用于燃气涡轮空气进气的过滤系统和方法
【专利说明】用于燃气涡轮空气进气的过滤系统和方法
[0001]本申请是申请日为2014年3月6日的PCT国际专利申请，要求申请日为2013年3月8日的美国临时申请Serial N0.61/774，676和申请日为2014年2月21日的美国临时申请Serial N0.61/942，844的优先权，所述专利文献以其全文形式被援引加入本文。
技术领域
[0002]本发明涉及用于过滤燃气涡轮机进气的空气的过滤器和方法。
【背景技术】
[0003]进气过滤系统一般用于与燃气涡轮机一起使用并通过从进气中除去盐、粉尘、腐蚀性物质和水以阻止它们进入燃气涡轮机并腐蚀和/或损坏燃气涡轮机部件来运行。燃气涡轮机损坏和腐蚀可导致运行效率低下或故障以及经济损失。
[0004]希望可以容易地被改装入现有系统的系统。此外，希望可以根据环境容易地调节以适应或多或少过滤级的系统。
【发明内容】
[0005]披露了用于燃气涡轮机进气的过滤系统。
[0006]在示例方面，系统包括外壳，所述外壳具有内部、入口结构、和具有出口结构的出口罩。入口结构限定入口流面，用于吸入未过滤的空气。出口结构限定出口流面，用于使已过滤的空气离开。入口流面和出口流面彼此成角度。所述角度可相对于彼此在45-135°之间的范围。系统包括容纳在外壳的内部的至少第一和第二级的过滤元件结构。第一和第二级的过滤元件结构可操作地密封在外壳内，使得流过入口结构的空气在通过出口结构离开之前必须通过第一和第二级的过滤元件结构。出口罩无第一和第二级的过滤元件结构。
[0007]至少第一和第二级的过滤元件结构可包括可操作地密封在外壳内的至少第三级的过滤元件结构。
[0008]在一些方面，至少第一和第二级的过滤元件结构包括可操作地密封在外壳内的多个更多级的过滤元件结构，每一级在外壳中位于其它级的上游或下游。
[0009]在一些实施例中，至少第一和第二级的过滤元件结构之一包括在入口结构处或邻近入口结构的预过滤器结构。预过滤器结构可以是最上游级的过滤元件结构。
[0010]第一级的过滤元件结构可包括多个元件，所述多个元件可操作地由第一管板容纳在外壳的内部中。
[0011]第二级的过滤元件结构可包括多个元件，所述多个元件可操作地由第二管板容纳在外壳的内部中。第二管板位于第一管板的下游。
[0012]在一个方面，第一管板+/-30 °的平行于入口流面。第二管板与第一管板相间隔并且+/-30°的平行于第一管板。
[0013]在示例实施例中，第二管板可包括一系列的台阶。
[0014]在一个方面，第二级过滤元件结构垂直定向于第一级过滤元件结构之上，并且第二级过滤元件结构的水平占用空间小于第一级过滤元件结构的水平占用空间。
[0015]外壳可包括基座结构，在基面之上垂直相间隔的固定第一级过滤元件。入口流面位于基面和第一级过滤元件结构之间。
[0016]在一个方面，入口流面和出口流面相对于彼此成角度70-110°。
[0017]在一些系统中，脉冲喷射系统被定向在外壳内部中并被设置成周期性地向第一级过滤元件结构发送一股流体。
[0018]在包括脉冲喷射系统的系统中，在外壳内部可设置有管板，将内部分成未过滤的空气空间和已过滤的空气空间。管板会具有多个孔，并且管板会在未过滤的空气空间具有脏空气侧并在干净空气空间具有相对的净化空气侧。多个脉冲收集器可被安装成与未过滤的空气空间中的管板的孔相通。第一级过滤元件结构可被安装成与未过滤的空气空间的脉冲收集器相通，脉冲收集器轴向位于第一级过滤元件和管板之间。
[0019]在一些系统中，脉冲收集器可以是文氏管(Venturi)部件。
