專利名稱：空氣過濾取樣點轉接器的制作方法
技術領域：
本文公開的主題涉及過濾，且更具體地，涉及用于在燃氣渦輪機中空氣過濾取樣 的空氣過濾取樣點轉接器(adaptor)。
背景技術：
燃氣渦輪機需要清潔的周圍空氣以增強它們的性能并延長它們的壽命周期。為了 避免空氣源的污染物進入燃氣渦輪機，在周圍空氣源和燃氣渦輪機集成空氣壓縮機之間布 置空氣過濾器。由于例如發(fā)電的運行承諾(operational commitments)，當關閉燃氣渦輪機 的能力受限時，可使用脈沖過濾器。脈沖過濾器是圓錐形的過濾器，“在運行中”，其依靠逆 著流動方向引入的空氣的脈沖射流來對它們進行清潔。典型地，該空氣過濾器包括具有足 夠的介質面積的成一陣列的多個灰塵過濾器濾筒(dust filter cartridge)，以應付燃氣 渦輪機的清潔空氣源需求。隨著時間的過去，在該過濾器介質上有取決于進入周圍空氣的 污垢含量的污染物積聚，這可導致空氣流的減少以及因此導致燃氣渦輪機的性能降低。通 過在正常的向前流動期間應用周期性反向流動射流脈沖，有可能清潔過濾器并且維持燃氣 渦輪機效率。典型地，以相反的流動方向應用高速度空氣的脈沖，以從過濾器介質中移除污 染物，并從而在正常操作期間再生過濾器。過濾器監(jiān)控探測器連續(xù)地監(jiān)控供給燃氣渦輪機 的空氣的品質。一系列管將空氣從脈沖過濾外殼引導至燃氣渦輪機的空氣壓縮機。為了檢 查脈沖過濾器是否適宜地過濾著包括濕氣和微粒的污染物，可將探測器放入已過濾的空氣 流中，該探測器可通過附接的儀器測量已過濾的空氣中(即清潔空氣側)的污染物的水平。 然而，因為過濾器外殼的尺寸和過濾器外殼的清潔空氣側的可接近性，在脈沖過濾外殼中 接近主空氣流區(qū)域已經是有問題的。目前，空氣取樣通過修改在過濾器外殼(即管)內的 檢查口(access hatch)并且引入探測器來實現，探測器以對空氣流程正確的角度對空氣進 行取樣。此方法是有問題的，因為檢查口通常不在理想的位置(在停滯空氣流區(qū)域中或者 在過濾外殼的臟空氣側中)。
發(fā)明內容
根據本發(fā)明的一個方面，描述了 一種取樣裝置。該取樣裝置可包括安裝底座、外管 殼、三角架構造以及取樣噴嘴安裝底座具有第一表面和第二表面；外管殼具有布置在安 裝底座的第一表面上的第一端；三角架構造聯接到安裝底座和外管殼上；取樣噴嘴布置在 外管殼的第二端上并且構造成接收空氣流。根據本發(fā)明的另一個方面，描述了一種取樣系統(tǒng)。該取樣系統(tǒng)可包括燃氣渦輪機、 脈沖過濾外殼、脈沖過濾器外殼管板脈沖過濾外殼聯接到燃氣渦輪機上并且與燃氣渦輪 機成流體連通；脈沖過濾器外殼管板聯接到脈沖過濾外殼上，該脈沖過濾器外殼管板具有 構造成容納脈沖過濾器濾筒的多個孔。該取樣系統(tǒng)還可包括聯接到該多個孔的其中一個孔 上的空氣過濾取樣點轉接器，以及聯接到該多個孔的其中一個孔上的脈沖過濾器濾筒，脈 沖過濾器濾筒聯接的該多個孔的其中一個孔鄰近空氣過濾取樣點轉接器聯接的該多個孔
3的其中一個孔。根據本發(fā)明的又另一個方面，描述了一種用于具有脈沖過濾外殼和脈沖過濾器外 殼管板的燃氣渦輪機的已過濾空氣取樣方法。該已過濾空氣取樣方法可包括將空氣過濾取 樣點轉接器聯接到脈沖過濾器外殼管板的已過濾側上。該空氣過濾取樣點轉接器可包括安 裝底座、外管殼、三角架構造和噴嘴安裝底座具有第一表面和聯接到多個孔的至少其中一 個孔上的第二表面；外管殼具有布置在安裝底座的第一表面上的第一端；三角架構造聯接 到安裝底座和外管殼上；噴嘴布置在外管殼的第二端上并且構造成接收空氣流。該已過濾 空氣取樣方法還可包括將噴嘴與脈沖過濾器外殼管板的鄰近的脈沖過濾器濾筒的孔相對 放置，以及對來自從該鄰近的脈沖過濾器濾筒流出的已過濾空氣流的空氣流進行取樣。由聯系附圖的以下描述，這些和其它優(yōu)點和特征將變得更清楚。
在本說明書所附的權利要求書中，特別地指出并且清楚地要求保護被認為是本發(fā) 明的主題。由聯系附圖的以下具體實施方式
