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GEBIET DER OFFENBARUNG
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Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft die Detektion von Flüssigbrennstoffleckagen. Insbesondere umfassen Aspekte der Offenbarung Systeme und Verfahren zur Detektion von Flüssigbrennstoffleckagen in Offline-Gasturbomaschinensystemen.
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HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
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Energieerzeugungssysteme verwenden häufig ein oder mehrere Gasturbomaschinensysteme, die mit einem oder mehreren Dampfturbomaschinensystemen gekoppelt sein können, um Energie zu erzeugen. Ein Gasturbomaschinen(GT)-System kann einen mehrstufigen Axialverdichter mit einer rotierenden Welle enthalten. Luft tritt in den Einlass des Verdichters ein und wird durch die Verdichterschaufelstufen verdichtet und anschließend zu einer Brennkammer ausgegeben, worin ein Brennstoff, wie etwa Schweröle, Naphtha, Dieselbrennstoff (z.B. Destillat), Fackelgas, Synthesegas (oder Syngas), Deponiegas und/oder Erdgas, verbrannt wird, um eine energiereiche Verbrennungsgasströmung zum Antreiben einer Turbinenkomponente zu liefern. In der Turbinenkomponente wird die Energie der Heißgase in Arbeit umgesetzt, von der ein Teil dazu verwendet werden kann, den integralen Verdichter über eine rotierende Welle anzutreiben, während der Rest für eine Nutzarbeit verfügbar ist, um eine Last, wie etwa einen Generator, über eine drehende Welle (z.B. einen Fortsatz der rotierenden Welle) zur Erzeugung von Elektrizität anzutreiben.
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Wie vorstehend beschrieben, können einige Gasturbomaschinensysteme flüssige Brennstoffquellen verwenden, die in einer oder mehreren Brennkammern verbrannt werden, um eine energiereiche Verbrennungsgasströmung für eine Turbine bereitzustellen. Der Flüssigbrennstoff kann von einer Brennstoffquelle zu der (den) Brennkammer(n) durch Brennstoffleitungen geliefert werden, die viele mechanische Verbindungsstellen enthalten können. Während einer planmäßigen Wartung können die mechanischen Verbindungsstellen der Brennstoffleitungen getrennt und inspiziert werden. Bei Wiederzusammenbau können die mechanischen Verbindungsstellen der Brennstoffleitung aufgrund von mechanischen Defekten oder Verarbeitungsfehlern eine oder mehrere unvollkommene Abdichtungen umfassen. Jede mechanische Verbindungsstelle ist ein möglicher Ort für eine unvollkommene Abdichtung und folglich eine Brennstoffleckage. Falls Flüssigbrennstoff aus den Brennstoffleitungen entweicht, kann er Ausfallzeiten verursachen, während die Turbomaschine heruntergefahren ist, um die Situation zu beheben. Es kann erwünscht sein, die Brennstoffleitungen vor einem Start der Turbomaschine auf Leckstellen zu überprüfen, um derartige Ausfallzeiten zu vermeiden.
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Viele Brennstoffsysteme von Gasturbomaschinen enthalten Brennstoffsteuerventile an irgendeiner Stelle stromaufwärts der Brennkammer. Typische Brennstoffsystemleckagetests können ein Schließen der Brennstoffsteuerventile und Druckbeaufschlagen der geschlossenen Brennstoffleitungen umfassen, um auf Leckagen zu prüfen. Jedoch vernachlässigt ein derartiges Verfahren die Brennstoffleitungen stromabwärts des Ventils (der Ventile) zwischen dem (den) stromabwärtigen Steuerventil(en) und der (den) Brennkammer(n). In einem derartigen Verfahren werden die Brennstoffleitungen zwischen dem (den) Steuerventil(en) und der (den) Brennkammer(n) nicht unter einem Brennstoffbetriebsdruck auf Leckagen geprüft. Somit können herkömmliche Brennstoffleckagedetektionssysteme bei der Identifizierung aller Leckagen in einer Brennstoffleitung einer Offline-Turbomaschine ineffektiv sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
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Ein erster Aspekt der Offenbarung ergibt ein Verfahren zur Detektion einer Leckage in einem Brennstoffsystem einer Turbomaschine, die wenigstens eine Brennkammer aufweist, die einen Brennraum enthält, wobei das Verfahren enthält: Druckbeaufschlagen einer Brennstoffleitung unmittelbar stromaufwärts des Brennraums mit einem nicht entzündbaren Fluid auf einen Druck im Wesentlichen gleich einem Brennstoffbetriebsdruck der Turbomaschine; und optisches Überwachen einer Außenseite der Brennstoffleitung des Brennstoffsystems, um ein Vorhandensein des nicht entzündbaren Fluids an der Außenseite der Brennstoffleitung festzustellen, wobei das Vorhandensein des nicht entzündbaren Fluids an der Außenseite der Brennstoffleitung eine Leckage anzeigt.
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Ein zweiter Aspekt der Offenbarung ergibt ein Leckagedetektionssystem für ein Brennstoffsystem einer Turbomaschine, die wenigstens eine Brennkammer aufweist, die einen Brennraum enthält, wobei das Leckagedetektionssystem enthält: ein Fluidversorgungssystem, das mit wenigstens einer Brennstoffleitung der Turbomaschine strömungsmäßig verbunden ist, wobei das Fluidversorgungssystem zur Lieferung eines nicht entzündbaren Fluids zu der Brennkammer dient; ein Steuersystem, das mit dem Fluidversorgungssystem betriebsmäßig verbunden ist, wobei das Steuersystem einen Fluss des nicht entzündbaren Fluids durch die wenigstens eine Brennstoffleitung steuert und einen Druck des nicht entzündbaren Fluids in der wenigstens einen Fluidleitung auf einen Druck im Wesentlichen gleich einem Brennstoffbetriebsdruck der Turbomaschine steuert; und eine Einrichtung zur Feststellung eines Vorhandenseins des nicht entzündbaren Fluids an einer Außenseite der wenigstens einen Brennstoffleitung, wobei das Vorhandensein des nicht entzündbaren Fluids an der Außenseite der wenigstens einen Brennstoffleitung eine Leckage anzeigt.
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Ein dritter Aspekt der Offenbarung ergibt ein Brennstoffleitungsleckagedetektionssystem für eine Gasturbomaschine, das enthält: eine Quelle für nicht entzündbares Fluid, die mit wenigstens einer Brennstoffleitung der Turbomaschine stromaufwärts von wenigstens einer Brennkammer der Turbomaschine strömungsmäßig verbunden ist, wobei die wenigstens eine Brennstoffleitung ein nicht entzündbares Fluid zu der wenigstens einen Brennkammer liefert; ein Mehrwegeventil, das mit der wenigstens einen Brennstoffleitung zwischen der Quelle für nicht entzündbares Fluid und der wenigstens einen Brennkammer strömungsmäßig verbunden ist, wobei das Mehrwegeventil das nicht entzündbare Fluid zu einzelnen der wenigstens einen Brennkammer leitet; eine Druckquelle, die mit der wenigstens einen Brennstoffleitung strömungsmäßig verbunden ist, wobei die Druckquelle eingerichtet ist, um die wenigstens eine Brennstoffleitung unmittelbar stromaufwärts der Brennkammer mit dem nicht entzündbaren Fluid auf einen Druck, der im Wesentlichen gleich einem Brennstoffbetriebsdruck der Turbomaschine ist, unter Druck zu setzen; und eine Einrichtung zur Feststellung eines Vorhandenseins des nicht entzündbaren Fluids an einer Außenseite der wenigstens einen Brennstoffleitung, wobei das Vorhandensein des nicht entzündbaren Fluids an der Außenseite der wenigstens einen Brennstoffleitung eine Leckage anzeigt.
