使用來自燃燒室的緩沖空氣的燃氣渦輪機脫機壓縮機清洗的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明總體屬于用于燃氣渦輪發動機的水洗系統，并且更具體地涉及用于燃氣渦輪發動機的脫機曲柄清洗系統。
【背景技術】
[0002]在一段操作時間內，燃氣渦輪發動機的壓縮機部分可積聚攝入材料的沉淀物并隨之變臟。積累于壓縮機中的污物將降低它的效率；這導致較差的總發動機功效并因此導致較差的功率輸出。因此，壓縮機需要定期清洗(有時稱為“水洗”)。主要有三類清洗系統:在線清洗系統、脫機曲柄清洗系統以及手動清洗系統。在線清洗基本由以下過程組成:將清洗液噴射到正在全速運行以及負載的發動機的進氣口。在此，使用軟化水并且水滴的大小要足夠大，以使阻力由趨于導致水滴撞擊壓縮機硬件并提供清洗作用的慣性力來主導。脫機清洗是通過外部曲柄旋轉燃氣渦輪發動機。手動清洗是關閉燃氣渦輪發動機，并手動清洗燃氣渦輪發動機的部件。
[0003]2003年12月9日授予Kuesters等人美國專利號6659715顯示了軸流式壓縮機以及清洗軸流式壓縮機的方法。具體地，Kuesters等人的發明指向包括用于噴射清洗液的噴嘴的軸流式壓縮機。在操作期間通過流動管道中的噴嘴噴射清洗液，以使之后葉片列也被清洗。
[0004]本發明旨在克服眾所周知的問題和/或發明人發現的問題。
【發明內容】
[0005]本文公開一種用于燃氣渦輪發動機的增壓空氣供應組件。用于燃氣渦輪發動機的增壓空氣供應組件包括空氣管道、聯接至該空氣管道一端的二次空氣系統氣動聯接器，所述二次空氣系統氣動聯接器包括配置為連接至二次空氣系統的一部分的適配器，所述增壓空氣供應組件進一步包括具有管道支架以及噴射器口凸緣的局部空氣供應適配器，所述管道支架連接至所述空氣管道的第二端，所述噴射器口凸緣設置為適配并連接至噴射器口，所述噴射器口凸緣形成在噴射器口上方的蓋，至少一個空氣通道穿過該蓋并終止于所述管道支架。
[0006]根據一個實施例，本文還公開了清洗燃氣渦輪發動機中的壓縮機的方法。清洗燃氣渦輪發動機中的壓縮機的方法包括從燃氣渦輪發動機的噴射器口去除噴射器，將局部空氣供應適配器安裝至噴射器口，其中局部空氣供應適配器是增壓空氣供應組件的一部分，并且燃氣渦輪發動機是空氣源。該方法進一步包括將增壓空氣供應組件聯接至燃氣渦輪發動機的二次空氣系統，用曲柄轉動燃氣渦輪發動機的壓縮機轉子組件，從空氣源以及通過增壓空氣供應組件向二次空氣系統提供脫機緩沖空氣，并且將清潔劑輸送至壓縮機。
[0007]根據另一個實施例，本文還公開了清洗燃氣渦輪發動機的方法。清洗燃氣渦輪發動機的方法包括從噴射器口去除噴射器，將局部空氣供應適配器安裝至噴射器口局部，用曲柄轉動燃氣渦輪發動機的壓縮機，將清潔劑分配質壓縮機；以及從局部空氣供應適配器向燃氣渦輪發動機的二次空氣系統提供增壓空氣。
【附圖說明】
[0008]圖1示出用于清洗燃氣渦輪發動機的壓縮機的清洗系統的一部分，包括示例性燃氣渦輪發動機的剖視圖。
[0009]圖2示出圖1的清洗系統的一部分，其中燃氣渦輪發動機配置用于成角度的噴射器。
[0010]圖3示出圖1的清洗系統的一部分，其中燃氣渦輪發動機配置了直式噴射器。
[0011]圖4示出圖1的清洗系統的一部分，包括圖3的燃燒室區域的軸向視圖。
[0012]圖5是用于清洗燃氣渦輪發動機的示例性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0013]本發明涉及一種用于燃氣渦輪發動機的壓縮機水洗操作的空氣緩沖系統。壓縮機水洗是從壓縮機中清潔沉積物來提高效率的維護操作。本發明提供一種空氣緩沖系統，該系統通過燃燒器中的噴射器口從壓縮機接入壓縮機空氣。由于在清洗期間曲柄轉動(以部分的操作速度)壓縮機，產生了增壓空氣并供給到燃燒室。然后增壓空氣通過二次空氣系統繞行到軸承組件的緩沖線和冷卻通道。大量的空氣可緩沖多個軸承組件以及渦輪機冷卻通道，并且可以減少現場對車間空氣的需求。
[0014]圖1示意性示出用于清洗燃氣渦輪發動機中的壓縮機的清洗系統的一部分，包括示例性燃氣渦輪發動機的剖視圖。特別地，用于清洗燃氣渦輪發動機的壓縮機的清洗系統800結合并利用燃氣渦輪發動機100自身的特征件。因此，在上下文中將開始討論燃氣渦輪發動機100的多個示例性特征件。此外，在此和在其他圖中，為了清晰和易于解釋，省略、重新放置、簡化和/或放大某些表面。
