專利名稱：用于功率增大系統(tǒng)的撬裝設(shè)備結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)的功率增大。更具體地，涉及一種適用于功率增 大系統(tǒng)的具有預(yù)充系統(tǒng)的輸流撬裝設(shè)備，該輸流撬裝設(shè)備將流體供應(yīng)至噴
射裝置，用于當(dāng)進(jìn)氣i^燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)使其飽和并冷卻以增大燃?xì)廨啓C(jī)的功 率。
背景技術(shù)：
燃?xì)廨啓C(jī)的功率增大處理(其中使進(jìn)氣增濕從而使其冷卻)用于使 燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生更多功率。當(dāng)空氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)，將水加入進(jìn)氣中以使 其飽和并冷卻.更冷并且從而更濃的空氣使燃?xì)廨啓C(jī)的功率增大.功率 增大系統(tǒng)可以包括控制器、輸流撬裝設(shè)備和具有多個(gè)噴灑陣列的噴射裝 置?？刂破飨蚬?yīng)流體至噴射裝置的輸流撬裝設(shè)備發(fā)送指令。
產(chǎn)生高壓流體的泵常用作輸流撬裝設(shè)備的一部分來產(chǎn)生具有必要 的小直徑液滴的噴灑，這種噴灑從噴射裝置的噴灑陣列噴出。要求液滴 具有小直徑以使其對燃?xì)廨啓C(jī)的潛在損害最小化并使燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)口內(nèi) 的蒸發(fā)速率最大化。如果僅使用 一個(gè)噴灑陣列則來自泵的高壓限制泵的 操作范圍。單個(gè)噴灑陣列一般具有1.3倍于其最小流量的水流操作范圍。 然而，必需2-3倍于其最小流量的水流范圍來覆蓋功率增大所需的溫度 和濕度條件。為滿足2-3倍于噴灑陣列的最小流量的水流范圍， 一些功 率增大系統(tǒng)采用多個(gè)級段。每個(gè)級段包括一個(gè)泵并且獨(dú)立打開和關(guān)閉來 允許不同的流量范圍，以覆蓋必需的流量范圍。每個(gè)泵保持恒定的速度 并在其進(jìn)口處接收未使用的流量作為再循環(huán)過程的一部分。然而，這種
系統(tǒng)需要多個(gè)泵，這增加了功率增大系統(tǒng)的成本并增加了輸流撬裝設(shè)備 的尺寸.例如，系統(tǒng)可能需要多達(dá)六個(gè)或者更多個(gè)泵。而且，多個(gè)泵難 以增加冗余度。利用未使用的流體所必需的再循環(huán)過程需要再循環(huán)閥， 再循環(huán)閥一般會(huì)腐蝕且已證明是不可靠的。因而，需要一種系統(tǒng)以便更 高效并且更有效地提供用于燃?xì)廨啓C(jī)功率增大的高壓流體。
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發(fā)明內(nèi)容
一種適用于功率增大系統(tǒng)的具有預(yù)充系統(tǒng)的輸流撬裝設(shè)備，包括 具有啟用狀態(tài)和停用狀態(tài)的一個(gè)或者多個(gè)級段。每個(gè)級段包括第一閥和 第二閥，每個(gè)第一閥和第二閥具有打開位置和關(guān)閉位置。在啟用狀態(tài)中，
流體接收于級段內(nèi)、加壓至笫一希望水平并排出。當(dāng)接收并加壓流體時(shí)， 第一閥處于打開位置而第二閥處于關(guān)閉位置。當(dāng)排出流體時(shí)，第一閥處 于關(guān)閉位置且第二閥處于打開位置。在停用狀態(tài)中，至少第二閥處于關(guān) 閉位置，使得至少流體的基本部分不從該級段排出。
