CN105298646A - 用于燃气涡轮发动机的对入口筛网除冰和对入口空气过滤器除湿的系统和方法 - Google Patents

用于燃气涡轮发动机的对入口筛网除冰和对入口空气过滤器除湿的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开用于在燃气涡轮发动机中对入口筛网除冰和对入口空气过滤器除湿的系统和方法。在一个实施例中，一种方法可以包括确定当前入口筛网温度。该方法还可以包括确定期望入口筛网温度。如果当前入口筛网温度低于期望入口筛网温度，则该方法可以进一步包括：确定实现期望入口筛网温度所需的第一量的燃气涡轮机室通风排放空气；提取第一量的燃气涡轮机室通风排放空气；以及将第一量的燃气涡轮机室通风排放空气输送到入口筛网。

Description

用于燃气涡轮发动机的对入口筛网除冰和对入口空气过滤器除湿的系统和方法
技术领域
本发明总体涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地，涉及用于燃气涡轮发动机的对入口筛网(inletscreens)除冰和对入口空气过滤器除湿的系统和方法。
背景技术
燃气涡轮发动机在全球被用于发电或者被用作机械驱动器以用于在多种气候条件下操作设备。在寒冷环境温度以及高湿度条件下操作通常造成在入口过滤器壳体部件上结冰。通常，发生在空气过滤元件(例如，鸟类筛网、汽水分离器、聚结器过滤器、或过滤模块)上的该种结冰严重到能够阻挡气流并且增大跨过过滤器壳体的入口空气压降，因此导致性能损失或者甚至关机。当作为在接近或低于冰点的温度下的液体或固体被吸入的水(例如，湿雪、冻雨等)附着到暴露最多的表面时形成沉降覆冰，从而造成结冰。此外，当饱和冷却空气与更冷的过滤器壳体表面相接触时形成冰。
发明内容
可以通过本发明的特定实施例来解决上述需要以及/或者问题中的一些或全部。本发明提供用于在燃气涡轮发动机中对入口筛网除冰和对入口空气过滤器除湿的系统和方法。在一个实施例中，一种用于在燃气涡轮发动机中对入口筛网除冰和对入口空气过滤器除湿的方法可以包括确定当前入口筛网温度。该方法还可以包括确定期望入口筛网温度。如果当前入口筛网温度低于期望入口筛网温度，则该方法可以进一步包括：确定实现期望入口筛网温度所需的第一量的燃气涡轮机室通风排放空气；提取所述第一量的燃气涡轮机室通风排放空气；以及将所述第一量的燃气涡轮机室通风排放空气输送到入口筛网。
在另一个实施例中，本发明提供一种用于在燃气涡轮发动机中对入口筛网除冰和对入口空气过滤器除湿的系统。该系统可以包括：燃气涡轮发动机；围绕该燃气涡轮发动机布置的燃气涡轮机室；入口筛网，该入口筛网被构造成向燃气涡轮发动机提供空气；歧管，该歧管联接到入口筛网；以及第一管道，该第一管道将燃气涡轮机室与歧管流体联接。
在又一个实施例中，本发明提供一种用于在燃气涡轮发动机中对入口筛网除冰和对入口空气过滤器除湿的系统。该系统可以包括：压缩机；燃烧器，该燃烧器与压缩机连通；和涡轮机，该涡轮机与燃烧器连通。该系统还包括燃气涡轮机室，该燃气涡轮机室围绕压缩机、燃烧器、和涡轮机布置。此外，该系统包括入口筛网，该入口筛网被构造成向压缩机提供空气；歧管，该歧管联接到入口筛网；和第一管道，该第一管道将燃气涡轮机室与歧管流体联接。
对于本领域技术人员而言，通过以下的详细描述、附图、和所附权利要求，本发明的这些和其它的实施例、方面、以及特征将变得显而易见。
附图说明
现在将参照附图，附图不必成比例。
图1是根据本发明一个或多个实施例的系统的示意图。
图2是根据本发明一个或多个实施例的系统的示意图。
图3是根据本发明一个或多个实施例的控制系统的实施例的示意图。
图4是流程图，其中示出了根据本发明一个或多个实施例的方法。
具体实施方式
现在参照附图，其中相似的附图标记在全部若干附图中表示相似的元件，图1是用于对燃气涡轮发动机入口筛网除冰和对入口空气过滤器除湿的系统100的示例性实施例。该系统100可以包括一个或多个燃气涡轮发动机102。每个燃气涡轮发动机102都可以包括压缩机104、燃烧器106、和涡轮机108。压缩机104可以对进入气流进行压缩。压缩机104可以将压缩气流输送到燃烧器106，在该燃烧器处，压缩气流与压缩燃料流混合。可以点燃空气/燃料混合物以产生燃烧气体流。该燃烧气体流可以被输送到涡轮机108。燃烧气体流可以驱动涡轮机108以产生机械功。在涡轮机108中产生的机械功可以驱动压缩机104和外部负载、例如发电机等。燃烧气体流可以经由排气子系统110等被排出到烟囱(stack)，或者通过其它方式被处理。
燃气涡轮发动机102可以使用天然气、各种类型的合成气、以及/或者其它类型的燃料。燃气涡轮发动机102可以是多种不同的燃气涡轮发动机(例如由纽约斯卡奈塔第的通用电气公司提供的燃气涡轮发动机等)中的任何一种。燃气涡轮发动机102可以具有不同构造并且可以使用其它类型的部件。本说明书中也可以使用其它类型的燃气涡轮发动机。本说明书中还可以一起使用多个燃气涡轮发动机、其它类型的涡轮机、以及其它类型的发电设备。
