CH708485A2 - Systems and methods for de-icing an Einlasssiebs a gas turbine and for dehumidifying air intake filters. - Google Patents

Systems and methods for de-icing an Einlasssiebs a gas turbine and for dehumidifying air intake filters. Download PDF

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CH708485A2
CH708485A2 CH12672014A CH12672014A CH708485A2 CH 708485 A2 CH708485 A2 CH 708485A2 CH 12672014 A CH12672014 A CH 12672014A CH 12672014 A CH12672014 A CH 12672014A CH 708485 A2 CH708485 A2 CH 708485A2
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CH12672014A
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Sanji Ekanayake
Alston Ilford Scipio
Dale J Davis
Ryan Margate Pastrana
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Gen Electric
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Abstract

Es wird ein System zum Enteisen einer Gasturbine (101) geschaffen. Eine Zweigleitung ist mit einem Einlasssieb (135) verbunden. Eine erste Leitung ist mit einer Stufe des Verdichters (105) und einem ersten Eingang der Mischerkomponente (185) verbunden. Eine zweite Leitung ist mit dem Abgasauslass (120) und einem zweiten Eingang der Mischerkomponente (185) verbunden. Die zweite Leitung ist dafür ausgelegt, Abgase zu extrahieren, ohne den Druck am Abgasauslass zu erhöhen. Eine dritte Leitung (190) ist mit dem Auslass der Mischerkomponente (185) und der Zweigleitung verbunden. Ein Verfahren zum Enteisen eines Gasturbinen-Einlasssiebs (135) beinhaltet das Bestimmen einer Ist-Temperatur am Einlasssieb (135) und das Bestimmen einer Soll-Temperatur am Einlasssieb. Wenn die Ist-Temperatur am Einlasssieb (135) niedriger ist als die Soll-Temperatur am Einlasssieb (135), wird eine erste Strömungsrate einer Luft-Abgas-Mischung berechnet, die nötig ist, um die Soll-Einlasssiebtemperatur zu erhalten. Das Verfahren beinhaltet auch das Extrahieren einer Menge an Abgas aus dem Turbinenabgasauslass-Untersystem (120) ohne Erhöhen eines Drucks am Turbinenabgasauslass-Untersystem (120), das Extrahieren einer Menge an Luft aus einer Verdichterstufe und das Mischen der Menge an Abgas mit der Menge an Luft, um eine Luft-Abgas-Mischung zu erzeugen, die zum Einlasssieb (135) befördert wird.A system for defrosting a gas turbine (101) is provided. A branch line is connected to an inlet screen (135). A first line is connected to a stage of the compressor (105) and a first input of the mixer component (185). A second conduit is connected to the exhaust outlet (120) and a second input of the mixer component (185). The second line is designed to extract exhaust gases without increasing the pressure at the exhaust outlet. A third conduit (190) is connected to the outlet of the mixer component (185) and the branch conduit. A method for defrosting a gas turbine inlet strainer (135) includes determining an actual temperature at the inlet strainer (135) and determining a desired temperature at the intake strainer. When the actual temperature at the inlet screen (135) is lower than the target temperature at the inlet screen (135), a first flow rate of air-exhaust mixture necessary to obtain the desired inlet screen temperature is calculated. The method also includes extracting an amount of exhaust gas from the turbine exhaust outlet subsystem (120) without increasing pressure at the turbine exhaust outlet subsystem (120), extracting an amount of air from a compressor stage, and mixing the amount of exhaust gas with the amount Air to produce an air-exhaust mixture that is conveyed to the intake screen (135).

Description

Verweis auf verwandte AnmeldungenReference to related applications

[0001] Diese Anmeldung ist eine Teilfortsetzung von US-Seriennummer 13/303,852, eingereicht am 23. November 2011. This application is a continuation-in-part of US Serial No. 13 / 303,852 filed Nov. 23, 2011.

Gebiet der TechnikField of engineering

[0002] Der hier beschriebene Gegenstand betrifft allgemein Gasturbinen und genauer Verfahren und Systeme, mit denen eine Vereisung von Einlasssieben von Gasturbinen verhindert werden soll. The subject matter described herein generally relates to gas turbines and more particularly to methods and systems for preventing icing of gas turbine inlet screens.

Allgemeiner Stand der TechnikGeneral state of the art

[0003] Gasturbinen beinhalten in der Regel einen Verdichter zum Verdichten von einströmender Luft, einen Brenner zum Mischen von Brennstoff mit der verdichteten Luft und zum Entzünden einer Brennstoff/Luft-Mischung, um einen Hochtemperatur-Gasstrom zu bilden, und einen Turbinenabschnitt, der von dem Hochtemperatur-Gasstrom angetrieben wird. Gas turbines typically include a compressor for compressing incoming air, a burner for mixing fuel with the compressed air and for igniting a fuel / air mixture to form a high temperature gas stream, and a turbine section derived from the high-temperature gas stream is driven.

[0004] Gasturbinen werden weltweit unter vielfältigen klimatischen Bedingungen für die Erzeugung elektrischer Leistung oder als mechanische Antriebe für die Betätigung vom Pumpen und Verdichtern verwendet. Ein Betrieb unter Bedingungen kalter Umgebungstemperaturen und hoher Feuchtigkeit bewirkt häufig eine Eisbildung auf den Komponenten eines Turbineneinlassfiltergehäuses. Häufig ist diese Eisbildung auf Luftfilterelementen (Vogelschutzgittern, Feuchtigkeitsabscheidern, Koaleszenzfiltern und Filtermodulen) schwerwiegend genug, um einen Luftstrom zu beschränken und einen Abfall des Einlassluftdrucks über dem Filtergehäuse zu bewirken, was zu einem Leistungsverlust der Gasturbine oder sogar zu einem Abschalten führt. Ein Eisniederschlag bildet sich, wenn Wasser, das als Flüssigkeit oder Feststoff bei einer Temperatur nahe oder unter dem Gefrierpunkt aufgenommen wird, an den meisten freiliegenden Oberflächen haftet, was zur Eisbildung führt. Ebenso bildet sich Eis, wenn gesättigte gekühlte Luft mit kälteren Filtergehäuseoberflächen in Kontakt kommt. Gas turbines are used worldwide under diverse climatic conditions for the production of electrical power or as mechanical drives for the operation of pumps and compressors. Operation under cold ambient and high humidity conditions often causes ice formation on the components of a turbine inlet filter housing. Often, this ice formation on air filter elements (bird screens, moisture traps, coalescing filters, and filter modules) is severe enough to restrict airflow and cause a fall in intake air pressure over the filter housing, resulting in power loss of the gas turbine or even shutdown. Ice precipitate forms when water, which is taken up as a liquid or solid at a temperature near or below freezing, adheres to most exposed surfaces, causing ice formation. Likewise, ice forms when saturated cooled air comes into contact with colder filter housing surfaces.

[0005] Ein üblicher Ansatz zur Beherrschung der Eisbildung besteht darin, die Feuchtigkeitsabscheider und Koaleszenzfilter, die in einer Wetterhaube installiert sind, zu entfernen und die Umgebungsluft stromaufwärts von den Luftfiltermodulen mittels warmer Luft oder Spiralen zu erwärmen, die entweder mit Dampf oder mit einer Mischung aus warmem Wasser/Glycol beliefert werden. A common approach to controlling ice formation is to remove the moisture separators and coalescing filters installed in a weather hood and to heat the ambient air upstream of the air filter modules by means of warm air or spirals, either steam or mixed be supplied from warm water / glycol.

[0006] Bei einem typischen Enteisungssystem nach dem Stand der Technik wird mittels eines im Abgasrohrkanal positionierten Umgehungsventils Abgas zurückgeführt. Dadurch können genügend warme Gase konstant zum Einlass zurückgeführt werden, damit die Lufttemperatur am Turbineneinlass bei mindestens +40 °F gehalten werden kann. Dieser Ansatz hat den Nachteil, dass der Druck am Turbinenabgasauslass erhöht wird, was sich negativ auf die Leistung der Gasturbine auswirkt. In a typical deicing system of the prior art, exhaust gas is recirculated by means of a bypass valve positioned in the exhaust duct. This allows sufficient warm gases to be constantly returned to the inlet to keep the air temperature at the turbine inlet at least + 40 ° F. This approach has the disadvantage that the pressure at the turbine exhaust outlet is increased, which has a negative effect on the performance of the gas turbine.

