CN101865793A - 空气过滤取样点转接器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空气过滤取样点转接器(300),其用于燃气涡轮机(105)空气入口的脉冲空气过滤取样。根据本发明的一个方面,描述了一种取样装置。该取样装置可包括安装底座(350)、外管壳(305)、三角架构造(335)和取样喷嘴(325):安装底座(350)具有第一表面(351)和第二表面(352);外管壳(305)具有布置在安装底座(350)的第一表面(351)上的第一端;三角架构造(335)联接到安装底座(350)和外管壳(305)上;取样喷嘴(325)布置在外管壳(305)的第二端上并且构造成接收空气流。

Description

空气过滤取样点转接器
技术领域
本文公开的主题涉及过滤,且更具体地,涉及用于在燃气涡轮机中空气过滤取样的空气过滤取样点转接器(adaptor)。
背景技术
燃气涡轮机需要清洁的周围空气以增强它们的性能并延长它们的寿命周期。为了避免空气源的污染物进入燃气涡轮机,在周围空气源和燃气涡轮机集成空气压缩机之间布置空气过滤器。由于例如发电的运行承诺(operational commitments),当关闭燃气涡轮机的能力受限时,可使用脉冲过滤器。脉冲过滤器是圆锥形的过滤器,“在运行中”,其依靠逆着流动方向引入的空气的脉冲射流来对它们进行清洁。典型地,该空气过滤器包括具有足够的介质面积的成一阵列的多个灰尘过滤器滤筒(dust filter cartridge),以应付燃气涡轮机的清洁空气源需求。随着时间的过去,在该过滤器介质上有取决于进入周围空气的污垢含量的污染物积聚,这可导致空气流的减少以及因此导致燃气涡轮机的性能降低。通过在正常的向前流动期间应用周期性反向流动射流脉冲,有可能清洁过滤器并且维持燃气涡轮机效率。典型地,以相反的流动方向应用高速度空气的脉冲,以从过滤器介质中移除污染物,并从而在正常操作期间再生过滤器。过滤器监控探测器连续地监控供给燃气涡轮机的空气的品质。一系列管将空气从脉冲过滤外壳引导至燃气涡轮机的空气压缩机。为了检查脉冲过滤器是否适宜地过滤着包括湿气和微粒的污染物,可将探测器放入已过滤的空气流中,该探测器可通过附接的仪器测量已过滤的空气中(即清洁空气侧)的污染物的水平。然而,因为过滤器外壳的尺寸和过滤器外壳的清洁空气侧的可接近性,在脉冲过滤外壳中接近主空气流区域已经是有问题的。目前,空气取样通过修改在过滤器外壳(即管)内的检查口(access hatch)并且引入探测器来实现,探测器以对空气流程正确的角度对空气进行取样。此方法是有问题的,因为检查口通常不在理想的位置(在停滞空气流区域中或者在过滤外壳的脏空气侧中)。
发明内容
根据本发明的一个方面,描述了一种取样装置。该取样装置可包括安装底座、外管壳、三角架构造以及取样喷嘴:安装底座具有第一表面和第二表面;外管壳具有布置在安装底座的第一表面上的第一端;三角架构造联接到安装底座和外管壳上;取样喷嘴布置在外管壳的第二端上并且构造成接收空气流。
根据本发明的另一个方面,描述了一种取样***。该取样***可包括燃气涡轮机、脉冲过滤外壳、脉冲过滤器外壳管板:脉冲过滤外壳联接到燃气涡轮机上并且与燃气涡轮机成流体连通;脉冲过滤器外壳管板联接到脉冲过滤外壳上,该脉冲过滤器外壳管板具有构造成容纳脉冲过滤器滤筒的多个孔。该取样***还可包括联接到该多个孔的其中一个孔上的空气过滤取样点转接器,以及联接到该多个孔的其中一个孔上的脉冲过滤器滤筒,脉冲过滤器滤筒联接的该多个孔的其中一个孔邻近空气过滤取样点转接器联接的该多个孔的其中一个孔。
