專利名稱:具有防冰功能的燃氣輪機氣水分離葉片的制作方法
【專利摘要】本實用新型的目的在于提供具有防冰功能的燃氣輪機氣水分離葉片，其斷面由前定位段、至少兩個分離葉片單元、連接段及最后一個分離葉片單元后面的后定位段組成。該葉片是軸對稱結(jié)構(gòu)，其對稱軸過每個分離葉片單元中間圓形管道截面的圓心。若干個葉片并列排布，同時使得分離葉片單元交錯分布。分離葉片單元中間的圓管中通有熱介質(zhì)，熱介質(zhì)垂直進氣方向流動。本實用新型將燃氣輪機進口防冰裝置與氣水分離裝置合為一體，安裝在燃氣輪機進氣口，氣水分離的同時，對進氣進行加熱，實現(xiàn)防冰、防霜、節(jié)能、除濕及凈化進口空氣的作用。
【專利說明】
具有防冰功能的燃氣輪機氣水分離葉片
技術(shù)領域
[0001]本實用新型涉及的是一種葉片，具體地說是燃氣輪機葉片。
【背景技術(shù)】
[0002]在潮濕寒冷區(qū)域，燃氣輪機機組應設置氣水分離裝置和防冰裝置，以免空氣中以蒸汽或氣溶膠形式存在的水進入燃機內(nèi)部給各類設備造成危害，同時防止冬季空氣溫度低于5 °C時進氣道結(jié)冰。
[0003]在海洋進氣條件下(海上平臺，海洋周圍)或雨雪天氣時，空氣中含有大量以水蒸氣或氣溶膠形式存在的水分。這些水分如果隨進氣道進入燃氣輪機內(nèi)部，將會造成燃氣輪機葉片及一些設備的腐蝕、損壞，進而導致設備工作效率降低等問題。因此除去空氣中的水分，降低空氣濕度尤為重要。
[0004]在冬天外界空氣溫度低于50C，相對濕度大于67 %時，隨著進口氣流在進氣道中逐漸加速，進氣溫度會逐漸降低。當進氣溫度降低到水的露點溫度以下時，空氣中的水就會結(jié)冰，從而導致燃氣輪機進氣系統(tǒng)高效濾芯和進氣消音等部位的結(jié)冰結(jié)霜，使得進氣系統(tǒng)不能正常工作。如果掉落的冰塊進入壓氣機內(nèi)部，就會打傷葉片甚至導致機組故障停機事故發(fā)生。因此，必須對燃氣輪機進氣系統(tǒng)加裝防冰裝置。
[0005]燃氣輪機進氣系統(tǒng)中，氣水分離除濕裝置及防冰裝置是必不可少的，二者的存在有效地保證了燃氣輪機進氣系統(tǒng)中空氣的質(zhì)量，在確保機組高效穩(wěn)定運行方面發(fā)揮了巨大作用。
[0006]但是二者的功能都比較單一，氣水分離裝置不具有防冰的功能，與此同時，防冰裝置也不具有氣水分離的功能，使得進氣系統(tǒng)設備繁雜、笨重。
[0007]公開號為CN 103573413 A的專利，公開了一種燃氣輪機節(jié)能型進氣防冰裝置，在現(xiàn)有燃氣輪機的壓氣機進口空氣防冰裝置的基礎上，采用多排加熱管道，管道中通入高溫煙氣而不是從壓氣機中抽出的壓縮氣體，加熱燃氣輪機進口氣體溫度，實現(xiàn)防冰的作用。但該裝置結(jié)構(gòu)復雜，裝置笨重，且只能實現(xiàn)防冰的作用，對進口氣體中的水蒸氣，液滴，鹽霧氣溶膠等沒有補集作用。公開號為CN 101502743 B的專利，公開了一種具有除濕功能的慣性級葉片，通過葉片圓管段內(nèi)的冷卻介質(zhì)及葉片上的溝槽實現(xiàn)對水蒸氣等冷凝及對液滴的補集，但結(jié)構(gòu)相對復雜，加工不方便，且只具有除濕的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型的目的在于提供在發(fā)揮氣水分離和防冰功能的同時可以減輕燃氣輪機進氣系統(tǒng)重量的具有防冰功能的燃氣輪機氣水分離葉片。
[0009]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0010]本實用新型具有防冰功能的燃氣輪機氣水分離葉片，其特征是:包括前定位段、分離葉片單元、后定位段，分離葉片單元包括外殼和圓管，圓管安裝在外殼內(nèi)部，外殼的斷面為橢圓形，圓管的斷面為圓形，外殼上設置與其相通的溝槽，溝槽的斷面包括第一線段、第二線段、第一圓弧、第二圓弧，第一線段與第二線段通過半圓形端部相連，第一圓弧與第一線段相切，第二圓弧與第二線段相切，第一圓弧和第二圓弧的端部連接外殼，分離葉片單元與分離葉片單元之間通過連接段相連并相連通，連接段與其相連分離葉片單元的外殼之間通過相切圓弧平滑過渡，所有分離葉片單元構(gòu)成分離葉片機構(gòu)，分離葉片機構(gòu)的兩端分別連接前定位段和后定位段，前定位段的斷面包括第三線段和第四線段，第三線段和第四線段通過半圓形端部相連，第三線段和第四線段與分離葉片機構(gòu)通過相切圓弧平滑過渡，后定位段的結(jié)構(gòu)與前定位段相同。
