CN108800204B - 压缩机周向流体分配系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种系统，其包括流体分配系统。所述流体分配系统包括设置在压缩机的入口上游的多个喷射环。多个喷射环包括第一喷射环，所述第一喷射环围绕压缩机的轴线设置在基本上垂直于所述轴线的第一平面内。第一喷射环包括第一组喷嘴，所述第一组喷嘴围绕所述轴线设置并配置成朝所述压缩机入口喷射第一流体流。多个喷射环还包括第二喷射环，所述第二喷射环围绕压缩机的轴线设置在基本上垂直于所述轴线的第二平面内。所述第二喷射环包括第二组喷嘴，所述第二组喷嘴围绕所述轴线设置并配置成朝所述压缩机入口喷射第二流体流。所述第一平面与所述第二平面不同。

Description

压缩机周向流体分配系统

技术领域

本文公开的主题涉及燃气涡轮系统，并且更具体地，涉及用于燃气涡轮系统的压缩机的分配系统。

背景技术

燃气涡轮系统通常包括燃气涡轮机发动机，燃气涡轮发动机具有压缩机、燃烧器和涡轮。空气可以在压缩机中被压缩，并与燃料结合产生燃料-空气混合物。燃料-空气混合物可以被馈送到燃烧器中，在燃烧器中，空气-燃料混合物可以燃烧以产生热加压废气。加压废气可通过涡轮传送，使得涡轮叶片旋转，因此产生燃气涡轮系统的输出。将流体注入到压缩机入口处的进气口，通过冷却压缩机内的空气并从压缩机叶片去除杂质，可提高燃气涡轮系统的效率和输出。

发明内容

以下阐述本文中公开的一些实施例的概述。应该理解的是，这些方面仅呈现为向读者提供这些实施例的简要概述，并且这些方面非旨在限制本公开的范围。事实上，本公开可以包括以下未作阐述的各个方面。

在第一实施例中，系统包括流体分配系统。所述流体分配系统包括设置在压缩机的入口上游的多个喷射环。多个喷射环包括第一喷射环，所述第一喷射环围绕压缩机的轴线设置在基本上垂直于所述轴线的第一平面内。第一喷射环包括第一组喷嘴，所述第一组喷嘴围绕所述轴线设置并配置成朝所述压缩机入口喷射第一流体流。多个喷射环还包括第二喷射环，所述第二喷射环围绕压缩机的轴线设置在基本上垂直于所述轴线的第二平面内。所述第二喷射环包括第二组喷嘴，所述第二组喷嘴围绕所述轴线设置并配置成朝所述压缩机入口喷射第二流体流。所述第一平面与所述第二平面不同。

基于上述第一实施例，本公开还提供以下技术方案：

技术方案1：根据第一实施例所述的系统，其中，所述第一喷射环设置成与所述轴线相隔第一径向距离，所述第二喷射环设置成与所述轴线相隔第二径向距离，并且所述第一径向距离与所述第二径向距离不同。

技术方案2：根据技术方案1所述的系统，其中，所述第一径向距离比所述第二径向距离大，并且所述第一平面比所述第二平面更靠近所述压缩机的入口。

技术方案3：根据第一实施例所述的系统，其中，所述第一多个喷嘴包括湿压缩喷嘴。

技术方案4：根据技术方案3所述的系统，其中，所述第一喷射环的湿压缩喷嘴配置成朝所述入口以在所述压缩机的内径和所述压缩机的外径之间以非均匀分配喷射所述第一流体流，其中，所述非均匀分配包括朝所述内径比朝所述外径分配更大的第一流体流。

技术方案5：根据技术方案3所述的系统，其中，所述第一多个喷嘴包括水洗喷嘴。

技术方案6：根据技术方案5所述的系统，其中，所述第一多个喷嘴的湿压缩喷嘴联接到第一流体供应管线，所述第一流体供应管线配置成以第一流速供应所述第一流体流，所述第一多个喷嘴的水洗喷嘴联接到第二流体供应管线，所述第二流体供应管线配置成以第二流速供应所述第一流体流，所述第二流速比所述第一流速大。

技术方案7：根据技术方案3所述的系统，其中，所述第二多个喷嘴包括湿压缩喷嘴、水洗喷嘴或其组合。

技术方案8：根据技术方案3所述的系统，其中，所述湿压缩喷嘴围绕所述压缩机的轴线均匀地分布。

技术方案9：根据技术方案3所述的系统，其中，所述湿压缩喷嘴围绕所述压缩机的轴线非均匀地分布。

技术方案10：根据第一实施例所述的系统，其中，所述第一喷射环包括多个第一区段，所述多个第一区段中的每个第一区段联接到相应的第一流体供应管线，所述第一流体供应管线配置成供应所述第一流体流，其中，所述第二喷射环包括多个第二区段，所述多个第二区段中的每个第二区段联接到相应的第二流体供应管线，所述第二流体供应管线配置成供应所述第二流体流。

技术方案11：根据第一实施例所述的系统，其中，所述第一多个喷嘴设置在所述多个喷射环中的所述第一喷射环的第一后缘上，所述第一后缘比所述第一喷射环的第一前缘更靠近所述压缩机的入口，其中，所述第二多个喷嘴设置在所述多个喷射环中的第二喷射环的第二后缘上，所述第二后缘比所述第二喷射环的第二前缘更靠近所述压缩机的入口。

在第二实施例中，系统包括水分配系统。所述水分配系统包括设置在压缩机的入口上游的多个喷射环。所述多个喷射环包括第一喷射环，所述第一喷射环以第一径向距离围绕压缩机的轴线设置在基本上垂直于所述轴线的第一平面。所述第一喷射环包括第一组湿压缩喷嘴，所述第一组湿压缩喷嘴围绕所述轴线设置并配置成朝所述压缩机入口喷射第一水流。所述多个喷射环还包括第二喷射环，所述第二喷射环以第二径向距离围绕所述压缩机的轴线设置在基本上垂直于所述轴线的第二平面内。所述第二喷射环包括第二组喷嘴，所述第二组喷嘴围绕所述轴线设置并配置成朝所述压缩机入口喷射第二水流。所述第一平面与所述第二平面不同，并且所述第一径向距离比所述第二径向距离大。

