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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung einer stationären Gasturbineneinheit während des
Betriebes der Art wie im Oberbegriff des Anspruch 1 dargestellt.
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Die
Erfindung bezieht sich also auf die Reinigung von Gasturbinen, die
mit axialen oder radialen Kompressoren ausgestattet sind. Gasturbinen
umfassen einen Kompressor, um Luft zu komprimieren, eine Verbrennungskammer,
um Brennstoff gemeinsam mit der komprimierten Luft zu verbrennen,
und eine Turbine, um den Kompressor anzutreiben. Der Kompressor
umfasst eine oder mehrere Kompressionsstufen, wobei jede Kompressionsstufe
aus einer Rotorscheibe, die Schaufeln aufweist, und einer folgenden
Stator-Scheibe mit Leitflügeln
besteht.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Reinigung der Schaufeln
und Flügel
von Ablagerungen von Fremdsubstanzen durch Injektion von Flüssigkeitstropfen
in den Luftstrom strom – auf des
Kompressors zur Verfügung
zu stellen. Die Flüssigkeitstropfen
werden mit dem Luftstrom in den Kompressor transportiert, wo sie
mit der Oberfläche der
Schaufeln und Flügel
kollidieren, worauf die Ablagerungen durch chemische oder mechanische Kräfte der
Reinigungsflüssigkeit
abgelöst
werden. Die Erfindung wird an Gasturbinen während des Betriebes durchgeführt. Die
Gasturbine kann Teil einer Energiegewinnungsanlage, einer Pumpstation,
eines Schiffes oder eines Fahrzeuges sein.
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Technologischer Hintergrund
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Gasturbinen
verbrauchen große
Mengen an Luft. Luft enthält
Teilchen in Form von Aerosolen, die mit dem Gasstrom in den Kompressor
der Gasturbine gezogen werden. Ein großer Teil dieser Teilchen begleiten
den Gaststrom und verlassen die Gasturbine mit dem Abgas. Jedoch
tendieren einige der Teilchen dazu, an den Komponenten in den Kanälen der
Gasturbine anzubacken.
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Diese
Teilchen bilden einen Niederschlag an den Komponenten und verschlechtern
so die aerodynamischen Eigenschaften. Mit zunehmender Rauhigkeit
der Oberfläche
verursacht die Beschichtung eine Änderung der Grenzflächenströmung entlang
der Oberfläche.
Die Beschichtung, d.h. die zunehmende Rauhigkeit der Oberfläche bewirkt
Druckbeaufschlagungsverluste und eine Verringerung der Luftmenge, die
der Kompressor komprimiert. Für
den Kompressor als Ganzen bringt dies einen verschlechterten Wirkungsgrad,
verringerten Massenstrom und reduzierten Enddruck mit sich. Moderne
Gasturbinen sind mit Filtern ausgestattet, um die Luft vor dem Eintritt
in den Kompressor zu filtern. Diese Filter können nur einen Teil der Teilchen
abfangen. Um einen wirtschaftlichen Betrieb der Gasturbine aufrechtzuerhalten,
hat man es daher für
notwendig gehalten, die Oberfläche der
Kompressorkomponenten regelmäßig zu reinigen,
um gute aerodynamische Eigenschaften aufrechtzuerhalten.
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Es
sind bereits verschieden Verfahren zur Reinigung von Gasturbinenkompressoren
bekannt. Die Injektion von zerstoßenen Nussschalen in den Luftstrom
hat sich als praktisch machbar erwiesen. Der Nachteil ist, dass
das Nussschalen-Material seinen Weg in das interne Luftsystem der
Gasturbine finden kann und zum Zusetzen von Leitungen und Ventilen
führen
kann.
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Ein
anderes Reinigungsverfahren basiert auf der Benetzung der Kompressorkomponenten
mit einer Waschflüssigkeit
durch Einsprühen
von Tropfen der Waschflüssigkeit
in den Lufteinlass des Kompressors; solch ein Verfahren ist im Dokument
US-A-5193976 offenbart.
