CN207568710U - 涡轮过滤系统以及涡轮系统 - Google Patents

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Abstract

本公开的方面包括涡轮过滤系统以及涡轮系统。所述涡轮过滤系统用于诸如涡轮机械中使用的脉冲过滤器的除冰。根据本公开的系统可包括脉冲过滤器和联接到脉冲过滤器的滤袋，滤袋在联接时处于收缩位置，滤袋具有相对于脉冲过滤器互补的几何形状，使得滤袋占据脉冲过滤器的空气流横截面，并且其中，滤袋由亲水性材料、疏水性材料或疏油性材料中的一种构成；脉冲过滤器和滤袋在燃气涡轮操作期间被压缩空气脉动通过，使得滤袋膨胀以使冰从滤袋的外表面分离。

Description

涡轮过滤系统以及涡轮系统
技术领域
本公开大体涉及处理一个或多个脉冲过滤器(pulse filters)，该过滤器被构造用于与例如诸如燃气涡轮的涡轮机械中的涡轮部件一起使用；更具体而言，本公开的实施例可包括联接到脉冲过滤器的滤袋，以及使用滤袋从脉冲过滤器移除冰的涡轮过滤系统以及涡轮系统。
背景技术
涡轮机械(turbomachinery)和其中包括涡轮部件的其它机械组件可以部署在许多环境中以服务于不同的客户群。在诸如平均环境温度低于零摄氏度(zero degreesCelsius)的环境的极端条件下，通过入口(inlet)传递至涡轮部件的工作流体的压降可以增加并影响由涡轮或机器组件产生的功率输出。在一些情况下，冰在涡轮部件的所述入口的一个或多个部件上的形成可导致这样的操作差变得更加明显。用于从涡轮部件的入口除冰的常规方法可能需要移除和/或更换入口内的子部件。
发明内容
本公开的第一方面提供了一种涡轮过滤系统，该系统包括：脉冲过滤器，其用于燃气涡轮的涡轮部件的入口；以及亲水性滤袋，其联接到脉冲过滤器且具有相对于脉冲过滤器互补的(complimentary)几何形状，使得亲水性滤袋占据脉冲过滤器的空气流横截面，其中，脉冲过滤器和亲水性滤袋各自与燃气涡轮内的压缩空气的贮存器流体连通。
进一步地，在所述脉冲过滤器的空气流横截面中的工作流体具有低于摄氏零度的温度。
进一步地，所述亲水性滤袋的所述互补的几何形状包括起伏的表面区域。
进一步地，所述亲水性滤袋包括可膨胀织物和在所述可膨胀织物的外表面上的亲水性表面处理物，所述亲水性表面处理物包括形成于所述外表面上的膜或化学处理物之一。
更进一步地，所述可膨胀织物包括选自由下列组成的组的至少一种材料：聚碳酸酯径迹蚀刻膜(PCTE)、聚醚砜(PES)和聚四氟乙烯(PTFE)。
进一步地，所述脉冲过滤器包括多个脉冲过滤器，所述多个脉冲过滤器被定位在所述燃气涡轮的所述涡轮部件的所述入口内，并且其中，所述多个脉冲过滤器中的每一个联接到相应的亲水性滤袋。
所述的系统还进一步包括支撑构件，所述支撑构件将所述脉冲过滤器机械地联接到过滤器处理组件的脉动管线，并且其中，所述亲水性滤袋联接到所述支撑构件。
本发明的第二方面提供了一种系统，该系统包括：涡轮部件，其包括入口；脉冲过滤器，其被定位在所述涡轮部件的所述入口内；亲水性滤袋，其联接到所述脉冲过滤器且具有相对于所述脉冲过滤器互补的几何形状，使得所述亲水性滤袋占据所述脉冲过滤器的空气流横截面；以及过滤器处理组件，其与所述脉冲过滤器和亲水性滤袋流体连通。所述过滤器处理组件包括：脉动管线，其流体联接在所述入口和压缩空气的贮存器之间，和控制阀，其被定位在所述脉动管线和所述压缩空气贮存器之间，使得所述控制阀选择性地允许来自所述贮存器的压缩空气的流从所述脉动管线与通过所述入口到所述涡轮部件的工作流体的流相反地流至所述脉冲过滤器和所述亲水性滤袋。
进一步地，所述亲水性滤袋包括可膨胀织物和在所述可膨胀织物的外表面上的亲水性表面处理物，所述亲水性表面处理物包括形成于所述外表面上的膜或化学处理物之一。
更进一步地，所述可膨胀织物包括选自由下列组成的组的至少一种材料：聚碳酸酯径迹蚀刻膜(PCTE)、聚醚砜(PES)和聚四氟乙烯(PTFE)。
本发明的第三方面提供了一种系统，该系统包括：脉冲过滤器，其用于燃气涡轮的涡轮部件的入口；以及亲水性滤袋，其联接到脉冲过滤器且具有相对于脉冲过滤器互补的几何形状，使得亲水性滤袋占据脉冲过滤器的空气流横截面，其中，脉冲过滤器和亲水性滤袋各自与燃气涡轮内的压缩空气的贮存器流体连通。
