ES2317571T3 - Silenciador para instalaciones de turbinas de gas. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo (1) para la entrada de aire hacia un compresor (2) de una instalación de turbinas de gas presenta un canal de entrada de aire (8) y una cámara de entrada de aire (9) que se conecta al canal de entrada de aire (8), que conduce a una abertura de entrada (12) del compresor (2), así como un dispositivo para la amortiguación de emisiones acústicas del compresor (2) caracterizado porque tanto una primera pared interior (10) de la cámara de entrada (9), que se encuentra frente a la entrada (12) del compresor (2), como también una segunda pared interior (11), que se encuentra frente a la primera pared interior (10) y en el nivel de la abertura de entrada (12) del compresor (2), se encuentras revestidas, al menos parcialmente, por un material insonorizante, con lo que el material insonorizante presenta espuma de melamina.
Description
Silenciador para instalaciones de turbinas de
gas.
La presente invención hace referencia a un
dispositivo para el ingreso de aire hacia un compresor de una
instalación de turbinas de gas y especialmente un dispositivo para
la amortiguación de las emisiones acústicas del compresor.
La explotación de instalaciones de turbinas de
gas y especialmente de sus compresores va acompañada de
considerables emisiones acústicas. Por ello los canales de entrada
de aire hacia los compresores se encuentran equipados con diferentes
dispositivos para la amortiguación del sonido.
Un silenciador en un canal de entrada de aire
hacia un compresor para una instalación de turbinas de gas se
publicó, por ejemplo, en la US 6,260,658. El silenciador se
encuentra alojado en el área delantera, dispuesta en dirección
horizontal, del canal de entrada y en dirección vertical hacia la
dirección de flujo del aire que ingresa y a lo largo de toda la
sección transversal del canal de entrada. Abarca varias unidades de
amortiguación, dispuestas de forma paralela y separadas entre si por
espacios intermedios, y el aire aspirado fluye por los espacios
intermedios. Las unidades de amortiguación contienen material
insonorizante de espuma, lana, lana mineral, fibra de vidrio o lana
basáltica.
De la US 5,709,529 se conoce otro sistema para
la amortiguación del sonido en una turbomáquina. Abarca una
combinación de chapas deflectoras curvas y que transcurren de manera
paralela entre si, dispuestas en una curvatura del canal de entrada
y un revestimiento insonorizante de las paredes interiores de una
cámara de entrada, directamente delante de la entrada a la
turbomáquina. Para ello las chapas deflectoras se encuentran
dispuestas separadas entre si por distancias específicas conforme al
radio de curvatura del canal de entrada de aire. El sistema provoca
que el así llamado "spinning mode tone harmonics" (armónicos
del modo de giro), que en turbomáquinas, especialmente en aeronaves,
es generado por la interacción del rotor y los álabes móviles de la
turbomáquina, sea suprimido. Para ello, el revestimiento
insonorizante se encuentra dispuesto de manera vertical a la
dirección de avance del "spinning mode tones" (tono del modo de
giro). El revestimiento se compone, por ejemplo, de lana mineral,
fibra de vidrio o fibras cerámicas.
Un silenciador en un canal de entrada de aire
hacia un compresor para una instalación de turbinas de gas se
publicó, por ejemplo, en la GB 1 054 793.
En el canal de entrada de aire hacia el
compresor de una instalación de turbinas de gas a menudo se genera
una humedad considerable, especialmente si se utilizan métodos de
niebla (fogging), es decir por la humidificación del aire para un
funcionamiento más eficiente de la instalación de turbinas de gas.
Además, los componentes del canal de entrada de aire son sometidos a
SO2, sales y otras sustancias químicas agresivas. La utilización de
los dispositivos para la amortiguación del sonido descritos en
canales de entrada de aire, que están sometidos a sustancias
químicas y/o humedad, perderían efectividad debido a su elección de
materiales, ya que por un lado se disminuye el efecto insonorizante
y por el otro los materiales se degradarían. Especialmente las
fibras de vidrio pierden su capacidad de amortiguación del sonido
en el caso de humedad, mientras que la lana mineral, la lana de
roca, así como la espuma de poliuretano no resisten la corrosión de
las sales y del dióxido de azufre.