根据本发明的又另一个方面,描述了一种用于具有脉冲过滤外壳和脉冲过滤器外壳管板的燃气涡轮机的已过滤空气取样方法。该已过滤空气取样方法可包括将空气过滤取样点转接器联接到脉冲过滤器外壳管板的已过滤侧上。该空气过滤取样点转接器可包括安装底座、外管壳、三角架构造和喷嘴:安装底座具有第一表面和联接到多个孔的至少其中一个孔上的第二表面;外管壳具有布置在安装底座的第一表面上的第一端;三角架构造联接到安装底座和外管壳上;喷嘴布置在外管壳的第二端上并且构造成接收空气流。该已过滤空气取样方法还可包括将喷嘴与脉冲过滤器外壳管板的邻近的脉冲过滤器滤筒的孔相对放置,以及对来自从该邻近的脉冲过滤器滤筒流出的已过滤空气流的空气流进行取样。
由联系附图的以下描述,这些和其它优点和特征将变得更清楚。
附图说明
在本说明书所附的权利要求书中,特别地指出并且清楚地要求保护被认为是本发明的主题。由联系附图的以下具体实施方式,本发明的前述和其它特征以及优点是明显的,其中:
图1概略地图示了在其中可实施示例性空气过滤取样点转接器的燃气涡轮机***;
图2概略地图示了典型的单个脉冲过滤器滤筒;
图3概略地图示了示例性空气过滤取样点转接器;
图4概略地图示了在脉冲过滤器外壳管板上的典型脉冲过滤器附近的示例性空气过滤取样点转接器;
图5概略地图示了联接到在外管壳内的内管上的喷嘴的横截面图;以及
图6图示了一种根据示例性实施例用于将空气过滤取样点转接器安装到脉冲过滤器外壳管板上的方法的流程图。
经由参考附图的示例,具体实施方式解释了本发明的实施例以及优点和特征。
具体实施方式
图1概略地图示了在其中可实施示例性空气过滤取样点转接器的燃气涡轮机***100。在示例性实施例中,该***100可包括燃气涡轮机105。可以理解的是为了图示的目的,已经省略了燃气涡轮机105的许多细节。该***100还可包括经由空气管115可操作地联接到燃气涡轮机105上并且与燃气涡轮机105成流体连通的脉冲过滤外壳110。该***100还可包括用于从燃气涡轮机105排出废气125的排气框架(exhaust framework)120。在示例性实施例中,该脉冲过滤外壳110还可包括脉冲过滤器外壳管板130,该脉冲过滤器外壳管板130可包括构造成支承脉冲过滤器滤筒140的一系列孔135。因而可理解的是脉冲过滤器外壳管板130可包括脉冲过滤器滤筒的阵列,各脉冲过滤器滤筒均构造成接收对用于燃气涡轮机105的压缩空气需过滤的空气脉冲。典型地,该脉冲过滤器外壳管板130可包括几百个脉冲过滤器滤筒。
图2概略地图示了如图1中图示的典型的单个脉冲过滤器滤筒140。典型地通过连接到脉冲过滤器外壳管板130上的三角架支柱150经由固定孔155支承该脉冲过滤器滤筒140。可实施例如但不限于螺母和螺栓构造的任何合适的紧固件以将三角架支柱150经由固定孔155附接在该脉冲过滤器外壳管板130上。由箭头160代表的空气从脉冲过滤器滤筒140的未过滤侧流动至脉冲过滤器滤筒140的已过滤侧,该已过滤侧在脉冲过滤外壳的内部,在该脉冲过滤外壳中可进行空气品质测量。在示例性实施例中,可从脉冲过滤器外壳管板130的脉冲过滤器滤筒的阵列中移除单个脉冲过滤器滤筒140,并且可将单个空气过滤取样点转接器***该移除的脉冲过滤器滤筒140的位置。在此类布置中,该空气过滤取样点转接器可邻近至少一个其它脉冲过滤器滤筒定位,以测量穿过那个其它脉冲过滤器滤筒140的已过滤空气的空气品质。