一種用于增大燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率的功率增大系統(tǒng)，其包括具有預(yù) 充系統(tǒng)的輸流撬裝設(shè)備，輸流撬裝設(shè)備包括具有啟用狀態(tài)和停用狀態(tài)的 一個(gè)或者多個(gè)級段。每個(gè)級段包括第一閥和第二閥，每個(gè)第一閥和第二 閥具有打開位置和關(guān)閉位置。連接至輸流撬裝設(shè)備的泵用于為各個(gè)級段 中的每個(gè)級段供給?？刂茊卧{(diào)節(jié)所述泵以便啟用或停用各個(gè)級段。流 體源將流體供應(yīng)至各個(gè)級段。啟用過程包括打開一個(gè)級段的預(yù)充閥、用 流體充裝該級段并對流體加壓、關(guān)閉預(yù)充閥以及打開主閥以允許流體排 出，而停用過程要求關(guān)閉主閥。用于分配排出的流體的噴射裝置連接至 系統(tǒng)的各個(gè)級段。
一種將流體從輸流撬裝設(shè)備輸送至噴射裝置的方法，其包括啟用撬 裝設(shè)備的一個(gè)級段。每個(gè)級段包括分別具有打開位置和關(guān)閉位置的第一 閥和第二閥。激活所述級段包括在第一閥處于打開位置且第二閥處于 關(guān)閉位置的情況下，用流體充裝所述級段并將所述級段的所述流體加壓 至第一希望水平。在第一閥處于關(guān)閉位置且第二閥處于打開位置的情況 下，釋放所述流體。


圖l為示出示例性的輸流撬裝設(shè)備的細(xì)節(jié)部分的示意圖。
圖2為示出示例性的輸流撬裝設(shè)備的細(xì)節(jié)部分的示意圖。
圖3為示出示例性的功率增大系統(tǒng)的細(xì)節(jié)部分的示意圖。
圖4為示出用于將流體從示例性的輸流撬裝設(shè)備輸送至噴射裝置的 示例性的方法的流程圖。圖5為示出與燃?xì)廨啓C(jī)一起使用的示例性的功率增大系統(tǒng)的細(xì)節(jié)部 分的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及用于將流體供應(yīng)至噴射裝置的輸流撬裝設(shè)備(fluid delivery skid )。例如，噴射裝置提供流體來使燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣冷卻和增 濕以用于燃?xì)廨啓C(jī)的功率增大。
圖1示出用于供應(yīng)流體的、具有預(yù)充系統(tǒng)100的示例性的輸流撬裝 設(shè)備IO.參考圖2，示出了另外的用于供應(yīng)流體的示例性的輸流撬裝設(shè) 備10。
輸流撬裝設(shè)備10包括一個(gè)或者多個(gè)級段160，每個(gè)級段160具有啟 用和停用狀態(tài)。每個(gè)級段160具有諸如預(yù)充系統(tǒng)100的預(yù)充閥140這樣 的第一岡和諸如主閥120這樣的第二閥。每個(gè)預(yù)充閥140和每個(gè)主閥120 具有打開位置和關(guān)閉位置。 一個(gè)級段160的預(yù)充閥140和主閥120并列 連接至公共點(diǎn)以供應(yīng)來自輸流撬裝設(shè)備10的流體。
在啟用狀態(tài)，流體接收于級段160內(nèi)、加壓至第一希望的水平并排 出。當(dāng)流體接收于級段160內(nèi)并被加壓時(shí)，預(yù)充閥140處于打開位置而 主閥120處于關(guān)閉位置。在某些實(shí)施方式中，在達(dá)到第一希望的壓力之 前，小部分流體可從連接至輸流撬裝設(shè)備10的噴灑裝置泄漏。只要一 定量流體進(jìn)入級段160就可發(fā)生這種泄漏。當(dāng)流體從級段160排出時(shí)， 預(yù)充閥140處于關(guān)閉位置而主閥120處于打開位置。
此外，在啟用狀態(tài)中，預(yù)充閥140處于關(guān)閉位置且主閥120處于打 開位置，額外的流體接收于級段160內(nèi)、加壓至第二希望的水平并排出。 與以上相似，在某些實(shí)施方式中，在達(dá)到第二希望的壓力之前， 一部分 流體可能排出。在級段160的停用狀態(tài)中，至少主閥120處于關(guān)閉位置， 使得流體的絕大部分不從級段160排出。
