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CN107664068B - 紧凑燃气涡轮空气入口系统 - Google Patents

紧凑燃气涡轮空气入口系统 Download PDF

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CN107664068B
CN107664068B CN201710630108.2A CN201710630108A CN107664068B CN 107664068 B CN107664068 B CN 107664068B CN 201710630108 A CN201710630108 A CN 201710630108A CN 107664068 B CN107664068 B CN 107664068B
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vanes
air
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gas turbine
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E.T.沃森
B.彭努拉
R.耶拉姆
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General Electric Co
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Abstract

本发明涉及紧凑燃气涡轮空气入口系统。具体而言，一种系统包括模块化空气入口系统(12)。模块化空气入口系统(12)包括构造成经由空气入口(50)接收空气的空气过滤部区段(22)。模块化空气入口系统(12)还包括过渡/消声器区段(24)，其构造成将来自模块化空气入口系统(12)的空气经由空气出口(30)引导到联接到燃气涡轮发动机封壳(14)上的空气入口气室(20)中。模块化空气入口系统(12)构造成直接地联接到空气入口气室(20)和燃气涡轮封壳(14)上，而没有设置在模块化空气入口系统(12)和空气入口气室(20)之间的膨胀接头。

Description

紧凑燃气涡轮空气入口系统
技术领域
本文公开的主题涉及用于燃气涡轮系统的空气入口系统。
背景技术
燃气涡轮发电机通常用于产生用于电网的电力。燃气涡轮发电机通常是设置在发电站(诸如联合热电(CHP)或联合循环(CC)发电站)中的静止单元。燃气涡轮发电机还可用于移动单元，诸如大型拖车。燃气涡轮发电机通常包括包围在封壳内的燃气涡轮。空气入口气室将从燃气涡轮空气入口系统接收的空气提供至燃气涡轮。然而，这些空气入口系统通常包括许多大型构件(例如，过滤器、消声器、管道系统、膨胀接头、冷却盘管、加热盘管等)。将这些构件装运到安装地点很昂贵(例如，由于需要多次装运)。此外，安装这些构件花费大量时间、劳动、和设备。
发明内容
在范围上与原来请求保护的主题相当的某些实施例在下文中概述。这些实施例不旨在限制请求保护的主题的范围，而是这些实施例仅旨在提供本主题的可能形式的简要概述。实际上，本主题可包含可与下文阐释的实施例类似或不同的多种形式。
根据第一实施例，提供了一种系统。该系统包括模块化空气入口系统。模块化空气入口系统包括构造成经由空气入口接收空气的空气过滤部(filter house)区段。模块化空气入口系统还包括过渡/消声器区段，其构造成将来自模块化空气入口系统的空气经由空气出口引导到联接到燃气涡轮发动机封壳上的空气入口气室中。模块化空气入口系统构造成直接地联接到空气入口气室和燃气涡轮封壳上，而没有设置在模块化空气入口系统和空气入口气室之间的膨胀接头。
根据第二实施例，提供了一种系统。该系统包括模块化空气入口系统。模块化空气入口系统包括构造成经由空气入口接收空气的空气过滤部区段。模块化空气入口系统还包括过渡/消声器区段，其构造成将来自模块化空气入口系统的空气经由空气出口引导到联接到燃气涡轮发动机封壳上的空气入口气室中。过渡/消声器区段包括相对于燃气涡轮封壳的纵向轴线设置在空气出口上游的壁。壁沿竖直方向从过渡/消声器区段的顶表面延伸至底表面，且壁沿水平方向延伸超过空气出口的周边。模块化入口系统还包括第一多个转向导叶，其构造成使空气从平行于纵向轴线的第一方向水平地转向至朝空气出口而与纵向轴线交叉的第二方向。第一多个转向导叶侧接壁。模块化空气入口系统还包括在空气出口附近设置在壁后方的第二多个转向导叶。第二多个转向导叶侧接空气出口。第二多个转向导叶构造成使空气从第二方向竖直地转向至与纵向轴线交叉的第三方向而到空气出口中。模块化空气入口系统还包括在空气出口附近设置在壁后方的多个消声器，其中该多个消声器设置在第一多个转向导叶和第二多个转向导叶之间。模块化空气入口系统甚至还包括设置在壁、第一多个转向导叶、和第二多个转向导叶之间的多个外来物损坏(FOD)筛。该多个FOD筛侧接空气出口。