本公开的第四方面提供了一种对定位在燃气涡轮的涡轮部件的入口内的脉冲过滤器除冰的方法，其中，该方法包括：将滤袋联接到脉冲过滤器使得滤袋处于收缩位置，滤袋具有相对于脉冲过滤器互补的几何形状，使得滤袋占据脉冲过滤器的空气流横截面，并且其中，滤袋由亲水性材料、疏水性材料或疏油性材料中的一种构成；以及在燃气涡轮操作期间使压缩空气脉动通过脉冲过滤器和滤袋，使得滤袋膨胀以使冰从滤袋的外表面分离。
所述的方法还包括：在所述滤袋联接到所述脉冲过滤器之后，开始所述燃气涡轮在具有低于零摄氏度的环境温度的环境中的操作。
进一步地，所述膨胀的滤袋包括在压缩空气通过所述脉冲过滤器和所述滤袋的所述脉动期间起伏的表面区域。
进一步地，在压缩空气通过所述脉冲过滤器和所述滤袋的所述脉动期间，所述滤袋保持联接到所述脉冲过滤器。
进一步地，所述滤袋包括可膨胀织物和在所述可膨胀织物的外表面上的亲水性表面处理物，所述亲水性表面处理物包括形成于所述外表面上的膜或化学处理物之一。
更进一步地，所述可膨胀织物包括选自由下列组成的组的至少一种材料：聚碳酸酯径迹蚀刻膜(PCTE)、聚醚砜(PES)和聚四氟乙烯(PTFE)。
进一步地，所述压缩空气的所述脉动包括在所述燃气涡轮操作期间生成与通过所述脉冲过滤器的工作流体的流相反的所述压缩空气的流。
进一步地，所述脉冲过滤器是定位在所述燃气涡轮的所述涡轮部件的所述入口内的多个脉冲过滤器中的一个，其中，所述联接还包括将多个滤袋中的每一个联接到所述多个脉冲过滤器中相应的一个，并且其中，所述压缩空气的所述脉动包括使所述压缩空气基本上同时地脉动通过所述多个脉冲过滤器和所述多个联接的滤袋中的每一个。
进一步地，联接所述滤袋到所述脉冲过滤器的所述还包括将所述滤袋联接到所述脉冲过滤器的支撑构件，所述支撑构件将所述脉冲过滤器机械地联接到过滤器处理组件的脉动管线。
所述的方法还包括当在所述脉冲过滤器上的压降超出预定值时调节通过所述脉冲过滤器和所述滤袋的所述压缩空气的所述脉动。
附图说明
根据结合附图的本发明的各个方面的以下详细描述，本发明的这些和其它特征将更容易被理解，附图示出本发明的各种实施例，其中：
图1提供了常规涡轮机械的示意图。
图2提供了根据本公开的实施例的涡轮部件入口和脉冲过滤器的示意图。
图3提供了根据本公开的实施例的其上带有亲水性滤袋的脉冲过滤器的透视图。
图4提供了根据本公开的实施例的具有脉冲过滤器和收缩的亲水性滤袋的系统的透视图。
图5提供了根据本公开的实施例的具有脉冲过滤器和膨胀的亲水性滤袋的系统的透视图。
图6提供了根据本公开的实施例的具有起伏的表面区域的膨胀的亲水性滤袋的透视图。
应当指出，本发明的附图未必按比例绘制。附图旨在仅示出本发明的典型方面，因此不应视为是对本发明范围的限制。在附图中，相同的数字表示各图之间的相同元件。
具体实施方式
在下面的描述中，参考形成其一部分的附图，在附图中，以图示方式来显示可实施本发明的教导的示例性实施例。对这些实施例进行了足够详细的描述，以使本领域的技术人员能够实施本发明的教导，并且应当理解，也可以利用其它实施例，并且可以在不脱离本发明的教导的范围的情况下做出变化。因此，下面的描述仅仅是示例性的。
当元件或层被称为在另一元件或层“上”、“接合到”、“脱离”、“连接到”或“联接到”另一元件或层时，其可以直接在该另一元件或层上、直接接合、直接连接或联接到该另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一元件或层上面”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件或层时，可以不存在中间元件或层。应以类似方式来解释用来描述元件之间的关系的其它词语(例如，“在...之间”对比“直接在...之间”、“邻近于”对比“直接邻近于”等)。如本公开所用，术语“和/或”包括相关的所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。