預(yù)充閥140可通過第一泵供給而主閥120可通過第二泵供給，盡管 在其它實(shí)施方式中可使用單個(gè)泵來達(dá)到相同目的。 一個(gè)或者多個(gè)泵可并 列地形成組，使得各個(gè)泵的輸出管線組合成單個(gè)輸出管線。預(yù)充系統(tǒng)100 可包括多個(gè)級段160，其中相同的泵或者泵組為每個(gè)級段160供給。泵 可包括一個(gè)或者多個(gè)泵單元。在圖1示例性的輸流撬裝設(shè)備中，示為變頻驅(qū)動(dòng)(VFD )泵單元110 的示例性的第二泵通過閥管線150連接至每個(gè)級段160,用于為各主閥 120供給。VFD泵單元110用于供應(yīng)額外的流體和/或向級段160中的流 體增加壓力至第二希望的水平。VFD泵單元110的頻率控制泵的速度并 且可以調(diào)節(jié)。VFD泵單元110能夠?qū)㈩~外的流體泵壓至高壓水平。例如， VFD泵單元110可將額外的流體加壓至大約100巴(1500磅/平方英寸) 或者更高的水平。VFD泵單元110可將額外的流體加壓至一定水平，該 水平可以基于例如環(huán)境天氣狀況?？蓪⑵渌蛩乜紤]在內(nèi)來確定給額外 流體加壓的水平。高壓有利產(chǎn)生具有小直徑的流體液滴。例如，流體液 滴的直徑可小于40微米。示例性的第一泵(例如預(yù)充泵單元130)通過閥管線150連接至預(yù) 充系統(tǒng)的每個(gè)級段160，用于為各預(yù)充閥140供給。預(yù)充泵單元130可 為例如將流體加壓至第一希望的水平的低壓泵。例如，在啟用狀態(tài)中， 預(yù)充泵單元130可將流體加壓至第一希望的水平，其中預(yù)充閥140處于 打開位置而主閥120處于關(guān)閉位置。在已達(dá)到第一希望的水平之后，預(yù) 充閥140可調(diào)節(jié)至關(guān)閉位置。運(yùn)行中，用來自流體源的流體供應(yīng)諸如示例性的具有預(yù)充系統(tǒng)100 的輸流撬裝設(shè)備10這樣的輸流撬裝設(shè)備。此外，具有預(yù)充系統(tǒng)100的 輸流撬裝設(shè)備IO以希望的流量提供加壓流體。如圖1的輸出箭頭所示， 以希望的流量供應(yīng)的加壓流體可從輸流撬裝設(shè)備10排出并從主閥120 的出口供應(yīng)或噴射至噴射裝置或者其它裝置或結(jié)構(gòu)。例如，每個(gè)級段160 可從每個(gè)主岡120發(fā)散出的供給管線連接至噴射裝置的噴灑陣列。當(dāng)流量改變時(shí)，正在使用的噴射裝置的噴嘴數(shù)目發(fā)生改變。 一個(gè)或 者多個(gè)級段160進(jìn)入啟用狀態(tài)導(dǎo)致加壓流體以希望的流量供應(yīng)至希望的 裝置。使一個(gè)或者多個(gè)級段160啟用來允許增大流量，而使一個(gè)或者多 個(gè)級段160停用來允許減小流量，同時(shí)保持噴灑分布處在允許參數(shù)范圍 內(nèi)。通過關(guān)閉級段160的主閥120使級段160停用。級段160啟用包括 打開其預(yù)充閥140來用流體充裝級段160并通過例如預(yù)充泵單元130將 級段160的流體加壓至第一希望的水平。級段160的流體可加壓至例如 6巴。 一旦級段160被充裝和加壓，則預(yù)充閥140關(guān)閉而主閥120打開。 級段160啟用還包括額外的流體接收于級段160內(nèi)、通過例如VFD泵 單元110加壓至第二希望的水平并排出，其中預(yù)充閥140處于關(guān)閉位置而主閥120處于打開位置。在第二希望的壓力水平達(dá)到之前，流體開始 排出。此外，在某些實(shí)施方式中，在預(yù)充閥140和主閥120打開之前， 少量流體可從預(yù)充閥140和主閥120泄漏。