使燃氣渦輪發動機防腐蝕的燃氣渦輪發動機系統及方法
【技術領域】
[0001]本文公開的主題大體上涉及渦輪，如，用于發電的那些，并且更具體的涉及用于向燃氣渦輪給予防腐蝕的方法及系統。
【背景技術】
[0002]用于發電的渦輪使用多種不同類型的燃料，如，天然氣體或合成氣體，以及各種重量和粘性的霧化液體燃料。此類渦輪的實例為燃氣渦輪發動機。
[0003]渦輪和其中的構件(例如，渦輪葉片)在一定時間內經歷環境條件，其最終導致由于燃燒的副產物形成的灰塵和碎屑和/或各種殘余物的沉積物的累積引起的沖擊破壞。結果，維持了對空氣壓縮機區段和/或渦輪區段的葉片和靜葉的不同程度的破壞。所得的破壞范圍從點蝕到較大的物理破壞，例如，外來物體破壞、腐蝕、末梢侵蝕、后緣變薄和/或定子靜葉根部侵蝕。此類破壞導致渦輪效率的損失和/或渦輪構件的退化。
[0004]盡管各種清洗方法用于移除導致破壞如腐蝕的累積沉積物，但這些方法在清潔燃氣渦輪的壓縮機區段和下游的渦輪區段的隨后的級中低效。維持對燃氣渦輪發動機構件的破壞通常通過混合、拋光和/或磨削技術在燃氣渦輪發動機的脫機維護和/或修復期間來修復。然而，點蝕、裂紋和凹坑不可通過混合來充分的修復。其它技術涉及顯著的結構改變，以修復破壞區域，且可不利地影響燃氣渦輪構件的操作。如果不處理，點蝕和凹坑促進相對較快的裂紋傳播且加速受影響的渦輪構件的腐蝕。此外，此類修復方法在不顯著拆卸和再組裝的情況下，不能直接接近燃氣渦輪的難以接近的區域。此類修復方法還存在使用大量附加設備的局限性，增加了資本和勞動成本。
[0005]因此，需要一種向燃氣渦輪給予防腐蝕以便解決一個或多個前述挑戰的系統及其相關的方法。
【發明內容】
[0006]根據本發明的一個方面，一種燃氣渦輪發動機系統包括燃氣渦輪發動機，燃氣渦輪具有壓縮機區段、燃燒系統、渦輪區段、壓縮區段空氣抽出管路和渦輪區段冷卻空氣管路；水供應管路，水供應管路與水供應源流體連通，水作為蒸汽供應；防腐劑供應管路，防腐劑供應管路與防腐劑供應源流體連通，防腐劑為基于胺(多胺)的腐蝕抑制劑；混合室，混合室與水供應管路和防腐劑供應管路流體連通，混合室構造成從水供應管路接收水且從防腐劑供應管路接收防腐劑，以產生防腐混合物，防腐混合物為防腐劑和水的混合物；以及防腐混合物供應管路，防腐混合物供應管路與混合室和壓縮機區段空氣抽出管路和渦輪區段冷卻空氣管路流體連通來有選擇的將防腐混合物供應至燃氣渦輪發動機的壓縮機區段和/或渦輪區段，其中防腐混合物引入燃氣渦輪發動機的壓縮機區段或渦輪區段中來作為溶液液體蒸汽混合物。
[0007]根據本發明的另一個方面，一種用于向燃氣渦輪發動機給予防腐蝕的方法，包括從水供應源經由水供應管路供應水至混合室,水作為蒸汽供應；將防腐劑從防腐劑供應源經由防腐劑供應管路供應至混合室，防腐劑為多胺腐蝕抑制劑；在混合室中混合水和防腐劑來形成防腐混合物；將防腐混合物經由防腐混合物供應管路和壓縮機區段空氣抽出管路和/或渦輪區段冷卻空氣管路輸送至燃氣渦輪發動機的壓縮機區段和/或燃氣渦輪發動機的渦輪區段；將防腐混合物噴射到燃氣渦輪發動機的壓縮機區段和/或燃氣渦輪發動機的渦輪區段；以及以防腐混合物涂布燃氣渦輪發動機的壓縮機區段和/或渦輪區段的至少一部分。
[0008]方案1:一種燃氣渦輪發動機系統,包括:
燃氣渦輪發動機，燃氣渦輪發動機具有壓縮機區段、燃燒區段、渦輪區段、壓縮機區段空氣抽出管路和渦輪區段冷卻空氣管路；
水供應管路，水供應管路與水供應源流體連通，水作為蒸汽供應；
防腐劑供應管路，防腐劑供應管路與防腐劑供應源流體連通，防腐劑為多胺腐蝕抑制劑；