Die Waschflüssigkeit
kann aus Wasser oder mit Chemikalien vermischtem Wasser bestehen.
Bei dem bekannten Reinigungsverfahren wird der Gasturbinenrotor
mit Hilfe des Startmotors der Gasturbine rotiert. Dieses Verfahren
ist als „Kurbel-Wäsche" („crank
washing") oder „Off-line-Wäsche" bekannt und ist
dadurch gekennzeichnet, dass die Gasturbine während der Wäsche keinen Brennstoff verbrennt.
Der Sprühnebel
wird dadurch hergestellt, dass die Reinigungsflüssigkeit durch Düsen, die
die Flüssigkeit
atomisieren, gepumpt wird. Die Düsen
sind an den Wänden
des Luftkanals stromauf des Kompressoreinlasses oder auf einem Rahmen,
der vorübergehend
in dem Luftkanal angebracht wird, installiert.
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Das
Verfahren bewirkt, dass die Kompressorkomponenten mit Reinigungsflüssigkeit
durchnässt
werden und die Schmutzteilchen sowohl durch den chemischen Effekt
der Chemikalien, als auch durch mechanische Kräfte, die sich von der Rotation des
Rotors ableiten, entfernt werden. Das Verfahren wird sowohl für effizient
als auch für
nützlich
gehalten. Die Rotorgeschwindigkeit während der Kurbel-Wäsche ist
ein Bruchteil derjenigen des normalen Betriebes der Gasturbine.
Ein wesentliches Merkmal der Kurbel-Wäsche ist, dass der Rotor bei
geringer Geschwindigkeit rotiert, so dass das Risiko der mechanischen
Zerstörung
gering ist.
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Ein
aus der
US-A-5011540 bekanntes
Verfahren basiert darauf, dass die Kompressorkomponenten mit Reinigungsflüssigkeit
benetzt werden, während
die Gasturbine in Betrieb ist, d.h. während Brennstoff in der Verbrennungskammer
der Gasturbineneinheit verbrannt wird. Dieses Verfahren ist als „On-line-Wäsche" bekannt und wie
bei der Kurbel-Wäsche
wird eine Waschflüssigkeit
stromauf des Kompressors injiziert. Das Verfahren ist nicht so effektiv,
wie die Kurbel-Wäsche.
Die geringere Effektivität
ist eine Folge des schlechteren Reinigungsmechanismus, der bei höherer Rotorgeschwindigkeit und
großer
Luftgeschwindigkeit vorherrscht, wenn die Gasturbine in Betrieb
ist. Es sollte eine bestimmte Menge Reinigungsflüssigkeit injiziert werden,
da zu viel Reinigungsflüssigkeit
mechanische Zerstörung
in dem Kompressor verursachen kann und zu wenig Waschflüssigkeit
in schlechter Durchtränkung
der Kompressorkomponenten resultiert. Ein weiteres Problem der On-line-Wäsche ist,
dass die Waschflüssigkeit
nicht nur von der Schaufeloberfläche
und den Führungsflügeln der
ersten Stufe aufgefangen werden muss, sondern auch auf die Kompressorstufen stromab
der ersten Stufe verteilt werden muss. Wenn ein großer Anteil
der Waschflüssigkeit
von der Schaufeloberfläche
der ersten Stufe aufgefangen wird, wird die Waschflüssigkeit
aufgrund von Zentrifugalkräften
zur Peripherie des Rotors befördert
und daher nicht weiter an dem Reinigungsprozess teilnehmen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die genannten Probleme teilweise oder vollständig zu
eliminieren.
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Diese
Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Die Erfindung wird in Anspruch
1 definiert und Ausführungsformen
davon werden in den nachgeordneten Ansprüchen definiert. Weiterentwicklungen des
Reinigungsverfahrens nach der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen mitgeteilt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
den Kompressor und den Luftkanal stromauf des Kompressoreinlasses.
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2 zeigt
einen Schnitt durch den Luftkanal vor dem Kompressoreinlass.