根据第三实施例，提供了一种系统。该系统包括燃气涡轮封壳、设置在燃气涡轮封壳中的燃气涡轮发动机、以及联接到燃气涡轮封壳上的空气入口气室。空气入口气室构造成将空气引导至燃气涡轮发动机。该系统还包括模块化空气入口系统。模块化空气入口系统包括构造成经由空气入口接收空气的空气过滤部区段。模块化空气入口系统还包括过渡/消声器区段，其构造成将来自模块化空气入口系统的空气经由空气出口引导到联接到燃气涡轮发动机封壳上的空气入口气室中。模块化空气入口系统直接地联接到空气入口气室和燃气涡轮封壳上，而没有设置在模块化空气入口系统和空气入口气室之间的膨胀接头。
技术方案1. 一种系统，包括：
模块化空气入口系统，其包括：
空气过滤部区段，其构造成经由空气入口接收空气；和
过渡/消声器区段，其构造成将来自所述模块化空气入口系统的空气经由空气出口引导到联接到燃气涡轮发动机封壳上的空气入口气室中；
其中所述模块化空气入口系统构造成直接地联接到所述空气入口气室和所述燃气涡轮封壳上，而没有设置在所述模块化空气入口系统和所述空气入口气室之间的膨胀接头。
技术方案2. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，从设置成与所述空气入口气室相对的所述模块化空气入口系统的顶表面至接触所述模块化空气入口系统的所述空气入口气室的顶表面的高度在大约2.0米到4.0米之间。
技术方案3. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，过渡/消声器区段包括相对于所述燃气涡轮封壳的纵向轴线设置在所述空气出口上游的壁，其中所述壁沿竖直方向从所述过渡/消声器区段的顶表面延伸至底表面，且所述壁沿水平方向延伸超过所述空气出口的周边。
技术方案4. 根据技术方案3所述的系统，其特征在于，所述过渡/消声器区段包括第一多个转向导叶，其构造成使空气从平行于所述纵向轴线的第一方向水平地转向至朝所述空气出口而与所述纵向轴线交叉的第二方向。
技术方案5. 根据技术方案4所述的系统，其特征在于，所述第一多个转向导叶包括第一组转向导叶和第二组转向导叶，且其中所述第一组转向导叶和所述第二组转向导叶分别侧接所述壁的第一纵向端和第二纵向端。
技术方案6. 根据技术方案5所述的系统，其特征在于，所述第一组转向导叶包括两个同心地布置的转向导叶，且所述第二组转向导叶包括两个同心地布置的转向导叶。
技术方案7. 根据技术方案4所述的系统，其特征在于，所述壁的第一纵向端和第二纵向端是圆化的，以便于空气从所述第一方向转向至所述第二方向。
技术方案8. 根据技术方案4所述的系统，其特征在于，所述过渡/消声器区段包括第二多个转向导叶，其构造成使空气从所述第二方向竖直地转向至与所述纵向轴线交叉的第三方向而到所述空气出口中。
技术方案9. 根据技术方案8所述的系统，其特征在于，所述第二多个转向导叶相对于所述纵向轴线设置在所述壁的下游，且所述第二多个转向导叶在所述空气出口附近设置在所述壁后方。
技术方案10. 根据技术方案9所述的系统，其特征在于，所述第二多个转向导叶包括第三组转向导叶和第四组转向导叶，且其中所述第三组转向导叶和所述第四组转向导叶分别侧接所述空气出口。
技术方案11. 根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述第三组转向导叶包括三个同心地布置的转向导叶，且所述第四组转向导叶包括三个同心地布置的转向导叶。
技术方案12. 根据技术方案11所述的系统，其特征在于，所述过渡/消声器区段包括多个消声器，且所述多个消声器包括设置在所述第一组转向导叶和所述第三组转向导叶之间的第一消声器、以及设置在所述第二组转向导叶和所述第四组转向导叶以及所述空气出口之间的第二消声器。
技术方案13. 根据技术方案11所述的系统，其特征在于，所述过渡/消声器区段包括从所述过渡/消声器区段的顶壁延伸的定位在所述空气出口上方的凸起，其中所述凸起定位在所述壁以及所述第三组转向导叶和所述第四组转向导叶之间，且所述凸起构造成便于空气从所述第二方向转向至所述第三方向而到所述空气出口中。
技术方案14. 根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述过渡/消声器区段包括设置在所述空气出口附近的多个外来物损坏(FOD)筛，其中所述多个FOD筛包括侧接所述空气出口的第一FOD筛和第二FOD筛，其中所述第一FOD筛设置在所述壁、所述第一组转向导叶、和所述第三组转向导叶之间，且其中所述第二FOD筛设置在所述壁、所述第二组转向导叶、和所述第四组转向导叶之间。
技术方案15. 根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述过渡/消声器区段包括设置成在所述第二多个转向导叶下游水平地跨过所述空气入口气室的第三FOD筛。
