CN109415974A - 用于燃气涡轮发动机的清洁系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于燃气涡轮发动机(800)的清洁系统(100)，其包括其中具有流体的流体箱(1)，用于喷洒来自流体箱(1)的流体的喷嘴装置(3)，用于使流体箱(1)与喷嘴装置(3)连接的连接管线(4)，以及计算机(5)。连接管线(4)包括用于将流体从流体箱(1)泵送至喷嘴装置(3)的泵装置(41)，用于测量穿过泵装置(41)的流体的流量的流量计(42)，以及调节阀(43)。泵装置(41)，流量计(42)和调节阀(43)与计算机(5)可操作地联接，且计算机(5)控制调节阀(43)来基于穿过泵装置的流体的测得流量和流体流需求来自动地调节进入喷嘴装置(3)的流体的流量。

Description

用于燃气涡轮发动机的清洁系统

背景技术

本公开内容总体上涉及飞行器发动机领域，并且更具体地涉及用于燃气涡轮发动机的清洁系统。

如图1中所示，燃气涡轮发动机800通常包括成串流顺序的压缩机区段R1、燃烧区段R2、涡轮区段R3和排气区段R4。在操作中，空气进入压缩机区段R1的入口，在该处，一个或多个压缩机逐渐压缩空气，直到其到达燃烧区段R2。燃料与压缩空气混合，且在燃烧区段R2内燃烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段R2传送穿过限定在涡轮区段R3内的热气体路径，且然后从涡轮区段R3经由排气区段R4排出。膨胀的燃烧气体驱动涡轮区段R3内的涡轮，且还产生推力用于推进飞行器。

在燃气涡轮发动机800的操作中，一些污染物如灰尘、碎屑或其它材料可能随着时间推移累积在燃气涡轮发动机800的内部部件上。这些污染物可影响发动机部件和飞行器的总体性能。因此，为了保持燃气涡轮发动机800的燃料效率和功率输出，并且避免潜在的发动机故障，压缩机和涡轮区段，以及燃气涡轮发动机的气体路径需要定期清洁。通常，具有喷嘴装置的常规清洁系统用于通过用于清洁燃气涡轮发动机800的喷嘴装置来喷射清洁流体，例如水，至发动机核心。常规清洁系统通常没有对喷射到燃气涡轮发动机800中的流体的流量的严格控制。在此情况下，如果喷射到燃气涡轮发动机800中的流体的流量过高，则将引起清洁流体，例如水，进入燃气涡轮发动机800的前贮槽806和/或后贮槽807，这可导致部件的腐蚀。因此，进入发动机核心的这些未受控的清洁流体可引起燃气涡轮发动机800的损坏。然而，如果喷射到燃气涡轮发动机800中的流体的流量太低，则将不会清洁且有效地清洗燃气涡轮发动机800。

因此，需要一种改进的清洁系统来控制喷射到燃气涡轮发动机中的流体的流量。

发明内容

在一个实施例中，本公开内容提供了一种用于燃气涡轮发动机的清洁系统。清洁系统包括其中具有流体的流体箱，用于从流体箱喷洒流体的喷嘴装置，用于使流体箱与喷嘴装置连接的连接管线，以及计算机。连接管线包括用于将流体从流体箱泵送至喷嘴装置的泵装置，用于测量穿过泵装置的流体的流量的流量计，以及调节阀。泵装置、流量计和调节阀与计算机可操作地联接，且计算机控制调节阀来基于穿过泵装置的流体的测得流量和流体流需求来自动地调节进入喷嘴装置的流体的流量。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中相同的标号表示相同的零件，在附图中：