基于上述第二实施例，本公开还提供以下技术方案：

技术方案12：根据第二实施例所述的系统，流体供应系统联接到所述多个喷射环，其中，所述供水系统配置成将所述第一水流供应到所述第一喷射环，将所述第二水流供应到所述第二喷射环。

技术方案13：根据第二实施例所述的系统，其中，所述第一喷射环包括第三多个水洗喷嘴，所述第三多个水洗喷嘴围绕所述轴线设置并配置成朝所述压缩机的入口喷射第三水流，其中，第一多个湿压缩喷嘴联接到所述第一喷射环的第一流体管道，所述第三多个水洗喷嘴联接到所述第一喷射环的第三流体管道，所述第一水流的第一流速比所述第三水流的第三流速小。

技术方案14：根据第二实施例所述的系统，其中，所述多个喷射环包括第三喷射环，所述第三喷射环以第三径向距离围绕所述压缩机的轴线设置在基本上垂直于所述轴线的第三平面内，其中，所述第三喷射环包括第四多个喷嘴，所述第四多个喷嘴围绕所述轴线设置并配置成朝所述压缩机的入口喷射第四水流。

技术方案15：根据第二实施例所述的系统，其中，所述第一多个湿压缩喷嘴中的每个湿压缩喷嘴相对于所述压缩机的轴线定向在第一角度，并且所述第二多个喷嘴中的每个喷嘴相对于所述压缩机的轴线定向在第二角度。

在第三实施例中，系统包括水分配系统。所述水分配系统包括设置在压缩机的入口上游的多个喷射环。多个喷射环包括第一喷射环，所述第一喷射环围绕压缩机的轴线设置在基本上垂直于所述轴线的第一平面内。所述第一喷射环包括：第一流体管道，其配置成接收第一水流；以及第一组湿压缩喷嘴，其围绕所述轴线设置。所述第一组湿压缩喷嘴联接到所述第一流体管道，并配置成朝所述压缩机入口喷射所述第一水流。所述第一喷射环还包括：第二流体管道，其配置成接收第二水流；以及第二组水洗喷嘴，其围绕所述轴线设置。所述第二组水洗喷嘴联接到所述第二流体管道，并配置成朝所述压缩机入口喷射所述第二水流。所述多个喷射环还包括第二喷射环，所述第二喷射环围绕压缩机的轴线设置在基本上垂直于所述轴线的第二平面内。所述第二喷射环包括第三组喷嘴，所述第三组喷嘴围绕所述轴线设置并配置成朝所述压缩机入口喷射第三水流。所述第一平面与所述第二平面不同。

基于上述第三实施例，本公开还提供以下技术方案：

技术方案16：根据第三实施例所述的系统，其中，所述第三多个喷嘴包括湿压缩喷嘴、水洗喷嘴、或其任何组合。

技术方案17：根据第三实施例所述的系统，其中，所述第一多个湿压缩喷嘴设置在所述第一喷射环的第一后缘上，所述第一后缘比所述第一喷射环的第一前缘更靠近所述压缩机的入口，其中，所述第三多个喷嘴设置在所述第二喷射环的第二后缘上，所述第二后缘比所述第二喷射环的第二前缘更靠近所述压缩机的入口。

附图说明

当参看附图阅读以下详细描述时，本公开的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解，在所有附图中相同(相似)的附图标记表示相同(相似)的零件，在附图中：

图1是根据本公开的实施例具有流体分配系统的燃气涡轮系统的实施例的框图；

图2是根据本公开的实施例图1的流体分配系统的实施例的横截面图；

图3是根据本公开的实施例沿线3-3截取的图2的流体分配系统的实施例的轴向横截面图；

图4是根据本公开的实施例图1的流体分配系统的实施例的透视图；

图5是根据本公开的实施例图1的流体分配系统的喷射环的实施例的横截面图。

具体实施方式

下文将描述本公开的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简要描述，可能无法在本说明书中描述实际实施方案的所有特征。应了解，在如任何工程或设计项目的任何此种实际实施方案的开发过程中，众多针对实施方案的决定必须实现开发者的具体目标，例如遵守可能在各个实施方案之间变化的相关系统约束和相关商业约束。此外，应了解，这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的所属领域的一般技术人员来说，这些都是设计、制造和生产中的常规任务。

当介绍本公开的各种实施例的元件时，冠词“一个”、“一种”和“所述”希望表示这些元件中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”希望为包括性的并且意味着可能存在除了所列元件之外的额外元件。

如上面讨论的，燃气涡轮系统的输出可以是涡轮叶片的旋转，接着是涡轮的轴的旋转。当热加压废气从燃烧器通过涡轮传送时，涡轮叶片可以旋转。燃烧器可以燃烧燃料-空气混合物以产生热加压废气。燃料-空气混合物的燃料可以通过燃料喷嘴被注入到燃烧器中，在此可与来自压缩机的压缩空气混合。压缩机可以从进气口接收空气，并通过一系列压缩机叶片压缩空气。通过将流体注入到空气中，空气再被馈送进压缩机中，通过蒸发冷却空气，并通过清洁压缩机内的叶片，燃气涡轮系统的输出和效率可得以提高。

有了前述的描述，本公开的实施例可以包括流体分配系统。具体地，流体分配系统可以用于湿压缩程序、在线水洗程序或者在燃气涡轮系统的压缩机内的上述两者。流体分配系统可以包括许多个轴向交错的周向喷射环，所述喷射环可以靠近压缩机的入口定位，并配置成在空气进入压缩机时将流体滴喷射到空气中。与在通过进气口的平面内设置流体分配系统相比，本文中描述的喷射环的轴向交错布置可以较少地中断进入压缩机的空气流。喷射环的轴向交错布置和周向配置可以降低在气流的压缩期间，压缩机内由流体的蒸发引起的热梯度。另外，或者在替代方式中，喷射环的轴向交错布置和周向配置可以实现被流体喷射的压缩机叶片的更大覆盖。而且，一些喷射环可以配置成包括用于湿压缩和水洗两者的喷嘴，喷嘴可以通过相同的流体供应系统单独地供应。