從而，當(dāng)級段160不被4吏用 之后變空時(shí)，在級段160的主閥120打開之前，預(yù)充泵單元130用來自 例如流體源的流體充裝級段160，并將級段160加壓至第一希望的水平。 級段160中剩余的一些空氣將得到快速加壓。這就確保當(dāng)一個(gè)級段160 啟用或者停用時(shí)來自輸流撬裝設(shè)備10的流體繼續(xù)均勻地流動(dòng)。在不包 含諸如預(yù)充閥140和主閥120這樣的第一和第二閥的情況下，級段160 在進(jìn)入啟用狀態(tài)之前充裝了空氣，從而具有較小的阻力。由于級段160 較小的阻力，主閥120的打開將導(dǎo)致流體立即流向級段160。流體改道 流向新打開的主閥120導(dǎo)致來自其它主閥120的流體停止流動(dòng)，直至新 啟用的級段160排凈空氣。諸如預(yù)充泵單元130和VFD泵單元110這 樣的單個(gè)泵單元覆蓋了希望的流量范圍但不覆蓋壓力范圍。從而，結(jié)合 使用級段160來匹配泵提供的流量和壓力，并且噴射裝置的噴灑噴嘴能 夠產(chǎn)生希望的小流體液滴。在不造成任何流體供應(yīng)被噴灑陣列噴射的情 況下，級段160啟用。此外，由于流體本質(zhì)上是不可壓縮的，將其從低 壓變至高壓只需要最小的流動(dòng)量。從而，由于撬裝設(shè)備10中的壓力變 化非常快，啟用一個(gè)級段160幾乎不會(huì)干擾流體的流動(dòng)。在包括由n個(gè)級段組成的預(yù)充系統(tǒng)100的輸流撬裝設(shè)備10中，用 一個(gè)泵單元和n個(gè)閥而不是用n個(gè)泵單元來實(shí)現(xiàn)希望的流量范圍和壓力 范圍。由于閥遠(yuǎn)比泵廉價(jià)，并且諸如預(yù)充閥140和主閥120這樣的開-關(guān)閥比再循環(huán)閥更廉價(jià)，因此預(yù)充系統(tǒng)100帶來巨大的成本效益。蓄存器170可在主閥120處連接至輸流撬裝設(shè)備10的每個(gè)級段160。 當(dāng)流體釋放時(shí)，蓄存器170用作輔助新啟用的級段160的快速加壓。盡 管在主閥120打開之前級段160大部分充裝了流體，但是蓄存器170通 過進(jìn)一步給流體加壓并給級段160中剩余的一些空氣加壓來加強(qiáng)加壓處 理。在一個(gè)級段160啟用之后，蓄存器170需要再次充裝。在再次充裝 期間，蓄存器170可使來自啟用的級段160的流體流動(dòng)轉(zhuǎn)向。布置于蓄 存器170下游的流量計(jì)180可在主閥120處連接到輸流撬裝設(shè)備10，并 在蓄存器170正再次充裝時(shí)用作檢測流體流量的減小。基于流體流量減 小的檢測，流量計(jì)180可增大VFD泵單元110的泵速以補(bǔ)償這種減小。 在蓄存器170再次充裝之后，流量計(jì)180使泵速返回至穩(wěn)態(tài)速度。當(dāng)打 開具有更大面積的新級段160時(shí)(亦即流量將增大)，系統(tǒng)100所需的器將"卸下"流量。這將導(dǎo)致泵110變慢。減小可利用的流動(dòng)面積(亦即通過系統(tǒng)的流量將降低)將導(dǎo)致相反的效果。在一種示例性的實(shí)施方式中，未結(jié)合使用蓄存器170，而是改為將 一個(gè)閥布置于級段160的下游端。在該情況下，為進(jìn)行預(yù)充操作，打開 上游閥和下游閥來將所有空氣沖洗至撬裝設(shè)備10之外。 一旦沖洗了撬 裝設(shè)備10,則下游閥關(guān)閉且預(yù)充泵單元130備用。在壓力升至正確水平 之后，預(yù)充閥140關(guān)閉且主閥120打開。這導(dǎo)致空氣量有效地減少至零。 去掉蓄存器170會(huì)去除系統(tǒng)100的容量。可選地，可將蓄存器170包含 進(jìn)來以使流量計(jì)180的流量平穩(wěn)，但是如果蓄存器僅要起到該作用則其 尺寸可以形成得小很多?