技术方案16. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述系统包括联接到所述模块化空气入口系统上且支撑所述模块化空气入口系统的机架(framework)，其中所述机架构造成将所述模块化空气入口系统联接到所述燃气涡轮封壳和所述空气入口气室上，且所述机架构造成联接到燃气涡轮底座框架上。
技术方案17. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述空气过滤部区段包括相对于所述燃气涡轮封壳的纵向轴线的第一轴向端和第二轴向端，且第二轴向端联接到所述过渡/消声器区段上，且所述空气入口设置在所述第一轴向端上。
技术方案18. 一种系统，包括：
模块化空气入口系统，其包括：
空气过滤部区段，其构造成经由空气入口接收空气；以及
过渡/消声器区段，其构造成将来自所述模块化空气入口系统的空气经由空气出口引导到联接到燃气涡轮发动机封壳上的空气入口气室中，其中所述过渡/消声器区段包括：
相对于所述燃气涡轮封壳的纵向轴线设置在所述空气出口上游的壁，其中所述壁沿竖直方向从所述过渡/消声器区段的顶表面延伸至底表面，且所述壁沿水平方向延伸超过所述空气出口的周边；
第一多个转向导叶，其构造成使空气从平行于所述纵向轴线的第一方向水平地转向至朝所述空气出口而与所述纵向轴线交叉的第二方向，且所述第一多个转向导叶侧接所述壁；
第二多个转向导叶，其在所述空气出口附近设置在所述壁后方，其中所述第二多个转向导叶侧接所述空气出口，且所述第二多个转向导叶构造成使空气从所述第二方向竖直地转向至与所述纵向轴线交叉的第三方向而到所述空气出口中；
多个消声器，其在所述空气出口附近设置所述壁后方，其中所述多个消声器设置在所述第一多个转向导叶和所述第二多个转向导叶之间；和
多个外来物损坏筛，其设置在所述壁、所述第一多个转向导叶、和所述第二多个转向导叶之间，其中所述多个FOD筛侧接所述空气出口。
技术方案19. 根据技术方案18所述的系统，其特征在于，所述模块化空气入口区段构造成直接地联接到所述空气入口气室上，而没有设置在所述模块化空气入口系统和所述空气入口气室之间的膨胀接头。
技术方案20. 一种系统，包括：
燃气涡轮封壳；
设置在所述燃气涡轮封壳中的燃气涡轮发动机；
联接到所述燃气涡轮封壳上的空气入口气室，其中所述空气入口气室构造成将空气引导至所述燃气涡轮发动机；以及
模块化空气入口系统，其包括：
空气过滤部区段，其构造成经由空气入口接收空气；和
过渡/消声器区段，其构造成将来自所述模块化空气入口系统的空气经由空气出口引导到所述空气入口气室中；
其中所述模块化空气入口系统直接地联接到所述空气入口气室和所述燃气涡轮封壳上，而没有设置在所述模块化空气入口系统和所述空气入口气室之间的膨胀接头。
实施方案1. 一种系统，包括：
模块化空气入口系统(12)，其包括：
空气过滤部区段(22)，其构造成经由空气入口(50)接收空气；和
过渡/消声器区段(24)，其构造成将来自所述模块化空气入口系统(12)的空气经由空气出口(30)引导到联接到燃气涡轮发动机封壳(14)上的空气入口气室(20)中；
其中所述模块化空气入口系统(12)构造成直接地联接到所述空气入口气室(20)和所述燃气涡轮封壳(14)上，而没有设置在所述模块化空气入口系统(12)和所述空气入口气室(20)之间的膨胀接头。
实施方案2. 根据实施方案1所述的系统，其特征在于，从设置成与所述空气入口气室(20)相对的所述模块化空气入口系统(12)的顶表面至接触所述模块化空气入口系统(12)的所述空气入口气室(20)的顶表面的高度(114)在大约2.0米到4.0米之间。
实施方案3. 根据实施方案1所述的系统，其特征在于，过渡/消声器区段(24)包括相对于所述燃气涡轮封壳的纵向轴线(46)设置在所述空气出口(30)上游的壁(62)，其中所述壁(62)沿竖直方向从所述过渡/消声器区段(24)的顶表面延伸至底表面，且所述壁(62)沿水平方向延伸超过所述空气出口(30)的周边。
实施方案4. 根据实施方案3所述的系统，其特征在于，所述过渡/消声器区段(24)包括第一多个转向导叶(70)，其构造成使空气从平行于所述纵向轴线(46)的第一方向水平地转向至朝所述空气出口(30)而与所述纵向轴线(46)交叉的第二方向。
实施方案5. 根据实施方案4所述的系统，其特征在于，所述第一多个转向导叶(70)包括第一组转向导叶(76)和第二组转向导叶(78)，且其中所述第一组转向导叶(76)和所述第二组转向导叶(78)分别侧接所述壁(62)的第一纵向端(80)和第二纵向端(82)。
实施方案6. 根据实施方案5所述的系统，其特征在于，所述第一组转向导叶(76)包括两个同心地布置的转向导叶，且所述第二组转向导叶(78)包括两个同心地布置的转向导叶。
实施方案7. 根据实施方案4所述的系统，其特征在于，所述壁(62)的第一纵向端(80)和第二纵向端(82)是圆化的，以便于空气从所述第一方向转向至所述第二方向。
实施方案8. 根据实施方案4所述的系统，其特征在于，所述过渡/消声器区段(24)包括第二多个转向导叶(86)，其构造成使空气从所述第二方向竖直地转向至与所述纵向轴线(46)交叉的第三方向而到所述空气出口(30)中。