现转而参照各图且首先参考图1，示出燃气涡轮系统10的框图。该框图包括燃料喷嘴12、燃料14和燃烧器16。如所描绘，通过燃料喷嘴12将燃料14(例如液体燃料、气体燃料，比如天然气)传送到燃气涡轮系统10并进入燃烧器16中。燃料14与来自压缩机20(例如具有多个级的轴向压缩机)的压缩空气42结合。通过在压缩机20中压缩进气流18，压缩机20产生压缩空气42。燃烧器16点燃并燃烧空气-燃料混合物，且随后将热的加压废气引导至涡轮22内。废气通过涡轮22的叶片，使涡轮轴23旋转，因此产生燃气涡轮系统10的功率输出。涡轮轴23可以直接或间接地联接至整个燃气涡轮系统10中的一个或多个部件(例如，压缩机20、负载24、流体供应系统34)。最后，燃烧过程的废气可以经由排气口26离开燃气涡轮系统10。

进气流18可以通过压缩机20上游的进气口28进入压缩机20。进气口28可以包括过滤器30，过滤器30处理(例如过滤)进气流18。流体分配系统32可以位于压缩机20的入口57的上游的进气口28内。流体分配系统32配置成在进气流18进入压缩机20时将流体(例如水)注入到进气流18中。流体可以通过流体供应系统34供应到流体分配系统32。流体供应系统34可以包括泵36和蓄水器38。流体可以从蓄水器38通过泵36泵送，并通过流体供应管线40供应至流体分配系统32。在一些实施例中，流体分配系统32可以包括第二泵37，第二泵37联接到第二蓄水器39，且可以通过第二流体供应管线41供应流体，使得对于湿压缩程序或者水洗程序，每个泵36、37和蓄水器38、39可以将流体供应到流体分配系统32。不过，可以有任何数量的泵(例如1、2、3、4或者更多)，可以有任何数目(例如1、2、3、4或者更多)的蓄水器以将流体供应到流体分配系统32。供应到流体分配系统32的流体可以是希望被注入到压缩机20入口处进气流18中的任何流体，例如水、添加了洗涤剂的水或者任何其它流体。

在一些实施例中，在压缩机20以湿压缩模式运行期间，可以使用流体分配系统32将相对小的流体滴注入进气流18中。来自流体分配系统32的相对小的流体滴(例如10-60微米)可以由进气流18运送到压缩机20中。在压缩机20内，流体会蒸发，因此冷却进气流18，使得在湿压缩模式运行中由压缩机20所做的较小的功压缩进气流18。在一些实施例中，在压缩机20以水洗模式运行期间，可以使用流体分配系统32将较大的流体滴(例如80到120微米或者更大)注入到进气流18中。在水洗模式运行期间，来自流体分配系统32的较大尺寸的流体滴可以由进气流18运送到压缩机20中。较大尺寸的液滴可以接触压缩机20的叶片，因此清洁叶片并从叶片去除杂质。

图2是进气口28内的流体分配系统32的实施例的横截面图。流体分配系统32可以位于进气口28内，邻接压缩机20并且在压缩机20的上游。为了便于讨论，可以参照径向轴线或方向50、轴向轴线或方向52以及周向轴线或方向54来描述流体分配系统32及其部件。流体分配系统32可以包括多个喷射环56，所述多个喷射环配置成将来自流体供应系统34的供应流体向入口57分配。压缩机20的钟形口58延伸到进气口28中，并限定压缩机20的入口57。如本文中描述的，入口57接收进气流18和从喷射环56喷射的流体。

多个喷射环56可以围绕护罩60、轴23或压缩机20的轴线52或其任何组合周向54地设置。在一些实施例中，喷射环56的结构可以促进在进气流18进入压缩机20时，进气流18与从喷射环56喷射的流体的混合。如下面详细讨论的，喷射环56可以具有翼型形状，其配置成减少对流过喷射环56的进气流18的压力效应。在一些实施例中，护罩60可以至少部分地延伸到压缩机20中。压缩机20和护罩60可以由靠近压缩机20入口的多个支柱62连接。在一些实施例中，轴23穿过压缩机20、护罩60和多个喷射环56的中间延伸。

在图示的实施例中，靠近压缩机20入口的钟形口58处有三个喷射环56。然而，流体分配系统32可以包括任何数量(例如2、3、4、5、6、7或更多)的喷射环56。多个喷射环56可围绕压缩机20的轴线52周向54地设置。不过，喷射环56可以围绕不同于压缩机20的轴线52的轴线设置。而且，喷射环56图示为具有圆形形状，不过，在一些实施例中，喷射环56可以是椭圆形的(或弧形的但不是圆的)，或者可以是多边形(例如直边)。喷射环56可以位于压缩机20的入口57的钟形口58的上游或位于所述钟形口58内。多个喷射环56可以轴向交错，使得喷射环56被串联定位在基本上垂直(例如在10°内)于压缩机20的轴线52的至少两个不同的平面内。例如，第一喷射环70可以设置成与压缩机20的入口57有第一轴向距离71，第二喷射环74可以设置成与入口57有第二轴向距离75。第一喷射环70设置成比第二喷射环74更靠近压缩机20的入口57，第一喷射环70的第一轴向距离71可以比第二喷射环74的第二轴向距离75小。而且，流体分配系统32的喷射环56可以是连续环，或者在一些实施例中，喷射环56可以或者单个地或者成组地分成若干区段(例如180°、120°、90°的区段)，这将参照图3更详细地讨论。