Partiendo del estado actual de la técnica
mencionado, es tarea de la presente invención, crear un dispositivo
mejorado para la amortiguación de las emisiones acústicas de un
compresor de una instalación de turbinas de gas, que presente una
calidad fiable de amortiguación del sonido en diferentes condiciones
de funcionamiento, especialmente en el caso de sometimiento a
humedad, como por ejemplo en la implementación de métodos de
funcionamiento "fogging" y en el caso de sometimiento a
sustancias químicas. Especialmente se debe garantizar una
amortiguación del sonido a lo largo de un tiempo de servicio más
prolongado.
Un dispositivo para la entrada de aire hacia un
compresor de una instalación de turbina de gas presenta un canal de
entrada de aire y una cámara de entrada de aire unida al canal de
entrada de aire, que desemboca en una abertura de entrada de aire
del compresor. La cámara de entrada de aire presenta un dispositivo
para la amortiguación de emisiones acústicas del compresor. Conforme
a la invención el dispositivo se encuentra colocado en las paredes
internas de la cámara de entrada, que se extienden frente a la
abertura de entrada del compresor así como en el nivel de la
abertura de entrada del compresor. El dispositivo conforme a la
invención presenta especialmente una espuma de melamina como
material insonorizante.
El dispositivo insonorizante conforme a la
invención presenta las ventajas, de que a comparación con otros
dispositivos conocidos con materiales insonorizantes convencionales,
como por ejemplo lanas minerales o fibras de vidrio, presenta una
mayor calidad de amortiguación del sonido. La espuma de melamina
presenta además, lo que es decisivo para resolver la tarea
propuesta, una calidad suficiente de amortiguación de sonido, tanto
en condiciones de funcionamiento secas, húmedas o mojadas, con lo
que la calidad de la amortiguación del sonido es garantizada
especialmente también a lo largo de tiempos de servicio más
prolongados. Esto se basa, por un lado, en el conocimiento de que
la espuma de melamina es hidrófuga y en el caso de humedad o
exposición al agua mantiene su forma y su volumen y además es
químicamente resistente, especialmente frente a las sustancias que
se presentan en instalaciones de turbinas de gas, como sales,
dióxido de azufre, así como también los materiales de limpieza
utilizados para la limpieza del compresor. Se ha demostrado
especialmente, que en condiciones químicas agresivas no se produce
ninguna degradación o contracción del material, como sucede por
ejemplo en el caso de poliuretano o lana mineral. Por otro lado se
basa en el conocimiento, de que especialmente la calidad de la
amortiguación del sonido de la espuma de melamina se mantiene en
condiciones húmedas y/o químicamente agresivas de una instalación
de turbinas de gas, de manera que es posible un efecto insonorizante
estable a lo largo de un tiempo de servicio más prologado. Además,
la espuma de melamina es especialmente adecuada para la aplicación
en el dispositivo amortiguador ya que no es inflamable. Esta
propiedad es ventajosa para esta aplicación, ya que por ello se
consideran procesos de soldadura para la fijación de la espuma de
melamina. Si, en cambio, el material de amortiguación fuese
inflamable, se deberían utilizar otros métodos de fijación, que en
una cámara de entrada de aire de una turbina de gas son menos
ventajosos que la soldadura. Finalmente, la espuma de melamina se
caracteriza porque es económica.
La disposición del dispositivo insonorizante en
una primera pared interior de la cámara de entrada frente a la
entrada del compresor, así como en una segunda pared interior,
enfrentada a la primera, provoca una amortiguación de una gran parte
de las ondas sonoras del compresor, que chocan con la primera pared
interior, así como de las ondas sonoras que por reflexión chocan
contra la segunda pared interior.
En una primera forma de ejecución preferida de
la presente invención la espuma de melamina utilizada para la
amortiguación del sonido se encuentra en contenedores perforados
prefabricados, que se encuentran sujetos como un todo en las paredes
interiores de la cámara de entrada y para ello se encuentran
colocadas entre aletas con forma de rejillas dispuestas en las
paredes interiores y se encuentran aseguradas a las aletas a través
de placas de fijación.
En una segunda forma de ejecución preferida de
la invención el dispositivo comprende nuevamente aletas dispuestas
en forma de rejilla en las paredes interiores de la cámara de
entrada, con lo que la espuma de melamina se encuentra, en cada
caso, entre las aletas y es mantenido en el lugar a través de placas
perforadas que se extienden sobre la espuma. Las placas perforadas
se encuentran aseguradas contra una caída a través de placas de
fijación, que están colocadas, en cada caso, en las intersecciones
de las aletas.