图3概略地图示了示例性空气过滤取样点转接器300。如在本文中所述,从脉冲过滤器外壳管板130和孔135移除脉冲过滤器滤筒140,并将示例性空气过滤取样点转接器300附接在脉冲过滤器外壳管板130上。该移除的脉冲过滤器滤筒在其被移除前存在于脉冲过滤器外壳管板130的未过滤空气侧上。随后的空气过滤取样点转接器300的安装是在脉冲过滤器外壳管板130的已过滤空气侧上。在示例性实施例中,该空气过滤取样点转接器300可包括通常为J形的伸长的外管壳305。可以理解的是外管壳的J形状允许如在本文中进一步描述的邻近的脉冲过滤器滤筒140的取样。该外管壳305可包括第一(伸长的)管部分310,该第一管部分310附接到安装底座350的第一表面351上并且垂直于该第一表面351。该外管壳305还可包括与第一管部分310毗邻并且正交的第二管部分315。该外管壳305还可包括与第二管部分315毗邻并且正交的第三管部分320。该第三管部分320还平行于第一管部分310,并且定向成与安装底座350正交。可以理解的是第一管部分310、第二管部分315和第三管部分320的毗邻构造形成了该外管壳的J形状。
仍然参考图3,在示例性实施例中,该空气过滤取样点转接器300还可包括构造成从邻近的脉冲过滤器滤筒接收脉冲空气流355的取样喷嘴325,如参考图4在本文中进一步所述。在示例性实施例中,该外管壳305经由紧固件345附接到安装底座350上。该紧固件可以是但不限于一系列螺母。同样地,第一管部分310的一部分可包括螺纹以与该系列螺母以螺纹接合配合。其它紧固件可包括但不限于螺纹口(threaded port)、压缩式接头、压紧接头(bulkhead fitting)和凸缘装置。可以理解的是在其它示例性实施例中考虑了其它紧固件。用这些紧固件,可将该外管壳305固定在安装底座350上的期望位置,从而固定在脉冲过滤器外壳管板130上。在其它示例性实施例中,该外管壳305可例如通过焊接而与该安装底座350形成一体。
在示例性实施例中,该空气过滤取样点转接器300还可包括可构造成沿第一管部分310滑动的支承套330。在其它示例性实施例中,该支承套330可在固定的位置处例如通过焊接联接到外管壳305上。该支承套330构造成容纳且支承定位成三角架构造的三角架支柱335。该支承三脚架支柱335可以以固定的角度例如通过焊接联接到支承套上。在其它示例性实施例中,通过例如但不限于螺母和螺栓装置的合适的紧固件,该支承三角架支柱335可枢转地联接到支承套管330上。
该支承三角架支柱335可经由紧固件340联接到安装底座350上,紧固件340可以是但不限于螺母和螺栓构造。例如,螺栓可插过相应的固定孔155和在相应的支承三角架支柱335的一端上的对应的孔。然后可将螺母置于螺纹接合以将该支承三角架支柱335紧固到安装底座350和相应的固定孔155上。其它紧固件可包括但不限于螺纹口、压缩式接头、压紧接头和凸缘装置。可以理解的是在其它示例性实施例中考虑了其它紧固件。用这些紧固件,可将支承三角架支柱335固定在安装底座350上的期望位置,并从而固定在脉冲过滤器外壳管板130上。在其它示例性实施例中,该支承三角架支柱335可例如通过焊接与安装底座350形成一体。
在示例性实施例中,该空气过滤取样点转接器300还包括布置在安装底座350和脉冲过滤器外壳管板130之间的外径垫圈。该外径垫圈在安装底座350和脉冲过滤器外壳管板130之间形成密封,使得减少的污染物进入安装底座350和脉冲过滤器外壳管板130之间。
图4概略地图示了脉冲过滤器外壳管板130上的典型脉冲过滤器140邻近的示例性空气过滤取样点转接器300。在示例性实施例中,如在本文中所述,该空气过滤取样点转接器300联接到脉冲过滤器外壳管板130上。该外管壳305的J形取向使取样喷嘴325定向,使得在由箭头405代表的未过滤的脉冲空气流被脉冲过滤器滤筒140过滤后,该取样喷嘴325接收由箭头410代表的脉冲空气流。同样地,将取样喷嘴325定位成与脉冲过滤器滤筒140的各自的孔135相对,导致进入取样喷嘴325的直空气流。比较而言,在由箭头415代表的未过滤脉冲空气流被相应的脉冲过滤器滤筒140过滤之后,由箭头420代表脉冲空气流。