在一些实施例中，每个喷射环56的尺寸可以不同。即，每个喷射环56可以具有不同的直径，或者距离压缩机的轴线52有不同的径向距离。相应喷射环的轴向交错位置和大小(例如直径)可以有助于减少由喷射环56朝入口57喷射的流体滴的流动干扰。如在图示的实施例中，轴向交错的喷射环56可以相互彼此定位成最大的喷射环56最靠近压缩机20的入口57，最小的喷射环56距离压缩机20的入口57最远。例如，第一喷射环70可以设置成与压缩机20的轴线52有第一径向距离72，第二喷射环74可以设置成与轴线52有第二径向距离76。第一喷射环70设置成比第二喷射环74更靠近入口57，第一喷射环70的第一径向距离72可以比第二喷射环74的第二径向距离76大。不过，在一些实施例中，喷射环56可以定位成使得最小的喷射环56最靠近压缩机20的入口57，最大的喷射环56距离压缩机20的入口57最远。

多个喷射环56可以分别具有多个喷嘴，所述喷嘴配置成将供应的流体喷射到进气流18中以被运送到压缩机20中。在一些实施例中，多个喷嘴可以沿喷射环56的后缘或朝向后缘110(例如下游侧)设置。不过，喷嘴可以设置在喷射环56的任何表面上。多个喷嘴可以安装在喷射环56的表面上，或者喷嘴可以完全设置在喷射环56的结构之内，使得喷嘴不从喷射环56的表面突出。喷嘴可以产生流体64的喷射，流体可以朝压缩机20的入口57喷射。在一些实施例中，来自每个喷嘴的喷射64可以具有宽度66，此宽度可以变化。喷射64的宽度66可以至少部分地基于喷嘴类型、供应到喷嘴的流体的压力、供应到喷嘴的流体的流速或其任何组合而变化。喷嘴可以是水洗喷嘴或湿压缩喷嘴，这将参照图3更详细地讨论。在一些实施例中，在每个喷射环56上可以有每种类型的喷嘴。即，每个喷射环56可以具有湿压缩喷嘴和水洗喷嘴。不过，一些喷射环56可以全部具有湿压缩喷嘴，一些喷射环56可以全部具有水洗喷嘴。喷射64的宽度66可以在水洗喷嘴、湿压缩喷嘴和两种类型的喷嘴的混合之间变化。

在一些实施例中，当进气流18进入进气口28时，其可以在护罩60周围流动并通过交错的喷射环56之间的空间。流体喷射可以与进气流18混合，并且可以在轴向方向52上通过钟形口58传送到压缩机20中。在压缩机20以湿压缩模式运行期间，来自流体喷射的相对小的液滴可以蒸发，在其通过压缩机20时冷却进气流18。在压缩机20以水洗模式运行期间，来自流体喷射的相对大的液滴可以与压缩机20的叶片68相互作用。流体喷射64可以包含不同大小的液滴。与来自水洗喷嘴的液滴的大小相比(例如80到120或更大微米)，来自湿压缩喷嘴的流体喷射64的液滴可以在尺寸上相对较小(例如10-60微米)。然而，来自湿压缩喷嘴和水洗喷嘴的液滴的液滴大小可以有一些变化。喷射到进气口28上部69的进气流18中的流体滴可能容易受到重力和离心力的影响，这可以使更大尺寸的流体滴朝护罩60并朝压缩机20的周界移动。作用在通过上部69接收的流体滴上的这些力在流体滴蒸发时，可以在压缩机20内的径向50方向和周向方向50产生热梯度。由于偏移的液滴分配，作用于上部69的进气口28内接收的较大流体滴上的这些重力和离心力可以使压缩机的叶片68不太高效地被清洗。然而，本文中描述的喷射环56的交错周向布置可以实现作用于来自湿压缩喷嘴和水洗喷嘴的流体滴上的重力或离心力效应的缓解，因此实现燃气涡轮系统10的效率和输出的提高。即，喷射环56在进气口28中入口57的上游轴向及围绕轴线52的周向布置，可以降低或消除作用于来自湿压缩喷嘴和水洗喷嘴的流体滴上的重力和离心力的效应。

图3是沿线3-3截取的图2的流体分配系统32的实施例的轴向横截面图。在图示的实施例中，从进气口28内部观察，看向压缩机20的入口57，示出了流体分配系统32的三个交错喷射环56。如前面讨论的，流体分配系统32可以包括任何数量的喷射环56。出于参考，图示了支柱62。支柱62可以联接到压缩机20的钟形口58，并联接到护罩60。如前面讨论的，喷射环56可以设置在进气口28内，在压缩机20的入口57的钟形口58的上游或在钟形口58内。喷射环56可以围绕压缩机20的轴线52周向54地设置。在一些实施例中，一个或多个喷射环56围绕护罩60设置。如前面讨论的，喷射环56可以设置在距轴线52彼此不同的径向距离，喷射环56可以设置在相互不同的轴向平面内。例如，最小直径的喷射环56可以距离压缩机20的入口57最远，最大直径的喷射环56可以最靠近压缩机20的入口57。然而，可以通过相反的布置形式来设置不同大小的喷射环56，这样最小直径的喷射环56最靠近压缩机20的入口57，最大直径的喷射环56距离压缩机20的入口57最远。而且，流体分配系统32的喷射环56可以是连续环，或者在一些实施例中，喷射环56可以或者单个地或者成组地分成若干区段(例如180°、120°、90°的区段)，这将在下面更详细地讨论。

流体分配系统32的每个喷射环56可以具有任何数量的喷嘴(例如2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多)。喷射环56可以各自具有相同数量的喷嘴，或者喷射环56可以各自具有不同数量的喷嘴。喷嘴可以分别是湿压缩喷嘴80或水洗喷嘴82。流体分配系统32的湿压缩喷嘴80可以形成相应的湿压缩喷嘴格栅。流体分配系统32的水洗喷嘴82可以形成相应的水洗喷嘴格栅。每个喷嘴可以有出口以便于供应的流体退出喷射环56。湿压缩喷嘴80的出口可以比水洗喷嘴82的出口小，因此相比水洗喷嘴82，实现来自湿压缩喷嘴80的更小的流体滴大小。对于压缩机20内的不同过程例如湿压缩或在线水洗，可以使用不同的流体滴大小。而且，因为湿压缩喷嘴80和水洗喷嘴82的出口尺寸可以不同，所以每种类型的喷嘴处的流体压力可以变化。例如，可以用近似5516到15,168千帕[kPa](800到2,200磅/平方英尺[psi])的流体供应湿压缩喷嘴80。可以用近似552到1,379千帕[kPa](80到200磅/平方英尺[psi])的流体供应水洗喷嘴82。对于压缩机20内的分开的程序可以分开地使用湿压缩喷嘴80和水洗喷嘴82。然而，在一些实施例中，湿压缩喷嘴80和水洗喷嘴82可以同时一起使用。