En ambas ejecuciones las placas de fijación se
encuentran unidas a las aletas preferentemente a través de
soldaduras. La soldadura es posible gracias a la no inflamabilidad
de la espuma de melamina. A través de la soldadura se evitan por
completo especialmente piezas pequeñas como tornillos y pernos, que
en el caso de soltarse pueden llegar al compresor y ocasionar daños
en el sistema de álabes.
En la selección de la masa, tanto de las placas
perforadas como también de los contenedores prefabricados, se
consideran las respectivas oscilaciones naturales de los mismos. La
dimensión de las placas y los contenedores se seleccionaron de
manera correspondiente, de manera que se eviten las oscilaciones que
exigirían demasiado la sujeción de las placas de fijación y la
sujeción en las paredes interiores.
En otra ejecución preferida del dispositivo, las
paredes interiores mencionadas de la cámara de entrada se encuentran
cubiertas, al menos parcialmente, por dispositivos de amortiguación
del sonido. En ejecuciones especiales al menos un 70% u 80% de las
superficies de paredes interiores se encuentran cubiertas por el
dispositivo.
Estos muestran
Figura 1 un corte a través de un dispositivo
de entrada de aire de una instalación de turbinas de gas, con el
dispositivo insonorizante conforme a la invención,
Figura 2 una vista frontal de la pared
interior de la cámara de entrada de aire con abertura de entrada
hacia el compresor con el dispositivo conforme a la invención con
aletas dispuestas en forma de rejilla y contenedores prefabricados
para la espuma de melamina colocados entre medio de las mismas,
Figura 3 una vista en perspectiva de un
contenedor prefabricado para la espuma de melamina,
Figura 4 una vista de detalle de la
disposición de los contenedores prefabricados entre las aletas y de
las placas de fijación para la sujeción en las intersecciones de las
aletas,
Figura 5 una vista en detalle de la disposición
de las chapas perforadas sobre la espuma de melamina y de las placas
de fijación en las intersecciones de las aletas,
Figura 6 una vista de sección transversal
conforme a VI-VI en la figura 5 de la disposición de
las chapas perforadas en puntales de las aletas,
Figura 7 una vista de sección transversal
conforme a VII-VII en la figura 5 de la sujeción de
las chapas perforadas a través de placas de fijación.
La figura 1 muestra en corte un dispositivo de
entrada de aire 1 hacia un compresor 2 de una instalación de
turbinas de gas. De la instalación de turbinas de gas sólo se
muestran el rotor 3, las primeras series de álabes fijos y móviles
4 o 5 del compresor 2, así como la carcasa 6 del generador. El
dispositivo de entrada de aire 1 abarca una cubierta de protección
climática 7, en la que se encuentra dispuesta una instalación de
filtro, y un canal de entrada de aire 8, al que, después de una
curvatura del canal de entrada de aire, se conecta una cámara de
entrada de aire 9 que desemboca en una abertura de entrada 12 del
compresor 2. La cámara de entrada de aire 9 abarca, frente a la
abertura de entrada 12 del compresor 2, una primera pared 10,
ligeramente inclinada, con una abertura para el rotor 3, y una
segunda pared 11 en el nivel de la abertura de entrada 12 hacia el
compresor 2. El flujo de aire hacia el compresor 2 se encuentra
identificado con la flecha 13. Conforme a la invención la cámara de
entrada de aire 9 presenta un dispositivo de amortiguación del
sonido 14 (indicado mediante rayado) con material insonorizante,
especialmente de espuma de melamina, con lo que las paredes 10 y 11
se encuentran cubiertas al menos parcialmente.
La figura 2 muestra en una vista frontal, un
ejemplo de un revestimiento de la pared 11 con espuma de melamina,
que se encuentra colocada en contenedores prefabricados
rectangulares. Cada contenedor 15 se encuentra colocada en cada
caso entre aletas 16, que están dispuestos en la pared 11 en forma
de rejas. En cada intersección entre las aletas que transcurren de
manera horizontal y vertical 16, en cada caso se encuentra sujetada
sobre la sección angular de los contenedores 15, a través de
soldadura, una placa de fijación 17, que impide que los
contenedores 15 de caigan. En este ejemplo de ejecución los
contenedores prefabricados se encuentran diseñados de forma
rectangular y dispuestos en cada caso "de canto", para lo que
los lados cortos de los rectángulos se extienden
horizontalmente.
