专利名称：加热燃气涡轮入口的方法
技术领域：
本发明涉及燃气涡轮，且更特定而言，涉及用于燃气涡轮的入口系统，其改进了来自入口系统并且流入到燃气涡轮的空气的热混合。
背景技术：
用于燃气涡轮的入口系统通常用于处理行进到燃气涡轮的空气。空气可通过过滤、加热、冷却等处理。向燃气涡轮提供加热空气可改进设施效率，但也可造成在燃气涡轮入口处的热变形(thermal distortion)。由于在入口系统内缺少热混合和混合长度，因此热空气能在入口系统中表现出热变形。例如，较温热的空气能朝向入口系统的顶部聚集而较冷的空气能朝向入口系统的底部聚集。这种温差能在整个入口系统到入口系统的出口持续存在。但是，为了提高燃气涡轮中压缩机的效率和结构寿命，在入口系统的出口处的空气的最大热变形(例如，在最高温度与最低温度之间的温差)应不超过10华氏度(“F”)。因此，提供在入口系统内混合空气以产生具有大致均匀温度分布的空气的方法和/或装置将是有用的。此外，提供解决前述问题而不对入口系统的总设计做出重大修改的方法和/或装置将是有用的。
发明内容
下文的总结给出简化的总结以便提供对本文所讨论的系统和/或方法的某些方面的基本理解。此总结并非本文所讨论的系统和/或方法的全面概括。其并不预期确定关键/重要元件或描绘这些系统和/或方法的范围。其唯一目的是为了以简化形式提出某些概念，作为对下文给出的更详细描述的前序。根据本发明的一方面,提供一种用于输送空气流的空气入口系统。该系统包括温度控制分段，其配置成更改空气流的温度。温度控制分段跨空气流的不同部分赋予温度变化分布。该系统还包括过渡分段，其位于温度控制分段的下游。过渡分段具有以相对于进入过渡分段的空气流的流动方向既不平行也不垂直的角度定向的表面，以造成空气流的不同的温度相异部分混合且减少温度变化分布。根据另一方面，本发明提供一种用于输送空气流的空气入口系统。该系统包括温度控制分段，其配置成更改空气流的温度。温度控制分段跨空气流的不同部分赋予温度变化分布。该系统包括至少一个引流器(flow diverter),其位于温度控制分段的下游。至少一个引流器相对于移动经过至少一个引流器的空气流的流动方向横向延伸以使空气流转向绕开至少一个引流器来使得空气流的不同的温度相异部分混合且减少温度变化分布。根据另一方面，本发明提供一种用于输送空气流的空气入口系统。该系统包括温度控制分段，其配置成更改空气流的温度。温度控制分段跨空气流的不同部分赋予温度变化分布。该系统包括至少一个筛网(screen)，其位于温度控制分段的下游。至少一个筛网相对于移动经过至少一个筛网的空气流的流动方向横向延伸。空气流的至少第一部分移动通过筛网以造成湍流且造成空气流的不同的温度相异部分混合且减小温度变化分布。该系统还包括引流器，其位于温度控制分段下游且在空气流内以使得空气流中的至少一些转向到引流器的第一侧且将空气流中的至少一些转向到引流器的第二侧以造成湍流且造成空气流的不同的温度相异部分混合且减小温度变化分布。
对于本发明相关领域的技术人员而言，通过参考附图阅读下文的描述，本发明的前述方面和其它方面将会变得显而易见，在附图中
图1为用于燃气涡轮的示例入口系统的示意透视图2为图1的示例入口系统的示意截面图，其包括根据本发明的方面的示例过渡分
段；
图3为包括图2的过渡分段的示例入口系统的示意透视图4a为无图2和图3的过渡分段的示例入口系统的侧视图温度分布图4b为无图2和图3的过渡分段的示例入口系统的出口处的温度分布图4c为具有图2和图3的过渡分段的示例入口系统的侧视图温度分布图4d为具有图2和图3的过渡分段的示例入口系统的出口处的温度分布图5为示出在具有和不具有图2和图3的示例过渡分段的示例入口系统中的温度分布的关系的曲线图6为根据本发明的另一方面包括示例引流器的第二示例入口系统的示意截面图；以
及
图7为根据本发明的另一方面包括示例筛网和示例分流器的第三示例入口系统的示
意截面图。
部件列表10入口系统12离开的空气流13空气流14出口16消声器18管分段19缩小分段20入口分段22罩24温度控制分段26过滤器30过渡分段110入口系统116消声器119缩小分段120入口分段122罩124温度控制分段126过滤器130引流器132第二引流器210入口系统216消声器219缩小分段220入口分段222罩224温度控制分段226过滤器230筛网232分流器251第一角度252第二角度。
