CN101939518A - 涡轮机以及用于在操作条件下清洁涡轮机叶片的方法 - Google Patents

涡轮机以及用于在操作条件下清洁涡轮机叶片的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101939518A
CN101939518A CN200880124709.5A CN200880124709A CN101939518A CN 101939518 A CN101939518 A CN 101939518A CN 200880124709 A CN200880124709 A CN 200880124709A CN 101939518 A CN101939518 A CN 101939518A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nozzle
turbo machine
cleaning fluid
turbine
cleaning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200880124709.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101939518B (zh
Inventor
弗朗西斯·赫耶斯
伊恩·平克尼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Napier Turbochargers Ltd
Original Assignee
Napier Turbochargers Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Napier Turbochargers Ltd filed Critical Napier Turbochargers Ltd
Publication of CN101939518A publication Critical patent/CN101939518A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101939518B publication Critical patent/CN101939518B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/002—Cleaning of turbomachines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16—Other safety measures for, or other control of, pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/16—Purpose of the control system to control water or steam injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/303—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/304—Spool rotational speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/309—Rate of change of parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/40—Type of control system
    • F05D2270/44—Type of control system active, predictive, or anticipative
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/60—Control system actuates means
    • F05D2270/64—Hydraulic actuators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

公开了清洁方法，用于在操作条件下通过清洁流体(21)清洁涡轮机(11)的多个涡轮机叶片(13，28)，清洁流体(21)由多个喷嘴(14)喷射到涡轮机叶片(13，28)上。所述方法的特征在于，清洁流体(21)被分配到喷嘴(14)，使得任何一次都仅使用一部分喷嘴(14)来将清洁流体(21)喷射到涡轮机叶片(13，28)上。此外，公开了一种包括多个转子叶片(13)、多个定子叶片(28)以及多个喷嘴(14)的涡轮机(11)。每个喷嘴(14)都连接到清洁流体供给部(24)。涡轮机(11)进一步包括至少一个分配单元，分配单元设计成使得任何一次都能够仅向一部分喷嘴(14)分配清洁流体。