La figura 3 muestra un ejemplo de un contenedor
prefabricado 15. Se compone de una chapa 18, que abarca en todos los
lados la espuma de melamina 20, que aquí por ejemplo tiene forma
cuadrada, y se encuentra perforada con aberturas 19 dispuestas de
forma alternada. La dimensión de los contenedores 15 se encuentra
seleccionada de manera tal, que estas no incurran en oscilaciones
naturales, lo que exigiría demasiado la sujeción.
La figura 4 muestra en detalle la primera
ejecución preferida de la invención, en la que los contenedores 15
se encuentran sujetos a través de placas de fijación 17, que se
encuentran soldadas a las intersecciones de las aletas 16 con las
chapas 18 de los contenedores 15 y las aletas 16.
La figura 5 muestra la segunda ejecución
preferida de la invención, en la que la espuma de melamina se
encuentra sujetada a través de chapas y placas de fijación. En las
paredes interiores de la cámara de entrada se encuentran dispuestas
nuevamente aletas 16 en forma de rejilla, como se muestra en la
figura 2. Aquí la espuma de melamina se encuentra colocada
directamente entre las aletas 16 y siempre se encuentra cubierto con
chapas perforadas 21. Las perforaciones se componen, como en el
ejemplo de los contenedores 15 antes mostrado, de aberturas
dispuestas de forma alternada. Una disposición tal de las aberturas
se presenta como ventajosa debido a la fabricación y a la
resistencia.
En las intersecciones de las aletas 16 con las
aletas y las chapas 21 se encuentran soldadas placas de fijación de
cuatro piezas 17, como se muestra en la figura 7. Además, entre las
intersecciones de las aletas 16 se encuentran dispuestos, a lo largo
de un área determinada, puntales laterales 23 para la sujeción de
las chapas en las aletas 16 a través de soldadura, como se muestra
en la figura 6.
La figura 6 muestra conforme al corte
VI-VI en la figura 5, una pared exterior 22 de la
cámara de entrada y una aleta 16 soldada a la pared 22. La espuma de
melamina 20 colinda con la pared exterior 22 y se encuentra cubierta
con la chapa 21. La chapa 21 se encuentra dispuesta sobre un puntal
lateral 23, soldado a la aleta 16 y soldado al mismo. Los puntales
23 tienen la ventaja adicional, de que refuerzan la cámara de
entrada.
La figura 7 muestra conforme al corte
VII-VII en la figura 5, la sujeción a través de las
placas de fijación 17 en el área de las intersecciones de las aletas
16. La espuma de melamina 20 se encuentra entre la pared exterior 22
y chapas perforadas 21, y las piezas de una placa de fijación 17 se
encuentran soldadas en cada caso con la aleta 16 y las chapas
21.
Las dimensiones de las chapas perforadas 21 se
encuentran seleccionadas nuevamente conforme a sus frecuencias
propias.
Las paredes interiores 10 y 11 se encuentran
revestidas, al menos parcialmente, por contenedores prefabricados 15
o por la espuma de melamina y las chapas perforadas 21 que la
cubren. El grado del revestimiento de al menos un 70% de la
superficie total de las paredes 10 y 11 provoca una absorción
suficiente del sonido, con lo que un grado de revestimiento de la
menos un 80% es óptimo.
La espuma de melamina presenta, en todos las
ejecuciones mencionadas, un espesor que corresponde a un cuarto de
la longitud de onda sonora de aquella onda sonora, que en el
espectro de sonido aparece con mayor intensidad. Se supone que el
máximo de una onda sonora es absorbida con un cuarto de su longitud
de onda. La espuma de melamina presenta, por ejemplo, un espesor de
60 mm, preferentemente en un rango de 45 a 60 mm. Esto corresponde a
un cuarto de la longitud de onda del sonido con 1250 hertzios, que
parte como primer armónico desde las primeras dos series de álabes
del compresor. El sonido de las frecuencias armónicas es absorbido
en igual medida por la espuma de este rango de espesor.
Conforme a una variante de la invención no sólo
la primera y la segunda variante de la pared interior 10 y 11 de la
cámara de entrada 9 se encuentran revestidas, sino también el resto
de las paredes interiores de la cámara de entrada, que unen las
paredes interiores 10 y 11. Esto garantiza una optimización de la
amortiguación del sonido gracias a la amortiguación de las ondas
sonoras, que salen desde el compresor formando un ángulo con el
rotor y chocan contra estas paredes interiores.