实施方案9. 根据实施方案8所述的系统，其特征在于，所述第二多个转向导叶(86)相对于所述纵向轴线(46)设置在所述壁(62)的下游，且所述第二多个转向导叶(86)在所述空气出口(30)附近设置在所述壁(62)后方。
实施方案10. 根据实施方案9所述的系统，其特征在于，所述第二多个转向导叶(86)包括第三组转向导叶(88)和第四组转向导叶(90)，且其中所述第三组转向导叶(88)和所述第四组转向导叶(90)分别侧接所述空气出口(30)。
实施方案11. 根据实施方案10所述的系统，其特征在于，所述第三组转向导叶(88)包括三个同心地布置的转向导叶，且所述第四组转向导叶(90)包括三个同心地布置的转向导叶。
实施方案12. 根据实施方案11所述的系统，其特征在于，所述过渡/消声器区段(24)包括多个消声器(28)，且所述多个消声器(28)包括设置在所述第一组转向导叶(76)和所述第三组转向导叶(88)之间的第一消声器、以及设置在所述第二组转向导叶(78)和所述第四组转向导叶(90)以及所述空气出口(30)之间的第二消声器。
实施方案13. 根据实施方案11所述的系统，其特征在于，所述过渡/消声器区段(24)包括从所述过渡/消声器区段(24)的顶壁延伸的定位在所述空气出口(30)上方的凸起(104)，其中所述凸起(104)定位在所述壁(62)以及所述第三组转向导叶(88)和所述第四组转向导叶(90)之间，且所述凸起(104)构造成便于空气从所述第二方向转向至所述第三方向而到所述空气出口(30)中。
实施方案14. 根据实施方案10所述的系统，其特征在于，所述过渡/消声器区段(24)包括设置在所述空气出口(30)附近的多个外来物损坏(FOD)筛(29)，其中所述多个FOD筛(29)包括侧接所述空气出口(30)的第一FOD筛和第二FOD筛，其中所述第一FOD筛设置在所述壁(62)、所述第一组转向导叶(76)、和所述第三组转向导叶(88)之间，且其中所述第二FOD筛设置在所述壁(62)、所述第二组转向导叶(78)、和所述第四组转向导叶(90)之间。
实施方案15. 根据实施方案10所述的系统，其特征在于，所述过渡/消声器区段(24)包括设置成在所述第二多个转向导叶(86)下游水平地跨过所述空气入口气室(20)的第三FOD筛(99)。
附图说明
在参照附图阅读以下详细描述时，本主题的这些及其他特征、方面和优点将变得更好理解，其中相似的标号贯穿附图表示相似的部分，在附图中：
图1是具有模块化空气入口系统的燃气涡轮发电机的实施例的示意性侧视图；
图2是联接到燃气涡轮封壳上的模块化空气入口系统的实施例的透视图；
图3是联接到燃气涡轮封壳上的图2的模块化空气入口系统的实施例的顶透视图；
图4是联接到空气入口气室和燃气涡轮封壳上的图2的模块化空气入口系统的实施例的后透视图；
图5是联接到空气入口气室和燃气涡轮封壳上的图2的模块化空气入口系统(除去了顶壁)的实施例的顶视图；
图6是联接到空气入口气室上的图2的模块化空气入口系统(除去了后壁)的实施例的后视图；
图7是联接到机架上的模块化空气入口系统的实施例的底透视图；且
图8是联接到机架上的图7的模块化空气入口系统的实施例的顶透视图。
具体实施方式
下文将描述本主题的一个或多个特定实施例。在努力提供这些实施例的简要描述的过程中，可在说明书中不描述实际实施方式的所有特征。应当认识到的是，在任何此类实际实施方式的开发中，如任何工程或设计项目中的那样，必须进行许多实施方式特定的决定来实现开发者的特定目标，诸如，符合系统相关和业务相关的约束，这可从一个实施方式到另一个不同。此外，应当认识到的是，此开发努力可能复杂且耗时，但对于受益于本公开内容的普通技术人员来说将不过是设计、制造和生产的例行任务。
当介绍本主题的各种实施例的元件时，冠词"一个"、"一种"、"该"和"所述"旨在意思是存在一个或多个元件。用语"包括"、"包含"和"具有"旨在为包含性的，且意思是可存在除所列元件之外的额外元件。
公开的实施例针对模块化空气入口系统。模块化空气入口系统包括两个模块化区段，空气过滤部区段和过渡/消声器区段。模块化区段可独立地或一起运输。机架将模块化空气入口系统联接到燃气涡轮封壳上，从而导致运输成本尽可能低且减少现场安装时间。模块化空气入口系统可相比于典型燃气涡轮空气入口系统更紧凑。例如，空气过滤部区段可包括单面轴向入口，以允许附近的燃气涡轮紧邻地定位。此外，过渡/消声器区段可直接地联接(例如，没有设置在其间的膨胀接头)到空气入口气室上，空气入口气室联接到燃气封壳上。将过渡/消声器区段直接地联接到空气入口气室上减小了模块化空气入口系统的顶部和空气入口气室的顶部之间的总体高度，同时还减少了现场安装时间。此外，通过将空气入口系统直接地安装到空气入口气室/封壳上，负载通过燃气涡轮组底座框架承受。结果，将没有支撑空气入口系统所需的额外现场地基，这简化了地基工程且减少了安装时间。在某些实施例中，过渡/消声器区段包括设置在空气出口上游(例如，相对于燃气涡轮封壳的纵向轴线)的壁。第一多个转向导叶可侧接壁。