图1示出了常规的涡轮机械100，其包括压缩机102，压缩机102通过共用的压缩机/涡轮轴106操作性地联接到涡轮部件(“涡轮”)104。涡轮机械100描绘为图1中的燃气涡轮的形式，但应当理解，在本公开的实施例中，其它类型的机器(例如，蒸汽涡轮、水力涡轮等)可代替燃气涡轮。更一般地说，包括压缩机102的实施例的任何机器都可如本公开所讨论那样被使用、修改和/或控制。压缩机102可例如通过燃烧器组件108流体地连接到涡轮104。燃烧器组件108包括一个或多个燃烧器110。燃烧器110可以按各种各样的构型安装到涡轮机械100，包括但不限于布置在环管阵列中。压缩机102包括多个压缩机转子叶轮112。压缩机转子叶轮112包括第一级压缩机转子叶轮114，其具有多个第一级压缩机转子叶片116，每个叶片116各自具有相关联的翼型件部分118。类似地，涡轮104包括多个涡轮叶轮部件120，其包括具有一组对应涡轮转子叶片124的一个或多个转子叶轮122。
在操作期间，诸如燃烧的热气体的工作流体(operative fluid)可从(多个)燃烧器110流入涡轮104中。涡轮104中的工作流体可经过多个转子叶片124，转子叶片124安装在涡轮叶轮122上且布置在一组连续的级中。联接到叶轮122和轴106的第一组涡轮叶片124可被标示为涡轮机械100的“第一级”，下一组涡轮叶片124被标示为涡轮机械100的“第二级”...等等，直到在涡轮机械100的末级中的最后一组涡轮叶片124。涡轮机械100的末级可包括在涡轮机械100中最大尺寸和/或最高半径的涡轮叶片124。多个相应的喷嘴(未示出)可被定位在涡轮机械100的每一级之间，以限定通过涡轮机械100的流动路径的级间部分。流过每个涡轮叶片124的工作流体可通过将热能和机械能施加到叶片124来使其旋转，并且导致涡轮机械100的轴106旋转。轴106可通过机械联接到发电机部件130生成功率，发电机部件130将轴106的机械能转化为电能以用于为连接到发电机130的设备供电。由发电机130产生的电能的量可例如以焦耳(J)为单位测量为由涡轮机械100产生的功和/或功率的量。
转到图2，根据本公开的系统200可包括到涡轮机械100的涡轮104(图1)的入口(inlet)202(分成前入口(fore inlet)202a和后入口(aft inlet)202b)和/或与该入口流体连通，以提供用于涡轮104的脉冲过滤器204的除冰，如本公开所述。在穿过脉冲过滤器204之前，导引至涡轮104的工作流体可行进通过前入口202a，脉冲过滤器204将前入口202a与后入口202b分离。每个脉冲过滤器204可由如本公开中别处描述的多个子部件构成。后入口202b可与过渡部段208流体连通，以用于将工作流体(例如，从大气环境获得的未燃烧的空气)导引至涡轮104。
这些本公开可包括和/或使用包括在入口202内和/或联接到入口202的过滤器处理组件(filter treatment assembly)209的实施例。过滤器处理组件209可包括例如，定位在涡轮104的出口处的压缩空气源210可包含由机器的部件(例如，涡轮机械100的压缩机102(图1))生成的压缩空气。压缩空气源210可包括例如独立于通过涡轮104的流的压缩的工作流体的路径，和/或可实施为从(多个)压缩机102或其它设备产生的压缩空气的独立的源。过滤器处理组件209的管道212可提供在压缩空气源210和其它部件之间的流体连通，并且控制阀214可调节来自压缩空气源210的压缩空气通过管道212的流动。一个或多个脉动管线216可被定位在后入口202b内并且与(多个)脉冲过滤器204的出口基本上对齐，使得操作者可选择性地导向来自压缩空气源210的压缩空气以流至(多个)脉冲过滤器(pulsefilter(s))204。在操作期间，过滤器处理组件209可将压缩空气选择性地通过管道212脉动(pulse)至(多个)脉冲过滤器204内，以从本公开讨论的(多个)脉冲过滤器204的子部件除去冰。
一个或多个脉冲过滤器204可以被定位在用于过滤进入涡轮104的工作流体的流动路径。每个脉冲过滤器204可在结构上将前入口202a与涡轮104的后入口202b分离。脉冲过滤器204的数量和尺寸可以被选择成使得入口202内的基本上所有工作流体都经过(多个)脉冲过滤器204以在工作流体进入涡轮104之前移除一些污染物(例如，灰尘(dust)、排气(exhaust)、气体燃料(gaseous fuels)等)。涡轮104可能对从过渡部段208传输到其的工作流体的压力和其它性质敏感，特别是对于在零下环境(sub-zero environment)(即，环境温度低于大约零摄氏度的环境)中操作的涡轮机械100(图1)。
