CN116335824A - 用于防止气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中发生结冰的系统和方法 - Google Patents

用于防止气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中发生结冰的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116335824A
CN116335824A CN202211445443.2A CN202211445443A CN116335824A CN 116335824 A CN116335824 A CN 116335824A CN 202211445443 A CN202211445443 A CN 202211445443A CN 116335824 A CN116335824 A CN 116335824A
Authority
CN
China
Prior art keywords
air
inlet
gas turbine
turbine engine
combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211445443.2A
Other languages
English (en)
Inventor
W·S·亚当斯
V·A·冈萨雷斯特列斯
J·斯蒂特
N·戈斯瓦米
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co PLC
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN116335824A publication Critical patent/CN116335824A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/047—Heating to prevent icing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/003—Arrangements for testing or measuring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/045—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for noise suppression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/05—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for obviating the penetration of damaging objects or particles
    • F02C7/052—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for obviating the penetration of damaging objects or particles with dust-separation devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/05—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for obviating the penetration of damaging objects or particles
    • F02C7/055—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for obviating the penetration of damaging objects or particles with intake grids, screens or guards
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/90—Coating; Surface treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/14—Casings or housings protecting or supporting assemblies within
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/607—Preventing clogging or obstruction of flow paths by dirt, dust, or foreign particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/512—Hydrophobic, i.e. being or having non-wettable properties

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于防止气体涡轮系统(10,16,50)的燃烧入口空气路径中发生结冰的系统和方法。气体涡轮系统的空气进气系统(16)将进气空气供应到气体涡轮发动机(12)。空气进气系统(16)包括用于过滤进气空气的空气过滤入口室(24,52)。空气过滤入口室(24,52)包括具有脉冲过滤器阵列(76)的至少一个过滤器级，其中，每个脉冲过滤器均具有疏水性。燃烧入口空气路径与空气进气系统(16)和气体涡轮发动机(12)流体连通。燃烧入口空气路径接纳来自空气过滤入口室(24,52)的过滤后的空气，并且将过滤后的空气作为燃烧入口空气供应到气体涡轮发动机(12)的入口。燃烧入口空气路径中的至少一个部件的表面包括用于防止在其上形成冰的防结冰涂层。