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Ein vierter Aspekt der Offenbarung ergibt ein Verfahren zur Detektion einer Leckage in einem Brennstoffsystem einer Turbomaschine, die wenigstens eine Brennkammer aufweist, die einen Brennraum enthält, wobei das Verfahren enthält: Druckbeaufschlagen einer Brennstoffleitung unmittelbar stromaufwärts des Brennraums mit einem nicht entzündbaren Fluid auf einen Druck, der im Wesentlichen gleich einem Brennstoffbetriebsdruck der Turbomaschine ist; optisches Überwachen einer Außenseite der Brennstoffleitung des Brennstoffsystems, um ein Vorhandensein des nicht entzündbaren Fluids an der Außenseite der Brennstoffleitung festzustellen, wobei das Vorhandensein des nicht entzündbaren Fluids an der Außenseite der Brennstoffleitung eine Leckage anzeigt; und Zuführen von Druckluft zu wenigstens einem Luftdurchlass der Brennkammer während der Druckbeaufschlagung der Brennstoffleitung, um das nicht entzündbare Fluid daran zu hindern, während der Druckbeaufschlagung der Brennstoffleitung aus der Brennkammer durch den wenigstens einen Luftdurchlass auszutreten.
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Die veranschaulichenden Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind dazu bestimmt, die hierin beschriebenen Probleme und/oder andere, nicht erläuterte Probleme zu lösen.
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Figurenliste
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Diese und weitere Merkmale dieser Offenbarung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leichter verständlich, die verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung darstellen, worin:
- 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Turbomaschinensystems und eines entsprechenden Leckagedetektionssystems gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkammer und eines entsprechenden Leckagedetektionssystems gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
- 3 zeigt ein Flussdiagramm, das Prozesse gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
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Es sei erwähnt, dass die Zeichnungen nicht maßstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sind dazu bestimmt, lediglich typische Aspekte der Offenbarung darzustellen, und sollten folglich nicht in einem den Umfang der Offenbarung beschränkenden Sinne betrachtet werden. In der Zeichnung stellen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente unter den Zeichnungen dar.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Wie erwähnt, betrifft der hierin offenbarte Gegenstand die Detektion von Brennstoffleckagen. Insbesondere umfassen Aspekte der Offenbarung Systeme und Verfahren zur Detektion von Brennstoffleckagen in einem Offline-Gasturbomaschinensystem, d.h., wenn die Turbomaschine nicht befeuert wird oder Arbeit erzeugt.
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Eine typische Offline-Überprüfung auf Brennstoffleitungsleckage kann ein Schließen von Brennstoffventilen in der Brennstoffleitung und eine Druckbeaufschlagung der Brennstoffleitung stromaufwärts der Ventile umfassen, um auf Leckagen zu prüfen. Jedoch ignoriert dieser Ansatz die Brennstoffleitungen zwischen dem (den) Ventil(en) und der (den) Brennkammer(n). Im Unterschied zu herkömmlichen Methoden umfassen verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Systeme und Verfahren zur Detektion von Leckagen in einem Offline-Gasturbomaschinenbrennstoffsystem durch Druckbeaufschlagung von Brennstoffleitungen unmittelbar stromaufwärts der Brennkammer. Die folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich der Übersichtlichkeit wegen auf ein Leckagedetektionssystems zur Detektion einer Leckage in einer Brennstoffleitung stromaufwärts von einer einzelnen Brennkammer. Es sollte verstanden werden, dass Gasturbomaschinensysteme mehrere Brennkammern, jeweils mit einer gesonderten Brennstoffleitung stromaufwärts der entsprechenden Brennkammern enthalten können. Das hierin beschriebene Leckagedetektionssystem kann auf Turbomaschinensysteme mit einer oder mehreren Brennkammern angewandt werden, wie dies nachstehend beschrieben ist.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Gasturbomaschinensystems 100. Das Gasturbomaschinensystem 100 kann einen Verdichter 108, eine oder mehrere Brennkammern 106A, 106B und eine Turbine 104 enthalten. In einer Ausführungsform können der Verdichter 108 und die Turbine 104 mit einer rotierenden Welle 110 verbunden sein. Der Verdichter 108 kann eine oder mehrere (nicht veranschaulichte) Schaufelstufen enthalten, die Luft verdichten, während der Verdichter 108 an der Welle 110 umläuft. Verdichtete Luft 112 aus dem Verdichter 108 kann den Brennkammern 106 zugeführt werden. Eine Brennstoffquelle 102 kann den Brennkammern 106 einen Brennstoff über Brennstoffleitungen 116 zuführen. Das Luft- und Brennstoffgemisch in den Brennkammern 106 kann gezündet werden, um eine energiereiche Gasströmung 114 zu erzeugen. Die energiereiche Gasströmung 114 kann der Turbine 104 zugeführt werden. Die Turbine 104 kann eine oder mehrere (nicht veranschaulichte) Schaufelstufen enthalten, die die energiereiche Gasströmung 114 in Dreharbeit wandeln, die auf die Welle 110 angewandt wird. Ein Teil der Arbeit kann verwendet werden, um den integralen Verdichter 108 drehend anzutreiben, während der restliche Teil der Arbeit zu einer (nicht veranschaulichten) Last geleitet werden kann, die mit der Welle 110 verbunden ist. In einigen Ausführungsformen kann die Last einen Generator zur Erzeugung von Elektrizität enthalten. In anderen Ausführungsformen kann die Last einen zusätzlichen Verdichter oder andere Mittel zum Nutzen der Dreharbeit, die durch die Turbine 104 zu der Welle 110 geliefert wird, enthalten. Es sollte erwähnt werden, dass das in 1 veranschaulichte Turbomaschinensystem 100 eine beispielhafte Ausführungsform ist, die vorgesehen ist, um Details der Offenbarung deutlich zu zeigen. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die vorliegende Offenbarung auf Turbomaschinensysteme mit unterschiedlichen Konfigurationen des Verdichters 108, der Brennkammer(n) 106 und der Turbine 104 angewandt werden kann. Zum Beispiel kann der Verdichter 108 gegebenenfalls nicht mit derselben Welle wie die Turbine 104 verbunden sein. Außerdem kann das Turbomaschinensystem 100 eine beliebige Anzahl von Brennkammern 106 aufweisen. 1 zeigt zwei Brennkammern 106 der Übersichtlichkeit wegen.