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3A zeigt
einen Schnitt durch den Luftkanal vor dem Kompressoreinlass, der
eine geeignete Anordnung für
die Düse
zur Injektion der Waschflüssigkeit
andeutet.
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3B zeigt
einen Schnitt durch den Luftkanal vor dem Kompressoreinlass, der
eine alternative Anordnung für
die Düse
zur Injektion der Waschflüssigkeit
andeutet und eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung exemplifiziert.
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4 zeigt
ein Strömungsmuster
in einer Kompressorstufe durch Erläuterung von „Geschwindigkeits-Dreiecken".
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5 zeigt
Strömungs-Dreiecke
für einen Tropfen
Waschflüssigkeit
von einer Düse
unter geringem Druck.
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6 zeigt
Strömungs-Dreiecke
für einen Tropfen
Waschflüssigkeit
von einer Düse
unter hohem Druck und exemplifiziert eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung.
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Beschreibung der Erfindung
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In
den Kompressor gezogene Luft wird in dem Luftkanal vor der Kompression
auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt. 1 zeigt
die Konstruktion eines Luftkanals für eine Gasturbine. Die Strömungsrichtung
wird durch Pfeile angedeutet. Es wird angenommen, dass die Umgebungsluft
A keine Anfangsgeschwindigkeit hat. Nachdem sie den Wetterschutz 11,
das Filter 12 und die Schmutzfalle 12 passiert
hat, ist die Luftgeschwindigkeit bei B 10 m/s. Als Folge der abnehmenden
Querschnittsfläche
des Luftkanals wächst
die Luftgeschwindigkeit bei C auf 40 m/s. Unmittelbar vor der ersten
Schaufel E des Kompressors passiert die Luft einen Kanal, die speziell
ausgebildet ist, um die Luft auf extrem hohe Geschwindigkeit zu
beschleunigen. Zwischen ihrem Einlass C uns ihrem Auslass E wird
der Beschleunigungskanal 15 „Trompetenkanal" („bell mouth") 15 genannt.
Der Zweck des Trompetenkanals ist, die Luft auf die notwendige Geschwindigkeit
zu beschleunigen, so dass der Kompressor die Kompressionsarbeit
durchführt.
Der Trompetenkanal 15 ist mit dem Kanal 19 durch
die Verbindung 17 verbunden. Der Trompetenkanal ist mit
dem Kompressor 16 durch die Verbindung 18 verbunden.
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Die
Geschwindigkeit bei E variiert für
verschiedene Gasturbinen-Konstruktionen. Für große stationäre Gasturbinen beträgt die Geschwindigkeit bei
E typischerweise 100 m/s, wogegen für kleine vom Flugzeug abgeleitete
Turbinen die Geschwindigkeit bei E 200 m/s betragen kann. D ist
eine Stelle, die etwa in der Mitte zwischen dem Einlass C und dem Auslass
E liegt. Im Rahmen der Erfindung sind A, B und C Niedergeschwindigkeitsbereiche,
während
D und E Hochgeschwindigkeitsbereiche sind. Düsen für Waschflüssigkeiten können entweder
in dem Niedergeschwindigkeitsbereich C oder dem Hochgeschwindigkeitsbereich
D installiert werden.
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Ein
Ziel der Installation der Düsen
im Bereich C ist, dass Düsen
eingesetzt werden können,
die mit kleiner Druckdifferenz arbeiten – so genannte „Niederdruckdüsen" –. Der Sprühnebel wird zum Zentrum der
Luftströmung
vordringen und die Tropfen zum Kompressoreinlass transportieren.
Allerdings besteht ein Problem bei der Installation im Bereich C.
Die Luft und die Tropfen werden im Trompetenkanal beschleunigt.