Description

用于防止气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中发生结冰的系 统和方法
背景技术
技术领域
本公开的实施方案整体涉及气体涡轮系统，并且更具体地，涉及用于防止气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中发生结冰的系统和方法。
领域的讨论
气体涡轮发动机在全球用于发电或用作在各种气候条件下操作设备的机械驱动器。在寒冷环境温度和高湿度条件期间的操作可导致其中使用气体涡轮发动机的气体涡轮系统中的结冰问题。例如，冰可能堵塞气体涡轮发动机的空气进气系统的过滤系统，从而导致空气进气系统中的压力显著下降，这继而导致性能损失(例如，气体涡轮功率输出劣化)。在极端情况下，甚至有可能的是，冰块会被吸入气体涡轮发动机中压缩机的第一刀片级，这可能导致损坏并且可能导致一些刀片无法工作。由于过度振动，冰也可能导致压缩机工作中断，或者减少入口流量导致产生喘振，所有这些均可能降低气体涡轮系统的运行效率。因此，定位于可能存在结冰条件的寒冷天气位置中的气体涡轮系统通常配备有防结冰系统，该防结冰系统可在进气空气进入气体涡轮发动机的压缩机之前对该进气空气进行加热。可包括入口加热线圈的这些防结冰系统的实现成本可能很高。
发明内容
以下呈现所公开的主题的简化概述，以便提供对本文描述的各种实施方案的一些方面的基本理解。这种概述不是对各个实施方案的广泛综述。其不旨在排他地识别权利要求中阐述的所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。其唯一的目的是以简化的形式为序言提出本公开的一些概念，稍后呈现更详细的描述。
本发明的各种实施方案涉及提供一种用于与利用气体涡轮发动机的气体涡轮系统一起使用而不必依靠防结冰系统来对进气空气进行加热的新颖并且非显而易见的防结冰方法。由各种实施方案提供的解决方案包括利用气体涡轮发动机的空气进气系统的空气过滤入口室中的疏水脉冲过滤器阵列，以及在空气过滤入口室和气体涡轮发动机的入口之间的燃烧入口空气路径中的至少一个部件，该至少一个部件具有防止形成冰的防结冰涂层的表面。使用这种构型，脉冲过滤器控制器可被编程用于在条件指示时使脉冲过滤器产生脉冲以从过滤器中分离出冰。此外，采用疏水性脉冲过滤器阻断液态水通过到燃烧入口空气路径并且进入气体涡轮发动机的入口。阻断液态水通过到燃烧入口空气路径防止在寒冷天气条件下可能出现的在路径中的部件上的积冰。
即使疏水性脉冲过滤器阻断了可能导致在燃烧入口空气路径中发生结冰的水，但由于存在移动通过燃烧入口空气路径的水分，因此，结冰条件可能仍然会形成。在寒冷环境温度和高湿度期间运行是可能导致其中使用气体涡轮发动机的气体涡轮系统中发生结冰问题的条件。通常，当环境运行条件包括至少70％的湿度以及低于40华氏度(F)的温度时，可在燃烧入口空气路径中的部件上形成结冰条件。当运行条件包括至少70％的湿度以及低于40华氏度的温度时，将防结冰涂层应用到燃烧入口空气路径中的至少一个部件上防止形成冰。
在一个实施方案中，异物损坏(FOD)筛网是在空气过滤入口室和气体涡轮发动机的入口之间的燃烧入口空气路径中的可具有防结冰涂层的一个部件。通常使用可总共包括一个或多个筛网和空气护套的FOD筛网以保护气体涡轮发动机免受碎屑(例如，焊接熔渣)的影响，如果允许此类碎屑通过进入气体涡轮发动机，可能导致损坏(例如，刀片损坏)。放置在气体涡轮发动机的入口上游的FOD筛网为气体涡轮发动机免受异物损坏影响提供了“最后一道”保护。结冰条件(即，至少70％的湿度以及低于40华氏度的温度)可能导致在FOD筛网上形成冰。在FOD筛网上的冰可能导致整个FOD筛网出现差压。随着整个FOD筛网的差压增大，这减少了通过气体涡轮发动机的空气流量。由于在FOD筛网中的结冰逐渐累积，这可能对涡轮运行产生影响。FOD筛网中的结冰逐渐累积最终可能导致涡轮停机。将防结冰涂层应用到FOD筛网将筛网转换为疏冰性FOD筛网，该疏冰性FOD筛网抑制可能导致气体涡轮发动机损坏以及可能导致涡轮停机的冰形成。
在空气过滤入口室和气体涡轮发动机的入口之间的燃烧入口空气路径中的其它部件可具有应用到表面以防止形成冰的防结冰涂层。这些其它部件可包括但不限于安装在空气过滤入口室上的允许入口空气的气流通过并且防止天气元素进入的天气护罩、用于降低与被输送到气体涡轮发动机的入口的燃烧入口空气的气流相关联的“噪声”的消音器、将燃烧入口空气供应到气体涡轮发动机的入口的入口增压室和入口蜗室、将燃烧入口空气引导到气体涡轮发动机的入口的入口引导叶片，以及支承燃烧入口空气导管的入口支柱，该燃烧入口空气导管朝向气体涡轮发动机的入口供应燃烧入口空气。将防结冰涂层应用到这些部件中的一个或多个部件可与应用到FOD筛网的防结冰涂层互补。
疏水性脉冲过滤器阵列的构型以及在空气过滤入口室和气体涡轮发动机的入口之间的燃烧入口空气路径中的表面具有防结冰涂层的至少一个部件允许本发明的各种实施方案消除燃烧入口导管中发生积冰的可能性。这允许气体涡轮发动机在结冰条件期间连续工作。此外，各种实施方案的构型避免需要利用防结冰系统来加热进气空气，从而使气体涡轮系统的效率和成本效益最大化。此外，各种实施方案的构型适合与已经与防结冰系统实现的气体涡轮系统一起使用。在这种程度上，可利用各种实施方案的构型来避免与使用这些防结冰系统相关联的寄生负载。
根据一个实施方案，提供了一种系统。该系统包括气体涡轮发动机；空气进气系统，该空气进气系统用于吸入空气以供应到气体涡轮发动机，该空气进气系统包括用于过滤进气空气的空气过滤入口室，其中，该空气过滤入口室包括具有脉冲过滤器阵列的至少一个过滤器级，每个脉冲过滤器均具有疏水性，以及与空气进气系统和气体涡轮发动机流体连通的燃烧入口空气路径，该燃烧入口空气路径接纳来自空气过滤入口室的过滤后的空气并且将过滤后的空气作为燃烧入口空气供应到气体涡轮发动机的入口，其中，燃烧入口空气路径中的至少一个部件的表面包括用于防止在至少一个部件上形成冰的防结冰涂层。
根据另一个实施方案，提供了一种气体涡轮系统。该气体涡轮系统包括：气体涡轮发动机；空气进气系统，该空气进气系统用于吸入空气以供应到气体涡轮发动机，该空气进气系统包括用于过滤进气空气的空气过滤入口室，其中，该空气过滤入口室包括具有脉冲过滤器阵列的至少一个过滤器级，每个脉冲过滤器均具有疏水性，与空气进气系统和气体涡轮发动机流体连通的燃烧入口空气路径，该燃烧入口空气路径接纳来自空气过滤入口室的过滤后的空气并且将过滤后的空气作为燃烧入口空气供应到气体涡轮发动机的入口；以及异物损坏(FOD)筛网，该FOD筛网在空气过滤入口室和气体涡轮发动机的入口之间的燃烧入口空气路径中以防止碎屑进入气体涡轮发动机的入口，其中，FOD筛网的表面包括用于防止在其上形成冰的防结冰涂层。
根据第三实施方案，提供了一种用于防止气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中发生结冰的方法，该气体涡轮系统具有气体涡轮发动机、用于吸入空气以供应到气体涡轮发动机的空气进气系统，以及将燃烧入口空气供应到气体涡轮发动机的入口的燃烧入口空气路径。该方法包括：使用空气过滤入口室过滤空气进气系统中的进气空气，该空气过滤入口室包括具有疏水性脉冲过滤器阵列的至少一个过滤器级；将过滤后的空气作为燃烧入口空气供应到气体涡轮发动机的入口；以及将防结冰涂层应用到在空气过滤入口室和气体涡轮发动机的入口之间的燃烧入口空气的路径中的至少一个部件的表面，以防止在该至少部件上形成冰。
根据第四实施方案，提供了一种用于防止气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中发生结冰的方法，该气体涡轮系统具有气体涡轮发动机、用于吸入空气以供应到气体涡轮发动机的空气进气系统，以及将燃烧入口空气供应到气体涡轮发动机的入口的燃烧入口空气路径。该方法包括：使用空气过滤入口隔室过滤空气进气系统中的进气空气，该空气过滤入口隔室包括具有疏水性脉冲过滤器阵列的至少一个过滤器级；将过滤后的空气作为燃烧入口空气供应到气体涡轮发动机的入口；将异物损坏(FOD)筛网放置在空气过滤入口室和气体涡轮发动机的入口之间的燃烧入口空气的路径中；以及将防结冰涂层应用到FOD筛网的表面上，以防止在其上形成冰。
附图说明
通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述，将更好地理解本发明，其中：
图1示出了根据本发明的实施方案的气体涡轮系统的示意性框图，在该气体涡轮系统中可实现用于防止气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中发生结冰的系统；
