CN101629518B - 具有带单向阀的排出装置的涡轮机过滤器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有带单向阀的排出装置的涡轮机过滤器系统。一种包括具有进口(20)的压缩机部分(12)和具有内部与外部的过滤系统(48)的涡轮机(10)。过滤系统(48)设置在进口(20)的上游，且包括能够与过滤系统(48)的外部进行流体连通的排出装置(59)、(116)、(150)。排出装置(59)、(116)、(150)包括单向阀(100)、(140)、(182)，该单向阀(100)、(140)、(182)允许从流过过滤系统的内部的空气中分离的液体沿第一方向通过排出装置(59)、(116)、(150)而通到过滤系统(48)的外部，且基本限制未经过滤的空气流沿第二方向自外部进入进口(20)。

Description

具有带单向阀的排出装置的涡轮机过滤器系统
技术领域
本发明的示例性实施例涉及涡轮机入口过滤器系统技术，且更具体地涉及用于涡轮机入口过滤器系统的排出装置。
背景技术
现代涡轮机包括许多在精密公差内操作的旋转构件。吸入涡轮机的进口中的杂质可能导致损伤、过度磨损或者甚至灾难性故障。因此，涡轮机设有起从进口气流中移除外来微粒作用的各种系统。大体上，地理限制决定了涡轮机的微粒移除水平。与在诸如近海石油钻塔的恶劣环境中运行的涡轮机相比，在相对干燥、干净的环境中运行的涡轮机要求更低水平的微粒移除。除了移除微粒之外，涡轮机设有从进口气流中移除水分的过滤系统。液体可能携带化学制品，例如可损伤内部涡轮机构件的盐、酸等。一旦被捕捉到，水分就被送到排出装置且被引导出涡轮机。
现有的水分系统采用包括排出箱的压力计式排出装置。排出箱周期性地充有形成防止未经过滤的空气流绕过过滤系统及进入涡轮机进口的阱的流体(水)。更特别地，在运行时，高速气流进入涡轮机。该高速气流横穿排出装置，产生可拉进额外的未过滤空气的压差，从而使得过滤系统的目的不能实现。为了防止空气回流，排出箱部分地充有水以形成阱。然而，随着时间的过去，排出箱中的水被消耗掉，且需要补充。不幸的是，维护计划未必能严格遵循，且排出箱中的水经常得不到及时补充。在这种情况下，且尽管对过滤系统投资了大量资金，但是仍然有未经过滤的空气进入涡轮机。
发明内容
根据本发明的一个示例性实施例，涡轮机包括具有进口的压缩机部分和具有内部和外部的过滤系统。过滤系统设置在进口的上游，且包括能够与过滤系统的外部进行流体连通的排出装置。排出装置包括单向阀，该单向阀允许从流过过滤系统的内部的空气中分离的液体沿第一方向通过排出装置而通到过滤系统的外部，且基本限制未经过滤的空气流沿第二方向从外部进入进口。
根据本发明的另一个示例性实施例，操作涡轮机的方法包括：使气流通过设置在涡轮机进口上游的过滤系统，从过滤系统中的气流中捕捉液体，且通过能够与过滤系统的外部进行流体连通的排出装置从过滤系统中排出液体。排出装置具有单向阀，该单向阀允许由过滤系统捕捉到的液体沿一个方向通到外部，且防止未经过滤的空气沿另一个方向进入涡轮机进口。
附图说明
图1是包括根据本发明的一个示例性实施例的压力计式排出装置的涡轮机系统的示意图；
图2是图1的压力计式排出装置的示意图；
图3是根据本发明的另一个示例性实施例的压力计式排出装置的示意图；以及
图4是根据本发明的又一个示例性实施例的压力计式排出装置的示意图。部件列表：1.图12.涡轮机系统4.涡轮机壳体6.内部部分10.涡轮机12.压缩机部分13.涡轮部分14.轴16.发电机17.轴20.进口(12)22.进口系统25.排气烟囱40.进口部件或管道42.第一端部43.第二端部44.中间部分48.过滤系统54.入口区55.内部/过滤区56.出口区59.压力计式排出系统69.图270.排出箱71.内部部分或液室76.第一排出管道77.第二排出管道80.第一端区段(77)81.第二端区段(77)82.中间区段(77)84.倒U形截面87.第一基本竖直的部件88.第二基本竖直的部件89.基本水平的部件90.第一端(87)91.第二端(87)92.第一端(89)93.第二端96.第一端(88)97.第二端(88)100.单向阀104.盒体106.止回阀115.图3116.压力计式排出系统118.排出管道120.U形第一基本部件(118)121.第二基本部件(118)122.基本水平的部件(118)124.第一端(120)125.第二端(120)127.第一端(122)128.第二端(122)131.第一端(121)132.第二端(121)140.单向阀142.盒体144.止回球150.压力计式排出系统151.第一基本竖直的部件(150)152.第二基本竖直的部件(150)153.第三基本竖直的部件(150)154.第一基本水平的部件155.第二基本水平的部件157.第一端(151)158.第二端(151)162.第一端(154)163.第二端(154)167.第一端(152)168.第二端(152)172.第一端(155)173.第二端(155)177.第一端(153)178.第二端(153)182.单向阀184.止回阀