在图示的实施例中，每个喷射环56可以包括湿压缩喷嘴80和水洗喷嘴82两者。然而，在一些实施例中，一个或多个喷射环56可以只包括一种类型的喷嘴(例如全部是湿压缩喷嘴80，全部是水洗喷嘴82)。在一些实施例中，如果在一个或多个喷射环56中包括湿压缩喷嘴80和水洗喷嘴82两者，则喷嘴类型可以是任何模式或次序。例如，在图示的实施例中，第一喷射环83和第二喷射环85包括以围绕轴线52周向地设置在喷射环56上的一个湿压缩喷嘴80接一个水洗喷嘴82的重复模式的湿压缩喷嘴80和水洗喷嘴82两者。然而，在图示的实施例中，第三喷射环87包括以两个湿压缩喷嘴80接一个水洗喷嘴82的重复模式的湿压缩喷嘴80和水洗喷嘴82两者。具有两种类型喷嘴的喷射环56可以包括任何数量(例如1、2、3、4、5或更多)的湿压缩喷嘴80和任何数量(例如1、2、3、4、5或更多)的水洗喷嘴82。而且，在一些实施例中，在一个或多个喷射环56上，湿压缩喷嘴80的数量和水洗喷嘴82的数量可以相同。

湿压缩喷嘴80围绕喷射环56的位置可以使得湿压缩喷嘴80围绕轴线52均匀或非均匀地分布。这又可以使得来自湿压缩喷嘴80的流体喷射在压缩机20的内径和压缩机20的外径之间非均匀地分布。在一些实施例中，从湿压缩喷嘴80向压缩机20的内径分配的流体喷射可以比向外径分配得更大。从湿压缩喷嘴80向压缩机20的内径分配更大的流体喷射可以实现作用于来自湿压缩喷嘴80的流体滴上的重力或离心力效应的缓解，并且可以实现从湿压缩喷嘴80向压缩机20内下游的流体滴的更均匀分配。另外或替代性地，通过以下可以实现从湿压缩喷嘴80朝压缩机20的内径更大分配的流体喷射：通过流体分配系统32的流体的流速、来自湿压缩喷嘴80的流体喷射的角度或其组合。

可以用流体供应系统34的流体供应喷射环56的湿压缩喷嘴80和水洗喷嘴82。流体供应系统34可以通过流体供应管线40将流体供应到流体分配系统32。在一些实施例中，流体供应管线40可以只将流体流引导到一个喷射环56。其它喷射环56可以不通过流体供应管线40由流体供应系统34直接供应，但可以间接地通过直接联接到流体供应管线40的另一喷射环56供应。然而，在一些实施例中，流体供应管线可以通过分支流体供应管线88将流体分别引导到每个喷射环56。流体供应管线40可以分成支路流体供应管线88，如在图示的实施例中，分支流体供应管线88可以将流体流引导到相应的喷射环56。流体分配系统32可以使用一个或多个阀90来控制喷射流体到喷射环56的流动。在一些实施例中，可以有多个流体供应管线40，其每一个可以分别将流体流从流体供应系统34引导到相应的喷射环56。在喷射环56分别由流体供应管线40或分支流体供应管线88供应的实施例中，喷射环56的不同喷嘴类型(例如湿压缩喷嘴80和水洗喷嘴82)可以各自通过喷射环56内的分开的管道供应，这将参照图5更详细地讨论。而且，在一些实施例中，每种类型的喷嘴格栅(例如湿压缩喷嘴格栅、水洗喷嘴格栅)可以由相应的流体供应管线40单独供应。以此方式，可以选择性使用喷射环56以控制湿压缩或水洗的不同水平。例如，对于湿压缩或者对于水洗，可以使用一个、两个或三个喷射环56，以将喷射流体注入到进气流18中，这将参照图5更详细地讨论。

流体分配系统32的喷射环56可以是连续环，或者在一些实施例中，喷射环56可以个别地或者成组地分成若干区段。例如，在图示的实施例中，喷射环56可以以角86分成相等的区段84。出于清楚目的，在图示的实施例中只示出了一个区段84。角86可以是可以产生喷射环56的相等周向区段的任何角(例如45°、90°、120°、180°)。区段84可以包括一个或多个喷射环56部分。在一些实施例中，如果区段84包括每个喷射环56的部分，则在相应区段84中每个喷射环56的部分可以通过支撑件联接在一起，这将参照图4更详细地讨论。而且，在一些实施例中，区段84可以分别有其自己的相应流体供应管线40或分支流体供应管线88，以将流体从流体供应系统34引导到相应的区段84。区段84可以实现更高效的安装、修理或将喷射流体注入到进气流18中。

图4是流体分配系统32的实施例的透视图，示出围绕护罩60周向54地设置并定位在压缩机20的入口57的上游的多个喷射环56。在一些实施例中，流体分配系统32可以包括结构支撑件98，所述结构支撑件可以配置成将喷射环56固定到位。围绕轴线52可以有任何数量(例如1、2、3、4、5、6、7或更多)的结构支撑件98。结构支撑件98可以将喷射环56相互联接，将喷射环56联接到压缩机20的入口的钟形口58以及将喷射环56联接到护罩60。在一些实施例中，结构支撑件98连接至喷射环56的上游边缘99。在一些实施例中，结构支撑件98连接至喷射环56的后缘110。在图示的实施例中，显示结构支撑件98将三个喷射环56相互连接，以及将喷射环56连接至钟形口58，并连接至护罩60。然而，在一些实施例中，结构支撑件98可以将一个或多个喷射环56仅连接至钟形口58，或者仅连接至护罩60。即，结构支撑件98可以在径向方向50上从钟形口58或者从护罩60延伸。结构支撑件98还将喷射环56连接至可以将喷射环56固定到位的任何其它结构件或壳体，例如进气口28的壁。在一些实施例中，结构支撑件98可以将每个区段84的喷射环56连接在一起。而且，结构支撑件98可以将每个区段84连接至钟形口58、护罩60、钟形口58和护罩60两者、或者连接至任何其它结构件或壳体。

