CN105781744B - 具有防冰功能的燃气轮机气水分离叶片 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供具有防冰功能的燃气轮机气水分离叶片，其断面由前定位段、至少两个分离叶片单元、连接段及最后一个分离叶片单元后面的后定位段组成。该叶片是轴对称结构，其对称轴过每个分离叶片单元中间圆形管道截面的圆心。若干个叶片并列排布，同时使得分离叶片单元交错分布。分离叶片单元中间的圆管中通有热介质，热介质垂直进气方向流动。本发明将燃气轮机进口防冰装置与气水分离装置合为一体，安装在燃气轮机进气口，气水分离的同时，对进气进行加热，实现防冰、防霜、节能、除湿及净化进口空气的作用。

Description

具有防冰功能的燃气轮机气水分离叶片

技术领域

本发明涉及的是一种叶片，具体地说是燃气轮机叶片。

背景技术

在潮湿寒冷区域，燃气轮机机组应设置气水分离装置和防冰装置，以免空气中以蒸汽或气溶胶形式存在的水进入燃机内部给各类设备造成危害，同时防止冬季空气温度低于5℃时进气道结冰。

在海洋进气条件下(海上平台，海洋周围)或雨雪天气时，空气中含有大量以水蒸气或气溶胶形式存在的水分。这些水分如果随进气道进入燃气轮机内部，将会造成燃气轮机叶片及一些设备的腐蚀、损坏，进而导致设备工作效率降低等问题。因此除去空气中的水分，降低空气湿度尤为重要。

在冬天外界空气温度低于5℃，相对湿度大于67％时，随着进口气流在进气道中逐渐加速，进气温度会逐渐降低。当进气温度降低到水的露点温度以下时，空气中的水就会结冰，从而导致燃气轮机进气系统高效滤芯和进气消音等部位的结冰结霜，使得进气系统不能正常工作。如果掉落的冰块进入压气机内部，就会打伤叶片甚至导致机组故障停机事故发生。因此，必须对燃气轮机进气系统加装防冰装置。

燃气轮机进气系统中，气水分离除湿装置及防冰装置是必不可少的，二者的存在有效地保证了燃气轮机进气系统中空气的质量，在确保机组高效稳定运行方面发挥了巨大作用。

但是二者的功能都比较单一，气水分离装置不具有防冰的功能，与此同时，防冰装置也不具有气水分离的功能，使得进气系统设备繁杂、笨重。

公开号为CN 103573413A的专利，公开了一种燃气轮机节能型进气防冰装置，在现有燃气轮机的压气机进口空气防冰装置的基础上，采用多排加热管道，管道中通入高温烟气而不是从压气机中抽出的压缩气体，加热燃气轮机进口气体温度，实现防冰的作用。但该装置结构复杂，装置笨重，且只能实现防冰的作用，对进口气体中的水蒸气，液滴，盐雾气溶胶等没有补集作用。公开号为CN 101502743B的专利，公开了一种具有除湿功能的惯性级叶片，通过叶片圆管段内的冷却介质及叶片上的沟槽实现对水蒸气等冷凝及对液滴的补集，但结构相对复杂，加工不方便，且只具有除湿的功能。

发明内容

本发明的目的在于提供在发挥气水分离和防冰功能的同时可以减轻燃气轮机进气系统重量的具有防冰功能的燃气轮机气水分离叶片。

本发明的目的是这样实现的：

本发明具有防冰功能的燃气轮机气水分离叶片，其特征是：包括前定位段、分离叶片单元、后定位段，分离叶片单元包括外壳和圆管，圆管安装在外壳内部，外壳的断面为椭圆形，圆管的断面为圆形，外壳上设置与其相通的沟槽，沟槽的断面包括第一线段、第二线段、第一圆弧、第二圆弧，第一线段与第二线段通过半圆形端部相连，第一圆弧与第一线段相切，第二圆弧与第二线段相切，第一圆弧和第二圆弧的端部连接外壳，分离叶片单元与分离叶片单元之间通过连接段相连并相连通，连接段与其相连分离叶片单元的外壳之间通过相切圆弧平滑过渡，所有分离叶片单元构成分离叶片机构，分离叶片机构的两端分别连接前定位段和后定位段，前定位段的断面包括第三线段和第四线段，第三线段和第四线段通过半圆形端部相连，第三线段和第四线段与分离叶片机构通过相切圆弧平滑过渡，后定位段的结构与前定位段相同。

本发明还可以包括：

1、第一圆弧和第二圆弧为同心圆弧。

2、每个分离叶片单元设置有两个沟槽，分别位于该分离叶片单元的上下两侧。

本发明的优势在于：本发明在发挥气水分离和防冰功能的同时可以减轻燃气轮机进气系统的重量，具有结构简单，加工方便，成本低，功能多样化等优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的分离叶片单元示意图；

图3为分离叶片机构交错布置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～3，本发明一种具有防冰功能的燃气轮机气水分离叶片，其断面结构由前定位段、至少两个分离叶片单元、连接段及最后一个分离叶片单元后面的后定位段组成。该叶片是轴对称结构，其对称轴过每个分离叶片单元中间圆形管道截面的圆心。若干个叶片并列排布，同时使得分离叶片单元交错分布。分离叶片单元中间的圆管中通有热介质，热介质垂直进气方向流动。