具体实施方式
参看图1，大体在2处表明了根据本发明的示例性实施例构造的涡轮机系统。涡轮机系统2包括具有内部部分6的涡轮机壳体4，内部部分6内设置有涡轮机10。涡轮机10包括通过轴14可操作地连接到涡轮部分13上的压缩机部分12，涡轮部分13又通过轴17连接到发电机16上。压缩机部分12包括接收通过进口系统22的空气流的进口20。由涡轮机10产生的排气自涡轮机壳体4经由排气系统25传出。
根据所显示的示例性实施例，进口系统22包括进口部件或管道40，该进口部件或管道40具有自涡轮机壳体4通过中间部分44延伸到第二端部43的第一端部42。第二端部43以流体的方式(即流体可在其之间流动的方式)(fluidly)连接到过滤器或过滤系统48上，过滤系统48取决于地理限制而从进入进口20中的空气流中移除各种物质，例如各种大小的微粒、水分等。所以，过滤系统48包括接收“不干净”的空气流的入口区54、用于移除外来物体/水分的内部或过滤区55，以及将“干净”或“经过滤”的空气输送到进口20的出口区56。此外，过滤系统48包括邻近出口区56而定位的压力计式排出系统59。压力计式排出系统59提供通路，以将任何被截留的水分引向过滤系统48的外部，且离开涡轮机10。更具体地，压力计式排出系统59允许从通过过滤系统48的气流中分离的水分沿一个方向流动，即从过滤系统48中流出，且基本限制空气沿另一个方向流动，即流入过滤系统48中。这样，压力计式排出系统基本限制未经过滤的空气绕过过滤系统48及进入进口20。
在运行时，涡轮机10在出口区56处产生可通过敞开的排出装置吸入“不干净”或“未过滤”的空气的低压区域。通过敞开的排出装置而传入的空气绕过了颗粒和水分过滤器，且可对内部涡轮机构件产生损害。因此，设计了压力计式排出系统59，以便防止或至少基本限制“不干净”或“未过滤”的空气进入进口部件40、绕过过滤系统48和潜在地对涡轮机10产生损害。根据图2中所说明的一个示例性实施例，压力计式排出系统59包括具有内部部分或液室71的排出箱70。压力计式排出系统59进一步包括第一排出管道76和第二排出管道77。第二排出管道77包括暴露于液室71内的第一端区段80，该第一端区段80通过中间区段82延伸到第二端区段81。与此相比，第一排出管道76的截面基本为U形，且包括通过基本水平的部件89以流体的方式连接到第二基本竖直的部件88上的第一基本竖直的部件87。
如图所示，第一基本竖直的部件87包括以流体的方式连接到过滤系统48上的第一端90，该第一端90延伸到第二端91。基本水平的部件89包括以流体的方式连接到第一基本竖直的部件87的第二端91上的第一端92，该第一端92延伸到第二端93。第二基本竖直的部件88包括以流体的方式连接到基本水平的部件89的第二端93上的第一端96，该第一端96延伸到选择性地暴露于液室71的第二端97。更特别地，第一排出管道76包括设置在第二基本竖直的部件88的第二端97处的单向阀100。根据所显示的示例性实施例，单向阀100包括盒体104，该盒体104容纳了浮力部件，例如将第一排出管道76选择性地暴露于液室71的止回球106。
单向阀100允许水分/流体沿一个方向通到过滤系统48的外部，同时防止或至少基本限制未经过滤的空气沿另一个(例如相反的)方向流动及进入涡轮机10。更特别地，当液室71包括足够量的液体时，第二基本竖直的部件88的第二端97被淹没，从而在第一排出管道76中形成阱。该阱防止空气流过第二排出管道77及进入涡轮机10。相反，当液室71内没有足够量的液体且不可能有液体阱时，止回球106搁靠在第二基本竖直的部件88的第二端97上，阻挡通过第一排出管道76的流动，以防止涡轮机10吸入未经过滤的空气。当然，自过滤系统48流出的任何液体将在盒体104内使止回球106升高或浮起，且允许液体进入液室71中。这样，在错过维护计划，以及液室71内没有足够量的水的情况下，仍然保护涡轮机10不受外来物体/碎片/水分的影响。
现在将参看图3来描述根据本发明的另一个示例性实施例构造的压力计式排出系统116。如图所示，排出系统116包括截面为基本U形的排出管道118。以与上述类似的方式，排出管道118包括通过基本水平的部件122以流体的方式连接到第二基本竖直的部件121上的第一基本竖直的部件120。第一基本竖直的部件120包括以流体的方式连接到过滤系统48上的第一端124，该第一端124延伸到第二端125。基本水平的部件122包括以流体的方式连接到第一基本竖直的部件120的第二端125上的第一端127，该第一端127延伸到第二端128。第二基本竖直的部件121包括以流体的方式连接到基本水平的部件122的第二端128上的第一端131，该第一端131延伸到选择性地暴露于排出线路(未示出)的第二端132。更特别地，排出管道118包括设置在第二基本竖直的部件121的第二端132处的单向阀140。根据所显示的示例性实施例，单向阀140包括容纳了浮力止回球144的盒体142。以与上述类似的方式，单向阀140允许水分/流体沿一个方向通到过滤系统48的外部，同时防止或至少基本限制未经过滤的空气沿另一个(例如相反的)方向流动及通过排出管道118进入涡轮机10。