图2示出了根据本发明的实施方案的以航改式气体涡轮系统形式的气体涡轮系统的示例，在该气体涡轮系统中可实现用于防止燃烧入口空气路径中发生结冰的系统；
图3示出了示出根据本发明的实施方案的用于防止气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中发生结冰的系统的示例的示意图；并且
图4A至图4C示出了根据本发明的实施方案的图2和图3中示出的异物损坏(FOD)筛网的各种视图，在该FOD筛网中可应用防结冰涂层。
具体实施方式
在下文中将参考附图更全面地描述本发明的示例性实施方案，附图中示出了一些但并非所有实施方案。实际上，本发明可以许多不同的形式具体体现，并且不应理解为限于本文中列出的实施方案；相反，提供这些实施方案是为了使本公开满足适用的法律要求。类似的数字可始终指代类似的元件。
本公开整体涉及气体涡轮系统，并且更具体地，涉及用于防止气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中发生结冰的系统和方法。如本文所用，气体涡轮系统的燃烧入口空气路径从在气体涡轮系统的空气进气系统处的环境空气延伸到气体涡轮压缩机的第一级。
通过使用气体涡轮发动机的空气进气系统的空气过滤入口室中的疏水性脉冲过滤器阵列，以及在空气过滤入口室和气体涡轮发动机的入口之间的燃烧入口空气路径中的表面具有防结冰涂层或疏冰涂层以防止在至少一个部件上形成冰的至少一个部件，本发明的各种实施方案防止在气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中形成冰。如在各种实施方案中所描述的防止气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中形成冰适合与所有类型的气体涡轮系统以及利用涡轮机械的气体涡轮燃烧系统一起使用，而不管它们的应用领域(例如，基于陆地、基于海洋和基于航空的应用领域)。使用涡轮(包括但不限于重型框架工业气体涡轮、航改式气体涡轮、船用气体涡轮、氨燃料气体涡轮、氢燃料气体涡轮、航空气体涡轮和常用燃烧涡轮)的气体涡轮燃烧系统和气体涡轮系统是在被部署在寒冷天气位置的情况下，可能需要防止燃烧入口空气路径中形成冰并且因此适用于与各种实施方案一起使用的系统的非限制性示例。
现在转向附图，图1示出了根据本发明的实施方案的气体涡轮系统10的示意性框图，可在该气体涡轮系统中实现用于防止气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中发生结冰的系统。如图1所示，气体涡轮系统10包括气体涡轮发动机12，容纳气体涡轮发动机12的气体涡轮壳体14，向气体涡轮发动机12提供过滤后的空气以用于燃烧的空气进气系统16，用于从气体涡轮发动机12释放排气气体的气体涡轮燃烧排气装置18，以及用于清除来自气体涡轮发动机12的热量和排气产物并使其通风的气体涡轮壳体通风排气系统20。
气体涡轮发动机12可包括压缩机、燃烧器和涡轮。一般来讲，压缩机可压缩进入的空气流。压缩机可将压缩的空气流递送到燃烧器，其中压缩的空气流与压缩的燃料流混合。燃烧器可点燃空气/燃料混合物以产生燃烧气体流。燃烧气体流可被递送到涡轮以驱动涡轮产生机械功。涡轮中产生的机械功可驱动压缩机和外部负载，诸如发电机等。燃烧气体流可由气体涡轮燃烧排气装置18排出或以其他方式处置。
气体涡轮发动机12可使用天然气、各种类型的合成气和/或其他类型的燃料。此外，气体涡轮发动机12可以是多种不同的气体涡轮发动机中的任一种气体涡轮发动机，诸如由通用电气公司(General Electric Company)提供的那些气体涡轮发动机。
包围气体涡轮发动机12的气体涡轮壳体14可隔离气体涡轮发动机。此外，气体涡轮壳体14可包括与气体涡轮发动机12结合运行的多个不同部件。例如，气体涡轮壳体14可包括用于润滑油、NOx排放物、功率增大等的管道。其他部件可包括但不限于气体检测系统以及火灾检测和抑制系统。另外，气体涡轮壳体14可执行许多不同的功能，这些功能有助于气体涡轮发动机12的操作。例如，气体涡轮壳体14可用作油从气体涡轮发动机12泄漏的油槽。
空气进气系统16可包括入口筛网或空气过滤入口室，该入口筛网或空气过滤入口室包括一个或多个过滤器组件，该一个或多个过滤器组件具有多个入口空气过滤器，该多个入口空气过滤器从被引导用于供应到气体涡轮发动机12的进气空气中移除水分和/或颗粒物(诸如粉尘、污垢、污染物和/或碎屑)。清洁空气导管可接纳来自该空气过滤入口室的过滤后的空气。清洁空气导管中的空气可被分成进入气体涡轮发动机12的压缩机的燃烧入口空气和供应到气体涡轮壳体14的通风入口空气。特别地，燃烧入口空气管可向压缩机提供燃烧入口空气，而通风入口空气旁路导管可向气体涡轮壳体14供应通风入口空气。
气体涡轮壳体通风排气系统20可包括一个或多个通风风扇，该通风风扇可操作成生成空气气流，以清除气体涡轮壳体14中的来自气体涡轮发动机12的热量和排气产物。此外，气体涡轮壳体通风排气系统20可包括阻尼器，该阻尼器控制包含来自气体涡轮发动机12和气体涡轮壳体14的热量和排气产物的空气气流。
应当理解，气体涡轮系统10可包括图1中未描绘的多个其他部件。例如，气体涡轮系统10可包括可操作地联接到气体涡轮发动机12的压缩机和涡轮的轴。在这种程度上，轴可连接到用于发电应用的发电机。
在一个实施方案中，图1中描绘的气体涡轮系统10可采用航改式气体涡轮系统的形式。图2示出了根据本发明的实施方案的航改式气体涡轮系统22的示意性示例，在该航改式气体涡轮系统中可实现用于防止本文所述的燃烧入口空气路径中发生结冰的系统。如本文所用，“下游”和“上游”是指示相对于流体流动方向的术语，诸如通过气体涡轮系统的工作流体，例如通过空气进气系统或通过气体涡轮发动机的部件中的一个部件的空气流。术语“下游”对应于流体流动方向，并且术语“上游”是指与流动相反的方向。
如图2中所示，图2的航改式气体涡轮系统22示出了具有空气过滤入口室24的空气进气系统16。空气进气系统16还可包括安装在空气过滤入口室24上的天气护罩26，该空气过滤入口室允许入口空气28的气流通过并且防止天气元素(例如雨水、雪等)进入其中。天气护罩26可主要采用常规设计，并且可包括多个入口叶片类型的分隔件和水分分隔件，以防止大雨或浓雾进入空气过滤入口室24。例如，入口叶片类型的分隔件可移除大于指定尺寸(例如，尺寸为5微米)的水滴颗粒，以防止液滴携带任何所吸收的盐到下游进入气体涡轮发动机14中。水分分隔件可移除小于指定尺寸的水滴颗粒。具体地，水分分隔件可收集较小的气溶胶液滴并且将它们凝结成大液滴，可借助较大液滴的惯性而轻松将其移除。
空气过滤入口室24可包括过滤模块30，该过滤模块还可从被引导到气体涡轮发动机12的入口空气28的气流中移除水分以及颗粒物(诸如粉尘、砂、污垢、盐、水滴、污染物和/或碎屑)。在一个实施方案中，过滤模块30可包括多个过滤器级，以过滤提供到气体涡轮发动机12的入口空气28的气流。需要说明的是，为了清楚起见，图2的过滤模块30仅示出一个过滤器级。
过滤模块30中的每个过滤器级可包括任何合适的过滤部件，该过滤部件可被构造成移除和/或过滤掉可能存在于入口空气28的气流中的大大小小的颗粒和/或碎屑，诸如沙粒、污垢、粉尘、盐、雨滴、雪以及其他不期望的碎屑和污染物。在一个实施方案中，过滤模块30中的每个过滤器级可包括织物过滤器(诸如疏水性脉冲过滤器)阵列，其可从流过其中的入口空气28的气流中过滤较细和/或较小的颗粒。
在通过空气过滤入口室24之后，然后入口空气28的气流可流动通过过渡件34，该过渡件将空气过滤入口室24连接到消音器区段36，该消音器区段可降低与被传输通过空气进气系统16的入口空气28的气流相关联的“噪声”。入口空气28的气流经由入口导管38从消音器区段36流动到异物损坏(FOD)筛网40。可使用可总共包括多于一个筛网的FOD筛网40对污染物或碎屑进行偏转。然后，入口空气28的气流可通过入口增压室/蜗室42(燃烧入口空气导管)并且进入气体涡轮发动机12中作为用于进行压缩和燃烧的燃烧入口空气。
应当理解，空气进气系统16可被构造成包括其它部件，并且因此，如图2所描绘的空气进气系统的描述以及本文所述的其它附图并不意在进行限制。例如，空气过滤入口室24可被构造成带有对入口空气28的气流进行加热的加热部件或除冰部件(例如，加热线圈)和/或空气过滤入口室24的部件，例如过滤模块30。传感器(例如，温度传感器、压力传感器、湿度传感器、流量传感器等)可测量与空气过滤入口室24及其部件相关联的各种状态，以及与入口空气28的气流相关联的状态。其它部件可包括但不限于可将来自入口增压室42的清洁后、过滤后的入口空气进行转向并且将其作为通风入口空气供应到包围气体涡轮发动机12的气体涡轮壳体14的旁路导管。
