专利名称：涡轮机通路清洁系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及涡轮机，并且更具体地，涉及涡轮机通路清洁系统。
背景技术：
涡轮机包括压缩机部分，压缩机部分联结至涡轮部分。涡轮部分包括多个叶片或斗叶，所述多个叶片或斗叶沿气体路径延伸。斗叶由多个涡轮转子支承，所述多个涡轮转子限定了多个涡轮级。燃烧器组件产生热气体，所产生的热气体朝向多个涡轮级通过过渡件。除了来自燃烧器组件的热气体，处于较低温度下的抽取空气从压缩机部分朝向涡轮部分流动以用于冷却。期望减少抽取空气中的污染物，所述污染物可能堵塞或者通过其它方式阻塞燃烧器组件和/或涡轮部分中的通路。总体而言，压缩机部分包括进气过滤器，进气过滤器降低外来物摄入。尽管有效，但是颗粒尺寸小的外来物碎片可能流过进口过滤器。此外，外来物碎片可能在更换进口过滤器期间进入压缩机部分。目前，使高压清洁流体通过通路，以去除和/或粉碎绕过进气过滤器的外来物碎片。
发明内容
根据示例性实施例的一个方面，一种涡轮机通路清洁系统包括第一空气流通路，第一空气流通路具有构造和布置成流体连接至压缩机部分的第一进口、构造和布置成流体连接至涡轮部分的第一出口、以及在第一进口与第一出口之间延伸的第一中间部分。第一滤网布置在第一中间部分中。第二空气流通路流体联接至第一空气流通路。第二空气流通路具有布置在第一进口上游的第二进口、布置在第一出口下游的第二出口、以及在第二进口与第二出口之间延伸的第二中间部分。第二滤网布置在第二中间部分中。第一阀在第一滤网的上游和第一进口的下游 处布置在第一中间部分中，并且第二阀在第二滤网的上游和第二进口的下游处布置在第二中间部分中。第一阀和第二阀选择性地操作，以分别控制进入第一空气流通路和第二空气流通路中的流体流，从而对从涡轮机压缩机部分通向涡轮机涡轮部分的空气进行过滤。根据示例性实施例的另一个方面，一种对从涡轮机中的压缩机部分通向涡轮部分的空气流进行过滤的方法包括:将空气流引导至第一空气流通路中，第一空气流通路流体连接压缩机部分和涡轮部分；使空气流通过布置在第一空气流通路中的第一滤网；感测通过第一滤网的空气流；当通过第一滤网的空气流处于第一预定速率时关闭第一阀，以使通过第一空气流通路的空气流中断；打开第二阀，以使空气流转入第二空气流通路中，第二空气流通路流体连接压缩机部分和涡轮部分；以及使空气流通过布置在第二空气流通路中的第二滤网。根据示例性实施例的又一个方面，一种涡轮机包括:压缩机部分；涡轮部分，涡轮部分机械联结至压缩机部分；燃烧器组件，燃烧器组件流体连接至压缩机部分和涡轮部分；以及涡轮机通路清洁系统，涡轮机通路清洁系统流体连接在压缩机部分与涡轮部分之间。涡轮机通路清洁系统包括第一空气流通路，第一空气流通路具有构造和布置成流体连接至压缩机部分的第一进口、构造和布置成流体连接至涡轮部分的第一出口、以及在第一进口与第一出口之间延伸的第一中间部分。第一滤网布置在第一中间部分中。第二空气流通路流体联接至第一空气流通路。第二空气流通路具有布置在第一进口上游的第二进口、布置在第一出口下游的第二出口、以及在第二进口与第二出口之间延伸的第二中间部分。第二滤网布置在第二中间部分中。第一阀在第一滤网的上游和第一进口的下游处布置在第一中间部分中，并且第二阀在第二滤网的上游和第二进口的下游处布置在第二中间部分中。第一阀和第二阀选择性地操作，以控制进入第一空气流通路和第二空气流通路中相应的空气流通路中的流体流，从而对从涡轮机压缩机部分通向涡轮机涡轮部分的空气进行过滤。所述涡轮机进一步包括:第一传感器，所述第一传感器布置在所述第一滤网的下游，所述第一传感器构造成感测来自所述第一滤网的流并且提供第一流信号；以及第二传感器，所述第二传感器布置在所述第二滤网的下游，所述第二传感器构造成感测来自所述第二滤网的流并且提供第二流信号。所述涡轮机进一步包括:控制器，所述控制器操作性地连接至所述第一阀、所述第二阀、所述第一传感器和所述第二传感器，所述控制器基于第一流信号和第二流信号中的一个或多个流信号选择性地操作所述第一阀和所述第二阀。