图1是示例性燃气涡轮发动机的示意图；

图2是根据本公开内容的一个实施例的燃气涡轮发动机的清洁系统的示意图；以及

图3是根据本公开内容的另一个实施例的燃气涡轮发动机的清洁系统的示意图。

具体实施方式

现在将在下文中参照附图来描述本公开内容的实施例。在以下描述中，不详细描述熟知的功能或构造，以免以不必要的细节模糊了本公开。

除非另有定义，否则本文所使用的技术和科学术语具有与本发明所属领域的技术人员通常所理解相同的含义。如本文中所使用，术语“第一”、“第二”等并不指示任何次序、数量或重要性，而是用于区分一个要素与另一要素。此外，术语“一个”和“一种”不表示数量上的限制，而是表示存在所引用项目中的至少一个。术语“或”意欲为包括性的，且意味着所列项目中的一个或全部。本文中使用“包括(including、comprising)”或“具有”及其变体意欲涵盖其后列出的项目及其等效物以及额外项目。术语“连接(connected)”和“联接(coupled)”并不限于物理或机械连接或联接，且可包括电气连接或联接，不管是直接还是间接。

实施例1

图2示出了根据本公开内容的一个实施例的清洁系统100的示意图。如图2中所示，清洁系统100可用于清洁燃气涡轮发动机800(如图1中所示)。清洁系统100可包括将流体储存在其中的流体箱。在一个实施例中，流体箱可包括将清洁水储存在其中的清洁水箱1。例如，清洁水箱1的容积可大于120L。

清洁系统100可包括喷嘴装置3和计算机5。清洁水箱1可经由连接管线4与喷嘴装置3流体连通。连接管线4可包括泵装置41，其可与计算机5可操作地联接。举例来说，泵装置41可包括电动机411和电机驱动的泵412。电动机411可与计算机5可操作地连接，以驱动泵412操作。来自清洁水箱1的清洁水可由泵装置41泵送至喷嘴装置3。然后，喷嘴装置3可将来自清洁水箱1的清洁水喷洒至燃气涡轮发动机800来用于清洁燃气涡轮发动机800。

连接管线4可具有箱阀11。清洁水箱1经由箱阀11联接至泵装置41。箱阀11可与计算机5操作连接，例如，经由有线或无线通信网络，所以计算机5可自动地控制来打开或关闭箱阀11。

清洁系统100可包括人机接口(HMI)6，其与计算机5联接，且配置成允许操作者读取和写入数据来控制和/或配置清洁系统100。人机接口6可为允许操作者与清洁系统100之间的交互的接口。例如，人机接口6可包括控制面板、显示屏等。人机接口6可具有输入和输出的两个功能。因此，操作者可经由人机接口6告诉清洁系统100做什么，对清洁系统100提出请求，或操作清洁系统100。此外，清洁系统100可经由人机接口6提示操作者执行对应的动作。此外，写入数据可包括从操作者接收输入或者命令，并且读取数据可包括生成警告信号，如，状态指示灯。例如，控制和/或配置清洁系统100可包括但不限于打开或关闭各种类型的阀、选择流体箱、启动电动机411、启动或关闭加热装置等。

为了自动地且准确地控制进入喷嘴装置3中的流体的流量，清洁系统100还可包括设置在连接管线4中的流量计42和调节阀43。流量计42和调节阀43可与计算机5可操作地连接。流量计42可测量穿过泵装置41的流体的流量F_measure，且将测得的流体流量F_measure反馈至计算机5。计算机5可经由人机接口6从操作者接收流体流需求F_demand输入，或流体流需求F_demand也可预先储存在计算机5中。流体流需求F_demand可取决于待清洁的燃气涡轮发动机800的类型。例如，对于由GE公司和Snecma公司之间的50/50合资企业生产的CFM56发动机，流体流需求F_demand可为20L/min。计算机5可控制调节阀43，以基于穿过泵装置的流体的测得流量F_measure和流体流需求F_demand来自动地调节进入喷嘴装置3中的流体的流量。调节阀43可通过调整泵412的转速来调节流体的流量。在可选的实施方式中，调节阀43例如可包括比例调节阀，以用于无极调节进入喷嘴装置3的流体的流量。

通过使用流量计42和调节阀43，以及计算机5的协作控制，本公开内容的清洁系统100可实现进入喷嘴装置3的流体的流量的自动和准确的控制，且减少人为因素的干扰，例如，不足的清洁持续时间、流体的不一致流量等。本公开内容的清洁系统100因此确保了发动机清洁的效果。本公开内容的清洁系统100可实现燃气涡轮发动机800的有效清洁，而不损坏燃气涡轮发动机800。