此外，应当理解，图2以及图3中所描绘的空气进气系统16仅表示可与航改式气体涡轮系统一起实现的空气进气系统的一个示例，并且不意在限制本文所述的各种实施方案。本领域的技术人员将会知道，航改式气体涡轮系统可与空气进气系统一起实现，该空气进气系统采用与图2和图3中所描绘的构型不同的构型。例如，可存在接纳入口空气的双入口，以及接纳入口空气28的气流的多个入口，而不是具有如图2和图3中所描绘的用于接纳入口空气28的气流的单个入口。
尽管图2中未明确示出，但是气体涡轮发动机12通常可包括压缩机、燃烧器以及可按先前所讨论的方式进行运行的涡轮。即，压缩机将压缩后的空气气流输送到燃烧器。燃烧器将压缩后的空气气流与压缩后的燃料流混合并且在隔室中点燃混合物以产生燃烧气体流。燃烧气体流继而被输送到涡轮以驱动涡轮刀片围绕沿着气体涡轮发动机的轴线的轴旋转。这样，涡轮中的机械功可驱动负载(诸如发电机44)产生电力。
图2的航改式气体涡轮系统22也可包括气体涡轮壳体通风排气系统20，该气体涡轮壳体通风排气系统可生成空气气流，以清除气体涡轮壳体14中的来自气体涡轮发动机12的热量和排气产物。应当理解，图2中以及本文所公开的示出其它实施方案的气体涡轮系统的其它附图中描绘的航改式气体涡轮系统22可包括附图中未具体标号或示出的多个其它部件。例如，图2和图3中的航改式气体涡轮系统22可包括但不限于多个滑道(例如，水注入滑道、液体燃料增压滑道、压缩机排放压力(CDP)滑道和CDP冷却器滑道)以及支承气体涡轮发动机的支柱。
此外，应当理解，图2以及本文所公开的其它附图(图3)的航改式气体涡轮系统22仅表示航改式气体涡轮系统的一个示例，并且本领域的技术人员将会知道，可根据多种可能性中的任一种可能性来构造航改式气体涡轮系统。例如，航改式气体涡轮系统可被构造成多轴设计，该多轴设计可包括低压压缩机、高压压缩机以及多轴设计中的动力涡轮。因此，本文所述的用于防止气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中发生结冰的系统不应限于图2和图3中描绘的航改式气体涡轮系统22。
本发明的各种实施方案涉及防止气体涡轮系统(例如，航改式气体涡轮系统)的燃烧入口空气路径中发生结冰。图3示出了根据本发明的实施方案的用于防止气体涡轮系统50的燃烧入口空气路径中发生结冰的系统48的示意图。如上文相对于图1和图2所讨论的，气体涡轮系统50包括设置在气体涡轮壳体14中的气体涡轮发动机12、接纳入口空气28的气流并且将过滤后的空气提供给气体涡轮发动机12进行燃烧的空气进气系统16。气体涡轮燃烧排气装置18释放来自气体涡轮发动机12的废气，并且气体涡轮壳体通风排气系统20清除来自气体涡轮发动机12的热量和排气产物以及进行通风。
图3示出空气进气系统16可包括空气过滤入口室52，该空气过滤入口室从被引导到气体涡轮发动机12的进气空气28移除水分和/或颗粒物(诸如粉尘和/或碎屑)。在一个实施方案中，空气过滤入口室52可包括多个过滤器级(例如，过滤器级1、过滤器级2、过滤器级3)以过滤提供给气体涡轮发动机12的进气空气28。如图3所示，过滤器级可串联设置在空气过滤入口室52中，使得过滤器级1对进气空气28应用第一过滤器，而过滤器级2(其在过滤器级1的下游)和过滤器级3(其在过滤器级2的下游)各自对进气空气28应用附加过滤，以在该过滤器级上游的过滤器级中过滤之后进一步移除可能残留的任何水分和/或颗粒物。
应当理解，图3中描绘的过滤器级(过滤器级1，过滤器级2，过滤器级3)的数量说明了可部署在空气过滤入口室52中的过滤器级的数量，并且不旨在进行限制。本领域的技术人员将会知道，空气过滤入口室52可具有比图3所描绘的更多或更少的过滤器级。
空气过滤入口室52中的每个过滤器级可包括任何合适的过滤部件，该过滤部件可被构造成移除和/或过滤掉可能存在于进气空气28中的大大小小的颗粒和/或碎屑，诸如沙粒、污垢、雨滴、雪和其他不期望的碎屑。在一个实施方案中，空气过滤入口室52中的每个过滤器级可包括疏水性脉冲过滤器阵列76。
应当理解，空气过滤入口室52可被构造成包括其它过滤部件。例如，空气过滤入口室52可包括轮叶过滤器(例如，天气护罩和/或筛网)，以移除和/或过滤掉可能存在于进气空气28中的大颗粒和/或碎屑。例如，在一个实施方案中，空气过滤入口室52可被构造有形成在接纳进气空气28的入口处的轮叶过滤器，以移除和/或过滤掉大颗粒和/或碎屑，而过滤器级1、2和3可过滤掉残留在进气空气28中的较小或较细颗粒。
空气进气系统16还包括与空气过滤入口室52流体连通的清洁空气导管54。如本文所用，“与…流体连通”意指存在允许流体流动的通道。在一个实施方案中，清洁空气导管54可接纳来自空气过滤入口室52的过滤后的空气。然后，清洁空气导管54中的空气可被分成进入气体涡轮发动机12的压缩机64的燃烧入口空气以及供应到气体涡轮壳体14的通风入口空气。在一个实施方案中，与清洁空气导管54流体连通的入口增压室/蜗室42(燃烧入口空气导管)将燃烧入口空气提供到气体涡轮发动机12的压缩机64，而与清洁空气导管54流体连通的通风入口空气旁路管道58将通风入口空气供应到气体涡轮壳体14。在这种程度上，清洁空气导管54接纳来自空气过滤入口室52的最后一个过滤器级(例如，过滤器级3)的过滤后的进气空气28，入口增压室/蜗室42将其作为燃烧入口空气提供到压缩机64，并且通风入口空气旁路管道58将其作为通风入口空气供应到气体涡轮壳体14中。
消音器60和FOD筛网62是可形成如图3所描绘的空气进气系统16的一部分的其它部件。消音器60可以是由多个消音器面板形成的定位在空气过滤入口室52的下游的围绕空气导管54的组件，用于降低与被传输通过空气进气系统16的进气空气28相关联的“噪声”。FOD筛网62可用于对污染物或碎屑(例如，焊接熔渣)进行偏转。然后，入口空气28的气流可通过入口增压室/蜗室42并且进入气体涡轮发动机12中作为燃烧入口空气用于进行压缩和燃烧。
应当理解，可根据航改式气体涡轮发动机封装件将FOD筛网实现在多个不同的位置中，并且因此，FOD筛网62的放置不意在进行限制。例如，FOD筛网62可放置在压缩机64之前但在过滤器下游的多个位置中。在一个实施方案中，FOD筛网62可联接到消音器60的外壳的壁(例如，环形壁)。在特定实施方案中，FOD筛网62可联接到燃烧入口空气路径中的不是消音器60的外壳的一部分的其它壁。在其它实施方案中，FOD筛网62可联接到限定气体涡轮发动机12的入口的发动机喇叭口的上游端部。
图3示出了带有压缩机64、燃烧器66以及可按先前讨论的方式进行运行的涡轮68的气体涡轮发动机12。即，压缩机64将压缩后的空气气流输送到燃烧器66。燃烧器66将压缩后的空气气流与压缩后的燃料流混合并且在隔室中点燃混合物以产生燃烧气体流。燃烧气体流继而被输送到涡轮68以驱动涡轮刀片围绕沿着气体涡轮发动机12的轴线的轴旋转。这样，涡轮中的机械功可驱动负载(诸如发电机)产生电力。
如图3中所示，气体涡轮系统50还可包括气体涡轮壳体通风排气系统20，以生成空气气流以清除气体涡轮壳体14中的来自气体涡轮发动机12的热量和排气产物。在一个实施方案中，气体涡轮壳体通风排气系统20可包括一个或多个通风风扇70以生成空气气流，以清除气体涡轮壳体14中的来自气体涡轮发动机12的热量和排气产物。与每个风扇70流体连通的通风消音器和导管72可从气体涡轮壳体14抽吸空气气流并且将其作为通风出口空气引导到周围环境。
尽管在图3中未示出，但是气体涡轮壳体通风排气系统20可包括可用于帮助将通风出口空气引导到周围环境的通风空气控制阻尼器。在一个实施方案中，可以是电子控制设备的通风空气控制阻尼器可被构造成也将来自气体涡轮壳体14的通风出口空气引导到与对应的通风管道60流体连通的一个或多个空气入口加热导管。这样，通风出口空气可被引导返回空气进气系统16并且用于加热被供应到空气过滤入口室52的入口空气28的气流。
图3的气体涡轮系统50还可包括控制器74，该控制器可操作地联接到空气进气系统16、气体涡轮发动机12、气体涡轮燃烧排气装置18和气体涡轮壳体通风排气系统20。这样，控制器74可控制与气体涡轮系统50的这些部分中的每个部分相关联的各种部件的运行。例如，一个或多个传感器可设置在气体涡轮发动机12、空气进气系统16、气体涡轮燃烧排气装置18和气体涡轮壳体通风排气系统20周围，以检测多种状态中的任一种状态。传感器可与控制器74通信以提供代表任何数量的传感器被配置成检测的参数的测量结果。适用的传感器的非限制性列表包括温度传感器、压力传感器、流量传感器和湿度传感器。