[0007] Eine andere Art eines Enteisungssystems nutzt Heizspiralen, die vor den Einlassfiltern angeordnet werden, um eine Erwärmung unter Umgebungsbedingungen zu ermöglichen, welche die Bildung von Eis auf den Luftfiltern, Innenfiltergehäusewänden ebenso wie stromabwärts gelegenen Turbinenkomponenten, beispielsweise Einlassleitschaufeln und Schaufeln der ersten Verdichterstufe, begünstigen. Bei Systemen auf Spiralenbasis wird Wärme in Form einer Mischung aus warmem Wasser/Glycol oder einem unter niedrigem Druck stehenden Dampf (LP) zu den Spiralen geliefert. Dieser Ansatz erhöht die Kapitalkosten und kann sich aufgrund der zusätzlichen Luftstrombeschränkung (dem Druckabfall), der beispielsweise durch die Heizspiralen verursacht wird, über dem Betriebsjähr negativ auf die Produktionsleistung auswirken. Another type of defrosting system utilizes heating coils placed in front of the inlet filters to allow for heating under ambient conditions involving the formation of ice on the air filters, inner filter housing walls as well as downstream turbine components, for example inlet vanes and blades of the first compressor stage, favor. In spiral-based systems, heat is supplied to the coils in the form of a mixture of warm water / glycol or low pressure steam (LP). This approach increases the cost of capital and may adversely affect production output due to the additional restriction of air flow (the pressure drop) caused for example by the heating coils over the operating year.

[0008] Ein weiterer Ansatz besteht darin, mehrere Heizplatten (Bündel) vorzusehen, die an dem Einlassluftfiltergehäuse der Turbine oder angrenzend an dieses vorgesehen sind. Jede Heizplatte ist mit einem oder mehreren elektrischen Widerstandsheizelementen versehen. Ausserdem ist ein Controller zum selektiven Aktivieren der Widerstandsheizelemente auf jeder von den Heizplatten vorgesehen. Another approach is to provide a plurality of heating plates (bundles) provided on or adjacent to the intake air filter housing of the turbine. Each heating plate is provided with one or more electrical resistance heating elements. In addition, a controller for selectively activating the resistance heating elements is provided on each of the heating plates.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

[0009] Die Erfindung liefert eine Lösung für das Problem der Verhütung der Eisbildung auf den Einlassgittern der Gasturbine ohne einen nennenswerten Leistungsverlust. The invention provides a solution to the problem of preventing the formation of ice on the inlet grates of the gas turbine without a significant loss of power.

[0010] Gemäss einem nicht-beschränkenden Ausführungsbeispiel betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erwärmen eines Einlasssiebs in einer Gasturbine. Das Verfahren beinhaltet die Bestimmung einer Ist-Einlasssiebtemperatur und die Bestimmung einer Soll-Einlasssiebtemperatur. Wenn die Ist-Einlasssiebtemperatur niedriger ist als die Soll-Einlasssiebtemperatur, beinhaltet das Verfahren das Berechnen einer ersten Strömungsrate einer Luft/Abgasmischung, die nötig ist, um die Soll-Einlasssiebtemperatur zu erreichen. Das Verfahren beinhaltet auch das Extrahieren einer Menge an Abgas aus dem Turbinenabgasauslass-Untersystem ohne Erhöhen eines Drucks am Turbinenabgasauslass-Untersystem, das Extrahieren einer Menge an Luft aus einer Verdichterstufe und das Mischen der Menge an Abgas mit der Menge an Luft, um eine Luft-Abgas-Mischung zu erzeugen. Das Verfahren beinhaltet ausserdem das Befördern der- Luft-Abgas-Mischung zum Einlasssieb, wobei die Luft-Abgas-Mischung mit einer Strömungsrate befördert wird, die der ersten Strömungsrate gleich ist. According to one non-limiting embodiment, the invention relates to a method for heating an inlet screen in a gas turbine. The method includes determining an actual intake screen temperature and determining a desired intake screen temperature. If the actual intake screen temperature is lower than the desired intake screen temperature, the method includes calculating a first flow rate of air / exhaust gas mixture necessary to achieve the desired intake screen temperature. The method also includes extracting an amount of exhaust gas from the turbine exhaust outlet subsystem without increasing a pressure at the turbine exhaust outlet subsystem, extracting an amount of air from a compressor stage, and mixing the amount of exhaust gas with the amount of air to produce an air Generate exhaust mixture. The method also includes conveying the air-exhaust mixture to the intake screen, wherein the air-exhaust mixture is conveyed at a flow rate equal to the first flow rate.

[0011] Das Verfahren kann beinhalten, dass das Befördern der Luft-Abgas-Mischung zum Einlasssieb das Justieren eines Einlasssiebsteuerventils umfasst. The method may include conveying the air-exhaust mixture to the intake screen comprising adjusting an intake screen control valve.

[0012] Jedes der oben genannten Verfahren kann umfassen, dass das Mischen der Menge an Abgas mit der Menge an Luft, um die Luft-Abgas-Mischung zu erzeugen, das Mischen der Menge an Abgas mit der Menge an Luft in einem Ejektor umfasst. Each of the above methods may include mixing the amount of exhaust gas with the amount of air to produce the air-exhaust mixture, mixing the amount of exhaust gas with the amount of air in an ejector.

[0013] Jedes der oben genannten Verfahren kann das Hinzufügen von Luft zu der Menge an Abgas beinhalten. Each of the above methods may include adding air to the amount of exhaust gas.

[0014] Jedes der oben genannten Verfahren kann ferner umfassen: das Bestimmen einer Ist-Verdichtereinlasstemperatur, das Bestimmen einer Soll-Verdichtereinlasstemperatur; wenn die Ist-Verdichtereinlasstemperatur niedriger ist als die Soll-Verdichtereinlasstemperatur, ist ferner enthalten: das Berechnen einer zweiten Strömungsrate einer Luft-Abgas-Mischung, die nötig ist, um die Soll-Verdichtereinlasstemperatur zu erreichen; das Extrahieren einer Menge an Abgas aus einem Turbinenabgasauslass; das Extrahieren einer Menge an Luft aus einer Verdichterstufe; das Mischen der Menge an Abgas mit der Menge an Luft, um die Luft-Abgas-Mischung zu erzeugen; und Befördern der Luft-Abgas-Mischung zu einem Verdichtereinlass; wobei die Luft-Abgas-Mischung eine Strömungsrate aufweist, die der zweiten Strömungsrate gleich ist. [0014] Each of the above methods may further include: determining an actual compressor inlet temperature, determining a desired compressor inlet temperature; When the actual compressor inlet temperature is lower than the desired compressor inlet temperature, further comprising: calculating a second flow rate of air-exhaust mixture necessary to achieve the desired compressor inlet temperature; extracting an amount of exhaust gas from a turbine exhaust outlet; extracting an amount of air from a compressor stage; mixing the amount of exhaust gas with the amount of air to produce the air-exhaust mixture; and conveying the air-exhaust mixture to a compressor inlet; wherein the air-exhaust mixture has a flow rate equal to the second flow rate.

[0015] Jedes der oben genannten Verfahren kann beinhalten, dass das Befördern der Luft-Abgas-Mischung zum Einlasssieb das Justieren eines Einlasssiebsteuerventils umfasst. Each of the above methods may include conveying the air-exhaust mixture to the intake screen comprising adjusting an intake screen control valve.

[0016] Jedes der oben genannten Verfahren kann umfassen, dass die Soll-Einlasssiebtemperatur ausreicht, um das Einlasssieb zu enteisen. Any of the above methods may include that the desired intake screen temperature is sufficient to defrost the intake screen.

[0017] Jedes der oben genannten Verfahren kann umfassen, dass die Soll-Einlasssiebtemperatur ausreicht, um das Einlassluftfilter zu entfeuchten. Any of the above methods may include where the desired intake screen temperature is sufficient to dehumidify the intake air filter.

[0018] In einer anderen Ausführungsform weist ein System einen Verdichter, eine Turbine mit einem Abgasauslass und ein Einlasssieb auf. Eine Zweigleitung ist mit dem Einlasssieb verbunden. Eine Mischerkomponente mit einem ersten Eingang, einem zweiten Eingang und einem Ausgang ist bereitgestellt. Eine erste Leitung ist mit einer Stufe des Verdichters und dem ersten Eingang der Mischerkomponente verbunden. Eine zweite Leitung ist mit dem Abgasauslass und dem zweiten Eingang der Mischerkomponente verbunden, wobei die zweite Leitung dafür ausgelegt ist, Abgase zu extrahieren, ohne den Druck am Abgasauslass zu erhöhen. Eine dritte Leitung ist mit dem Auslass der Mischerkomponente und der Zweigleitung verbunden. In another embodiment, a system includes a compressor, a turbine with an exhaust gas outlet, and an intake screen. A branch line is connected to the inlet screen. A mixer component having a first input, a second input, and an output is provided. A first line is connected to a stage of the compressor and the first input of the mixer component. A second conduit is connected to the exhaust outlet and the second inlet of the mixer component, the second conduit adapted to extract exhaust gases without increasing the pressure at the exhaust outlet. A third conduit is connected to the outlet of the mixer component and the branch conduit.

[0019] Das System kann ferner ein erstes Steuerventil umfassen, das an der ersten Leitung angeordnet ist. The system may further include a first control valve disposed on the first conduit.

[0020] Jedes der oben genannten Systeme kann ferner ein erstes Blockventil umfassen, das an der zweiten Leitung angeordnet ist. Each of the above systems may further include a first block valve disposed on the second conduit.

[0021] Jedes der oben genannten Systeme kann ferner ein zweites Steuerventil umfassen, das an der dritten Leitung angeordnet ist. Each of the above systems may further include a second control valve disposed on the third conduit.