在一些实施例中，一个或多个流体供应管线40和分支流体供应管线88可以通过沿结构支撑件98铺设联接到喷射环56。来自流体供应系统34的流体供应管线40和分支流体供应管线88可以从护罩60内部或者从压缩机20的外部的钟形口58延伸。在一些实施例中，一个或多个流体供应管线40或分支流体供应管线88可以位于结构支撑件98上或者结构支撑件98内，以到达喷射环56。这些配置可以使流体供应到喷射环56，同时降低进气流18或者被注入到进气流18中的喷射流的流动阻碍。

图5是流体分配系统32的喷射环56的实施例的横截面图。喷射环56的横截面的形状可以是翼型形状，或者配置成减小进气流18上的阻力或压力损失的任何其它形状，例如椭圆形。在一些实施例中，多个喷射环56中的每一个可以是相同的横截面形状。然而，喷射环56可以具有不同的横截面形状。在一些实施例中，喷射环56可以具有127毫米(例如5英寸)的轴向长度100和38.1毫米(例如1.5英寸)的径向高度102。然而，在一些实施例中，喷射环56的轴向长度100可以是另一长度(例如4、6、7、8或者更大英寸)，喷射环56的径向高度102可以是另一长度(例如1、2、3、4或更大英寸)。在一些实施例中，流体分配系统32的全部喷射环56可以具有相同的轴向长度100和相同的径向高度102。然而，在一些实施例中，喷射环56可以具有不同的轴向长度100和不同的径向高度102。

每个喷射环56可以具有多个喷嘴104。喷嘴104可以是湿压缩喷嘴80或水洗喷嘴82。在一些实施例中，每个喷嘴104可以设置在喷射环56的后缘110上或与其邻近，其中，喷射环56的后缘110是朝向压缩机20指向下游的边缘。然而，在一些实施例中，喷嘴104可以邻近喷射环56的后缘110设置。例如，喷嘴104可以定位成相比前缘111更靠近喷射环56的后缘110。喷嘴104可以设置在喷射环56的径向外表面112和喷射环56的径向内表面114上。在一些实施例中，每个喷嘴104可以定位成与喷射环56的中心轴线108呈角106。在图示的实施例中，每个喷射环56的中心轴线108与压缩机20的轴线52平行。然而，在一些实施例中，每个喷射环56的中心轴线108可以朝压缩机20的轴线52定向。角106可以是任何角度(例如90°、45°)，其配置成当进气流18传送到压缩机20中时，将流体注入到进气流18中。而且，喷嘴104中的一些可以沿中心轴线108设置，使得喷嘴104直接指向喷射环56的后缘110的下游。喷嘴104可以安装在喷射环56的表面上，或者喷嘴104可以完全设置在喷射环56的结构之内，使得喷嘴104不从喷射环56的表面突出。设置在喷射环56的结构中的喷嘴104可以有助于降低流体喷射的阻碍。

每个喷嘴104可以具有出口115以使供应的流体离开喷射环56。湿压缩喷嘴80的出口可以比水洗喷嘴82的出口小，因此相比水洗喷嘴82，实现来自湿压缩喷嘴80的更小的流体滴大小。对于压缩机20内的不同过程例如湿压缩或在线水洗，可以使用不同的流体滴大小。而且，因为湿压缩喷嘴80和水洗喷嘴82的出口尺寸可以不同，所以每种类型的喷嘴104处的流体压力可以变化。如前面讨论的，每个喷嘴104可以产生流体喷射64，流体喷射64可以朝压缩机20的入口57喷射。在一些实施例中，来自每个喷嘴的喷射64可以具有宽度66，此宽度可以变化。喷射64的宽度66可以至少部分地基于喷嘴类型、供应到喷嘴的流体的压力、供应到喷嘴的流体的流速或其任何组合而变化。喷射64的宽度66可以在水洗喷嘴、湿压缩喷嘴和两种类型的喷嘴的混合之间变化。

如前面讨论的，每个喷射环56可以具有任何数量(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多)的喷嘴104。而且，每个喷射环56的喷嘴104可以全部是湿压缩喷嘴80，全部是水洗喷嘴82或者湿压缩喷嘴80和水洗喷嘴82两者的混合。在一些实施例中，喷射环56可以全部具有一种类型的喷嘴104。单一类型的喷嘴104中的每一个可以全部设置在径向外表面112、径向内表面114或后缘110上。不过，单一类型的喷嘴104可以设置在喷射环56的两个或两个以上的表面上。而且，单一类型的喷嘴104可以全部定位成与喷射环56的中心轴线108相同的角106，或者可以定位成不同的角106。在一些实施例中，对于可能具有两种类型的喷嘴104的喷射环56，每个湿压缩喷嘴80可以沿相同的表面(例如径向外表面112、径向内表面114或后缘110)或者沿不同的表面设置。而且，每个湿压缩喷嘴80可以定位成与喷射环56的中心轴线108相同的角106，或者可以定位成不同的角106。例如，在一些实施例中，每个湿压缩喷嘴80可以设置在径向外表面112上，并定位成与中心轴线108呈45°的角106。在一些实施例中，湿压缩喷嘴80可以设置在径向外表面112上和径向内表面114上，湿压缩喷嘴80的一部分可以定位成与中心轴线108呈45°的角106，湿压缩喷嘴80的另一部分可以定位成90°的角106。类似地，水洗喷嘴82可以全部沿相同表面(例如径向外表面112、径向内表面114或后缘110)或者沿不同表面定位。而且，水洗喷嘴82可以全部定位成与喷射环56的中心轴线108相同的角106，或者可以定位成不同的角106。例如，在一些实施例中，每个水洗喷嘴82可以设置在径向外表面112上，并定位成与中心轴线108呈45°的角106。在一些实施例中，水洗喷嘴82可以设置在径向外表面112上以及径向内表面114上，水洗喷嘴82的一部分可以定位在与中心轴线108呈45°的角106，水洗喷嘴82中一些的另一部分可以定位成90°的角106。喷嘴104在每个喷射环56上的不同布置可以有助于在湿压缩过程中在流体滴蒸发之前，降低压缩机20内径向方向50的热梯度，并且可以有助于在水洗程序中实现可以清洁增大面积的压缩机叶片68。