第一多个转向导叶可使空气从平行于纵向轴线的第一方向水平地(例如，近似90度)转向至朝空气出口(且围绕壁的纵向端)而与纵向轴线交叉的第二方向。第二多个转向导叶可在空气出口附近设置在壁(例如，相对于燃气涡轮封壳的纵向轴线)下游(和后方)。第二多个转向导叶可使空气从第二方向竖直地(例如，近似90度)转向至与纵向轴线交叉的第三方向(例如，相对于纵向轴线的径向方向)而到空气出口中。连同弯曲或圆化的空气出口的第二多个转向导叶可提供进入空气入口气室的空气的均匀流分布，同时使压降尽可能小且提高燃气涡轮发动机的性能。第一多个转向导叶还可构造成使压降尽可能小且提高燃气涡轮发动机的性能。在某些实施例中，多个外来物损坏(FOD)筛可设置在壁后方且在第一多个转向导叶和第二多个转向导叶之间。多个FOD筛(例如，丝网筛)还可构造成使压降尽可能小且提高燃气涡轮发动机的性能。在某些实施例中，多个消声器(例如，正方形截面的穿孔管、分流器等)可设置在壁后方且在第一多个转向导叶和第二多个转向导叶之间(例如，FOD筛的上游)。总体上，模块化空气入口系统可较容易运输，同时还降低与运输相关联的成本。此外，模块化空气入口系统减少安装时间和成本以及使用诸如起重机的设备的时间。此外，模块化空气入口系统可使紧凑空气入口系统内的压降尽可能小，同时改善燃气涡轮发动机的效率和性能。
图1是具有模块化空气入口系统12的燃气涡轮发电机10(例如，燃气涡轮系统)的实施例的示意性侧视图。在各种实施例中，模块化空气入口系统12适用于任何燃气涡轮，包括静止和移动的燃气涡轮发电单元、以及还有机械驱动单元，诸如，在气体压缩/泵送应用中。如下文更详细地描述的那样，模块化空气入口系统12可竖直地和水平地两者更紧凑，以减小空气入口系统12的占地面积。这允许附近的燃气涡轮系统较紧邻地定位。此外，模块化空气入口系统12的特征使空气入口系统12内的压降尽可能小，同时提高燃气涡轮系统的效率。此外，空气入口系统12的模块化使系统12较容易运输，同时降低了运输或装运成本。空气入口系统12的模块化还允许了以降低的安装成本的较快安装以及在安装期间使用设备(例如，起重机)时间较少。
如图所示，燃气涡轮发电机或发电单元10包括燃气涡轮封壳14，其封装燃气涡轮发动机16和由燃气涡轮发动机16驱动的发电机18。燃气涡轮封壳14联接到空气入口气室20上。空气入口气室20联接到模块化空气入口系统12上。模块化空气入口系统12可包括(例如，以单个模块)燃气涡轮空气入口过滤/调节系统(例如，用于将空气提供至燃气涡轮发动机16)和通风入口过滤/调节系统(例如，用于提供空气来使燃气涡轮封壳14通风)两者。模块化空气入口系统12直接地联接到空气入口气室20上，而没有设置在模块化空气入口系统12和空气入口气室20之间的膨胀接头(且没有通常用于联接的大量的螺栓连接和垫圈)。模块化空气入口系统12和空气入口气室20之间的公差和相对移动减小(例如，相对于当使用膨胀接头时)，使得高度顺应性的垫圈将足以用在系统12和空气入口气室20之间。
模块化空气入口系统12包括空气过滤部区段或模块22、和过渡/消声器区段或模块24。空气过滤部区段22包括一个或多个过滤器26(例如，但不限于静止过滤器、脉冲清洁过滤器等)，以过滤随后从空气入口系统12提供至空气入口气室20以及燃气涡轮发动机16和/或封壳14的空气。过渡/消声器区段24包括一个或多个消声器28(例如，但不限于正方形截面的穿孔管、分流器等)来降低噪声。过渡/消声器区段24还包括一个或多个FOD筛29，以阻挡碎屑或外来物进入燃气涡轮16。在某些实施例中，区段22、24可包括冷却盘管、加热盘管、蒸发盘管、或其他构件。如下文更详细地描述的那样，过渡/消声器区段24包括若干转向导叶，以在空气提供至空气入口气室20之前在过渡/消声器区段24内水平地和竖直地两者使空气转向。过渡/消声器区段24是在直接地联接到空气入口气室20上的模块化空气入口系统12的部分。过渡/消声器区段24包括空气出口30，其将空气提供至空气入口气室20，且随后至燃气涡轮发动机16和/或封壳14。空气出口30流体地联接到空气入口气室20的空气进气端口32上。空气入口气室将空气(例如，由空气入口系统12提供)引导到燃气涡轮发动机16中。例如，空气入口气室20可将空气引导到燃气涡轮发动机16的压缩机中。例如，燃气涡轮发动机16可压缩从空气入口气室20接收的空气，使空气与燃料混合，且燃烧空气-燃料混合物来驱动一个或多个涡轮。封壳包括出口端口34。出口端口34联接到排气气室或管(未示出)上，其经由膨胀接头联接到排气烟囱36以用于从燃气涡轮16排放排气。燃气涡轮16包括传动轴38，其延伸穿过封壳14且联接到发电机18上。
