用于功率增大系统的撬装设备结构的制作方法

专利名称：用于功率增大系统的撬装设备结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃气轮机的功率增大。更具体地，涉及一种适用于功率增 大系统的具有预充系统的输流撬装设备，该输流撬装设备将流体供应至喷
射装置，用于当进气i^燃气轮机时使其饱和并冷却以增大燃气轮机的功 率。
背景技术：
燃气轮机的功率增大处理(其中使进气增湿从而使其冷却)用于使 燃气轮机产生更多功率。当空气进入燃气轮机时，将水加入进气中以使 其饱和并冷却.更冷并且从而更浓的空气使燃气轮机的功率增大.功率 增大系统可以包括控制器、输流撬装设备和具有多个喷洒阵列的喷射装 置。控制器向供应流体至喷射装置的输流撬装设备发送指令。
产生高压流体的泵常用作输流撬装设备的一部分来产生具有必要 的小直径液滴的喷洒，这种喷洒从喷射装置的喷洒阵列喷出。要求液滴 具有小直径以使其对燃气轮机的潜在损害最小化并使燃气轮机进口内 的蒸发速率最大化。如果仅使用 一个喷洒阵列则来自泵的高压限制泵的 操作范围。单个喷洒阵列一般具有1.3倍于其最小流量的水流操作范围。 然而，必需2-3倍于其最小流量的水流范围来覆盖功率增大所需的温度 和湿度条件。为满足2-3倍于喷洒阵列的最小流量的水流范围， 一些功 率增大系统采用多个级段。每个级段包括一个泵并且独立打开和关闭来 允许不同的流量范围，以覆盖必需的流量范围。每个泵保持恒定的速度 并在其进口处接收未使用的流量作为再循环过程的一部分。然而，这种
系统需要多个泵，这增加了功率增大系统的成本并增加了输流撬装设备 的尺寸.例如，系统可能需要多达六个或者更多个泵。而且，多个泵难 以增加冗余度。利用未使用的流体所必需的再循环过程需要再循环阀， 再循环阀一般会腐蚀且已证明是不可靠的。因而，需要一种系统以便更 高效并且更有效地提供用于燃气轮机功率增大的高压流体。
8

发明内容
一种适用于功率增大系统的具有预充系统的输流撬装设备，包括 具有启用状态和停用状态的一个或者多个级段。每个级段包括第一阀和 第二阀，每个第一阀和第二阀具有打开位置和关闭位置。在启用状态中，
流体接收于级段内、加压至笫一希望水平并排出。当接收并加压流体时， 第一阀处于打开位置而第二阀处于关闭位置。当排出流体时，第一阀处 于关闭位置且第二阀处于打开位置。在停用状态中，至少第二阀处于关 闭位置，使得至少流体的基本部分不从该级段排出。
一种用于增大燃气轮机的输出功率的功率增大系统，其包括具有预 充系统的输流撬装设备，输流撬装设备包括具有启用状态和停用状态的 一个或者多个级段。每个级段包括第一阀和第二阀，每个第一阀和第二 阀具有打开位置和关闭位置。连接至输流撬装设备的泵用于为各个级段 中的每个级段供给。控制单元调节所述泵以便启用或停用各个级段。流 体源将流体供应至各个级段。启用过程包括打开一个级段的预充阀、用 流体充装该级段并对流体加压、关闭预充阀以及打开主阀以允许流体排 出，而停用过程要求关闭主阀。用于分配排出的流体的喷射装置连接至 系统的各个级段。
一种将流体从输流撬装设备输送至喷射装置的方法，其包括启用撬 装设备的一个级段。每个级段包括分别具有打开位置和关闭位置的第一 阀和第二阀。激活所述级段包括在第一阀处于打开位置且第二阀处于 关闭位置的情况下，用流体充装所述级段并将所述级段的所述流体加压 至第一希望水平。在第一阀处于关闭位置且第二阀处于打开位置的情况 下，释放所述流体。


图l为示出示例性的输流撬装设备的细节部分的示意图。
图2为示出示例性的输流撬装设备的细节部分的示意图。
图3为示出示例性的功率增大系统的细节部分的示意图。
图4为示出用于将流体从示例性的输流撬装设备输送至喷射装置的 示例性的方法的流程图。图5为示出与燃气轮机一起使用的示例性的功率增大系统的细节部 分的示意图。
具体实施例方式
本发明涉及用于将流体供应至喷射装置的输流撬装设备(fluid delivery skid )。例如，喷射装置提供流体来使燃气轮机的进气冷却和增 湿以用于燃气轮机的功率增大。