[0022] Jedes der oben genannten Systeme kann ferner ein IBH-System, das mit dem Verdichter verbunden ist, und eine IBH-Zweigleitung umfassen, die mit der dritten Leitung und dem IBH-System verbunden ist. Each of the above systems may further include an IBH system connected to the compressor and an IBH branch line connected to the third line and the IBH system.

[0023] Jedes der oben genannten Systeme kann ferner einen Brenner umfassen, der mit dem Verdichter und der Turbine verbunden ist. Each of the above systems may further comprise a burner connected to the compressor and the turbine.

[0024] Jedes der oben genannten Systeme kann ferner einen Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator umfassen, der mit der Turbine verbunden ist. Each of the above systems may further comprise a heat recovery steam generator connected to the turbine.

[0025] In einer anderen Ausführungsform wird ein System bereitgestellt, das einen Verdichter, ein Verbrennungssystem, eine Turbine und ein Turbinenabgasauslass-Untersystem beinhaltet. Das System kann einen Verdichtereinlass, der mit dem Verdichter verbunden ist, und ein Einlasssieb aufweisen, das mit dem Verdichtereinlass verbunden ist. Eine Zweigleitung ist mit dem Einlasssieb verbunden. Ein Verdichterextraktions-Untersystem, das dafür ausgelegt ist, Luft aus dem Verdichter zu extrahieren, ist mit einer Stufe des Verdichters verbunden. Ein Abgasextraktions-Untersystem, das dafür ausgelegt ist, Abgase zu extrahieren, ohne den Druck am Abgasauslass-Untersystem zu erhöhen, ist mit dem Turbinenabgasauslass-Untersystem verbunden. Eine Mischerkomponente ist mit dem Verdichterextraktions-Untersystem und dem Abgasextraktions-Untersystem verbunden. Die Mischerkomponente ist dafür ausgelegt, die Luft und die Abgase zu mischen, um eine Luft-Abgas-Mischung zu erzeugen. Das System beinhaltet eine erste Leitung, die mit der Mischerkomponente und der Zweigleitung verbunden ist und die Luft-Abgas-Mischung zur Zweigleitung befördert. In another embodiment, a system is provided that includes a compressor, a combustion system, a turbine, and a turbine exhaust outlet subsystem. The system may include a compressor inlet connected to the compressor and an inlet strainer connected to the compressor inlet. A branch line is connected to the inlet screen. A compressor extraction subsystem designed to extract air from the compressor is connected to a stage of the compressor. An exhaust gas extraction subsystem configured to extract exhaust gases without increasing the pressure at the exhaust gas outlet subsystem is connected to the turbine exhaust outlet subsystem. A mixer component is connected to the compressor extraction subsystem and the exhaust extraction subsystem. The mixer component is configured to mix the air and the exhaust gases to produce an air-exhaust mixture. The system includes a first conduit connected to the mixer component and the branch conduit and delivering the air-exhaust mixture to the branch conduit.

[0026] Das oben genannte System kann ferner umfassen: eine Einlass-Wärmeabzapfungszweigleitung, die mit dem Verdichtereinlass verbunden ist; und eine zweite Leitung, die mit der Mischerkomponente und der Einlass-Wärmeabzapfungszweigleitung verbunden ist. The above system may further include: an inlet heat tapping branch pipe connected to the compressor inlet; and a second conduit connected to the mixer component and the inlet heat tapping branch conduit.

[0027] Jedes der oben genannten Systeme kann ferner umfassen: ein erstes Steuerungs-Untersystem, das an der zweiten Leitung angeordnet ist; ein zweites Steuerungs-Untersystem, das mit dem Abgasextraktions-Untersystem verbunden ist; und ein drittes Steuerungs-Untersystem, das mit dem Verdichterextraktions-Untersystem verbunden ist. Each of the above systems may further comprise: a first control subsystem disposed on the second conduit; a second control subsystem connected to the exhaust extraction subsystem; and a third control subsystem connected to the compressor extraction subsystem.

[0028] Jedes der oben genannten Systeme kann ferner eine mechanische Last umfassen, die mit der Turbine verbunden ist. Each of the above systems may further include a mechanical load connected to the turbine.

[0029] Jedes der oben genannten Systeme kann ferner eine Dampfturbine umfassen, die mit dem Turbinenabgasauslass-Untersystem verbunden ist. Each of the above systems may further include a steam turbine connected to the turbine exhaust outlet subsystem.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

[0030] Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlicheren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Zusammenschau mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich, in denen anhand von Beispielen die Prinzipien bestimmter Aspekte der Erfindung dargestellt werden. <tb>Fig. 1<SEP>ist ein Schema einer Ausführungsform eines Systems zum Enteisen eines Gasturbinen-Einlasssiebs. <tb>Fig. 2<SEP>ist ein Schema einer Ausführungsform eines Steuersystems, das in einem System zum Enteisen eines Gasturbinen-Einlasssiebs verwendet wird. <tb>Fig. 3<SEP>ist eine alternative Ausführungsform eines Systems zum Enteisen eines Gasturbinen-Einlasssiebs. <tb>Fig. 4<SEP>ist eine alternative Ausführungsform eines Systems zum Enteisen eines Gasturbinen-Einlasssiebs. <tb>Fig. 5<SEP>ist Ablaufschema, das ein Verfahren zum Enteisen eines Gasturbinen-Einlasssiebs darstellt. <tb>Fig. 6<SEP>ist ein Ablaufschema, das zusätzliche Schritte in einem Verfahren zum Enteisen eines Gasturbinen-Einlasssiebs darstellt.Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following more particular description of the preferred embodiment, taken in conjunction with the accompanying drawings, which illustrate, by way of example, the principles of certain aspects of the invention. <Tb> FIG. 1 <SEP> is a schematic of one embodiment of a system for defrosting a gas turbine inlet strainer. <Tb> FIG. 2 <SEP> is a schematic of one embodiment of a control system used in a system for defrosting a gas turbine inlet strainer. <Tb> FIG. 3 <SEP> is an alternate embodiment of a system for defrosting a gas turbine inlet strainer. <Tb> FIG. 4 <SEP> is an alternate embodiment of a system for defrosting a gas turbine inlet strainer. <Tb> FIG. FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of defrosting a gas turbine inlet strainer. FIG. <Tb> FIG. FIG. 6 is a flowchart illustrating additional steps in a method of defrosting a gas turbine inlet strainer.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

[0031] In Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines Gasturbinensystems 100 mit einer Einlasssiebenteisungsfunktion dargestellt. Das Gasturbinensystem 100 kann eine oder mehrere Gasturbinen 101 aufweisen. Jede Gasturbine 101 weist einen Verdichter 105 auf, der einen ankommenden Luftstrom komprimiert. Der Verdichter 105 liefert den verdichteten Luftstrom zu einem Verbrennungs-Untersystem 110, wo der verdichtete Luftstrom mit einem verdichteten Brennstoffstrom vermischt wird und die Mischung entzündet wird, um einen Verbrennungsgasstrom zu erzeugen. Der Verbrennungsgasstrom wird seinerseits zu einer Turbine 115 geliefert und treibt die Turbine 115 an, um mechanische Arbeit zu erzeugen. Die mechanische Arbeit, die in der Turbine 115 erzeugt wird, treibt den Verdichter 105 und einen externen Verbraucher an, beispielsweise einen elektrischen Generator. Der Verbrennungsgasstrom kann über ein Abgasauslass-Untersystem 120 zu einem Abgasrohr abgeführt oder auf andere Weise entsorgt werden. In Fig. 1, an embodiment of a gas turbine system 100 is shown with an inlet screen deicing function. The gas turbine system 100 may include one or more gas turbines 101. Each gas turbine 101 has a compressor 105 that compresses an incoming airflow. The compressor 105 delivers the compressed air stream to a combustion subsystem 110 where the compressed air stream is mixed with a compressed fuel stream and the mixture is ignited to produce a combustion gas stream. The combustion gas stream in turn is supplied to a turbine 115 and drives the turbine 115 to produce mechanical work. The mechanical work generated in the turbine 115 drives the compressor 105 and an external consumer, such as an electric generator. The combustion gas stream may be exhausted via an exhaust outlet subsystem 120 to an exhaust pipe or otherwise disposed of.

[0032] Die Gasturbine 101 kann ein Verdichtereinlass-Untersystem 125 beinhalten mit einer gelenkigen Einlass-Leitschaufel 130, die sich in der Gasturbine 101 im Wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckt. The gas turbine 101 may include a compressor inlet subsystem 125 having an articulated inlet guide vane 130 extending in the gas turbine 101 in a substantially circumferential direction.

[0033] Die Gasturbine 101 kann ein Einlasssieb 135 oder ein Filtergehäuse aufweisen, das Filteranordnungen beinhaltet, die mehrere Einlassluftfilter 136 aufweisen, die Feuchtigkeit und teilchenförmiges Material, beispielsweise Staub und Schmutz, aus der Luft entfernen, die zu der Gasturbine 101 kanalisiert wird. The gas turbine 101 may include an inlet screen 135 or a filter housing including filter assemblies having a plurality of inlet air filters 136 that remove moisture and particulate matter, such as dust and dirt, from the air that is channeled to the gas turbine 101.