Description

涡轮机以及用于在操作条件下清洁涡轮机叶片的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在操作条件下清洁涡轮机叶片的方法、一种涡轮机以及一种涡轮增压器。
背景技术
工业柴油发动机使用多种燃料，包括重质燃料油。这种较低级别的燃料有很多杂质，从而导致灰烬与其它化合物的形成。一些灰烬和化合物会从柴油发动机排气歧管传输到涡轮增压器涡轮并且会在涡轮机叶片上形成厚硬的沉积物。这种沉积物导致涡轮增压器效率降低以及发动机燃烧室温度升高。如果这种集结情况以不受抑制的方式增长，那么发动机功率容量会降低继而会对高温发动机部件产生损坏。还会对涡轮增压器部件产生损坏。
为了避免沉积物集结，涡轮增压器涡轮装备有清洁装置。可以使用固体颗粒(例如胡桃壳碎片或米)作为清洁介质。在这种情况下，清洁机构利用介质对灰烬沉积物的冲击，从而去除沉积物。这种“干式清洁”装置会有效，但是难以在全世界范围控制实际的清洁介质，原因是比如在许多国家可能无法得到胡桃壳。此外，米粒的尺寸决定了使用多少米以及使用多长时间。而且清洁介质往往对涡轮机叶片本身造成一定损坏，因此涡轮增压器部件必须定期更换。
工业中使用的主要清洁介质是水流。这通常在所有有人的地点都是可获得的，并且容易规范以及进行控制。水流清洁硬灰烬沉积物所借助的机构并未完全明确，然而其可以被看作是使部分化合物溶解、提供水滴的冲击从而去除灰烬颗粒以及通过提供热震而使沉积物破裂的组合。
使用水流作为清洁介质的方法在工业中是众所周知的。例如，在US 5,944,483和US 5,938,402中，公开了用于清洁涡轮增压器涡轮的喷嘴环的方法和装置。在US 5,938,402中，清洁装置包括仅仅一个用于将清洁剂射入到排气气流中的喷嘴。在US 5,944,483中，描述了一种自动地进行起动清洁循环的方法。在清洁循环中，水流主要被重复地射入到位于喷嘴环上游的区域中，并且在射入操作之间保持射入暂停，用于再次加热喷嘴环。废气进口外壳的设计使得能够将水流射入到正好位于喷嘴环上游的区域内。
代表性地，使用一个或多个使水形成射流的喷嘴，通常为三个。这些喷射喷嘴被设计成使得射流形成扇面，这样使单个喷嘴清洗多个涡轮机叶片。喷射喷嘴必须被放置在叶片上游足够远的位置，从而使得通过最少数目的喷嘴来清洁最大数目的涡轮机叶片。这意味着水的流量被保持为最小。因为大量冷水射入到涡轮增压器涡轮中会降低涡轮机的功率容量，进而减小涡轮增压器的增压。涡轮增压器有可能停转，或者试图保持恒定发动机功率的发动机控制系统将会增加燃油供给从而提高发动机燃烧室温度。
由于水流射入喷嘴被设置在叶片的上游，因此水滴在高温涡轮机气流中蒸发，因而它们作为清洁介质的有效性降低。已经发现水滴必须撞击涡轮机叶片才能有效，而不是让气流到达叶片。为了得到有效地清洁，在进行清洁的同时减小发动机负荷。这意味着涡轮机进口气流更冷，从而使液滴蒸发减少且更慢，这样与在发动机全负荷下的喷射扇面相比得到了更宽的喷射扇面。必须规定清洗过程中水的流量和供给压力、喷嘴位置以及发动机负荷，以确保有效的清洁操作。通常规定20％的发动机负荷。
特别是对于发电站应用，其越来越多地使用低级燃油，对于避免在低负荷下进行清洗存在强烈的经济上的争议。没有在满负荷下产生电能的每一分钟都会导致收入减少。这样会促使操作者减少所需的清洁次数，进而会致使发动机和涡轮增压器损坏并产生不可靠的印象。由此迫切需要一种可靠的清洗涡轮机的方法，该方法不会妨碍发动机的操作并且能够在高发动机负荷下进行。
发明内容
由此本发明的目标是提供一种在操作条件下清洁涡轮机的涡轮机叶片的有利方法。第二个目标是提供一种改进的涡轮机。最后一个目标是提供一种改进的涡轮增压器。
第一个目标通过如权利要求1所要求保护的用于在操作条件下清洁涡轮机的多个涡轮机叶片的方法而实现。第二个目标通过如权利要求13所要求保护的涡轮机而实现，以及第三个目标通过如权利要求28所要求保护的涡轮增压器而实现。从属权利要求限定出发明的其它改进。
借助通过多个喷嘴喷射到涡轮机叶片上的清洁流体而在操作条件下对涡轮机的多个涡轮机叶片进行清洁的创新方法的特征在于：清洁流体被分配到喷嘴，使得任何一次都仅使用一部分喷嘴来将清洁流体喷射到涡轮机叶片上。被清洁的涡轮机叶片最好是涡轮机定子叶片，原因是如果不去除沉积物的话定子叶片之间的流动通道就会被灰烬沉积物阻碍。然而，也能够清洁涡轮机转子叶片，转子叶片上同样会有灰烬，但是相比涡轮机定子叶片上而言程度较小。
优选地，将清洁流体分配到喷嘴，使得任何一次都仅使用一个喷嘴。通过每次仅用一部分喷嘴或者一个喷嘴进行清洗，水流流量被保持在最小程度并且清洗过程中发动机上的热力学作用也会降到最低。这样使得能够设置顺序地清洗不同区段的涡轮机叶片或者不同区段的涡轮机的涡轮机叶片的清洗循环。这样，在任何时刻由于清洗处理而导致的对涡轮机的相应的实际热动力学负荷被减小到一定分率，该分率与实际被清洁的叶片占叶片总数目的分率或者与叶片的实际被清洗表面占叶片总表面的分率相对应。在负荷减小的情况下，涡轮机能够在满负荷下运行的同时进行清洗。由于可以在满负荷下进行清洁，因此可能延长持续时间以便充分清洗全部涡轮机叶片不会带来严重后果。
清洁流体可以例如通过分配阀进行分配。分配阀可由压缩空气驱动。