- 1
- Dispositivo de entrada de aire
- 2
- Compresor
- 3
- Rotor
- 4
- Álabe fijo
- 5
- Álabe móvil
- 6
- Carcasa del generador
- 7
- Carcasa del filtro
- 8
- Canal de entrada de aire
- 9
- Cámara de entrada
- 10
- Pared interior de la cámara de entrada
- 11
- Pared interior de la cámara de entrada en el nivel de la abertura de entrada del compresor
- 12
- Abertura de entrada del compresor
- 13
- Flujo de aire
- 14
- Dispositivo insonorizante
- 15
- Contenedores prefabricados
- 16
- Aletas
- 17
- Placas de fijación
- 18
- Chapa del contenedor prefabricado
- 19
- Perforación en el contenedor prefabricado
- 20
- Espuma de melamina
- 21
- Chapa perforada
- 22
- Pared exterior de la cámara de entrada
- 23
- Escalón, puntal en las aletas
Claims (12)
1. Un dispositivo (1) para la entrada de aire
hacia un compresor (2) de una instalación de turbinas de gas
presenta un canal de entrada de aire (8) y una cámara de entrada de
aire (9) que se conecta al canal de entrada de aire (8), que conduce
a una abertura de entrada (12) del compresor (2), así como un
dispositivo para la amortiguación de emisiones acústicas del
compresor (2) caracterizado porque tanto una primera pared
interior (10) de la cámara de entrada (9), que se encuentra frente a
la entrada (12) del compresor (2), como también una segunda pared
interior (11), que se encuentra frente a la primera pared interior
(10) y en el nivel de la abertura de entrada (12) del compresor (2),
se encuentras revestidas, al menos parcialmente, por un material
insonorizante, con lo que el material insonorizante presenta espuma
de melamina.
2. Dispositivo conforme a la reivindicación 1,
caracterizado porque la primera y la segunda pared interior
(10, 11) presentan aletas (16) dispuestas en forma de rejilla y la
espuma de melamina (20) se encuentra dispuesto entre las aletas
(16).
3. Dispositivo conforme a la reivindicación 2,
caracterizado porque la espuma de melamina se encuentra
dispuesto en cada caso en contenedores prefabricados (15), que se
componen de chapas perforadas (18) y abarcan a la espuma de melamina
(20), y los contenedores prefabricados (15) se encuentran dispuestos
entre las aletas (16).
4. Dispositivo conforme a la reivindicación 3,
caracterizado porque en el área de las intersecciones de las
aletas (16) se encuentran soldadas placas de fijación (17) con las
aletas (16) y se encuentran soldados con las chapas perforadas (18)
de los contenedores prefabricados (15).
5. Dispositivo conforme a la reivindicación 2,
caracterizado porque la espuma de melamina (20) se encuentra
colocada directamente entre las aletas y en cada caso se encuentra
cubierta por una chapa perforada (21).
6. Dispositivo conforme a la reivindicación 5,
caracterizado porque las aletas (16) presentan a ambos lados
puntales (23), que se encuentran soldadas con las chapas perforadas
(21) que cubren la espuma de melamina (20).
7. Dispositivo conforme a la reivindicación 5,
caracterizado porque en el área de las intersecciones de las
aletas (16) se encuentran soldadas placas de fijación (17) con las
aletas (16) y las chapas perforadas (21) que cubren la espuma de
melamina (20).
8. Dispositivo conforme a la reivindicación 1,
caracterizado porque la primera y la segunda pared interior
(10, 11) de la cámara de entrada (9) se encuentra revestida, al
menos en un 70% de su superficie total, por la espuma de
melamina.
9. Dispositivo conforme a la reivindicación 1,
caracterizado porque la primera y la segunda pared interior
(10, 11) se encuentran revestidas, al menos en un 80% de su
superficie total, por la espuma de melamina.
10. Dispositivo conforme a una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la espuma
de melamina presenta un espesor, que es igual a un cuarto de la
longitud de onda de una de las ondas sonoras más intensas que salen
del compresor.
11. Dispositivo conforme a una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la espuma
de melamina presenta un espesor en un rango de 45 a 60 mm.
12. Dispositivo conforme a una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque otras
paredes interiores de la cámara de entrada (9), que unen a la
primera pared interior (10) y la segunda pared interior (11), se
encuentran revestidas, la menos parcialmente por la espuma de
melamina.
Applications Claiming Priority (2)
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