所述涡轮机通路清洁系统进一步包括:布置在所述第一滤网上游的第三传感器，所述第三传感器构造和布置成感测进入所述第一滤网的流并且提供第三流信号。所述涡轮机进一步包括:布置在所述第二滤网上游的第四传感器，所述第四传感器构造和布置成感测进入所述第二滤网的流并且提供第四流信号，其中所述控制器操作性地连接至所述第一传感器、所述第二传感器、所述第三传感器和所述第四传感器，所述控制器分别基于第一流信号和第三流信号、以及第二流信号和第四流信号确定所述第一滤网和所述第二滤网的状态。所述涡轮机进一步包括:蒸汽喷射系统，所述蒸汽喷射系统流体联接至所述第一空气流通路和所述第二空气流通路中的一个空气流通路。所述涡轮机进一步包括:控制器，所述控制器操作性地连接至所述蒸汽喷射系统，并且选择性地关闭所述第一阀和所述第二阀中的每一个阀且致动所述蒸汽喷射系统。通过下文结合附图的描述，这些和其它的优点以及特征将变得更加显而易见。
本发明的权利要求书中特别指出并且明确要求保护的范围。通过下文结合附图的详细描述，本发明的上述和其它的特征以及优点是显而易见的，在附图中:图1是根据示例性实施例的包括通路清洁系统的涡轮机的示意图；以及图2是示出了用于图1的通路清洁系统的控制器的方框图。详细的描述参照附图通过示例性方式对本发明的实施例及其优点和特征进行了解释。
具体实施例方式参照图1，根据示例性实施例构建的涡轮机总体示为2。涡轮机2包括压缩机部分4，压缩机部分4通过公共压缩机/涡轮轴8机械联结至涡轮部分6。燃烧器组件10流体连接至压缩机部分4和涡轮部分6。燃烧器组件10由多个沿周向间隔开的燃烧器形成，其中的一个燃烧器示为12。当然，应当理解，燃烧器组件10能够包括燃烧器的其它布置。通过该布置，压缩机部分4将压缩空气输送至燃烧器组件10。压缩空气与可燃流体混合，以形成可燃混合物。可燃混合物在燃烧器12中燃烧，以形成燃烧产物，所形成的燃烧产物通过过渡件(未示出)被输送至涡轮部分6。燃烧产物膨胀通过涡轮部分6，以例如为发电机、泵、车辆等(同样未示出)提供动力。涡轮机2还示为包括抽取空气流通路21，抽取空气流通路21将压缩机部分4流体连接至涡轮部分6。通过该布置，除了使压缩空气通向燃烧器组件10，压缩机部分4还将另一部分空气流或者抽取空气流输送至涡轮部分6。抽取空气流为涡轮部分6的各个部件(未示出)提供冷却。在操作期间，外来物可能进入压缩机部分4的进口(未单独标出)。外来物可能通过压缩机部分4压缩并且通过抽取空气流通路21通向涡轮部分6。涡轮部分6中的外来物可能堵塞冷却通路并且使涡轮机部件缺乏冷却空气。缺乏冷却空气的涡轮机部件可能失效，从而需要使涡轮机2离线以用于修复。为了减少外来物损坏，涡轮机2包括涡轮机通路清洁系统27。根据示例性实施例，通路清洁系统27包括第一空气流通路30，第一空气流通路30流体连接至抽取空气流通路21。第一空气流通路30包括第一进口 32、第一出口 33、以及第一中间部分34。第一滤网36沿第一中间部分34布置。第一滤网36对通过抽取空气流通路21从压缩机部分4通向涡轮部分6的抽取空气进行过滤。第一阀38定位在第一进口 32的下游。如下文将更充分地讨论的，第一阀38选择性地操作，以控制通过第一空气流通路30的流体流。通路清洁系统27还包括第二空气流通路40，第二空气流通路40流体连接至第一空气流通路30。第二空气流通路40包括布置在第一进口 32上游的第二进口 42、布置在第一出口 33下游的第二出口 43、以及第二中间部分44。第二滤网或过滤器46沿第二中间部分44布置。以与上文所描述的类似的方式，第二阀48定位在第二进口 42的下游。在考虑到存在堵塞的情况下，第二阀48选择性地操作，以控制通过第二空气流通路40的流体流，由此保证冷却空气连续供给至涡轮部分6中。通过该方式，示例性实施例消除了对关闭涡轮机2以用于修复的需要。进一步根据示例性实施例，通路清洁系统27包括沿第一中间部分34布置的第一传感器54和第二传感器55。第一传感器54布置在第一滤网36的上游，并且第二传感器55布置在第一滤网36的下游。第一传感器54感测进入第一滤网36中的流，而第二传感器55感测离开第一滤网36的流。如下文将更充分地讨论的，第一传感器54和第二传感器55提供第一流信号，能够对第一流信号进行监测，以确定第一滤网36的状态。