图1示出用于供应流体的、具有预充系统100的示例性的输流撬装 设备IO.参考图2，示出了另外的用于供应流体的示例性的输流撬装设 备10。
输流撬装设备10包括一个或者多个级段160，每个级段160具有启 用和停用状态。每个级段160具有诸如预充系统100的预充阀140这样 的第一岡和诸如主阀120这样的第二阀。每个预充阀140和每个主阀120 具有打开位置和关闭位置。 一个级段160的预充阀140和主阀120并列 连接至公共点以供应来自输流撬装设备10的流体。
在启用状态，流体接收于级段160内、加压至第一希望的水平并排 出。当流体接收于级段160内并被加压时，预充阀140处于打开位置而 主阀120处于关闭位置。在某些实施方式中，在达到第一希望的压力之 前，小部分流体可从连接至输流撬装设备10的喷洒装置泄漏。只要一 定量流体进入级段160就可发生这种泄漏。当流体从级段160排出时， 预充阀140处于关闭位置而主阀120处于打开位置。
此外，在启用状态中，预充阀140处于关闭位置且主阀120处于打 开位置，额外的流体接收于级段160内、加压至第二希望的水平并排出。 与以上相似，在某些实施方式中，在达到第二希望的压力之前， 一部分 流体可能排出。在级段160的停用状态中，至少主阀120处于关闭位置， 使得流体的绝大部分不从级段160排出。
预充阀140可通过第一泵供给而主阀120可通过第二泵供给，尽管 在其它实施方式中可使用单个泵来达到相同目的。 一个或者多个泵可并 列地形成组，使得各个泵的输出管线组合成单个输出管线。预充系统100 可包括多个级段160，其中相同的泵或者泵组为每个级段160供给。泵 可包括一个或者多个泵单元。在图1示例性的输流撬装设备中，示为变频驱动(VFD )泵单元110 的示例性的第二泵通过阀管线150连接至每个级段160,用于为各主阀 120供给。VFD泵单元110用于供应额外的流体和/或向级段160中的流 体增加压力至第二希望的水平。VFD泵单元110的频率控制泵的速度并 且可以调节。VFD泵单元110能够将额外的流体泵压至高压水平。例如， VFD泵单元110可将额外的流体加压至大约100巴(1500磅/平方英寸) 或者更高的水平。VFD泵单元110可将额外的流体加压至一定水平，该 水平可以基于例如环境天气状况。可将其它因素考虑在内来确定给额外 流体加压的水平。高压有利产生具有小直径的流体液滴。例如，流体液 滴的直径可小于40微米。示例性的第一泵(例如预充泵单元130)通过阀管线150连接至预 充系统的每个级段160，用于为各预充阀140供给。预充泵单元130可 为例如将流体加压至第一希望的水平的低压泵。例如，在启用状态中， 预充泵单元130可将流体加压至第一希望的水平，其中预充阀140处于 打开位置而主阀120处于关闭位置。在已达到第一希望的水平之后，预 充阀140可调节至关闭位置。运行中，用来自流体源的流体供应诸如示例性的具有预充系统100 的输流撬装设备10这样的输流撬装设备。此外，具有预充系统100的 输流撬装设备IO以希望的流量提供加压流体。如图1的输出箭头所示， 以希望的流量供应的加压流体可从输流撬装设备10排出并从主阀120 的出口供应或喷射至喷射装置或者其它装置或结构。例如，每个级段160 可从每个主岡120发散出的供给管线连接至喷射装置的喷洒阵列。当流量改变时，正在使用的喷射装置的喷嘴数目发生改变。 一个或 者多个级段160进入启用状态导致加压流体以希望的流量供应至希望的 装置。使一个或者多个级段160启用来允许增大流量，而使一个或者多 个级段160停用来允许减小流量，同时保持喷洒分布处在允许参数范围 内。通过关闭级段160的主阀120使级段160停用。级段160启用包括 打开其预充阀140来用流体充装级段160并通过例如预充泵单元130将 级段160的流体加压至第一希望的水平。级段160的流体可加压至例如 6巴。 一旦级段160被充装和加压，则预充阀140关闭而主阀120打开。 级段160启用还包括额外的流体接收于级段160内、通过例如VFD泵 单元110加压至第二希望的水平并排出，其中预充阀140处于关闭位置而主阀120处于打开位置。