Die auf die Tropfen wirkenden Kräfte
bewirken nach Beendigung der Beschleunigung bei E unterschiedliche
Endgeschwindigkeiten für
die Tropfen und die Luft. Bei E tritt eine „Schlupfgeschwindigkeit" auf, wenn Schlupfgeschwindigkeit
als die Differenz zwischen der Tropfengeschwindigkeit und der Luftgeschwindigkeit
definiert wird. Eine „Schlupfrate" wird als das Verhältnis zwischen
Tropfengeschwindigkeit und Luftgeschwindigkeit definiert, wobei
die Tropfengeschwindigkeit den Zähler
darstellt und die Luftgeschwindigkeit den Nenner darstellt. Dies
wird nachfolgend detaillierter erläutert.
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Alternativ
können
die Düsen
in dem Hochgeschwindigkeitsbereich D installiert werden. Im Hochgeschwindigkeitsbereich
werden Düsen
bevorzugt, die bei hoher Druckdifferenz arbeiten, so genannte „Hochdruckdüsen". Die Düse ist im
Wesentlichen parallel zur Luftströmung ausgerichtet. Der von
der Düse
erzeugte Sprühnebel
hat hohe Geschwindigkeit und die abrasive Strömung zwischen Flüssigkeits-
und Luftströmung,
die während
der Beschleunigung in dem Trompetenkanal auftritt, kann im Wesentlichen
vermieden werden, da Tropfen und Luftströmung im Wesentlichen die gleiche
Geschwindigkeit haben. Wenn andererseits die Düsen im Bereich D unter niedrigem
Druck betrieben würden,
würde der
Sprühnebel
keinen ausreichenden Impuls haben, um in den Kern des Luftstrahls
vorzudringen. Ein Teil der Flüssigkeit
wird von der Grenzflächenströmung entlang
der Wand des Kanals aufgefangen, wo sie einen Flüssigkeitsfilm bildet, der durch
den axialen Druck der Luftströmung
zum Kompressor transportiert wird.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Installation von Hochdruckdüsen im Bereich
D. Der Begriff „Hochdruckdüse" meint Düsen, die
mit einer Druckdifferenz von mehr als 120 bar, vorzugsweise 140 bar,
und maximal 210 bar betrieben werden. Die Obergrenze ist durch das
Risiko festgelegt, dass die Tropfen einen solchen Impuls erhalten
könnten,
dass sie materielle Oberflächen
in der Turbineneinheit zerstören
könnten.
In der Praxis ist 210 bar eine Obergrenze.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist, den Impuls des Sprühnebels durch die unter hohem
Druck betriebenen Düsen
zu erhöhen.
Eine in einen Luftkanal gesprühte
Flüssigkeit
wird einer Kompressionskraft durch die Luftströmung im Kanal unterworfen.
Die Kraft auf den Sprühnebel
ist die Folge der gegen die Luftströmung projizierten Oberfläche des
Sprühnebels,
die Beharrungskraft der Tropfen und die dynamische Kraft der Luftströmung auf
den Sprühnebel. Die
projizierte Oberfläche
des Sprühnebels
ist andererseits die Folge der Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit,
der Tropfengröße und der
Sprühdichte. Der
Fachmann kann berechnen, dass eine gegebene Strömung einer Flüssigkeit
durch die Düse
den Impuls des produzierten Sprühnebels
erhöht,
wenn die Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit zunimmt.
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Erfindungsgemäß wird die
erhöhte
Austrittsgeschwindigkeit durch hohen Druck erzielt.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche des
Luftkanals zu vermeiden, indem ein Sprühnebel mit hohem Impuls eingesetzt
wird. Es wurde bei bestehenden Gasturbinen-Installationen beobachtet,
dass ein im Bereich des Luftkanals, wo hohe Geschwindigkeit vorherrscht,
injizierter Sprühnebel
nicht vollständig
in den Kern der Luftströmung
vordringt. Einiges von der Flüssigkeit
wird von der Grenzschichtströmung
aufgefangen und bildet einen Flüssigkeitsfilm,
der, angetrieben durch den axialen Druck der Luftströmung, in den
Kompressor transportiert wird. Diese Flüssigkeit wird zur Reinigung
der Kompressorschaufeln und Leitflügel beitragen und kann mechanischen
Schaden verursachen. Die Ausbildung des Flüssigkeitsfilms kann durch Injektion
der Flüssigkeit
durch die Düsen
unter hohem Druck vermieden werden.