具体实施例方式在附图中描述和说明合并了本发明的一个或多个方面的示例实施例。这些图示示例预期并不限制本发明。举例而言，本发明的一个或多个方面可用于其它实施例和甚至其它类型的装置。此外，在本文中使用某些术语只是为了方便起见且不应视为限制本发明。另外，在附图中，相同的附图标记用于表示相同元件。图1示出了根据本发明的一方面用于从出口 14输送离开的空气流12的示例入口系统10，其可由诸如燃气涡轮的装置(未图示)利用。在图示示例内，出口 14具有大体上环形的截面形状区域，离开的空气流12通过该大体上环形的截面形状区域前进。当然，可提供不同形状。进入的空气流13可从外部位置抽吸到入口系统10内。现转至在图1的示例内示出的入口系统10的部分，出口 14与管分段18流体连通。出口 14邻近管分段18定位且位于管分段18的下游。管分段18可限定空气流13能行进通过的通道。管分段18被示出具有大致90°弯曲。但应了解管分段18可呈现多种不同大小、形状和配置，且并不限于图2的示例中所示的结构。例如，管分段18可大致为直的，无90°弯曲。同样，管分段18可包括一个弯曲或多个弯曲。照此，管分段18可呈现多种配置，而不显著地改变空气流13通过管分段18的通路。入口系统10包括入口分段20。应了解入口分段20在图1中稍微一般性地示出。这种一般性图示是为了传达图1所示的入口系统10的入口分段20能表示现有技术构造或者根据将在以下段落中描述的本发明的一个或多个方面的构造的概念。入口分段20包括一个或多个罩22。罩22可提供屏蔽功能以帮助保护入口系统10防止吸入可原本进入到入口分段20的至少一些材料和/或降水。罩22能屏蔽而避免吸入的这样的材料的示例可包括(但不限于)树叶、树枝、动物、灰尘、颗粒等。罩22能限制进入的降水可包括(但不限于)水、雨、雪、冰雹、雨夹雪等。在图示示例中，多个罩被组织为跨入口分段20的堆叠配置(例如，每个罩左右延伸，且罩以竖直延伸的顺序定位)。罩22从入口分段20向外延伸。当然，罩22并不限于图示示例，且能呈多种不同的大小、形状和配置。此外，罩22能被设计成耐受来自材料和/或降水的一些冲击力。例如，罩22能耐受强降水，诸如大雨、风或积雪，而不会断裂同时仍减小进入到入口分段20的降水量。示例入口系统10包括邻近入口分段20且在入口分段20下游定位的缩小分段19。缩小分段19具有入口部和出口部，入口部具有较大截面积且邻近入口分段20定位，出口部具有较小截面积且远离入口分段20定位。照此，缩小分段19为锥形，使得缩小分段19的上游部的截面积大于下游部的截面积。空气流13进入缩小分段19的入口部，行进通过缩小分段19，且通过缩小分段19的出口部离开。示例入口系统10还包括消声器分段或简单地消声器16。消声器16邻近缩小分段19和/或在缩小分段19下游和管分段18的上游定位。空气流13从缩小分段19、通过消声器16行进且到管分段18内。消声器16能安置于入口系统10内且可衰减在入口系统10内生成的噪音。消声器为本领域中熟知的，且可包括减小和/或衰减噪音的多个不同结构。照此，本文所述的消音器16可包括起作用以减小和/或衰减噪音的多个不同的消音器。现认识了图1所示的部分，应意识到入口分段20、缩小分段19、消音器16、管分段18和出口分段14全都彼此顺序流体连通。应了解图1的入口系统10仅一般性地/示意性地示出，且预期并不限制本发明。照此，入口系统10并不限于图示示例的结构，且能以多种方式变化。例如，入口系统10还可包括在该示例中未图示的结构和/或可在没有图示结构中的某些结构的情况下操作。此外，入口系统10可用于多种不同的结构且并不限于燃气涡轮。例如，入口系统10可在操作上在部分负荷操作期间与压缩机，与任何类型联合循环发电设施等相关联。现在参看图2和图3，示出了根据本发明的一方面的图1的示例入口系统10的另外的细节。具体而言，对于图2和图3所示的示例，入口系统10的入口分段20包括若干项目。首先，提供温度控制分段24。温度控制分段24可位于罩22的下游，邻近/靠近罩22。温度控制分段24因此能接收最初行进到入口分段20内的空气流13。照此，空气流13能从外部位置行进，经过罩22和到/通过温度控制分段24。温度控制分段24可改变行进通过温度控制分段24的空气流13的温度。照此，离开温度控制分段24的空气流13能具有不同于进入温度控制分段24的空气流13的温度。在一示例中，温度控制分段24能通过升高空气温度来加热空气流13。在此示例中，温度控制分段24可包括多种加热结构，包括(多个)加热器、(多个)加热盘管(coil)、(多个)热交换器等。应了解温度控制分段24并不限于本文所述的示例且可提供用于加热通过温度控制分段24的空气流13的多个不同的加热结构。温度控制分段24可沿多种温度范围来加热空气流13。例如，温度控制分段24可将空气流从59°华氏(“F”)加热到140T。同样，温度控制分段24可加热冷空气从(-20° )F到80 T。温度控制分段24并不限于这些加热范围且取决于加热结构和/或功率输出的具体类型，可将空气流13加热到更大或更小温度范围。温度控制分段24可加热通过温度控制分段24流动的空气流13中的一些或全部。