由于涡轮机械100(图1)被定位在零下环境中，涡轮104的出口在操作期间也可具有低于零摄氏度的平均环境温度。在部署在零下环境中的涡轮机械100中的脉冲过滤器204上可以形成残余(residual)量的冰。特别地，脉冲过滤器204的设计几何形状(designgeometry)可以提供表面，在零下环境中操作期间在该表面上可形成冰。除了别的之外，本公开的实施例提供了用于从涡轮机械100的脉冲过滤器204(即“用于除冰”)移除冰的系统和方法。涡轮机械100的除冰(de-icing)可发生在涡轮机械100操作期间，同时涡轮机械100脱机(offline)，和/或在涡轮机械100过渡操作状态(transitional operating states)期间。如本公开中别处所讨论的，由于冰的形成，穿过前入口202a和后入口202b的工作流体可以呈现有在(多个)脉冲过滤器204上显著的压降。前入口202a和后入口202b可包括一个或多个压力传感器218(例如，气压计、压力计、压力换能器等)，以测量工作流体在穿过脉冲过滤器204之前和之后的压力。
为了图示在系统200的实施例(图2)中的(多个)脉冲过滤器204的特征和子部件，图3中示出了一个脉冲过滤器204的透视图。(多个)脉冲过滤器204可制造成包括部分地或基本上圆柱形的几何形状，这可包括在其中的类似地或不同地成形的子部件。在一些情况下，(多个)脉冲过滤器204可以备选地包括基本上矩形、三角形、和/或复杂多边形(polygonal)的外部几何形状，以适应变化的涡轮机械100(图1)和/或操作场景。(多个)脉冲过滤器204在本公开中示出和描述为包括互补的圆柱形(cylindrical)和圆锥形(conical)几何形状，仅仅是出于示例和展示目的。然而，(多个)其它脉冲过滤器204可包括例如多个主体，其各自具有圆柱形、圆锥形、矩形、环面(toroidal)、截头圆锥形(frusto-conical)和/或其它复杂的三维形状。
在一个示例性实施例中，每个脉冲过滤器204可包括主体220，其从第一端部F1延伸至第二端部F2。主体220可由刚性材料(rigid material)构成，该材料构造成网片(mesh)，使得主体220的网片结构捕集并移除来自穿过(多个)脉冲过滤器204的工作流体的污染物。更具体而言，主体220可包括纤维的(fibrous)、多孔过滤材料，其包括一个或多个打褶的(pleated)和/或不打褶的材料，例如，玻璃、合成纤维(synthetic fibers)、纤维素(cellulose)、和/或其它过滤材料。在其它实施例中，主体220可由金属、塑料和/或其它常规刚性结构材料的网片构成，该材料形成为具有高孔隙率(high porosity)的网片，其中过滤材料的层作为外部片材、膜(membrane)、表面处理物(surface treatment)等设置在网片上。穿过(多个)脉冲过滤器204从第一端部F1至第二端部F2的工作流体的流可穿过主体220，同时主体220选择性地移除来自工作流体的污染物。主体220和其上的表面处理物的材料组合物的孔隙率和形状可根据(多个)脉冲过滤器204的预期应用、传输通过其中的工作流体等而变化。还应当理解，主体220的外部形状可根据入口202的形状(图2)而变化。例如，如图4–5所示和本公开中别处所讨论的，主体220的第一端部F1可具有比第二端部F2更窄的横截面(cross-section)。在第一端部F1和第二端部F2之间的横截面差异可以导致主体220的外表面渐缩，例如，以均匀的方式或通过包括台阶式外部轮廓。主体220可以大体上类似于圆柱形形状(包括例如部分圆锥形的外部轮廓)，而不论在主体220的两个端部F1和F2之间的横截面积的任何差异，例如，通过在主体220的第一端部F1和第二端部F2之间的横截面积中具有小于大约百分之十的减小。主体220可被成形为例如使得第一端部F1显示具有由第二端部F2显示具有的总横截面积的至少大约百分之九十。还应当理解，脉冲过滤器204的外部壳体可备选地包括其它类型的几何形状、渐缩的侧壁等。
如本公开中别处所讨论的，来自过滤器处理组件209的压缩空气可穿过脉动管线(pulsing line)216，脉动管线216可以与(多个)通道(channel(s))222基本上对齐，使得空气可以在与穿过(多个)脉冲过滤器204的工作流体的流相对的方向上被导向通过(多个)脉冲过滤器204。每个脉冲过滤器204的通道222可以通过刚性结构构件(rigid structuralmembers)彼此侧向地分离，刚性结构构件为例如定位成延伸穿过每个脉冲过滤器204之间的入口202的横截面的实心表面。脉冲过滤器204的主体220可被成形为限定每个对应的通道222的所需横截面积。