燃气涡轮发动机102可以包括入口筛网112或过滤器壳体，该过滤器壳体包括具有多个入口空气过滤器114的一个或多个过滤器组件，该多个入口空气过滤器从被引导至燃气涡轮发动机102的进入空气116去除水气和/或颗粒物质(例如粉尘和/或碎屑)。在一些情况中，歧管118可以联接到入口筛网112。歧管118可以被构造成对入口筛网112除冰，并且/或者对入口空气过滤器114除湿。
燃气涡轮发动机102可以完全或部分地由燃气涡轮机室(gasturbinecompartment)120封闭。在燃气涡轮发动机102操作期间，余热可以被释放到燃气涡轮机室120中，该余热接着可以加热燃气涡轮机室120内的空气。系统100利用来自燃气涡轮机室120的余热来对入口筛网112除冰、和/或对入口空气过滤器114除湿。例如，第一管道122可以将燃气涡轮机室120与歧管118流体联接。通过该方式，来自燃气涡轮机室120的加热空气可以用于对入口筛网112除冰和/或对入口空气过滤器114除湿。例如，第一控制阀124可以围绕第一管道122布置。第一控制阀124可以被调节以提供实现期望入口筛网温度所需的第一量的燃气涡轮机室通风排放空气。期望入口筛网温度可以足以对入口筛网112除冰。此外，期望入口温度可以足以对入口空气过滤器114除湿。
在一些情况下，第二管道126可以将燃气涡轮机室120与周围大气流体联接。通过该方式，过量的燃气涡轮机室通风排放空气可以被排出到大气中或者其它地方。例如，第二控制阀128可以围绕第二管道126布置。第二控制阀128可以被调节以将一部分燃气涡轮机室通风排放空气排放到大气中。
可以通过围绕第一管道122和/或第二管道126布置的至少一个提取鼓风机130(或者排气风扇)从燃气涡轮机室120提取燃气涡轮机室通风排放空气。即，提取鼓风机130可以将加热空气从燃气涡轮机室120抽出。在一些情况下，来自燃气涡轮机室120的加热空气可以被供给到歧管118，以对入口筛网112除冰和/或对入口空气过滤器114除湿。在其它情况下，来自燃气涡轮机室120的加热空气可以被排放到大气中。
在一些情况下，额外余热源可以结合来自燃气涡轮机室120的余热或者作为该余热的替代物使用，以对入口筛网112除冰和/或对入口空气过滤器114除湿。例如，如图2中所示，可以使用来自空冷发电机132和/或开关设备室134的余热(例如加热空气)。在一些情况下，一个或多个管道136可以将歧管118与燃气涡轮机室120、空冷发电机132、和/或开关设备室134流体联接。此外，提取鼓风机130可以将加热空气从燃气涡轮机室120、空冷发电机132、和/或开关设备室134抽出。此外，一个或多个控制阀(未示出)可以围绕一个或多个管道136布置以控制其中的流或者流的组合。
如图3中所示，第一控制阀124和/或第二控制阀128的位置可以由控制器136控制。控制器136还可以控制提取鼓风机130。此外，控制器136可以从围绕第一管道122、第二管道126、入口筛网112、入口空气过滤器114等布置的一个或多个传感器接收输入。控制器136可以被构造成激活一个或多个致动器。控制器136可以是独立控制器或者与燃气涡轮机控制系统结合。控制器136可以包括至少存储器以及一个或多个处理单元(或者处理器(多个处理器))。处理器(多个处理器)可以以硬件、软件、固件或其组合适当地实现。处理器(多个处理器)的软件或固件实现可以包括以任何合适的编程语言编写以执行本说明书中所描述的多种功能的计算机可执行或机器可执行指令。此外，处理器可以与网络、服务器、计算机、或移动装置相关联。
图4是示出了根据本发明的一个或多个实施例的用于对入口筛网除冰和/或对入口空气过滤器除湿的方法400的流程图。在方框402处，可以确定当前入口筛网温度。例如，一个或多个传感器可以围绕入口筛网112和/或入口空气过滤器114布置。传感器可以与控制器136连通。在方框404处，可以确定期望入口筛网温度。例如，期望入口筛网温度可以足以对入口筛网112除冰和/或者入口空气过滤器114除湿。在方框406处，如果当前入口筛网温度低于期望入口筛网温度，那么方法400行进到方框408。如果不是，那么方法终止于方框410。
在方框408处，可以确定实现期望入口筛网温度所需的燃气涡轮机室通风排放空气的第一量。接下来，在方框412处，可以从燃气涡轮机室提取第一量的燃气涡轮机室通风排放空气。例如，提取鼓风机130可以将加热空气从燃气涡轮机室120抽出。第一量的燃气涡轮机室通风排放空气可以随后在方框414处被传送到入口筛网。例如，第一控制阀124可以被调节以提供实现期望入口筛网温度所需的第一量的燃气涡轮机室通风排放空气。
应当显而易见的是，上文仅涉及本发明的某些实施例并且本领域普通技术人员可以在不偏离由以下权利要求书及其等同物限定的本发明的大体精神和范围的情况下在本说明书中做出多种改变和改型。