，本發(fā)明的前述和其它特征以及優(yōu)點是明顯的， 其中圖1概略地圖示了在其中可實施示例性空氣過濾取樣點轉接器的燃氣渦輪機系 統(tǒng)；圖2概略地圖示了典型的單個脈沖過濾器濾筒；圖3概略地圖示了示例性空氣過濾取樣點轉接器；圖4概略地圖示了在脈沖過濾器外殼管板上的典型脈沖過濾器附近的示例性空 氣過濾取樣點轉接器；圖5概略地圖示了聯接到在外管殼內的內管上的噴嘴的橫截面圖；以及圖6圖示了一種根據示例性實施例用于將空氣過濾取樣點轉接器安裝到脈沖過 濾器外殼管板上的方法的流程圖。經由參考附圖的示例，具體實施方式
解釋了本發(fā)明的實施例以及優(yōu)點和特征。
具體實施例方式圖1概略地圖示了在其中可實施示例性空氣過濾取樣點轉接器的燃氣渦輪機系 統(tǒng)100。在示例性實施例中，該系統(tǒng)100可包括燃氣渦輪機105?？梢岳斫獾氖菫榱藞D示的 目的，已經省略了燃氣渦輪機105的許多細節(jié)。該系統(tǒng)100還可包括經由空氣管115可操作 地聯接到燃氣渦輪機105上并且與燃氣渦輪機105成流體連通的脈沖過濾外殼110。該系統(tǒng) 100還可包括用于從燃氣渦輪機105排出廢氣125的排氣框架(exhaust framework) 120。 在示例性實施例中，該脈沖過濾外殼110還可包括脈沖過濾器外殼管板130，該脈沖過濾器 外殼管板130可包括構造成支承脈沖過濾器濾筒140的一系列孔135。因而可理解的是脈 沖過濾器外殼管板130可包括脈沖過濾器濾筒的陣列，各脈沖過濾器濾筒均構造成接收對 用于燃氣渦輪機105的壓縮空氣需過濾的空氣脈沖。典型地，該脈沖過濾器外殼管板130 可包括幾百個脈沖過濾器濾筒。圖2概略地圖示了如圖1中圖示的典型的單個脈沖過濾器濾筒140。典型地通過 連接到脈沖過濾器外殼管板130上的三角架支柱150經由固定孔155支承該脈沖過濾器濾筒140?？蓪嵤├绲幌抻诼菽负吐菟嬙斓娜魏魏线m的緊固件以將三角架支柱150經 由固定孔155附接在該脈沖過濾器外殼管板130上。由箭頭160代表的空氣從脈沖過濾器 濾筒140的未過濾側流動至脈沖過濾器濾筒140的已過濾側，該已過濾側在脈沖過濾外殼 的內部，在該脈沖過濾外殼中可進行空氣品質測量。在示例性實施例中，可從脈沖過濾器外 殼管板130的脈沖過濾器濾筒的陣列中移除單個脈沖過濾器濾筒140，并且可將單個空氣 過濾取樣點轉接器插入該移除的脈沖過濾器濾筒140的位置。在此類布置中，該空氣過濾 取樣點轉接器可鄰近至少一個其它脈沖過濾器濾筒定位，以測量穿過那個其它脈沖過濾器 濾筒140的已過濾空氣的空氣品質。圖3概略地圖示了示例性空氣過濾取樣點轉接器300。如在本文中所述，從脈沖 過濾器外殼管板130和孔135移除脈沖過濾器濾筒140，并將示例性空氣過濾取樣點轉接 器300附接在脈沖過濾器外殼管板130上。該移除的脈沖過濾器濾筒在其被移除前存在于 脈沖過濾器外殼管板130的未過濾空氣側上。隨后的空氣過濾取樣點轉接器300的安裝是 在脈沖過濾器外殼管板130的已過濾空氣側上。在示例性實施例中，該空氣過濾取樣點轉 接器300可包括通常為J形的伸長的外管殼305?？梢岳斫獾氖峭夤軞さ腏形狀允許如在 本文中進一步描述的鄰近的脈沖過濾器濾筒140的取樣。該外管殼305可包括第一(伸長 的)管部分310，該第一管部分310附接到安裝底座350的第一表面351上并且垂直于該 第一表面351。該外管殼305還可包括與第一管部分310毗鄰并且正交的第二管部分315。 該外管殼305還可包括與第二管部分315毗鄰并且正交的第三管部分320。該第三管部分 320還平行于第一管部分310，并且定向成與安裝底座350正交?？梢岳斫獾氖堑谝还懿糠?310、第二管部分315和第三管部分320的毗鄰構造形成了該外管殼的J形狀。