[0011]本實用新型還可以包括:
[0012]1、第一圓弧和第二圓弧為同心圓弧。
[0013]2、每個分離葉片單元設置有兩個溝槽，分別位于該分離葉片單元的上下兩側(cè)。
[0014]本實用新型的優(yōu)勢在于:本實用新型在發(fā)揮氣水分離和防冰功能的同時可以減輕燃氣輪機進氣系統(tǒng)的重量，具有結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，成本低，功能多樣化等優(yōu)點。
【附圖說明】

[0015]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0016]圖2為本實用新型的分離葉片單元示意圖；
[0017]圖3為分離葉片機構(gòu)交錯布置的示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述:
[0019]結(jié)合圖1?3，本實用新型一種具有防冰功能的燃氣輪機氣水分離葉片，其斷面結(jié)構(gòu)由前定位段、至少兩個分離葉片單元、連接段及最后一個分離葉片單元后面的后定位段組成。該葉片是軸對稱結(jié)構(gòu)，其對稱軸過每個分離葉片單元中間圓形管道截面的圓心。若干個葉片并列排布，同時使得分離葉片單元交錯分布。分離葉片單元中間的圓管中通有熱介質(zhì)，熱介質(zhì)垂直進氣方向流動。
[0020]前定位段由半圓形I和矩形2組成。
[0021]連接段由矩形12構(gòu)成。
[0022]后定位段由矩形13和半圓形14組成。
[0023]前定位段與后定位段的長度依照固定若干該葉片的外框架的結(jié)構(gòu)和尺寸而定。
[0024]分離葉片單元具有對稱的溝槽。
[0025]溝槽由半圓形5、直線6和8、同心圓弧7和9構(gòu)成。
[0026]分離葉片單元溝槽的前后部分均由橢圓形4構(gòu)成。
[0027]分離葉片單元中間圓形管道10截面為圓形。
[0028]前定位段與分離葉片單元之間，分離葉片單元與連接段之間以及分離葉片單元與后定位段之間均采用相切圓弧3或11平滑過渡，形成流線型結(jié)構(gòu)。
[0029]本實用新型是一種用于燃氣輪機進氣口處對進口空氣進行氣水分離同時防止進氣道結(jié)冰的葉片。該葉片工作時由多個葉片按照一定的間距排列，并且氣水分離葉片單元交錯布置，最終形成一個“級”進行工作，如附圖3所示。
[0030]葉片安裝在燃氣輪機進氣口處，進口空氣進入由該實用新型所述葉片組成的裝置，按照預先設定好的流道迎溝槽流動。由于流道的改變，空氣中的水滴在慣性的作用下撞擊葉片中的鉤狀面從而使水滴在此處形成水膜，然后在重力的作用下沿溝槽流下并排出，達到氣水分離的目的。另外，在天氣寒冷且潮濕的地區(qū)，濕冷空氣通過該實用新型所述進口空氣流道，在除去空氣中水分，通有熱介質(zhì)管道會對流道中的空氣進行加熱，提高進氣溫度來滿足燃氣輪機進氣要求。
[0031 ]另外，考慮到現(xiàn)有燃氣輪機防冰裝置在外界空氣濕度很大如雨雪天氣時，防冰效果不理想，進氣濾芯有時會發(fā)生冰霜堵塞的現(xiàn)象，甚至導致停機事故。然而，該實用新型所述的具有防冰功能的氣水分離葉片在這種情況下仍能發(fā)揮作用，原因就在于該新型葉片在對進口空氣進行加熱的同時，在一定程度上有效地除去了空氣中的水分，降低了空氣濕度。
[0032]對于圓管中的熱介質(zhì)，可以考慮用燃氣輪機的尾氣來提供。用煙氣引出管將尾氣引出，通過閥門和引風機然后通入圓管。閥門可以控制圓管中熱介質(zhì)的流量，閥門開度根據(jù)進氣溫度確定。