温度控制分段24并不限于加热。在另一示例中，温度控制分段24可包括冷却结构，冷却结构可通过降低空气温度来冷却空气流13。在此示例中，温度控制分段24可包括多种冷却结构，包括(多个)冷却盘管、(多个)热交换器等。应了解温度控制分段24并不限于本文所述的示例且可提供能够冷却通过温度控制分段24的空气流13的多个不同的冷却结构。温度控制分段24能沿着多种温度范围来冷却空气流13，取决于冷却结构和/或功率输出的具体类型。温度控制分段24可冷却通过温度控制分段24流动的空气流13中的一些或全部。因此，温度控制分段24配置成更改空气流13的温度。应意识到随着空气流13离开温度控制分段24，空气流13的不同部分可具有不同温度。例如，温热或热空气可朝向空气流13的上部积聚。同样，冷或较冷空气能朝向空气流13的下部积聚。照此，离开温度控制分段24的空气流13可朝向底部更冷且朝向顶部更温热。因此，温度控制分段24跨空气流13的不同部分赋予温度变化分布。应当指出的是具有温度变化的空气流13可造成不想要的结果。例如，可能在空气流13内的温度变化可减小接收离开的空气流12的燃气涡轮的结构寿命且降低其效率。仍参看图2和图3，入口系统10的入口分段20还可包括根据本发明的一方面的过渡分段30。过渡分段30可邻近温度控制分段24且在温度控制分段24的下游定位。过渡分段30可接收从温度控制分段24行进的空气流13。过渡分段30可限定用于空气流13的大致中空的通道。在图示示例中，过渡分段30从温度控制分段24以一定角度向上延伸。具体而言，过渡分段30相对于水平以一定角度向上延伸。过渡分段30的角度被示出相对于水平为约30度，但该角度可更小或更大。例如，过渡分段30的角度可在0°或接近0°并且到60°或更高的范围。过渡分段30的典型角度可相对于水平为37°至45°，取决于空间的可用性。此外，应了解过渡分段30并不限于向上延伸，且也可向下，向旁侧和/或从温度控制分段24斜向延伸。过渡分段30还可包括多个角度，诸如通过向上延伸，然后向下延伸等。同样，过渡分段30的长度可更长或更短，且并不限于图示示例的尺寸。一般而言，过渡分段30具有相对于进入过渡分段的空气流的流动方向既不平行也不垂直的角度定向的表面。过渡分段30可通过增大空气流13的混合而改进在入口系统10内的热分布和混合。结果为在空气流13内更均匀的温度。例如，过渡分段30可增大长度且改变空气流通过入口系统10行进的方向。具体而言，过渡分段30增大了在空气流13行进通过温度控制分段24之后必须行进的距离。作为另一示例，过渡分段30也可增大空气流13的湍流，这部分是由于过渡分段30相对于温度控制分段24的角度。例如，在图2和图3的图示示例中，过渡分段30的底部可向上导向冷空气。冷空气可与朝向过渡分段30顶部安置的较温热空气混合。因此，在过渡分段30内冷空气与温热空气的混合可产生具有更均匀温度分布的空气流。因此，过渡分段30具有以相对于进入过渡分段的空气流的流动方向既不平行也不垂直的角度定向的表面以造成空气流的不同的温度相异部分混合且减少温度变化分布。应当指出的是入口系统10可重新构造，使得原始构造具有过渡分段30部分。在备选方案中，如果入口系统10是预先存在的，则过渡分段30可通过移除罩22等且安装过渡分段30而添加到入口系统10。仍参看图2和图3，入口系统10还可包括过滤器26。过滤器26可邻近过渡分段30且在过渡分段30下游定位。过滤器26可接收行进通过过渡分段30的空气流13。照此，空气流13可从外部位置、通过温度控制分段24、通过过渡分段30行进且到过滤器26。过滤器26可安装成相对于空气流13垂直或大致垂直地延伸。照此，过滤器26可大致跨入口系统10延伸使得空气流13中的一些或全部可行进通过过滤器26。过滤器26可包括多种不同类型的过滤器，其能从空气流13移除粒子。例如，过滤器26可包括不透水的过滤器，其防止和/或限制空气流13内的液体和/或水性溶液通过过滤器26。同样，设想到能从空气流13移除任何干燥粒子，诸如盐、灰尘、腐蚀物、水等的其它过滤器。过滤器26可包括玻璃纤维或另一合适过滤材料，且可具有由疏水性材料或者一些其它合适不透水的覆层或处理材料制成的覆层或处理。本文所述的过滤器的类型预期并不限制本发明的过滤器26且可使用任意数量的过滤器，取决于具体应用。现将考察在图2和图3中示出的示例入口系统10的总操作。空气通过入口分段20进入到入口系统10。罩20能至少部分地减少进入到入口分段20的材料和/或降水量。温度控制分段24可改变通过温度控制分段24行进的空气流的温度。具体而言，温度控制分段24可选择性地加热或冷却空气流。离开温度控制分段24的空气遇到过渡分段30。过渡分段30帮助混合该流动。例如，过渡分段30向上导向冷空气，从而造成冷空气与更温热的空气混合。