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Eine
dritte Aufgabe der Erfindung ist es, die abrasive Geschwindigkeit
zu reduzieren. In den Trompetenkanal gezogene Luft wird beschleunigt. Wenn
die Luft Tropfen beispielsweise von einem Sprühnebel enthält, werden die Tropfen ebenfalls
beschleunigt. Die von den Tropfen erreichte Geschwindigkeit im Verhältnis zur
Luftgeschwindigkeit ist eine Folge der gegenseitig ausgeübten Kräfte. Zunächst resultiert
der aerodynamische Strömungswiderstand in
einer verzögernden
Kraft, die auf die Tropfen wirkt. Zweitens wirkt als Folge der Beschleunigung
eine Beharrungskraft auf die Tropfen. Die verzögernde Kraft ist der Beharrungskraft
entgegengesetzt. Wenn die Beschleunigung am Ende des Trompetenkanals aufhört, haben
die Tropfen eine geringere Geschwindigkeit angenommen als die Luftströmung.
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Der
Kompressor ist konstruiert, um eingehende Luft zu komprimieren.
Im Rotor wird Energie in kinetische Energie durch die Rotorschaufeln
umgewandelt. In dem folgenden Leitflügel wird die kinetische Energie
durch Geschwindigkeitsreduktion in einen Druckanstieg umgewandelt.
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Der
Kompressor ist für
den Betrieb um einen konstruktiven Arbeitspunkt konstruiert. Die
Aerodynamik um die Schaufeln und Leitflügel sind um den Arbeitspunkt
am günstigsten.
Wenn der Kompressor unter unterschiedlichen Belastungszuständen und verschiedenen
Luftzuständen
betrieben wird, weicht der aktuelle Arbeitspunkt des Kompressors
von dem konstruktiven Arbeitspunkt ab. Wenn der aktuelle Arbeitspunkt
von dem konstruktiven Arbeitpunkt abweicht, ergeben sich weniger
günstige
aerodynamische Bedingungen im Kompressor. Normalerweise wird hierdurch
nur ein verschlechterter Wirkungsgrad des Kompressors bewirkt, eine
gewisse verschlechterte Kapazität
und ein etwas niedrigeres Druckverhältnis. Im schlimmsten Fall
kann der aktuelle Arbeitspunkt soweit von dem konstruktiven Arbeitspunkt
abweichen, dass der Kompressor aufhört zu arbeiten. Kurz gesagt,
bedeutet dies, dass die Luftgeschwindigkeit im Kompressoreinlass
an die Konstruktion und Betriebsbedingungen angepasst sein muss,
um eine zufrieden stellende Kompression zu gewährleisten.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Waschflüssigkeit
in den Kompressor hinter der ersten Stufe vordringen zu lassen.
Mit Bezug auf die obige, die Flüssigkeitstropfen
enthaltende Luftströmung
betreffende Beschreibung, ist es offensichtlich, dass, wenn der
Kompressor unter günstigen
aerodynamischen Bedingungen arbeitet und ein Geschwindigkeitsschlupf
zwischen Tropfen und Luft existiert, die Geschwindigkeit der Tropfen
in Bezug auf die Aerodynamik weniger günstig sein muss. Es wurde analysiert,
dass die Tropfen ungünstig
auf die Schaufeln und Leitflügel
treffen, wenn eine Schlupfrate zwischen Tropfen und Luft vorherrscht.
Die Flüssigkeit wird
die Schaufeln und Flügel
der ersten Stufe in großem
Umfang benetzen, wogegen es wünschenswert ist,
dass die Flüssigkeit
in den Kompressor hinter der ersten Stufe eindringt.
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Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
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Wie
oben dargestellt, bietet die Erfindung dem Anwender neue Verfahren,
die ihm niemals vorher zur Verfügung
gestanden haben.