[0033]本實用新型的具有加熱防冰功能的氣水分離葉片的斷面結(jié)構(gòu)是由前定位段、至少兩個分離葉片單元、連接段及最后一個分離葉片單元后面的后定位段組成。該葉片是軸對稱結(jié)構(gòu)，其對稱軸過每個分離葉片單元中間圓形管道截面的圓心。每個氣水分離葉片單元都有對稱的溝槽。分離葉片單元中間的圓管中通有熱介質(zhì)，熱介質(zhì)垂直進氣方向流動。若干個葉片并列排布，同時使得分離葉片單元交錯分布，增加進口空氣與圓管中熱介質(zhì)的換熱面積。
[0034]本實用新型結(jié)合現(xiàn)有燃氣輪機進氣系統(tǒng)中具有氣水分離功能的慣性級葉片工作原理和防冰裝置工作原理，實用新型了一種兼有氣水分離功能和防冰功能的葉片，安裝在進氣口處，進口空氣首先經(jīng)過該葉片除濕加熱后進入下一級裝置。從而保證了進氣干燥并具有一定溫度大于5.6 °C，確保機組安全穩(wěn)定運行。
[0035]葉片斷面結(jié)構(gòu)中前定位段是由半圓形I過渡到矩形2。
[0036]葉片斷面結(jié)構(gòu)中連接段是由矩形12構(gòu)成。
[0037]葉片斷面結(jié)構(gòu)中后定位段由矩形13過渡到半圓形14。
[0038]前定位段與后定位段的長度依照固定若干該葉片的外框架的結(jié)構(gòu)和尺寸而定。
[0039]葉片斷面結(jié)構(gòu)中氣水分離單元由橢圓形4和溝槽構(gòu)成。
[0040]溝槽由半圓形5、直線6和8、同心圓弧7和9構(gòu)成。
[0041]葉片斷面結(jié)構(gòu)中前定位段與氣水分離單元之間，氣水分離單元與連接段之間，氣水分離單元與后定位段之間均采用相切圓弧3或11進行過渡，形成流線型，減小進氣的流動阻力。
[0042]氣水分離葉片單元中間的圓管10的橫截面為圓形，其中通有的熱介質(zhì)可以是熱蒸汽或燃氣輪機的尾氣。從節(jié)能角度考慮，將燃氣輪機排放的尾氣通過煙氣引出管、閥門和引風機等裝置引入到所述的分離葉片中間的圓管中，作為熱介質(zhì)加熱進口空氣，將會在節(jié)能和提高燃氣輪機效率的同時，達到防冰的目的。圓管中熱介質(zhì)流動方向與進氣方向垂直。
[0043]進氣方向是進口空氣沿著迎溝槽方向流動，依靠所實用新型葉片特有的流線設計使氣流沿著葉片所規(guī)定的通道流動。進口氣體流動過程中，由于流道方向的改變，在慣性作用下氣流中的水滴撞擊到葉片流道中的鉤狀面而使水滴在此處形成水膜，然后在重力作用下沿溝槽流下并排出，從而降低了進氣中的水分。
【主權(quán)項】
1.具有防冰功能的燃氣輪機氣水分離葉片，其特征是:包括前定位段、分離葉片單元、后定位段，分離葉片單元包括外殼和圓管，圓管安裝在外殼內(nèi)部，外殼的斷面為橢圓形，圓管的斷面為圓形，外殼上設置與其相通的溝槽，溝槽的斷面包括第一線段、第二線段、第一圓弧、第二圓弧，第一線段與第二線段通過半圓形端部相連，第一圓弧與第一線段相切，第二圓弧與第二線段相切，第一圓弧和第二圓弧的端部連接外殼，分離葉片單元與分離葉片單元之間通過連接段相連并相連通，連接段與其相連分離葉片單元的外殼之間通過相切圓弧平滑過渡，所有分離葉片單元構(gòu)成分離葉片機構(gòu)，分離葉片機構(gòu)的兩端分別連接前定位段和后定位段，前定位段的斷面包括第三線段和第四線段，第三線段和第四線段通過半圓形端部相連，第三線段和第四線段與分離葉片機構(gòu)通過相切圓弧平滑過渡，后定位段的結(jié)構(gòu)與前定位段相同。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有防冰功能的燃氣輪機氣水分離葉片，其特征是:第一圓弧和第二圓弧為同心圓弧。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有防冰功能的燃氣輪機氣水分離葉片，其特征是:每個分離葉片單元設置有兩個溝槽，分別位于該分離葉片單元的上下兩側(cè)。
【文檔編號】F02C7/047GK205714437SQ201620361298
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】欒剛, 欒一剛, 孫海鷗, 柳煥楠, 王松, 孫濤, 王忠義, 曲永磊, 倪陽
【申請人】哈爾濱工程大學