CN106762145A - 燃气轮机的进气蜗壳装置及压裂设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃气轮机的进气蜗壳装置及压裂设备，包括：用于与进气系统的出气端相连以引入气体的进气蜗壳、用于与燃气轮机的进气口相连以将气体导入燃气轮机内的导气蜗壳，导气蜗壳的进气端与进气蜗壳相连。进气蜗壳内设有与进气系统的出气端连通的进气通道。导气蜗壳内设有与进气通道连通的导气通道，导气通道为环形通道，其出气端与燃气轮机进气口的环形进气通道连通，且导气通道的气流方向与进气通道的气流方向垂直。本发明中，可使得进气系统在垂直于燃气轮机轴向的方向内任意设置，从而避免由于进气系统只能轴向布置而使压裂设备上其它部件布置困难的问题，使进气系统布置方式简单、灵活，使整个压裂设备结构紧凑、布局合理。

Description

燃气轮机的进气蜗壳装置及压裂设备
技术领域
本发明涉及压裂设备动力装置领域，特别地，涉及一种燃气轮机的进气蜗壳装置。特别地，本发明还涉及一种包括上述进气蜗壳装置的压裂设备。
背景技术
用于压裂设备的燃气轮机动力装置是以燃气轮机为核心机，通过配备完整的辅助系统，安装于压裂车(撬)上，作为驱动压裂泵的原动力，主要用于页岩气的开采。燃气轮机为高速旋转的机器，在运行过程中需要大量洁净的空气，故一般在燃气轮机的进气口前连接进气系统，进气系统主要由过滤器和消声器等组成。现有的燃气轮机为轴向进气，故与燃气轮机相连的进气系统亦需轴向布置，由于进气系统结构体积大，将其沿燃气轮机的轴向布置时难度大，且影响压裂设备上其它结构的布置。
发明内容
本发明提供了一种燃气轮机的进气蜗壳装置及压裂设备，以解决现有的进气系统轴向布置难度大、并对压裂设备上其它结构的布置产生影响的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种燃气轮机的进气蜗壳装置，用于连接于压裂设备用燃气轮机与其进气系统之间，燃气轮机的进气蜗壳装置包括：用于与进气系统的出气端相连以引入气体的进气蜗壳、用于与燃气轮机的进气口相连以将气体导入燃气轮机内的导气蜗壳，导气蜗壳的进气端与进气蜗壳相连；进气蜗壳内设有与进气系统的出气端连通的进气通道；导气蜗壳内设有与进气通道连通的导气通道，导气通道为环形通道，其出气端与燃气轮机进气口的环形进气通道连通，且导气通道的气流方向与进气通道的气流方向垂直。
进一步地，导气蜗壳包括两端连通且中空的导气外环及装设于导气外环内的导气内环，导气外环和导气内环之间的间隙构成导气通道；导气外环的一端与燃气轮机进气口的外环相连，其相对的另一端与进气蜗壳的第一侧壁相连；导气内环的一端与燃气轮机进气口的内环相连，其相对的另一端穿过进气蜗壳的第一侧壁和进气通道后与相对第一侧壁设置的第二侧壁相连。
进一步地，导气外环呈圆锥状，其缩口端与燃气轮机进气口的外环相连，其扩口端与进气蜗壳的第一侧壁相连。
进一步地，导气内环包括中空的圆柱段及与圆柱段相连且中空的圆锥段；圆柱段的一端与燃气轮机进气口的内环相连，其相对的另一端穿过进气蜗壳的第一侧壁和进气通道后与圆锥段的缩口端相连；圆锥段的扩口端与第二侧壁相连。
进一步地，导气外环由沿其轴线对半剖分形成的导气外环上壳和导气外环下壳组装而成；导气内环由沿其轴线对半剖分形成的导气内环上壳和导气内环下壳组装而成。
进一步地，导气外环与进气蜗壳的第一侧壁之间设有外环软连接，导气外环及进气蜗壳分别与外环软连接相连；导气内环与进气蜗壳的第二侧壁之间设有内环软连接，导气内环及进气蜗壳分别与内环软连接相连。
进一步地，进气蜗壳与外环软连接之间、导气外环与外环软连接之间、进气蜗壳与内环软连接之间及导气内环与内环软连接之间至少一处设有连接压条。
进一步地，进气蜗壳包括进气上蜗壳及与进气上蜗壳配合设置的进气下蜗壳；进气上蜗壳与进气系统的出气端相连，其上设有供气体进入的进气口；进气下蜗壳的进气端与进气上蜗壳的出气端相连，且进气下蜗壳和进气上蜗壳构成进气通道。