在第二希望的压力水平达到之前，流体开始 排出。此外，在某些实施方式中，在预充阀140和主阀120打开之前， 少量流体可从预充阀140和主阀120泄漏。从而，当级段160不被4吏用 之后变空时，在级段160的主阀120打开之前，预充泵单元130用来自 例如流体源的流体充装级段160，并将级段160加压至第一希望的水平。 级段160中剩余的一些空气将得到快速加压。这就确保当一个级段160 启用或者停用时来自输流撬装设备10的流体继续均匀地流动。在不包 含诸如预充阀140和主阀120这样的第一和第二阀的情况下，级段160 在进入启用状态之前充装了空气，从而具有较小的阻力。由于级段160 较小的阻力，主阀120的打开将导致流体立即流向级段160。流体改道 流向新打开的主阀120导致来自其它主阀120的流体停止流动，直至新 启用的级段160排净空气。诸如预充泵单元130和VFD泵单元110这 样的单个泵单元覆盖了希望的流量范围但不覆盖压力范围。从而，结合 使用级段160来匹配泵提供的流量和压力，并且喷射装置的喷洒喷嘴能 够产生希望的小流体液滴。在不造成任何流体供应被喷洒阵列喷射的情 况下，级段160启用。此外，由于流体本质上是不可压缩的，将其从低 压变至高压只需要最小的流动量。从而，由于撬装设备10中的压力变 化非常快，启用一个级段160几乎不会干扰流体的流动。在包括由n个级段组成的预充系统100的输流撬装设备10中，用 一个泵单元和n个阀而不是用n个泵单元来实现希望的流量范围和压力 范围。由于阀远比泵廉价，并且诸如预充阀140和主阀120这样的开-关阀比再循环阀更廉价，因此预充系统100带来巨大的成本效益。蓄存器170可在主阀120处连接至输流撬装设备10的每个级段160。 当流体释放时，蓄存器170用作辅助新启用的级段160的快速加压。尽 管在主阀120打开之前级段160大部分充装了流体，但是蓄存器170通 过进一步给流体加压并给级段160中剩余的一些空气加压来加强加压处 理。在一个级段160启用之后，蓄存器170需要再次充装。在再次充装 期间，蓄存器170可使来自启用的级段160的流体流动转向。布置于蓄 存器170下游的流量计180可在主阀120处连接到输流撬装设备10，并 在蓄存器170正再次充装时用作检测流体流量的减小。基于流体流量减 小的检测，流量计180可增大VFD泵单元110的泵速以补偿这种减小。 在蓄存器170再次充装之后，流量计180使泵速返回至稳态速度。当打 开具有更大面积的新级段160时(亦即流量将增大)，系统100所需的器将"卸下"流量。这将导致泵110变慢。减小可利用的流动面积(亦即通过系统的流量将降低)将导致相反的效果。在一种示例性的实施方式中，未结合使用蓄存器170，而是改为将 一个阀布置于级段160的下游端。在该情况下，为进行预充操作，打开 上游阀和下游阀来将所有空气冲洗至撬装设备10之外。 一旦冲洗了撬 装设备10,则下游阀关闭且预充泵单元130备用。在压力升至正确水平 之后，预充阀140关闭且主阀120打开。这导致空气量有效地减少至零。 去掉蓄存器170会去除系统100的容量。可选地，可将蓄存器170包含 进来以使流量计180的流量平稳，但是如果蓄存器仅要起到该作用则其 尺寸可以形成得小很多。现参考图3，示出了示例性的功率增大系统200的示意图。示例性 的功率增大系统200可用作例如燃气轮机的辅助部件。如图3所示，示 例性的功率增大系统200可包括示例性的预充系统100和输流撬装设备 10，如以上参考图1所述的输流撬装设备10包括一个或者多个级段160， 用于接收来自流体源的流体并以指定的流速将加压流体输送至接收器。 加压流体可为水或者任何其它液体，可喷射至例如燃气轮机的进气通道 内，以在空气进入燃气轮机时使其饱和并冷却，从而增大燃气轮机的功 率输出。功率增大系统200包括控制单元210，其用于向诸如具有预充系统 100的示例性的输流撬装设备10这样的输流撬装设备提供控制信号。控 制单元210通过信号递送部215连接至VFD泵单元110和预充泵单元 130，以控制单元110和130的操作。