仍然參考圖3，在示例性實施例中，該空氣過濾取樣點轉接器300還可包括構造成 從鄰近的脈沖過濾器濾筒接收脈沖空氣流355的取樣噴嘴325，如參考圖4在本文中進一步 所述。在示例性實施例中，該外管殼305經由緊固件345附接到安裝底座350上。該緊固 件可以是但不限于一系列螺母。同樣地，第一管部分310的一部分可包括螺紋以與該系列 螺母以螺紋接合配合。其它緊固件可包括但不限于螺紋口(threaded port)、壓縮式接頭、 壓緊接頭(bulkhead fitting)和凸緣裝置?？梢岳斫獾氖窃谄渌纠詫嵤├锌紤]了 其它緊固件。用這些緊固件，可將該外管殼305固定在安裝底座350上的期望位置，從而固 定在脈沖過濾器外殼管板130上。在其它示例性實施例中，該外管殼305可例如通過焊接 而與該安裝底座350形成一體。在示例性實施例中，該空氣過濾取樣點轉接器300還可包括可構造成沿第一管部 分310滑動的支承套330。在其它示例性實施例中，該支承套330可在固定的位置處例如通 過焊接聯接到外管殼305上。該支承套330構造成容納且支承定位成三角架構造的三角架 支柱335。該支承三腳架支柱335可以以固定的角度例如通過焊接聯接到支承套上。在其 它示例性實施例中，通過例如但不限于螺母和螺栓裝置的合適的緊固件，該支承三角架支 柱335可樞轉地聯接到支承套管330上。該支承三角架支柱335可經由緊固件340聯接到安裝底座350上，緊固件340可 以是但不限于螺母和螺栓構造。例如，螺栓可插過相應的固定孔155和在相應的支承三角 架支柱335的一端上的對應的孔。然后可將螺母置于螺紋接合以將該支承三角架支柱335 緊固到安裝底座350和相應的固定孔155上。其它緊固件可包括但不限于螺紋口、壓縮式
5接頭、壓緊接頭和凸緣裝置?？梢岳斫獾氖窃谄渌纠詫嵤├锌紤]了其它緊固件。用 這些緊固件，可將支承三角架支柱335固定在安裝底座350上的期望位置，并從而固定在脈 沖過濾器外殼管板130上。在其它示例性實施例中，該支承三角架支柱335可例如通過焊 接與安裝底座350形成一體。在示例性實施例中，該空氣過濾取樣點轉接器300還包括布置在安裝底座350和 脈沖過濾器外殼管板130之間的外徑墊圈。該外徑墊圈在安裝底座350和脈沖過濾器外殼 管板130之間形成密封，使得減少的污染物進入安裝底座350和脈沖過濾器外殼管板130 之間。圖4概略地圖示了脈沖過濾器外殼管板130上的典型脈沖過濾器140鄰近的示例 性空氣過濾取樣點轉接器300。在示例性實施例中，如在本文中所述，該空氣過濾取樣點轉 接器300聯接到脈沖過濾器外殼管板130上。該外管殼305的J形取向使取樣噴嘴325定 向，使得在由箭頭405代表的未過濾的脈沖空氣流被脈沖過濾器濾筒140過濾后，該取樣噴 嘴325接收由箭頭410代表的脈沖空氣流。同樣地，將取樣噴嘴325定位成與脈沖過濾器濾 筒140的各自的孔135相對，導致進入取樣噴嘴325的直空氣流。比較而言，在由箭頭415 代表的未過濾脈沖空氣流被相應的脈沖過濾器濾筒140過濾之后，由箭頭420代表脈沖空 氣流。在示例性實施例中，空氣過濾取樣點轉接器300還可包括內管370，該內管370定 位在外管殼305內，并從外管殼305和在脈沖過濾器外殼管板130的未過濾側上的安裝底 座350的第二表面352伸出。因而可以理解的是該外管殼305包括支承內管370的中空內 部。該內管370與取樣噴嘴325成流體連通，使得在取樣噴嘴325處采集的脈沖已過濾空 氣可流經內管370。圖5圖示了聯接到在外管殼305內的內管370上的取樣噴嘴325的橫 截面圖。在示例性實施例中，取樣噴嘴325的尺寸選擇成與空氣管成比例，空氣過濾取樣點 轉接器300置入該空氣管中用于空氣取樣。將尺寸選擇成使得將正確比例的空氣流采集在 取樣噴嘴325中，該正確比例的空氣流是在空氣管115中的空氣流的真實取樣?？梢岳斫?的是過度取樣空氣流可導致對空氣流中的污染物的過度估計。相反地，不足取樣可導致對 空氣流中的污染物的不足估計。