使燃气涡轮发动机防腐蚀的燃气涡轮发动机系统及方法_3

文档序号:8377480阅读:来源:国知局
括第9级压缩机空气抽出管路130和第13级压缩机空气抽出管路140。涡轮区段冷却空气管路120包括第2级涡轮冷却空气管路150和第3级涡轮冷却空气管路160。
[0051]承口(R0级)、第9级压缩机空气抽出管路130、第13级压缩机空气抽出管路140、第2级涡轮冷却空气管路150和第3级涡轮冷却空气管路160代表防腐剂、水和/或清洁剂选择供应到如下文进一步详述的燃气涡轮发动机10的压缩机区段20和涡轮区段30中的进入(对接)点的位置。清洁混合物和/或防腐混合物经由供应管路和本文所示的进入点引入燃气涡轮发动机10中。本文所述的进入点允许防腐混合物直接接近且处理压缩机区段20和涡轮区段30,而未限制比较处理流体,其从压缩机区段转移到涡轮区段,以便最终接近涡轮区段。
[0052]尽管上文识别的特定选择级处示出了进入点,但在另一个实施例中,进入点选择成在燃气涡轮发动机10中的备选或附加级处引入清洁混合物和/或防腐混合物。
[0053]参看图2,示出了用于防腐剂、水和/或清洁剂选择供应到燃气涡轮发动机系统200中的现有的燃气发动机涡轮管路中的进入(或对接)点的简图(例如,对应于图1中所示的压缩机区段空气抽出管路110和涡轮区段冷却空气管路120中的任一个进入点)。进入点210定位在压缩机区段空气抽出管路110和/或涡轮区段冷却空气管路120中(例如,第9级压缩机空气抽出管路130、第13级压缩机空气抽出管路140、第2级涡轮冷却空气管路150和/或第3级涡轮冷却空气管路160)。燃气发动机涡轮系统200还包括如下文参照图3进一步详细论述的供应管路220,以将防腐混合物供应到燃气涡轮发动机10的进入点210。在一个实施例中,燃气发动机涡轮系统200还包括一个或多个阀230,其有旋转地将防腐混合物供应到如下文参照图3论述的压缩机区段空气抽出管路110和涡轮区段冷却空气管路120中的一个或多个附加进入点。
[0054]参看图3,示出了用于向燃气涡轮发动机10给予防腐蚀的燃气涡轮发动机系统200的简图。在一个实施例中,燃气涡轮发动机系统200构造成用于在燃气涡轮发动机10脱机(未焚烧燃料或未供应功率)时将包括防腐剂和水的混合物的防腐处理有选择地供应至燃气涡轮发动机10。在一个实施例中,包括水和清洁剂的清洁混合物在有选择地将防腐处理供应至燃气涡轮发动机10之前有选择地供应至燃气涡轮发动机10。在另一个实施例中,包括水和清洁剂和防腐混合物的清洁混合物有选择地且同时地供应至燃气涡轮发动机1 (例如,在相同的时间且在相同或不同的进入点)。
[0055]燃气涡轮发动机系统200包括用于供应水、清洁剂和/或防腐剂进入燃气涡轮发动机10的供应管路220。燃气涡轮发动机10连接到转动齿轮和驱动马达(未示出)上。将允许燃气涡轮发动机10冷却,直到内部容积和表面冷却至处于或低于145 °?的温度,以便引入燃气涡轮发动机10中的水、清洁剂和/或防腐剂将不会热冲击内部金属和引起蠕变,或引起材料的任何机械或结构变形。
[0056]在燃气涡轮发动机系统200中,供应管路220连接到已经存在于燃气涡轮发动机构造(如图1和图2中所示)中的现有的燃气涡轮发动机管路上。供应管路220在对应于第9级压缩机空气抽出管路130和第13级压缩机空气抽出管路140的进入点处连接到现有的压缩机区段空气抽出管路110 (未示出)上。供应管路220还在对应于第2级涡轮空气冷却空气管路150和第3级涡轮冷却空气管路160的进入点处连接到现有的涡轮区段冷却空气管路120(未示出)上。以下附加的管路布置连同承口 60(如上文参照图1所述)中的喷嘴用作将水、清洁剂和/或防腐剂引入燃气涡轮发动机10中的进入点使用,或作为其备选方案。
