轴向流压缩机160本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涡轮组件(100)的装置，所述装置包括：第一热交换器(140)，其构造成通过在所述第一热交换器处于第一操作模式时冷却流到所述涡轮组件中的空气(105)，以及通过在所述第一热交换器处于第二操作模式时加热所述空气，从而控制所述空气的温度；以及联接在所述第一热交换器下游的第二热交换器(120)，所述第二热交换器构造成冷却从所述第一热交换器导引的所述空气。

【技术特征摘要】
2012.10.01 US 13/6321861.一种用于涡轮组件(100)的装置，所述装置包括：
第一热交换器(140)，其构造成通过在所述第一热交换器处于第一操作模式时冷却流到所述涡轮组件中的空气(105)，以及通过在所述第一热交换器处于第二操作模式时加热所述空气，从而控制所述空气的温度；以及
联接在所述第一热交换器下游的第二热交换器(120)，所述第二热交换器构造成冷却从所述第一热交换器导引的所述空气。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一热交换器包括用于接收经过此处的流体流的盘管(140)，其中，所述流体构造成进行如下的至少一者：从所述空气中传递热，以及将热传递到所述空气。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述盘管构造成在所述空气被导引经过所述第一热交换器时接触所述空气。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述盘管包括入口和出口，其中，所述入口构造成接收再生流体，且所述出口构造成排出已用流体。
5.一种燃气涡轮组件，包括：
第一过滤室(130)，所述第一过滤室包括第一热交换器(140)，其构造成通过在所述第一热交换器处...

【专利技术属性】
技术研发人员：A莫塔克夫，JE梅斯特罗尼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国;US