NO20190920A1 - Metode for vasking av turbokompressor roterende skovler - Google Patents

Description

Oppfinnelsens benevnelse

Metode for vasking av turbokompressor roterende skovler.

Oppfinnelsens anvendelsesområde.

Oppfinnelsen angår metode for vasking av roterende skovler i en gassturbin aksial kompressor, eller roterende skovler i en drevet aksial turbokompressor.

En gassturbin aksial kompressor og en drevet aksial turbokompressor er begge utsatt for at det dannes et belegg på skovlene, som følge av urenheter, hydrokarboner og våt-salt i mediet som komprimeres.

I det følgende benyttes anvendelse av oppfinnelsen for en gassturbin som eksempel.

Belegg på skovler, også benevnt som fouling, endrer skovlens geometri og aerodynamiske strømningsbildet, hvilket reduserer kompressorens virkningsgrad.

Videre vil belegg på skovlene utgjøre en ru overflate, hvilket søker friksjonen mellom luft og skovvel overflate, hvilket reduserer kompressorens effekt og ytelse.

Belegg på skovlene vil videre utgjøre en termisk isolasjon på skovlene, slik at temperaturen i kompressoren øker, som igjen reduserer kompressorens virkningsgrad.

Kompressorens effektforbruk utgjør ca.60% av energien produsert av turbinen.

Når kompressorens virkningsgrad reduseres pga. belegg på skovlene, synker turbinens termiske virkningsgrad og akseleffekt.

For å opprettholde kompressorens ytelse og virkningsgrad må skovlene regelmessig vaskes, ved å sprøyte vann og vaskemiddel inn i kompressorens innløp.

Oppfinnelsen angår en metode for vasking av turbinens roterende skovler, slik at det oppnås at alle turbinens skovle-rader vaskes, og at begge sider av skovlene vaskes.

Teknikkens stand.

Kjente løsninger er offline vasking og online vasking, som baseres på å sprøyte vann og vaskemiddel inn i kompressorens innløp.

Metoden med å sprøyte vann og vaskemiddel inn i kompressorens innløp medfører at kun de 3-5 fremste skovvel-radene vaskes, samt at det kun oppnås vasking av skovlens fremside.

For å utføre vaskeprosessen må gassturbinen stenges ned og roteres langsomt eller roteres på tomgang under vaskingen, eller vaskes ved at det spyles vann inn i kompressorens innløp når turbinen er i drift med last.

Metoden med nedstenging av turbinen for vasking under lrotasjon av turbinens rotor benevnes som Krank-Wash, eller Soak-wash, eller Offline-Wash.

Metoden med vasking mens turbinen går på tomgang eller er i drift med last benevnes som Online Wash.

Metoden Offline Wash og metoden Online Wash mens turbinen går på tomgang medfører redusert driftstid for turbinen, hvilket medfører redusert produksjon, for eksempel slik som for en gassturbin kompressordriver som inngår i produksjonsprosessen på en offshore oljeplattform / produksjonsplattform.

Begge metodene har begrenset effekt ved at kun de fremste skovvel-radene vaskes, og kun på fremsiden.

Typiske turbiner har 12-16 kompressortrinn.

Metoden Online Wash mens turbinen går med last må utføres hver andre til tredje dag, og har begrenset vaske-effekt innover i kompressoren, da vannet fordamper og har ingen effekt etter trinn 4-6.

Fordi det ved metodene Offline Wash og Online Wash oppnås vasking av kun de fremste skovvelradene, og kun vasking av skovlenes fremside, må offline vasking typisk utføres ca. hver to tusende time, mens online bør utføres hver tredje dag.

Ved at kun de fremre skovle-radene blir vasket, og kun på fremsiden, synker turbinens termiske virkningsgrad og akseleffekt gradvis, selv om turbinen vaskes ofte.

Videre, når turbinen vaskes med beskrevne metoder, transporteres belegg som vaskes av fra de fremre skovlene videre innover i kompressoren, og kan legge seg som belegg på skovlene nedstrøms trinn 4-6.

Partikler og partikkelflak som løsner under drift kan skade nedstrøms skovler.

Begge metodene baseres på at det monteres dyser i kompressorens innløp, og at og vaskemiddel og varmt vann under høyt trykk spyles aksielt inn i kompressorens innløp.

Vaskedysene, som typisk er fastmontert i kompressorens innløp, tilføres vann og vaskemiddel under høyt trykk fra en vannvaskeenhet med en tank for vann, varmeelementer for oppvarming av vaskevann, tank for vaskemiddel, en høytrykkspumpe og relatert instrumentering og pumpemotor.

Dysene er utført som forstøvningsdyser, som danner svært små dråper.

Ved tradisjonell vasking av kompressor skovler oppnås rengjøring av kun de fremste skovvel-radene, og skovlenes bakside rengjøres ikke.

Vannet som sprøytes inn slynges ut når de treffer de roterende skovlene, slik at skovlenes tupp vaskes best, mens skovle-roten vaskes lite.