作为另一示例，过渡分段30增大了热/冷空气将在温度控制分段24与过滤器26之间行进的距离。照此，增大了在过渡分段30内混合冷空气与温热空气的能力，从而产生具有更均匀温度分布的空气流。过滤器26在空气流行进通过过滤器26时从空气流移除粒子和/或液体。然后，空气流可行进通过缩小分段19、消声器16和灰尘分段18行进。离开的空气流12能离开出口 14，之后进入燃气涡轮。应当指出的是，离开的空气流12具有改进的温度混合以提供最小化的温度梯度分布。现参看图4a至图4d的系列，指示了对于在入口系统10内的空气流的温度分布改进。关于图4a和图4b，对于无过渡分段30的入口系统10示出了温度分布图。照此，能认为图4a和图4b表示了在提供根据本发明的改进之前的现有技术。首先参看图4a，示出了入口系统的截面图的温度分布。温度以华氏(“F”)表示。较温热的空气(高达131 T )朝向入口系统的上部靠近顶表面安置。较冷的空气(低至43 T )朝向入口系统的底部靠近底表面安置。处于中间温度的空气置于较温热空气与较冷空气之间。如图所示，较温热空气与较冷空气在始于温度控制分段(在此示例中，加热分段)后方且继续到出口的整个入口系统上保持分开。现参看图4b，对于无过渡分段30的入口系统10的出口 14示出了温度分布图。应记得示例出口 14大致为环形。较温热的空气与较冷空气在入口系统的出口 14处保持分开。较冷空气朝向出口的中部(内径)安置而较温热空气朝向出口的外部(外径)安置。在出口处在最温热空气与最冷空气之间的温差为大约40 0F。关于图4c和图4d，对于具有根据本发明的方面的过渡分段30的入口系统10示出了温度分布图。首先参看图4c，对于包括过渡分段30的入口系统10的截面图示出了温度分布图。温度同样以华氏来表示。在入口系统10内的温度分布比图4a的示例更多混合且更均匀化，从而导致更均匀的温度分布。更温热的空气仍略微朝向入口系统10的上部安置；但是，更温热的空气在大约83 T的范围，与无过渡分段30的入口系统10的131 T相对比。同样，较冷的空气在大约80 °F的温度范围，与不带有过渡分段30的入口系统10中的
43°F相对比。现参看图4d，对于具有根据本发明的方面的过渡分段30的入口系统10的出口 14示出了温度分布图。如同图4c所示的温度分布图，在出口 14处的温度分布在图4d的温度分布图内比图4b的示例更多混合且更均匀化。照此，出口 14表现出温热空气与冷空气的更均勻温度分布。较温热空气略微朝向出口 14的内径和外径安置。较冷空气置于内径与外径之间。较温热空气的最大温度大约为85 T而较冷空气的最低温度大约为75 T。照此，在出口 14处在最温热空气与最冷空气之间的温差为大约10 0F。现参看图5的曲线图，提供了在带有过渡分段30的入口系统10与不带有过渡分段30的入口系统10之间的相对温度变形比较。Y轴表示温度变形(以华氏度为单位)，指示在入口系统10内的具体位置处在最高温度与最低温度之间的温差。X轴表示测量最高温度与最低温度的具体位置。入口系统位置I与在消声器16(在图2中示出)处测量的温度相关。入口系统位置2与在管分段18(在图2中示出)处测量的温度相关。入口系统位置3与在出口 14 (在图2中示出)处测量的温度相关。曲线图显示了两个单独温度变形曲线。图示为实线的第一曲线表示无过渡分段的入口系统10。图示为点线的第二曲线表示带有图2和图3所示的过渡分段30的入口系统10。关于在消声器16处测量的入口系统位置1，无过渡分段的入口系统表现出大约45 T的温度变形。此温度表示在消声器处取得的最高温度与最低温度之间的温差。相比而言，具有过渡分段的入口系统表现出大约12 T的温度变形。关于在管分段18处测量的入口系统位置2，无过渡分段的入口系统表现出大约45 T的温度变形。相比而言，具有过渡分段的入口系统表现出大约7 T的温度变形。最后，关于在出口 14处测量的入口系统位置3，无过渡分段的入口系统表现出大约45 T的温度变形。相比而言，具有过渡分段的入口系统表现出大约5 °F的温度变形。此外，包括过渡分段30的入口系统10表现出比无过渡分段的入口系统在最高温度与最低温度之间的更小的温度分布。现参看图6，示出了根据本发明的另一方面的入口系统110的第二示例。入口系统110包括入口分段120。入口分段120允许类似于图2和图3的先前示例的空气流。如同先前的示例，入口分段120包括一个或多个罩122。而且，类似于先前的示例，入口系统110包括温度控制分段124。温度控制分段124可与上文关于图2和图3所述的温度控制分段24相同/相似。简单地说，温度控制分段124可改变通过温度控制分段124的空气流的温度。入口系统110 (图6)包括过滤器126，过滤器126可与上文关于图2和图3所述的过滤器26相同/相似。