[0034] Das Gasturbinensystem 100 kann auch eine Verdichterumgehungsleitung 140 (eine erste Leitung) aufweisen, die genutzt wird, um eine Menge an verdichteter Luft aus einer Stufe des Verdichters 105 zu extrahieren. Assoziiert mit der Verdichterumgehungsleitung 140 ist ein Steuerungs-Untersystem für die erste Leitung, 145, das ein Steuerventil für die erste Leitung, 150, und einen Stromsensor für die erste Leitung, 155, aufweisen kann. Das Gasturbinensystem 100 weist ausserdem eine Abgasauslass-Umgehungsleitung 160 (eine zweite Leitung) und ein Steuerungs-Untersystem für die zweite Leitung, 165, auf. Die Abgasauslass-Umgehungsleitung 160 extrahiert eine Menge an Abgasen aus dem Abgasauslass-Untersystem 120, ohne den Druck am Abgasauslass-Untersystem 120 zu erhöhen (beispielsweise durch Ansaugung). Das Steuerungs-Untersystem für die zweite Leitung, 165, kann ein Blockventil für die zweite Leitung, 170, aufweisen. Abgase, die durch die Abgasauslass-Umgehungsleitung 160 strömen, können mit gefilterter Luft aus der Quelle für gefilterte Luft, 175, gemischt werden. Die Menge der gefilterten Luft wird mit dem Steuerventil für gefilterte Luft, 180, gesteuert. Eine alternative Quelle für ungefilterte Luft, 176, ist ungefiltert und wird mit dem Steuerventil 181 gesteuert und kann mit dem Strom in der Abgasauslass-Umgehungsleitung 160 gemischt werden. The gas turbine system 100 may also include a compressor bypass line 140 (a first line) that is used to extract an amount of compressed air from a stage of the compressor 105. Associated with the compressor bypass line 140 is a first line control subsystem 145, which may include a first line control valve 150, and a first line current sensor 155, 155. The gas turbine system 100 further includes an exhaust outlet bypass 160 (a second conduit) and a second conduit control subsystem 165, 165. The exhaust outlet bypass 160 extracts an amount of exhaust gases from the exhaust outlet subsystem 120 without increasing the pressure at the exhaust outlet subsystem 120 (eg, by suction). The second line control subsystem, 165, may include a second line blocking valve, 170. Exhaust gases flowing through the exhaust outlet bypass 160 may be mixed with filtered air from the filtered air source 175. The amount of filtered air is controlled by the filtered air control valve, 180. An alternative source of unfiltered air, 176, is unfiltered and is controlled with the control valve 181 and may be mixed with the flow in the exhaust gas outlet bypass 160.

[0035] Luft aus der Verdichter-Umgehungsleitung 140 und Abgase aus der Abgasauslass-Umgehungsleitung 160 – die mit gefilterter oder ungefilterter Luft vermischt sein können, aber nicht vermischt sein müssen – werden in der Mischerkomponente 185, beispielsweise einem Ejektor, gemischt. Wie der Fachmann weiss, sind Ejektoren eine Art von Strahlpumpe, die keine beweglichen Teile brauchen, um eine Flüssigkeit oder ein Gas aus einem bestimmten Bereich auspumpen zu können. Diese Pumpen nutzen ihren Aufbau, um Energie über den Venturi-Effekt von einem Fluid auf ein anderes zu übertragen. Im Ejektor strömt das Antriebsfluid (unter Druck stehende Luft aus dem Verdichter 105) durch die Düse des Ejektors und wandelt die Druckenergie in einen Strahl um. Das Ergebnis davon ist, dass das Fluid an der Vorderseite des Strahls verdrängt wird, wodurch ein Bereich niedrigen Drucks am Ausgang der Düse erzeugt wird. Abgase werden über den Einlassstutzen des Ejektors eingesaugt, wodurch ein Saugstrom erzeugt wird. Die verdichtete Luft und die eingesaugten Abgase werden vermischt, während sie sich durch den Diffusor des Ejektors bewegen. Die Geschwindigkeitsenergie dieser Luft-Abgas-Mischung wird in Druckenergie umgewandelt, so dass die Luft-Abgas-Mischung mit einem Gegendruck, der stärker ist als der Saugdruck, aus dem Ejektor ausgetragen wird. Air from the compressor bypass 140 and exhaust from the exhaust outlet bypass 160 - which may be mixed with filtered or unfiltered air but need not be mixed - are mixed in the mixer component 185, such as an ejector. As those skilled in the art know, ejectors are a type of jet pump that does not require moving parts to pump out a liquid or gas from a particular area. These pumps use their design to transfer energy from one fluid to another via the Venturi effect. In the ejector, the driving fluid (pressurized air from the compressor 105) flows through the nozzle of the ejector and converts the pressure energy into a jet. The result of this is that the fluid at the front of the jet is displaced, creating a region of low pressure at the exit of the nozzle. Exhaust gases are sucked in through the inlet port of the ejector, creating a suction flow. The compressed air and exhaust gases are mixed as they move through the diffuser of the ejector. The velocity energy of this air-exhaust mixture is converted into pressure energy, so that the air-exhaust mixture is discharged from the ejector with a back pressure that is stronger than the suction pressure.

[0036] Die Mischung aus Luft und Abgasen wird zu einer dritten Leitung 190 befördert. Ein Teil der Mischung aus Luft und Abgasen kann durch eine Einlass-Wärmeabzapfungsleitung (IBH-Leitung 195) zu einer Einlass-Wärmeabzapfungszweigleitung (IBH-Zweigleitung 200) befördert werden. Die Menge an der Mischung aus Luft und Abgasen, die zur IBH-Zweigleitung 200 befördert wird, wird mittels eines IBH-Umgehungssteuerventils 205 gesteuert. Ein Teil der Luft-Abgas-Mischung kann auch durch eine Einlasssiebleitung 210 zu einer Enteisungszweigleitung 215 befördert werden. Die Menge der Luft-Abgas-Mischung, die zur Enteisungszweigleitung 215 befördert wird, wird mittels eines Einlasssieb-Steuerventils 220 gesteuert. Die Mischung aus Luft und Abgasen wird ferner mit Umgebungsluft aus einer Umgebungsluftansaugung 225 kombiniert. In dem Fall, dass der gesamte Strom in der dritten Leitung 190 zur Enteisungszweigleitung 215 befördert wird, kann die alternative Quelle für ungefilterte Luft 176 verwendet werden, um die Belastung der Einlassluftfilter 136 zu minimieren. The mixture of air and exhaust gases is conveyed to a third conduit 190. Part of the mixture of air and exhaust gases may be conveyed through an inlet heat bleed line (IBH line 195) to an inlet heat bleed branch line (IBH branch line 200). The amount of the mixture of air and exhaust gases conveyed to the IBH branch 200 is controlled by means of an IBH bypass control valve 205. A portion of the air-exhaust mixture may also be conveyed through an inlet wire 210 to a defrost branch 215. The amount of the air-exhaust mixture conveyed to the defrost branch line 215 is controlled by means of an intake screen control valve 220. The mixture of air and exhaust gases is further combined with ambient air from an ambient air intake 225. In the event that all of the flow in the third line 190 is conveyed to the defrost branch line 215, the alternative unfiltered air source 176 may be used to minimize the load on the inlet air filters 136.

[0037] Im Betrieb wird verdichtete Luft aus einer Stufe des Verdichters 105 (bei einer Temperatur Tcsn) zur Mischerkomponente 185 befördert. Abgase (bei einer Temperatur Tex) werden infolge des niedrigeren Drucks, der an der Mischerkomponente 185 erzeugt wird (z.B. an einem Ejektor) aus dem Abgasauslass-Untersystem 120 extrahiert, ohne den Druck am Abgasauslass-Untersystem 120 zu erhöhen. Die Menge an verdichteter Luft und Abgasen, die zur Mischerkomponente 185 befördert wird, hängt von der Soll-Temperatur am Einlasssieb 135 (Soll-Tis), der Ist-Temperatur am Einlasssieb 135 (Ist-Tis), der Soll-Temperatur an den Einlassluftfiltern 136 (Soll-Tfilter), der Soll-Temperatur am Verdichtereinlass (Soll-Tinlet) der Ist-Temperatur am Verdichtereinlass-Untersystem 125 (Ist-Tinlet) und der Umgebungstemperatur (Tamb) ab. Die relativen Mengen an Luft oder Gas werden unter Verwendung von Massenstromberechnungen berechnet und werden mittels des Steuerventils für die erste Leitung, 150, des Blockventils für die zweite Leitung, 170, des IBH-Umgehungssteuerventils 205 und des Einlasssiebsteuerventils 220 gesteuert. In operation, compressed air from one stage of the compressor 105 is conveyed (at a temperature Tcsn) to the mixer component 185. Exhaust gases (at a temperature Tex) are extracted from the exhaust gas outlet subsystem 120 due to the lower pressure generated at the mixer component 185 (e.g., at an ejector) without increasing the pressure at the exhaust gas outlet subsystem 120. The amount of compressed air and exhaust gases conveyed to the mixer component 185 depends on the target intake port temperature 135 (target Tis), the actual intake port 135 temperature (actual Tis), the target intake air filter temperature 136 (Desired Tfilter), the desired temperature at the compressor inlet (target Tinlet) of the actual temperature at the compressor inlet subsystem 125 (actual Tinlet) and the ambient temperature (Tamb). The relative amounts of air or gas are calculated using mass flow calculations and are controlled by the first conduit control valve 150, the second conduit block valve 170, the IBH bypass control valve 205, and the inlet strainer control valve 220.