滤袋(filter bag)224可包封脉冲过滤器204的主体220。当未充气(uninflated)时，滤袋224可为基本上圆柱形的和/或成形为包封脉冲过滤器204的主体220。滤袋224可在一端开放，使得滤袋224不被定位在通道222内。在主体220和/或其部分被成形为由于在其第一端部F1和第二端部F2之间的横截面积的差异而包括渐缩几何形状轮廓的情况下，滤袋224也可具有在其相对的端部处具有变化的横截面积的渐缩的几何形状。备选地，滤袋224可具有与脉冲过滤器204的表面轮廓互补(即，大约模仿(mimics))的几何形状，而不论主体220是否包括渐缩的形状。滤袋224可流体密封(fluidically sealed)至主体220的周向端，使得在入口202(图2)内的工作流体在穿过(多个)脉冲过滤器204时也穿过滤袋224。例如，通过与脉动管线216的出口基本上线性对齐以接纳从出口排出的压缩空气的流，滤袋224的内部可与过滤器处理组件209流体连通。在系统200中使用多个脉冲过滤器204的情况下，每个脉冲过滤器可具有与对应的脉动管线216和/或一体的脉动管线216的一部分流体连通的相应的通道222。
滤袋224可由与主体220之内和/或之上的任何材料不同的材料构成。滤袋224可由呈现有固有的亲水性(intrinsic hydrophilic)、疏水性(hydrophobic)和/或疏油性质(oleophobic properties)的一种或多种可膨胀织物(expandable fabrics)构成。附加地或备选地，滤袋224可涂有具有亲水、疏水和/或疏油性质的表面处理物(surfacetreatment)226。滤袋224和/或表面处理物226的组合物可因此包括一种或多种目前已知或将来开发的疏水材料、亲水材料和/或疏油材料。表面处理物226可以例如以化学处理物(例如，施加到滤袋224的外表面的涂层)、定位在滤袋224上且适形地(conformally)涂布滤袋224的膜等的形式提供。表面处理物226可通过用于将表面处理施加到可膨胀织物的一种和多种目前已知或将来开发的技术(例如，层合、喷涂和/或沉积)形成于滤袋224上。这样的膜和化学处理物在本公开中参照(多种)表面处理物226总体地引用。
就滤袋224或具有疏水性质的表面处理物226而言，滤袋224的可膨胀织物组合物可包括例如诸如聚丙烯(polypropylene)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酯和/或具有可膨胀组合物的其它类似织物的可膨胀织物。备选地，滤袋224和/或(多种)表面处理物226可包括亲水性材料，其可包括例如聚碳酸酯径迹蚀刻(PCTE)、聚醚砜(PES)、PTFE和/或其它类似织物。在另一些实施例中，滤袋224或(多种)表面处理物226的组合物可包括一种或多种疏油性(即，厌油的)材料和/或织物，例如，PTFE和/或其它抗油的聚合物基织物。由亲水性材料构成的滤袋224和/或(多种)表面处理物226可被构造成在其中收集(entrap)水和/或冰(统称“冰”)228，使得冰228可在其它过程步骤中从滤袋224移除。由疏水性和/或疏油性材料构成的滤袋224和/或表面处理物226导致冰228在涡轮机械100的操作期间在滤袋224的表面上成珠(例如，形成为球形沉积物)。不论滤袋224或(多种)表面处理物226的组合物如何，根据本公开的方法可允许冰228在(多种)表面处理物226和/或(多个)滤袋224上形成，使得过滤器处理组件209在本公开所述其它过程中可将冰228直接从(多个)滤袋224移除。
不论所选组合物如何，相比非膨胀的材料或织物，滤袋224可被构造成响应于对其结构组成的一种和多种扰动(perturbations)(例如，由空气、流体等的流施加的压力)而充胀(inflate)。表面处理物226的组合物可不同于滤袋224的组合物和/或可包括相同材料的改性型式，例如，亲水性、疏水性、和/或疏油性聚酯、聚氨酯和/或其它聚合物或聚合物基材料。在操作期间，滤袋224和/或其表面处理物226可在其上捕集(capture)冰228和/或混杂的污染物(统称“冰”)，以防止冰形成于(多个)脉冲过滤器204的部分上(例如，主体220上)。滤袋224由此提供了这样的部件：在那里，冰228可最终形成，而不影响每个脉冲过滤器204的状况或操作，并且如本公开中别处所讨论的，随着其响应于被从过滤器处理组件209递送的压缩空气填充和充胀而膨胀，冰可从滤袋224分离(dislodged)。
