DE60221166T2

DE60221166T2 - Methode zum Waschen von Gasturbinen

Info

Publication number: DE60221166T2
Application number: DE60221166T
Authority: DE
Inventors: John Frederick Laramie Ackermann; Robert Alan Simpsonville Johnson; William Randolph Rising Sun Stowell
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2022-01-19
Also published as: EP1225307A2; US20020096197A1; US6630198B2; DE60221166D1; US20040028816A1; EP1225307B1; JP2002242613A; EP1225307A3; JP4138320B2

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein Gasturbinentriebwerke und insbesondere Verfahren zum Waschen von Gasturbinentriebwerken.
Beim Betrieb eines Gasturbinentriebwerks können Luftschadstoffe die in einem Gasturbinentriebwerk-Verdichter rotierenden Verdichterschaufeln beschmutzen und sich auf diesen ablagern. Genauer gesagt entwickeln die Verdichterschaufeln beim Drehen häufig eine statische Ladung, die elektrostatisch aufgeladene Partikel anzieht. Mit der Zeit kann die Anreicherung von Feststoffteilchen den Luftstrom durch den Verdichter einschränken und dadurch die Triebwerksleistung beeinträchtigen und die Ausgangsleistung des Triebwerks schmälern.
Die US-Patentanmeldung US 4,196,020 beschreibt ein Verfahren zum Waschen von Gasturbinenschaufeln, bei dem die Schaufeln zuerst mit einem Reinigungsmittel gewaschen und dann mit einem Konservierungsmittel behandelt werden.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, um ein Gasturbinentriebwerk einschließlich der Rotorschaufeln mit einem Waschsystem zu waschen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Einspritzen einer ersten Flüssigkeit in das Triebwerk zum Entfernen von Feststoffteilchen; wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch das Einspritzen einer zweiten Flüssigkeit in das Triebwerk, um durch das Unterdrücken der elektrostatischen Anziehung der Blätter die Reduzierung der Bildung von Feststoffteilchenablagerungen in dem Gasturbinentriebwerk zu ermöglichen.
Um die Reduzierung von Verlusten zu ermöglichen, die durch diese Anreicherung verursacht werden, werden Gasturbinentriebwerke bei einer Beeinträchtigung der Leistung mit Wasser gewaschen. Zusätzlich wird während terminierter Abschaltphasen zur Triebwerkswartung eine mechanische Reinigung durchgeführt. Wenigstens einige bekannte Turbinentriebwerk-Waschsysteme sprühen Wasser oder eine Mischung aus Wasser und Reinigungsmittel in das Triebwerk, um angereicherte Feststoffteilchen von den Verdichterschaufeln zu entfernen. Diese Wasser-Waschsysteme gleichen einige der Verluste wieder aus, aber die Gewinne an Triebwerksleistung sind in der Regel temporär, und mit der Zeit setzt sich der Triebwerksleistungsverlust fort.
In einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung ermöglicht ein Gasturbinentriebwerk-Waschprozess die Reduzierung einer Bildung von Feststoffteilchenablagerungen in einem Gasturbinentriebwerk. Der Triebwerk-Waschprozess beinhaltet das Einspritzen einer ersten Flüssigkeit in das Triebwerk zum Entfernen von Feststoffteilchenablagerungen, die sich im Triebwerk gebildet haben und den Betrieb und die Leistung des Triebwerks beeinträchtigen können. Das Triebwerk wird anschließend in Betrieb genommen, um vom Einspritzen der ersten Flüssigkeit zurückbleibende Flüssigkeitsrückstände zu entfernen und um eine gründliche Trocknung des Triebwerks sicherzustellen. Anschließend wird eine zweite Flüssigkeit in das Triebwerk eingespritzt, um die Bildung von Feststoffteilchenablagerungen in dem Gasturbinentriebwerk zu reduzieren. Genauer gesagt ist die zweite Flüssigkeit eine antistatische Flüssigkeit, die sich auf den Verdichterschaufeln in dem Gasturbinentriebwerk ablagert, um in den Verdichterschaufeln die Entwicklung statischer Ladungen zu unterdrücken.