继续参看图2，清洁系统100还可包括切换阀44。例如，切换阀44可为电磁切换阀。切换阀44可联接在调节阀43与喷嘴装置3之间，且可与计算机5可操作地连接。

计算机5可经由人机接口6从操作者接收清洁持续时间设置点t_SP1输入，或清洁持续时间设置点t_SP1也可预先储存在计算机5中。计算机5可控制切换阀44来基于清洁持续时间设置点t_SP1(例如，2分钟)自动地关闭。燃气涡轮发动机800的清洁可进行不到2分钟。一旦达到清洁持续时间设置点t_SP1，则计算机5可控制切换阀44自动地关闭。因此，切换阀44可停止流体引入喷嘴装置3。本公开内容的清洁系统100可准确地确保清洁持续时间。此外，清洁循环可运行一次或可重复两次或更多次。清洁循环的次数可经由人机接口6设置，且计算机5可根据清洁循环的次数来执行对应的控制。

清洁系统100还可包括液位传感器12。液位传感器12可检测清洁水箱1中的液位，且可将液位反馈信号S_{LL_fbk1}发送至计算机5。计算机5可经由人机接口6从操作者接收液位设置点LL_SP1输入，或液位设置点LL_SP1也可预先储存在计算机5中。

当清洁水箱1中检测到的液位低于液位设置点LL_SP1时，计算机5可经由人机接口6生成警告信号，以提示操作者将清洁水加入清洁水箱1，以及控制箱阀11关闭，以便停止清洁水箱1将清洁水供应至喷嘴装置3。例如，警告信号可包括声音信号、光信号或它们的组合。当清洁水箱1中的检测到的液位高于液位设置点LL_SP1时，计算机5可控制箱阀11打开，以便允许清洁水箱1将清洁水供应至喷嘴装置3。喷嘴装置3可将清洁水从燃气涡轮发动机800的入口或从燃气涡轮发动机800的后侧喷洒至燃气涡轮发动机800。参看图1，清洁水可穿过燃气涡轮发动机800的升压器801、高压压缩机(HPC)802、燃烧器803、高压涡轮(HPT)804和低压涡轮(LPT)805，以便完成燃气涡轮发动机800的清洁过程。在清洁过程期间，一定量的清洁水也可穿过燃气涡轮发动机800的其它部分。此外，计算机5可基于清洁过程之前和之后来自液位传感器12的液位反馈信号来计算实际输出流体流。

在一个实施例中，清洁系统100还可包括加热装置14和温度传感器16。例如，加热装置14可为加热棒，且可加热清洁水箱1中的清洁水。加热装置14可与计算机5可操作地连接。热清洁水可供应至喷嘴装置3来改善清洁效果。温度传感器16可检测清洁水箱1中的水温，且可将水温反馈信号S_{T_fbk1}发送至计算机5。计算机5可根据水温反馈信号S_{T_fbk1}来控制加热装置14。计算机5可从操作者经由人机接口6接收温度设置点T_SP1输入，或温度设置点T_SP1也可预先储存在计算机5中。例如，温度设置点T_SP1可为70-90℃。加热装置14可加热清洁水箱1中的清洁水，直到水温达到温度设置点T_SP1。当清洁水箱1中检测到的水温达到温度设置点T_SP1时，计算机5可控制加热装置14自动地关闭，且计算机5还可控制箱阀11打开来执行清洁过程。

清洁系统100还可包括过滤器45。过滤器45设置在连接管线4中，且可滤除流体中的杂质。举例来说，过滤器45可布置在泵装置41下游，例如，在泵装置41与调节阀43之间。当电动机411启动且清洁系统100正常操作时，如果穿过泵装置14的流体的测得流量F_measure低于流量阈值，其可能由于过滤器45的堵塞，在此情况下，则计算机5可自动地关闭电动机411，以便避免电动机411在负载下操作。

在可选的实施例中，清洁系统100还可包括输出装置7。输出装置7可与计算机5可操作地联接。例如，输出装置7可为SD卡、打印机等。输出装置7可记录和输出与清洁过程相关联的数据。例如，与清洁过程相关联的数据可包括清洁过程中的实际输出流体流、清洁水箱1中的水温、清洁持续时间等。