[0020]在一些系统中，脉冲收集器可以是无孔/非多孔的、非穿孔的管。
[0021]在一些示例中，管板的干净空气侧无脉冲收集器。
[0022]脉冲喷射系统可以包括吹管，具有的管延伸部将一股流体引向第一级过滤元件结构。
[0023]脉冲喷射系统可以包括具有孔的吹管，无管延伸部将一股流体引向第一级过滤元件结构。
[0024]在一些示例中，系统是静态系统并且无脉冲喷射净化系统。
[0025]第二级过滤元件结构可包括多个过滤元件，具有非圆柱形和非板式形状的介质包。
[0026]第二级过滤元件结构可包括多个过滤元件，具有褶状介质并具有波形截面。
[0027]第一级过滤元件结构可包括多个褶状介质的圆柱形元件。
[0028]在另一方面，披露了过滤燃气涡轮机系统的空气的方法。所述方法包括引导待过滤的空气通过具有内部的外壳的入口结构的入口流面。所述方法可包括引导空气通过容纳在外壳的内部中的至少第一和第二级的过滤元件结构。第一和第二级的过滤元件结构可操作地密封在外壳内，使得流过入口结构的空气必须通过第一和第二级的过滤元件结构。所述方法可包括引导空气通过具有限定出口流面的出口结构的出口罩。出口流面可相对于入口流面成角度45-135°。出口罩可以没有第一和第二级的过滤元件结构。
[0029]在一个方面，引导空气通过至少第一和第二级的过滤元件结构的步骤包括引导空气通过可操作地密封在外壳内的多个更多级的过滤元件结构，每一级位于外壳中其它级的上游或下游中的一个。
[0030]在一些示例方法中，可能存在周期性地将流体的喷射脉冲从第一级过滤元件结构的下游侧引向上游侧的步骤。
[0031]周期性地引导流体的喷射脉冲的步骤可包括引导流体的喷射脉冲通过位于外壳的未过滤空气空间中的多个脉冲收集器，并然后将喷射脉冲引向第一级过滤元件结构。
[0032]在一些方法中，引导流体的喷射脉冲通过多个脉冲收集器的步骤可包括引导流体的喷射脉冲通过没有脉冲收集器的外壳的已过滤空气空间。
[0033]一些方法可包括周期性地引导流体的喷射脉冲的步骤，包括引导流体的喷射脉冲通过从吹管伸出的多个管延伸部。
[0034]在另一方面，披露了燃气祸轮空气进气系统，包括外壳，所述外壳具有入口结构、用于排放已过滤空气的出口罩、和内部空间；设置在外壳空间中的管板，所述管板将空间分成未过滤的空气空间和已过滤的空气空间；所述管板具有多个孔；多个脉冲收集器，被安装成与未过滤的空气空间的管板上的孔相通；和，多个过滤元件，被安装成与未过滤的空气空间中的脉冲收集器相通，脉冲收集器轴向位于元件和管板之间。
[0035]管板可在未过滤的空气空间具有脏空气侧并在干净空气空间具有相对的净化空气侧，其中管板的净化空气侧无脉冲收集器。
[0036]过滤元件可包括具有褶状过滤介质的管状元件，所述管状元件具有开口的过滤器内部以接纳已过滤的空气，所述开口的过滤器内部与脉冲收集器的内部空间空气流相通。
[0037]系统可包括脉冲发生器，所述脉冲发生器被设置成周期性地从已过滤的空气空间发射气体脉冲，通过管板孔，通过脉冲收集器，并进入过滤元件。
[0038]脉冲收集器可具有通道，所述通道从位于脉冲收集器元件的过滤器端部处的过滤器端部开口向位于脉冲收集器的管板端部处的管板开口延伸通过脉冲收集器。
[0039]脉冲发生器可被设置成沿着脉冲轴从脉冲发生器延伸通过管板中的孔、脉冲收集器中的管板开口、和脉冲收集器中的过滤器端部开口输送空气的脉冲，其中脉冲发生器包括位于脉冲轴上的脉冲出口，并且空气的脉冲通过其沿着脉冲轴被输送，脉冲出口由不相对于脉冲轴分开的相对的壁限定，并且其中脉冲出口限定脉冲出口水力直径；和，沿着脉冲轴从脉冲出口到过滤元件开口测量脉冲距离，并且脉冲距离是脉冲出口水力直径的30倍或更多倍。