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1 zeigt ferner ein Steuersystem 118, das mit der Brennstoffquelle 102 und der Brennkammer 106A über Brennstoffleitungen 116 strömungsmäßig verbunden ist und mit einem Fluidversorgungssystem 120 über Fluidleitungen 130 strömungsmäßig verbunden ist. Das Steuersystem 118 kann eine Computersteuerung 152 enthalten, die mit Ventilen 128, 122, 124, 126, der Brennstoffquelle 102, dem Fluidversorgungssystem 120, einer Druckquelle 144 und Ablässen 138 kommunikationsmäßig verbunden ist, wie in 1 veranschaulicht. Die Computersteuerung 152 kann z.B. ein verteiltes Steuersystem Mark VIe, das durch die General Electric Company bereitgestellt wird, oder einen ähnlichen industriellen Controller enthalten. In einer Ausführungsform kann das Steuersystem 118 eingerichtet sein, um Ventile von einem offenen Zustand zu einem geschlossenen Zustand oder dazwischen zu betätigen. Das Steuersystem 118 kann ferner eingerichtet sein, um Spannungen von Pumpen innerhalb des Fluidversorgungssystems 120 und/oder der Druckquelle 144 einzustellen. In einer Ausführungsform kann das Fluidversorgungssystem 120 eine Quelle eines nicht entzündbaren Fluids 154 enthalten. Es ist vorgesehen, dass der Flüssigbrennstoff selbst verwendet werden kann, um Brennstoffleitungen 116 auf Leckagen zu überprüfen, während das Turbomaschinensystem 100 offline-geschaltet und abgekühlt ist (d.h. auf Raumtemperatur). Es können jedoch zusätzliche Sicherheitsbedenken und Brennstoffkosten entstehen, falls ein flüssiger Brennstoff dazu verwendet wird, die Brennstoffleitungen 116 auf Leckagen zu überprüfen. Somit beschreibt die vorliegende Offenbarung die Verwendung eines nicht entzündbaren Fluids 154 anstelle eines Flüssigbrennstoffs, um in der Brennstoffleitung 116 nach Leckstellen zu suchen.
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Das Fluidversorgungssystem 120 kann mit der Brennstoffleitung 116 strömungsmäßig verbunden sein. In einer derartigen Ausführungsform kann das Fluidversorgungssystem 120 eine Quelle für nicht entzündbares Fluid 154 enthalten und eingerichtet sein, um das nicht entzündbare Fluid 154 durch die Brennstoffleitungen 116 zu der Brennkammer 106A zu liefern. In einer Ausführungsform kann das Fluidversorgungssystem 120 ein Wassereinspritzsystem des Turbomaschinensystems 100 enthalten. Das Turbomaschinensystem 100 kann ein Wassereinspritzsystem für solche Zwecke, wie etwa eine Offline-Wasserwäsche, enthalten. Eine Offline-Wasserwäsche umfasst gewöhnlich ein Leiten von Wasser zu dem Verdichter 108, während das Turbomaschinensystem 100 offline ist (d.h. nicht befeuert wird oder keine Arbeit erzeugt), für den Zweck der Beseitigung von Verunreinigungen und anderen Schadstoffen, die sich auf der Innenseite des Verdichters 108 im Laufe der Zeit ansammeln können und eine reduzierte Turbineneffizienz hervorrufen. In einer Ausführungsform kann das Fluidversorgungssystem 120 ein derartiges Wassereinspritzsystem enthalten, wobei jedoch anstelle des Leitens von Wasser zu dem Verdichter 108 Wasser durch das Steuersystem 118 zu der Brennkammer 106A geleitet werden kann.
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Das Steuersystem 118 kann mehrere Ventile 122, 124, 126, 128, Brennstoffleitungen 116, Fluidleitungen 130 und Luftleitungen 132 enthalten, die eingerichtet sind, um einen Fluss des nicht entzündbaren Fluids 154 von dem Fluidversorgungssystem 120 durch die Brennstoffleitungen 116 hindurch zu der Brennkammer 106A zu steuern. 1 zeigt ferner einen Strömungsteiler 148, der mit der Brennstoffleitung 116 zwischen der Brennstoffquelle 102 und dem Ventil 122 strömungsmäßig verbunden ist. Wie vorstehend erläutert, zeigt 1 das Steuersystem 118, das zu einer einzelnen Brennkammer 106A gehört. In einigen Ausführungsformen kann das Turbomaschinensystem 100 mehrere Brennkammern 106 enthalten. In einer derartigen Ausführungsform kann der Strömungsteiler 148 den Brennstoff zu mehreren Brennstoffleitungen und den zugehörigen Brennkammern 106 leiten. 1 zeigt den Strömungsteiler 148, wie er den Brennstoff zu einer einzelnen Brennstoffleitung 116 und der zugehörigen Brennkammer 106A leitet. Mehrere Brennstoffleitungen und Brennkammern 106 sind der Übersichtlichkeit wegen in 1 weggelassen.
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Während eines normalen arbeiterzeugenden Betriebs (der hierin als Arbeitsbetrieb bezeichnet wird) des Turbomaschinensystems 100 kann das Steuersystem 118 eingerichtet sein, um Brennstoff von der Brennstoffquelle 102 zu der Brennkammer 106A zu leiten. In einer derartigen Situation kann das Ventil 122 zwischen der Brennstoffquelle 102 und der Brennkammer 106A mit der Brennstoffleitung 116 strömungsmäßig verbunden sein. Das Ventil 122 kann ein Brennstoffdosierventil 122 (d.h. ein 2-Wege-Rückschlagventil oder ein 3-Wege-Rückschlagventil) zur Steuerung einer Brennstoffmenge, die zu der Brennkammer 106A geleitet wird, umfassen. Während eines Arbeitsbetriebs des Turbomaschinensystems 100 (d.h. bei der Befeuerung und der Erzeugung von Arbeit) kann das Brennstoffdosierventil 122 eingerichtet sein, um die Menge an Brennstoff, die zu der Brennkammer 106A geliefert wird, zu steuern. In einer derartigen Situation kann das Brennstoffdosierventil 122 das letzte Ventil in der Brennstoffleitung 116 sein, bevor der Brennstoff die Brennkammer 106A erreicht. In anderen Worten kann das Brennstoffdosierventil 122 das erste Ventil unmittelbar stromaufwärts von der Brennkammer 106A sein. Während dieses Arbeitsbetriebs kann das Brennstoffdosiersystem 122 wenigstens teilweise offen sein, um Brennstoff zu ermöglichen, zu der Brennkammer 106A zu strömen, während die Ventile 124, 126 und 128 geschlossen sein können. Während des Arbeitsbetriebs können die Brennstoffquelle 102 und das Brennstoffdosierventil 122 gemeinsam den Brennstoffdruck im Inneren der Brennstoffleitung 116 unmittelbar stromaufwärts der Brennkammer 106A steuern. In einem Beispiel kann der Brennstoffdruck in der Brennstoffleitung 116 unmittelbar stromaufwärts der Brennkammer 106A während eines Arbeitsbetriebs ungefähr 4,2 Megapascal (MPa) betragen. In einigen Ausführungsformen kann der Brennstoffdruck unmittelbar stromaufwärts der Brennkammer 106A in einem Bereich von ungefähr 3,8 MPa - 4,8 MPa liegen.