可以有利地将清洁流体依次地引导到每个喷嘴持续规定的时间。没个喷嘴均可连接到水流分配阀，由此使水流能够流到特定的喷嘴而其它喷嘴没有水流流动。在操作中，可向水流分配阀供给高压水流，并且控制机构可以确保水流被依次地通过管道输送到每个喷嘴持续规定的时间。
优选地，能够采用水流、特别是高压水流作为清洁流体。此外，可以往清洁流体添加化学清洁剂，以提高流体的清洁性能。
此外，可通过压缩空气依次地冲洗每一个喷嘴。例如，可向不使用的喷嘴供给清洁的高压空气，从而确保这些喷嘴保持不会被灰烬沉积物堵塞。与压缩空气连续地流过各个喷嘴相比较，通过用压缩空气依次地冲洗各个喷嘴提高涡轮机以及涡轮增压器的效率。
能够由控制装置根据涡轮机速度和/或涡轮机温度和/或自前次清洁以来经过的时间来控制清洁流体的流动。控制装置可以专门通过控制系统进行致动。例如，可以在与在发动机满负荷下所记录的基准速度相比涡轮机速度增加超过1.5％时开始进行清洁。此外，控制装置可对给定负荷下涡轮增压器速度的改变做出反应。控制装置能够以类似的方式与发动机温度相关联。控制装置23还能够由发动机控制系统与涡轮增压器速度、发动机温度或者自最近一次清洗以来经过的时间相关联地进行致动。
创新涡轮机包括多个转子叶片、多个定子叶片以及多个喷嘴。每个喷嘴都连接到清洁流体供给部。这可以通过所有喷嘴共用的清洁流体供给部或者多个分别供给一个单独的喷嘴或者多个喷嘴中的部分喷嘴的清洁流体供给部而实现。涡轮机进一步包括至少一个分配单元，该分配单元被设计成使得任何一次都能够仅向一部分喷嘴分配清洁流体。
涡轮机可包括至少一个分配阀，该分配阀设置在喷嘴与清洁流体供给部之间，使得任何一次都能够仅向一部分喷嘴分配清洁流体。优选地，喷嘴在上游方向上靠近涡轮机叶片设置。每个喷嘴都被设计成形成射流，该射流在高发动机负荷的条件下冲击少数涡轮机叶片。喷嘴应当离叶片近距离地放置，使得液滴在高负荷条件下不会蒸发，并且由于射流扇面相比标准设计要窄但是总体上每个涡轮机叶片都必须受到水滴冲击，因此喷嘴数目较多。
优选每个喷嘴都连接到单独的分配阀。分配阀可由压缩空气驱动。
喷嘴数目与转子叶片数目之间的比率和/或喷嘴数目与定子叶片数目之间的比率可介于1∶1与1∶6之间。有利地，喷嘴数目与转子叶片数目之间的比率和/或喷嘴数目与定子叶片数目之间的比率介于1∶2与1∶4之间。优选地，喷嘴数目与转子叶片数目之间的比率和/或喷嘴数目与定子叶片数目之间的比率为1∶2。例如，涡轮机可包括具有24个涡轮机叶片的涡轮机列。在这种情况下，涡轮机可包括介于8个到有利地12个之间的喷嘴。
清洁流体可以是水流，优选是高压水流。有利地，清洁流体可包含化学清洁剂，以促进对涡轮机叶片的清洁。
喷嘴可连接到压缩空气供给部。能够在清洗系统不使用时以与水流相同的方式使用压缩空气。例如，压缩空气可依次地冲洗各个喷嘴，而不是连续地流过各个喷嘴。这样提高涡轮增压器的效率。
分配单元可以连接到控制装置，用于根据涡轮机的速度和/或涡轮机的温度和/或自前次清洗以来所经过的时间来控制分配单元。涡轮机可进一步包括确保将清洁流体依次地引导到每一个喷嘴持续规定的时间的控制装置，以便进行重复的清洁循环。控制装置可以连接到用于致动控制装置的控制系统。
涡轮机可包括多个定子叶片和多个转子叶片。希望被清除的灰烬沉积物主要出现在定子叶片上。部分定子叶片之间的流动通道会变得完全地堵塞。转子叶片也会因同样的沉积物而变得拥塞，尽管其拥塞程度通常要小得多。本发明可优选用于清洁定子叶片。
创新涡轮增压器包括如前面所述的创新涡轮机。涡轮增压器可包括轴流式涡轮机或者径流式涡轮机。涡轮增压器的涡轮机可特别地包括至少一列静止叶片以及至少一列旋转叶片。
本发明使得能够在满负荷下清洗涡轮机以及涡轮增压器涡轮机，特别是清洗涡轮机的定子叶片，而且该清洁过程对发动机的操作影响极小或者没有影响。这是通过使用分配单元来实现的，该分配单元确保了任何一次都仅使用一部分喷嘴或者仅使用一个喷嘴。因此尽管清洗喷嘴的数目增加，但是所用的清洁流体、例如水的流量却很小。此外，涡轮机叶片被有效地清洁，并且这可以在发动机满负荷情况下完成。由于发动机操作者能够售出更多动力，因此水流清洗系统的增加的成本——即额外的喷嘴、额外的管道、分配阀以及控制系统——在经济上还是可行的，并且发动机和涡轮增压器更加可靠。
附图说明
通过以下结合附图对实施方式的描述，本发明的其它特征、特性和优点将变得清楚。
图1示意性地显示了涡轮增压器的截面图；
图2示意性地显示了创新涡轮机的局部截面图；
图3示意性地显示了如何能够将喷嘴连接到水供给部以及连接到压缩空气供给部。
具体实施方式
现在将参考图1-3来描述本发明的实施方式。
图1示意性地显示了涡轮增压器的截面图。涡轮增压器包括涡轮机11和压缩机10。涡轮机11和压缩机10通过轴20连接。
涡轮机11包括置于涡轮机外壳3内部的转子4。涡轮机外壳3具有通往转子4的排气进口5，使得进入排气进口5的排气致动转子4。此外，涡轮机外壳3具有排气出口6，来自于转子4的排气经由该排气出口6离开涡轮机外壳3。箭头18指示排气气流经排气进口5进入到涡轮机外壳3、致动转子4然后经排气出口6离开涡轮机外壳3。
压缩机10包括置于压缩机外壳1内部的叶轮12。此外，压缩机10具有空气进口7以及空气出口8，空气经由空气进口7通往叶轮12，来自于叶轮12的空气经由该空气出口8离开压缩机外壳1。箭头19指示空气气流经空气进口7进入到压缩机外壳1、被叶轮12压缩然后经空气出口8离开压缩机外壳1。