[0015]此外，本發明還可以出于定向的目的使用燃氣渦輪發動機100。特別地，本發明可以參照燃氣渦輪發動機100的旋轉的中心軸線95，其通常可由它的軸120的縱向軸線限定。因而，除非另有說明，否則所有對徑向、軸向以及周向的引用和測量均參照中心軸線95，并且術語“內部”和“外部”通常指與中心軸線95相距較小或較大的徑向距離，其中徑向96可以是與中心軸線95垂直并向外輻射的任何方向。此外，本發明可通常引用前向和后向，除非另有說明，否則其中“前”和“后”與一次空氣11 (即用于燃燒過程的空氣)的軸流方向有關。例如，前是相對于一次空氣11流動的“上游”，并且后是相對于一次空氣11流動的“下游”。
[0016]關于示例性燃氣渦輪發動機100，通常燃氣渦輪發動機100包括進氣口 110、壓縮機200、燃燒器300、渦輪機400、排氣口 500以及功率輸出聯接器600。壓縮機200包括裝有壓縮機葉片的一個或多個旋轉壓縮機轉子組件220。渦輪機400包括裝有渦輪葉片的一個或多個旋轉渦輪機轉子組件420。
[0017]燃氣渦輪發動機100也可以包括配置為無需燃燒使旋轉組件旋轉的起動器。起動器可在功率輸出聯接器600或任何其他方便的位置機械地連接至軸120。
[0018]一個或多個旋轉組件相互聯接并且由一個或多個軸120驅動。所述一個或多個軸120由多個軸承組件150支撐，所述多個軸承組件150可以任何方便的方式標識。例如，燃氣渦輪發動機100可以包括第一軸承組件151、第二軸承組件152、第三軸承組件153、第四軸承組件154以及第五軸承組件155。一個或多個軸承組件150可以包括干式密封件，例如緩沖迷宮式密封件170 (見圖2)，該干式密封件使用曲折逸出通道和加壓緩沖空氣(二次空氣13)的組合來防止潤滑劑從它們指定的“潤濕”區域(即油封的潤滑側)中逸出。
[0019]如圖所示，燃燒器300可以包括燃燒器殼體310、內燃機支柱(“支柱”)312、軸承套315、擴散器320、噴射器350和燃燒室390或“襯墊”。此外，燃燒器300可以包括燃燒器殼體抽氣部370和燃燒器殼體抽氣閥372 (見圖2)。當燃燒器殼體抽氣閥372開啟時(例如在發動機起動期間)，燃燒器殼體抽氣部370充當渦輪機旁路，該渦輪機旁路將一次空氣11從燃燒器300直接輸送到出氣口 500，釋放了壓縮機200上的背壓。為了清晰和說明的目的，這里僅僅示出了處于安裝位置的噴射器350并且僅僅示出了燃燒器殼體抽氣部370。此外，在此和其他附圖中，為了清晰和便于說明，已經旋轉和/或重新放置了支柱312和噴射器350以與視圖保持一致。
[0020]根據燃燒器300的配置，燃燒器300可以包括一個或多個上述的部件。例如，燃燒器300可以包括圍繞中心軸線95環形分布的多個噴射器350 (參見圖4)。類似地，燃燒器300可以配置成包括數個環形分布的支柱312，支柱312在軸承套315和燃燒器殼體310之間徑向延伸。
[0021]在操作中，空氣10作為“工作流體”通過燃氣渦輪發動機100的進氣口 110進入燃氣渦輪發動機100，并且被壓縮機200壓縮。在壓縮機200中，工作流體通過一系列壓縮機轉子組件220壓縮。具體地，空氣10在編號的“級”中被壓縮，所述級與每個壓縮機轉子組件220相關聯。例如，“第四級空氣”可以與在下游中的或沿“向后”方向的第四個壓縮機轉子組件220相關聯。雖然這里僅示出了五個級，但是壓縮機200可以包括更多個級。
[0022]在空氣10被壓縮的情況下，可以根據需要使用空氣10:用于燃燒、用于冷卻、用于加壓等等。特別地，增壓空氣10可以劃分成一次空氣11和二次空氣13。一次空氣11用于燃燒過程中。一次空氣11從壓縮機200排出，進入燃燒器300用于燃燒，驅動渦輪機400，并且作為廢氣90從排氣口 500排放出燃氣渦輪發動機100。
[0023]二次空氣13是通過二次空氣系統700 ( “抽氣系統”)提供給整個燃氣渦輪發動機100用于輔助用途(例如，內部冷卻、加壓緩沖密封等等)的空氣。具體地，二次空氣系統700可以分接壓縮機200的一個或多個級，并且通過導管、內部通道、部件之間的間隙以及任何其他空氣管道或二次空氣管道707的任意組合引導加壓的二次空氣13。
[0024]為了說明，二次空氣系統700可以包括在一個或多個位置處在壓縮機中分接的一個或多個壓縮機口 705。壓縮機口 705氣動聯接至二次空氣管道707。然后二次空氣管道707可以根據需要分配二次空氣13。例如，二次空氣管道707可以與支柱抽氣管外凸緣組件710氣動聯接，并且將壓縮的二次空氣13提供至燃燒器300的一個或多個支柱312中。又如，二次空氣管道707可以與一個或多個緩沖空氣接頭708氣動聯接并且將壓縮的二次空氣13提供至“端部”軸承組件(例如，第一軸承組件151、第四軸承組件154和第五軸承組件155) ο
[0025]二次空氣系統700還可以包括配置成在不同的壓力水平處分配并輸送二次空氣13的空氣流動通道的網絡。例如，中間壓力的二次空氣13可以通過中間壓力的二次空氣管道707從壓縮機