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In einer Ausführungsform kann das Ventil 128 ein Ablassventil 128, z.B. ein Mehrwege-Ablassventil 128, enthalten. Das Mehrwege-Ablassventil 128 kann mit mehreren Brennstoffleitungen strömungsmäßig verbunden sein, die mit entsprechenden mehreren Brennkammern verbunden sind. 1 zeigt das Mehrwege-Ablassventil 128, wie es mit einer einzigen Brennstoffleitung 116 verbunden ist, der Übersichtlichkeit wegen. In einer Betriebsstufe kann das Steuersystem 118 das Mehrwege-Ablassventil 128 öffnen, um Brennstoff vor einer Leckprüfung aus der Brennstoffleitung 116 abzulassen. In einer weiteren Betriebsstufe kann das Steuersystem das Mehrwege-Ablassventil 128 öffnen, um das nicht entzündbare Fluid 154 nach der Beendigung der Leckprüfung aus der Brennstoffleitung 116 abzulassen. 1 zeigt ferner ein Spülventil 124, das zwischen einer Quelle von Spülluft 150 (d.h. Druckluft) und der Brennstoffleitung 116 strömungsmäßig angeschlossen ist. Das Steuersystem 118 kann das Spülventil 124 öffnen, um Spülluft in die Brennstoffleitung 116 zu leiten, um zusätzliche Mittel zur Entleerung der Brennstoffleitung 116 bereitzustellen. In einer Ausführungsform kann das Steuersystem 118 das Spülventil 124 öffnen, um zusätzliche Mittel zum Entfernen von Brennstoff aus der Brennstoffleitung 116 vor einer Leckprüfung bereitzustellen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Steuersystem 118 das Spülventil 124 öffnen, um zusätzliche Mittel zum Entfernen des nicht entzündbaren Fluids 154 aus der Brennstoffleitung 116 nach einer Leckprüfung und vor einem Start (d.h. einer Befeuerung) des Turbomaschinensystems 100 bereitzustellen.
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Während einer Leckdetektion kann das Steuersystem 118 eingerichtet sein, um das Leiten von Brennstoff zu der Brennstoffleitung 116 zu unterbrechen und mit dem Leiten des nicht entzündbaren Fluids 154 zu der Brennstoffleitung 116 zu beginnen. In einer derartigen Ausführungsform kann das Steuersystem 118 die Ventile 126 und 122 öffnen und den Fluss des nicht entzündbaren Fluids 154 zu der Brennkammer 106A in Gang setzen. In einer Ausführungsform kann das Ventil 126 ein Mehrwege-Spülventil 126 enthalten. Das Mehrwege-Spülventil 126 kann mehrere (nicht veranschaulichte) Ausgänge enthalten, die jeweils mit einer oder mehreren von einer Mehrzahl von Brennkammern 106 und zugehörigen Brennstoffleitungen strömungsmäßig verbunden sind (wie vorstehend erläutert, sind mehrere Brennkammern und zugehörige Brennstoffleitungen der Übersichtlichkeit wegen nicht veranschaulicht). 1 zeigt das Mehrwege-Spülventil 126, wie es mit der Fluidversorgung 120 und einer einzelnen Brennkammer 106A über die Brennstoffleitung 116 strömungsmäßig verbunden ist. In einer Ausführungsform kann das Steuersystem 118 den Druck des nicht entzündbaren Fluids 154 in der Brennstoffleitung 116 unmittelbar stromaufwärts der Brennkammer 106A (d.h. zwischen dem Brennstoffdosierventil 122 und der Brennkammer 106A) auf einen Druck steuern, der im Wesentlichen gleich dem Brennstoffbetriebsdruck des Turbomaschinensystems ist. Wie vorstehend beschrieben, kann der Brennstoffbetriebsdruck des Turbomaschinensystems in einer Ausführungsform ungefähr 4,2 MPa betragen. In anderen Ausführungsformen kann der Brennstoffbetriebsdruck in einem Bereich von etwa 3,4 MPa - 4,8 MPa liegen. Das Steuersystem 118 kann den Druck des nicht entzündbaren Fluids 154 in der Brennstoffleitung 116 durch Betätigung des Mehrwege-Spülventils 126 oder durch Einstellung des Fluidversorgungssystems 120 steuern.
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In einigen Ausführungsformen kann das Fluidversorgungssystem 120 ein Wassereinspritzsystem des Turbomaschinensystems 100 enthalten. Das Fluidversorgungssystem 120 kann eine Wasserpumpe enthalten, die in der Lage sein kann, die Brennstoffleitung 116 mit dem nicht entzündbaren Fluid 154 auf den Brennstoffbetriebsdruck des Turbomaschinensystems unter Druck zu setzen. Jedoch kann in einigen Ausführungsformen eine zusätzliche Brennstoffquelle 144 dazu verwendet werden, den Druck des nicht entzündbaren Fluids 154 in der Brennstoffleitung 116 auf den Brennstoffbetriebsdruck des Turbomaschinensystems zu steuern. Die Druckquelle 144 kann eine frequenzvariable Antriebs(VFD, variable frequency drive)-Pumpe enthalten, die eingerichtet ist, um ein Volumen und einen Druck des nicht entzündbaren Fluids 154 in der Brennstoffleitung 116 zu steuern. In einer alternativen Ausführungsform kann die Druckquelle 144 eine Nicht-VFD-Pumpe (d.h. eine Pumpe mit konstanter Drehzahl), die eingerichtet ist, um die Brennstoffleitung 116 auf den Brennstoffbetriebsdruck des Turbomaschinensystems unter Druck zu setzen, gemeinsam mit einem (nicht veranschaulichten) Rückführventil enthalten, das eingerichtet ist, um eine überschüssige Strömung des nicht entzündbaren Fluids 154 zu dem Fluidversorgungssystem 120 zurückzuführen.
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Sobald die Brennstoffleitung 116 unmittelbar stromaufwärts der Brennkammer 106A mit dem Brennstoffbetriebsdruck beaufschlagt ist, kann jedes Vorhandensein des nicht entzündbaren Fluids 154 an einer Außenseite der Brennstoffleitung 116 eine Leckage in der Brennstoffleitung 116 anzeigen. 1 zeigt einen optischen Leckdetektor 142 zur Feststellung eines Vorhandenseins des nicht entzündbaren Fluids 154 an der Außenseite der Brennstoffleitung 116. Der optische Leckdetektor 142 kann optische Systeme zur Feststellung des Vorhandenseins des nicht entzündbaren Fluids 154 auf der Außenseite der Brennstoffleitung 116 enthalten. In einer Ausführungsform kann der optische Leckdetektor 142 eine Kamera, ein Boroskop oder eine beliebige sonstige Einrichtung zum optischen Fernbeobachten der Brennstoffleitung 116 enthalten. In einer weiteren Ausführungsform kann der optische Leckdetektor 142 einen Benutzer umfassen, der die Brennstoffleitung 116 auf das Vorhandensein einer Leckage unmittelbar überwacht.
