CN102042088A - 湿气分离系统和组装该系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及湿气分离系统和组装该系统的方法，具体而言，提供了一种包括过滤器外壳组件(108)的用于燃气涡轮机动力系统(100)的湿气分离系统(208)。该湿气分离系统包括：构造成联接到过滤器外壳组件上的气象罩(212)，该气象罩限定用来将气流导入过滤器外壳组件的入口(308)；以及构造成联接到气象罩上的湿气分离器(312)，使得湿气分离器至少局部地延伸通过入口，并且使得湿气分离器响应于气流是可转动的，以便于自气流中移除湿气。

Description

湿气分离系统和组装该系统的方法
技术领域
本公开的领域一般地涉及湿气分离器，且更特别地，涉及用于燃气涡轮机空气过滤系统的湿气分离器。
背景技术
许多已知的燃气涡轮机动力系统包括过滤器和湿气分离器，其便于在空气吸入燃气涡轮机的压缩机之前将湿气和碎片自空气中分离。具体地，至少一些已知的湿气分离器引导空气通过一系列非线性通道，使得空气中的湿气的惯性促使湿气冲击在通道的侧壁上，同时空气继续流过通道。因而，湿气聚集在通道的壁上并自系统中排出。
在这点上，至少一些已知的湿气分离器在具有更高的年降水量水平和/或湿度水平的气候下工作，并且也在更干燥期间保持安装。在更干燥的期间，空气通过通道携带灰尘，而没有大量的湿气，从而便于灰尘在湿气分离器的壁上积聚，这会阻塞湿气分离器，并增加燃气涡轮机空气过滤系统内的总的压力损失。因而，提供一种在更干燥气候期间被灰尘影响的可能性较小的湿气分离器是有益的。
发明内容
在一个方面，提供了一种组装用于燃气涡轮机动力系统的湿气分离系统的方法。该燃气涡轮机动力系统包括过滤器外壳组件和联接到该过滤器外壳组件上的气象罩，并且该气象罩限定用于将气流引入过滤器外壳组件的入口。该方法包括提供湿气分离器和将湿气分离器联接到气象罩上，使得湿气分离器至少局部地延伸通过入口，湿气分离器可转动地响应气流以便于自气流中移除湿气。
在另一个方面，提供了一种包括过滤器外壳组件的用于燃气涡轮机动力系统的湿气分离系统。该湿气分离系统包括构造成联接到过滤器外壳组件上的气象罩，该气象罩限定用来将气流引入过滤器外壳组件的入口。该湿气分离系统还包括湿气分离器，该湿气分离器构造成被联接到气象罩上，使得湿气分离器至少局部地延伸通过入口，并且使得湿气分离器响应于气流是可转动的，以便于将湿气自气流中移除。
在另一个方面，提供了一种用于将湿气进入外壳的气流中移除的湿气分离器。湿气分离器包括第一末端、第二末端和沿纵向轴线自第一末端延伸到第二末端的主体。湿气分离器构造成在第一末端和第二末端处联接到外壳上，使得纵向轴线大体上垂直于气流延伸，并且使得湿气分离器响应气流可绕纵向轴线转动。
附图说明
图1是燃气涡轮机动力系统的示意图；
图2是图1中所示并取自部分2内的燃气涡轮机动力系统的过滤器外壳的放大示意图；
图3是图2中所示的过滤器外壳的气象罩的透视图；
图4是图3中所示的气象罩的湿气分离器的透视图；以及
图5是图4中所示并沿线5-5所取的湿气分离器的横截面。
部件列表
  100   燃气涡轮机动力系统
  102   燃气涡轮机外壳
  104   齿轮箱
  106   发电机外壳
  108   第一过滤器外壳组件
  110   第二过滤器外壳组件
  112   第一管道组件
  114   第二管道组件
  116   消声器外壳
  118   压缩机外壳
  120   排气烟囱
  202   第一袋外壳
  204   第二袋外壳
  206   入口外壳
  208   湿气分离系统
  210   过渡组件
  212   气象罩
  214   第一过滤器保持框架
  216   第一过滤器组
  218   第二过滤器保持框架
  220   第二过滤器组
  222   门
  302   第一侧
  304   第二侧