Während des Triebwerksbetriebs ermöglicht die auf die Verdichterschaufeln aufgebrachte antistatische Beschichtung das Unterdrücken der elektrostatischen Anziehung zu den Schaufeln. Daher werden Partikel, die zur Haftung an den Verdichterschaufeln auf die elektrostatische Anziehung angewiesen sind, neutralisiert und strömen durch das Triebwerk, wodurch eine Bildung von Feststoffteilchenablagerungen in dem Triebwerk reduziert wird. Der Gasturbinentriebwerk-Waschprozess ermöglicht somit auf kosteneffiziente und zuverlässige Weise die Aufrechterhaltung von Betriebsleistungsmerkmalen des Triebwerks.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird:
1 ist eine schematische Darstellung eines Gasturbinentriebwerks.
2 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer exemplarischen Ausführungsform eines Gasturbinentriebwerk-Waschprozesses.
3 ist ein teilweise perspektivisches Schema einer exemplarischen Ausführungsform eines Gasturbinentriebwerk-Waschsystems.
1 ist eine schematische Darstellung eines Gas turbinentriebwerks 10, das eine Fan-Baugruppe 12, eine Verdichterbaugruppe 14 und eine Brennkammer 16 aufweist. Das Triebwerk 10 weist außerdem eine Hochdruckturbine 18, eine Niederdruckturbine 20 und einen Booster 22 auf. Die Fan-Baugruppe 12 weist eine Anordnung von Fan-Schaufeln 24 auf, die sich von einem Laufrad 26 radial nach außen erstrecken. Das Triebwerk 10 hat eine Einlassseite 28 und eine Auslassseite 30.
Während des Betriebs durchströmt Luft die Fan-Baugruppe 12, und die verdichtete Luft wird dem Hochdruckverdichter 14 zugeführt. Die hochverdichtete Luft wird an die Brennkammer 16 geliefert. Der von der Brennkammer 16 abgehende Luftstrom (in 1 nicht dargestellt) treibt die Turbinen 18 und 20 an, und die Turbine 20 treibt die Fan-Baugruppe 12 an.
2 ist ein Flussdiagramm, das eine exemplarische Ausführungsform eines Gasturbinentriebwerk-Waschprozesses 40 veranschaulicht, der für ein Gasturbinentriebwerk, wie z. B. das in 1 dargestellte Gasturbinentriebwerk 10, verwendet werden kann. 3 ist ein teilweise perspektivisches Schema einer exemplarischen Ausführungsform eines Gasturbinentriebwerk-Waschsystems 42, das zum Waschen eines Gasturbinentriebwerks, wie z. B. des Gasturbinentriebwerks 10, verwendet werden kann. Das Gasturbinentriebwerk-Waschsystem 42 entspricht dem Stand der Technik und weist mehrere Sprühdüsen 44, ein Leitungssystem 46, eine Pumpe 48 und einen Flüssigkeitsbehälter 50 auf. Das Leitungssystem 46 erstreckt sich zwischen einem Ringverteiler 52 und dem Flüssigkeitsbehälter 50 und stellt eine Strömungsverbindung zwischen den Düsen 44 und dem Flüssigkeitsbehälter 50 her.
In der exemplarischen Ausführungsform sind die Düsen 44 stromaufwärts von der Verdichterbaugruppe 14 in einer in Umfangsrichtung verlaufenden Reihe 56 im gleichen Abstand zueinander angeordnet. Genauer gesagt spritzen die Düsen 44 Fluid in Umfangsrichtung radial nach innen. Die Düsen stehen in Strömungsverbindung mit dem Ringverteiler 52, sodass jede Düse 44 ein im Wesentlichen gleiches Wasservolumen mit einem im Wesentlichen gleichen Durchsatz abgibt. Das Leitungssystem 46 stellt eine Strömungsverbindung zwischen dem Ringverteiler 52 und dem Flüssigkeitsbehälter 50 her. Genauer gesagt erstreckt sich das Leitungssystem 46 von der Pumpe 48 zum Ringverteiler 52.