Claims (20)

1.一种在燃气涡轮发动机中对入口筛网除冰和对入口空气过滤器除湿的方法，所述方法包括：
确定当前入口筛网温度；
确定期望入口筛网温度；
如果所述当前入口筛网温度低于所述期望入口筛网温度，则进一步包括：
确定实现所述期望入口筛网温度所需的第一量的燃气涡轮机室通风排放空气；
提取所述第一量的燃气涡轮机室通风排放空气；以及
将所述第一量的燃气涡轮机室通风排放空气输送到所述入口筛网。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第一量的燃气涡轮机室通风排放空气输送到所述入口筛网的步骤包括调节第一控制阀。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提取所述第一量的燃气涡轮机室通风排放空气的步骤包括控制至少一个提取鼓风机。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将第二量的燃气涡轮机室通风排气排放到大气中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将第二量的燃气涡轮机室通风排气排放到大气中的步骤包括调节第二控制阀。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述期望入口筛网温度足以对所述入口筛网除冰。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述期望入口温度足以对所述入口空气过滤器除湿。
8.一种用于在燃气涡轮发动机中对入口筛网除冰和对入口空气过滤器除湿的系统，包括：
燃气涡轮发动机；
围绕所述燃气涡轮发动机布置的燃气涡轮机室；
入口筛网，所述入口筛网被构造成向所述燃气涡轮发动机提供空气；
歧管，所述歧管联接到所述入口筛网；以及
第一管道，所述第一管道将所述燃气涡轮机室与所述歧管流体联接。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括围绕所述第一管道布置的第一控制阀，其中所述第一控制阀被构造成提供实现期望入口筛网温度所需的第一量的燃气涡轮机室通风排放空气。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述期望入口筛网温度足以对所述入口筛网除冰。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述期望入口温度足以对入口空气过滤器除湿。
12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第二管道，所述第二管道将所述燃气涡轮机室与大气流体联接。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述系统还包括围绕所述第二管道布置的第二控制阀。
14.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括围绕所述第一管道布置的至少一个提取鼓风机。
15.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述燃气涡轮发动机包括：
压缩机；
燃烧器，所述燃烧器与所述压缩机连通；以及
涡轮机，所述涡轮机与所述燃烧器连通。
16.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述入口筛网相关联的一个或多个入口空气过滤器。
17.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述歧管连通的额外余热源。
18.一种用于在燃气涡轮发动机中对入口筛网除冰和对入口空气过滤器除湿的系统，所述系统包括：
压缩机；
燃烧器，所述燃烧器与所述压缩机连通；
涡轮机，所述涡轮机与所述燃烧器连通；
燃气涡轮机室，所述燃气涡轮机室围绕所述压缩机、所述燃烧器、和所述涡轮机布置；
入口筛网，所述入口筛网被构造成向所述压缩机提供空气；
歧管，所述歧管联接到所述入口筛网；
第一管道，所述第一管道将所述燃气涡轮机室与所述歧管流体联接；以及
第一控制器阀，所述第一控制阀围绕所述第一管道布置，其中所述第一控制阀被构造成提供实现期望入口筛网温度所需的第一量的燃气涡轮机室通风排放空气。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述期望入口筛网温度足以对所述入口筛网除冰。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述期望入口温度足以对入口空气过滤器除湿。
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