用于燃氣渦輪空氣進氣的過濾系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于燃氣渦輪空氣進氣的過濾系統(tǒng)和方法
[0001]本申請是申請日為2014年3月6日的PCT國際專利申請，要求申請日為2013年3月8日的美國臨時申請Serial N0.61/774，676和申請日為2014年2月21日的美國臨時申請Serial N0.61/942，844的優(yōu)先權，所述專利文獻以其全文形式被援引加入本文。
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及用于過濾燃氣渦輪機進氣的空氣的過濾器和方法。
【背景技術】
[0003]進氣過濾系統(tǒng)一般用于與燃氣渦輪機一起使用并通過從進氣中除去鹽、粉塵、腐蝕性物質(zhì)和水以阻止它們進入燃氣渦輪機并腐蝕和/或損壞燃氣渦輪機部件來運行。燃氣渦輪機損壞和腐蝕可導致運行效率低下或故障以及經(jīng)濟損失。
[0004]希望可以容易地被改裝入現(xiàn)有系統(tǒng)的系統(tǒng)。此外，希望可以根據(jù)環(huán)境容易地調(diào)節(jié)以適應或多或少過濾級的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]披露了用于燃氣渦輪機進氣的過濾系統(tǒng)。
[0006]在示例方面，系統(tǒng)包括外殼，所述外殼具有內(nèi)部、入口結構、和具有出口結構的出口罩。入口結構限定入口流面，用于吸入未過濾的空氣。出口結構限定出口流面，用于使已過濾的空氣離開。入口流面和出口流面彼此成角度。所述角度可相對于彼此在45-135°之間的范圍。系統(tǒng)包括容納在外殼的內(nèi)部的至少第一和第二級的過濾元件結構。第一和第二級的過濾元件結構可操作地密封在外殼內(nèi)，使得流過入口結構的空氣在通過出口結構離開之前必須通過第一和第二級的過濾元件結構。出口罩無第一和第二級的過濾元件結構。
[0007]至少第一和第二級的過濾元件結構可包括可操作地密封在外殼內(nèi)的至少第三級的過濾元件結構。
[0008]在一些方面，至少第一和第二級的過濾元件結構包括可操作地密封在外殼內(nèi)的多個更多級的過濾元件結構，每一級在外殼中位于其它級的上游或下游。
[0009]在一些實施例中，至少第一和第二級的過濾元件結構之一包括在入口結構處或鄰近入口結構的預過濾器結構。預過濾器結構可以是最上游級的過濾元件結構。
[0010]第一級的過濾元件結構可包括多個元件，所述多個元件可操作地由第一管板容納在外殼的內(nèi)部中。
[0011]第二級的過濾元件結構可包括多個元件，所述多個元件可操作地由第二管板容納在外殼的內(nèi)部中。第二管板位于第一管板的下游。
[0012]在一個方面，第一管板+/-30 °的平行于入口流面。第二管板與第一管板相間隔并且+/-30°的平行于第一管板。
[0013]在示例實施例中，第二管板可包括一系列的臺階。
[0014]在一個方面，第二級過濾元件結構垂直定向于第一級過濾元件結構之上，并且第二級過濾元件結構的水平占用空間小于第一級過濾元件結構的水平占用空間。
[0015]外殼可包括基座結構，在基面之上垂直相間隔的固定第一級過濾元件。入口流面位于基面和第一級過濾元件結構之間。
[0016]在一個方面，入口流面和出口流面相對于彼此成角度70-110°。
[0017]在一些系統(tǒng)中，脈沖噴射系統(tǒng)被定向在外殼內(nèi)部中并被設置成周期性地向第一級過濾元件結構發(fā)送一股流體。
[0018]在包括脈沖噴射系統(tǒng)的系統(tǒng)中，在外殼內(nèi)部可設置有管板，將內(nèi)部分成未過濾的空氣空間和已過濾的空氣空間。管板會具有多個孔，并且管板會在未過濾的空氣空間具有臟空氣側(cè)并在干凈空氣空間具有相對的凈化空氣側(cè)。多個脈沖收集器可被安裝成與未過濾的空氣空間中的管板的孔相通。第一級過濾元件結構可被安裝成與未過濾的空氣空間的脈沖收集器相通，脈沖收集器軸向位于第一級過濾元件和管板之間。