具体地，控制单元210用于启用 或停用输流撬装设备10的各个级段160，来以希望的流速从输流撬装设 备10供应或排出流体。在启用一个或者多个级段160之后，流体能够 以在整个操作中都能改变的新流量排出。例如，可以从控制室或者控制面板控制所述控制单元210。控制单 元210可包括手动控制以及可编程控制，它们使得能够通过信号递送部 215操作VFD泵单元110和预充泵单元130。控制单元210可包括存储 装置220。存储装置220可以包括随机存取存储器(RAM)和/或诸如 只读存储器(ROM)这样的非易失性存储器。该领域技术人员容易了 解，存储装置能够包括用于数据的临时和/或持久保存的各种类型的物 理设备，但是不局限于固态、磁性、光学及组合的设备。例如，存储装13置220可使用一个或者多个诸如动态随机存取存储器(DRAM)、可编 程只读存取存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电 可擦除只读存储器(EEPROM)、闪存等这样的物理设备来实现。存储 装置220还能够包括计算机程序产品，其包含的软件代码部分用于当计 算机程序产品在计算设备上运行时执行按照各个实施方式的方法步骤， 例如控制诸如预充系统100的预充阀140或者主阀120这样的阀门的打 开，以进而例如控制供应至喷嘴的流体的流量。通过使预充泵单元130 和VFD泵单元110产生特定的压力以及通过调节用于功率增大目的的 具体的喷嘴，控制单元210能够调节用于功率增大中使用的水的流量。 而且，为了功率增大，启用或停用至少一个喷嘴以便实现与功率需要和 环境温度条件相应的适当流量。当功率增大开始时，控制单元210可基 于计算的空气流量计算水的喷射水平。然后，该空气流量用于计算目标 相对湿度水平以限定要喷射的水量。当水被预定以允许水喷射量收敛于 稳定流量时，则所述计算进行循环.此外控制单元210可监测预定的流 量与实际输送的流量的比较。在实际压力高于预期水平的情况下，可以 向操作员提供喷嘴阻塞的警报。在实际压力低于预期压力的情况下，可 以向操作员提供检查泄漏的警报。在启用级段160的操作中，控制单元210确定从输流撬装设备10 输送流体所采用的流量。这种确定可基于一个或者多个因素。例如，环 境天气状况可指示需要特定的流量。确定流量可选的方式^:，可将来自 例如控制室或者操作员的指定流量提供给控制单元210。基于从输流撬装设备10输送流体所采用的确定的流量，控制单元 210确定必需启用的级段160以便获得来自撬装设备IO的确定的流量。 例如，某一流量可能需要启用三个级段160。如果确定的流量随后减小， 新的流量可能必然停用例如一个或者多个级段160以达到所述新的流量。控制单元210用于通过打开级段160的预充阀140来启用级段160。 预充阀140可选地可手动打开。随后通过控制单元210调节预充泵单元 130，所述控制单元启用预充泵单元130以便用流体充装级段160并将 级段160加压至第一希望的水平(其可为低压)。流体可从流体源260 供应，所述流体源可由控制单元210控制以向泵单元供应流体。在充装 级段160并给级段160的流体加压之后，通过例如控制单元210或者手动操作来关闭级段160的预充阀140。级段160的主阀120手动地打开 或者通过控制单元210打开。由控制单元210调节VFD泵单元110来 以第二希望的压力水平提供和泵送从流体源260接收的额外的流体，并 且所述第二希望的压力水平是按照确定流量提供额外流体所必需的。通过至少关闭需要停用的级段160的主阀120，控制单元210用于 停用输流撬装设备10的一个或者多个级段160。控制单元210可接收来 自控制室或者操作员的信号以开始停用操作，或者控制单元可确定停用 一个级段160的需要。可通过控制单元210关闭主阀120或者可通过例 如操作员手动地关闭主阀120。喷射装置225连接至输流撬装设备10。例如，供给管线230可将预 充系统100和主阀120连接至喷射装置。