进一步地，进气上蜗壳呈方形体状，两端连通且中空，其顶端开口为进气口，且与进气系统的出气端相连；进气下蜗壳呈半圆板状，其直线端开口且中空，进气下蜗壳的直线端与进气上蜗壳的底端相连。
根据本发明的另一方面，还提供了一种压裂设备，包括压裂泵及用于驱动压裂泵的车载燃气轮机，车载燃气轮机上设有如上述的进气蜗壳装置。
本发明具有以下有益效果：
本发明中，通过在进气系统与燃气轮机之间设置进气蜗壳装置，且使进气蜗壳装置内与燃气轮机轴向设置的环形进气通道相连的导气通道的气流方向与与进气系统连通的进气通道的气流方向垂直，从而在满足燃气轮机轴向进气的同时，可使得进气系统在垂直于燃气轮机轴向的方向内任意设置，从而避免由于进气系统只能轴向布置而使压裂设备上其它部件布置困难的问题，使进气系统布置方式简单、灵活，使整个压裂设备结构紧凑、布局合理。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的燃气轮机的进气蜗壳装置的空间结构示意图；
图2是图1的半剖结构示意图。
图例说明
10、进气蜗壳；101、进气通道；11、进气上蜗壳；111、进气口；12、进气下蜗壳；20、导气蜗壳；201、导气通道；21、导气外环；22、导气内环；30、外环软连接；40、内环软连接；50、连接压条。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参照图1，本发明的优选实施例提供了一种燃气轮机的进气蜗壳装置，用于连接于压裂设备用燃气轮机与其进气系统之间，燃气轮机的进气蜗壳装置包括：用于与进气系统的出气端相连以引入气体的进气蜗壳10、用于与燃气轮机的进气口相连以将气体导入燃气轮机内的导气蜗壳20，导气蜗壳20的进气端与进气蜗壳10相连。进气蜗壳10内设有与进气系统的出气端连通的进气通道101。导气蜗壳20内设有与进气通道101连通的导气通道201，导气通道201为环形通道，其出气端与燃气轮机进气口的环形进气通道连通，且导气通道201的气流方向与进气通道101的气流方向垂直。在压裂设备的进气系统与燃气轮机之间连接本发明的进气蜗壳装置时，进气系统内的气流首先进入进气蜗壳10的进气通道101内，然后再由进气通道101进入导气蜗壳20的导气通道201内，最后由导气通道201进入燃气轮机的环形进气通道内。由于燃气轮机为轴向进气，故与燃气轮机相连的进气系统亦需轴向布置，本发明中，通过在进气系统与燃气轮机之间设置进气蜗壳装置，且使进气蜗壳装置内与燃气轮机轴向设置的环形进气通道相连的导气通道201的气流方向与与进气系统连通的进气通道101的气流方向垂直，从而在满足燃气轮机轴向进气的同时，可使得进气系统在垂直于燃气轮机轴向的方向内任意设置，从而避免由于进气系统只能轴向布置而使压裂设备上其它部件布置困难的问题，使进气系统布置方式简单、灵活，使整个压裂设备结构紧凑、布局合理。
可选地，再结合图2所示，导气蜗壳20包括两端连通且中空的导气外环21及装设于导气外环21内的导气内环22，导气外环21和导气内环22之间的间隙构成导气通道201。导气外环21的一端与燃气轮机进气口的外环相连，其相对的另一端与进气蜗壳10的第一侧壁相连。导气内环22的一端与燃气轮机进气口的内环相连，其相对的另一端穿过进气蜗壳10的第一侧壁和进气通道101后与相对第一侧壁设置的第二侧壁相连。
优选地，如图2所示，导气外环21呈圆锥状，其缩口端与燃气轮机进气口的外环相连，其扩口端与进气蜗壳10的第一侧壁相连。
优选地，如图2所示，导气内环22包括中空的圆柱段及与圆柱段相连且中空的圆锥段。圆柱段的一端与燃气轮机进气口的内环相连，其相对的另一端穿过进气蜗壳10的第一侧壁和进气通道101后与圆锥段的缩口端相连。圆锥段的扩口端与第二侧壁相连。本发明中，导气外环21和导气内环22均采用锥形结构，不仅可减小进气蜗壳装置的阻力，使空气流场均匀，流阻小，同时可降低加工难度，减少加工周期。本发明具体实施例中，导气外环21和导气内环22均为圆形结构，且通过均匀布置的螺栓分别与燃气轮机进气口的外环和内环连接，通过改变螺栓连接的位置，即可相应的改变进气蜗壳10的进气方向。