Das Gasturbinentriebwerk 10 wird zunächst mithilfe des Gasturbinentriebwerk-Waschsystems 42 gewaschen 58. Genauer gesagt wird das Wasser-Waschsystem 42 für die Gasturbine mit dem Triebwerk 10 verbunden, und der Flüssigkeitsbehälter 50 wird mit einer ersten Flüssigkeit gefüllt. Beim Waschen 58 des Triebwerks 10 wird die erste Flüssigkeit in das Triebwerk 10 eingespritzt 60, um Verschmutzungen und Feststoffteilchen aus dem Triebwerk 10 zu entfernen. In einer Ausführungsform handelt es sich bei der ersten Flüssigkeit um Wasser. In einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei der ersten Flüssigkeit um ein wasserbasiertes Reinigungsmittel oder um eine wasserbasierte Reinigungslösung. In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei der ersten Flüssigkeit um eine wasserbasierte grenzflächenaktive Substanz.
Wenn die erste Flüssigkeit in das Gasturbinentriebwerk 10 eingespritzt 60 wird, beaufschlagt die Pumpe 48 die erste Flüssigkeit mit Druck, um sie von dem Flüssigkeitsbehälter 50 durch das Leitungssystem 46 zu dem Ringverteiler 52 zu transportieren. Die erste Flüssigkeit wird von dem Ringverteiler 52 durch Düsen 44 radial nach innen und in das Triebwerk 10 abgegeben. In einer Ausführungsform wird das Turbinentriebwerk 10 beim Einspritzen 60 der ersten Flüssigkeit mit der Hilfe eines Startermotors gedreht, um einen Luftstrom durch das Triebwerk 19 zu erzeugen, sodass mit der ersten Flüssigkeit abgelöste Feststoffteilchen von der Luft und der ersten Flüssigkeit, die durch das Triebwerk 10 strömen, aus dem Triebwerk 10 herausgetragen werden.
Nach dem Einspritzen 60 der ersten Flüssigkeit durch das Triebwerk 10 wird das Triebwerk 10 untersucht 62, um festzustellen, ob durch die Erstanwendung der ersten Flüssigkeit ein gewünschtes Maß an Triebwerksreinheit erreicht wurde. Wenn festgestellt wird, dass unerwünschterweise weitere Feststoffteilchen zurückbleiben, wird anschließend mit der ersten Flüssigkeit ein zusätzlicher Waschgang 58 durchgeführt.
Nach dem Waschen 58 des Triebwerks 10 wird das Triebwerk 10 für einen vorab bestimmten Zeitraum in Betrieb genommen 70, um Rückstände der ersten Flüssigkeit aus dem Triebwerk 10 zu entfernen und um eine gründliche Trocknung des Triebwerks 10 sicherzustellen. Anschließend wird eine zweite Flüssigkeit in das Gasturbinentriebwerk 10 eingespritzt 80. In einer Ausführungsform wird der Flüssigkeitsbehälter 50 des Gasturbinentriebwerk-Waschsystems zum Entfernen der ersten Flüssigkeit entleert und danach mit der zweiten Flüssigkeit gefüllt. In einer anderen Ausführungsform weist der Flüssigkeitsbehälter 50 des Gasturbinentriebwerk-Waschsystems einen zweiten Flüssigkeitsbehälter (nicht dargestellt) auf, der mit der zweiten Flüssigkeit gefüllt wird.