可使用单独的供给管线230使 得输流撬装设备10的每个级段160连接至喷射装置225。喷射装置225可包括一个或者多个喷洒阵列，所述喷洒阵列按照如 撬装设备10提供的那样的确定流量输送流体，所述确定流量可在一个 或者多个级段启用后进行调节。每个喷洒阵列可包括一个或者多个喷 嘴。喷射装置225的一个或者多个喷嘴可将雾化的流体(诸如水或者其 它液体)喷雾喷入燃气轮机入口管的空气流中，从而增大空气流的质量 流量，其中，从燃气轮机输出的功率被增大。天气监测单元240可通过信号递送部215连接至控制单元210以提 供更新的环境状况，所述环境状况可能影响与例如功率增大系统200 — 起使用的燃气轮机的性能。所述环境状况可测量并汇报至控制单元210， 例如以充当确定流量的一个因素，根据该流量，将按照使进气饱和的目 标水平来输送流体。环境状况包括可影响燃气轮机的操作的环境因素， 其包括但不局限于温度、湿度和气压。在一个实施方式中，温度、湿度 和气压中的每一个都受到监测。在一个示例性的实施方式中，天气监测 单元240 (未详细示出)包括干球温度计和空气湿度测量装置。在另一 可选的实施方式中，天气监测单元240可包括干球温度计和湿球温度计。 在另一可选的实施方式中，天气监测单元240可包括气压测量设备。在 又一其它实施方式中，为了进行环境压力的测量，天气监测单元240可 包括本领域技术人员公知的其它部件或部件的组合来监测和/或测量环 境天气状况。由控制单元210处理所述天气信息，其中，控制单元210 可将诸如允许的蒸发水量、结水风险等这样的关键操作信息传输给操作在一个实施方式中，计算系统250通过信号递送部215连接至控制 单元210。计算系统250追踪并汇报从控制单元210获取的性能数据。现参考图4，流程图示出的方法用于将来自诸如具有预充系统100 的示例性撬装设备10这样的输流撬装设备的流体输送至诸如喷射装置 225这样的喷射装置。在该方法的步骤405，由输流撬装设备10接收启用或者停用信号， 所述信号指示需要启用或者停用撬装设备10的诸如示例性级段160这 样的级段。信号可例如由控制单元210产生。可选地，可由控制室或者 操作员指定所述信号并提供至控制单元210。启用或者停用级段160的 信号可分别意味着需要增大或者减小流体流量，以提供优选的流量。如果信号为停用信号，则在步骤440,关闭一个级段160的主阀120 来停用该级段160。主阀120可通过操作员手动地关闭或者通过控制单 元210关闭。如果信号为启用信号，则在步骤410，通过打开一个级段160的预 充阀140来开始启用该级段160。预充阀140可手动地打开或者通过控 制单元210打开。在步骤415,级段160充装流体并且所述流体被加压至第一希望的 水平。预充泵单元130可泵压流体以将流体加压至由控制单元210指示 并控制的第一希望的水平。在步骤420，预充阀140关闭。从而，包括 预充阀140和主阀120的级段160被充装并加压至允i午主阀120供应加 压的流体。在步骤425，主阀120打开。主阀120可手动地打开或者通过控制 单元210打开。在步骤430， VFD泵单元110将额外的流体供应至级段160并将额 外的流体加压至第二希望的水平。所述压力可为由控制单元210指示和 控制的例如100巴的高压水平。在步骤435,当额外的流体正被供应和 加压时，流体排出以喷射至诸如示例性的喷射装置225这样的装置。在一个级段160启用或者停用后，所述方法返回以便接收启用/停用信号来分别启用或者停用一个级段160以满足需要的流体流量。现参考图5，图中示出了与燃气轮机一起使用的示例性的功率增大 系统以及示例性的输流撬装设备的细节部分。上述参考图l-4所述的示 例性的输流撬装设备10、预充系统100和功率增大系统200可与燃气轮 机一起使用来增大燃气轮机的输出功率。典型的燃气轮机可以包括涡轮 进口管、燃烧室和具有至少一个压缩机叶片的压缩机。流体源260可连 接至控制单元210和泵110及泵130，用于按照控制单元210的控制将 流体供应至预充系统100。