S卩，通过监测沿第一空气流通路30 的流速，能够确定何时需要清洁和/或更换第一滤网36。通路清洁系统27还包括沿第二中间部分44布置的第三传感器58和第四传感器59。第三传感器58布置在第二滤网46的上游，并且第四传感器59布置在第二滤网46的下游。第三传感器58感测进入第二滤网46中的流，而第四传感器59感测离开第二滤网46的流。如下文将更充分地讨论的，第三传感器58和第四传感器59提供第二流信号，能够对第二流信号进行监测，以确定第二滤网46的状态。即，通过监测沿第二空气流通路40的流速，能够确定何时需要清洁和/或更换第二滤网46。更进一步根据示例性实施例，通路清洁系统27包括控制器70，控制器70操作性地连接至第一阀38和第二阀48中的每一个阀以及第一传感器54、第二传感器55、第三传感器58、和第四传感器59中的每一个传感器。控制器70包括中央处理单元或CPU73和存储器75。存储器75包括使得控制器70能够监测传感器54、55、58、和59以及控制第一阀38和第二阀48的一组指令。更具体地，控制器70监测通过第一空气流通路30 (并且更具体地，通过第一滤网36)的流体流。一旦控制器70确定通过第一滤网36的流速降至预定速率以下，控制器70就关闭第一阀38从而切断通过第一空气流通路30的流，并且打开第二阀48从而允许流通过第二空气流通路40。此时，可以维修/清洁或者更换第一滤网。控制器70对传感器58和59进行监测，以确定通过第二空气流通路40的流速。一旦通过第二空气流通路40的流速降至预定速率以下，控制器70就关闭第二阀48并且打开第一阀38，从而使流通过第一空气流通路30返回。再进一步根据示例性实施例，通路清洁系统27包括蒸汽喷射系统90。蒸汽喷射系统90包括蒸汽源94，蒸汽源94通过第三阀100流体连接至第一空气流通路30。阀100联接至控制器70并且被选择性地致动，以将净化蒸汽流输送至涡轮部分6中。当然，应当理解，蒸汽喷射系统90与通路清洁系统27的具体连接能够发生变化，并且能够包括与涡轮部分6的直接连接。蒸汽喷射系统90选择性地操作，以将高压蒸汽流引入涡轮部分6中，以松动、去除、分解或者通过其它方式移除可能粘附至内部冷却通路表面的颗粒。蒸汽喷射系统90能够根据当地操作条件、需求、以及/或者要求在涡轮机2的各种操作模式期间进行操作。高压蒸汽将不仅向涡轮机部件提供清洁效果，还提供冷却。因此，当期望时，控制器70关闭第一阀38和第二阀48并且打开第三阀100，以使高压蒸汽从蒸汽源94朝向涡轮部分6流动。如上所述，高压蒸汽不仅向涡轮部分6中的冷却回路提供额外的清洁，还提供冷却效果。蒸汽将持续从蒸汽源94流动，直到控制器70关闭第三阀100并且打开第一阀38和第二阀48中的一个阀，从而允许抽取空气从压缩机部分4流向涡轮部分6。在这一点上，应当理解，示例性实施例描述了包括平行滤网的涡轮机通路清洁系统，所述平行滤网对通向涡轮部分6的压缩机抽取空气流进行选择性过滤。除了过滤抽取空气，通路清洁系统还将高压蒸汽选择性地引入涡轮部分中，以提供额外的清洁和冷却。通路清洁系统的具体部位能够发生变化。此外，传感器的数量和部位能够发生变化。此外，应当理解，传感器能够 构造成测量将提供通过相应滤网的流的指标的流速、压力、或其它参数。因此，根据示例性实施例的通路清洁系统利用多个阀来随时调节并且保证连续供给至涡轮机的内部腔的压缩机抽取空气。使用多个阀允许抽取空气流持续并且降低由于考虑到冷却空气通路中潜在的堵塞/维护而关闭燃气涡轮机系统的需要。尽管已经仅结合数量有限的实施例对本发明进行了详细描述，但是应当易于理解，本发明并不限于如此公开的实施例。相反，能够将本发明修改成结合到目前为止并未进行描述但是与本发明的精神和范围相当的任何数量的改型、变型、替代或等同布置。此外，尽管已经对本发明的各个实施例进行了描述，但是应当理解，本发明的各个方面可以仅包括所述实施例中的一些。因此，本发明并不受到上文的描述的限制，而是仅仅通过所附权利要求的范围进行限定。
权利要求