[0040]脉冲距离可以是脉冲出口水力直径的60倍或更小。
[0041]脉冲距离可以是脉冲出口水力直径的35倍或更多倍。
[0042]脉冲距离可以是脉冲出口水力直径的50倍或更小。
[0043]过滤元件开口的水力直径可以是脉冲收集器的过滤器端部开口的水力直径的112%或更小。
[0044]过滤元件开口的水力直径可以是脉冲收集器的过滤器端部开口的水力直径的90%或更大。
[0045]过滤元件开口的水力直径可以是脉冲收集器的过滤器端部开口的水力直径的108%或更小。
[0046]过滤元件开口的水力直径可以是脉冲收集器的过滤器端部开口的水力直径的95%或更大。
[0047]过滤元件开口的水力直径和脉冲收集器的过滤器端部开口的水力直径之间的差的绝对值可以在过滤元件开口的水力直径的2 %内或更小。
[0048]在一些实施例中，入口结构限定入口流面，而出口罩限定出口流面。入口流面和出口流面可相对于彼此成角度45-135°。多个过滤元件可包括第一级。进气系统还可包括位于第一级下游的第二级的过滤元件，而出口罩没有第一和第二级的过滤元件结构。
[0049]在另一方面，披露了改装燃气涡轮空气进气系统的方法。所述系统可具有外壳，所述外壳具有脏空气入口、已过滤的空气出口、和内部空间；设置在外壳空间中的管板，所述管板将空间分成未过滤的空气空间和已过滤的空气空间；管板具有多个孔；和，多个脉冲收集器(可以是文氏管元件)，被安装成与已过滤的空气空间中的管板的孔相通。所述方法可包括从管板移除脉冲收集器(例如文氏管元件)；在未过滤的空气空间中安装多个脉冲收集器，与管板的孔相通；和，在未过滤的空气空间中安装多个过滤元件，与脉冲收集器相通，使得脉冲收集器轴向位于过滤元件和管板之间。
[0050]不同示例的希望的产品特征和方法部分在下文的说明中得以阐述，部分会由说明书显而易见得到，或可通过实施本发明的不同方面得知。本发明的多个方面可能涉及各特征以及特征的组合。应当理解，前面的总体描述和后面的具体描述均仅是说明性的，并不限制所要求保护的发明。
【附图说明】
[0051]图1是根据本发明的原理构造的用于燃气涡轮空气进气的过滤系统的一个实施例的局部分解的透视图；
[0052]图2是图1的系统的侧视图；
[0053]图3是图1的系统的前视图，其中前裙缘被移除，示出在图2中的截面A-A处的视图；
[0054]图4是图1的系统的俯视图；
[0055]图5是图1的系统的侧向剖视图，截面沿着图4的线B-B剖开；
[0056]图6是根据本发明的原理构造的用于燃气涡轮空气进气的过滤系统的另一实施例的示意性侧视图；
[0057]图7是根据本发明的原理构造的用于燃气涡轮空气进气的过滤系统的另一实施例的示意性侧视图；
[0058]图8是根据本发明的原理构造的用于燃气涡轮空气进气的过滤系统的另一实施例的示意性侧视图；
[0059]图9是根据本发明的原理构造的用于燃气涡轮空气进气的过滤系统的另一实施例的示意性侧视图；
[0060]图10是根据本发明的原理构造的用于燃气涡轮空气进气的过滤系统的另一实施例的示意性侧视图；
[0061]图11是根据本发明的原理构造的用于燃气涡轮空气进气的过滤系统的另一实施例的示意性透视图；
[0062]图12是本文所述的过滤系统中脉冲发生器和连接至脉冲收集器的过滤元件之间的关系的一个说明性实施例的示意图；
[0063]图13是在脉冲收集器和过滤元件之间的结合处的脉冲收集器和过滤元件之间的关系的一个说明性实施例的剖视图；
[0064]图14A和14B示出了本文所述的空气过滤系统中的