[0038] Wie in Fig. 2 dargestellt, werden die Positionen des Steuerventils für die erste Leitung, 150, des Steuerventils für die zweite Leitung, 170, des IBH-Umgehungssteuerventils 205, des Steuerventils für gefilterte Luft, 180, des Steuerventils 181 und des Einlasssiebsteuerventils 220 von einer Steuereinheit 235 gesteuert. Die Steuereinheit 235 kann unter anderem auch Eingaben vom Stromsensor für die erste Leitung, 155 empfangen. Die Steuereinheit 235 kann eine unabhängige Steuereinheit sein oder in ein Gasturbinensteuersystem integriert sein. As shown in FIG. 2, the positions of the first-line control valve 150, the second-line control valve 170, the IBH bypass control valve 205, the filtered-air control valve 180, the control valve 181, and the Inlet screen control valve 220 is controlled by a control unit 235. The control unit 235 may also receive inputs from the first line current sensor 155, among other things. The control unit 235 may be an independent control unit or integrated into a gas turbine control system.

[0039] Ein Beispiel für ein Gasturbinensteuersystem ist das Speedtronic™ Mark VI™ Control System der General Electric Company, das dafür ausgelegt ist, alle Gasturbinensteueranforderungen zu erfüllen, einschliesslich von Geschwindigkeits- und Laststeuerfunktionen, die dazu dienen, den Kraftstoffström unter Teillastbedingungen zu steuern, und einer Temperatursteuerung, die den Kraftstoff ström auf ein Maximum steuert, das konsistent ist mit dem Erreichen von Nenn-Brenntemperaturen, und die den Luftstrom über die Einlassleitflügel steuert. Das Mark VI™-Steuersystem handhabt ausserdem die Sequenzierung der Hilfseinrichtungen, um ein vollautomatisches Starten, Abschalten und Abkühlen zu ermöglichen. Das Basissystem beinhaltet einen Schutz der Gasturbine gegen widrige Betriebsbedingungen und das Melden von anomalen Bedingungen. Somit führt das Steuersystem zahlreiche Funktionen aus, einschliesslich einer Kraftstoff-, Luft- und Emissionssteuerung, einer Sequenzierung von Kraftstoff und Zusatzeinrichtungen zum Starten, Abschalten und Abkühlen, einer Synchronisierung und Spannungsabgleichung des Generators und des Systems, einer Überwachung aller Turbinen-, Steuerungs- und Zusatzeinrichtungsfunktionen und eines Schutzes gegen unsichere und widrige Betriebsbedingungen. Diese Funktionen werden sämtlich auf integrierte Weise durchgeführt, um die gewünschte vorprogrammierte und/oder Bedienereingabensteuerungs-Philosophie umzusetzen. An example of a gas turbine control system is the General Electric Company's Speedtronic ™ Mark VI ™ Control System, which is designed to meet all gas turbine control requirements, including speed and load control functions designed to control the fuel flow under part load conditions. and a temperature controller that controls the fuel flow to a maximum that is consistent with achieving nominal firing temperatures and that controls airflow across the inlet fins. The Mark VI ™ control system also handles ancillary sequencing to enable fully automatic start, shutdown and cool down. The base system includes protection of the gas turbine against adverse operating conditions and reporting abnormal conditions. Thus, the control system performs numerous functions, including fuel, air and emissions control, sequencing of fuel and ancillary equipment to start, shut down and cool down, synchronizing and balancing the generator and system, monitoring all turbine and control systems Optional features and protection against unsafe and adverse operating conditions. These functions are all performed in an integrated manner to implement the desired preprogrammed and / or operator input control philosophy.

[0040] In einer anderen Ausführungsform, die in Fig. 3 dargestellt ist, kann die Verdichterumgehungsleitung 140 mit dem Verdichterauslass 221 verbunden sein. Druckluft aus dem Verdichterauslass 221 wird mit Abgasen gemischt, die durch Ansaugung aus dem Abgasauslass-Untersystem 120 extrahiert werden. Dies kann unter Verwendung einer Mischerkomponente 185, beispielsweise eines Ejektors, durchgeführt werden. In another embodiment, illustrated in FIG. 3, the compressor bypass line 140 may be connected to the compressor outlet 221. Compressed air from the compressor outlet 221 is mixed with exhaust gases that are extracted by suction from the exhaust outlet subsystem 120. This may be done using a mixer component 185, such as an ejector.

[0041] In einer anderen Ausführungsform, die in Fig. 4 dargestellt ist, kann die zweite Leitung (eine Abgasauslass-Umgehungsleitung 160) ein Kanal mit einem grossen Durchmesser sein, der ein Blockventil 226 und ein Steuerventil 230 aufweist. Abgase stehen bei einer Kombizyklusgestaltung in der Regel unter einem Druck von etwa 12 Inch H20. Der im Verhältnis zum Umgebungsdruck positive Druck ist die Antriebskraft, um die Abgasstromfraktion zur Enteisungszweigleitung 215 zu transportieren. Angesichts des relativ niedrigen Lieferdrucks des Abgases ist davon auszugehen, dass dieser Umgehungskanal einen Strömungsquerschnitt von beispielsweise etwa 30% des Strömungsquerschnitts der Abgasauslass-Umgehungleitung 160 aufweist, der vom Gasturbinenabgasauslass zum Einlass des Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerators führt, um den nötigen Umgehungsstrom aufnehmen zu können. In another embodiment, illustrated in FIG. 4, the second conduit (exhaust outlet bypass 160) may be a large diameter conduit having a block valve 226 and a control valve 230. Exhaust gases are typically under a pressure of about 12 inches H20 in a combination cycle design. The positive pressure relative to the ambient pressure is the driving force to transport the exhaust gas stream fraction to the defrost branch line 215. In view of the relatively low delivery pressure of the exhaust gas, it is believed that this bypass channel has a flow area of, for example, about 30% of the flow area of exhaust outlet bypass 160 leading from the gas turbine exhaust outlet to the inlet of the heat recovery steam generator to receive the necessary bypass flow.

[0042] In Fig. 5 ist ein Verfahren 300 zum Enteisen eines Einlasssiebs 135 einer Gasturbine 101 dargestellt. In Fig. 5, a method 300 for deicing an inlet screen 135 of a gas turbine 101 is shown.

[0043] In Schritt 305 bestimmt das Verfahren 300 eine Ist-Temperatur am Einlasssieb 135. In step 305, the method 300 determines an actual temperature at the inlet screen 135.

[0044] In Schritt 310 bestimmt das Verfahren 300 eine Soll-Temperatur am Einlasssieb 135. Die Soll-Temperatur am Einlasssieb 135 kann eine Temperatur sein, die ausreicht, um das Einlasssieb 135 zu enteisen oder um die Einlassluftfilter 136 zu entfeuchten, um die Bildung von Eis oder Wassertröpfchen zu verhindern. In step 310, the method 300 determines a desired inlet screen 135 temperature. The desired inlet screen 135 temperature may be a temperature sufficient to de-ice the inlet screen 135 or to dehumidify the inlet air filters 136 to facilitate formation to prevent ice or water droplets.

[0045] In Schritt 315 bestimmt das Verfahren 300, ob die Ist-Temperatur am Einlasssieb 135 niedriger ist als die Soll-Temperatur am Einlasssieb 135. Wenn die Ist-Temperatur am Einlasssieb 135 niedriger ist als die Soll-Temperatur am Einlasssieb 135, dann sind die folgenden zusätzlichen Schritte in dem Verfahren enthalten. In step 315, the method 300 determines whether the actual temperature at the inlet screen 135 is lower than the target temperature at the inlet screen 135. If the actual temperature at the inlet screen 135 is lower than the target temperature at the inlet screen 135, then The following additional steps are included in the procedure.

[0046] In Schritt 316 bestimmt das Verfahren 300 die Abgastemperatur. In step 316, the method 300 determines the exhaust gas temperature.

[0047] In Schritt 317 bestimmt das Verfahren 300 die Verdichterstufentemperatur. In step 317, method 300 determines the compressor stage temperature.

[0048] In Schritt 320 berechnet das Verfahren 300 eine erste Strömungsrate einer Abgas-Luft-Mischung, die nötig ist, um die Soll-Temperatur am Einlasssieb 135 zu erreichen. In step 320, the method 300 calculates a first flow rate of an exhaust gas-air mixture necessary to reach the target temperature at the inlet screen 135.