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2 zeigt das vorliegende Brennstoffleitungsleckagedetektionssystem mit einer vergrößerten Ansicht der Brennkammer 106A und der zugehörigen Brennkammerkomponenten. 2 zeigt die Brennkammerkomponenten, wie etwa eine Endabdeckung 134, Brennstoffdüsen 140, einen Brennraum 136 und einen Ablass 138. Wie veranschaulicht, kann die Brennstoffleitung 116 stromabwärts der Endabdeckung 134 an einer oder mehreren Brennstoffdüsen 140 enden. Die Brennstoffdüsen 140 können eingerichtet sein, um Brennstoff während eines Arbeitsbetriebs des Turbomaschinensystems 100 in den Brennraum 136 zu richten. Jedoch kann das vorliegende Leckagedetektionssystem ein Leiten des nicht entzündbaren Fluids 154 durch die Düsen 140 zu dem Brennraum 136 unter einem Brennstoffbetriebsdruck des Turbomaschinensystems 100 enthalten, während das Turbomaschinensystem 100 offline ist (d.h. nicht befeuert wird oder keine Arbeit erzeugt). In anderen Ausführungsformen kann das nicht entzündbare Fluid 154 Materialien, wie etwa Luft, Stickstoff, Wasser oder andere nicht entzündbare Flüssigkeiten und Gase, enthalten. Ein Vorteil der Verwendung einer Flüssigkeit als das nicht entzündbare Fluid 154 kann eine leichtere Detektion umfassen. Es können nicht entzündbare Gase, wie etwa Luft oder Stickstoff, verwendet werden, wobei jedoch eine zusätzliche Ausrüstung erforderlich sein kann, um ein farbloses Gas zu detektieren, das aus der Brennstoffleitung 116 entweicht. Falls z.B. Luft oder Stickstoff als das nicht entzündbare Fluid 154 verwendet wird, kann ein Farbstoff dem Fluid zugegeben werden, um eine Leckage sichtbarer zu machen. Ein weiteres Beispiel kann einen fluoreszierenden Farbstoff enthalten, der dem Fluid zugegeben wird und der unter ultraviolettem Licht (d.h. einem Schwarzlicht) leuchtet. Alternativ kann in dem Fall, dass Luft oder Stickstoff als das nicht entzündbare Fluid 154 verwendet wird, das Fluid erwärmt werden, so dass eine Leckage durch eine Infrarotkamera erkennbar sein würde. In einer Ausführungsform, in der das nicht entzündbare Fluid 154 Wasser enthält, kann es im Vergleich zu Luft relativ einfach sein, aus der Brennstoffleitung 116 entweichendes Wasser zu detektieren, weil eine an der Außenseite der Brennstoffleitung 116 befindliche Feuchtigkeit eine Leckage anzeigen kann. Nachdem es die Brennstoffleitung 116 durchströmt, kann das Wasser zu dem Brennraum 136 geleitet werden. Falls sich Wasser in dem Brennraum 136 bildet, kann es sich darin ansammeln, und falls sich Wasser in dem Brennraum 136 ansammelt, kann es schließlich bewirken, dass Wasser unnötigerweise in andere Räume der Turbomaschine 100 eindringt. Ein derartiger Zustand der Fluidansammlung kann längere Ausfallzeiten des Turbomaschinensystem 100 aufgrund von Reparaturen oder längerer Trocknung des Turbomaschinensystems 100 verursachen. Um ein derartiges Szenario zu verhindern, kann der Brennraum 136 wenigstens einen Wasserwäscheablass 138 enthalten. Das Steuersystem 118 kann den Ablass 138 während einer Leckdetektion (d.h. während das Wasser zu dem Brennraum 136 geleitet wird) öffnen. In einer Ausführungsform kann der Ablass 138 einen Schlauch oder ein Rohr mit einem Durchmesser von ungefähr 12 Millimetern (mm), der bzw. das mit einer unteren Stelle des Brennraums 136 verbunden ist, enthalten. In einer weiteren Ausführungsform kann der Ablass 138 einen Schlauch oder ein Rohr mit einem Durchmesser von etwa 19 mm enthalten. In einer Ausführungsform kann der Ablass 138 eingerichtet sein, um als Reaktion auf die Zuführung des nicht entzündbaren Fluids 154 zu der Brennkammer 106A zu öffnen, und hinreichend groß zu sein, um eine Ansammlung von Fluid in dem Brennraum 136 zu vermeiden. In einer derartigen Ausführungsform kann der Ablass 138 einen Durchsatz aufweisen, der größer ist als ein Durchsatz des nicht entzündbaren Fluids 154, das zu der Brennkammer 106A unter Brennstoffbetriebsdruck geliefert wird. Herkömmliche Brennraumablässe können eingerichtet sein, um während einer Abschaltung des Turbomaschinensystems 100 lediglich unverbrannten Brennstoff aus dem Brennraum zu entfernen. Das vorliegend offenbarte Offline-Leckagedetektionssystem kann mehr Fluid zu dem Brennraum 136 leiten, als ein herkömmlicher Brennkammerablass abführen kann, weil das nicht entzündbare Fluid 154 zu dem Brennraum 136 unter Brennstoffbetriebsdruck geliefert werden kann, wobei jedoch nichts von dem nicht entzündbaren Fluid 154 durch Zündung in ein Gas umgewandelt werden kann, wie es bei einem Brennstoff während eines normalen Betriebs der Fall sein würde. In einem derartigen Szenario kann der Ablass 138 vergrößert sein, um die vorstehenden Kriterien zu erfüllen.