在示例性實施例中，內管運送脈沖已過濾空氣，使得該脈沖已過濾空氣從脈沖過 濾器外殼管板130的已過濾側轉移至脈沖過濾器外殼管板130的未過濾側到達測量儀器 380。本領域技術人員可理解的是可提供測量儀器380以測量已過濾空氣的品質，例如但不 限于濕氣和微粒水平。還可理解的是測量儀器380位于遠離脈沖過濾器濾筒140的陣列的 合適的位置處，使得測量儀器380不與用于過濾的空氣流的脈沖發(fā)生干涉。圖6圖示了一種根據示例性實施例用于將空氣過濾取樣點轉接器300安裝在脈沖 過濾器外殼管板上的方法600的流程圖。如本文中所述，該空氣過濾取樣點轉接器300可 取代現有的脈沖過濾器濾筒。還可以理解的是該脈沖過濾外殼管板130既可用示例性空氣 過濾取樣點轉接器300翻新，也可最初就安裝有示例性空氣過濾取樣點轉接器300。不管 該脈沖過濾器外殼管板130是用示例性空氣過濾取樣點轉接器300翻新還是最初安裝有該 示例性空氣過濾取樣點轉接器300，在框610處，用戶首先確定在其上要放置空氣過濾取樣 點轉接器300的合適的孔135。如果脈沖過濾器外殼管板130被翻新，則在框620處將現 有的脈沖過濾器濾筒140從脈沖過濾器外殼管板130中移除。在框630處，將空氣過濾取樣點轉接器300定位在脈沖過濾器外殼管板130上。在框640處，將最初安裝或翻新的脈 沖過濾器外殼管板130定位在脈沖過濾外殼110中，且用戶取樣脈沖已過濾的空氣。在示 例性實施例中，在取樣噴嘴325中采集從鄰近的脈沖過濾器濾筒140流出的已過濾的空氣。 如上所述，將取樣噴嘴325的尺寸選擇成與空氣管115中的空氣流成比例，使得采集污染物 的精確測量量。該已過濾的空氣流在內管370中行進至脈沖過濾器外殼管板130的未過濾 側，用于在測量儀器380中的采集和測量。可以理解的是本文所述的示例性實施例克服了接近脈沖過濾器外殼中需要采樣 的空氣流區(qū)域的問題。通過移除脈沖過濾器濾筒并用示例性空氣過濾取樣點轉接器代替該 脈沖過濾器濾筒，可將取樣點噴嘴定位在希望的空氣流中以進行精確取樣。本文所述的示 例性實施例還使得能夠在先前并非很適合安裝空氣品質取樣裝置的過濾器外殼(例如需 要對現有空氣管進行修改的外殼)上執(zhí)行取樣。已經相對于已過濾的空氣品質的測量描述了在本文中所述的示例性實施例。在其 它示例性實施例中，考慮了其它介質(例如其它氣體微粒流、液體流或其它流體)的取樣。 同樣地，可取樣其它介質，包括但不限于空氣的微粒含量；進入過濾器外殼的清潔側的空氣 的溫度；在清潔空氣路徑內的空氣的濕氣/濕度；空氣的速度(帶有發(fā)現停滯空氣區(qū)域/湍 流空氣流的選項)；氣體探測(進入空氣流的爆炸性氣體)；侵蝕(試樣)；內窺鏡檢查；診 斷脈沖效率(可能聯系到對于最適宜的增加的正時/增加的濾筒置換的壓差)；壓差；以及 用于以上的組合的多傳感探測器。還可以理解的是本文所述的定位該示例性空氣過濾取樣點轉接器的能力提供了 另外的以下能力用于取樣的儀器的互換能力；將探測器鎖定在外殼內的能力；橫跨過濾 器表面描畫參數(即壓力、速度、過濾效率、溫度和濕度)的曲線的能力；描述過濾器性能的 特性的能力；以及脈沖過濾器性能診斷的能力。雖然已聯系僅有限數量的實施例對本發(fā)明進行了詳細描述，但應該容易理解的是 本發(fā)明不限于此類公開的實施例。相反，本發(fā)明可被修改以結合迄今尚未描述、但與本發(fā)明 的精神和范圍相稱的任何數量的變型、變更、替代或等同裝置。另外，雖然已經描述了本發(fā) 明的各種實施例，但應該理解的是本發(fā)明的各方面可僅包括其中一些所描述的實施例。因 此，本發(fā)明不應視作被前面的描述限制，而是僅被所附權利要求書的范圍限制。
權利要求