在一个实施方案中，一个或多个温度传感器可设置在空气进气系统16周围，以获得空气进气系统周围的温度测量结果。例如，环境温度传感器可设置在空气进气系统16的入口周围，而空气进气系统温度传感器可设置在空气进气系统内。在这种程度上，环境温度传感器可获得空气进气系统16的入口周围的环境温度测量结果，而空气进气系统温度传感器可获得空气进气系统内的温度测量结果。在一种场景下，控制器74可使用这些温度测量结果以及从定位于空气进气系统16周围的湿度传感器获得的湿度测量结果，以确定存在结冰条件。
如上所述，本发明的各种实施方案涉及防止气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中发生结冰。图3中描绘的系统48防止气体涡轮系统50的燃烧入口空气路径中发生结冰，而无需使用防结冰加热系统(例如，加热器线圈和使用通风出口空气来加热进气空气)来加热入口空气28的气流。具体地，通过使用空气过滤入口室52中的疏水性脉冲过滤器阵列76以及在空气过滤入口室52和气体涡轮发动机12的入口之间的燃烧入口空气路径中的表面具有防结冰涂层或疏冰涂层的至少一个部件以防止在至少一个部件上形成冰，系统48可防止气体涡轮系统50的燃烧入口空气路径中形成冰。更具体地，控制器74可响应于确定过滤器上存在冰或存在结冰条件而引导疏水性脉冲过滤器阵列76产生脉冲。使过滤器76产生脉冲将会分离任何来自过滤器的冰，防止其被摄入并且移动到气体涡轮发动机12的入口。
由于脉冲过滤器76具有疏水性，因此实现了由系统48提供的防结冰特性的一个方面。具体地，疏水性脉冲过滤器76阻断液态水通过空气过滤入口室52进入燃烧入口空气路径中并且到达气体涡轮发动机的入口。该阻断液态水进入燃烧入口空气路径可防止发生积冰，积冰可能导致燃烧入口空气路径的零件或部件中发生结冰。
即使疏水性脉冲过滤器76阻断可能导致燃烧入口空气路径中发生结冰的水，但是当湿度和温度达到特定水平时，仍然可形成结冰条件。如上所述，当环境运行条件包括至少70％的湿度以及低于40华氏度(F)的温度时，可在燃烧入口空气路径中的部件上形成结冰条件。通过将防结冰涂层或疏冰涂层应用到燃烧入口空气路径中的至少一个部件，系统48解决了当条件包括至少70％的湿度以及低于40华氏度的温度时可能引起的这种结冰问题。在这种程度上，应用到燃烧入口空气路径中的至少一个部件的防结冰涂层防止当运行条件包括至少70％的湿度以及低于40华氏度的温度时形成冰。
通常，由于涂层具有一种或多种特性，因此，应用到燃烧入口空气路径中的至少一个部件的防结冰涂层可防止形成冰，该一种或多种特性可包括但不限于防止发生冰核(水蒸气被触发结冰的方式)、降低接触含有涂层的表面的水的冻结温度，使冰难以抓住含有涂层的表面(低冰附着力)，以及在寒冷气候和潮湿气候下具有超疏水性。
防结冰涂层可包括多种可商购获得的防结冰涂层或疏冰涂层中的任一种涂层，包括但不限于可抑制发生积冰的疏冰涂层/超疏水涂层和纳米纹理化超疏水涂层。适用于各种实施方案的防结冰涂层或疏冰涂层的不完全列表包括但不限于AEROKRET 21、NEINCE、ADAPTIVE SURFACE TECHNOLOGIES’SLIP FOUL PROJECT、LUNA INNOVATIONS’GENTOO、BATTEL HEATCOAT、ECOLOGICAL COATINGS’3000系列疏冰涂层、KISS POLYMERS’KISS-COTE、NEI’SNANOMYTE涂层、NBD NANO’s REPELSHELL和OPUS MATERIALS TECHNOLOGIES’ICEMART。其它可商购获得的防结冰涂层或疏冰涂层可购自KYNAR、HYGRATEK LLC、FRAUNHOFER IGB和EQUINOR ASA。除了有效的防结冰涂层之外，这些涂层还表现出强耐久性特性，这使得它们适用于气体涡轮应用领域中，在气体涡轮应用领域中，期望具有可能承受在气体涡轮系统的通用运行期间可能产生的碎屑的影响的涂层。
在一个实施方案中，FOD筛网62是在空气过滤入口室52和气体涡轮发动机12的入口之间的燃烧入口空气路径中的可具有防结冰涂层的特定部件。通常，可总共包括一个或多个筛网(包括放置在筛网上方的空气护套)的FOD筛网62可由多种材料中的任一种材料形成。适用于筛网和FOD筛网62的空气护套中的材料的非限制性列表可包括但不限于柔性非金属材料的编织网格(例如，网格线)、金属材料、尼龙、对位芳族聚酰胺合成纤维(例如，
Figure BDA0003950096940000141
等)以及它们的组合。在这种程度上，这些材料可实现包括护套的FOD筛网62中的每个筛网，以阻断碎屑或异物进入气体涡轮发动机12的入口。
图4A至图4C示出了根据本发明的实施方案的其中可应用防结冰涂层的FOD筛网62的示例的各种视图。如图4A中所示，FOD筛网62可包括带有由框架结构包围的筛网80的框架结构78。在一个实施方案中，框架结构78可由导轨、支承杆等形成。在如图4A和图4B中所示的一个实施方案中，导轨可在水平方向和竖直方向交叉延伸以限定各自具有网格筛网的子框架结构的单个段。使用这种构型，可将防结冰涂层应用到在燃烧入口空气路径中的筛网80的表面上。
如先前所述，FOD筛网62可包括多于一个筛网80，以及放置在筛网上方的空气护套。图4C示出了两个筛网80的示例，该两个筛网可彼此叠放并且放置在图4A和图4B中描绘的框架结构78中。使用这种构型，可将防结冰涂层应用在两个筛网80的表面上。
在一个实施方案中，可通过使用多种众所周知的方法中的任一种方法来将防结冰涂层应用到筛网和FOD筛网62的护套。在一个实施方案中，可通过使用喷雾和浸渍方法来将防结冰涂层应用到每个筛网和FOD筛网62的护套。应用有防结冰涂层的FOD筛网的护套和筛网的区域可包括有直接颗粒撞击的位置以及没有直接颗粒撞击的位置。将防结冰涂层应用到筛网80和护套将FOD筛网62转换为抑制冰的形成的疏冰FOD筛网，冰的形成可能导致气体涡轮发动机12损坏和可能导致涡轮停机。
尽管用正方形或矩形形状对FOD筛网62进行描述和描绘，但是应当理解，FOD筛网可采用其它形状的形式，其它形状包括但不限于椭圆形状。FOD筛网的形状可取决于多种因素，该多种因素包括在燃烧入口空气路径中使用的导管的形状、FOD筛网的位置(例如，紧靠消音器的壁、邻接气体涡轮发动机的入口的喇叭口等)。
在一个实施方案中，控制器74可监测提供到FOD筛网62的防结冰涂层的效果。例如，由于FOD筛网62上的冰可能导致整个FOD筛网出现差压，因此从FOD筛网62获得的差压测量结果可用于指示筛网上存在冰。在一个实施方案中，系统48还可包括可操作地联接到FOD筛网62以获得整个FOD筛网的差压测量结果的至少一个差压传感器。例如，图3示出了定位在燃烧入口空气路径中的FOD筛网62的相对侧上的差压传感器P1和差压传感器P2。这样，控制器74可从差压传感器P1和差压传感器P2获得差压测量结果。如果控制器74确定整个FOD筛网62存在差压增大(例如，通过涡轮发动机12的空气流量减少)，则然后控制器可将其与冰形成相关联，假设差压增大正在发生在存在结冰条件的环境中。
空气过滤入口室52和气体涡轮发动机12的入口之间的燃烧入口空气路径中的其它部件可具有应用到表面以防止形成冰的防结冰涂层。这些其它部件可包括但不限于消音器60、将燃烧入口空气供应到气体涡轮发动机的入口的入口增压室/入口蜗室42、将燃烧入口空气引导到气体涡轮发动机12的入口的入口导向叶片，以及支承燃烧入口空气导管56的入口支柱。将防结冰涂层应用到这些部件中的一个或多个部件可与应用到FOD筛网62的防结冰涂层互补。
图3中描绘的系统48的构型允许本发明的各种实施方案消除积冰的可能性，该系统包括疏水性脉冲过滤器阵列76以及在空气过滤入口室52和气体涡轮发动机12的入口之间的燃烧入口空气路径中的表面具有防结冰涂层的至少一个部件(例如，FOD筛网)。这允许气体涡轮发动机在结冰条件期间连续工作。
此外，由系统48提供的构型避免需要利用防结冰系统来加热进气空气，从而使气体涡轮系统50的效率和成本效益最大化。然而，对于已经与防结冰系统一起实现的那些气体涡轮系统，系统48可用于通过在燃烧入口空气路径中增强防结冰来补充由那些防结冰系统提供的防结冰特征。或者，系统48可用于代替已经在气体涡轮系统中实现的那些防结冰系统。在这种程度上，系统48可用于避免与使用这些防结冰系统相关联的寄生负载。
在一个实施方案中，通过在当存在结冰条件时围绕可能形成冰的燃烧入口空气路径配置加热单元，可增强由系统48提供的防结冰。例如，图3示出了可操作地联接到空气过滤入口室52的可选加热单元82的示意图。在一个实施方案中，加热单元82可放置在线圈区段(未示出)和疏水性脉冲过滤器阵列76之后。在这种程度上，控制器74可响应于确定存在结冰条件而引导加热单元82将热量应用到空气进气系统16。