前定位段由半圆形1和矩形2组成。

连接段由矩形12构成。

后定位段由矩形13和半圆形14组成。

前定位段与后定位段的长度依照固定若干该叶片的外框架的结构和尺寸而定。

分离叶片单元具有对称的沟槽。

沟槽由半圆形5、直线6和8、同心圆弧7和9构成。

分离叶片单元沟槽的前后部分均由椭圆形4构成。

分离叶片单元中间圆形管道10截面为圆形。

前定位段与分离叶片单元之间，分离叶片单元与连接段之间以及分离叶片单元与后定位段之间均采用相切圆弧3或11平滑过渡，形成流线型结构。

本发明是一种用于燃气轮机进气口处对进口空气进行气水分离同时防止进气道结冰的叶片。该叶片工作时由多个叶片按照一定的间距排列，并且气水分离叶片单元交错布置，最终形成一个“级”进行工作，如附图3所示。

叶片安装在燃气轮机进气口处，进口空气进入由该发明所述叶片组成的装置，按照预先设定好的流道迎沟槽流动。由于流道的改变，空气中的水滴在惯性的作用下撞击叶片中的钩状面从而使水滴在此处形成水膜，然后在重力的作用下沿沟槽流下并排出，达到气水分离的目的。另外，在天气寒冷且潮湿的地区，湿冷空气通过该发明所述进口空气流道，在除去空气中水分，通有热介质管道会对流道中的空气进行加热，提高进气温度来满足燃气轮机进气要求。

另外，考虑到现有燃气轮机防冰装置在外界空气湿度很大如雨雪天气时，防冰效果不理想，进气滤芯有时会发生冰霜堵塞的现象，甚至导致停机事故。然而，该发明所述的具有防冰功能的气水分离叶片在这种情况下仍能发挥作用，原因就在于该新型叶片在对进口空气进行加热的同时，在一定程度上有效地除去了空气中的水分，降低了空气湿度。

对于圆管中的热介质，可以考虑用燃气轮机的尾气来提供。用烟气引出管将尾气引出，通过阀门和引风机然后通入圆管。阀门可以控制圆管中热介质的流量，阀门开度根据进气温度确定。

本发明的具有加热防冰功能的气水分离叶片的断面结构是由前定位段、至少两个分离叶片单元、连接段及最后一个分离叶片单元后面的后定位段组成。该叶片是轴对称结构，其对称轴过每个分离叶片单元中间圆形管道截面的圆心。每个气水分离叶片单元都有对称的沟槽。分离叶片单元中间的圆管中通有热介质，热介质垂直进气方向流动。若干个叶片并列排布，同时使得分离叶片单元交错分布，增加进口空气与圆管中热介质的换热面积。

本发明结合现有燃气轮机进气系统中具有气水分离功能的惯性级叶片工作原理和防冰装置工作原理，发明了一种兼有气水分离功能和防冰功能的叶片，安装在进气口处，进口空气首先经过该叶片除湿加热后进入下一级装置。从而保证了进气干燥并具有一定温度大于5.6℃，确保机组安全稳定运行。

叶片断面结构中前定位段是由半圆形1过渡到矩形2。

叶片断面结构中连接段是由矩形12构成。

叶片断面结构中后定位段由矩形13过渡到半圆形14。

前定位段与后定位段的长度依照固定若干该叶片的外框架的结构和尺寸而定。

叶片断面结构中气水分离单元由椭圆形4和沟槽构成。

沟槽由半圆形5、直线6和8、同心圆弧7和9构成。

叶片断面结构中前定位段与气水分离单元之间，气水分离单元与连接段之间，气水分离单元与后定位段之间均采用相切圆弧3或11进行过渡，形成流线型，减小进气的流动阻力。

气水分离叶片单元中间的圆管10的横截面为圆形，其中通有的热介质可以是热蒸汽或燃气轮机的尾气。从节能角度考虑，将燃气轮机排放的尾气通过烟气引出管、阀门和引风机等装置引入到所述的分离叶片中间的圆管中，作为热介质加热进口空气，将会在节能和提高燃气轮机效率的同时，达到防冰的目的。圆管中热介质流动方向与进气方向垂直。

进气方向是进口空气沿着迎沟槽方向流动，依靠所发明叶片特有的流线设计使气流沿着叶片所规定的通道流动。进口气体流动过程中，由于流道方向的改变，在惯性作用下气流中的水滴撞击到叶片流道中的钩状面而使水滴在此处形成水膜，然后在重力作用下沿沟槽流下并排出，从而降低了进气中的水分。

Claims (2)

1.具有防冰功能的燃气轮机气水分离叶片，其特征是：包括前定位段、分离叶片单元、后定位段，分离叶片单元包括外壳和圆管，圆管安装在外壳内部，外壳的断面为椭圆形，圆管的断面为圆形，外壳上设置与其相通的沟槽，沟槽的断面包括第一线段、第二线段、第一圆弧、第二圆弧，第一线段与第二线段通过半圆形端部相连，第一圆弧与第一线段相切，第二圆弧与第二线段相切，第一圆弧和第二圆弧的端部连接外壳，分离叶片单元与分离叶片单元之间通过连接段相连并相连通，连接段与其相连分离叶片单元的外壳之间通过相切圆弧平滑过渡，多个分离叶片单元按照一定的间距排成一排构成一个分离叶片机构，所述分离叶片机构的两端分别连接前定位段和后定位段，前定位段的断面包括第三线段和第四线段，第三线段和第四线段通过半圆形端部相连，第三线段和第四线段与分离叶片机构通过相切圆弧平滑过渡，后定位段的结构与前定位段相同；每个分离叶片单元设置有两个沟槽，分别位于该分离叶片单元外壳的上下两侧；多排分离叶片机构平行设置，且相邻两排中的分离叶片单元交错布置。

2.根据权利要求1所述的具有防冰功能的燃气轮机气水分离叶片，其特征是：第一圆弧和第二圆弧为同心圆弧。