[0057]如图3中所示,供应管路220包括连接到水源240(例如,去离子水)上的水供应管路230和连接到防腐剂260的一个或多个源上的防腐剂供应管路250。在一个实施例中,水源、水供应管路和/或混合室配备有锅炉或其它适合的器具以加热水且将其转换成蒸汽。
[0058]在一个实施例中,供应管路220还包括用于在将防腐混合物有选择地供应至燃气涡轮发动机10之前将清洁混合物供应至燃气涡轮发动机10的管路。供应管路220还包括连接到清洁剂280 (例如,一种或多种清洁制剂)的一个或多个源的清洁剂供应管路270。
[0059]硫酸镁用作可选的附加清洁剂。对于燃气涡轮发动机10使用重油作为燃料的应用,重油通常以基于钒的腐蚀/沉淀抑制剂来处理,该抑制剂在操作期间形成燃气涡轮发动机10中的渣。硫酸镁有助于防止由使用粗重油作为燃料促进的钒基渣的形成。供应管路220可选地包括连接到水基硫酸镁溶液供应源的硫酸镁管路(未示出)。
[0060]水供应管路230、防腐剂供应管路250、清洁剂供应管路270和可选的硫酸镁供应管路(未示出)中的各个均包括具有马达300的泵290,以及阀310,320和回流回路330。附加的阀(未示出)用于允许清洁剂和/或防腐剂的不同源之间的选择,例如,有选择地清洁或处理燃气涡轮发动机10的压缩机区段20和/或涡轮区段20,或其部分。在一个实施例中,如果防腐剂与蒸汽载体预混,则泵和/或马达的使用在防腐剂供应管路内是可选的。
[0061]在一个实施例中,水供应管路230、清洁剂供应管路270 (如果存在)、防腐剂供应管路250和可选的硫酸镁管路(未示出)通向混合室340 (或第二单独的混合室,如下文所述)。混合室340分别用于混合清洁剂(和硫酸镁,如果存在)和水,以产生清洁混合物,或混合防腐剂和水来产生防腐混合物。清洁混合物和/或防腐混合物(取决于系统操作模式)然后发送至第一混合室340下游的供应管路220。
[0062]如图4中所示,在混合室340 (或另一个单独的混合室)中,从水供应管路230供应的水形成主流,且从防腐剂供应管路260供应的防腐剂形成副流,副流以预定角引导(或喷射)到主水流中或朝向主水流的进入点引导(或喷射),以确保彻底混合,形成防腐混合物。类似地,对于预先防腐处理清洁,来自水供应管路230的水形成混合室340中的主流,且从清洁剂供应管路270供应的清洁剂和硫酸镁形成副流,副流成预定角引导至主水流或朝向主水流的进入点引导,以确保彻底混合,形成清洁混合物。
[0063]回头参看图3,在另一个实施例中,防腐剂在混合室340中与水混合,且清洁剂(和硫酸镁,如果存在)在单独的第二混合室中与水混合(例如,清洁剂供应源280、防腐剂供应源250或其下游的单独的混合室)。在又一个实施例中,防腐剂供应管路绕过混合室340,且将防腐剂输送至混合室340下游的供应管路。防腐剂然后在供应至燃气涡轮发动机10之前与混合室下游的供应管路220中的水(从水供应管路230供应)混合。
[0064]在一个实施例中,防腐混合物预先混合且从防腐剂供应源或外部源(例如,槽或箱式卡车)供应至燃气涡轮发动机10。预先混合的防腐混合物绕过第一混合室340 (其用于混合清洁混合物),且供应至混合室340下游的供应管路220。
[0065]在另一个实施例中,第一混合室340 (用于混合清洁混合物)下游的供应管路用作第二混合室,其中防腐剂与从水供应源供应的水混合,以形成防腐混合物,例如,在设置在混合室340与歧管350之间的供应管路220中。一个或多个阀用于有选择地使用第二混合室或使用第一混合室来分别在单独的时间混合清洁混合物和防腐混合物。