Dette medfører at kompressor ytelse og virkningsgrad over tid gradvis reduseres og ikke kan gjenvinnes ved gjentatte vaskesykler, slik at kompressoren til slutt må overhales med utskifting til nye skovler.

Beskrivelse av løsningen.

Ref. Fig. 1, 2, 3, 4, 5 og 6.

Løsningen baseres på at alle skovvel-radene (10) samtidig spyles med spylestrålen (9), både på skovvel (3) fremside (2) og skovvel (3) bakside (4), mens kompressor rotor roteres motsatt vei (11) av kompressor rotasjonsretningen under drift.

De fleste moderne gassturbiner er utført med boroskop-porter (7) mellom ledeskovlene (20), for inspeksjon av skovlene (3).

Under drift av turbinen er boroskop-portene (7) plugget.

Vaskingen forberedes ved å stanse turbinen og skru ut boroskop-portenes (7) plugger, og ved å skru inn guide-plugg (13) inn i boroskop-port (3) og ved å montere en vaskelanse (6) inn i guide-plugg (13) i hver boroskop-port (7), hvor boroskop-porter (7) penetrerer kompressor ytter-vegg (23) og kompressor innvendig honeycomb-belegg (24), og eventuelt avstivningsribber (25).

Vaskelansen (6) er utført som et rør med dobbelt sett dyser (8) i enden, hvor den ene dysens (8) spylestråle (9) spyler aksielt forover mot skovvel (3) bakside (4), og den andre dysen (8) aksielt bakover mot skovvel (3) forside (2).

Dysene (8) utføres spesielt for hvert enkelt trinn (10) med en geometri slik at spylestrålen (9) dekker hele skovvel (3) fremside (2) og hele skovvel (3) bakside (4). Dyser (8) utføres slik at spylestråle (9) er en hard stråle med store dråper, for å oppnå optimal mekanisk vaskeeffekt av skovvel overflater (2) og (4).

Fordi spylestrålen (9) treffer skovlen tupp og spyler innover mot skovleroten, slik at bhele skovlens overflate vaskes.

Vaskelansen (6) med dyser (8) maskineres som én komponent ut fra et smidd emne i høy-fast Nikkel-legering, for å hindre at deler kan løsne og falle inn i kompressoren.

Vaskelansen er videre utført med en ansats (12), som styrer hvor langt aksialt inn i guide-plugg (13) vaskelansen (6) stikker.

Vaskelanse (6) er utført med en utvendig diameter (22) tilsvarende boring i guide-plugg (13), slik at når vaskelansen (6) monteres inn i guide-plugg (13) styres dyse (8) til korrekt konsentrisk posisjon mellom skovle-radene (10). En kappemutter (26) med en ansats (12) monteres til guide-plugg (13), slik at kappemutter (26) ikke presser vaskelansen (6) hardt mot innervegg og honeycomb (24).

En fjær (30) lokaliseres mellom ansats (12) og kappe-mutter (26) slik at enden av vaskelanse (6) fjærer, og ikke presses hardt mot kompressor innervegg og honeycomb (24).

Vaskeprosessen utføres ved å først tilføre vaskemiddel påfulgt av å tilføre vann under høyt trykk fra vaskeenheten (14) med slanger (21) til vaskelanser (6), mens turbinens rotor (1) roteres (11) med rotasjonsretning (11) motsatt av rotasjonsretningen under turbinens drift, slik at luftstrømmen fra kompressoren under vaskingen blåser i motsatt retning av strømningsretning under drift (25), slik at vann og urenheter (16) renner og blåses ut av kompressor innløp (15).

Rotasjonen oppnås ved å reversere rotorens (1) rotasjonsmotor (17) som benyttes for å rotere kompressor rotor (1) under boroskop-inspeksjon av skovlene (3).

Vaskeprosessen utføres ved å først spyle (9) skovlenes (3) fremside (2) og skovlenes (3) bakside (4) med et vaskemiddel.

Etter en periode, når vaskemiddelet har løst opp belegget på skovlene (3), spyles (9) deretter skovlenes fremside (2) og skovlenes bakside (4) med varmt vann under høyt trykk.

Etter avsluttet spyleprosess gjentas prosessen inntil ønsket renhet på skovlenes (3) fremside (2) og skovlenes (3) bakside (4) er oppnådd.

Fordi kompressorens geometri (18) er konisk, med størst diameter i innløpet (15), og fordi kompressor rotor (1) spinner motsatt vei av rotasjon under drift (11), vil vann og urenheter (16) blåses og renne ut gjennom nedre del av kompressorens innløp (19), og renne ut i gassturbin innløpsplenum og dreneres ut i innløpsplenum dren.

Detter medfører at vann og urenheter ikke føres videre innover i

kompressoren.