图2是联接到燃气涡轮封壳14上的模块化空气入口系统12的实施例的透视图。如图例中指出的那样，箭头40指出了轴向轴线或方向，且箭头42指出了径向轴线或方向。如上文描述的那样，模块化空气入口系统12包括空气过滤部区段22和过渡/消声器区段24。空气过滤部区段22相对于封壳14和/或燃气涡轮发动机16的纵向轴线46定位在过渡/消声器区段24轴向地40上游。大体上，模块化空气入口系统12定位在燃气涡轮封壳14的轴向地40上游。模块化空气入口系统12联接到机架48上，机架48支撑系统12。机架48通过直接地联接到封壳14(例如，封壳14的轴向端)上以将模块化空气入口系统12联接到封壳14上。通过将空气入口系统12直接地安装到空气入口气室20/封壳14上，负载可通过燃气涡轮组底座框架49承受。结果，将没有支撑空气入口系统所需的额外现场地基，这简化了地基工程且减少了安装时间。区段22、24可联接到单个机架48或单独机架48上，且由单个机架48或单独机架48支撑。区段22、24在现场联接到机架48上。联接到封壳14上的机架48降低运输成本，且减少现场安装时间。如上文提到的那样，过渡/消声器区段24直接地联接(例如，没有膨胀接头)到空气入口气室20上。如下文更详细地描述的那样，这减小了从模块化空气入口系统(具体而言，过渡/消声器区段24)的顶部至空气入口气室20的顶表面的高度。此外，空气入口系统12的空气过滤部区段22包括设置在与联接到过渡/消声器区段24的轴向端56上的轴向端54相对的轴向端52(例如，相对于纵向轴线46)上的空气入口50。如图所示，空气过滤部区段22包括栅格或防风雨罩58，以保护过滤器元件免受雨和雪。使空气入口定位在空气过滤部区段22的轴向端52上减小了空气入口系统12的宽度60。这允许附近的燃气涡轮系统较紧邻地定位。空气入口系统12的紧凑性竖直地和水平地两者减小了空气入口系统12的占地面积/包围范围，以降低运输成本和减少现场安装时间。
图3是联接到燃气涡轮封壳14(例如，经由空气入口气室20和机架48)上的图2的模块化空气入口系统12的实施例的顶透视图。模块化空气入口系统12如上文描述的那样。模块化空气入口系统12包括特征以减小紧凑空气入口系统12内的压降同时提高燃气涡轮系统10的性能和效率。如图所示，过渡/消声器区段24包括设置在空气出口30上游(例如，相对于纵向轴线46)和附近的壁62。壁62从顶壁或表面64径向地42或竖直地延伸至底壁或表面66。壁62还沿水平方向68延伸超过空气出口30的周边。过渡/消声器区段24还包括第一多个转向导叶70，其构造成使空气从平行于纵向轴线46的第一方向72水平地(例如，近似90度)转向至朝空气出口30而与纵向轴线46交叉的第二方向74。第一多个转向导叶70从顶壁或表面64径向地42或竖直地延伸至底壁或表面66。如图所示，第一多个转向导叶70包括侧接壁62的相应纵向端80、82的第一组转向导叶76和第二组转向导叶78。第一组转向导叶76和第二组转向导叶78两者相对于相应的纵向端80、82同心地布置。如图所示，第一组转向导叶76和第二组转向导叶78各自包括两个转向导叶84。然而，在某些实施例中，第一组转向导叶76和第二组转向导叶78可各自包括不同数目的转向导叶(例如，3、4、5等)。在某些实施例中，壁62的纵向端82可为圆化的，以便于空气从第一方向72转向至第二方向74。
过渡/消声器区段24还包括第二多个转向导叶86，其构造成使空气从第二方向74竖直地(例如，近似90度)转向至与纵向轴线46交叉的第三方向87(例如，径向地42)而到空气出口30中。第二多个转向导叶86设置在壁62的下游(例如，相对于纵向轴线46)和后方。具体而言，第二多个转向导叶86设置在空气出口30上方。第二多个转向导叶86包括侧接空气出口30的第三组转向导叶88和第四组转向导叶90。第三组转向导叶88和第四组转向导叶90两者相对于空气出口30的相应边缘(或平行于纵向轴线46的线)同心地布置。如图所示，第三组转向导叶88和第四组转向导叶90各自包括三个转向导叶84。然而，在某些实施例中，第三组转向导叶88和第四组转向导叶90可各自包括不同数目的转向导叶84(例如，2、4、5等)。第二多个转向导叶86从壁62轴向地40(例如，相对于纵向轴线46)延伸至过渡/消声器区段24的后壁92。
过渡/消声器区段24还包括设置在空气出口30附近的多个消声器28。具体而言，第一消声器94(例如，第一系列的正方形的穿孔管)和第二消声器96(例如，第二系列的正方形的穿孔管)侧接空气出口30。消声器94、96设置在壁62的下游(例如，相对于纵向轴线46)和后方。此外，第一消声器94设置在第一组转向导叶76和第三组转向导叶88之间。第二消声器96设置在第二组转向导叶78和第四组转向导叶90之间。
过渡/消声器区段24甚至还包括设置在空气出口30附近的多个FOD筛29。具体而言，第一FOD筛95和第二FOD筛97侧接空气出口30。FOD筛95、97设置在壁62的下游(例如，相对于纵向轴线46)和后方。此外，第一FOD筛95设置在第一组转向导叶76和第三组转向导叶88之间。具体而言，第一FOD筛95设置在第一消声器94的下游。第二FOD筛97设置在第二组转向导叶78和第四组转向导叶90之间。具体而言，第二FOD筛97设置在第二消声器96的下游。如图所示，FOD筛95、97是竖直的FOD筛。备选地，FOD筛95、97可相对于彼此布置来形成倒置的V形。在某些实施例中，作为备选的FOD筛(见图6中的FOD筛99)可水平地设置在空气入口气室20内且跨过空气入口气室20。