叶轮12包括轮毂2和翼片9。轮毂2连接到轴20。此外，轮毂2大致呈锥形形状，并且围绕着轮毂外围形成有多个沿周向间隔的弧形翼片9。
包括多个涡轮机转子叶片13和多个涡轮机定子叶片28的涡轮机11的转子4连接到轴20，使得被致动的转子4将轴20致动。轴20又连接到压缩机10内部的叶轮12。这样，转子4通过轴20致动叶轮12。转子4的旋转轴线由附图标记17指示。
在涡轮机11的操作中，进入到排气进口5的排气气流18致动转子4并且经由排气出口6离开涡轮机。箭头18指示出排气气流的方向。同时，压缩机10中被转子4驱动的叶轮12将大气中的新鲜空气吸入到空气进口7中并且将其压缩成预压缩新鲜空气，该预压缩新鲜空气进入空气出口8。压缩空气随后被用于例如往复式发动机中，例如柴油发动机。箭头19指示出空气气流的方向。
图2示意性地显示了创新涡轮机11的局部截面图。图1和2中显示的是径流式涡轮机，原因是排气气流18相对于旋转轴线17沿径向方向进入涡轮机。除了径流式涡轮机之外，也可以使用轴流式涡轮机，在轴流式涡轮机中排气气流相对于旋转轴线沿轴向方向进入涡轮机。关于轴流式涡轮机的构造请参见US 5,944,483，其中描述了轴流式涡轮机的示例。
图2中所示的创新涡轮机11包括多个喷嘴14，这些喷嘴位于涡轮机外壳3的内部并且突入到排气进口5中。喷嘴14还可以与排气进口5的内部表面齐平而不是突入到排气进口5中。喷嘴14在上游方向上靠近涡轮机定子叶片28设置。每个喷嘴14都经由分配单元连接到流动通道16，在本实施方式中该分配单元是分配阀15。然而，每个喷嘴14还可以连接到各自单独的分配阀15。可选择地，两个或多个喷嘴14可连接到同一个分配阀15。任何一次都仅使用一个喷嘴14或者仅使用其中一部分喷嘴14使得能够在高负荷情况下清洁涡轮机叶片13，28。分配阀15能够例如由压缩空气驱动。
清洁流体经流动通道16被引到喷嘴14，在该喷嘴处被喷射到排气进口中。能够将清洁流体沿排气气流18的方向或者垂直于排气气流18的方向喷射到排气进口5中。被喷射到排气进口5中的清洁流体主要冲到涡轮机定子叶片28，但是也会冲到涡轮机转子叶片13上，从而清洁叶片13、28，特别是定子叶片28。
清洁流体可以是例如本实施方式中的水流21或者任意其它适合的清洁流体。特别地，高压水流可被用作清洁流体。此外，在清洁流体中可以添加化学清洁剂以促进对涡轮机叶片13的清洁。
通常，喷嘴14的数目与转子叶片13的数目之间的比率和/或喷嘴14的数目与定子叶片28的数目之间的比率可以介于1∶1与1∶6之间，优选为1∶2。在本实施方式中，涡轮机11包括带有24个涡轮机定子叶片28和12个喷嘴14的涡轮机列。
图3示意性地显示了多个喷嘴14与水供给部24之间以及与压缩空气供给部25之间的连接的示例。图3示例性地示出三个喷嘴14a、14b、14c。每个喷嘴14a、14b、14c都连接到流动通道26，该流动通道26连接到压缩空气供给部25。此外，每个喷嘴14a、14b、14c都连接到流动通道16，该流动通道16连接到水供给部24。在每个喷嘴14a、14b、14c与相应的流动通道16、26之间设置有分配阀15a、15b、15c。分配阀15a、15b、15c分别形成为使得能够向喷嘴14a、14b、14c提供压缩空气或者水流。每个阀14a、14b、14c进一步通过导管27a、27b、27c连接到控制装置23。
分配阀15a、15b、15c能够通过控制装置23根据涡轮机11的速度和/或涡轮机11的温度和/或自前次清洁以来经过的时间来进行控制。控制装置23能够例如在给定负荷下对涡轮增压器的速度变化做出反应。例如，如果涡轮增压器的速度比在发动机满负荷下记录的基准水平增加了超过1.5％，那么可以开始清洗循环。可选择地或者另外地，控制装置23能够以类似的方式与发动机温度相关联。此外，控制装置23能够由发动机控制系统与涡轮增压器速度、发动机温度或者自最近一次清洗以来经过的时间相关联地进行致动。
清洗循环或清洁循环能够被执行成使得只有第一喷嘴14a将水流喷射到排气进口5中持续规定的时间。接着，第一喷嘴14a的阀15a关闭并且只有第二喷嘴14b将水流喷射到排气进口5中持续规定的时间。接着，第二喷嘴14b的阀15b关闭并且只有第三喷嘴14c将水流喷射到排气进口5中持续规定的时间，以此类推。还能够是两个或多个喷嘴14同时将水流喷射到排气进口5中。在两个喷嘴14同时进行操作的情况下，如果这些喷嘴14关于旋转轴线17彼此相对地设置的话是有利的。
图3中的喷嘴14a、14b、14c还连接到压缩空气供给部25。这允许通过压缩空气依次对各个喷嘴14a、14b、14c进行冲洗。在图3中，喷嘴14a将水流21喷射到排气进口5中，喷嘴14b由空气22进行冲洗，并且喷嘴14c没有进行操作。这意味着阀15c完全地关闭，而阀15b对于连接到水供给部24的流动通道16而言是关闭的而对于连接到压缩空气供给部25的流动通道26而言是打开的。与此同时，阀15a对于连接到压缩空气供给部25的流动通道26而言是关闭的而对于连接到水供给部24的流动通道16而言是打开的。
利用分配阀15，使得在任何一次都只使用一个喷嘴14或者只使用其中一部分喷嘴14。由此，尽管与现有技术相比喷嘴14的数目增加，但是所使用的水的流量却很小。此外，全部涡轮机叶片13、28都能够在发动机满负荷情况下被有效地清洁。