本发明具体实施例中，如图1所示，导气外环21由沿其轴线对半剖分形成的导气外环上壳和导气外环下壳组装而成。导气内环22由沿其轴线对半剖分形成的导气内环上壳和导气内环下壳组装而成。导气外环21由3mm～5mm厚的铝合金板的导气外环上壳和导气外环下壳焊接而成，同样的，导气内环22由3mm～5mm厚的铝合金板的导气内环上壳和导气内环下壳焊接而成，采用3mm～5mm厚的铝合金板，可使进气蜗壳装置的重量不超过30kg，满足车载的重量限制要求；采用焊接加工，加工工艺简单，可减少加工周期，降低制造成本。
优选地，如图2所示，导气外环21与进气蜗壳10的第一侧壁之间设有外环软连接30，导气外环21及进气蜗壳10分别与外环软连接30相连。导气内环22与进气蜗壳10的第二侧壁之间设有内环软连接40，导气内环22及进气蜗壳10分别与内环软连接40相连。导气外环21与进气蜗壳的第一侧壁之间采用外环软连接30相连，导气内环22与进气蜗壳10的第二侧壁之间采用内环软连接40相连，可有效防止进气系统的外力传递至燃气轮机上。
进一步地，如图1和图2所示，进气蜗壳10与外环软连接30之间、导气外环21与外环软连接30之间、进气蜗壳10与内环软连接40之间及导气内环22与内环软连接40之间至少一处设有连接压条50。通过设置连接压条50，不仅可密封进气蜗壳10与外环软连接30之间、导气外环21与外环软连接30之间、进气蜗壳10与内环软连接40之间及导气内环22与内环软连接40之间的间隙，防止气流由间隙处泄露，还可减小连接处的振动变形，并消除安装误差。
可选地，如图1所示，进气蜗壳10包括进气上蜗壳11及与进气上蜗壳11配合设置的进气下蜗壳12。进气上蜗壳11与进气系统的出气端相连，其上设有供气体进入的进气口111。进气下蜗壳12的进气端与进气上蜗壳11的出气端相连，且进气下蜗壳12和进气上蜗壳11构成进气通道101。
优选地，如图1所示，进气上蜗壳11呈方形体状，两端连通且中空，其顶端开口为进气口111，且与进气系统的出气端相连。进气下蜗壳12呈半圆板状，其直线端开口且中空，进气下蜗壳12的直线端与进气上蜗壳11的底端相连。进气下蜗壳12呈半圆板状，不仅可减小进气蜗壳装置的阻力，使空气流场均匀，流阻小，同时可降低加工难度，减少加工周期。
本发明具体实施例中，如图1所示，进气上蜗壳11由沿其长度方向对半剖分形成的进气上左蜗壳和进气上右蜗壳组成而成。进气上蜗壳11由3mm～5mm厚的铝合金板的进气上左蜗壳和进气上右蜗壳焊接而成，采用3mm～5mm厚的铝合金板，可使进气蜗壳装置的重量不超过30kg，满足车载的重量限制要求；采用焊接加工，加工工艺简单，可减少加工周期，降低制造成本。
本发明的优选实施例提供了一种压裂设备，包括压裂泵及用于驱动压裂泵的车载燃气轮机，车载燃气轮机上设有如上述的进气蜗壳装置。本发明中，通过在进气系统与燃气轮机之间设置进气蜗壳装置，且使进气蜗壳装置内与燃气轮机轴向设置的环形进气通道相连的导气通道的气流方向与与进气系统连通的进气通道的气流方向垂直，从而在满足燃气轮机轴向进气的同时，可使得进气系统在垂直于燃气轮机轴向的方向内任意设置，从而避免由于进气系统只能轴向布置而使压裂设备上其它部件布置困难的问题，使进气系统布置方式简单、灵活，使整个压裂设备结构紧凑、布局合理。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃气轮机的进气蜗壳装置，其特征在于，用于连接于压裂设备用燃气轮机与其进气系统之间，所述燃气轮机的进气蜗壳装置包括：
用于与所述进气系统的出气端相连以引入气体的进气蜗壳(10)、用于与所述燃气轮机的进气口相连以将气体导入所述燃气轮机内的导气蜗壳(20)，所述导气蜗壳(20)的进气端与所述进气蜗壳(10)相连；