Wenn die zweite Flüssigkeit in das Triebwerk 10 eingespritzt 80 wird, wird wenigstens ein Bereich des Triebwerks 10 mit der zweiten Flüssigkeit beschichtet, um die Reduzierung der Bildung von Feststoffteilchenablagerungen in dem Gasturbinentriebwerk 10 zu ermöglichen. Genauer gesagt lagert sich die zweite Flüssigkeit auf Verdichterschaufeln (nicht dargestellt) innerhalb der Verdichterbaugruppe 14 ab, um eine Anziehung elektrostatisch angezogener Partikel zu den Verdichterschaufeln zu unterdrücken. In einer Ausführungsform wird die zweite Flüssigkeit zeitgleich mit der ersten Flüssigkeit in das Triebwerk 10 eingespritzt 80, wenn die erste Flüssigkeit in das Triebwerk 10 eingespritzt 60 wird.
Die zweite Flüssigkeit wird gewählt, um eine Optimierung der Leistung des Triebwerks 10 zu ermöglichen. Genauer gesagt werden bei der Auswahl der zweiten Flüssigkeit mehrere für das Triebwerk 10 spezifische Faktoren berücksichtigt, die unter anderem einen zur Fertigung der Verdichterbaugruppenschaufeln verwendeten Materialtyp, einen in dem Triebwerk 10 eingesetzten Luftfiltersystemtyp (nicht dargestellt) und einen geographischen Standort einschließen, an dem das Triebwerk 10 vorwiegend betrieben wird. In einer Ausführungsform handelt es sich bei der zweiten Flüssigkeit um eine wasserlösliche antistatische Flüssigkeit, wie z. B. ein Antistatikum, das bei Dongnam Chemical Industries, Ltd. in Inchon, (Korea) erhältlich ist.
Der oben beschriebene Gasturbinentriebwerk-Waschprozess ist kostengünstig und äußerst zuverlässig. Während des Triebwerkbetriebs ermöglicht die auf die Verdichterschaufeln aufgebrachte antistatische Beschichtung das Unterdrücken der elektrostatischen Anziehung der Blätter. Daher werden Partikel, die zur Haftung an den Verdichterschaufeln auf die elektrostatische Anziehung angewiesen sind, neutralisiert und strömen durch das Triebwerk, wodurch eine Bildung von Feststoffteilchenablagerungen in dem Triebwerk reduziert wird. Der Gasturbinentriebwerk-Waschprozess ermöglicht somit auf kosteneffiziente und zuverlässige Weise die Aufrechterhaltung von Betriebsleistungsmerkmalen des Triebwerks.

Claims

Verfahren (40) zum Waschen eines Gasturbinentriebwerks (10), das Rotorschaufeln aufweist, mit einem Waschsystem (42), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Einspritzen (60) einer ersten Flüssigkeit in das Triebwerk zum Entfernen von Feststoffteilchen; wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch das Einspritzen (80) einer zweiten Flüssigkeit in das Triebwerk, um durch das Unterdrücken der elektrostatischen Anziehung der Blätter die Reduzierung der Bildung von Feststoffteilchenablagerungen in dem Gasturbinentriebwerk zu ermöglichen.
Verfahren (40) nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Einspritzen (60) einer ersten Flüssigkeit den Schritt umfasst, eine wässrige Reinigungslösung in das Turbinentriebwerk (10) einzuspritzen.
Verfahren (40) nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Einspritzen (80) einer zweiten Flüssigkeit den Schritt umfasst, eine antistatische Flüssigkeit in das Turbinentriebwerk (10) einzuspritzen.
Verfahren (40) nach Anspruch 3, wobei der Schritt zum Einspritzen einer antistatischen Flüssigkeit den Schritt umfasst, einen Bereich des Triebwerks mit einer wasserlöslichen, antistatischen Flüssigkeit zu beschichten, um die Unterdrückung elektrostatischer Anziehung zu ermöglichen.
Verfahren (40) nach Anspruch 3, wobei der Schritt zum Einspritzen einer antistatischen Flüssigkeit ferner den Schritt umfasst, das Triebwerk in Betrieb zu setzen, um das Triebwerk vor dem Einspritzen der zweiten Flüssigkeit in das Triebwerk zu trocknen.