混合室，混合室與水供應管路和防腐劑供應管路流體連通，混合室構造成從水供應管路接收水和從防腐劑供應管路接收防腐劑，以產生防腐混合物，防腐混合物為防腐劑和水的混合物；以及
防腐混合物供應管路，防腐混合物供應管路與混合室和壓縮機區段空氣抽出管路和渦輪區段冷卻空氣管路流體連通，以有選擇地將防腐混合物供應至燃氣渦輪發動機的壓縮機區段和/或渦輪區段，其中防腐混合物作為液體蒸汽混合物引入燃氣渦輪發動機的壓縮機區段或渦輪區段。
[0009]方案2:根據方案I的燃氣渦輪發動機系統，其中，還包括:
至少一個泵，至少一個泵與水供應管路、防腐劑供應管路和/或防腐混合物供應管路流體連通；以及
控制系統，控制系統與至少一個泵和水供應管路、防腐劑供應管路和/或防腐混合物供應管路操作連通，
其中控制系統構造成調節水、防腐劑和/或防腐混合物穿過水供應管路、防腐劑供應管路和/或防腐混合物供應管路的流動。
[0010]方案3:根據方案2的燃氣渦輪發動機系統，其中，控制系統還包括:
控制處理器；
與控制處理器相關聯的控制顯示器；以及
設置在水供應管路、防腐劑供應管路和/或防腐混合物供應管路中的至少一個壓力傳感器，至少一個壓力傳感器與控制處理器數據通信，以用于感測水供應管路、防腐劑供應管路和/或防腐混合物供應管路中的水、防腐劑和/或防腐混合物的壓力。
[0011]方案4:根據方案3的燃氣渦輪發動機系統，其中，控制系統還包括:
至少一個流動控制閥，其定位在水供應管路、防腐劑供應管路和/或防腐混合物供應管路中，至少一個流動控制閥與控制處理器通信，以允許至少一個流動控制閥在至少開啟位置與閉合位置之間的促動，促動由控制處理器引起；以及
至少一個流動傳感器，其設置在水供應管路、防腐劑供應管路和/或防腐混合物供應管路中，至少一個流動傳感器與控制處理器通信，以用于感測水、防腐劑和/或防腐混合物在水供應管路、防腐劑供應管路和/或防腐混合物供應管路中的流動。
[0012]方案5:根據方案I的燃氣渦輪發動機系統，其中，防腐混合物同時地供應至燃氣渦輪發動機的壓縮機區段和渦輪區段。
[0013]方案6:根據方案I的燃氣渦輪發動機系統，其中，防腐混合物供應管路還包括: 防腐混合物供應歧管，其與混合室流體連通地連接；
壓縮機區段分支管路，其與防腐混合物供應歧管流體連通地連接，以將防腐混合物從防腐混合物供應歧管經由壓縮機區段空氣抽出管路供應至燃氣渦輪發動機的壓縮機區段；以及
渦輪區段分支管路，其與防腐混合物供應歧管流體連通地連接，以將防腐混合物從防腐混合物供應歧管經由渦輪區段冷卻空氣管路供應至燃氣渦輪發動機的渦輪區段。
[0014]方案7:根據方案6的燃氣渦輪發動機系統，其中，防腐混合物供應管路還包括: 渦輪承口供應管路，其與防腐混合物供應歧管流體連通地連接，以將防腐混合物從防腐混合物供應歧管供應至燃氣渦輪發動機的承口。
[0015]方案8:根據方案6的燃氣渦輪發動機系統，其中，壓縮機區段分支管路與防腐混合物供應歧管流體連通，以將防腐混合物從防腐混合物供應歧管經由壓縮機區段空氣抽出管路供應至燃氣渦輪發動機的壓縮機區段的后區，燃氣渦輪發動機的壓縮機區段的后區為燃氣渦輪發動機的壓縮機區段的第9級和/或第13級。
[0016]方案9:根據方案6的燃氣渦輪發動機系統，其中，渦輪區段分支管路與防腐混合物供應歧管流體連通，以將防腐混合物從防腐混合物供應歧管供應至燃氣渦輪發動機的渦輪區段的第2級和/或第3級。
[0017]方案10:根據方案I的燃氣渦輪發動機系統，其中，防腐劑供應源為外部槽，其經由一個或多個快速斷開件連接到防腐劑供應管路上且與其流體連通。
