用于燃气涡轮发动机的脱机清洗系统及方法_3

文档序号:9556643阅读:来源:国知局
动机10和清洗系统102连通并且可操作以监测和控制燃气涡轮发动机系统100的各种操作参数的系统控制器104。系统控制器104还可操作以实施和控制经由清洗系统102的清洗处理,如可在下文中参照图6详细地描述。在某些实施例中,系统控制器104可与燃气涡轮发动机10的各种构件和清洗系统102按需要通信以监测和控制所需的操作参数并且实施和控制清洗处理(为了图示目的,图3中并未示出具体连接)。
[0043]如图3中所示,清洗系统102可包括在其中包含大量水110的水源108。水源108可具有任何尺寸、形状或构造。在某些实施例中,水110可为软化水。清洗系统102还可包括在其中包含大量清洁剂114的清洁剂源112。清洁剂源112可具有任何尺寸、形状或构造。清洁剂114可为适用于从燃气涡轮发动机10的内部构件(例如,压缩机叶片56和压缩机导叶60)的表面除去污染物的任何类型的清洁剂。清洗系统102还可包括在其中包含大量表面成膜剂118的表面成膜剂源116。表面成膜剂源116可具有任何尺寸、形状或构造。表面成膜剂118可为适用于在燃气涡轮发动机10的内部构件(例如,压缩机叶片56和压缩机导叶60)的表面上形成保护膜的任何类型的成膜剂。
[0044]清洁剂114大体上可包括一种或多种表面活性剂和一种或多种防腐分散剂。如文中所用,"防腐分散剂"是指帮助除去可潜在地腐蚀燃气涡轮发动机10的内部构件的锈迹、污垢和/或其它沉积物的分散剂。在清洗系统102的操作期间,清洁剂114可与水110混合以形成清洁剂114和水110的清洁混合物,如可在下文中描述。在某些实施例中,该一种或多种表面活性剂和一种或多种防腐分散剂(即,活性物)可组合以构成清洁混合物的大约1% (重量)到大约20% (重量)(作为活性物)。在某些实施例中,该一种或多种表面活性剂和一种或多种防腐分散剂(即,活性物)可组合以构成清洁混合物的大约5% (重量)到大约10% (重量)。文中也可采用其它重量百分比。
[0045]在某些实施例中,该一种或多种表面活性剂可选自十二烷硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠,以及环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物。例如,该一种或多种表面活性剂可包括高达大约30% (重量)的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段共聚物,其中余量包括十二烷硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠。此外,在某些实施例中,该一种或多种防腐分散剂可选自丙烯酸-共烯丙基羟基硫酸盐、羟丙基磺酸、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基-1丙烷磺酸、聚马来酸、聚环氧琥珀酸的共聚物,以及丙烯酸的三元共聚物。在某些实施例中,该一种或多种防腐分散剂可组合以构成清洁剂114的总活性物的大约10% (重量)到大约50% (重量)。文中还可采用其它重量百分比。
[0046]表面成膜剂118大体上可包括一个或多个氟代娃烧以及一个或多个附加娃烧。在清洗系统102的操作期间,表面成膜剂118可与水110混合以形成表面成膜剂118和水110的膜形成混合物,如可在下文中描述。在某些实施例中,该一个或多个附加硅烷可选自氢硫基硅烷、氨基硅烷、四乙基原硅酸酯和琥珀酸酐硅烷。在某些实施例中,该一个或多个氟代硅烷与一个或多个附加硅烷之比可为大约90:10到大约50:50。在某些实施例中,该一个或多个氟代硅烷与一个或多个附加硅烷之比可为大约50:50。在某些实施例中,该一个或多个氟代硅烷和一个或多个附加硅烷可组合以构成膜形成混合物的大约0.5% (重量)到大约10% (重量)。文中可采用其它重量百分比。在某些实施例中,水110的pH可使用乙酸从大约4.5调整至大约5.5,同时加入硅烷以实现大约0.5%到大约2%的浓度。
[0047]表面成膜剂118可构造成当施加到燃气涡轮发动机10的内部构件(例如,压缩机叶片56和压缩机导叶60)的表面上时在其上形成保护膜。以此方式,所得的膜可限制因污垢和其它沉积物引起的将来腐蚀。例如,表面成膜剂118的该一个或多个氟代硅烷可作用为防污垢和/或防腐的,同时该一个或多个附加的硅烷可作用为防腐剂,同时还给予在膜与燃气涡轮发动机10的内部构件之间的连结。在某些实施例中,所得的膜可经受至少350°C (662 °F )的温度。如文中所用,〃经受〃是指在长时间暴露于高温之后未表现出显著的劣化迹象。此外,所得的膜可为疏水且疏油的,以帮助防止流体(例如,水和油)和/或其它污垢就地累积。如文中所用,"疏水"是指材料排斥水的物理性质,而"疏油"是指材料排斥油的物理性质。具体而言,具有针对污垢(例如,水和/或油)的低表面能量的表面应当具有高接触角并且应当提供污垢相对于表面减小的粘附,该表面由污垢润湿或污垢具有与该表面的低接触角。如文中所用,"接触角"是指由固体材料的表面上的静态液滴形成的角。接触角越高,则液体与表面的相互作用越小。因此,如果污垢与表面的接触角很高,则污垢更难润湿或粘附至表面。在某些实施例中,所得的膜可具有至少135度的接触角。文中可采用其它接触角。