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Ein Drehen des Turbomaschinensystems 100 (das üblicherweise in der Technik als Kurbeln bezeichnet wird) während der vorliegend offenbarten Offline-Leckagedetektion kann ebenfalls die Wahrscheinlichkeit eines Zustands der Fluidansammlung in dem Brennraum 136 verringern. Ein Drehen des Turbomaschinensystems 100 kann den Fluss der Flüssigkeit aus der Brennkammer 106A heraus erhöhen. Das Turbomaschinensystem 100 kann ferner einen (in 1 veranschaulichten) Anlasser 146 enthalten. Der Anlasser 146 kann eine mechanische oder elektrische Einrichtung oder eine Kombination aus mechanischen und elektrischen Einrichtungen zum Drehen des Turbomaschinensystems 100 (d.h. der Welle 110) auf eine Zünddrehzahl enthalten. In einigen Ausführungsformen kann die Zünddrehzahl des Turbomaschinensystems 100 ungefähr 10% bis ungefähr 14% einer Betriebsdrehzahl des Turbomaschinensystems 100 betragen. Falls z.B. das Turbomaschinensystem 100 eine Betriebsdrehzahl von 3000 Umdrehungen pro Minute (U/min) aufweist, kann der Anlasser 146 das Turbomaschinensystem 100 auf eine Drehzahl zwischen ungefähr 300 U/min bis ungefähr 420 U/min in Drehung versetzen. Ein Drehen der Welle 110 auf die Zünddrehzahl, während das nicht entzündbare Fluid 154 zu der Brennkammer 106A geliefert wird, kann bei der Verhinderung eines Zustands einer Fluidansammlung in dem Brennraum 136 nützlich sein. Ein Drehen der Welle 110 auf die Zünddrehzahl während der Offline-Lecküberprüfung kann ermöglichen, dass Luft durch den Verdichter 108 strömt, wodurch Druckluft 112 erzeugt wird. Die Druckluft 112 kann während Lecküberprüfungen, d.h. während die Brennstoffleitungen 116 stromaufwärts der Brennkammern 106 mit dem nicht entzündbaren Fluid 154 druckbeaufschlagt sind, zu den Brennkammern 106 geleitet werden. Ein Zuführen der Druckluft 112 zu den Brennkammern 106 während der Lecküberprüfungen kann die Geschwindigkeit erhöhen, mit der das nicht entzündbare Fluid 154 durch jeweilige Ablässe 138 aus den Brennkammern 106 entfernt werden kann. Eine zusätzliche Zuführung der Druckluft 112 zu den Brennkammern 106 während der Lecküberprüfungen kann die Geschwindigkeit erhöhen, mit der das nicht entzündbare Fluid 154 aus dem Turbomaschinensystem 100 entfernt werden kann, indem jegliche Tropfen des nicht entzündbaren Fluids 154, die sich stromabwärts der Brennkammern 106 befinden können, aus dem Turbomaschinensystem 100 heraus, d.h. zu einem (nicht veranschaulichten) Auslass des Turbomaschinensystems 100 geführt werden.
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2 zeigt eine Spülluftquelle 150, die mit den Düsen 140 durch Luftleitungen 132 verbunden ist. In einer Ausführungsform kann das Spülluftsystem 150, 132, 124 Druckluft zu wenigstens einem Luftdurchlass 132a (d.h. innerhalb der Düsen 140) der Brennkammer 106A während der Druckbeaufschlagung der Brennstoffleitung 116 liefern, um das nicht entzündbare Fluid 154 daran zu hindern, während der Druckbeaufschlagung der Brennstoffleitung 116 durch den wenigstens einen Luftdurchlass aus der Brennkammer auszutreten. Das Spülluftsystem 150, 132, 124 kann Druckluft zu der Brennkammer 106A alleine oder zusätzlich zu der Druckluft 112, die von dem Verdichter 108 geliefert wird, wie vorstehend beschrieben, liefern. In einigen Ausführungsformen können die Düsen 140 einen zusätzlichen Luftdurchlass 158a zur Zuführung zerstäubter Luft zu der Brennkammer 106A enthalten. In einer derartigen Ausführungsform kann die zerstäubte Luft durch eine Quelle 156 für zerstäubte Luft, wie etwa einen zusätzlichen Verdichter, geliefert werden. In dieser Ausführungsform kann die Quelle 156 für zerstäubte Luft ähnlich dem Spülluftsystem 150, 132, 124, wie vorstehend beschrieben, mit der Brennkammer 106A verbunden sein. Die Quelle 156 für zerstäubte Luft kann während der Lecküberprüfung eingeschaltet werden, um den Luftdruck in den Luftleitungen 158 zu erhöhen und einen Durchfluss von zerstäubter Luft zu der Brennkammer 106A zu steigern. In einer Ausführungsform können Druckluft 112 aus dem Verdichter 108, Spülluft aus dem Spülluftsystem 150, 132, 124 und zerstäubte Luft von der Quelle 156 für zerstäubte Luft während der Lecküberprüfung gleichzeitig der Brennkammer 106A zugeführt werden, um jegliche Rückströmung des nicht entzündbaren Fluids 154 aus der Brennkammer 106A in die Spülluftleitungen 132, 132a und die Leitungen 158a, 158 für zerstäubte Luft zu reduzieren oder zu verhindern.
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3 zeigt ein Flussdiagramm, das Prozesse gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Für anschauliche Zwecke beziehen sich Teile des Verfahrens auf Elemente, die in den 1 und 2 veranschaulicht und beschrieben sind. Teile des Verfahrens, die in gestrichelten Linien veranschaulicht sind, können optional sein. Wie veranschaulicht, können verschiedene Ausführungsformen eines Verfahrens zur Detektion einer Leckage in einem Brennstoffsystem einer Turbomaschine enthalten:
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Prozess A1: Druckbeaufschlagung der Brennstoffleitung 116 unmittelbar stromaufwärts des Brennraums 136 mit dem nicht entzündbaren Fluid 154 auf einen Druck im Wesentlichen gleich einem Brennstoffbetriebsdruck des Turbomaschinensystems 100. In einer Ausführungsform kann die Druckbeaufschlagung der Brennstoffleitung 116 eine Druckbeaufschlagung der Brennstoffleitung 116 stromaufwärts der Brennkammer 106A sowie stromabwärts einer Endabdeckungsanordnung 134 der Brennkammer 106A enthalten. Eine Druckbeaufschlagung der Brennstoffleitung 116 kann eine Druckbeaufschlagung der Brennstoffleitung 116 unmittelbar stromaufwärts der Brennkammer 106A mit dem nicht entzündbaren Fluid 154 auf einen Druck enthalten, der größer als oder ungefähr gleich etwa 4,2 MPa ist.
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Prozess A2: Leiten des nicht entzündbaren Fluids 154 zu dem Brennraum 136. In einer Ausführungsform kann das nicht entzündbare Fluid 154 Wasser enthalten. In einer derartigen Ausführungsform kann das Fluidversorgungssystem 120 ein Wassereinspritzsystem des Turbomaschinensystems 100 enthalten.
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Aktion A3: Öffnen wenigstens eines Wasserwäscheablasses 138 in dem Brennraum 136. In einer Ausführungsform, in der das nicht entzündbare Fluid 154 flüssiges Wasser enthält, kann das Verfahren als Reaktion auf das Leiten des nicht entzündbaren Fluids 154 zu dem Brennraum 136 ein Öffnen wenigstens eines Wasserwäscheablasses 138 des Brennraums 136 enthalten. Das Öffnen des Ablasses 138 kann eine Fluidansammlung in dem Brennraum 136 während der Leckdetektion verhindern.
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Aktion A4: Drehen des Turbomaschinensystems 100 auf eine Drehzahl von ungefähr 10% bis ungefähr 14% einer Betriebsdrehzahl des Turbomaschinensystems 100. Der Anlasser 146 kann elektrische, mechanische oder elektromechanische Mittel zum Drehen des Turbomaschinensystems 100 bereitstellen, während das nicht entzündbare Fluid 154 zu dem Brennraum 136 geleitet wird.