[0018]方案11:根據方案I的燃氣渦輪發動機系統，其中，還包括:
清潔劑供應管路，清潔劑供應管路與清潔劑供應源和混合室流體連通，混合室構造成從水供應管路接收水且從清潔劑供應管路接收清潔劑來產生清潔混合物；以及
清潔混合物供應管路，清潔混合物供應管路與混合室和壓縮機區段空氣抽出管路和渦輪區段冷卻空氣管路流體連通，以有選擇地將清潔混合物供應至燃氣渦輪發動機的壓縮機區段和/或渦輪區段。
[0019]方案12:根據方案11的燃氣渦輪發動機系統，其中，清潔混合物和沖洗水在防腐混合物供應至燃氣渦輪發動機的壓縮機區段和/或渦輪區段之前供應至燃氣渦輪發動機的壓縮機區段和/或渦輪區段。
[0020]方案13:根據方案I的燃氣渦輪發動機系統，其中，防腐混合物為第一防腐混合物，其有選擇地供應至壓縮機區段，且具有一定防腐劑與蒸汽的比率，比率不同于有選擇地供應至燃氣渦輪發動機的渦輪區段的第二防腐混合物的防腐劑與蒸汽的比率。
[0021]方案14:根據方案I的燃氣渦輪發動機系統，其中，防腐混合物為第一防腐混合物，其具有從5.0ppm到1000.0Oppm的防腐劑量，其有選擇地供應至燃氣渦輪發動機的壓縮機區段，以及第二防腐混合物，其具有從5.0ppm到1000.0ppm的防腐劑量，其有選擇地供應至燃氣渦輪發動機的渦輪區段。
[0022]方案15:—種用于向燃氣渦輪發動機給予防腐蝕的方法，包括:
將水從水供應源經由水供應管路供應至混合室，水作為蒸汽供應； 將防腐劑從防腐劑供應源經由防腐劑供應管路供應至混合室，防腐劑為多胺腐蝕抑制劑；
將水和防腐劑在混合室中混合來形成防腐混合物；
將防腐混合物經由防腐混合物供應管路和壓縮機區段空氣抽出管路和/或渦輪區段冷卻空氣管路輸送至燃氣渦輪發動機的壓縮機區段和/或燃氣渦輪發動機的渦輪區段；將防腐混合物噴射到燃氣渦輪發動機的壓縮機區段和/或燃氣渦輪發動機的渦輪區段中；以及
利用防腐混合物涂布燃氣渦輪發動機的壓縮機區段和/或渦輪區段的至少一部分。
[0023]方案16:根據方案15的向燃氣渦輪發動機給予防腐蝕的方法，其中，方法還包括:
將清潔劑供應至混合室；
在混合室中混合水和清潔劑來形成清潔混合物；
將清潔混合物輸送至燃氣渦輪發動機的壓縮機區段和/或渦輪區段；以及將清潔混合物噴射到燃氣渦輪發動機的壓縮機區段和/或渦輪區段中，
其中清潔混合物在防腐混合物供應至燃氣渦輪發動機的壓縮機區段和/或渦輪區段之前供應至燃氣渦輪發動機的壓縮機區段和/或渦輪區段。
[0024]方案17:根據方案15的用于向燃氣渦輪發動機給予防腐蝕的方法，其中，還包括:
使至少一個泵與水供應管路、防腐劑供應管路、混合室、防腐混合物供應管路、壓縮機區段空氣抽出管路和/或渦輪區段冷卻空氣管路流體連通；
將控制系統連接到與水供應管路、防腐劑供應管路、混合室、防腐混合物供應管路、壓縮機空氣抽出管路和/或渦輪區段冷卻空氣管路流體連通的至少一個泵上；以及
通過至少一個泵和控制系統調節水、防腐劑和防腐混合物經由水供應管路、防腐劑供應管路和/或防腐混合物管路的流動。
[0025]方案18:根據方案15的用于向燃氣渦輪發動機給予防腐蝕的方法，其中，防腐混合物具有從5.0ppm到1000.0Oppm的防腐劑量。
[0026]方案19:根據方案15的用于向燃氣渦輪發動機給予防腐蝕的方法，其中，將防腐混合物供應至燃氣渦輪發動機的壓縮機區段和/或渦輪區段還包括:
使防腐混合物供應歧管與混合室流體連通地連接；
使壓縮機區段供應分支管路與