而且，入口系统110包括与关于图2和图3所述的缩小分段19相同/相似的缩小分段119。而且，入口系统110包括可与关于图2和图3所述的消声器16相同/相似的消声器116。仍参看图6，入口系统110包括根据本发明的方面的引流器130。引流器130位于温度控制分段124下游。引流器130从入口系统110的底表面向上延伸且部分地或完全地跨入口系统110在横向延伸。因此，引流器130相对于移动经过引流器130的空气流的流动方向横向延伸。引流器130可包括多种不同的结构。例如，引流器130可包括诸如金属、塑料等材料条带，其沿着入口系统110的底部在横向延伸。在另一示例中，引流器130可包括入口系统110的底表面，入口系统110的底表面向上延伸以形成引流器130，使得引流器130与底表面一体地形成。引流器130可包括单个引流器或多个引流器，多个引流器组合地类似于单个引流器起作用。例如，多个引流器可沿着入口系统10的底表面串行定位。同样，引流器各可具有相同高度或者可具有不同高度。另外，多个引流器中每一个各可跨底表面延伸不同长度。例如，一个引流器可完全跨底表面延伸，而另一引流器可仅部分地跨该底表面延伸。另外，每个引流器可具有与另一引流器不同的形状。例如，倾斜差异或锥度差异(例如，较高分段逐渐缩小为较短分段)是可能的。但应了解引流器130可呈现任意多种大小、形状、结构、配置等且并不限于本文所示和所述的示例。引流器130并不限于图6所示的位置且可定位于整个入口系统110上的多个位置。例如，引流器130可位于引流器130中所示位置的下游。另外，引流器130可位于缩小分段119内、消声器116内、管分段(在图6中未图示)内等。实际上，多个引流器(若存在)可位于入口系统110内的不同位置。在另外的示例中，引流器可也可位于侧壁上。引流器130能通过增大空气流的混合来改进在入口系统110内的热变形。如上文所述的那样，行进通过入口系统Iio流动的空气流可包括温热空气包和较冷空气包。较冷空气有时可朝向温度控制分段124下游的入口系统110的底部积聚。随着空气流行进通过入口系统110，引流器130能将较冷空气向上朝向入口系统110的中心导向。在较冷空气通过入口系统110时使较冷空气转向至在引流器130上方。随着较冷空气向上转向，较冷空气能与来自空气流的较温热空气混合，从而减小了在空气流中最高温度与最低温度之间的温差。因此，引流器130相对于移动经过引流器的空气流的流动方向横向延伸以使空气流转向绕开引流器来造成空气流的不同的温度相异部分混合且减小温度变化分布。入口系统110还可包括第二引流器132。第二引流器132可位于入口系统110内的多个位置，包括(但不限于)在缩小分段119的向上定位部分或在消声器116内。第二引流器132可部分地或完全地跨入口系统110在横向延伸，且可从入口系统110的顶表面向下突出。第二引流器132可包括多种不同的结构。例如，第二引流器132可包括跨入口系统110延伸的诸如金属的材料条带。在另一示例中，第二引流器132可包括向下突出以形成第二引流器132的入口系统110的顶表面。如同引流器130，第二引流器132可包括单个第二引流器或多个第二引流器，多个引流器组合地类似于第二引流器132起作用。例如，多个第二引流器可沿着入口系统110的顶表面串行定位。同样，第二引流器各可具有相同高度或者可具有不同高度。另外，第二引流器各可跨顶表面延伸不同长度，诸如其中一个第二引流器完全跨顶表面延伸而另一第二引流器仅部分地跨顶表面延伸。另外，每个第二引流器可具有不同的形状，诸如为倾斜的或者具有逐渐缩小为较短分段的较高分段。但应了解第二引流器132可呈现任意多种大小、形状、结构、配置等且并不限于本文所示和所述的示例。第二引流器132并不限于图6所示的位置，且可定位于整个入口系统110上的多个位置。例如，第二引流器132的位置可不同于图6所示的位置(例如，在其下游)。第二引流器132可位于缩小分段119内、消声器116内、管分段内(未图示)等。实际上，多个第二引流器可位于入口系统110内的不同位置处。在另外的示例中，引流器也可位于侧壁上。第二引流器132能通过增大空气流的混合来改进在入口系统110内的热变形。如上文所述的那样，行进通过入口系统110的空气流可包括较温热空气包和较冷空气包。较温热的气体有时可朝向入口系统110的上部积聚。随着空气流行进通过入口系统110，第二引流器132能将较温热空气向下朝向入口系统110的中心导向。较温热空气在行进通过入口系统110时将较温热空气转向至在第二引流器132下方。随着较温热空气转向向下，较温热空气可与较冷空气混合，从而减小了在空气流中的空气的最高温度与最低温度之间的温差。应了解引流器130和第二引流器132并不限于图6所示的示例。