在示例性实施例中,空气过滤取样点转接器300还可包括内管370,该内管370定位在外管壳305内,并从外管壳305和在脉冲过滤器外壳管板130的未过滤侧上的安装底座350的第二表面352伸出。因而可以理解的是该外管壳305包括支承内管370的中空内部。该内管370与取样喷嘴325成流体连通,使得在取样喷嘴325处采集的脉冲已过滤空气可流经内管370。图5图示了联接到在外管壳305内的内管370上的取样喷嘴325的横截面图。在示例性实施例中,取样喷嘴325的尺寸选择成与空气管成比例,空气过滤取样点转接器300置入该空气管中用于空气取样。将尺寸选择成使得将正确比例的空气流采集在取样喷嘴325中,该正确比例的空气流是在空气管115中的空气流的真实取样。可以理解的是过度取样空气流可导致对空气流中的污染物的过度估计。相反地,不足取样可导致对空气流中的污染物的不足估计。
在示例性实施例中,内管运送脉冲已过滤空气,使得该脉冲已过滤空气从脉冲过滤器外壳管板130的已过滤侧转移至脉冲过滤器外壳管板130的未过滤侧到达测量仪器380。本领域技术人员可理解的是可提供测量仪器380以测量已过滤空气的品质,例如但不限于湿气和微粒水平。还可理解的是测量仪器380位于远离脉冲过滤器滤筒140的阵列的合适的位置处,使得测量仪器380不与用于过滤的空气流的脉冲发生干涉。
图6图示了一种根据示例性实施例用于将空气过滤取样点转接器300安装在脉冲过滤器外壳管板上的方法600的流程图。如本文中所述,该空气过滤取样点转接器300可取代现有的脉冲过滤器滤筒。还可以理解的是该脉冲过滤外壳管板130既可用示例性空气过滤取样点转接器300翻新,也可最初就安装有示例性空气过滤取样点转接器300。不管该脉冲过滤器外壳管板130是用示例性空气过滤取样点转接器300翻新还是最初安装有该示例性空气过滤取样点转接器300,在框610处,用户首先确定在其上要放置空气过滤取样点转接器300的合适的孔135。如果脉冲过滤器外壳管板130被翻新,则在框620处将现有的脉冲过滤器滤筒140从脉冲过滤器外壳管板130中移除。在框630处,将空气过滤取样点转接器300定位在脉冲过滤器外壳管板130上。在框640处,将最初安装或翻新的脉冲过滤器外壳管板130定位在脉冲过滤外壳110中,且用户取样脉冲已过滤的空气。在示例性实施例中,在取样喷嘴325中采集从邻近的脉冲过滤器滤筒140流出的已过滤的空气。如上所述,将取样喷嘴325的尺寸选择成与空气管115中的空气流成比例,使得采集污染物的精确测量量。该已过滤的空气流在内管370中行进至脉冲过滤器外壳管板130的未过滤侧,用于在测量仪器380中的采集和测量。
可以理解的是本文所述的示例性实施例克服了接近脉冲过滤器外壳中需要采样的空气流区域的问题。通过移除脉冲过滤器滤筒并用示例性空气过滤取样点转接器代替该脉冲过滤器滤筒,可将取样点喷嘴定位在希望的空气流中以进行精确取样。本文所述的示例性实施例还使得能够在先前并非很适合安装空气品质取样装置的过滤器外壳(例如需要对现有空气管进行修改的外壳)上执行取样。
已经相对于已过滤的空气品质的测量描述了在本文中所述的示例性实施例。在其它示例性实施例中,考虑了其它介质(例如其它气体微粒流、液体流或其它流体)的取样。同样地,可取样其它介质,包括但不限于空气的微粒含量;进入过滤器外壳的清洁侧的空气的温度;在清洁空气路径内的空气的湿气/湿度;空气的速度(带有发现停滞空气区域/湍流空气流的选项);气体探测(进入空气流的***性气体);侵蚀(试样);内窥镜检查;诊断脉冲效率(可能联系到对于最适宜的增加的正时/增加的滤筒置换的压差);压差;以及用于以上的组合的多传感探测器。