一種燃氣渦輪機取樣系統(tǒng)(100)，包括燃氣渦輪機(105)；脈沖過濾外殼(110)，其聯接到所述燃氣渦輪機(105)上并且與所述燃氣渦輪機(105)成流體連通；脈沖過濾器外殼管板(130)，其聯接到所述脈沖過濾外殼(110)上，所述脈沖過濾器外殼管板(130)具有構造成容納脈沖過濾器濾筒(140)的多個孔(135)；空氣過濾取樣點轉接器(300)，其聯接到所述多個孔(135)的其中一個孔上；以及脈沖過濾器濾筒(140)，其聯接到所述多個孔(135)的其中一個孔上，該其中一個孔鄰近所述空氣過濾取樣點轉接器(300)聯接到的所述多個孔(135)的其中一個孔。
2.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖過濾器外殼管板(130)包括已過 濾側和未過濾側。
3.根據權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣過濾取樣點轉接器(300)聯接到 所述已過濾側上。
4.根據權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，脈沖過濾器濾筒(140)聯接到所述未過濾 側上。
5.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣過濾取樣點轉接器(300)包括 安裝底座(350)，其具有第一表面(351)以及聯接到所述多個孔(135)的至少其中一個孔上的第二表面(352)；外管殼(305)，其具有布置在安裝底座(350)的所述第一表面上的第一端； 三角架構造(335)，其聯接到所述安裝底座(350)和所述外管殼(305)上；以及 取樣噴嘴(325)，其布置在所述外管殼(305)的第二端上，并且構造成接收空氣流，其 中，所述取樣噴嘴(325)的尺寸與空氣管成比例，所述空氣過濾取樣點轉接器(300)為空氣 取樣而放置在所述空氣管中。
6.根據權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括聯接到所述外管殼(305) 上的支承套(330)。
7.根據權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述三角架構造(335)經由所述支承套 (330)聯接到所述外管殼(305)上。
8.根據權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括內管(370)，所述內管 (370)布置在所述外管殼(305)內，并且聯接到所述取樣噴嘴(325)上并與所述取樣噴嘴 (325)成流體連通。
9.根據權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述內管(370)從所述安裝底座(350)的 所述第二表面(352)突出到所述未過濾側。
10.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括聯接到所述內管(370) 上并與所述內管(370)成流體連通的測量儀器(380)。
全文摘要
本發(fā)明涉及空氣過濾取樣點轉接器(300)，其用于燃氣渦輪機(105)空氣入口的脈沖空氣過濾取樣。根據本發(fā)明的一個方面，描述了一種取樣裝置。該取樣裝置可包括安裝底座(350)、外管殼(305)、三角架構造(335)和取樣噴嘴(325)安裝底座(350)具有第一表面(351)和第二表面(352)；外管殼(305)具有布置在安裝底座(350)的第一表面(351)上的第一端；三角架構造(335)聯接到安裝底座(350)和外管殼(305)上；取樣噴嘴(325)布置在外管殼(305)的第二端上并且構造成接收空氣流。
文檔編號F02C7/00GK101865793SQ201010171039
公開日2010年10月20日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權日2009年4月20日
發(fā)明者A·R·派克, R·C·科斯格羅夫 申請人:通用電氣公司