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Aktion A5: Optisches Überwachen einer Außenseite der Brennstoffleitung 116, um ein Vorhandensein des nicht entzündbaren Fluids 154 festzustellen, wobei das Vorhandensein des nicht entzündbaren Fluids 154 an der Außenseite der Brennstoffleitung 116 eine Leckage anzeigt. Das optische Überwachen der Außenseite der Brennstoffleitung 116 kann ein Verwenden des optischen Leckdetektors 142 enthalten. Der optische Leckdetektor 142 kann ein optisches System, wie etwa eine Kamera, zur Feststellung des Vorhandenseins des nicht entzündbaren Fluids 154 an der Außenseite der Brennstoffleitung 116 enthalten. In einer Ausführungsform kann der optische Leckdetektor 142 eine Kamera, ein Boroskop oder eine beliebige sonstige Einrichtung zum entfernten optischen Betrachten der Brennstoffleitung 116 enthalten. In einer weiteren Ausführungsform kann der optische Leckdetektor 142 einen Benutzer umfassen, der die Brennstoffleitung 116 auf das Vorhandensein einer Leckage direkt überwacht.
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Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll für die Offenbarung nicht beschränkend sein. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „die“ bzw. „das“ auch die Pluralformen umfassen, sofern aus dem Kontext nicht deutlich etwas anderes hervorgeht. Es wird ferner verstanden, dass die Ausdrücke „aufweist“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Gegenwart der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch die Gegenwart oder Hinzunahme eines/einer oder mehrerer weiterer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder deren Gruppen nicht ausschließen. Es wird ferner verstanden, dass die Ausdrücke „ungefähr“, „etwa“ und „im Wesentlichen“, die hierin verwendet werden, dazu bestimmt sind, die Werte, die nachfolgen, derart zu modifizieren, dass sie +/- 10% des modifizierten Wertes umfassen.
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Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die vorliegende Offenbarung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu beschreiben und auch um jeden Fachmann auf dem Gebiet zu befähigen, die vorliegende Offenbarung in die Praxis umzusetzen, wozu die Schaffung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Umfang der vorliegenden Offenbarung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche enthalten.
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Verschiedene Aspekte und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind durch die folgenden nummerierten Klauseln definiert.
- 1. Verfahren zur Detektion einer Leckage in einem Brennstoffsystem einer Turbomaschine, die wenigstens eine Brennkammer aufweist, die einen Brennraum enthält, wobei das Verfahren aufweist:
- Druckbeaufschlagen einer Brennstoffleitung unmittelbar stromaufwärts des Brennraums mit einem nicht entzündbaren Fluid auf einen Druck im Wesentlichen gleich einem Brennstoffbetriebsdruck der Turbomaschine; und
- optisches Überwachen einer Außenseite der Brennstoffleitung, um ein Vorhandensein des nicht entzündbaren Fluids an der Außenseite der Brennstoffleitung festzustellen, wobei das Vorhandensein des nicht entzündbaren Fluids an der Außenseite der Brennstoffleitung eine Leckage anzeigt.
- 2. Verfahren nach Klausel 1, wobei das Druckbeaufschlagen der Brennstoffleitung ein Druckbeaufschlagen der Brennstoffleitung stromabwärts einer Endabdeckungsanordnung der Brennkammer enthält.
- 3. Verfahren nach Klausel 1 oder Klausel 2, wobei das nicht entzündbare Fluid Wasser ist und das Druckbeaufschlagen der Brennstoffleitung ein Druckbeaufschlagen der Brennstoffleitung mit einem Wassereinspritzsystem der Turbomaschine enthält, das eingerichtet ist, um Wasser während einer Wäsche zu einem Verdichter der Turbomaschine zu leiten.
- 4. Verfahren nach einer beliebigen vorhergehenden Klausel, das ferner ein Leiten des nicht entzündbaren Fluids zu dem Brennraum aufweist.
- 5. Verfahren nach einer beliebigen vorhergehenden Klausel, wobei das nicht entzündbare Fluid Wasser ist und das Verfahren ferner ein Öffnen wenigstens eines Wasserwäscheablasses in der Brennkammer aufweist, um das zu dem Brennraum geleitete Wasser abzulassen.
- 6. Verfahren nach einer beliebigen vorhergehenden Klausel, wobei das Druckbeaufschlagen ein Druckbeaufschlagen der Brennstoffleitung mit dem nicht entzündbaren Fluid auf einen Druck aufweist, der Größer als oder ungefähr gleich 4,2 Megapascal (MPa) ist.
- 7. Verfahren nach einer beliebigen vorhergehenden Klausel, das ferner einer Drehen der Turbomaschine auf eine Drehzahl von ungefähr 10 % bis ungefähr 14 % einer Betriebsdrehzahl der Turbomaschine während der Druckbeaufschlagung und der optischen Überwachung aufweist.
- 8. Leckagedetektionssystem für ein Brennstoffsystem einer Turbomaschine, die wenigstens eine Brennkammer aufweist, die einen Brennraum enthält, wobei das Leckagedetektionssystem aufweist:
- ein Fluidversorgungssystem, das mit wenigstens einer Brennstoffleitung der Turbomaschine strömungsmäßig verbunden ist, wobei das Fluidversorgungssystem zur Lieferung eines nicht entzündbaren Fluids zu der Brennkammer dient;
- ein Steuersystem, das mit dem Fluidversorgungssystem betriebsmäßig verbunden ist, wobei das Steuersystem einen Fluss des nicht entzündbaren Fluids durch die wenigstens eine Brennstoffleitung steuert und einen Druck des nicht entzündbaren Fluids in der wenigstens einen Brennstoffleitung auf einen Druck im Wesentlichen gleich einem Brennstoffbetriebsdruck der Turbomaschine steuert; und
- eine Einrichtung zur Feststellung eines Vorhandenseins des nicht entzündbaren Fluids an einer Außenseite der wenigstens einen Brennstoffleitung, wobei das Vorhandensein des nicht entzündbaren Fluids an der Außenseite der wenigstens einen Brennstoffleitung eine Leckage anzeigt.
- 9. Leckagedetektionssystem nach einer beliebigen vorhergehenden Klausel, wobei die Einrichtung zur Feststellung des Vorhandenseins des nicht entzündbaren Fluids an der Außenseite der wenigstens einen Brennstoffleitung ein optisches Überwachungssystem enthält.
- 10. Leckagedetektionssystem nach einer beliebigen vorhergehenden Klausel, wobei das Fluidversorgungssystem ein Wassereinspritzsystem der Turbomaschine enthält, das eingerichtet ist, um während einer Wäsche Wasser zu einem Verdichter der Turbomaschine zu leiten.
- 11. Leckagedetektionssystem nach einer beliebigen vorhergehenden Klausel, wobei die wenigstens eine Brennstoffleitung stromabwärts einer Endabdeckungsanordnung der Brennkammer angeordnet ist.
- 12. Leckagedetektionssystem nach einer beliebigen vorhergehenden Klausel, wobei die wenigstens eine Brennstoffleitung ein Rückschlagventil stromaufwärts der Brennkammer enthält und wobei die wenigstens eine Brennstoffleitung von dem Rückschlagventil zu der wenigstens einen Brennkammer druckbeaufschlagt ist.