由示例性的输流撬装设备10提供的流体从喷射装置225流出的喷 射点可包括但不局限于在此所述的与例如蒸发冷却、压缩机内冷却或者 燃烧室火焰冷却相关的那些喷射点。当使用于功率增大的空气过饱和 时，限定输入燃气轮机的空气质量和燃气轮机部件来施加水喷射水平的 限制，使得空质量流量处于可接受的燃气轮机设计的限度内。因而，环 境天气状况和燃气轮机栽荷需求能够输入至控制单元210用于确定流体 流量和加压水平。蒸发冷却系统(在图5中由位置点"A"标示)为"雾化"系统， 其中水在空气入口作为蒸发的细小液滴(雾)喷洒。压缩机内冷却系统 (在图5中由位置点"B"标示)为用于在压缩机的级间将水喷洒至高 密度空气流内的"湿压缩"系统。气流系统(在图5中由位置点"C" 标示)为用于将水喷洒至燃烧室内的系统。在示例性的蒸发冷却系统("A")中，高压水从输流撬装设备10进 给至诸如喷射装置225这样的喷射装置，所述喷射装置225可以包括安 装于导管之内并且处于压缩机入口面的远上游的喷嘴保持器。喷嘴保持 器可包括具有多个喷嘴的管，其将水雾化成细小液滴喷雾，例如，典型 地在大约10-20微米的范围，更典型地是在大约10-15微米的范围。液 滴是在VFD泵单元IIO提供的例如大约80-140巴压力下雾化的结果。 液滴载于/悬浮于空气流，并且由于空气有足够长的停留时间从喷嘴尖 端行进至压缩机入口，所述液滴在进入压缩机之前蒸发。所述蒸发将水 的潜热交换成空气的显热，使得通过蒸发降低空气的温度。较低的空气 温度对应于较高的空气密度，从而对应于产生较高轴输出功率的较高质 量流量。所需的水的流量由VFD泵单元110设定。通过关闭主阀120 关闭蒸发冷却操作。申请人为Kopko的美国专利6,718,771示出了示例17性的、使燃气轮机能够在高温下操作的蒸发冷却系统，在此以参考的方 式将其全部引入。示例性的压缩机内冷却系统("B")为湿压缩系统，这意味着在压 缩工作期间小液滴形式的水在压缩机之内蒸发。空气通过压缩机的停留 时间为毫秒级的范围.在该时间中，由于初始液滴尺寸的原因造成液滴 蒸发。通过压缩工作导致的快速升温驱动蒸发过程。当一个级段160通 过例如预充泵单元130充液并加压时，主阀120打开，并且高压水从 VFD泵单元110进给至诸如包括至少一个喷嘴的喷射装置225这样的喷 射装置。所述至少一个喷嘴安装为将水喷射至压缩机气体管路内(例如， 喷嘴可安装为将水喷射至两个盘之间)。所述至少一个喷嘴使水雾化成 例如大约10-50微米范围、优选地为10-30微米范围的小液滴喷雾。优 选地在大约80-140巴的压力(尽管也可使用其它合适的压力)下雾化 形成小液滴的尺寸。这种小液滴将在离开压缩机之前蒸发。申请人为 Ingistov的美国专利6,644,935号说明了 一种用于级间压缩机水喷射的 示例性喷嘴组件，在此以参考方式将其全部引入。通过蒸发来冷却空气， 从而增大了空气密度，这会增大质量流量并导致更高的功率输出。此外， 压缩机的冷却导致压缩机的出口温度降低，这意味着较冷的空气输送至 燃烧室。较冷的空气进入燃烧室意味着在保持恒定的燃烧温度的同时能 够燃烧更多的燃料，从而增大功率输出。所需的水的流量由VFD泵单 元110设定。为了使湿压缩停止，关闭一个或者多个主阀120。可选地， 用于湿压缩的喷嘴能够安装于压缩机入口的上游。所述主要操作与上述 的用于级间安装的喷嘴的操作相同。示例性的燃烧室冷却系统("C")包括用于将水滴喷射至燃烧室内 的、诸如可包括至少一个喷嘴的喷射装置225这样的喷射装置。水的潜 热与火焰的显热交换，从而抑制了火焰温度。在级段60被充装和加压 之后，主阀120打开并允许高压水进给至所述至少一个喷嘴。所述至少 一个喷嘴将水雾化成喷雾。所述喷雾包括尺寸典型地在大约10-50微米 范围、更典型地在10-30微米范围内的液滴。在大约100-200巴压力下 雾化形成这些液滴。应了解，根据需要也可使用可选尺寸的液滴和/或 在其它压力下进行雾化。火焰使水蒸发来形成蒸汽。蒸汽膨胀通过汽轮 机，从而有助于质量流量并提供功率增大效果。另外，由于火焰温度受 到抑制，在保持恒定的燃烧温度的同时能够燃烧更多的燃料。燃烧更多 的燃料提供额外的功率输出。所需的水的流量由VFD泵单元110设定。为了使燃烧室的冷却停止，关闭主阀120。申请人为Cheng的美国专利 No. 3,976,661为通过喷射到燃烧室内来产生功率增大效果的一个示例， 在此以参考的方式将其全部引入.尽管为了示意和示例说明的目的已经示出并说明了具体的实施方 式，但本领域普通技术人员了解，所示和所述的具体的实施方式可用大 量可选和/或等价实施方式代替，而不偏离本发明的范围。本发明旨在 涵盖在此所述的实施方式的任何修改和变化。