，F(xiàn)參考圖3，示出了示例性的功率增大系統(tǒng)200的示意圖。示例性 的功率增大系統(tǒng)200可用作例如燃?xì)廨啓C(jī)的輔助部件。如圖3所示，示 例性的功率增大系統(tǒng)200可包括示例性的預(yù)充系統(tǒng)100和輸流撬裝設(shè)備 10，如以上參考圖1所述的輸流撬裝設(shè)備10包括一個(gè)或者多個(gè)級段160， 用于接收來自流體源的流體并以指定的流速將加壓流體輸送至接收器。 加壓流體可為水或者任何其它液體，可噴射至例如燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣通道 內(nèi)，以在空氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)使其飽和并冷卻，從而增大燃?xì)廨啓C(jī)的功 率輸出。功率增大系統(tǒng)200包括控制單元210，其用于向諸如具有預(yù)充系統(tǒng) 100的示例性的輸流撬裝設(shè)備10這樣的輸流撬裝設(shè)備提供控制信號?？?制單元210通過信號遞送部215連接至VFD泵單元110和預(yù)充泵單元 130，以控制單元110和130的操作。具體地，控制單元210用于啟用 或停用輸流撬裝設(shè)備10的各個(gè)級段160，來以希望的流速從輸流撬裝設(shè) 備10供應(yīng)或排出流體。在啟用一個(gè)或者多個(gè)級段160之后，流體能夠 以在整個(gè)操作中都能改變的新流量排出。例如，可以從控制室或者控制面板控制所述控制單元210?？刂茊?元210可包括手動(dòng)控制以及可編程控制，它們使得能夠通過信號遞送部 215操作VFD泵單元110和預(yù)充泵單元130?？刂茊卧?10可包括存儲(chǔ) 裝置220。存儲(chǔ)裝置220可以包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和/或諸如 只讀存儲(chǔ)器(ROM)這樣的非易失性存儲(chǔ)器。該領(lǐng)域技術(shù)人員容易了 解，存儲(chǔ)裝置能夠包括用于數(shù)據(jù)的臨時(shí)和/或持久保存的各種類型的物 理設(shè)備，但是不局限于固態(tài)、磁性、光學(xué)及組合的設(shè)備。例如，存儲(chǔ)裝13置220可使用一個(gè)或者多個(gè)諸如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、可編 程只讀存取存儲(chǔ)器(PROM)、可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、電 可擦除只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、閃存等這樣的物理設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ) 裝置220還能夠包括計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包含的軟件代碼部分用于當(dāng)計(jì) 算機(jī)程序產(chǎn)品在計(jì)算設(shè)備上運(yùn)行時(shí)執(zhí)行按照各個(gè)實(shí)施方式的方法步驟， 例如控制諸如預(yù)充系統(tǒng)100的預(yù)充閥140或者主閥120這樣的閥門的打 開，以進(jìn)而例如控制供應(yīng)至噴嘴的流體的流量。通過使預(yù)充泵單元130 和VFD泵單元110產(chǎn)生特定的壓力以及通過調(diào)節(jié)用于功率增大目的的 具體的噴嘴，控制單元210能夠調(diào)節(jié)用于功率增大中使用的水的流量。 而且，為了功率增大，啟用或停用至少一個(gè)噴嘴以便實(shí)現(xiàn)與功率需要和 環(huán)境溫度條件相應(yīng)的適當(dāng)流量。