本公开内容的清洁系统100可实现用于清洁的流体流量的准确控制，以及清洁持续时间的准确控制，且因此可确保发动机清洁的效果。此外，本公开内容的清洁系统100是自动系统，且是很简单且方便的系统。

实施例2

图3示出了根据本公开内容的另一个实施例的用于清洁燃气涡轮发动机800的清洁系统200的示意图。如图3中所示，与图2中的清洁系统100不同，图3中的清洁系统200的流体箱还可包括除清洁水箱1之外的将清洁剂液体储存在其中的清洁剂箱2。清洁剂箱2可经由箱阀11联接至泵装置41。例如，清洁剂箱2的容量可大于40L。

参看图3，在该实施例中，清洁系统200还可包括选择阀46。清洁水箱1和清洁剂箱2可分别经由选择阀46连接至箱阀11。选择阀46可与计算机5可操作地联接，且计算机5可控制选择阀46，以在清洁水箱1与清洁剂箱2之间自动地切换。

通过控制选择阀46，操作者可按需要选择清洁水箱1和清洁剂箱2中的一者。操作者可经由人机接口6实现选择阀46的控制，以便实现清洁水箱1或清洁剂箱2的选择。例如，当计算机5控制选择阀46来选择清洁水箱1且控制箱阀11打开时，来自清洁水箱1的清洁水可由泵装置41泵送至喷嘴装置3。然后，喷嘴装置3可将清洁水喷洒至燃气涡轮发动机800，以用于清洁燃气涡轮发动机800。当计算机5控制选择阀46来选择清洁剂箱2且控制箱阀11打开时，来自清洁剂箱2的清洁剂液体可由泵装置41泵送至喷嘴装置3。然后，喷嘴装置3可将清洁剂液体喷洒至燃气涡轮发动机800，以用于清洁燃气涡轮发动机800。清洁剂液体的加入可进一步改善发动机清洁的效果。

在实际清洁过程中，操作者可经由人机接口6选择清洁模式。例如，在一个实施例中，清洁模式可包括从清洁水清洁到清洁剂清洁，且然后到清洁水清洁。在另一个实施例中，清洁模式可包括从清洁剂清洁到清洁水清洁。计算机5可控制选择阀46，以根据选择的清洁模式来执行对应的切换动作，以便完成流体的选择。

类似地，清洁系统200还可包括液位传感器22，以用于检测清洁剂箱2中的液位。液位传感器22可将液位反馈信号S_{LL_fbk2}发送至计算机5。计算机5可经由人机接口6从操作者接收液位设置点LL_SP2输入，或液位设置点LL_SP2也可预先储存在计算机5中。

当清洁剂箱2中检测到的液位低于液位设置点LL_SP2时，计算机5可经由人机接口6生成另一警告信号，以提示操作者将清洁剂液体加入清洁剂箱2，且控制箱阀11关闭，以便停止清洁剂箱2将清洁剂液体供应至喷嘴装置3。例如，另一个警告信号还可包括声音信号、光信号，或它们的组合。当清洁剂箱2中的检测到的液位高于液位设置点LL_SP2时，计算机5可控制箱阀11打开，以便允许清洁剂箱1将清洁剂液体供应至喷嘴装置3。

清洁系统200还可包括用于加热清洁剂箱2中的清洁剂液体的加热装置24，以及用于检测清洁剂箱2中的液体温度的温度传感器26。

例如，加热装置24可为加热棒，且可与计算机5可操作地连接。温度传感器26可将液体温度反馈信号S_{T_fbk2}发送至计算机5。计算机5可根据液体温度反馈信号S_{T_fbk2}来控制加热装置24。计算机5可从操作者经由人机接口6接收温度设置点T_SP2输入，或温度设置点T_SP2也可预先储存在计算机5中。例如，温度设置点T_SP2可为70-90℃。加热装置24可加热清洁剂箱2中的清洁剂液体，直到液体温度达到温度设置点T_SP2。当检测到的液体温度达到温度设置点T_SP2时，计算机5可控制加热装置24来自动地关闭，且计算机5还可控制箱阀11打开来用于执行清洁过程。