转到图4，示出了系统200的局部透视图以进一步突出每个脉冲过滤器204的结构特征和根据本公开的实施例移除冰228的过程。如在本公开中别处所讨论的，脉冲过滤器204的主体220可包括纤维的，多孔材料，以用于从穿过入口202的工作流体的流Qf移除一些污染物。一个或多个脉冲过滤器204可被定位在入口202内，使得在空气流横截面Af内的大部分或基本上所有工作流体穿过(多个)脉冲过滤器204和对应的(多个)通道222。因此，应当理解，(多个)脉冲过滤器204的阵列和它们相应的滤袋224可占据入口202内的基本上整个空气流横截面Af，原因是存在侧向地定位在(多个)脉冲过滤器204之间且连接到其(多个)第二端部F2的静表面(static surfaces)。系统200的(多个)脉冲过滤器204可以布置成并排的水平布局(in a side-by-side horizontal formation)，使得每个脉冲过滤器204的第一端部F1和第二端部F2基本上对齐，但应当理解，可以构思到脉冲过滤器204的其它布置和/或取向。
在一个示例性实施例，每个脉冲过滤器204可包括一个或多个支撑构件230，所述支撑构件230被定位在主体220内且机械联接到入口202，例如，在定位在脉冲过滤器204的第二端部F2的参考表面处。支撑构件230可任选地包括一组支撑件232(例如，垫圈(gaskets)、安装座(mounts)、凸块(tabs)、固定的结构构件等)，其可将脉冲过滤器204的主体220径向地和/或轴向地联接到定位在入口202内的系统200的其它元件。例如，主体220可包括与通道222同心的基本上圆形的端部，其中(多个)支撑构件230连接到第一端部F1附近的主体220和第二端部F2附近的入口202的一部分。
一起参看图4和图5，示出了在本公开的实施例中的对(多个)脉冲过滤器204除冰的方法。图4描绘了处于收缩位置的滤袋224，而图5(和本公开中别处描述的图6)描绘了处于膨胀位置的滤袋224的实施例。图4中描绘的处于收缩位置(in the contractedposition)的滤袋224可以不在相反方向上塌缩或膨胀，因为它压靠脉冲过滤器204的圆锥形和/或圆柱形主体220。在涡轮机械100(图1)操作期间，例如，通过变成嵌入到其中的亲水性材料的组合物中或成珠于其中的疏水性和/或疏油性材料的外部上，冰228的一个或多个沉积物可形成于表面处理物226和/或滤袋224上。滤袋224可周向地包封(多个)脉冲过滤器204，从而阻挡或防止冰228形成于(多个)脉冲过滤器204的主体220上。过滤器处理组件209可通过脉动管线216联接到每个脉冲过滤器204，使得压缩空气可使滤袋224选择性地膨胀以使冰228与表面处理物226和/或滤袋224分离。如在本公开中别处所述，过滤器处理组件209可包括流体地连接到管道212和脉动管线216的压缩空气源210。因此，例如，通过与(多个)通道222流体连通，这些部件可与系统200的(多个)脉冲过滤器204和(多个)滤袋224流体连通。控制阀214可联接到管道212并且被构造成控制通过管道212到脉动管线216的压缩空气的流动。过滤器处理组件209可以是在单个涡轮机械100和/或入口202a、202b中的若干过滤器处理组件209中的一个。
在操作期间，使用者可调整控制阀214的位置以使来自脉动管线216的压缩空气的流Qc(仅图5示出)脉动。当控制阀214被打开时，在压缩空气源210和入口202之间的正压差可导致压缩空气通过管道212从压缩空气源210流至入口202。正压差可导致来自脉动管线216的压缩空气的流Qc相对于工作流体的流Qf被导向通过(多个)脉冲过滤器204。压缩空气的流Qc可使滤袋224的织物膨胀，如图5所示，从而使冰228从(多个)滤袋224的表面处理物226的表面物理地分离。分离的冰228可被收集在例如用于接纳分离的冰的贮器(未示出)中，和/或可在后续过程中从涡轮104的入口202a、202b(图1、图2)移除。当过滤器处理组件209将压缩空气脉动通过脉冲过滤器204时，滤袋224可例如通过支撑构件230保持联接到脉冲过滤器204，从而允许在对涡轮104(图1–2)除冰的多个实例中使用亲水性滤袋225。