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2 zeigt
den Teil des Einlasskanals, wo die Luft auf extrem hohe Geschwindigkeit
beschleunigt wird, der als Trompetenkanal bekannt ist. Dieser Teil
des Kanals ist röhrenförmig und
konvergiert in Richtung auf seinen Auslass, d.h. Richtung auf den Einlass
in den Kompressor. Die Strömungsrichtung ist
durch Pfeile angezeigt. Der Zweck des Trompetenkanals ist, die Luft
auf die Geschwindigkeit zu beschleunigen, die erforderlich ist,
dass der Kompressor die Kompressionsarbeit leisten kann. Der Trompetenkanal
ist symmetrisch um die Achse 26. Das äußere Gehäuse 20 und das innere
Gehäuse 21 bilden
die Geometrie des Trompetenkanals. An dem Querschnitt 22 tritt
Luft in den Trompetenkanal ein und verlässt diesen an dem Querschnitt 25.
Der Querschnitt 25 entspricht dem ersten Leitflügel oder Rotorschaufel
des Kompressors. Die Geschwindigkeit an dem Querschnitt 22 ist
40 m/s. Als Folge der Geometrie des Trompetenkanals wird die Luft
auf 100 m/s am Querschnitt 23, auf 170 m/s am Querschnitt 24 und
auf 200 m/s am Querschnitt 25 beschleunigt.
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3A und 3B zeigen
alternative Installationen für
die Düsen
an demselben Trompetenkanal. Identische Teile wurden mit denselben
Bezeichnungen wie in 2 versehen.
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Düse 31 in 3A ist
stromauf vom Einlass des Trompetenkanals installiert. Die Luftgeschwindigkeit
ist hier niedrig und Niederdruckdüsen sind hier bevorzugt. Wenn
der Druck der Flüssigkeit
niedrig ist, wird die Geschwindigkeit des Sprühnebels niedrig sein. Die Tropfengeschwindigkeit
bei dem Querschnitt 33 kann als im Wesentlichen gleichwertig zur
Luftgeschwindigkeit angenommen werden. Wenn die Tropfen mit der
Luftströmung
in Richtung auf den Kompressor getragen werden, unterliegen sie
einer Geschwindigkeitserhöhung.
Die Luftgeschwindigkeit an dem Querschnitt 33 ist 40 m/s
und am Auslass 34 200 m/s. Die Berechnung der Gleichungen
für die Schlupfgeschwindigkeiten
ergibt, dass der Tropfen am Einlass 33 eine Geschwindigkeit
von 40 m/s aufweist und am Auslass 34 eine Geschwindigkeit
von 130 m/s angenommen haben wird. Die Schlupfrate beträgt also
0,65.
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Die
Düse in 3B ist
an dem Querschnitt 23, dem Hochgeschwindigkeitsbereich
installiert. Hochdruckdüsen
sind bevorzugt. Die Düse
ist im Wesentlichen parallel zur Luftströmung gerichtet. Eine Düse, die
mit dem hier relevanten Druck betrieben wird, hat eine Auslassgeschwindigkeit
von 120 m/s. Die Berechnung der Teilchenflugbahn nach den Gleichungen
für den
abrasiven Mechanismus ergibt eine Geschwindigkeit von 190 m/s am
Auslass 34. Die Schlupfrate beträgt also 0,95.
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4 zeigt
die Aerodynamik um die Rotorschaufeln und die Stator-Leitflügel herum
in einem axialen Kompressor. Die Schaufeln und Leitflügel werden
von der Peripherie des Rotors in Richtung auf sein Zentrum gezeigt.
Die Rotorschaufel 41 ist eine von vielen Schaufeln, die
die Rotorscheibe 410 konstituieren. Der Rotor rotiert in
der durch Pfeil 43 angedeuteten Richtung. Der Stator-Leitflügel 42 ist
einer von vielen Leitflügeln,
die die Stator-Scheibe 420 konstituieren. Die Stator-Leitflügel sind
in dem Kompressorgehäuse
fixiert. Eine Rotorscheibe und die folgende Stator-Scheibe bilden
eine Kompressionsstufe. Luftgeschwindigkeiten sind als Vektoren
dargestellt, wobei die Länge
des Vektors der Geschwindigkeit proportional ist und die Richtung
des Vektors die Richtung der Luftströmung ist. 4 zeigt
die Luftströmung
durch eine Kompressorstufe. Die Luft nähert sich der Rotorscheibe
mit einem axialen Geschwindigkeitsverhältnis 44. Der Rotor
rotiert mit dem tangentialen Geschwindigkeitsvektor 45.