权利要求
1.一种适用于功率增大系统的输流撬装设备，包括具有启用状态和停用状态的一个或者多个级段，每个所述级段至少包括第一阀和第二阀，每个所述第一阀和第二阀具有打开位置和关闭位置；其中，在启用状态中，流体接收于所述级段内、加压至第一希望水平并排出，其中，当所述第一阀处于打开位置且所述第二阀处于关闭位置时，流体接收于所述级段内并被加压，并且，当所述第一阀处于关闭位置且所述第二阀处于打开位置时，流体被排出；以及其中，在停用状态中，至少所述第二阀处于关闭位置，使得至少流体的基本部分不从所述级段排出。
2.如权利要求1所述的输流撬装设备，其中，所述第一阀通过第 一泵供给且所述第二阀通过第二泵供给。
3.如权利要求1所述的输流撬装设备，包括多个级段，其中，所 述多个级段中的每个级段通过泵供给，并且，通过同一个泵为每个级段 供给。
4.如权利要求3所述的输流撬装设备，其中，所述泵包括第一泵 和第二泵，所述第一泵用于为所述多个级段中的每个级段的所述第一阀 供给，并且所述第二泵用于为所述多个级段中的每个级段的所述第二阀 供给。
5.如权利要求1所述的输流撬装设备，其中，接收于所述级段内 的流体从流体源提供至所述级段。
6.如权利要求1所述的输流撬装设备，其中，从所述级段排出的 流体输送至喷射装置。
7.如权利要求1所述的输流撬装设备，其中，在启用状态中，额 外的流体接收于所述级段内、加压至笫二希望水平并排出，其中，当额 外的流体接收于所述级段内、加压至所述第二希望水平并排出时，所述 第一阀处于关闭的位置并且所述第二阀处于打开的位置。
8.如权利要求7所述的输流撬装设备，其中，所述第二希望水平 基于环境天气状况。
9.如权利要求7所述的输流撬装设备，其中，在启用状态中，当 流体释放时，蓄存器进一步为所述流体加压并为存留于所述级段中的一 些空气加压。
10.如权利要求9所述的输流撬装设备，其中，对所述额外的流体 加压的速度增大。
11. 如权利要求1所述的输流撬装设备，其中，当所述第一阀处于 打开位置、所述第二阀处于关闭位置并且流体接收于所述级段内并被加 压时，少量流体通过所述第二阀泄漏。
12. 如权利要求1所述的输流撬装设备，其中，在停用状态中，当 至少所述第二阀处于关闭位置时，小部分流体通过所述笫一和/或第二 阀泄漏。
13. —种功率增大系统，包括输流撬装设备，其包括具有启用状态和停用状态的一个或者多个级 段，每个所述级段至少包括第一阀和第二阀，每个所述第一阀和第二阀 具有打开位置和关闭位置；泵，其连接至所述输流撬装设备用于为所述各个级段中的每个级段 供给；控制单元，其连接至所述泵以调节所述泵并连接至所述输流撬装设备以调节所述第一阀和第二阀；流体源，其将流体供应至所述一个或者多个级段；其中，在启用状态中，流体接收于所述级段内、加压至第一希望水 平并排出，其中，当所述第一阀处于打开位置且所述第二阀处于关闭位 置时，流体接收于所述级段内并被加压，并且，当所述第一阀处于关闭 位置且所述第二阀处于打开位置时，流体被排出；以及其中，在停用状态中，至少所述第二阀处于关闭位置，使得至少流 体的基本部分不从所述级段排出。
14.如权利要求13所述的功率增大系统，还包括接收所述排出流体 的喷射装置。
15.如权利要求13所述的功率增大系统，其中，所述泵包括第一泵 和第二泵，所述第一泵用于为所述多个级段中的每个级段的所述第一阀 供给，并且所述第二泵用于为所述多个级段中的每个级段的所述第二阀 供给。