Ved vasking av begge sider (2) og (4) av kompressorens skovler (3), og ved vasking av alle kompressorens skovveltrinn (10), opprettholdes kompressorens ytelse og virkningsgrad bedre enn ved tradisjonell vasking, hvor kompressorens ytelse og virkningsgrad ikke bringes opp til opprinnelig ytelse og virkningsgrad.

Claims (1)

1. Patentkrav.

   Patentkrav 1.

   Oppfinnelsen gjelder en metode for vasking av gassturbin aksial kompressor skovler (3), karakterisert ved at skovlene (3) vaskes på begge sider ved å spyle (9) alle skovlenes (3) fremside (2) og alle skovlenes (3) bakside (4) med et vaskemiddel, og deretter ved å spyle (9) med høyt trykk alle skovlenes (3) fremside (2) og alle skovlenes (3) bakside med varmt vann, samtidig med at gassturbinens rotor (3) roteres.

   Patentkrav 2.

   Oppfinnelsen gjelder en metode for vasking av gassturbin aksial kompressor skovler (3) ifølge krav 1, karakterisert ved at alle skovle-radene (10) samtidig vaskes ved å spyle (9) alle skovlenes (3) fremside (2) samtidig med at gassturbinens rotor (3) roteres i motsatt retning (11) av turbinens rotasjonsretning under drift.

   Patentkrav 3.

   Oppfinnelsen gjelder en metode for vasking av gassturbin aksial kompressor skovler (3) ifølge krav 1-2, karakterisert ved at en vaskelanse (6) med høytrykksdyser (8) i enden, med spyleretning (9) aksielt forover og bakover, stikkes gjennom en guid-plugg (13) montert inn i boroskop-port (7) i alle kompressorens boroskop-porter (7), som er lokalisert mellom hvert skovletrinn (10).

   Patentkrav 4.

   Oppfinnelsen gjelder en metode for vasking av gassturbin aksial kompressor skovler (3) ifølge krav 1-2-3, karakterisert ved at en fjær (30) lokaliseres mellom ansats (12) og kappe-mutter (26) slik at enden av vaskelanse (6) fjærer, og ikke kan presses hardt mot kompressor innervegg og honeycomb (24).

   Patentkrav 5.

   Oppfinnelsen gjelder en metode for vasking av gassturbin aksial kompressor skovler (3) ifølge krav 1-2-3-4, karakterisert ved at vaskelansen (6) utføres med en styretapp (28) som går i inngrep med spor (29) i guide-plugg (13), slik at spylestrålene (9) sikres til å orienteres til å treffe skovvel (3) korrekt for å oppnå vasking av hele overflaten på skovvel (3) fremside (2) og skovvel (3) bakside (4).

   Patentkrav 6.

   Oppfinnelsen gjelder en metode for vasking av gassturbin aksial kompressor skovler (3) ifølge krav 1-2-3-4-5, karakterisert ved at vaskelanse (6) med ansats (12) låses i korrekt i aksiell og radiell posisjon i guide-plugg (13) med utvendig gjenge (28) og innvendig ansats (31), ved at kappemutter (26) med innvendig gjenge (27) trekkes til og delvis komprimerer fjær (30) mot ansats (12) inntil guide-plugg (13) er i kontakt med kappemutter (26) innvendig ansats (31).

   Patentkrav 7.

   Oppfinnelsen gjelder en metode for vasking av gassturbin aksial kompressor skovler ifølge krav 1-2-3-4-5-6, karakterisert ved at vaskelanse (6) med dyser (8) utføres med utvendig diameter (22) lik innvendig diameter i guideplugg (13), slik at dyser (8) posisjoneres konsentrisk i boroskop-port (7) slik at spylestråle (9) dekker skovlenes (3) fremside (2) og skovlenes (3) bakside (4).

   Patentkrav 8.

   Oppfinnelsen gjelder en metode for vasking av gassturbin aksial kompressor skovler (3) ifølge krav 1-2-3-4-5-6-7, karakterisert ved at dysenes (8) hull utføres med en geometri slik at spylestrålen (9) spyler fra skovlens tupp (32) og inn mot skovlens rot (33), og spyler hele skovvel (3) fremside (2) og hele skovvel (3) bakside (4).

   Patentkrav 9.

   Oppfinnelsen gjelder en metode for vasking av gassturbin aksial kompressor skovler (3) ifølge krav 1-2-3-4-5-6-7-8, karakterisert ved at dysenes (8) hull utføres med en geometri slik at spylestrålen (9) under høyt trykk genererer store dråper slik at det oppnås en hard spylestråle (9) for optimal mekanisk vaskeeffekt.

   Patentkrav 10.

   Oppfinnelsen gjelder en metode for vasking av gassturbin aksial kompressor skovler (3) ifølge krav 1-2-3-4-5-6-7-8-9, karakterisert ved at vaskeenhet (14) med høytrykkspumpe og lanse (6) med dyser (8) utføres til å kunne vaske alle kompressorens skovle-trinn (10) samtidig, slik at turbinens stansperiode reduseres.