Der bezogene Vektor 46 zeigt die Bewegung der Luft, die
in den Raum zwischen die Rotorschaufeln einströmt. Vektor 47 zeigt
die Bewegung der Luft, die die Rotorscheibe verlässt. Vektor 45 ist
die tangentiale Geschwindigkeit des Rotors. Der bezogene Vektor 48 zeigt
die Bewegung der Luft, die in den Raum zwischen die Leitflügel einströmt. Vektor 49 zeigt
die Bewegung der Luft, die die Stator-Scheibe verlässt.
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5 illustriert
den Fall mit Niederdruckdüsen,
die in dem Niederdruckbereich des Lufteintritts installiert sind.
Identische Teile haben dieselbe Bezeichnung wie in 4.
Vektor 54 zeigt die Bewegung eines Tropfens, der sich der
Rotorscheibe mit einer Schlupfrate von 0,65 nähert. Vektor 45 ist
die Tangentialgeschwindigkeit des Rotors. Der bezogene Vektor 56 zeigt
die Bewegung eines Tropfens, der sich in Richtung auf den Raum zwischen
den Rotorschaufeln bewegt. Durch Erstreckung des Vektors 56,
wie durch die durchbrochene Linie 57 angedeutet, ist ersichtlich,
dass der Tropfen mit der Schaufel am Punkt 58 kollidiert.
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6 illustriert
den Fall mit Hochdruckdüsen,
die im Hochdruckbereich des Lufteinlasses installiert sind. Identische
Teile wurden mit derselben Bezeichnung versehen wie in 4.
Vektor 64 zeigt die Bewegung eines Tropfens, der sich der
Rotorscheibe mit einer Schlupfrate von 0,95 nähert. Vektor 45 ist
die Tangentialgeschwindigkeit des Rotors. Der bezogene Vektor 66 zeigt
die Bewegung eines Tropfens, der sich dem Raum zwischen den Rotorschaufeln
nähert.
Durch Verlängerung
des Vektors 66, wie durch die gebrochene Linie 67 angedeutet,
wird deutlich, dass der Tropfen nicht mit der Schaufel kollidieren
wird. Der Tropfen wird sich hinter die Rotorscheibe weiterbewegen,
wo eine entsprechende Analyse feststellen wird, ob der Tropfen mit
einem Leitflügel des
Stators kollidieren wird.
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Eine
Analyse der Tropfenflugbahnen unter verschiedenen Be triebsbedingungen
der Gasturbine zeigt, dass, wenn die Düse mit einem erfindungsgemäßen Druck
betrieben wird, daraus folgt, dass die Waschflüssigkeit auf Kompressorstufen
stromab der ersten Stufe verteilt wird, wenn die Düse im Bereich des
Trompetenkanals installiert wird, wo die Geschwindigkeit mindestens
40 Prozent der Endgeschwindigkeit am Kompressoreinlass, vorzugsweise mindestens
50 Prozent, und insbesondere bevorzugt mindestens 60 Prozent der
Endgeschwindigkeit am Kompressoreinlass, ist. Natürlich wird
eine etwas besseres Resultat erzielt, je näher die Düse(n) am Kompressoreinlass
angeordnet ist/sind, aber aus praktischen Gründen kann die Düse nicht
unmittelbar am Kompressoreinlass angeordnet sein.
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Bezug auf ihre detaillierten Ausführungsformen
illustriert und beschrieben. Der Fachmann wird erkennen, dass verschiedene
Modifikationen in Form und Detail möglich sind ohne vom Umfang
der in den Ansprüchen
definierten Erfindung abzuweichen.