在功能上，空气经由空气过滤部区段22的入口50进入空气入口系统12，在该处，空气然后被过滤(例如，经由一个或多个过滤器26)和/或调节。在流入过渡/消声器区段24中时，空气首先经由第一多个转向导叶从第一方向72水平地(例如，近似90度)转向至朝空气出口30的第二方向74。空气然后流过消声器94、96，且然后FOD筛95、97，在该处，空气然后经由第二多个转向导叶86从第二方向74竖直地(例如，近似90度)转向至第三方向87而到空气出口30中。空气然后从空气出口30提供至空气入口气室20且然后至燃气涡轮发动机16。
图4-6是联接到空气入口气室20和/或燃气涡轮封壳14上的图2的模块化空气入口系统12的实施例的不同视图。上文描述了空气入口系统12。如图4和6中所示，空气入口气室20包括部分98(具有壁100)，其有助于空气流穿过空气出口30过渡到空气入口气室20中。平行于纵向轴线46延伸的部分98的壁100各自包括侧接空气出口30的弯曲壁部分102。弯曲壁部分102具有与弯曲壁部分102附近的第二多个转向导叶86的相应的转向导叶84类似或相同的曲率。弯曲壁部分102便于空气从第二方向74(例如，从空气出口30)转向至第三方向87而到空气入口气室20。
另外，如图4和6中所示，空气入口系统12(例如，过渡/消声器区段24)包括定位在空气出口30上方的凸起104，其从顶壁64径向地42延伸。凸起104从壁62轴向地40延伸至后壁92。凸起104包括面向第三组转向导叶88和第四组转向导叶90的弯曲表面106和弯曲表面108。弯曲表面106、108具有与表面106、108附近的第三组转向导叶88和第四组转向导叶90的相应转向导叶84类似或相同的曲率。凸起104的弯曲表面106、108便于空气从第二方向74转向至第三方向87而到空气出口30中且随后到空气入口气室20中。如图所示，第二多个转向导叶86中的各个相应组88、90的转向导叶84与彼此间隔开距离110。在某些实施例中，距离110在导叶84之间是相同。在其他实施例中，距离110可变化。连同弯曲壁部分102和弯曲表面106、108的第二多个转向导叶86中的转向导叶84的位置允许进入空气出口30且随后进入空气入口气室20的空气的均匀流分布，同时减小相关联的压降且提高燃气涡轮性能。
如图所示，在图4和5中，第一多个导叶70中各个相应组76、78的转向导叶84与彼此间隔开距离112。在某些实施例中，距离112在导叶84之间是相同的。在其他实施例中，距离112可变化。连同壁62的圆化的纵向端80、82的第一多个转向导叶70中的转向导叶84的位置允许接近消声器94、96、FOD筛95、97、和第二多个导叶86的空气的均匀流分布，同时减小相关联的压降且提高燃气涡轮性能。
此外，如图6中所示，从设置成与空气入口气室20相对的模块化空气入口系统12的顶表面64至接触模块化空气入口系统12的空气入口气室20的顶表面116的高度114在近似2.0米到4.0米(例如，±0.05米)之间。在某些实施例中，高度114可范围近似从2.0到3.0米、2.0到2.5米、2.5到3.0米、3到3.35米、3.35到3.7米、3.7到4.0米、和3.2到3.5米、以及其中的所有子范围。例如，高度114可为近似2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、或4.0米。将空气入口系统12直接地联接到空气入口气室20上，而没有设置在模块化空气入口系统12和空气入口气室20之间的膨胀接头(和通常用于联接的大量的螺栓连接和垫圈)允许了竖直地较短且更紧凑的空气入口系统12。
图7和8是联接到机架48上的模块化空气入口系统12的实施例的不同视图。模块化空气入口系统12和机架48如上文描述的那样。如图所示，模块化空气入口系统12设置在机架48的单个轴向端118上方且联接到其上。如图所示，机架48在模块化空气入口系统12下方中心地对准。在某些实施例中，机架48可相对于空气入口系统12偏心。
本主题的技术效果包括提供用于具有较小压降的燃气涡轮系统的紧凑的模块化空气入口系统。紧凑的模块化空气入口系统可相对于典型空气入口系统以较低成本运输。此外，相比于典型空气入口系统，模块化空气入口系统可以以较低成本和较少时间安装。
该书面描述使用示例来公开本主题(包括最佳模式)，且还使本领域的技术人员能够实践本主题，包括制造和使用任何装置或者系统以及执行任何包含的方法。本主题的可授予专利的范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构元件，则意在使这些其他示例处于权利要求的范围内。

Claims (12)

1.一种用于燃气涡轮系统的空气入口系统，包括：
模块化空气入口系统(12)，其包括：
空气过滤部区段(22)，其构造成经由空气入口(50)接收空气；和
过渡/消声器区段(24)，其构造成将来自所述模块化空气入口系统(12)的空气经由空气出口(30)引导到联接到燃气涡轮发动机封壳(14)上的空气入口气室(20)中；