例如，在另一示例中，引流器130和/或第二引流器132可包括于图2和图3的示例中。照此，引流器130和/或第二引流器132可与具有过渡分段30的入口系统组合。在此示例中，引流器130和/或第二引流器132可包括任何数量的引流器且可位于入口系统内的多个位置，诸如在过渡分段30、缩小分段、消声器、管分段等内。照此，关于图6所示和所述的示例可包括关于图2和图3所示和所述示例中的一些或全部特征。现参看图7，示出了根据本发明的另一方面的入口系统210的第三示例。入口系统210包括入口分段220。入口分段220可限定用于空气流进入到入口系统210的一个或多个通道。入口分段220允许空气流类似于先前的示例。如同先前的示例，入口分段220包括一个或多个罩222。而且，类似于先前的示例，入口系统210包括温度控制分段224。温度控制分段224可与上文所述的温度控制分段224相同/相似。简单地说，温度控制分段124可改变行进通过温度控制分段124的空气流的温度。入口系统110包括过滤器226，过滤器126可与上文关于图2和图3所述的过滤器26相同/相似。而且，入口系统110包括可与关于图2和图3所述的缩小分段19相同/相似的缩小分段219。而且，入口系统110包括可与关于图2和图3所述的消声器16相同/相似的消声器216。仍参看图7，入口系统210包括筛网230。筛网230可位于温度控制分段224的下游。筛网230可部分地或完全地跨入口系统210延伸且可从入口系统210的底表面向上延伸。因此，筛网230相对于移动经过筛网的空气流的流动方向横向延伸。筛网230可包括多种不同结构。例如，筛网230可包括允许空气流部分地通过筛网230的网格结构。例如，筛网230可包括金属丝、玻璃纤维或其它合成纤维网格。在一个示例中，筛网230可允许遇到该筛网230的80%的空气流行进通过筛网230。但应了解更多或更少的空气可行进通过筛网230。不行进通过筛网230的空气可转向向上朝向入口系统210的中心。照此，空气流的一部分可行进通过筛网230，而空气流的另一部分可转向向上在筛网230上方流动。筛网230包括单个筛网或多个筛网，多个筛网组合地类似于筛网230起作用。例如，多个筛网可沿着入口系统210的表面之一串行定位。同样，(多个)筛网可各具有相同高度，或者可各具有不同高度。另外，(多个)筛网可各跨入口系统210的表面延伸不同长度，诸如其中一个筛网完全跨该表面延伸而另一筛网仅部分地跨该表面延伸。另外，每个筛网可具有不同的形状，诸如为倾斜的或者具有逐渐缩小为较短分段的较高分段。筛网230也并不限于位于入口系统210的底表面上。在另一不例中，一个或多个筛网可位于入口系统210的底表面、侧表面或顶表面中的任一个或全部上。同样，筛网230并不限于位于温度控制分段224与过滤器226之间。在另一示例中，筛网230可位于入口系统内的几乎任何位置，包括(但不限于)缩小分段219、消声器216、管分段(未图示)等。但应了解筛网230可呈现任意多种大小、形状、结构、配置等，且并不限于本文所示和所述的示例。筛网230可通过增大空气流的混合来改进在入口系统210内的热变形。如上文所述的那样，行进通过入口系统210流动的空气流可包括较温热空气包和较冷空气包。较冷空气可朝向入口系统210的底部积聚。随着空气流行进通过入口系统210，空气流的一部分可行进通过筛网230而空气流的另一部分可转向向上以在筛网230上方流动(或绕开筛网230)。随着较冷空气转向向上，较冷空气可与较温热气体混合，从而减小了在空气流内最高温度与最低温度之间的温差。在另一示例中，筛网230可位于入口系统210的顶表面处，使得温热空气转向以通过筛网230且也在筛网230下方以与较冷空气混合。因此，空气流的至少第一部分移动通过筛网以造成湍流且造成空气流的不同的温度相异部分混合且减小温度变化分布。入口系统210还包括第三示例引流器。第三示例引流器可包括分流器232。分流器232可位于入口系统210内的多个位置。在图示示例中，分流器232可从温度控制分段224延伸到消声器216。但应了解分流器232可完全位于缩小分段219内、完全位于消声器216内或在其它位置。同样,分流器232可包括多于一个分流器232。在该不例中，一个分流器可位于入口系统210内的第一位置而第二分流器可位于单独位置。例如，第一分流器可从温度控制分段224向过滤器226延伸而第二分流器可从缩小分段219向消声器216延伸。此示例不预期为限制且分流器232可包括位于整个入口系统210的多个位置处的多个分流器。分流器232可部分地或完全跨入口系统210延伸。照此，分流器232能将入口系统210分成两个区域，位于分流器232上方的上部区域和位于分流器232下方的下部区域。分流器232被示出位于入口系统210内的竖直中点。