还可以理解的是本文所述的定位该示例性空气过滤取样点转接器的能力提供了另外的以下能力:用于取样的仪器的互换能力;将探测器锁定在外壳内的能力;横跨过滤器表面描画参数(即压力、速度、过滤效率、温度和湿度)的曲线的能力;描述过滤器性能的特性的能力;以及脉冲过滤器性能诊断的能力。
虽然已联系仅有限数量的实施例对本发明进行了详细描述,但应该容易理解的是本发明不限于此类公开的实施例。相反,本发明可被修改以结合迄今尚未描述、但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变型、变更、替代或等同装置。另外,虽然已经描述了本发明的各种实施例,但应该理解的是本发明的各方面可仅包括其中一些所描述的实施例。因此,本发明不应视作被前面的描述限制,而是仅被所附权利要求书的范围限制。

Claims (10)

1.一种燃气涡轮机取样***(100),包括:
燃气涡轮机(105);
脉冲过滤外壳(110),其联接到所述燃气涡轮机(105)上并且与所述燃气涡轮机(105)成流体连通;
脉冲过滤器外壳管板(130),其联接到所述脉冲过滤外壳(110)上,所述脉冲过滤器外壳管板(130)具有构造成容纳脉冲过滤器滤筒(140)的多个孔(135);
空气过滤取样点转接器(300),其联接到所述多个孔(135)的其中一个孔上;以及
脉冲过滤器滤筒(140),其联接到所述多个孔(135)的其中一个孔上,该其中一个孔邻近所述空气过滤取样点转接器(300)联接到的所述多个孔(135)的其中一个孔。
2.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述脉冲过滤器外壳管板(130)包括已过滤侧和未过滤侧。
3.根据权利要求2所述的***,其特征在于,所述空气过滤取样点转接器(300)联接到所述已过滤侧上。
4.根据权利要求3所述的***,其特征在于,脉冲过滤器滤筒(140)联接到所述未过滤侧上。
5.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述空气过滤取样点转接器(300)包括:
安装底座(350),其具有第一表面(351)以及联接到所述多个孔(135)的至少其中一个孔上的第二表面(352);
外管壳(305),其具有布置在安装底座(350)的所述第一表面上的第一端;
三角架构造(335),其联接到所述安装底座(350)和所述外管壳(305)上;以及
取样喷嘴(325),其布置在所述外管壳(305)的第二端上,并且构造成接收空气流,其中,所述取样喷嘴(325)的尺寸与空气管成比例,所述空气过滤取样点转接器(300)为空气取样而放置在所述空气管中。
6.根据权利要求5所述的***,其特征在于,所述***还包括联接到所述外管壳(305)上的支承套(330)。
7.根据权利要求6所述的***,其特征在于,所述三角架构造(335)经由所述支承套(330)联接到所述外管壳(305)上。
8.根据权利要求5所述的***,其特征在于,所述***还包括内管(370),所述内管(370)布置在所述外管壳(305)内,并且联接到所述取样喷嘴(325)上并与所述取样喷嘴(325)成流体连通。
9.根据权利要求8所述的***,其特征在于,所述内管(370)从所述安装底座(350)的所述第二表面(352)突出到所述未过滤侧。
10.根据权利要求9所述的***,其特征在于,所述***还包括联接到所述内管(370)上并与所述内管(370)成流体连通的测量仪器(380)。
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