Claims (28)

1.一种清洁方法，用于在操作条件下通过清洁流体(21)清洁涡轮机(11)的多个涡轮机叶片(13，28)，所述清洁流体(21)由多个喷嘴(14)喷射到所述涡轮机叶片(13，28)上，其特征在于，
所述清洁流体(21)被分配到所述喷嘴(14)，使得任何一次都仅使用所述喷嘴(14)中的一部分喷嘴来将所述清洁流体(21)喷射到所述涡轮机叶片(13，28)上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
将所述清洁流体(21)分配到所述喷嘴(14)，使得任何一次都仅使用一个喷嘴(14)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述清洁流体(21)通过分配阀(15)进行分配。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述分配阀(15)由压缩空气驱动。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，
将所述清洁流体(21)依次地引导到所述喷嘴(14)中的每一个喷嘴持续规定的时间。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，
采用水流(21)作为清洁流体。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
采用高压水流(21)作为清洁流体。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，
所述清洁流体(21)中添加有化学清洁剂。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，
通过压缩空气依次地冲洗每一个喷嘴(14)。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，
由控制装置根据所述涡轮机的速度和/或所述涡轮机的温度和/或自前次清洁以来经过的时间来控制所述清洁流体的流动。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，
所述控制装置通过控制系统进行致动。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，
当与在发动机满负荷下所记录的基准速度相比所述涡轮机的速度增加超过1.5％时开始进行清洁。
13.一种涡轮机(11)，包括多个转子叶片(13)、多个定子叶片(28)以及多个喷嘴(14)，每个喷嘴(14)均连接到清洁流体供给部，其特征在于，
所述涡轮机(11)进一步包括至少一个分配单元，所述分配单元设计成使得任何一次都能够仅向所述喷嘴(14)中的一部分喷嘴分配所述清洁流体。
14.如权利要求13所述的涡轮机(11)，其特征在于，
所述涡轮机(11)进一步包括至少一个分配阀(15)，所述分配阀(15)设置在所述喷嘴(14)与所述清洁流体供给部(24)之间，使得任何一次都能够仅向所述喷嘴(14)中的一部分喷嘴分配所述清洁流体。
15.如权利要求13或14所述的涡轮机(11)，其特征在于，
所述喷嘴(14)在上游方向上靠近所述涡轮机叶片(13，28)设置。
16.如权利要求14或15所述的涡轮机(11)，其特征在于，
所述喷嘴(14)中的每一个喷嘴均连接到单独的分配阀(15)。
17.如权利要求14至16中任一项所述的涡轮机(11)，其特征在于，
所述分配阀(15)由压缩空气驱动。
18.如权利要求13至17中任一项所述的涡轮机(11)，其特征在于，
喷嘴(14)的数目与转子叶片(13)的数目之间的比率和/或喷嘴(14)的数目与定子叶片(28)的数目之间的比率介于1∶1与1∶6之间。
19.如权利要求18所述的涡轮机(11)，其特征在于，
喷嘴(14)的数目与转子叶片(13)的数目之间的比率和/或喷嘴(14)的数目与定子叶片(28)的数目之间的比率介于1∶2与1∶4之间。
20.如权利要求19所述的涡轮机(11)，其特征在于，
喷嘴(14)的数目与转子叶片(13)的数目之间的比率和/或喷嘴(14)的数目与定子叶片(28)的数目之间的比率为1∶2。
21.如权利要求13至20中任一项所述的涡轮机(11)，其特征在于，
所述清洁流体是水流(21)。
22.如权利要求21所述的涡轮机(11)，其特征在于，
所述水流(21)是高压水流。
23.如权利要求13至22中任一项所述的涡轮机(11)，其特征在于，
所述清洁流体(21)包含化学清洁剂。
24.如权利要求13至23中任一项所述的涡轮机(11)，其特征在于，
所述喷嘴(14)连接到压缩空气供给部(25)。
25.如权利要求13至24中任一项所述的涡轮机(11)，其特征在于，
所述分配单元连接到控制装置，所述控制装置用于根据所述涡轮机的速度和/或所述涡轮机的温度和/或自前次清洁以来经过的时间对所述分配单元进行控制。
26.如权利要求13至25中任一项所述的涡轮机(11)，其特征在于，
所述涡轮机包括控制装置，所述控制装置确保将所述清洁流体(21)依次地引导到所述喷嘴(14)中的每一个喷嘴持续规定的时间。
27.如权利要求25或26所述的涡轮机(11)，其特征在于，
所述控制装置连接到用于致动所述控制装置的控制系统。
28.一种涡轮增压器，包括如权利要求13至27中任一项所述的涡轮机(11)。
CN200880124709.5A 2007-12-12 2008-12-10 涡轮机以及用于在操作条件下清洁涡轮机叶片的方法 Expired - Fee Related CN101939518B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07024130.2 2007-12-12
EP07024130A EP2071151A1 (en) 2007-12-12 2007-12-12 Method for cleaning turbine blades under operation conditions, corresponding turbine and turbocharger
PCT/EP2008/067176 WO2009074598A1 (en) 2007-12-12 2008-12-10 Turbine and method for cleaning turbine blades under operation conditions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101939518A true CN101939518A (zh) 2011-01-05
CN101939518B CN101939518B (zh) 2013-03-13