[0049] In Schritt 325 extrahiert das Verfahren 300 eine Menge an Abgas aus dem Turbinenabgasauslass mittels Ansaugung. In step 325, method 300 extracts an amount of exhaust gas from the turbine exhaust outlet by suction.

[0050] In Schritt 330 mischt das Verfahren 300 die Menge an Abgas mit der Menge an Luft, um eine Luft-Abgas-Mischung zu erzeugen. Die Luft-Abgas-Mischung kann auch mit gefilterter Luft gemischt werden. In step 330, the method 300 mixes the amount of exhaust gas with the amount of air to produce an air-exhaust mixture. The air-exhaust mixture can also be mixed with filtered air.

[0051] In Schritt 335 extrahiert das Verfahren 300 eine Menge an Luft aus einer Verdichterstufe. In step 335, the method 300 extracts an amount of air from a compressor stage.

[0052] In Schritt 340 mischt das Verfahren 300 das Abgas oder die Luft-Abgas-Mischung mit Luft aus einer Verdichterstufe. Schritt 340 kann mit einem Ejektor durchgeführt werden. In step 340, the method 300 mixes the exhaust or air-exhaust mixture with air from a compressor stage. Step 340 may be performed with an ejector.

[0053] In Schritt 345 befördert das Verfahren 300 die Luft-Abgas -Mischung mit einer Strömungsrate, die der ersten Strömungsrate gleich ist, zum Einlasssieb. Dies kann durch Justieren eines Einlasssiebsteuerventils 220 durchgeführt werden. In step 345, the method 300 advances the air-exhaust mixture at a flow rate equal to the first flow rate to the intake screen. This can be done by adjusting an inlet screen control valve 220.

[0054] Fig. 6 zeigt zusätzliche Schritte 350, die mit dem Verfahren 300 durchgeführt werden können. FIG. 6 shows additional steps 350 that may be performed by the method 300.

[0055] In Schritt 355 bestimmt das Verfahren 300 eine Ist-Temperatur am Verdichtereinlass-Untersystem 125. In step 355, the method 300 determines an actual temperature at the compressor inlet subsystem 125.

[0056] In Schritt 360 bestimmt das Verfahren 300 eine Ist-Temperatur am Verdichtereinlass-Untersystem 125. In step 360, the method 300 determines an actual temperature at the compressor inlet subsystem 125.

[0057] In Schritt 365 bestimmt das Verfahren 300, ob die Ist-Temperatur am Verdichtereinlass-Untersystem 125 niedriger ist als die Soll-Temperatur am Verdichtereinlass-Untersystem 125. Wenn die Ist-Temperatur am Verdichtereinlass-Untersystem 125 niedriger ist als die Soll-Temperatur am Verdichtereinlass-Untersystem 125, dann führt das Verfahren 300 die folgenden zusätzlichen Schritte aus. In step 365, the method 300 determines if the actual temperature at the compressor inlet subsystem 125 is lower than the setpoint temperature at the compressor inlet subsystem 125. If the actual temperature at the compressor inlet subsystem 125 is lower than the setpoint temperature. Temperature at the compressor inlet subsystem 125, then the method 300 performs the following additional steps.

[0058] In Schritt 370 berechnet das Verfahren 300 eine zweite Strömungsrate einer Luft-Abgas-Mischung, die nötig ist, um die Soll-Temperatur am Verdichtereinlass-Untersystem 125 zu erreichen. In step 370, the method 300 calculates a second flow rate of air-exhaust mixture necessary to achieve the desired temperature at the compressor inlet subsystem 125.

[0059] In Schritt 375 extrahiert das Verfahren 300 eine Menge an Abgas aus einem Turbinenabgasauslass, ohne den Druck am Turbinenabgasauslass zu erhöhen. In step 375, method 300 extracts an amount of exhaust gas from a turbine exhaust outlet without increasing the pressure at the turbine exhaust outlet.

[0060] In Schritt 380 extrahiert das Verfahren 300 eine Menge an Luft aus einer Verdichterstufe; In step 380, method 300 extracts an amount of air from a compressor stage;

[0061] In Schritt 385 mischt das Verfahren 300 die Menge an Abgas mit der Menge an Luft, um eine Luft-Abgas-Mischung zu erzeugen; und In step 385, the method 300 mixes the amount of exhaust gas with the amount of air to produce an air-exhaust mixture; and

[0062] In Schritt 390 befördert das Verfahren 300 die Luft-Abgas-Mischung mit einer Strömungsrate, die der zweiten Strömungsrate gleich ist, zum Verdichtereinlass. In step 390, the method 300 advances the air-exhaust mixture at a flow rate equal to the second flow rate to the compressor inlet.

[0063] Das Verfahren 300 ermöglicht die Steuerung der Temperatur an der Enteisungszweigleitung 215 und der IBH-Zweigleitung 200, um eine Vereisung des Einlasssiebs zu vermeiden und die Leistung des Gasturbinensystems 100 zu optimieren. Dies wird durchgeführt, ohne den Druck am Abgasauslass zu erhöhen, wodurch eine nachteilige Auswirkung auf die Leistung vermieden wird. The method 300 allows the control of the temperature at the defrost branch line 215 and the IBH branch line 200 to avoid icing of the intake screen and to optimize the performance of the gas turbine system 100. This is done without increasing the pressure at the exhaust outlet, thereby avoiding a detrimental effect on performance.

[0064] Wo die Definition von Begriffen von der herkömmlichen Verwendung des Begriffes abweicht, beabsichtigt der Anmelder die nachstehend angegebenen Definitionen zu verwenden, solange nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Where the definition of terms deviates from the conventional use of the term, the applicant intends to use the definitions given below, unless expressly stated otherwise.

[0065] Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht beschränken. Wo die Definition von Begriffen von der herkömmlichen Verwendung des Begriffes abweicht, beabsichtigt der Anmelder, die hierin angegebenen Definitionen zu verwenden, solange nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Die Singularformen «einer, eine, eines» und «der, die, das» sollen die Pluralformen einschliessen, wenn der Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes angibt. Es sei klargestellt, dass die Begriffe erster, zweiter, usw. verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, dass diese Elemente aber durch diese Begriffe nicht beschränkt werden sollen. Diese Begriffe werden nur verwendet, um ein Element vom anderen zu unterscheiden. Der Begriff «und/oder» beinhaltet ausnahmslos jede Kombination aus einer oder mehreren der zugehörigen gelisteten Gegenstände. Die Ausdrücke «verkoppelt mit» und «verbunden mit» umfassen eine direkte oder eine indirekte Verbindung. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. Where the definition of terms differs from the conventional use of the term, the Applicant intends to use the definitions set forth herein unless expressly stated otherwise. The singular forms "one, one, one" and "the, the, the" are meant to include the plural forms unless the context expressly indicates otherwise. It should be understood that the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but that these elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element from the other. The term "and / or" includes without exception any combination of one or more of the associated listed items. The terms "coupled to" and "connected to" include a direct or indirect connection.

[0066] Diese Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschliesslich der besten Weise zu ihrer Ausführung, zu beschreiben und um den Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, wozu auch die Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen und Systemen und die Ausführung enthaltener Verfahren gehören. Der schutzwürdige Bereich der Erfindung wird von den Ansprüchen definiert und kann andere Beispiele einschliessen, die für den Fachmann naheliegend sein mögen. Diese anderen Beispiele sollen im Bereich der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortlaut der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie gleichwertige strukturelle Elemente aufweisen. This specification uses examples to describe the invention, including the best mode for carrying it out, and to enable those skilled in the art to practice the invention, including the manufacture and use of devices and systems, and include the execution of included methods. The protective field of the invention is defined by the claims and may include other examples which may be obvious to those skilled in the art. These other examples are intended to be within the scope of the claims if they have structural elements that do not differ from the literal language of the claims, or if they have equivalent structural elements.