其中所述模块化空气入口系统(12)构造成直接地联接到所述空气入口气室(20)和所述燃气涡轮发动机封壳(14)上，而没有设置在所述模块化空气入口系统(12)和所述空气入口气室(20)之间的膨胀接头；
其中，所述过渡/消声器区段(24)包括第一多个转向导叶(70)，其构造成使空气从平行于所述燃气涡轮发动机封壳的纵向轴线(46)的第一方向水平地转向至朝所述空气出口(30)而与所述纵向轴线(46)交叉的第二方向；
其中，所述过渡/消声器区段(24)包括相对于所述纵向轴线(46)设置在所述空气出口(30)上游的壁(62)，其中所述壁(62)沿竖直方向从所述过渡/消声器区段(24)的顶表面延伸至底表面，且所述壁(62)沿水平方向延伸超过所述空气出口(30)的周边；以及
其中，所述第一多个转向导叶(70)包括第一组转向导叶(76)和第二组转向导叶(78)，且其中所述第一组转向导叶(76)和所述第二组转向导叶(78)分别侧接所述壁(62)的第一纵向端(80)和第二纵向端(82)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，从设置成与所述空气入口气室(20)相对的所述模块化空气入口系统(12)的顶表面至接触所述模块化空气入口系统(12)的所述空气入口气室(20)的顶表面的高度(114)在2.0米到4.0米之间。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一组转向导叶(76)包括两个同心地布置的转向导叶，且所述第二组转向导叶(78)包括两个同心地布置的转向导叶。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述壁(62)的第一纵向端(80)和第二纵向端(82)是圆化的，以便于空气从所述第一方向转向至所述第二方向。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述过渡/消声器区段(24)包括第二多个转向导叶(86)，其构造成使空气从所述第二方向竖直地转向至与所述纵向轴线(46)交叉的第三方向而到所述空气出口(30)中。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二多个转向导叶(86)相对于所述纵向轴线(46)设置在所述壁(62)的下游，且所述第二多个转向导叶(86)在所述空气出口(30)附近设置在所述壁(62)后方。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二多个转向导叶(86)包括第三组转向导叶(88)和第四组转向导叶(90)，且其中所述第三组转向导叶(88)和所述第四组转向导叶(90)分别侧接所述空气出口(30)。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第三组转向导叶(88)包括三个同心地布置的转向导叶，且所述第四组转向导叶(90)包括三个同心地布置的转向导叶。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述过渡/消声器区段(24)包括多个消声器(28)，且所述多个消声器(28)包括设置在所述第一组转向导叶(76)和所述第三组转向导叶(88)之间的第一消声器、以及设置在所述第二组转向导叶(78)和所述第四组转向导叶(90)以及所述空气出口(30)之间的第二消声器。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述过渡/消声器区段(24)包括从所述过渡/消声器区段(24)的顶壁延伸的定位在所述空气出口(30)上方的凸起(104)，其中所述凸起(104)定位在所述壁(62)以及所述第三组转向导叶(88)和所述第四组转向导叶(90)之间，且所述凸起(104)构造成便于空气从所述第二方向转向至所述第三方向而到所述空气出口(30)中。
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述过渡/消声器区段(24)包括设置在所述空气出口(30)附近的多个外来物损坏筛(29)，其中所述多个外来物损坏筛(29)包括侧接所述空气出口(30)的第一外来物损坏筛和第二外来物损坏筛，其中所述第一外来物损坏筛设置在所述壁(62)、所述第一组转向导叶(76)和所述第三组转向导叶(88)之间，且其中所述第二外来物损坏筛设置在所述壁(62)、所述第二组转向导叶(78)和所述第四组转向导叶(90)之间。
12.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述过渡/消声器区段(24)包括设置成在所述第二多个转向导叶(86)下游水平地跨过所述空气入口气室(20)的第三外来物损坏筛(99)。
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