可以通过喷嘴流体管线116用来自流体供应系统34的流体供应喷嘴104。喷嘴流体管线116可以将流体从流体管道118引导到喷射环56内的喷嘴104。在喷射环56内可以有一个或多个流体管道118，所述流体管道可以将流体通过喷嘴流体管线116供应到喷嘴104。一个或多个流体管道118可以从流体供应管线40或分支流体供应管线88接收流体。一个或多个流体管道118可以周向地贯穿(throughout)喷射环56或者喷射环56的区段84延伸，以将喷射流体供应到喷射环56的喷嘴104。在一些实施例中，流体管道118可以供应喷射环56的所有喷嘴104，包括湿压缩喷嘴80和水洗喷嘴82两者。然而，在一些实施例中，第一流体管道120可以只供应为湿压缩喷嘴80的喷嘴104，第二流体管道122可以只供应为水洗喷嘴82的喷嘴104。因此，在一些实施例中，在喷射环56内可以有超过一个流体管道118，每个流体管道118可以供应为特定类型的喷射环56的喷嘴104。例如，第一流体管道120可以以第一压力的喷射流体供应喷射环56的湿压缩喷嘴80，分开的第二流体管道122可以以不同于第一压力的第二压力的喷射流体供应喷射环56的水洗喷嘴82。另外或者以替代方式，一个或多个流体管道118可以分别供应喷射环的相应区段84，包括相应区段84的所有喷嘴104，或者喷射环56的相应区段84的特定类型的所有喷嘴104。而且，在流体分配系统32的多个喷射环56的每一个中，一个或多个流体管道118的配置可以相同或不同。围绕喷射环56的喷嘴104可以设置成围绕压缩机20的轴线52和入口57均匀分布。喷嘴104围绕轴线52的这种分布可以实现在压缩机20内的径向方向50和周向方向54喷射流体滴的更均匀的分配。而且，对于湿压缩模式和水洗模式，流体分配系统32可以具有不同的使用设置。例如，低档设置可以使用一个喷射环56，中档设置可以使用两个喷射环56，高档设置可以使用三个喷射环56。另外，每个喷射环56可以具有来自流体供应系统34的不同流速的流体。因此，在具有低档、中档和高档使用设置的实施例中，如果三个喷射环56中的每一个具有不同的流速，则流体分配系统32可以具有多达七个可能的流速。

公开的实施例的技术效果包括围绕压缩机轴线周向设置的流体分配系统可以提供燃气涡轮系统的压缩机入口上游的流体，以用于在压缩机中处理，例如湿压缩和在线水洗。流体分配系统的喷射环可以在压缩机入口的上游轴向交错。另外，喷射环可以设置在不同的径向位置，这可以降低进气流穿过喷射环进入压缩机中的阻碍。在一些实施例中，喷射环可以包括围绕压缩机的轴线周向设置的多个喷嘴，这可以实现流体的周向分配。靠近压缩机入口的喷射流体的周向和径向分配可以降低在湿压缩过程中由于流体滴蒸发和移动而产生的压缩机内周向和径向方向的热梯度。喷射喷嘴在入口的径向定位可以将液滴由于压缩机内的离心力造成的液滴移动考虑在内，目的是降低压缩机内的温度畸变。而且，靠近压缩机的入口周向和径向分配流体可以在水洗程序中实现可以清洁增大面积的压缩机叶片。接着，压缩机内热梯度的下降或可以被清洁的压缩机叶片的面积增大可以实现燃气涡轮系统的效率和输出的提高。而且，喷射环可以由各个环组成的多个区段形成，或者由喷射环的分组组成的区段一起形成，这可以实现更有效地安装或修理流体分配系统。在一些实施例中，流体分配系统的喷射环可以包括针对湿压缩和水洗两者的喷嘴，因此使得流体分配系统被用于压缩机内的多个过程，并且可以实现成本节约的益处。类似地，流体分配系统的周向设置、轴向交错的喷射环可以实现流体滴在压缩机入口的均匀分配，这可以使得从压缩机的进气系统中去除其它机构，例如烟雾发生器或蒸发冷却器。

本书面描述使用实例来公开本文中公开的构思，包括最佳模式，并且还使所属领域的技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所采用的方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书界定，且可包括所属领域的技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例具有并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么此类其它实例希望在权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

流体分配系统；其包括：

多个喷射环，在沿径向位于钟形口的内表面与护罩的外表面之间的空间中设置在压缩机的入口上游，且沿轴向与所述护罩交叠，其中，所述多个喷射环包括：

第一喷射环，其围绕所述压缩机的轴线设置在基本上垂直于所述轴线的第一平面内，其中，所述第一喷射环包括第一多个喷嘴，所述第一多个喷嘴围绕所述轴线设置并配置成将第一流体流朝所述压缩机的入口喷射；以及