[0067] Es wird ein System zum Enteisen einer Gasturbine geschaffen. Eine Zweigleitung ist mit einem Einlasssieb verbunden. Eine erste Leitung ist mit einer Stufe des Verdichters und einem ersten Eingang der Mischerkomponente verbunden. Eine zweite Leitung ist mit der Abgasauslass und einem zweiten Eingang der Mischerkomponente verbunden. Die zweite Leitung ist dafür ausgelegt, Abgase zu extrahieren, ohne den Druck am Abgasauslass zu erhöhen. Eine dritte Leitung ist mit dem Auslass der Mischerkomponente und der Zweigleitung verbunden. Ein Verfahren zum Enteisen eines Gasturbinen-Einlasssiebs beinhaltet das Bestimmen einer Ist-Temperatur am Einlasssieb und das Bestimmen einer Soll-Temperatur am Einlasssieb. Wenn die Ist-Temperatur am Einlasssieb niedriger ist als die Soll-Temperatur am Einlasssieb, wird eine erste Strömungsrate einer Luft-Abgas-Mischung berechnet, die nötig ist, um die Soll-Einlasssiebtemperatur zu erhalten. Das Verfahren beinhaltet auch das Extrahieren einer Menge an Abgas aus dem Turbinenabgasauslass-Untersystem ohne Erhöhen eines Drucks am Turbinenabgasauslass-Untersystem, das Extrahieren einer Menge an Luft aus einer Verdichterstufe und das Mischen der Menge an Abgas mit der Menge an Luft, um eine Luft-Abgas-Mischung zu erzeugen, die zum Einlasssieb befördert wird. A system for defrosting a gas turbine is provided. A branch line is connected to an inlet screen. A first line is connected to a stage of the compressor and a first input of the mixer component. A second conduit is connected to the exhaust outlet and a second input of the mixer component. The second line is designed to extract exhaust gases without increasing the pressure at the exhaust outlet. A third conduit is connected to the outlet of the mixer component and the branch conduit. A method for defrosting a gas turbine inlet strainer includes determining an actual temperature at the inlet strainer and determining a target temperature at the intake strainer. If the actual temperature at the inlet screen is lower than the target inlet screen temperature, a first flow rate of air-exhaust mixture necessary to maintain the desired inlet screen temperature is calculated. The method also includes extracting an amount of exhaust gas from the turbine exhaust outlet subsystem without increasing a pressure at the turbine exhaust outlet subsystem, extracting an amount of air from a compressor stage, and mixing the amount of exhaust gas with the amount of air to produce an air To produce exhaust mixture, which is conveyed to the intake screen.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

[0068] <tb>100<SEP>Gasturbinensystem (5) <tb>101<SEP>Gasturbine (6) <tb>105<SEP>Verdichter (6) <tb>110<SEP>Verbrennungs-Untersystem <tb>115<SEP>Turbine (3) <tb>120<SEP>Abgasauslass-Untersystem (6) <tb>125<SEP>Verdichtereinlass-Untersystem (9) <tb>130<SEP>gelenkige Einlass-Leitflügelanordnung <tb>135<SEP>Einlasssieb (13) <tb>136<SEP>Einlassluftfilter (4) <tb>140<SEP>Verdichterumgehungsleitung (4) <tb>145<SEP>Steuerungs-Untersystem für die erste Leitung <tb>150<SEP>Steuerventil für die erste Leitung (3) <tb>155<SEP>Stromsensor für die erste Leitung (2) <tb>160<SEP>Abgasumgehungsleitung (7) <tb>165<SEP>Steuerungs-Untersystem für die zweite Leitung (2) <tb>170<SEP>Blockventil für die zweite Leitung (3) <tb>175<SEP>Filterluftquelle <tb>176<SEP>alternative Quelle für ungefilterte Luft (2) <tb>180<SEP>Filterluftsteuerventil (2) <tb>181<SEP>Steuerventil (2) <tb>185<SEP>Mischerkomponente (5) <tb>190<SEP>dritte Leitung (2) <tb>195<SEP>IBH-Leitung <tb>200<SEP>IBH-Zweigleitung (3) <tb>205<SEP>IBH-Umgehungssteuerventil (3) <tb>210<SEP>Einlasssiebleitung <tb>215<SEP>Enteisungszweigleitung (5) <tb>220<SEP>Einlasssiebsteuerventil (4) <tb>221<SEP>Verdichterauslass (2) <tb>225<SEP>Umgebungsluftansaugung <tb>226<SEP>Blockventil <tb>230<SEP>Steuerventil <tb>235<SEP>Steuereinheit (3) <tb>300<SEP>Verfahren (23) Verfahren zum Enteisen eines Einlasssiebs <tb>305<SEP>Schritt – bestimmt eine Ist-Temperatur am Einlasssieb <tb>310<SEP>Schritt – bestimmt eine Soll-Temperatur am Einlasssieb <tb>315<SEP>Schritt – bestimmt, ob die Ist-Temperatur am Einlasssieb 135 niedriger ist als die Soll-Temperatur am Einlasssieb <tb>316<SEP>Schritt – bestimmt die Abgastemperatur <tb>317<SEP>Schritt – bestimmt die Verdichterstufentemperatur <tb>320<SEP>Schritt – berechnet die erste Strömungsrate einer Abgas-Luft-Mischung, die nötig ist, um die gewünschte Temperatur am Einlasssieb zu erreichen <tb>325<SEP>Schritt – extrahiert eine Menge an Abgas aus dem Turbinenabgasauslass mittels Ansaugung <tb>330<SEP>Schritt – mischt die Menge an Abgas mit der Menge an Luft, um eine Luft-Abgas-Mischung zu erzeugen <tb>335<SEP>Schritt – extrahiert eine Menge an Luft aus einer Verdichterstufe <tb>340<SEP>Schritt – mischt das Abgas oder die Luft-Abgas-Mischung mit Luft aus einer Verdichterstufe <tb>345<SEP>Schritt – befördert die Luft-Abgas-Mischung zum Einlasssieb mit einer Strömungsrate, die der ersten Strömungsrate gleich ist <tb>350<SEP>zusätzliche Schritte <tb>355<SEP>Schritt – bestimmt eine Ist-Temperatur am Verdichtereinlass-Untersystem <tb>360<SEP>Schritt – bestimmt eine Soll-Temperatur am Verdichtereinlass-Untersystem <tb>365<SEP>Schritt – bestimmt, ob die Ist-Temperatur am Verdichtereinlass-Untersystem 125 niedriger ist als die Soll-Temperatur am Verdichtereinlass-Untersystem 125. <tb>370<SEP>Schritt – berechnet eine zweite Strömungsrate einer Luft-Abgas-Mischung, die nötig ist, um die gewünschte Temperatur am Verdichtereinlass-Untersystem zu erreichen <tb>375<SEP>Schritt – extrahiert eine Menge an Abgas aus einem Turbinenabgasauslass, ohne den Druck am Turbinenabgasauslass zu erhöhen <tb>380<SEP>Schritt – extrahiert eine Menge an Luft aus einer Verdichterstufe <tb>385<SEP>Schritt – mischt die Menge an Abgas mit der Menge an Luft, um eine Luft-Abgas-Mischung zu erzeugen <tb>390<SEP>Schritt – befördert die Luft-Abgas-Mischung mit einer Strömungsrate, die der zweiten Strömungsrate gleich ist, zum Verdichtereinlass[0068] <tb> 100 <SEP> Gas Turbine System (5) <tb> 101 <SEP> Gas Turbine (6) <tb> 105 <SEP> Compressors (6) <Tb> 110 <September> combustion subsystem <tb> 115 <SEP> Turbine (3) <tb> 120 <SEP> Exhaust Outlet Subsystem (6) <tb> 125 <SEP> Compressor inlet subsystem (9) <130> <SEP> hinged inlet guide vane assembly <tb> 135 <SEP> inlet strainer (13) <tb> 136 <SEP> intake air filter (4) <tb> 140 <SEP> compressor bypass line (4) <tb> 145 <SEP> First Line Control Subsystem <tb> 150 <SEP> First Line Control Valve (3) <tb> 155 <SEP> First Line Current Sensor (2) <tb> 160 <SEP> Exhaust bypass line (7) <tb> 165 <SEP> Second Line Control Subsystem (2) <tb> 170 <SEP> Block valve for the second line (3) <Tb> 175 <September> Filters air source <tb> 176 <SEP> alternative source of unfiltered air (2) <tb> 180 <SEP> Filter Air Control Valve (2) <tb> 181 <SEP> Control Valve (2) <tb> 185 <SEP> Mixer component (5) <tb> 190 <SEP> third line (2) <Tb> 195 <September> IBH line <tb> 200 <SEP> IBH branch line (3) <tb> 205 <SEP> IBH Bypass Control Valve (3) <Tb> 210 <September> Einlasssiebleitung <tb> 215 <SEP> De-icing branch pipe (5) <tb> 220 <SEP> Intake Strainer Control Valve (4) <tb> 221 <SEP> Compressor outlet (2) <Tb> 225 <September> Umgebungsluftansaugung <Tb> 226 <September> block valve <Tb> 230 <September> control valve <tb> 235 <SEP> Control Unit (3) <300> <SEP> Method (23) Method for de-icing an inlet screen <tb> 305 <SEP> step - determines an actual temperature at the inlet screen <tb> 310 <SEP> step - determines a target temperature at the inlet screen <tb> 315 <SEP> step - determines whether the actual temperature at the inlet screen 135 is lower than the target temperature at the inlet screen <tb> 316 <SEP> Step - determines the exhaust gas temperature <tb> 317 <SEP> Step - determines the compressor stage temperature <tb> 320 <SEP> step - calculates the first flow rate of an exhaust gas-air mixture needed to reach the desired inlet screen temperature <tb> 325 <SEP> Step - Extracts a quantity of exhaust gas from the turbine exhaust outlet by suction <330> Step - mixes the amount of exhaust gas with the amount of air to produce an air-exhaust mixture <tb> 335 <SEP> Step - extracts a lot of air from a compressor stage <tb> 340 <SEP> Step - mixes the exhaust gas or air-exhaust mixture with air from a compressor stage <tb> 345 <SEP> Step - conveys the air-exhaust mixture to the intake screen at a flow rate equal to the first flow rate <tb> 350 <SEP> additional steps <tb> 355 <SEP> Step - determines an actual temperature at the compressor inlet subsystem <tb> 360 <SEP> step - determines a target temperature at the compressor inlet subsystem <365> step </ b> - determines whether the actual temperature at the compressor inlet subsystem 125 is lower than the desired temperature at the compressor inlet subsystem 125. <tb> 370 <SEP> Step - calculates a second flow rate of air-exhaust mixture needed to reach the desired temperature at the compressor inlet subsystem Step 375 extracts a quantity of exhaust gas from a turbine exhaust outlet without increasing the pressure at the turbine exhaust outlet <tb> 380 <SEP> Step - extracts a lot of air from a compressor stage Step 385 mixes the amount of exhaust gas with the amount of air to produce an air-exhaust mixture <tb> 390 <SEP> Step - conveys the air-exhaust mixture at a flow rate equal to the second flow rate to the compressor inlet