[0019]在一些系統(tǒng)中，脈沖收集器可以是文氏管(Venturi)部件。
[0020]在一些系統(tǒng)中，脈沖收集器可以是無孔/非多孔的、非穿孔的管。
[0021]在一些示例中，管板的干凈空氣側(cè)無脈沖收集器。
[0022]脈沖噴射系統(tǒng)可以包括吹管，具有的管延伸部將一股流體引向第一級過濾元件結構。
[0023]脈沖噴射系統(tǒng)可以包括具有孔的吹管，無管延伸部將一股流體引向第一級過濾元件結構。
[0024]在一些示例中，系統(tǒng)是靜態(tài)系統(tǒng)并且無脈沖噴射凈化系統(tǒng)。
[0025]第二級過濾元件結構可包括多個過濾元件，具有非圓柱形和非板式形狀的介質(zhì)包。
[0026]第二級過濾元件結構可包括多個過濾元件，具有褶狀介質(zhì)并具有波形截面。
[0027]第一級過濾元件結構可包括多個褶狀介質(zhì)的圓柱形元件。
[0028]在另一方面，披露了過濾燃氣渦輪機系統(tǒng)的空氣的方法。所述方法包括引導待過濾的空氣通過具有內(nèi)部的外殼的入口結構的入口流面。所述方法可包括引導空氣通過容納在外殼的內(nèi)部中的至少第一和第二級的過濾元件結構。第一和第二級的過濾元件結構可操作地密封在外殼內(nèi)，使得流過入口結構的空氣必須通過第一和第二級的過濾元件結構。所述方法可包括引導空氣通過具有限定出口流面的出口結構的出口罩。出口流面可相對于入口流面成角度45-135°。出口罩可以沒有第一和第二級的過濾元件結構。
[0029]在一個方面，引導空氣通過至少第一和第二級的過濾元件結構的步驟包括引導空氣通過可操作地密封在外殼內(nèi)的多個更多級的過濾元件結構，每一級位于外殼中其它級的上游或下游中的一個。
[0030]在一些示例方法中，可能存在周期性地將流體的噴射脈沖從第一級過濾元件結構的下游側(cè)引向上游側(cè)的步驟。
[0031]周期性地引導流體的噴射脈沖的步驟可包括引導流體的噴射脈沖通過位于外殼的未過濾空氣空間中的多個脈沖收集器，并然后將噴射脈沖引向第一級過濾元件結構。
[0032]在一些方法中，引導流體的噴射脈沖通過多個脈沖收集器的步驟可包括引導流體的噴射脈沖通過沒有脈沖收集器的外殼的已過濾空氣空間。
[0033]一些方法可包括周期性地引導流體的噴射脈沖的步驟，包括引導流體的噴射脈沖通過從吹管伸出的多個管延伸部。
[0034]在另一方面，披露了燃氣禍輪空氣進氣系統(tǒng)，包括外殼，所述外殼具有入口結構、用于排放已過濾空氣的出口罩、和內(nèi)部空間；設置在外殼空間中的管板，所述管板將空間分成未過濾的空氣空間和已過濾的空氣空間；所述管板具有多個孔；多個脈沖收集器，被安裝成與未過濾的空氣空間的管板上的孔相通；和，多個過濾元件，被安裝成與未過濾的空氣空間中的脈沖收集器相通，脈沖收集器軸向位于元件和管板之間。
[0035]管板可在未過濾的空氣空間具有臟空氣側(cè)并在干凈空氣空間具有相對的凈化空氣側(cè)，其中管板的凈化空氣側(cè)無脈沖收集器。
[0036]過濾元件可包括具有褶狀過濾介質(zhì)的管狀元件，所述管狀元件具有開口的過濾器內(nèi)部以接納已過濾的空氣，所述開口的過濾器內(nèi)部與脈沖收集器的內(nèi)部空間空氣流相通。
[0037]系統(tǒng)可包括脈沖發(fā)生器，所述脈沖發(fā)生器被設置成周期性地從已過濾的空氣空間發(fā)射氣體脈沖，通過管板孔，通過脈沖收集器，并進入過濾元件。
[0038]脈沖收集器可具有通道，所述通道從位于脈沖收集器元件的過濾器端部處的過濾器端部開口向位于脈沖收集器的管板端部處的管板開口延伸通過脈沖收集器。
[0039]脈沖發(fā)生器可被設置成沿著脈沖軸從脈沖發(fā)生器延伸通過管板中的孔、脈沖收集器中的管板開口、和脈沖收集器中的過濾器端部開口輸送空氣的脈沖，其中脈沖發(fā)生器包括位于脈沖軸上的脈沖出口，并且空氣的脈沖通過其沿著脈沖軸被輸送，脈沖出口由不相對于脈沖軸分開的相對的壁限定，并且其中脈沖出口限定脈沖出口水力直徑；和，沿著脈沖軸從脈沖出口到過濾元件開口測量脈沖距離，并且脈沖距離是脈沖出口水力直徑的30倍或更多倍。