Family

ID=39400898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200880124709.5A Expired - Fee Related CN101939518B (zh) 2007-12-12 2008-12-10 涡轮机以及用于在操作条件下清洁涡轮机叶片的方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20110008151A1 (zh)
EP (2) EP2071151A1 (zh)
JP (1) JP5416712B2 (zh)
KR (1) KR101473512B1 (zh)
CN (1) CN101939518B (zh)
AT (1) ATE510117T1 (zh)
WO (1) WO2009074598A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103639131A (zh) * 2013-11-26 2014-03-19 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种叶片气膜孔及狭小缝隙内环境沉积物的去除方法
CN103775210A (zh) * 2012-10-22 2014-05-07 欧德克斯有限公司 涡轮增压器
CN103842622A (zh) * 2011-09-29 2014-06-04 卡特彼勒发动机有限及两合公司 增压内燃发动机的涡轮机清洗
CN104081020A (zh) * 2011-12-01 2014-10-01 丰田自动车株式会社 带有增压器的内燃机
CN110439685A (zh) * 2018-05-03 2019-11-12 曼恩能源方案有限公司 自动涡轮增压器清洁装置
CN111715652A (zh) * 2020-05-06 2020-09-29 中国船舶重工集团公司第七O三研究所无锡分部 一种船用燃气轮机通流部分水溶液清洗时机的确定方法
CN112228268A (zh) * 2020-09-24 2021-01-15 杨帅军 一种电磁涡轮发电机