[0048]尽管上文描述了清洁剂114和表面成膜剂118的特定实施例,但将理解的是,此类实施例为非限制性实例并且还可实现结合附加和/或备选材料的其它组成物。此外,将理解的是,清洁混合物和膜形成混合物可包括附加和/或备选的材料。
[0049]如图3中所示,清洗系统102还可包括混合室120、水供应管线122、清洁剂供应管线124、表面成膜剂供应管线126以及混合物供应管线128。水源108可经由水供应管线122与混合室120成流体连通。清洁剂源112可经由清洁剂供应管线124与混合室120成流体连通。表面成膜剂源116可经由表面成膜剂供应管线126与混合室120成流体连通。混合室120可构造成接收和混合水110和清洁剂114以在清洗处理的一部分期间形成清洁混合物,以及接收和混合水110和表面成膜剂118以在清洗处理的另一部分期间形成膜形成混合物。混合物供应管线128可从混合室120朝向燃气涡轮发动机10延伸。以此方式,混合物供应管线128可构造成在清洗处理的一部分期间输送清洁混合物,以及在清洗处理的另一部分期间输送膜形成混合物。
[0050]图4示出了混合室120和供应管线122,124,126,128的详细示意图。混合室120可包括多个成角(或倾斜)的逆流喷嘴130,其构造成输送清洁剂114、表面成膜剂118或其它类型的副流体的流动以在该混合室中混合。如图所示,成角的逆流喷嘴130可构造成将清洁剂114、表面成膜剂118或其它类型的副流体的相应流动以锐角输送到水110或其它类型的主流的进入流中,以在不使用移动部件的情况下提供加强对混合室120内的混合。成角的逆流喷嘴130还可构造成将清洁剂114、表面成膜剂118或其它类型的副流体的相应流动在高于水110或其它类型的主流的进入流的压力下输送,以在不使用移动部件的情况下提供加强对混合室120内的混合。混合室120可具有任何尺寸、形状或构造。
[0051]相应的供应管线122,124,126可具有定位在其上且构造成控制经由其穿过的相应流动的多个栗、阀和返回管线。如图所示,水供应管线122可具有水栗132、一对水管线隔离阀134,136,以及定位在其上且构造成控制水110流至混合室120的水返回管线138。以类似方式,清洁剂供应管线124可具有清洁剂栗140、一对清洁剂管线隔离阀142,144,以及定位在其上且构造成控制清洁剂114流至混合室120的清洁剂返回管线146。此外,表面成膜剂供应管线126可具有表面成膜剂栗148、一对表面成膜剂管线隔离阀150,152,以及定位在其上且构造成控制表面成膜剂118流至混合室120的表面成膜剂返回管线154。栗、阀和返回管线可为常规设计。其它构件可定位在供应管线122,124,126上并且文中也可使用其它构造。
[0052]如图3中所示,清洗系统102还可包括从混合物供应管线128朝向燃气涡轮发动机10延伸的钟形口供应管线156。清洗系统102还可包括围绕压缩机15的钟形口 64定位的钟形口歧管158。钟形口歧管158可包括围绕钟形口 64延伸的多个钟形口喷嘴160。钟形口歧管158可经由钟形口供应管线156与混合物供应管线128成流体连通。以此方式,钟形口歧管158可构造成在清洗处理的一部分期间将清洁混合物围绕钟形口 64输送到压缩机15中,以及在清洗处理的另一部分期间将膜形成混合物围绕钟形口 64输送到压缩机15中。钟形口供应管线156可具有定位在其上且构造成控制经由其穿过的混合物流的钟形口供应阀162。
[0053]如图所示,清洗系统102还可包括主压缩机供应管线164、第一分支压缩机供应管线166,以及第二分支压缩机供应管线168。主压缩机供应管线164可从混合物供应管线128延伸至压缩机分支阀170,该阀170可为连接主压缩机供应管线164、第一分支压缩机供应管线166和第二分支压缩机供应管线168的三通阀。如图所示,第一分支压缩机供应管线166可从压缩机分支阀170延伸至第一空气抽取管线74,以及第二分支压缩机供应管线168可从压缩机分支阀170延伸至第二空气抽取管线76。因此,第一空气抽取管线74可经由第一分支压缩机供应管线166和主压缩机供应管线164而与混合物供应管线128成流体连通。以此方式,第一空气抽取管线74可构造成在清洗处理的一部分期间将清洁混合物输送到压缩机15的相应级54 (例如,第九级)中,以及在清洗处理的另一部分期间将水110和表面成膜剂118的膜形成混合物输送到压缩机15的相应级54(例如,第九级)中。此外,第二空气抽取管线76可经由第二分支压缩机供应管线168和主压缩机供应管线164而与混合物供应管线128成流体连通。以此方式,第二空气抽取管线76可构造成在清洗处
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