本公开内容的清洁系统200是自动系统，并且是一种很简单和方便的系统。本公开内容的清洁系统200可实现进入喷嘴装置3的流体的流量和清洁持续时间的自动且准确的控制，减少人为因素干扰，且因此可确保发动机清洁的效果且实现燃气涡轮发动机800的有效清洁，而不损坏燃气涡轮发动机800。

虽然已在典型实施例中示出和描述了本公开，但其并非意图局限于所示细节，因为在不以任何方式脱离本公开的精神的情况下，可以做出各种修改和替换。因此，利用不超过常规实验，本领域的技术人员可以想到本说明书所公开的公开内容的另外的修改和等同物，并且所有这样的修改和等同物都被认为是在所附权利要求限定的本公开的精神和范围内。

Claims (15)

1.一种用于燃气涡轮发动机的清洁系统，包括：

其中具有流体的流体箱；

用于喷洒来自所述流体箱的所述流体的喷嘴装置；

用于使所述流体箱与所述喷嘴装置连接的连接管线，其中所述连接管线包括：

用于将所述流体从所述流体箱泵送至所述喷嘴装置的泵装置；

用于测量穿过所述泵装置的所述流体的流量的流量计；以及

调节阀；以及

计算机，其中所述泵装置，所述流量计和所述调节阀与所述计算机可操作地联接，并且所述计算机控制所述调节阀来基于穿过所述泵装置的所述流体的测得流量和流体流需求来自动地调节进入所述喷嘴装置中的所述流体的流量。

2.根据权利要求1所述的清洁系统，还包括：

人机接口，所述人机接口与所述计算机联接，且配置成允许操作者读取和写入数据，其中所述计算机经由所述人机接口来接收所述流体流需求。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的清洁系统，还包括：

联接在所述调节阀与所述喷嘴装置之间的切换阀；

其中所述计算机控制所述切换阀来基于清洁持续时间设置点自动地关闭。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的清洁系统，还包括：

设置在所述连接管线中且构造成滤除所述流体中的杂质的过滤器。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的清洁系统，还包括：

用于检测所述流体箱中的液位的液位传感器。

6.根据权利要求5所述的清洁系统，其中所述液位传感器将液位反馈信号发送至所述计算机，并且所述计算机在检测到的液位低于液位设置点时生成警告信号。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的清洁系统，还包括：

用于加热所述流体箱中的流体的加热装置。

8.根据权利要求7所述的清洁系统，还包括：

用于检测所述流体箱中的流体温度的温度传感器。

9.根据权利要求8所述的清洁系统，其中所述温度传感器将流体温度反馈信号发送至所述计算机，并且所述计算机在检测到的流体温度达到温度设置点时控制所述加热装置自动地关闭。

10.根据权利要求1或权利要求2所述的清洁系统，其中所述连接管线具有与所述计算机可操作地连接的箱阀，所述流体箱经由所述箱阀联接至所述泵装置，并且所述计算机自动地控制来打开或关闭所述箱阀。

11.根据权利要求10所述的清洁系统，其中所述流体箱包括其中具有清洁水的清洁水箱。

12.根据权利要求11所述的清洁系统，其中所述流体箱还包括：

其中具有清洁剂的清洁剂箱，其中所述清洁剂箱经由所述箱阀联接至所述泵装置。

13.根据权利要求12所述的清洁系统，还包括：

与所述计算机可操作地联接的选择阀，其中所述清洁水箱和所述清洁剂箱经由所述选择阀分别联接至所述箱阀，并且所述计算机控制所述选择阀来在所述清洁水箱与所述清洁剂箱之间自动地切换。

14.根据权利要求1所述的清洁系统，还包括：

输出装置，所述输出装置与所述计算机联接，且配置成记录和输出与所述清洁过程相关联的数据。

15.根据权利要求1所述的清洁系统，其中所述调节阀包括比例调节阀，以用于无极调节进入所述喷嘴装置中的所述流体的流量。