但是，分流器232可位于更高(更靠近顶表面)或更低(更靠近底表面)处。图7中的分流器232被示出具有两个弯曲。第一弯曲形成大约145°的第一角度251。第一弯曲位于过滤器226附近。第二弯曲形成大约145°的第二角度252。第二弯曲位于缩小分段219内。第一角度251和第二角度252可使用计算流动动力学(“CFD”)工具来优化以减小流动分离且入口系统210中的压降减小。应了解第一弯曲和第二弯曲并不限于图示示例中的角度251、252。而是，分流器232可被修改为包括更大或更小的角度。实际上，在又一示例中，分流器232可不包括任何弯曲，而是替代地可包括在入口系统210内水平地或斜向延伸的直部分。分流器232可包括多种不同的结构。例如，分流器232可包括跨入口系统210延伸的诸如金属的材料条带。但应了解分流器232可包括跨入口系统210延伸的其它材料，诸如塑料、材料组合等。在另一示例中，分流器232可大致为固体的，使得空气流不能流动通过分流器。在另一示例中，分流器232可包括与筛网230相同的材料使得空气流的至少一部分可行进通过分流器232。分流器232可通过增大空气流的混合来改进在入口系统210内的热变形。具体而言，分流器232能协助引导更多空气流从入口系统210的上半部通过入口系统210。燃气涡轮入口(未图示)能通过入口系统210来抽吸空气。但是，大部分空气流来自入口分段220的底半部。这部分是由于缩小分段和消声器仅上升到入口分段220的高度的大约一半。照此，更少的空气流通过入口分段220的顶半部进入，更温热的空气可积聚在顶半部。分流器232能通过使得更多空气从入口分段220的顶半部抽吸到入口分段220内而协助混合空气。照此，分流器232可协助从入口分段220的顶半部和底半部抽吸空气。尽管在图7中未图不,入口系统210还可包括管分段和出口。管分段和出口可与关于图2所述和所示的管分段和出口大致相同。管分段可邻近消声器且在消声器的下游定位。管分段可从消声器接收空气流。出口可邻近管分段且在管分段的下游定位。出口可从管分段接收空气流。如同先前的示例，出口可连接到燃气涡轮入口(未图示)，使得出口限定通道，空气流可通过该通道离开入口系统且进入燃气涡轮入口。现可描述图7所示的示例入口系统210的操作。空气可通过入口分段220进入入口系统210。罩220可至少部分地减少进入到入口分段20的材料和/或降水量。温度控制分段224可改变行进通过温度控制分段224的空气流的温度。具体而言，温度控制分段224可选择性地加热或冷却空气流。在空气流过温度控制分段224之后，在入口系统210底部附近的空气可遇到筛网230。通常，较冷空气朝向底表面安置。照此，筛网230可使得空气流的一部分转向在筛网230上方流动且同时允许空气流的一部分通过筛网230流动。此外，分流器232可协助从入口分段220的下半部和上半部相等地抽吸空气。分流器232可减小朝向入口系统210的上部停滞的温热空气量。由燃气涡轮入口(未图示)的入口力可抽吸空气通过入口系统210使得更温热的气体进入且在分流器232上方行进。在空气行进通过分流器之后，空气能混合，诸如在管分段(未图示)中。使得冷空气转向通过筛网和绕开筛网的筛网230与分流器232的组合一起能混合通过入口系统210流动的空气。这种混合可减小在空气流内的最高温度与最低温度之间的温差。应了解筛网230和分流器232并不限于图7所示的示例。例如，在另一示例中，筛网230和分流器232可包括于图2和图3或图6的示例中的任一示例中。照此，筛网230和/或分流器232能与具有过渡分段30和/或引流器130、132的入口系统组合。照此，关于图7所示和所述的示例可包括关于图2和图3及图6所示和所述示例中的一些或全部特征。一般而言，应意识到根据本发明的额外示例可经由来自上述示例的各种组合来提供。例如，过渡分段30，一个或多个引流器130、132，一个或多个筛网230和/或分流器232可以以任何组合设于单个空气入口系统内。参考上文所述的示例实施例描述了本发明。在阅读和理解本说明书后其他人将会想到修改和更改。合并了本发明的一个或多个方面的示例实施例预期包括所有这些修改和更改，只要它们在所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于输送空气流的空气入口系统，所述系统包括 温度控制分段，其配置成更改所述空气流的温度，所述温度控制分段跨所述空气流的不同部分赋予温度变化分布；以及 过渡分段，其位于所述温度控制分段的下游，所述过渡分段具有以相对于进入所述过渡分段的空气流的流动方向既不平行也不垂直的角度定向的表面，以造成空气流的不同的温度相异部分混合且减少温度变化分布。
2.根据权利要求1所述的入口系统，其特征在于，包括过滤器，其位于所述温度控制分段的下游，所述过滤器配置成过滤所述空气流；以及所述过渡分段位于所述温度控制分段与所述过滤器之间。