[0066]防腐混合物通过使用金属钝化来将防腐蚀和/或腐蚀抑制给予燃气涡轮发动机10,以提供燃气涡轮发动机10中的金属和/或金属合金基底上的防腐涂层,防腐混合物经由上文所述的压缩机区段20中和涡轮区段30中的承口 60处的进入点与金属和/或金属合金基底接触。所得的防腐涂层因此(部分地或完全地)涂布燃气涡轮发动机10的压缩机区段20 (包括承口 60)和/或涡轮区段30的所有级,以及其中的各种构件(例如,压缩机叶片和定子静叶)。
[0067]金属钝化通过形成涂层(例如,金属氧化物层)向金属和/或金属合金基底给予保护隔层以防燃气涡轮发动机中出现的环境因素(例如,高温、燃烧副产物、碎屑等),该涂层保护金属或金属合金基底免于腐蚀性物质。防腐涂层为相对较薄的涂层,例如,5.0ppm到1000.0ppm,且在一个实施例中,为微涂层。在一个实施例中,防腐涂层还用于强化燃气涡轮发动机10的金属或金属合金基底中的连结。在另一个实施例中,防腐涂层的显著热分解并未在500°C以下的温度呈现。在又一个实施例中,连续的防腐处理循环施加到使用本文所述的燃气涡轮发动机系统200的燃气涡轮发动机上,导致多层的防腐涂层。
[0068]防腐混合包括蒸汽形式的水,以及以具体选择的预定比率的防腐剂。可使用适用于给予燃气涡轮发动机中的防腐涂层的任何防腐剂。在一个实施例中,防腐剂为有机胺,其通过在燃气涡轮发动机10中的构件的金属/金属氧化物表面处吸附来用作腐蚀抑制剂,从而限制了潜在腐蚀性物质(例如,溶解氧、碳酸、氯化物/硫化物阴离子等)接近燃气涡轮发动机构件的金属或金属或金属合金基底表面。在另一个实施例中,防腐剂为两种或更多种有机胺。在又一个实施例中,防腐抑制剂为多胺。如本文使用的用语“多胺”用于表示具有两个或更多个主氨基册12的有机化合物。在又一个实施例中,防腐剂还包括挥发性中和胺,其中和酸性污染物,且将PH升高至碱性范围,且利用其,保护性金属氧化物涂层特别稳定和粘性。
[0069]防腐剂的非限制性实例包括环己胺、吗啉、单乙醇胺、N-油基-1,3-丙撑二胺、油胺、(Z)-l-5、二羟甲基丙酸(DMPA)、二乙氨基乙醇(DEAE)等,以及包括前述的至少一者的组合。
[0070]在一个实施例中,防腐混合物中的防腐剂的量从5.0ppm到1000.0ppm0在另一个实施例中,防腐混合物的防腐剂的量从50.0ppm到800.0ppm0在又一个实施例中,防腐混合物中的防腐剂的量从100.0ppm到500.0ppm0
[0071]在一个实施例中,供应至承口 60或压缩机区段20的第一防腐混合物中的防腐剂的量从5.0ppm到1000.0ppm,且供应至涡轮区段30的第二防腐混合物中的防腐剂的量从5.0ppm 到 1000.0ppm。
[0072]在又一个实施例中,防腐混合物供应至燃气涡轮发动机10的压缩机区段20或涡轮区段30中的一者作为液体蒸汽混合物,且为水溶液(例如,使用液相的水而非蒸汽)的第二防腐混合物供应至燃气涡轮发动机10的压缩机区段20或涡轮区段30中的另一者。防腐混合物因此用于有选择地输送将特别选择比率的防腐剂和水(作为蒸汽或以液体形式),其适用于被处理的特定燃气涡轮区段。
[0073]包括蒸汽形式的水和防腐剂的防腐混合物经由上文描述为液体蒸汽混合物的进入点引入燃气涡轮发动机10中。如本文所述,用语“液体蒸汽混合物”是指液相和气相两者的混合物。蒸汽用作为液态的防腐剂的气态(或蒸汽)载体。因此,蒸汽经由供应管路220携带防腐剂,且传送到燃气涡轮发动机10的选择区中,以防腐涂层来涂布其中的构件。
[0074]从混合室340或从单独的混合室(如果存在)例如,防腐剂供应源250,防腐混合物(包括以预定比率与水混合的防腐剂)引导到歧管350中,歧管350控制从混合室340的流出。歧管350包括联锁阀360,370,其在一个实施例中控制成以便仅一个或另一个阀360,370在任何
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