  306   盖
  308   入口
  310   出口
  312   湿气分离器
  314   多个轴承
  402   第一末端
  404   第二末端
  406   主体
  408   轮毂
  414   叶片
  416   内表面
  418   外表面
  420   尖端
  422   湿气收集通道
具体实施方式
下面的详细描述通过示例而非限制说明了一种湿气分离系统以及组装该系统的方法。该描述使本领域技术人员能够制造和使用该公开，并且该描述描述了本公开的若干实施例，包括目前认为是实现本公开的最佳模式。本公开在本文被描述为应用于优选实施例，即，燃气涡轮机动力系统。然而，可以预期的是，本公开对于各种系统中以及除燃气涡轮机动力系统之外的多种应用中的湿气分离具有通用应用。
图1图示了示例性的燃气涡轮机动力系统100。在示例性实施例中，燃气涡轮机动力系统100包括容纳在燃气涡轮机外壳102内的燃气涡轮机、容纳在齿轮箱104中的齿轮组件、容纳在发电机外壳106内的发电机，使得发电机经由齿轮组件可操作地联接到燃气涡轮机上。第一过滤系统容纳在第一过滤器外壳组件108(例如，燃烧过滤器外壳组件)内，而第二过滤系统容纳在第二过滤器外壳组件110(例如，通风过滤器外壳组件)内，使得第一过滤系统通过第一管道组件112与燃气涡轮机流动连通，而第二过滤系统通过第二管道组件114与燃气涡轮机外壳102流动连通。在一个实施例中，消声器组件容纳在消声器外壳116内，并且压缩机组件容纳在压缩机外壳118内，使得消声器组件和压缩机组件联接在第一过滤系统和燃气涡轮机之间，并与第一过滤系统和燃气涡轮机流动连通。另外，排气烟囱120联接到燃气涡轮机外壳102上，使得排气烟囱120与燃气涡轮机流动连通。换句话说，燃气涡轮机动力系统100可包括便于燃气涡轮机动力系统100如本文所述起作用的任何适宜的操作部件和/或外壳。
在运行中，周围空气流被引导通过第一过滤器外壳组件108、第一管道组件112、消声器组件和压缩机组件。周围空气然后经由压缩机组件被压缩并被引导通过燃气涡轮机，以促进驱动跨越齿轮组件的发电机的燃烧过程，且来自燃烧过程的排气经由排气烟囱120从燃气涡轮机排出。同时，周围空气也通过第二过滤器外壳组件110和第二管道组件114被导入燃气涡轮机外壳102，以便于从燃气涡轮机外壳102中抽出燃气涡轮机的运转所产生的热和/或气体。如本文所使用的，用语“空气”指任何气体或气体的混合物，并不限于通常称为“空气”的地球大气气体的混合物。
图2为图1中所示的取自部分2内的第一过滤器外壳组件108的放大示意图。在该示例性实施例中，第一过滤器外壳组件108包括第一袋外壳202、第二袋外壳204以及联接在第一袋外壳202和第二袋外壳204之间的入口外壳206。湿气分离系统208联接到第一袋外壳202上，过渡组件210联接到第二袋外壳204上。在该示例性实施例中，湿气分离系统208包括一对气象罩212。在其他实施例中，湿气分离系统208可包括任何适宜数目的气象罩212。
在示例性实施例中，第一袋外壳202包括支持第一组过滤器216的第一过滤器保持框架214，而第二袋外壳204包括支持第二组过滤器220的第二过滤器保持框架218。入口外壳206包括为第一组过滤器216和/或第二组过滤器220提供入口的门，以便于第一组过滤器216和/或第二组过滤器220的维修和/或替换。在一些实施例中，第二过滤器外壳组件110可大体上类似于第一过滤器外壳组件108。在其他实施例中，第二过滤器外壳组件110可不同于第一过滤器外壳组件108。备选地，第一过滤器外壳组件108和/或第二过滤器外壳组件110可包括利于使湿气分离系统208能够如本文所述起作用的任何适宜部件。在燃气涡轮机的运转期间，周围空气流入气象罩212并被引导通过第一组过滤器216、第二组过滤器220、过渡组件210，并经由第一管道组件112引向消声器组件和压缩机组件，以促进驱动发电机的燃烧过程。