1.一种涡轮机通路清洁系统，所述涡轮机通路清洁系统包括: 第一空气流通路，所述第一空气流通路具有构造和布置成流体连接至压缩机部分的第一进口、构造和布置成流体连接至涡轮部分的第一出口、以及在所述第一进口与所述第一出口之间延伸的第一中间部分； 第一滤网，所述第一滤网布置在所述第一中间部分中； 第二空气流通路，所述第二空气流通路流体联接至所述第一空气流通路，所述第二空气流通路具有布置在所述第一进口上游的第二进口、布置在所述第一出口下游的第二出口、以及在所述第二进口与所述第二出口之间延伸的第二中间部分； 第二滤网，所述第二滤网布置在所述第二中间部分中； 第一阀，所述第一阀在所述第一滤网的上游和所述第一进口的下游处布置在所述第一中间部分中；以及 第二阀，所述第二阀在所述第二滤网的上游和所述第二进口的下游处布置在所述第二中间部分中，所述第一阀和所述第二阀选择性地操作，以控制进入所述第一空气流通路和所述第二空气流通路中相应的空气流通路中的流体流，从而对从涡轮机压缩机部分通向涡轮机涡轮部分的空气进行过滤。
2.根据权利要求1所述的涡轮机通路清洁系统，其特征在于，所述涡轮机通路清洁系统进一步包括:布置在所述第一滤网下游的第一传感器，所述第一传感器构造成感测来自所述第一滤网的流并且提供第一流信号。
3.根据权利要求2所述的涡轮机通路清洁系统，其特征在于，所述涡轮机通路清洁系统进一步包括:布置在所述第二滤网下游的第二传感器，所述第二传感器构造成感测来自所述第二滤网的流并且提供第二流信号。
4.根据权利要求3所述的涡轮机通路清洁系统，其特征在于，所述涡轮机通路清洁系统进一步包括:控制器，所述控制器操作性地连接至所述第一阀、所述第二阀中、所述第一传感器和所述第二传感器，所述控制器基于第一流信号和第二流信号中的一个或多个流信号选择性地操作所述第一阀和所述第二阀。
5.根据权利要求4所述的涡轮机通路清洁系统，其特征在于，所述涡轮机通路清洁系统进一步包括:布置在所述第一滤网上游的第三传感器，所述第三传感器构造和布置成感测进入所述第一滤网中的流。
6.根据权利要求5所述的涡轮机通路清洁系统，其特征在于，所述涡轮机通路清洁系统进一步包括:布置在所述第二滤网上游的第四传感器，所述第四传感器构造和布置成感测进入所述第二滤网的流。
7.根据权利要求6所述的涡轮机通路清洁系统，其特征在于，所述控制器操作性地连接至所述第三传感器和所述第四传感器中的每一个传感器，所述控制器基于来自所述第一传感器、所述第二传感器、所述第三传感器、和所述第四传感器的信号确定所述第一滤网和所述第二滤网的状态。
8.根据权利要求1所述的涡轮机通路清洁系统，其特征在于，所述涡轮机通路清洁系统进一步包括:蒸汽喷射系统，所述蒸汽喷射系统流体联接至所述第一空气流通路和所述第二空气流通路中的一个空气流通路。
9.根据权利要求8所述的涡轮机通路清洁系统，其特征在于，所述涡轮机通路清洁系统进一步包括:控制器，所述控制器操作性地连接至所述蒸汽喷射系统，所述控制器选择性地关闭所述第一阀和所述第二阀并且致动所述蒸汽喷射系统。
10.一种对从涡轮机中的压缩机部分通向涡轮部分的空气流进行过滤的方法，所述方法包括: 将空气流引导至第一空气流通路中，所述第一空气流通路流体连接所述压缩机部分和所述涡轮部分； 使空气流通过布置在所述第一空气流通路中的第一滤网； 感测通过所述第一滤网的空气流； 当通过所述第一滤网的空气流处于第一预定速率时关闭第一阀，以使通过所述第一空气流通路的空气流中断； 打开第二阀，以使空气流转入第二空气流通路中，所述第二空气流通路流体连接所述压缩机部分和所述涡轮部分；以及 使空气流通过布置在所述第二空气流通路中的第二滤网。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括:感测通过所述第二滤网的空气流。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括:当通过所述第二滤网的空气流处于第二预定速率时，关闭所述第二阀并且打开所述第一阀。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括:选择性地引导蒸汽流朝向所述涡轮部分通过所述第一空气流通路和所述第二空气流通路中的一个空气流通路。