现在将参看图4来描述根据本发明的又一个示例性实施例构造的压力计式排出系统150。如图所示，压力计式排出系统150包括分别通过第一基本水平的部件154和第二基本水平的部件155以流体的方式连接到第二基本竖直的部件152和第三基本竖直的部件153上的第一基本竖直的部件151。更特别地，第一基本竖直的部件151包括以流体的方式连接到过滤系统48上的第一端157，该第一端157延伸到第二端158。第一基本水平的部件154包括以流体的方式连接到第一基本竖直的部件151的第二端158上的第一端162，该第一端162延伸到第二端163。第二基本竖直的部件152包括以流体的方式连接到第一基本水平的部件154的第二端163上的第一端167，该第一端167延伸到第二端168。第二基本水平的部件155包括以流体的方式连接到第二基本竖直的部件152的第二端部168上的第一端172，该第一端172延伸到第二端173。最后，第三基本竖直的部件153包括以流体的方式连接到第二基本水平的部件155的第二端173上的第一端177，该第一端177延伸到第二端178。
根据图4中所说明的示例性实施例，第二端178设有单向阀182。以同样类似于以上所述的方式，单向阀182允许水分/流体沿一个方向通到过滤系统48的外部，同时防止或至少基本限制未经过滤的空气沿另一个(例如相反的)方向流动及进入涡轮机10。所以，单向阀182包括可采取弹簧偏置的止回阀、液压止回阀、隔膜止回阀、回转止回阀等形式的机械式止回阀184。
这里应当认识到，根据上述示例性实施例构造的压力计式排出系统是相对而言无需维护的系统，其需要少量关注来确保对相关联的涡轮机的适当保护。也就是说与需要定期检查和维护来确保排出系统内存在足够量的液体来阻挡进来的未过滤空气的现有系统不同。上述示例性实施例包括单向阀，该单向阀消除了对排出箱中的用来防止吸入未经过滤的空气的水量的需求。此外，本发明的示例性实施例提供了消除了对排出箱的任何需要的排出系统。
总的来说，本书面描述使用了实例来公开本发明，包括最佳模式，而且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实施任何结合的方法。本发明的可授予专利的范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言没有实质性差别的等效结构元件，那么这些其它实例也意图处于本发明的示例性实施例的范围内。

Claims (9)

1.一种涡轮机(10)，其包括：
具有进口(20)的压缩机部分(12)；
具有内部和外部的过滤系统(48)，所述过滤系统(48)设置在所述进口(20)的上游，且包括能够与所述过滤系统(48)的外部进行流体连通的排出装置(59、116、150)，所述排出装置(59、116、150)包括以流体的方式连接至所述进口的单向阀(100、140、182)，所述单向阀(100、140、182)允许从流过所述过滤系统(48)的内部的空气中分离的液体沿第一方向通过所述排出装置(59、116、150)而通到所述过滤系统(48)的外部，且基本限制未经过滤的空气流沿第二方向自所述外部进入所述进口(20)。
2.根据权利要求1所述的涡轮机(10)，其特征在于，所述单向阀(100、140)为浮力止回球(106、144)。
3.根据权利要求2所述的涡轮机(10)，其特征在于，所述排出装置(100、140)包括盒体(104、142)，所述浮力止回球(106、144)设置在所述盒体(104、142)内。
4.根据权利要求1所述的涡轮机(10)，其特征在于，所述单向阀(182)为机械式止回阀(184)。
5.根据权利要求4所述的涡轮机(10)，其特征在于，所述机械式止回阀(184)为弹簧偏置的止回阀、液压止回阀、隔膜止回阀和摆臂止回阀其中之一。
6.根据权利要求1所述的涡轮机(10)，其特征在于，所述排出装置(59、116、150)包括压力计式排出装置，所述压力计式排出装置包括具有基本U形的截面的至少一个排出管道(74、118)。
7.根据权利要求6所述的涡轮机(10)，其特征在于，所述至少一个排出管道(118)包括通过基本水平的部件(89、122)以流体的方式连接到第二基本竖直的部件(88、121)上的第一基本竖直的部件(87、120)，所述单向阀(100、140)设置在所述第一基本竖直的部件和所述第二基本竖直的部件(87、120、88、121)其中之一处。
8.根据权利要求6所述的涡轮机(10)，其特征在于，所述至少一个排出管道(76、118)包括具有第一暴露端部(97)的第一排出管道(76)和具有第二暴露端部(80)的第二排出管道(71)，所述第一排出管道(76)具有基本U形的截面。
9.根据权利要求8所述的涡轮机(10)，其特征在于，所述第一暴露端部(97)和所述第二暴露端部(80)中的各个设置在排出箱(70)内。
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