所述进气蜗壳(10)内设有与所述进气系统的出气端连通的进气通道(101)；
所述导气蜗壳(20)内设有与所述进气通道(101)连通的导气通道(201)，所述导气通道(201)为环形通道，其出气端与所述燃气轮机进气口的环形进气通道连通，且所述导气通道(201)的气流方向与所述进气通道(101)的气流方向垂直。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机的进气蜗壳装置，其特征在于，
所述导气蜗壳(20)包括两端连通且中空的导气外环(21)及装设于所述导气外环(21)内的导气内环(22)，所述导气外环(21)和所述导气内环(22)之间的间隙构成所述导气通道(201)；
所述导气外环(21)的一端与所述燃气轮机进气口的外环相连，其相对的另一端与所述进气蜗壳(10)的第一侧壁相连；
所述导气内环(22)的一端与所述燃气轮机进气口的内环相连，其相对的另一端穿过所述进气蜗壳(10)的第一侧壁和所述进气通道(101)后与相对所述第一侧壁设置的第二侧壁相连。
3.根据权利要求2所述的燃气轮机的进气蜗壳装置，其特征在于，
所述导气外环(21)呈圆锥状，其缩口端与所述燃气轮机进气口的外环相连，其扩口端与所述进气蜗壳(10)的第一侧壁相连。
4.根据权利要求2所述的燃气轮机的进气蜗壳装置，其特征在于，
所述导气内环(22)包括中空的圆柱段及与所述圆柱段相连且中空的圆锥段；
所述圆柱段的一端与所述燃气轮机进气口的内环相连，其相对的另一端穿过所述进气蜗壳(10)的第一侧壁和所述进气通道(101)后与所述圆锥段的缩口端相连；
所述圆锥段的扩口端与所述第二侧壁相连。
5.根据权利要求2所述的燃气轮机的进气蜗壳装置，其特征在于，
所述导气外环(21)由沿其轴线对半剖分形成的导气外环上壳和导气外环下壳组装而成；
所述导气内环(22)由沿其轴线对半剖分形成的导气内环上壳和导气内环下壳组装而成。
6.根据权利要求2所述的燃气轮机的进气蜗壳装置，其特征在于，
所述导气外环(21)与所述进气蜗壳(10)的第一侧壁之间设有外环软连接(30)，所述导气外环(21)及所述进气蜗壳(10)分别与所述外环软连接(30)相连；
所述导气内环(22)与所述进气蜗壳(10)的第二侧壁之间设有内环软连接(40)，所述导气内环(22)及所述进气蜗壳(10)分别与所述内环软连接(40)相连。
7.根据权利要求6所述的燃气轮机的进气蜗壳装置，其特征在于，
所述进气蜗壳(10)与所述外环软连接(30)之间、所述导气外环(21)与所述外环软连接(30)之间、所述进气蜗壳(10)与所述内环软连接(40)之间及所述导气内环(22)与所述内环软连接(40)之间至少一处设有连接压条(50)。
8.根据权利要求2所述的燃气轮机的进气蜗壳装置，其特征在于，
所述进气蜗壳(10)包括进气上蜗壳(11)及与所述进气上蜗壳(11)配合设置的进气下蜗壳(12)；
所述进气上蜗壳(11)与所述进气系统的出气端相连，其上设有供气体进入的进气口(111)；
所述进气下蜗壳(12)的进气端与所述进气上蜗壳(11)的出气端相连，且所述进气下蜗壳(12)和所述进气上蜗壳(11)构成所述进气通道(101)。
9.根据权利要求8所述的燃气轮机的进气蜗壳装置，其特征在于，
所述进气上蜗壳(11)呈方形体状，两端连通且中空，其顶端开口为所述进气口(111)，且与所述进气系统的出气端相连；
所述进气下蜗壳(12)呈半圆板状，其直线端开口且中空，所述进气下蜗壳(12)的直线端与所述进气上蜗壳(11)的底端相连。
10.一种压裂设备，包括压裂泵及用于驱动所述压裂泵的车载燃气轮机，其特征在于，所述车载燃气轮机上设有如权利要求1至9任一所述的进气蜗壳装置。
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