第二喷射环，其围绕所述压缩机的轴线设置在基本上垂直于所述轴线的第二平面内，其中，所述第二喷射环包括第二多个喷嘴，所述第二多个喷嘴围绕所述轴线设置并配置成将第二流体流朝所述压缩机的入口喷射，其中，所述第一平面与所述第二平面不同。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一喷射环设置成与所述轴线相隔第一径向距离，所述第二喷射环设置成与所述轴线相隔第二径向距离，并且所述第一径向距离与所述第二径向距离不同。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一径向距离比所述第二径向距离大，并且所述第一平面比所述第二平面更靠近所述压缩机的入口。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一多个喷嘴包括湿压缩喷嘴。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述第一喷射环的湿压缩喷嘴配置成朝所述入口以在所述压缩机的内径和所述压缩机的外径之间的非均匀分配喷射所述第一流体流，其中，所述非均匀分配包括朝所述内径比朝所述外径分配更大的第一流体流。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述第一多个喷嘴包括水洗喷嘴。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述第一多个喷嘴的湿压缩喷嘴联接到第一流体供应管线，所述第一流体供应管线配置成以第一流速供应所述第一流体流，所述第一多个喷嘴的水洗喷嘴联接到第二流体供应管线，所述第二流体供应管线配置成以第二流速供应所述第一流体流，所述第二流速比所述第一流速大。

8.根据权利要求4所述的系统，其中，所述第二多个喷嘴包括湿压缩喷嘴、水洗喷嘴或其组合。

9.根据权利要求4所述的系统，其中，所述湿压缩喷嘴围绕所述压缩机的轴线均匀地分布。

10.根据权利要求4所述的系统，其中，所述湿压缩喷嘴围绕所述压缩机的轴线非均匀地分布。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一喷射环包括多个第一区段，所述多个第一区段中的每个第一区段联接到相应的第一流体供应管线，所述第一流体供应管线配置成供应所述第一流体流，其中，所述第二喷射环包括多个第二区段，所述多个第二区段中的每个第二区段联接到相应的第二流体供应管线，所述第二流体供应管线配置成供应所述第二流体流。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一多个喷嘴设置在所述多个喷射环中的所述第一喷射环的第一后缘上，所述第一后缘比所述第一喷射环的第一前缘更靠近所述压缩机的入口，其中，所述第二多个喷嘴设置在所述多个喷射环中的第二喷射环的第二后缘上，所述第二后缘比所述第二喷射环的第二前缘更靠近所述压缩机的入口。

13.一种系统，包括：

流体分配系统；其包括：

多个喷射环，在沿径向位于钟形口的内表面与护罩的外表面之间的空间中设置在压缩机的入口上游，且沿轴向与所述护罩交叠，其中，所述多个喷射环包括：

第一喷射环，其以第一径向距离围绕所述压缩机的轴线设置在基本上垂直于所述轴线的第一平面内，其中，所述第一喷射环包括第一多个湿压缩喷嘴，所述第一多个湿压缩喷嘴围绕所述轴线设置并配置成将第一水流朝所述压缩机的入口喷射；以及

第二喷射环，其以第二径向距离围绕所述压缩机的轴线设置在基本上垂直于所述轴线的第二平面内，其中，所述第二喷射环包括第二多个喷嘴，所述第二多个喷嘴围绕所述轴线设置并配置成将第二水流朝所述压缩机的入口喷射，其中，所述第一平面与所述第二平面不同，所述第一径向距离比所述第二径向距离大。

14.根据权利要求13所述的系统，流体供应系统联接到所述多个喷射环，其中，所述流体供应系统 配置成将所述第一水流供应到所述第一喷射环，将所述第二水流供应到所述第二喷射环。

15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述第一喷射环包括第三多个水洗喷嘴，所述第三多个水洗喷嘴围绕所述轴线设置并配置成朝所述压缩机的入口喷射第三水流，其中，第一多个湿压缩喷嘴联接到所述第一喷射环的第一流体管道，所述第三多个水洗喷嘴联接到所述第一喷射环的第三流体管道，所述第一水流的第一流速比所述第三水流的第三流速小。

16.根据权利要求13所述的系统，其中，所述多个喷射环包括第三喷射环，所述第三喷射环以第三径向距离围绕所述压缩机的轴线设置在基本上垂直于所述轴线的第三平面内，其中，所述第三喷射环包括第四多个喷嘴，所述第四多个喷嘴围绕所述轴线设置并配置成朝所述压缩机的入口喷射第四水流。

17.根据权利要求13所述的系统，其中，所述第一多个湿压缩喷嘴中的每个湿压缩喷嘴相对于所述压缩机的轴线定向在第一角度，并且所述第二多个喷嘴中的每个喷嘴相对于所述压缩机的轴线定向在第二角度。

18.一种系统，包括：

水分配系统，其包括：

多个喷射环，在沿径向位于钟形口的内表面与护罩的外表面之间的空间中设置在压缩机的入口上游，且沿轴向与所述护罩交叠，其中，所述多个喷射环包括：

第一喷射环，其围绕所述压缩机的轴线设置在基本上垂直于所述轴线的第一平面内，其中，所述第一喷射环包括：

第一流体管道，其配置成接收第一水流；

围绕所述轴线设置的第一多个湿压缩喷嘴，其中，所述第一多个湿压缩喷嘴联接到所述第一流体管道，并配置成朝所述压缩机的入口喷射所述第一水流；

第二流体管道，其配置成接收第二水流；以及

围绕所述轴线设置的第二多个水洗喷嘴，其中，所述第二多个水洗喷嘴联接到所述第二流体管道，并配置成朝所述压缩机入口喷射所述第二水流；以及

第二喷射环，其围绕所述压缩机的轴线设置在基本上垂直于所述轴线的第二平面内，其中，所述第二喷射环包括第三多个喷嘴，所述第三多个喷嘴围绕所述轴线设置并配置成朝所述压缩机入口喷射第三水流，其中，所述第一平面与所述第二平面不同。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述第三多个喷嘴包括湿压缩喷嘴、水洗喷嘴、或其任何组合。

20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述第一多个湿压缩喷嘴设置在所述第一喷射环的第一后缘上，所述第一后缘比所述第一喷射环的第一前缘更靠近所述压缩机的入口，其中，所述第三多个喷嘴设置在所述第二喷射环的第二后缘上，所述第二后缘比所述第二喷射环的第二前缘更靠近所述压缩机的入口。

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