- 13. Leckagedetektionssystem nach einer beliebigen vorhergehenden Klausel, wobei die Brennkammer wenigstens einen Wasserwäscheablass enthält und wobei der wenigstens eine Wasserwäscheablass eingerichtet ist, um als Reaktion auf die Lieferung des nicht entzündbaren Fluids zu der Brennkammer zu öffnen.
- 14. Leckagedetektionssystem nach einer beliebigen vorhergehenden Klausel, wobei das Steuersystem eingerichtet ist, um den Druck des nicht entzündbaren Fluids in der wenigstens einen Brennstoffleitung auf einen Druck zu steuern, der größer als oder ungefähr gleich 4,2 Megapascal (MPa) ist.
- 15. Brennstoffleitungsleckagedetektionssystem für eine Gasturbomaschine, das aufweist:
- eine Quelle für nicht entzündbares Fluid, die stromaufwärts von wenigstens einer Brennkammer der Turbomaschine mit wenigstens einer Brennstoffleitung der Turbomaschine strömungsmäßig verbunden ist, wobei die wenigstens eine Brennstoffleitung ein nicht entzündbares Fluid zu der wenigstens einen Brennkammer liefert;
- ein Mehrwegeventil, das zwischen der Quelle für nicht entzündbares Fluid und der wenigstens einen Brennkammer mit der wenigstens einen Brennstoffleitung strömungsmäßig verbunden ist, wobei das Mehrwegeventil das nicht entzündbare Fluid zu einzelnen der wenigstens einen Brennkammer leitet;
- eine Druckquelle, die mit der wenigstens einen Brennstoffleitung strömungsmäßig verbunden ist, wobei die Druckquelle eingerichtet ist, um die wenigstens eine Brennstoffleitung unmittelbar stromaufwärts der Brennkammer mit dem nicht entzündbaren Fluid auf einen Druck, der im Wesentlichen gleich einem Brennstoffbetriebsdruck der Turbomaschine ist, unter Druck zu setzen; und
- eine Einrichtung zur Feststellung eines Vorhandenseins des nicht entzündbaren Fluids an einer Außenseite der wenigstens einen Brennstoffleitung, wobei das Vorhandensein des nicht entzündbaren Fluids an der Außenseite der wenigstens einen Brennstoffleitung eine Leckage anzeigt.
- 16. Brennstoffleitungsleckagedetektionssystem nach einer beliebigen vorhergehenden Klausel, wobei die Druckquelle eine Pumpe mit einem frequenzvariablen Antrieb enthält, wobei die Pumpe eingerichtet ist, um einen Druck im Wesentlichen gleich dem Brennstoffbetriebsdruck der Turbomaschine zu halten.
- 17. Brennstoffleitungsleckagedetektionssystem nach einer beliebigen vorhergehenden Klausel, das ferner einen Anlasser aufweist, der mit einer Rotorwelle der Turbomaschine verbunden ist, wobei der Anlasser die Rotorwelle auf eine Drehzahl von ungefähr 10 % bis ungefähr 14% einer Betriebsdrehzahl der Turbomaschine drehend antreibt, während das nicht entzündbare Fluid zu der wenigstens einen Brennkammer geliefert wird.
- 18. Brennstoffleitungsleckagedetektionssystem nach einer beliebigen vorhergehenden Klausel, wobei die wenigstens eine Brennkammer einen Ablass enthält, wobei der Ablass eingerichtet ist, um das nicht entzündbare Fluid aus der wenigstens einen Brennkammer zu entfernen, und der Ablass einen Durchsatz aufweist, der größer ist als ein Durchsatz des nicht entzündbaren Fluids, das zu der wenigsten einen Brennkammer geliefert wird.
- 19. Brennstoffleitungsleckagedetektionssystem nach einer beliebigen vorhergehenden Klausel, wobei die wenigstens eine Brennkammer einen Ablass enthält, wobei der Ablass eingerichtet ist, um zu öffnen, während das nicht entzündbare Fluid zu der wenigstens einen Brennkammer geleitet wird, und wobei der Ablass das nicht entzündbare Fluid daran hindert, sich in der wenigstens einen Brennkammer anzusammeln.
- 20. Brennstoffleitungsleckagedetektionssystem nach einer beliebigen vorhergehenden Klausel, wobei die Druckquelle eingerichtet ist, um die wenigstens eine Brennstoffleitung unmittelbar stromaufwärts der Brennkammer mit dem nicht entzündbaren Fluid auf einen Druck, der größer als oder ungefähr gleich 4,2 Megapascal (MPa) ist, unter Druck zu setzen.
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Verschiedene Ausführungsformen umfassen ein Offline-Leckagedetektionssystem für ein Brennstoffsystem 100 einer Turbomaschine. In einigen Ausführungsformen enthält das Leckagedetektionssystem: ein Fluidversorgungssystem 120, das mit wenigstens einer Brennstoffleitung 116 der Turbomaschine 100 strömungsmäßig verbunden ist, wobei das Fluidversorgungssystem 120 zur Lieferung eines nicht entzündbaren Fluids 154 zu der Brennkammer 106, 106A, 106B dient; ein Steuersystem 118, das mit dem Fluidversorgungssystem 120 betriebsmäßig verbunden ist, wobei das Steuersystem 118 einen Fluss des nicht entzündbaren Fluids 154 durch die wenigstens eine Brennstoffleitung 116 steuert und einen Druck des nicht entzündbaren Fluids 154 in der wenigstens einen Brennstoffleitung 116 auf einen Druck im Wesentlichen gleich einem Brennstoffbetriebsdruck der Turbomaschine 100 steuert; und eine optische Überwachungseinrichtung 142 zur Feststellung eines Vorhandenseins des nicht entzündbaren Fluids 154 an einer Außenseite der wenigstens einen Brennstoffleitung 116, wobei das Vorhandensein des nicht entzündbaren Fluids 154 an der Außenseite der wenigstens einen Brennstoffleitung 116 eine Leckage anzeigt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Turbomaschinensystem
- 102
- Brennstoffquelle
- 104
- Turbine
- 106, 106A, 106B
- Brennkammer
- 108
- Verdichter
- 110
- Welle
- 112
- verdichtete Luft, Druckluft
- 114
- energiereiche Gasströmung
- 116
- Brennstoffleitung
- 118
- Steuersystem
- 120
- Fluidversorgungssystem
- 122
- Brennstoffdosierventil
- 124
- Spülventil
- 126
- Mehrwege-Spülventil
- 128
- Mehrwege-Ablassventil
- 130
- Fluidleitungen
- 132
- Spülluftleitungen
- 134
- Endabdeckung
- 136
- Brennraum
- 138
- Ablass
- 140
- Brennstoffdüsen
- 142
- optischer Leckdetektor
- 144
- Druckquelle
- 146
- Anlasser
- 148
- Strömungsteiler
- 150
- Spülluftquelle
- 152
- Steuerung
- 154
- nicht entzündbares Fluid
- 156
- Quelle für zerstäubte Luft
- 158
- Luftleitungen
- 132a
- Luftdurchlass
- 158a
- Luftdurchlass