包括说明书摘要中所描述的内容的本公开的示例性实施方案的以上描述并不旨在穷举或将所公开的实施方案限制为所公开的精确形式。虽然为了说明的目的在此描述了具体的实施方案和示例，但是相关领域的技术人员可以认识到，在这些实施方案和示例的范围内，各种修改是可能的。例如，来自不同实施方案的零件、部件、步骤和方面可以组合或适用于其他实施方案，即使未在本公开中描述或未在附图中描绘。因此，由于在不脱离本文所涉及的本发明实质和范围的情况下可在上述发明中进行某些改变，因此旨在将附图中所示的上文描述的所有主题应仅解释为示出本文发明构思的示例，并且不应理解为限制本发明。
就这一点而言，虽然已经结合各种实施方案和对应的附图描述了所公开的主题，但是应当理解，可以使用其他类似的实施方案或者可以对所描述的实施方案进行修改和添加，以在不偏离所公开的主题的情况下执行所公开的主题的相同、相似、另选或替代功能。因此，所公开的主题不应限于本文描述的任何单个实施方案，而是应根据所附权利要求的广度和范围来解释。例如，对本发明的“一个实施方案”的提及不旨在被解释为排除也包含所列举特征的其他实施方案的存在。
在所附权利要求书中，术语“包括(including)”和“其中(in which)”用作相应术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的纯英文等同形式。此外，在以下权利要求书中，术语诸如“第一”、“第二”、“第三”、“上”、“下”、“底部”、“顶部”等仅用作标记，并且不旨在对它们的对象施加数值或位置要求。术语“基本上”、“通常”和“约”表示相对于适于实现部件或组件的功能目的的理想期望条件，在合理可实现的制造和组装容限内的条件。此外，以下权利要求书的限制不是以平均值加函数格式书写的，并且不旨在解释为此类限制，除非且直到此类权利要求书限制在其他结构的空隙函数的说明之后明确使用短语“用于…的方式”。
另外，术语“或”旨在表示包含性的“或”而不是排他性的“或”。也就是说，除非另外规定，或者从上下文清楚可见，否则“X采用A或B”旨在指自然包含排列中的任一个。也就是说，如果X采用A；X采用B；或X采用A和B两者，则在任何前述情况下都满足“X采用A或B”。此外，本说明书和附图中使用的冠词“一个”和“一种”大体上应解释成意味着“一个或多个”，除非另外指出或从针对单数形式的上下文中清楚。
以上所描述的内容包括说明所公开的主题的系统和方法的示例。当然，这里不可能描述组件或方式的每种组合。本领域普通技术人员可以认识到，所要求保护的主题的许多另外的组合和排列是可能的。此外，就在具体实施方式或权利要求中采用的术语“包括”或“包含”而言，其旨在以类似于术语“包含”的方式是包含性的，如当在权利要求中用作过渡词时“包含”被翻译的那样。也就是说，除非明确相反说明，否则“包括”、“包含”或“具有”具有特定属性的一个元件或多个元件的实施方案可包括不具有该属性的其他此类元件。
该书面描述使用示例来公开本发明的若干实施方案，包括最佳模式，并且还使得本领域普通技术人员能够实践本发明的实施方案，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效结构元件，则此类其他示例预期在权利要求书的范围内。
本发明的其他方面由以下条款的主题提供：
一种系统，该系统包括：气体涡轮发动机；空气进气系统，该空气进气系统用于吸入空气以供应到气体涡轮发动机，该空气进气系统包括用于过滤进气空气的空气过滤入口室，其中，该空气过滤入口室包括具有脉冲过滤器阵列的至少一个过滤器级，每个脉冲过滤器均具有疏水性，以及与空气进气系统和气体涡轮发动机流体连通的燃烧入口空气路径，该燃烧入口空气路径接纳来自空气过滤入口室的过滤后的空气并且将过滤后的空气作为燃烧入口空气供应到气体涡轮发动机的入口，其中，燃烧入口空气路径中的至少一个部件的表面包括用于防止在至少一个部件上形成冰的防结冰涂层。
根据前述条款所述的系统，其中，至少一个部件包括异物损坏(FOD)筛网。
根据前述条款中的任一项所述的系统，其中，FOD筛网包括框架结构，该框架结构包围至少一个筛网，其中，将防结冰涂层应用到每个筛网的表面。
根据前述条款中的任一项所述的系统，其中，至少一个部件包括在燃烧入口空气路径中的异物损坏(FOD)筛网和其它部件，该燃烧入口空气路径包括安装在空气过滤入口室上的一个或多个天气护罩、降低与进气空气相关联的噪声的消音器、将燃烧入口空气供应到气体涡轮发动机的入口的入口增压室/蜗室、将燃烧入口空气引导到气体涡轮发动机的入口的入口导向叶片，以及支承入口增压室/蜗室的入口支柱，该入口增压室/蜗室朝向气体涡轮发动机的入口供应燃烧入口空气。
根据前述条款中的任一项所述的系统，该系统还包括可操作地联接到空气过滤入口室的加热单元。
根据前述条款中的任一项所述的系统，该系统还包括至少一个差压传感器，该至少一个差压传感器可操作地联接到至少一个部件，其中，至少一个差压传感器获得整个该至少一个部件的差压测量结果，该差压测量结果指示至少一个部件上的冰形成情况。
根据前述条款中的任一项所述的系统，该系统还包括控制器，该控制器用于监测差压测量结果以确定至少一个部件上的冰形成情况。
根据前述条款中任一项所述的系统，其中气体涡轮发动机包括航改式气体涡轮。
一种气体涡轮系统，该气体涡轮系统包括：气体涡轮发动机；空气进气系统，该空气进气系统用于吸入空气以供应到气体涡轮发动机，该空气进气系统包括用于过滤进气空气的空气过滤入口室，其中，该空气过滤入口室包括具有脉冲过滤器阵列的至少一个过滤器级，每个脉冲过滤器均具有疏水性，与空气进气系统和气体涡轮发动机流体连通的燃烧入口空气路径，该燃烧入口空气路径接纳来自空气过滤入口室的过滤后的空气并且将过滤后的空气作为燃烧入口空气供应到气体涡轮发动机的入口；以及异物损坏(FOD)筛网，该FOD筛网在空气过滤入口室和气体涡轮发动机的入口之间的燃烧入口空气路径中以防止碎屑进入气体涡轮发动机的入口，其中，FOD筛网的表面包括用于防止在其上形成冰的防结冰涂层。
根据前述条款所述的系统，其中，FOD筛网包括框架结构，该框架结构包围至少一个筛网，其中，将防结冰涂层应用到每个筛网的表面。
根据前述条款中的任一项所述的系统，其中，将防结冰涂层应用到燃烧入口空气路径中的一个或多个部件，该燃烧入口空气路径包括安装在空气过滤入口室上的天气护罩、降低与进气空气相关联的噪声的消音器、将燃烧入口空气供应到气体涡轮发动机的入口的入口增压室/蜗室、将燃烧入口空气引导到气体涡轮发动机的入口的入口导向叶片，以及支承入口增压室/蜗室的入口支柱，该入口增压室/蜗室朝向气体涡轮发动机的入口供应燃烧入口空气。
根据前述条款中的任一项所述的系统，该系统还包括可操作地联接到空气过滤入口室的加热单元。
根据前述条款中的任一项所述的系统，该系统还包括可操作地联接到FOD筛网的至少一个差压传感器，其中，至少一个差压传感器获得整个FOD筛网的差压测量结果，该差压测量结果指示FOD筛网上的冰形成情况。
根据前述条款中的任一项所述的系统，该系统还包括控制器，该控制器用于监测差压测量结果以确定FOD筛网上的冰形成情况。
根据前述条款中任一项所述的系统，其中气体涡轮发动机包括航改式气体涡轮。
一种用于防止气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中发生结冰的方法，该气体涡轮系统具有气体涡轮发动机、用于吸入空气以供应到气体涡轮发动机的空气进气系统，以及将燃烧入口空气供应到气体涡轮发动机的入口的燃烧入口空气路径，该方法包括：使用空气过滤入口室过滤空气进气系统中的进气空气，该空气过滤入口室包括具有疏水性脉冲过滤器阵列的至少一个过滤器级；将过滤后的空气作为燃烧入口空气供应到气体涡轮发动机的入口；以及将防结冰涂层应用到在空气过滤入口室和气体涡轮发动机的入口之间的燃烧入口空气的路径中的至少一个部件的表面，以防止在该至少部件上形成冰。
根据前述条款所述的方法，其中，至少一个部件包括异物损坏(FOD)筛网。
根据前述条款中的任一项所述的方法，该方法还包括将防结冰涂层应用到燃烧入口空气路径中的一个或多个部件，该燃烧入口空气路径包括安装在空气过滤入口室上的天气护罩、降低与进气空气相关联的噪声的消音器、将燃烧入口空气供应到气体涡轮发动机的入口的入口增压室/蜗室、将燃烧入口空气引导到气体涡轮发动机的入口的入口导向叶片，以及支承入口增压室/蜗室的入口支柱，该入口增压室/蜗室朝向气体涡轮发动机的入口供应燃烧入口空气。
根据前述条款中的任一项所述的方法，该方法还包括加热空气过滤入口室。
根据前述条款中的任一项所述的方法，该方法还包括获得整个至少一个部件的差压测量结果，该差压测量结果代表至少一个部件上的冰形成情况的指示。