Claims (10)

1. Verfahren zum Erwärmen eines Einlasssiebs und eines Einlassluftfilters in einer Gasturbine, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen einer Ist-Einlasssiebtemperatur; Bestimmen einer Soll-Einlasssiebtemperatur; wenn die Ist-Einlasssiebtemperatur niedriger ist als die Soll-Einlasssiebtemperatur, sind ferner enthalten: Berechnen einer ersten Strömungsrate einer Luft-Abgas-Mischung, die nötig ist, um die Soll-Einlasssiebtemperatur zu erreichen; Extrahieren einer Menge an Abgas aus einem Turbinenabgasauslass-Untersystem, ohne einen Druck am Turbinenabgasauslass-Untersystem zu erhöhen; Extrahieren einer Menge an Luft aus einer Verdichterstufe; Mischen der Menge an Abgas mit der Menge an Luft, um eine Luft-Abgas-Mischung zu erzeugen; und Befördern der Luft-Abgas-Mischung zum Einlasssieb, wobei die Luft-Abgas-Mischung mit einer Strömungsrate befördert wird, die der ersten Strömungsrate gleichwertig ist.A method of heating an inlet strainer and an inlet air filter in a gas turbine, the method comprising: Determining an actual intake screen temperature; Determining a desired intake screen temperature; if the actual intake screen temperature is lower than the target intake screen temperature, further include: Calculating a first flow rate of air-exhaust mixture necessary to reach the desired intake screen temperature; Extracting an amount of exhaust gas from a turbine exhaust outlet subsystem without increasing pressure at the turbine exhaust outlet subsystem; Extracting a quantity of air from a compressor stage; Mixing the amount of exhaust gas with the amount of air to produce an air-exhaust mixture; and Conveying the air-exhaust mixture to the intake screen, wherein the air-exhaust mixture is conveyed at a flow rate equivalent to the first flow rate. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Befördern der Luft-Abgas -Mischung zum Einlasssieb das Justieren eines Einlasssiebsteuerventils umfasst.2. The method of claim 1, wherein conveying the air-exhaust mixture to the intake screen comprises adjusting an intake screen control valve. 3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Mischen der Menge an Abgas mit der Menge an Luft, um die Luft-Abgas-Mischung zu erzeugen, das Mischen der Menge an Abgas mit der Menge an Luft in einem Ejektor umfasst.3. The method of claim 1, wherein mixing the amount of exhaust gas with the amount of air to produce the air-exhaust mixture comprises mixing the amount of exhaust gas with the amount of air in an ejector. 4. Verfahren nach Anspruch 1, ferner das Hinzufügen von Luft zu der Menge an Abgas umfassend.4. The method of claim 1, further comprising adding air to the amount of exhaust gas. 5. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen einer Ist-Verdichtereinlasstemperatur; Bestimmen einer Soll-Verdichtereinlasstemperatur; wenn die Ist-Verdichtereinlasstemperatur niedriger ist als die Soll-Verdichtereinlasstemperatur, sind ferner enthalten: Berechnen einer zweiten Strömungsrate einer Luft-Abgas-Mischung, die nötig ist, um die gewünschte Verdichtereinlasstemperatur zu erreichen; Extrahieren einer Menge an Abgas aus einem Turbinenabgasauslass; Extrahieren einer Menge an Luft aus einer Verdichterstufe; Mischen der Menge an Abgas mit der Menge an Luft, um eine Luft-Abgas-Mischung zu erzeugen; und Befördern der Luft-Abgas-Mischung zu einem Verdichtereinlass, wobei die Luft-Abgas-Mischung mit einer Strömungsrate befördert wird, die der zweiten Strömungsrate gleich ist.5. The method of claim 1, further comprising: Determining an actual compressor inlet temperature; Determining a desired compressor inlet temperature; if the actual compressor inlet temperature is lower than the desired compressor inlet temperature, further include: Calculating a second flow rate of air-exhaust mixture necessary to achieve the desired compressor inlet temperature; Extracting an amount of exhaust gas from a turbine exhaust outlet; Extracting a quantity of air from a compressor stage; Mixing the amount of exhaust gas with the amount of air to produce an air-exhaust mixture; and Conveying the air-exhaust mixture to a compressor inlet, wherein the air-exhaust mixture is conveyed at a flow rate equal to the second flow rate. 6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Befördern der Luft-Abgas -Mischung zum Verdichtereinlass das Justieren eines Verdichtereinlasssteuerventils umfasst.6. The method of claim 5, wherein conveying the air-exhaust mixture to the compressor inlet comprises adjusting a compressor inlet control valve. 7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Soll-Einlasssiebtemperatur ausreicht, um das Einlasssieb zu enteisen.The method of claim 1, wherein the desired intake screen temperature is sufficient to de-ice the intake screen. 8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Soll-Einlasssiebtemperatur ausreicht, um das Einlassluftfilter zu entfeuchten.8. The method of claim 1, wherein the desired intake screen temperature is sufficient to dehumidify the intake air filter. 9. System, umfassend: einen Verdichter; eine Turbine mit einem Abgasauslass; ein Einlasssieb; eine Zweigleitung, die mit dem Einlasssieb verbunden ist; eine Mischerkomponente, die einen ersten Einlass, einen zweiten Einlass und einen Auslass aufweist; eine erste Leitung, die mit einer Stufe des Verdichters und dem ersten Einlass der Mischerkomponente verbunden ist; eine zweite Leitung, die mit dem Abgasauslass und dem zweiten Einlass der Mischerkomponente verbunden ist, wobei die zweite Leitung dafür ausgelegt ist, Abgase durch Ansaugen zu extrahieren; und eine dritte Leitung, die mit dem Auslass der Mischerkomponente und der Zweigleitung verbunden ist.9. System comprising: a compressor; a turbine with an exhaust outlet; an inlet screen; a branch line connected to the inlet screen; a mixer component having a first inlet, a second inlet and an outlet; a first conduit connected to a stage of the compressor and the first inlet of the mixer component; a second conduit connected to the exhaust gas outlet and the second inlet of the mixer component, the second conduit being configured to extract exhaust gases by suction; and a third conduit connected to the outlet of the mixer component and the branch conduit. 10. System, umfassend: einen Verdichter; ein Verbrennungssystem; eine Turbine; ein Turbinenabgassystem; einen Verdichtereinlass, der mit dem Verdichter verbunden ist; ein Einlasssieb, das mit dem Verdichtereinlass verbunden ist; eine Zweigleitung, die mit dem Einlasssieb verbunden ist; ein Verdichterextraktions-Untersystem, das mit einer Stufe des Verdichters verbunden ist, wobei das Verdichterextraktions-Untersystem dafür ausgelegt ist, Luft aus dem Verdichter zu extrahieren; ein Abgasextraktions-Untersystem, das mit dem Turbinenabgasauslass-Untersystem verbunden ist, das dafür ausgelegt ist, Abgase während der Ansaugung zu extrahieren; eine Mischerkomponente, die mit dem Verdichterextraktions-Untersystem und dem Abgasextraktions-Untersystem verbunden ist, wobei die Mischerkomponente dafür ausgelegt ist, die Luft und Abgase zu mischen, um eine Luft-Abgas- Mischung zu erzeugen; und eine erste Leitung, die mit der Mischerkomponente und der Zweigleitung verbunden ist, die die Luft-Abgas-Mischung zur Zweigleitung befördert.10. System comprising: a compressor; a combustion system; a turbine; a turbine exhaust system; a compressor inlet connected to the compressor; an inlet screen connected to the compressor inlet; a branch line connected to the inlet screen; a compressor extraction subsystem connected to a stage of the compressor, the compressor extraction subsystem configured to extract air from the compressor; an exhaust gas extraction subsystem connected to the turbine exhaust outlet subsystem configured to extract exhaust gases during intake; a mixer component coupled to the compressor extraction subsystem and the exhaust extraction subsystem, wherein the mixer component is configured to mix the air and exhaust gases to produce an air-exhaust mixture; and a first conduit connected to the mixer component and the branch conduit conveying the air-exhaust mixture to the branch conduit.
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