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8602721B2 (en) * 2009-12-02 2013-12-10 Wartsila Finland Oy Method of operating turbocharged piston engine
CN102146321B (zh) * 2010-02-05 2013-09-11 袁晓东 涡轮增压器不解体清洗的专用清洗剂
CN102493871B (zh) * 2011-12-14 2014-03-19 中国人民解放军海军后勤技术装备研究所 涡轮增压器的清洗系统和方法、湿洗装置及干洗装置
JP6071639B2 (ja) * 2013-02-27 2017-02-01 三菱重工業株式会社 過給機の洗浄装置及び方法
JP6005567B2 (ja) * 2013-03-21 2016-10-12 株式会社東芝 蒸気タービン
JP5991296B2 (ja) * 2013-09-25 2016-09-14 トヨタ自動車株式会社 排気ターボチャージャ
US10173250B2 (en) * 2016-08-03 2019-01-08 United Technologies Corporation Removing material buildup from an internal surface within a gas turbine engine system
US11306610B2 (en) * 2017-12-22 2022-04-19 Marelli Corporation Turbine housing and washing method of turbine housing
KR102139266B1 (ko) * 2018-11-20 2020-07-29 두산중공업 주식회사 가스터빈
JP7433939B2 (ja) * 2020-01-31 2024-02-20 三菱重工マリンマシナリ株式会社 ラジアル排気タービン、過給機、およびラジアル排気タービンの洗浄方法
EP3985230A1 (de) * 2020-10-13 2022-04-20 ABB Switzerland Ltd. Radialturbine mit einer reinigungsvorrichtung zur reinigung eines leitschaufelrings und verfahren zur montage und demontage der reinigungsvorrichtung
CN115623869A (zh) * 2021-05-13 2023-01-17 三菱重工船用机械株式会社 排气涡轮、增压器以及排气涡轮的清洗方法
CN114658540A (zh) * 2022-03-10 2022-06-24 潍柴动力股份有限公司 一种增压器清洗系统与一种发动机系统

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3623668A (en) * 1968-03-04 1971-11-30 Gen Electric Wash manifold
JPS5877103A (ja) * 1981-10-31 1983-05-10 Kawasaki Heavy Ind Ltd 軸流タ−ビンの翼面のダスト付着防止方法
JPS6216737U (zh) * 1985-07-16 1987-01-31
US5011540A (en) * 1986-12-24 1991-04-30 Mcdermott Peter Method and apparatus for cleaning a gas turbine engine
JPH0610897A (ja) * 1992-06-24 1994-01-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 軸流通風機
JPH08303257A (ja) * 1995-05-09 1996-11-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービンの湿式洗浄によるＮＯｘ低減方法
DE19549142A1 (de) * 1995-12-29 1997-07-03 Asea Brown Boveri Verfahren und Vorrichtung zur Nassreinigung des Düsenrings einer Abgasturbolader-Turbine
DE19651318A1 (de) 1996-12-11 1998-06-18 Asea Brown Boveri Axialturbine eines Turboladers
JP3547593B2 (ja) * 1997-09-01 2004-07-28 新潟原動機株式会社 排気タービン過給機の構造
JP3712554B2 (ja) * 1999-02-22 2005-11-02 株式会社日立製作所 ガスタービン装置
JP2000274206A (ja) * 1999-03-24 2000-10-03 Hitachi Ltd ガスタービン
US6470866B2 (en) * 2000-01-05 2002-10-29 Siemens Canada Limited Diesel engine exhaust gas recirculation (EGR) system and method
JP2001254629A (ja) * 2000-03-13 2001-09-21 Nsk Ltd ターボチャージャ用試験装置
JP3716236B2 (ja) * 2002-08-09 2005-11-16 三菱重工業株式会社 タービンの付着物除去設備
RU2323785C2 (ru) * 2003-01-24 2008-05-10 Турботект Лтд. Способ и инжекционное сопло для наполнения газового потока капельками жидкости
ATE478738T1 (de) * 2004-02-16 2010-09-15 Gas Turbine Efficiency Ab Verfahren und vorrichtung zum reinigen eines turbofan-gasturbinentriebwerks
EP1627993A1 (de) * 2004-08-16 2006-02-22 ABB Turbo Systems AG Reinigungsvorrichtung für eine Abgasturbine
EP1929128A1 (de) * 2005-09-30 2008-06-11 ABB Turbo Systems AG Turbinenreinigung
GB0614874D0 (en) * 2006-07-27 2006-09-06 Rolls Royce Plc Aeroengine washing system and method