3.根据权利要求2所述的入口系统，其特征在于，所述过渡分段的表面相对于所述温度控制分段向上延伸到所述过滤器。
4.根据权利要求3所述的入口系统，其特征在于，所述过渡分段的表面相对于进入所述过渡分段的空气流的流动方向以从37°至45°范围的角度延伸。
5.根据权利要求3所述的入口系统，其特征在于，所述过渡分段增大了所述空气流的瑞流。
6.根据权利要求3所述的入口系统，其特征在于，还包括消声器，其位于所述过滤器的下游，其中，所述消声器配置成衰减噪音。
7.根据权利要求6所述的入口系统，其特征在于，流过所述消声器的空气具有在最高温度与最低温度之间不超过大约12 °F的温度分布。
8.根据权利要求3所述的入口系统，其特征在于，流过所述入口系统的出口的空气流具有在最高温度与最低温度之间不超过大约5 °F的温度分布。
9.根据权利要求1所述的入口系统，其特征在于，还包括至少一个引流器，其中，所述至少一个引流器配置成使得所述空气流转向绕开所述至少一个引流器。
10.根据权利要求9所述的入口系统，其特征在于，所述至少一个引流器位于所述入口系统的底表面上。
11.根据权利要求9所述的入口系统，其特征在于，所述至少一个引流器位于所述入口系统的上表面上。
12.根据权利要求1所述的入口系统，其特征在于，还包括筛网，其中，所述空气流的第一部分配置成转向绕开所述筛网，而且其中，所述空气流的第二部分配置成通过所述筛网流动。
13.根据权利要求1所述的入口系统，其特征在于，还包括分流器，其中，所述分流器配置成位于所述入口系统内的竖直中点处，而且其中，所述空气流的第一部分配置成在所述分流器下方流动且所述空气流的第二部分配置成在所述分流器上方流动。
14.一种用于输送空气流的空气入口系统，所述系统包括 温度控制分段，其配置成更改所述空气流的温度，所述温度控制分段跨所述空气流的不同部分赋予温度变化分布；以及 至少一个引流器，其位于所述温度控制分段的下游，所述至少一个引流器相对于移动经过所述至少一个引流器的空气流的流动方向横向延伸，以使得所述空气流转向绕开所述至少一个引流器，以造成所述空气流的不同的温度相异部分混合且减少温度变化分布。
15.根据权利要求14所述的入口系统，其特征在于，所述至少一个引流器包括位于所述入口系统的底表面上的第一引流器，而且其中，所述至少一个引流器包括位于所述入口系统的上表面上的第二引流器。
16.根据权利要求15所述的入口系统，其特征在于，所述第一引流器配置成使得较冷空气转向向上在所述第一引流器上方，而且其中，所述第二引流器配置成使得所述较温热空气转向向下在所述第二引流器下方。
17.根据权利要求14所述的入口系统，其特征在于，还包括筛网，其位于所述温度控制分段的下游，其中，使得所述空气流的至少第一部分转向以绕开所述筛网且所述空气流的至少第二部分配置成行进通过所述筛网。
18.根据权利要求14所述的入口系统，其特征在于，所述至少一个引流器包括分流器，而且其中，所述分流器配置成在所述入口系统的相对侧之间延伸且所述空气流的至少一些配置成在所述分流器下方流动且剩余空气流配置成在所述分流器上方流动。
19.一种用于输送空气流的空气入口系统，所述系统包括 温度控制分段，其配置成更改所述空气流的温度，所述温度控制分段跨所述空气流的不同部分赋予温度变化分布；以及 至少一个筛网，其位于所述温度控制分段的下游，所述至少一个筛网相对于移动经过所述至少一个筛网的空气流的流动方向横向延伸，所述空气流的至少第一部分移动经过所述筛网以造成湍流且造成所述空气流的不同的温度相异部分混合且减小所述温度变化分布；以及 引流器，其位于所述温度控制分段的下游且在所述空气流内，以使得所述空气流中的至少一些转向到所述引流器的第一侧且使所述空气流中的至少一些转向到所述引流器的第二侧，以造成湍流且造成所述空气流的不同的温度相异部分混合且减小所述温度变化分布。
20.根据权利要求19所述的入口系统，其特征在于，所述引流器包括分流器，而且其中，所述分流器包括非线性的形状。
全文摘要
本发明涉及一种加热燃气涡轮入口的方法。一种空气入口系统输送空气流。该系统包括温度控制分段，其配置成更改空气流的温度。温度控制分段跨空气流的不同部分赋予温度变化分布。该系统还包括过渡分段、一个或多个引流器、一个或多个筛网和/或分流器，以造成空气流的不同的温度相异部分混合且减小温度变化分布。
文档编号F02C7/08GK103032175SQ201210377249
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月8日 优先权日2011年10月5日
发明者P.S.拉杰什, R.J.基拉, B.A.基佩尔, R.D.科纳德 申请人:通用电气公司