16.如权利要求13所述的功率增大系统，其中，在启用状态中，额 外的流体接收于所述级段内、加压至第二希望水平并排出，其中，当额 外的流体接收于所述级段内、加压至所述第二希望水平并排出时，所述 第一阀处于关闭的位置并且所述第二阀处于打开的位置。
17.如权利要求16所述的功率增大系统，其中，所述泵包括第一泵 和第二泵，所述第一泵将流体加压至所述第一希望水平，并且所述第二 泵将额外的流体加压至所述第二希望水平。
18.如权利要求16所述的功率增大系统，其中，所述第二希望水平 基于环境天气状况。
19.如权利要求13所述的功率增大系统，还包括连接至所述一个或者多个级段中的每个级段的蓄存器，其中，在启用状态中，当流体释放 时，所述蓄存器进一步为流体加压并为存留于所述级段中的一些空气加 压。
20.如权利要求19所述的功率增大系统，还包括流量计以增大所述 泵的操作速度。
21.如权利要求13所述的功率增大系统，其中，所述控制单元通过 如下步骤调节所述泵确定排出流体所要采用的流量；确定要启用的级段以达到所确定的流量；通过如下步骤调节所述泵以使所确定的各个级段达到启用状态 (i)打开所述预充阀；(ii)调节所述泵的操作以用流体充装所述各个 级段并将所述各个级段的流体加压至所述第一希望水平；(iii)关闭所 述预充阀；(iv)打开所述各个级段的所述主阀；以及(v)调节所述泵的流体加压至第二希望水平,
22.如权利要求21所述的功率增大系统，其中，基于环境天气状况 确定释放流体所要釆用的流量。
23.如权利要求13所述的功率增大系统，还包括连接至所述控制单元的天气监测单元，其中，所述天气监测单元向 所述控制单元提供环境天气状况。
24.如权利要求13所述的功率增大系统，还包括连接至所述控制单元的计算系统，其中，所述计算系统跟踪并汇才艮 性能数据。
25. 如权利要求13所述的功率增大系统，其中，所述泵包括低压泵 单元和高压泵单元。
26. —种用于将流体从输流撬装设备喷射至喷射装置的方法，所述 方法包括启用具有一个或者多个级段的所述输流撬装设备的至少一个级段， 所述一个或者多个级段具有启用状态和停用状态，每个所述级段至少包 括第一阀和第二阀，每个所述第一阀和第二阀具有打开位置和关闭位 置，其中，所述启用过程包括在所述第一阀处于打开位置且所述第二阀处于关闭位置的情况下， 用流体充装所述级段并将所述流体加压至第一希望水平；在所述第一阀处于关闭位置且所述第二阀处于打开位置的情况下， 排出所述流体。
27.如权利要求26所述的方法，还包括 接收来自控制单元的指令以启用 一个或多个级段。
28.如权利要求26所述的方法，还包括 接收来自控制单元的指令以停用一个或多个级段。
29.如权利要求28所述的方法，还包括通过关闭至少所述第二阀使指示的各个级段停用，使得所述流体的 至少基本部分不从所述级段排出。
30.如权利要求26所述的方法，其中，启用所述输流撬装设备的至 少一个级段还包括在所述第一阀处于关闭位置且所述第二阀处于打开位置的情况下，用额外的流体充装所述级段并将所述额外的流体加压至 第二希望水平。
31.如权利要求30所述的方法，其中，所述额外的流体加压至高于 流体的所述第 一希望水平的水平。
32.如权利要求26所述的方法，其中，将所述流体加压至第一希望 水平包括进行泵送以达到控制单元所指示的处于所述第一希望水平的 压力。
全文摘要
一种具有用于供应流体的预充系统的输流撬装设备，其包括具有第一阀和第二阀的一个或者多个级段，每个所述第一阀和第二阀具有打开位置和关闭位置。各个级段具有启用状态和停用状态，以便为用于分配流体的装置提供希望的流体流量。在启用状态中，在所述第一阀打开且所述第二阀关闭的情况下，在所述级段中接收并加压流体。此外，在启用状态中，在所述第一阀关闭且所述第二阀打开的情况下，释放流体。在停用状态中，至少第二阀关闭。控制单元连接至泵单元并控制所述泵的运行，以调节各个级段来供应某一水平的压力，该压力被确定用来达到所述希望的流量。
文档编号F02C7/04GK101608576SQ20091014521
公开日2009年12月23日 申请日期2009年5月27日 优先权日2008年6月20日
发明者罗伯特·布朗德 申请人:燃气涡轮机效率瑞典公司