14.一种涡轮机，所述涡轮机包括: 压缩机部分； 涡轮部分，所述涡轮部分机械联结至所述压缩机部分； 压缩机组件，所述压缩机组件流体连接至所述压缩机部分和所述涡轮部分；以及涡轮机通路清洁系统，所述涡轮机通路清洁系统流体连接在所述压缩机部分与所述涡轮部分之间，所述涡轮机通路清洁系统包括: 第一空气流通路，所述第一空气流通路具有构造和布置成流体连接至压缩机部分的第一进口、构造和布置成流体连接至涡轮部分的第一出口、以及在所述第一进口与所述第一出口之间延伸的第一中间部分； 第一滤网，所述第一滤网布置在所述第一中间部分中； 第二空气流通路，所述第二空气流通路流体联接至所述第一空气流通路，所述第二空气流通路具有布置在所述第一进口上游的第二进口、布置在所述第一出口下游的第二出口、以及在所述第二进口与所述第二出口之间延伸的第二中间部分； 第二滤网，所述第二滤网布置在所述第二中间部分中； 第一阀，所述第一阀在所述第一滤网的上游和所述第一进口的下游处布置在所述第一中间部分中；以及 第二阀，所述第二阀在所述第二滤网 的上游和所述第二进口的下游处布置在所述第二中间部分中，所述第一阀和所述第二阀可选择地操作，以控制进入所述第一空气流通路和所述第二空气流通路中相应的空气流通路的流体流，从而对从涡轮机压缩机部分通向涡轮机涡轮部分的空气进行过滤。
15.根据权利要求14所述的涡轮机，其特征在于，所述涡轮机进一步包括: 第一传感器，所述第一传感器布置在所述第一滤网的下游，所述第一传感器构造成感测来自所述第一滤网的流并且提供第一流信号；以及 第二传感器，所述第二传感器布置在所述第二滤网的下游，所述第二传感器构造成感测来自所述第二滤网的流并且提供第二流信号。
16.根据权利要求15所述的涡轮机，其特征在于，所述涡轮机进一步包括:控制器，所述控制器操作性地连接至所述第一阀、所述第二阀、所述第一传感器和所述第二传感器，所述控制器基于第一流信号和第二流信号中的一个或多个流信号选择性地操作所述第一阀和所述第二阀。
17.根据权利要求16所述的涡轮机通路清洁系统，其特征在于，所述涡轮机通路清洁系统进一步包括:布置在所述第一滤网上游的第三传感器，所述第三传感器构造和布置成感测进入所述第一滤网的流。
18.根据权利要求17所述的涡轮机，其特征在于，所述涡轮机进一步包括:布置在所述第二滤网上游的第四传感器，所述第四传感器构造和布置成感测进入所述第二滤网的流，其中所述控制器操作性地连接至所述第一传感器、所述第二传感器、所述第三传感器和所述第四传感器，所述 控制器分别基于第一流信号和第三流信号、以及第二流信号和第四流信号确定所述第一滤网和所述第二滤网的状态。
19.根据权利要求14所述的涡轮机，其特征在于，所述涡轮机进一步包括:蒸汽喷射系统，所述蒸汽喷射系统流体联接至所述第一空气流通路和所述第二空气流通路中的一个空气流通路。
20.根据权利要求19所述的涡轮机，其特征在于，所述涡轮机进一步包括:控制器，所述控制器操作性地连接至所述蒸汽喷射系统，并且选择性地关闭所述第一阀和所述第二阀中的每一个阀且致动所述蒸汽喷射系统。
全文摘要
本发明涉及并提供一种涡轮机通路清洁系统，该涡轮机通路清洁系统包括第一空气流通路，第一空气流通路具有构造和布置成流体连接至压缩机部分的第一进口、构造和布置成流体连接至涡轮部分的第一出口、以及第一中间部分，第一中间部分包括第一滤网。第二空气流通路流体联接至第一空气流通路。第二空气流通路具有第二中间部分，第二中间部分具有第二滤网。第一阀在第一滤网的上游处布置在第一中间部分中，并且第二阀在第二滤网的上游处布置在第二中间部分中。第一阀和第二阀选择性地操作，以控制进入第一空气流通路和第二空气流通路中相应的空气流通路中的流体流，从而对从涡轮机压缩机部分通向涡轮机涡轮部分的空气进行过滤。
文档编号F02C9/18GK103225544SQ20131002883
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月25日 优先权日2012年1月27日
发明者A.M.艾尔, D.S.拜尔德, G.M.伊策尔, J.J.马尔多纳多 申请人:通用电气公司