图3是气象罩212的透视图。在示例性实施例中，气象罩212包括第一侧302、第二侧304以及盖304，该盖304自第一侧302延伸到第二侧304，以限定入口308和邻近入口308的出口310。在示例性实施例中，盖306具有大体上弓形的轮廓，并且第一侧302和第二侧304具有大体上三角形的轮廓，使得入口308和出口310在横截面上是大体上矩形的(即，入口308的矩形横截面由第一尺寸FD和第二尺寸SD限定)。在其他实施例中，入口308、出口310和/或盖306可具有便于湿气分离系统208能够如本文所述起作用的任何适宜的外形。在示例性实施例中，气象罩212联接到第一袋外壳202上，使得出口310抵靠第一袋外壳202，并使得入口308自第一袋外壳202大体上垂直地延伸。备选地，气象罩212可沿任何适宜的方位联接到第一袋外壳202上，其使得湿气分离系统208能够如本文所述起作用。
在示例性实施例中，湿气分离系统208还包括经由多个轴承314可转动地联接在气象罩212的第一侧302和第二侧304之间的多个湿气分离器312。湿气分离器312大体上横跨入口308的第二尺寸SD并彼此并排地布置，使得入口308大体上覆盖在第一尺寸FD中。在一些实施例中，湿气分离器312可仅部分地跨越出口308而延伸。在其它实施例中，湿气分离器312可布置在出口310中而非入口308中。备选地，湿气分离器312可安装在燃气涡轮机动力系统100中的任何适宜位置处，这使湿气分离器312能够如本文所述起作用。
图4是湿气分离器312的透视图。图5是图4中所示并沿线5-5所取的湿气分离器312的横截面视图。在示例性实施例中，湿气分离器312包括第一末端402、第二末端404和沿纵向轴线L自第一末端延伸到第二末端404的主体406。主体406包括轮毂408和多个叶片414，叶片414自轮毂408向外延伸，并大体上横跨从第一末端402到第二末端404的主体406。各叶片414具有由在尖端420处会聚的内表面416和外表面418限定的弓形轮廓。湿气收集通道422限定在相邻叶片414的内表面416和外表面418之间，使得湿气收集通道自尖端420到轮毂408逐渐变细，以便于在湿气分离器312的转动期间将湿气收集在湿气收集通道422内，如下文所描述的那样。在示例性实施例中，湿气分离器312包括限定八个湿气收集通道422的八个叶片414。在其他实施例中，湿气分离器312可包括限定任何适宜数目的湿气收集通道422的任何适宜数目的叶片414。在一个实施例中，叶片414可由刚性材料(例如，塑料)制成。在一些实施例中，叶片414可由更软、更柔性的材料制成。备选地，湿气分离器312(例如，叶片414)可具有任何适宜的形状，可由任何适宜的材料制成，和/或具有便于湿气分离器312能够如本文所述起作用的任何适宜方位。
在示例性实施例中，如图5中所示，湿气分离器312具有依赖于第一轴线X和第二轴线Y所限定的平面的横截面轮廓，该第一和第二轴线X、Y将平面分成第一象限Q1、第二象限Q2、第三象限Q3和第四象限Q4。在运转中，周围空气被吸入气象罩212，并且周围空气沿气流方向A流过第一象限Q1和第二象限Q2。由于湿气分离器312如此定位，使得纵向轴线L大体上垂直于气流，气流冲击叶片414，并使湿气分离器312作为响应而绕纵向轴线L以逆时针转动方向D转动。在湿气分离器312的完全旋转期间，各叶片414转动通过第一象限Q1、第二象限Q2、第三象限Q3和第四象限Q4。在一些实施例中，相邻湿气分离器312可沿相同的方向旋转。在其他实施例中，相邻湿气分离器312可沿不同的方向旋转。备选地，可提供齿轮系统和/或皮带系统以便于控制湿气分离器312的转速。