根据本公开的方法可在机器在具有零下温度的环境中操作期间使冰228从(多个)脉冲过滤器204分离。为了反映这种操作场景，根据本公开的方法可包括开始(initiating)机器(例如，涡轮机械100(图1)和/或涡轮104(图1、图2))在零下环境中的操作。本公开所述附加的过程步骤可相对于引发机器在零下环境中的操作独立地和/或后续地实施。然后，使用者可将(多个)滤袋224机械地联接到(多个)相应的脉冲过滤器204，例如在(多个)通道222和/或(多个)支撑构件230的边界附近的。当涡轮104在零下环境中操作时，冰228可以随时间推移最终形成于(多个)滤袋224上。为了使冰228分离，使用者可使压缩空气周期性地脉动通过(多个)脉冲过滤器204和/或(多个)滤袋224以从其移除冰228。根据本公开的方法可借助于本公开中别处描述的过滤器处理组件209实施，该组件可由调整控制阀214的技术人员和/或计算设备控制，以允许或禁止压缩空气从压缩空气源210通过管道212流至脉动管线216。离开脉动管线216的压缩空气的流可导致(多个)滤袋224膨胀，从而使冰228从(多个)滤袋224分离。
在备选实施例中，压缩空气的脉动可根据系统200的其它物理性质被调节。可能有利的是将压缩空气的脉动限制到其中在(多个)滤袋224上形成显著量的冰228的情形，例如，以节省压缩空气源210中的压缩空气以用于其它目的。为了提供该特征，根据本公开的方法可包括例如使用压力传感器218(图2)测量在入口202a、202b之间在(多个)脉冲过滤器204上的压降。压力的测量可实时进行，以主动地控制系统200的使用。使用者和/或计算机系统可确定测量的压降是否超出例如由使用者设定或存储在计算设备的存储器中的预定的阈值。当在(多个)脉冲过滤器204上的压降低于阈值时，收集压降的附加的测量值。当压降超出一个或多个预定的阈值时，压缩空气可被脉动通过(多个)脉冲过滤器204和/或(多个)滤袋224以使冰从(多种)表面处理物226分离。在本公开的一个示例性实施例中，使用者和/或系统可将在(多个)脉冲过滤器204上的阈值压降限定为例如0.30千帕(kPa)。在(多个)压力传感器218测量例如0.35kPa的压降的情况下，空气可被脉动通过(多个)脉冲过滤器204以使冰从(多种)表面处理物226分离。在(多个)压力传感器218测量例如0.25kPa的压降的情况下，可收集附加的测量值，因为此压差指示不显著的冰形成。
参看图6，本公开的实施例可包括具有备选形状的(多个)滤袋224，所述形状被构造成在膨胀时增加表面积，以更好地破碎和分离在(多个)滤袋224上的任何冰228形成物。特别地，每个滤袋224可被成形为使得当膨胀时其外表面显示具有起伏的(undulating)或“杉树(fir tree)”形状。(多个)滤袋224的这样的起伏的形状可提供相比对应的(多个)脉冲过滤器204更大的表面积，例如，以增加形成于(多个)滤袋224上和从其移除的冰228的量。虽然每个滤袋224的起伏的外表面可根据预期用途和/或操作而变化，但应当理解，每个滤袋224的外表面可被成形为包括例如比(多个)脉冲过滤器204(例如，在主体220上)的外表面大两倍、三倍、五倍等的表面积。除了图6所示(多个)滤袋220的起伏的外表面之外，备选实施例可以提供用于(多个)滤袋224的多种其它外表面几何形状，其不模仿或在几何上对应于对应的(多个)脉冲过滤器204的外表面几何形状。
本公开的实施例可提供若干技术和商业优点，其中一些在本公开中以举例方式进行了讨论。当在零下环境中操作时，通过防止在脉冲过滤器204上的压降超出特定值(例如，安全极限)，本公开所述方法和系统的实施例可提高涡轮机械的性能和寿命。此外，应用根据本公开的实施例的滤袋224可防止冰228形成于(多个)脉冲过滤器204的敏感部件上，并且相反使得冰仅形成于可例如使用过滤器处理组件209将冰从其分离的滤袋224上。根据本公开的系统和方法可提供可重复使用的部件(例如，滤袋224、表面处理物226等)，该部件可被容易地清洁和/或更换，而不需要移除(多个)脉冲过滤器204。此外，本公开的实施例构思出具有不同的材料组合物(例如，亲水性、疏水性和/或疏油性材料)的(多种)表面处理物226，使得冰228可形成于(多个)滤袋224上以便以多种方式(例如，通过收集在其中或在(多个)滤袋224的外部上成珠)和在多种操作场景中移除。