Claims (15)

1.一种系统，所述系统包括：
气体涡轮发动机(12)；
空气进气系统(16)，所述空气进气系统用于吸入空气以供应到所述气体涡轮发动机(12)，所述空气进气系统(16)包括用于过滤所述进气空气的空气过滤入口室(24,52)，其中，所述空气过滤入口室(24,52)包括具有脉冲过滤器阵列(76)的至少一个过滤器级，每个所述脉冲过滤器均具有疏水性，和
燃烧入口空气路径，所述燃烧入口空气路径与所述空气进气系统(16)和所述气体涡轮发动机(12)流体连通，所述燃烧入口空气路径接纳来自所述空气过滤入口室(24,52)的过滤后的空气并且将所述过滤后的空气作为燃烧入口空气供应到所述气体涡轮发动机(12)的入口，其中，所述燃烧入口空气路径中的至少一个部件的表面包括用于防止在所述至少一个部件上形成冰的防结冰涂层。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个部件包括异物损坏(FOD)筛网(40,62)。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述FOD筛网(40,62)包括框架结构(78)，所述框架结构(78)包围至少一个筛网(80)，其中，将所述防结冰涂层应用到每个筛网(80)的表面。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个部件包括在所述燃烧入口空气路径中的异物损坏(FOD)筛网(40,62)和其它部件，所述燃烧入口空气路径包括安装在所述空气过滤入口室(24,52)上的一个或多个天气护罩(26)、降低与所述进气空气相关联的噪声的消音器(36,60)、将所述燃烧入口空气供应到所述气体涡轮发动机(12)的所述入口的入口增压室/蜗室(42)、将所述燃烧入口空气引导到所述气体涡轮发动机(12)的所述入口的入口导向叶片，以及支承所述入口增压室/蜗室(42)的入口支柱，所述入口增压室/蜗室朝向所述气体涡轮发动机(12)的所述入口供应所述燃烧入口空气。
5.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括可操作地联接到所述空气过滤入口室(24,52)的加热单元(82)。
6.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括至少一个差压传感器(P1,P2)，所述至少一个差压传感器可操作地联接到所述至少一个部件，其中，所述至少一个差压传感器(P1,P2)获得整个所述至少一个部件的差压测量结果，所述差压测量结果指示所述至少一个部件上的冰形成情况。
7.根据权利要求6所述的系统，所述系统还包括控制器(74)，所述控制器用于监测所述差压测量结果以确定所述至少一个部件上的冰形成情况。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述气体涡轮发动机(12)包括航改式气体涡轮(22)。
9.一种气体涡轮系统(10,16,50)，所述气体涡轮系统包括：
气体涡轮发动机(12)；
空气进气系统(16)，所述空气进气系统用于吸入空气以供应到所述气体涡轮发动机(12)，所述空气进气系统(16)包括用于过滤所述进气空气的空气过滤入口室(24,52)，其中，所述空气过滤入口室(24,52)包括具有脉冲过滤器阵列(76)的至少一个过滤器级，每个所述脉冲过滤器均具有疏水性，
燃烧入口空气路径，所述燃烧入口空气路径与所述空气进气系统(16)和所述气体涡轮发动机(12)流体连通，所述燃烧入口空气路径接纳来自所述空气过滤入口室(24,52)的所述过滤后的空气并且将所述过滤后的空气作为燃烧入口空气供应到所述气体涡轮发动机(12)的入口；和
异物损坏(FOD)筛网(40,62)，所述FOD筛网在所述空气过滤入口室(24,52)和所述气体涡轮发动机(12)的所述入口之间的所述燃烧入口空气路径中以防止碎屑进入所述气体涡轮发动机(12)的所述入口，其中，FOD筛网(40,62)的表面包括用于防止在其上形成冰的防结冰涂层。
10.根据权利要求9所述的气体涡轮系统(10,16,50)，其中，所述FOD筛网(40,62)包括框架结构(78)，所述框架结构(78)包围至少一个筛网(80)，其中，将所述防结冰涂层应用到每个筛网(80)的表面。
11.根据权利要求9所述的气体涡轮系统(10,16,50)，其中，将所述防结冰涂层应用到所述燃烧入口空气路径中的一个或多个部件，所述燃烧入口空气路径包括安装在所述空气过滤入口室(24,52)上的天气护罩(26)、降低与所述进气空气相关联的噪声的消音器(36,60)、将所述燃烧入口空气供应到所述气体涡轮发动机(12)的所述入口的入口增压室/蜗室(42)、将所述燃烧入口空气引导到所述气体涡轮发动机(12)的所述入口的入口导向叶片，以及支承所述入口增压室/蜗室(42)的入口支柱，所述入口增压室/蜗室朝向所述气体涡轮发动机(12)的所述入口供应所述燃烧入口空气。
12.根据权利要求9所述的气体涡轮系统(10,16,50)，所述气体涡轮系统还包括可操作地联接到所述FOD筛网(40,62)的至少一个差压传感器(P1,P2)，其中，所述至少一个差压传感器(P1,P2)获得整个所述FOD筛网(40,62)的差压测量结果，所述差压测量结果指示所述FOD筛网(40,62)上的冰形成情况。
13.一种用于防止气体涡轮系统(10,16,50)的所述燃烧入口空气路径中发生结冰的方法，所述气体涡轮系统具有气体涡轮发动机(12)、用于吸入空气以供应到所述气体涡轮发动机(12)的空气进气系统(16)，以及将燃烧入口空气供应到所述气体涡轮发动机(12)的入口的燃烧入口空气路径，所述方法包括：
使用空气过滤入口室(24,52)过滤所述空气进气系统(16)中的所述进气空气，所述空气过滤入口室包括具有疏水性脉冲过滤器阵列(76)的至少一个过滤器级；
将所述过滤后的空气作为燃烧入口空气供应到所述气体涡轮发动机(12)的所述入口；以及
将防结冰涂层应用到在所述空气过滤入口室(24,52)和所述气体涡轮发动机(12)的所述入口之间的所述燃烧入口空气的路径中的至少一个部件的表面，以防止在所述至少部件上形成冰。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述至少一个部件包括异物损坏(FOD)筛网(40,62)。
15.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括将所述防结冰涂层应用到所述燃烧入口空气路径中的一个或多个部件，所述燃烧入口空气路径包括安装在所述空气过滤入口室(24,52)上的天气护罩(26)、降低与所述进气空气相关联的噪声的消音器(36,60)、将所述燃烧入口空气供应到所述气体涡轮发动机(12)的所述入口的入口增压室/蜗室(42)、将所述燃烧入口空气引导到所述气体涡轮发动机(12)的所述入口的入口导向叶片，以及支承所述入口增压室/蜗室(42)的入口支柱，所述入口增压室/蜗室朝向所述气体涡轮发动机(12)的所述入口供应所述燃烧入口空气。
CN202211445443.2A 2021-12-23 2022-11-18 用于防止气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中发生结冰的系统和方法 Pending CN116335824A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/560,367 US11846231B2 (en) 2021-12-23 2021-12-23 System and method for preventing icing in the combustion inlet air path of a gas turbine system
US17/560,367 2021-12-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116335824A true CN116335824A (zh) 2023-06-27