[0040]脈沖距離可以是脈沖出口水力直徑的60倍或更小。
[0041]脈沖距離可以是脈沖出口水力直徑的35倍或更多倍。
[0042]脈沖距離可以是脈沖出口水力直徑的50倍或更小。
[0043]過濾元件開口的水力直徑可以是脈沖收集器的過濾器端部開口的水力直徑的112%或更小。
[0044]過濾元件開口的水力直徑可以是脈沖收集器的過濾器端部開口的水力直徑的90%或更大。
[0045]過濾元件開口的水力直徑可以是脈沖收集器的過濾器端部開口的水力直徑的108%或更小。
[0046]過濾元件開口的水力直徑可以是脈沖收集器的過濾器端部開口的水力直徑的95%或更大。
[0047]過濾元件開口的水力直徑和脈沖收集器的過濾器端部開口的水力直徑之間的差的絕對值可以在過濾元件開口的水力直徑的2 %內(nèi)或更小。
[0048]在一些實施例中，入口結構限定入口流面，而出口罩限定出口流面。入口流面和出口流面可相對于彼此成角度45-135°。多個過濾元件可包括第一級。進氣系統(tǒng)還可包括位于第一級下游的第二級的過濾元件，而出口罩沒有第一和第二級的過濾元件結構。
[0049]在另一方面，披露了改裝燃氣渦輪空氣進氣系統(tǒng)的方法。所述系統(tǒng)可具有外殼，所述外殼具有臟空氣入口、已過濾的空氣出口、和內(nèi)部空間；設置在外殼空間中的管板，所述管板將空間分成未過濾的空氣空間和已過濾的空氣空間；管板具有多個孔；和，多個脈沖收集器(可以是文氏管元件)，被安裝成與已過濾的空氣空間中的管板的孔相通。所述方法可包括從管板移除脈沖收集器(例如文氏管元件)；在未過濾的空氣空間中安裝多個脈沖收集器，與管板的孔相通；和，在未過濾的空氣空間中安裝多個過濾元件，與脈沖收集器相通，使得脈沖收集器軸向位于過濾元件和管板之間。
[0050]不同示例的希望的產(chǎn)品特征和方法部分在下文的說明中得以闡述，部分會由說明書顯而易見得到，或可通過實施本發(fā)明的不同方面得知。本發(fā)明的多個方面可能涉及各特征以及特征的組合。應當理解，前面的總體描述和后面的具體描述均僅是說明性的，并不限制所要求保護的發(fā)明。
【附圖說明】
[0051]圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理構造的用于燃氣渦輪空氣進氣的過濾系統(tǒng)的一個實施例的局部分解的透視圖；
[0052]圖2是圖1的系統(tǒng)的側(cè)視圖；
[0053]圖3是圖1的系統(tǒng)的前視圖，其中前裙緣被移除，示出在圖2中的截面A-A處的視圖；
[0054]圖4是圖1的系統(tǒng)的俯視圖；
[0055]圖5是圖1的系統(tǒng)的側(cè)向剖視圖，截面沿著圖4的線B-B剖開；
[0056]圖6是根據(jù)本發(fā)明的原理構造的用于燃氣渦輪空氣進氣的過濾系統(tǒng)的另一實施例的示意性側(cè)視圖；
[0057]圖7是根據(jù)本發(fā)明的原理構造的用于燃氣渦輪空氣進氣的過濾系統(tǒng)的另一實施例的示意性側(cè)視圖；
[0058]圖8是根據(jù)本發(fā)明的原理構造的用于燃氣渦輪空氣進氣的過濾系統(tǒng)的另一實施例的示意性側(cè)視圖；
[0059]圖9是根據(jù)本發(fā)明的原理構造的用于燃氣渦輪空氣進氣的過濾系統(tǒng)的另一實施例的示意性側(cè)視圖；
[0060]圖10是根據(jù)本發(fā)明的原理構造的用于燃氣渦輪空氣進氣的過濾系統(tǒng)的另一實施例的示意性側(cè)視圖；
[0061]圖11是根據(jù)本發(fā)明的原理構造的用于燃氣渦輪空氣進氣的過濾系統(tǒng)的另一實施例的示意性透視圖；
[0062]圖12是本文所述的過濾系統(tǒng)中脈沖發(fā)生器和連接至脈沖收集器的過濾元件之間的關系的一個說明性實施例的示意圖；
[0063]圖13是在脈沖收集器和過濾元件之間的結合處的脈沖收集器和過濾元件之間的關系的一個說明性實施例的剖視圖；
[0064]圖14A和14B示出了本文所述的空氣過濾系統(tǒng)中的