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103842622A (zh) * 2011-09-29 2014-06-04 卡特彼勒发动机有限及两合公司 增压内燃发动机的涡轮机清洗
CN103842622B (zh) * 2011-09-29 2016-08-17 卡特彼勒发动机有限及两合公司 增压内燃发动机的涡轮机清洗
CN104081020A (zh) * 2011-12-01 2014-10-01 丰田自动车株式会社 带有增压器的内燃机
CN103775210A (zh) * 2012-10-22 2014-05-07 欧德克斯有限公司 涡轮增压器
CN103639131A (zh) * 2013-11-26 2014-03-19 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种叶片气膜孔及狭小缝隙内环境沉积物的去除方法
CN103639131B (zh) * 2013-11-26 2016-01-20 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种叶片气膜孔及狭小缝隙内环境沉积物的去除方法
CN110439685A (zh) * 2018-05-03 2019-11-12 曼恩能源方案有限公司 自动涡轮增压器清洁装置
CN111715652A (zh) * 2020-05-06 2020-09-29 中国船舶重工集团公司第七O三研究所无锡分部 一种船用燃气轮机通流部分水溶液清洗时机的确定方法
CN112228268A (zh) * 2020-09-24 2021-01-15 杨帅军 一种电磁涡轮发电机

Also Published As

Publication number Publication date
JP5416712B2 (ja) 2014-02-12
ATE510117T1 (de) 2011-06-15
KR20100099724A (ko) 2010-09-13
EP2071151A1 (en) 2009-06-17
EP2225445A1 (en) 2010-09-08
KR101473512B1 (ko) 2014-12-16
CN101939518B (zh) 2013-03-13
EP2225445B1 (en) 2011-05-18
JP2011506821A (ja) 2011-03-03
WO2009074598A1 (en) 2009-06-18
US20110008151A1 (en) 2011-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101939518B (zh) 涡轮机以及用于在操作条件下清洁涡轮机叶片的方法
US7428906B2 (en) Method for cleaning a stationary gas turbine unit during operation
CN1908383B (zh) 一种燃气轮机的在线的压缩机水洗系统
US6659715B2 (en) Axial compressor and method of cleaning an axial compressor
US10851710B2 (en) Automated engine cleaning system and method
CN103703218B (zh) 针对单轴燃气轮机的扩大范围的低排放燃烧减少空气质量流量的装置和方法
JP7005128B2 (ja) 発電システム排気冷却
NO312166B1 (no) Fremgangsmåte og anordning for våtrensing av dyseringen av en eksosdrevet turbolader-turbin
KR101777982B1 (ko) 터보차지된 피스톤 엔진 작동 방법
CN107201951A (zh) 涡轮发动机清洁系统和方法
CN102979586B (zh) 废气涡轮的清洁装置
JP4279245B2 (ja) ガスタービンエンジン
JP2010101320A (ja) Ｅｇｒシステム用の吸入システム
JP5840701B2 (ja) タービン洗浄
JP6976042B2 (ja) 発電システム排気冷却
US20160090859A1 (en) Gas turbine engine and a method of washing a gas turbine engine
CN104956047A (zh) 使用来自燃烧室的缓冲空气的燃气涡轮机脱机压缩机清洗
US20140248134A1 (en) Fluid energy machine, in particular for an exhaust gas turbocharger of an automobile
WO2006128961A1 (en) A method and an arrangement in connection with a turbocharged piston engine
US20160252055A1 (en) Self cleaning exhaust gas recirculation cooler system for locomotive engines
US9816391B2 (en) Compressor wash system with spheroids
EP2271829B1 (en) Method for cleaning a component of a turbocharger under operation conditions and turbocharger
CN105658933A (zh) 用于燃气涡轮发动机的集成洗涤系统
CA2664107A1 (en) Inlet cone for a jet engine

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130313

Termination date: 20151210

EXPY Termination of patent right or utility model