Family

ID=84421023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211445443.2A Pending CN116335824A (zh) 2021-12-23 2022-11-18 用于防止气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中发生结冰的系统和方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11846231B2 (zh)
EP (1) EP4202196A1 (zh)
JP (1) JP2023094558A (zh)
KR (1) KR20230096861A (zh)
CN (1) CN116335824A (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240191659A1 (en) * 2022-12-09 2024-06-13 General Electric Company Integral engine inlet frame air-cooled oil cooling apparatus

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060281861A1 (en) * 2005-06-13 2006-12-14 Putnam John W Erosion resistant anti-icing coatings
US7632339B2 (en) * 2006-12-18 2009-12-15 General Electric Company Moisture removal apparatus and method
US20090241509A1 (en) 2008-03-25 2009-10-01 Isaac Jon Hogate Turbine engine inlet strut deicing
US9040145B2 (en) 2011-02-28 2015-05-26 Research Foundation Of The City University Of New York Polymer having superhydrophobic surface
EP2681259A4 (en) 2011-02-28 2018-02-21 Research Foundation Of The City University Of New York Polymers having superhydrophobic surfaces
US9067679B2 (en) 2011-12-30 2015-06-30 Aerospace Filtration Systems, Inc. Heated screen for air intake of aircraft engines
US9827735B2 (en) * 2012-03-09 2017-11-28 United Technologies Corporation Erosion resistant and hydrophobic article
US9719423B2 (en) * 2012-09-04 2017-08-01 General Electric Company Inlet air chilling system with humidity control and energy recovery
US9546280B2 (en) 2012-12-07 2017-01-17 Hrl Laboratories, Llc Structural coatings with dewetting and anti-icing properties, and coating precursors for fabricating same
US20160177822A1 (en) * 2013-08-07 2016-06-23 Isentropic Ltd Hybrid Power Generation System
US10220353B2 (en) 2014-08-28 2019-03-05 Bha Altair, Llc Filter water management using hydrophilic material
US9200568B1 (en) * 2014-09-24 2015-12-01 General Electric Company Inlet air filtration system with self-cleaning filter bag
US9567907B2 (en) * 2015-02-24 2017-02-14 General Electrical Company Imaging assisted gas turbine anti-icing system
CA2987433A1 (en) 2015-04-27 2016-11-03 The Regents Of The University Of Michigan Durable icephobic surfaces
US20180015403A1 (en) * 2016-07-15 2018-01-18 General Electric Company De-icing of pulse filters
CN210031689U (zh) 2019-05-20 2020-02-07 松花江水力发电有限公司丰满大坝重建工程建设局 大坝坝体防冻融保温防冰拔保护体系
CN110863225A (zh) 2019-11-28 2020-03-06 湖北理工学院 一种铝基材表面的疏冰改性方法
CN111482341B (zh) 2020-05-13 2021-09-03 清华大学 一种疏冰涂层及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230096861A (ko) 2023-06-30
US20230203990A1 (en) 2023-06-29
US11846231B2 (en) 2023-12-19
EP4202196A1 (en) 2023-06-28
JP2023094558A (ja) 2023-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7581397B2 (en) Diffuser particle separator
CN101169073B (zh) 涡轮机进口空气处理设备
JP6431725B2 (ja) ガスタービンエンジン吸気スクリーンを除氷し、吸気エアフィルタを除湿するためのシステムおよび方法
CN104564346A (zh) 旁通燃气轮机入口内聚结器的系统和方法
US8163072B2 (en) Filter washing system for gas turbine engines
US10022660B2 (en) Filtering chamber for gas turbines and method of maintenance thereof
EP2832958A1 (en) Anti-icing system for a gas turbine
US9157367B2 (en) Turbine inlet air filter system with elbow access gate
US8640436B2 (en) Arrangement for the discharge of exhaust air separated from the lubricating oil de-aeration system of a gas-turbine engine
CN116335824A (zh) 用于防止气体涡轮系统的燃烧入口空气路径中发生结冰的系统和方法
JP5716184B2 (ja) 吸気冷却装置及びこれを備えたガスタービンプラント
CN106321245B (zh) 用于燃气涡轮的空气供应和调节系统
US20180135514A1 (en) Sound attenuating system for gas turbine engine
WO2015066298A1 (en) Weather hood water removal system and method for assembly
US10159924B2 (en) Inlet air filtration system with self-cleaning hydrophobic filter bag
US11511222B2 (en) Anti-contamination baffle for cooling air systems
EP4134532A1 (en) System and method for controlling low pressure recoup air in gas turbine engine
US20140360217A1 (en) Cooling system for use in a turbine assembly and method of assembly
EP3502563A2 (en) Apparatus and method for mitigating particulate accumulation on a component of a gas turbine
US11815018B2 (en) Box-shaped air intake silencer with vertical baffles for gas turbine system
EP4159296A1 (en) System and method for mitigating particulate intrusion to an air intake system of a gas turbine system with intrusion protective coatings tailored to locale of operation
Mendeleev et al. Performance Characteristics of A Gas Turbine Unit with Clogged Filters of an Air Filtering and Conditioning System
US20230052673A1 (en) Multi-stage inlet particle separator for rotary engines
CN117685097A (zh) 适用于航改型燃气轮机的舱室通风系统及航改型燃气轮机
GB2572170A (en) Removing entrained particles

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240103

Address after: Swiss Baden

Applicant after: GENERAL ELECTRIC CO. LTD.

Address before: New York, United States

Applicant before: General Electric Co.

TA01 Transfer of patent application right