当周围空气沿气流方向A流过第一象限Q1时，空气冲击叶片414并改变方向。然而，悬浮在空气中的湿气被防止因惯性而改变方向，并且湿气冲击叶片414并粘附到叶片414(例如，粘附到内表面416)上。随着叶片414自第一象限Q1旋转通过第二象限Q2，叶片414(例如，内表面416上)上的湿气流向轮毂408，使得湿气至少部分地由于内表面416的弓形外形和施加在湿气上的重力而便于保持在湿气收集通道422中。在转动通过第二象限Q2后，叶片414转动通过第三象限Q3和第四象限Q4，使得湿气自轮毂408流向尖端420，直至湿气至少部分地由于作用在湿气上的离心力和重力而自湿气收集通道422沿湿气排出方向M排出为止。以此方式，叶片414在燃气涡轮机动力系统100运转期间连续地转动，以便于从吸入到燃气涡轮机动力系统100中的周围空气移除湿气。湿气分离器312的转动运动便于从内表面416和/或外表面418移除灰尘，因为湿气沿叶片414的流动以及作用在灰尘和湿气上的离心力和重力便于灰尘移动并沿湿气排放方向M排放灰尘和湿气。
本文所描述的方法和系统利于从空气流中分离湿气。另外，本文所描述的系统和方法便于从湿气分离器中移除灰尘。因而，本文所描述的系统和方法有利于减少清洗和/或替换湿气分离器的需求，从而提高湿气分离器的有用寿命并最小化与使用湿气分离器相关的费用。
湿气分离系统和组装该系统的方法的示例性实施例在上文得以详细地描述。本文所描述的方法和系统不限于本文所描述的特定实施例，而是，方法和系统的组成部分可与本文描述的其它组成部分独立而分开地使用。例如，本文所描述的方法和系统可具有其它应用，不限于以如本文所描述的燃气涡轮机动力系统来实践。相反，本文所描述的方法和系统可结合不同的其它行业实施和使用。
尽管已经根据不同的具体实施例描述了本发明，但本领域技术人员将会认识到的是，在权利要求的精神和范围内可对本发明做出改进。

Claims (10)

1.一种包括过滤器外壳组件(108)的用于燃气涡轮机动力系统(100)的湿气分离系统(208)，所述湿气分离系统包括：
构造成联接到所述过滤器外壳组件上的气象罩(212)，所述气象罩限定用来将气流导入所述过滤器外壳组件的入口(308)；以及
构造成联接到所述气象罩上的湿气分离器(312)，使得所述湿气分离器至少局部地延伸跨越所述入口，并且使得所述湿气分离器响应于所述气流是可转动的，以便于自所述气流移除湿气。
2.根据权利要求1所述的湿气分离系统(208)，其特征在于，所述湿气分离器(312)尺寸设置成大体上横跨所述入口(308)。
3.根据权利要求2所述的湿气分离系统(208)，其特征在于，所述湿气分离系统(208)还包括多个所述湿气分离器(312)，所述多个所述湿气分离器构造成并排地布置以大体上覆盖所述入口(308)。
4.根据权利要求1所述的湿气分离系统(208)，其特征在于，所述湿气分离器(312)包括轮毂(408)和自所述轮毂延伸的多个叶片(414)。
5.根据权利要求4所述的湿气分离系统(208)，其特征在于，所述多个叶片(414)限定多个湿气收集通道(422)。
6.根据权利要求1所述的湿气分离系统(208)，其特征在于，所述多个叶片的各个叶片(414)弓形地成形。
7.根据权利要求1所述的湿气分离系统(208)，其特征在于，所述湿气分离器(312)构造成经由多个轴承(314)联接到所述气象罩(212)上。
8.一种用于将湿气从进入外壳(202)的气流中移除的湿气分离器(312)，所述湿气分离器包括：
第一末端(402)；
第二末端(404)；以及
沿纵向轴线自所述第一末端延伸到所述第二末端的主体(406)，所述湿气分离器构造成在所述第一末端和所述第二末端处联接到所述外壳上，使得纵向轴线大体上垂直于所述气流延伸，并且使得所述湿气分离器响应于所述气流绕所述纵向轴线是可转动的。
9.根据权利要求8所述的湿气分离器(312)，其特征在于，所述主体(406)包括轮毂(408)和自所述轮毂向外延伸的多个叶片(414)。
10.根据权利要求9所述的湿气分离器(312)，其特征在于，所述多个叶片(414)限定多个湿气收集通道(422)。
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