本公开所用的技术术语仅用来描述特定实施例，而并非旨在限制本公开。如本公开所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文明确表示不是这样。进一步应当理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或增加。
本书面描述用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且使本领域技术人员能实施本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包括在内的方法。本发明的可专利范围由权利要求所限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这种其它示例具有与权利要求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的字面语言无实质差别的等同结构元件，则这种其它示例意图在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种涡轮过滤系统，包括：
脉冲过滤器，其用于燃气涡轮的涡轮部件的入口；以及
亲水性滤袋，其联接到所述脉冲过滤器且具有相对于所述脉冲过滤器互补的几何形状，使得所述亲水性滤袋占据所述脉冲过滤器的空气流横截面，其中，所述脉冲过滤器和所述亲水性滤袋各自与所述燃气涡轮内的压缩空气的贮存器流体连通。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述脉冲过滤器的空气流横截面中的工作流体具有低于摄氏零度的温度。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述亲水性滤袋的所述互补的几何形状包括起伏的表面区域。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述亲水性滤袋包括可膨胀织物和在所述可膨胀织物的外表面上的亲水性表面处理物，所述亲水性表面处理物包括形成于所述外表面上的膜或化学处理物之一。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述可膨胀织物包括聚碳酸酯径迹蚀刻膜、聚醚砜或聚四氟乙烯。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脉冲过滤器包括多个脉冲过滤器，所述多个脉冲过滤器被定位在所述燃气涡轮的所述涡轮部件的所述入口内，并且其中，所述多个脉冲过滤器中的每一个联接到相应的亲水性滤袋。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括支撑构件，所述支撑构件将所述脉冲过滤器机械地联接到过滤器处理组件的脉动管线，并且其中，所述亲水性滤袋联接到所述支撑构件。
8.一种涡轮系统，包括：
涡轮部件，其包括入口；
脉冲过滤器，其被定位在所述涡轮部件的所述入口内；
亲水性滤袋，其联接到所述脉冲过滤器且具有相对于所述脉冲过滤器互补的几何形状，使得所述亲水性滤袋占据所述脉冲过滤器的空气流横截面；以及
过滤器处理组件，其与所述脉冲过滤器和亲水性滤袋流体连通，所述过滤器处理组件包括：
脉动管线，其流体联接在所述入口和压缩空气的贮存器之间，和
控制阀，其被定位在所述脉动管线和所述压缩空气贮存器之间，使得所述控制阀选择性地允许来自所述贮存器的压缩空气的流从所述脉动管线与通过所述入口到所述涡轮部件的工作流体的流相反地流至所述脉冲过滤器和所述亲水性滤袋。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述亲水性滤袋包括可膨胀织物和在所述可膨胀织物的外表面上的亲水性表面处理物，所述亲水性表面处理物包括形成于所述外表面上的膜或化学处理物之一。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述可膨胀织物包括聚碳酸酯径迹蚀刻膜、聚醚砜或聚四氟乙烯。
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