當(dāng)功率增大開始時(shí)，控制單元210可基 于計(jì)算的空氣流量計(jì)算水的噴射水平。然后，該空氣流量用于計(jì)算目標(biāo) 相對濕度水平以限定要噴射的水量。當(dāng)水被預(yù)定以允許水噴射量收斂于 穩(wěn)定流量時(shí)，則所述計(jì)算進(jìn)行循環(huán).此外控制單元210可監(jiān)測預(yù)定的流 量與實(shí)際輸送的流量的比較。在實(shí)際壓力高于預(yù)期水平的情況下，可以 向操作員提供噴嘴阻塞的警報(bào)。在實(shí)際壓力低于預(yù)期壓力的情況下，可 以向操作員提供檢查泄漏的警報(bào)。在啟用級段160的操作中，控制單元210確定從輸流撬裝設(shè)備10 輸送流體所采用的流量。這種確定可基于一個(gè)或者多個(gè)因素。例如，環(huán) 境天氣狀況可指示需要特定的流量。確定流量可選的方式^:，可將來自 例如控制室或者操作員的指定流量提供給控制單元210。基于從輸流撬裝設(shè)備10輸送流體所采用的確定的流量，控制單元 210確定必需啟用的級段160以便獲得來自撬裝設(shè)備IO的確定的流量。 例如，某一流量可能需要啟用三個(gè)級段160。如果確定的流量隨后減小， 新的流量可能必然停用例如一個(gè)或者多個(gè)級段160以達(dá)到所述新的流量?？刂茊卧?10用于通過打開級段160的預(yù)充閥140來啟用級段160。 預(yù)充閥140可選地可手動(dòng)打開。隨后通過控制單元210調(diào)節(jié)預(yù)充泵單元 130，所述控制單元啟用預(yù)充泵單元130以便用流體充裝級段160并將 級段160加壓至第一希望的水平(其可為低壓)。流體可從流體源260 供應(yīng)，所述流體源可由控制單元210控制以向泵單元供應(yīng)流體。在充裝 級段160并給級段160的流體加壓之后，通過例如控制單元210或者手動(dòng)操作來關(guān)閉級段160的預(yù)充閥140。級段160的主閥120手動(dòng)地打開 或者通過控制單元210打開。由控制單元210調(diào)節(jié)VFD泵單元110來 以第二希望的壓力水平提供和泵送從流體源260接收的額外的流體，并 且所述第二希望的壓力水平是按照確定流量提供額外流體所必需的。通過至少關(guān)閉需要停用的級段160的主閥120，控制單元210用于 停用輸流撬裝設(shè)備10的一個(gè)或者多個(gè)級段160?？刂茊卧?10可接收來 自控制室或者操作員的信號以開始停用操作，或者控制單元可確定停用 一個(gè)級段160的需要?？赏ㄟ^控制單元210關(guān)閉主閥120或者可通過例 如操作員手動(dòng)地關(guān)閉主閥120。噴射裝置225連接至輸流撬裝設(shè)備10。例如，供給管線230可將預(yù) 充系統(tǒng)100和主閥120連接至噴射裝置。可使用單獨(dú)的供給管線230使 得輸流撬裝設(shè)備10的每個(gè)級段160連接至噴射裝置225。噴射裝置225可包括一個(gè)或者多個(gè)噴灑陣列，所述噴灑陣列按照如 撬裝設(shè)備10提供的那樣的確定流量輸送流體，所述確定流量可在一個(gè) 或者多個(gè)級段啟用后進(jìn)行調(diào)節(jié)。每個(gè)噴灑陣列可包括一個(gè)或者多個(gè)噴 嘴。噴射裝置225的一個(gè)或者多個(gè)噴嘴可將霧化的流體(諸如水或者其 它液體)噴霧噴入燃?xì)廨啓C(jī)入口管的空氣流中，從而增大空氣流的質(zhì)量 流量，其中，從燃?xì)廨啓C(jī)輸出的功率被增大。天氣監(jiān)測單元240可通過信號遞送部215連接至控制單元210以提 供更新的環(huán)境狀況，所述環(huán)境狀況可能影響與例如功率增大系統(tǒng)200 — 起使用的燃?xì)廨啓C(jī)的性能。所述環(huán)境狀況可測量并匯報(bào)至控制單元210， 例如以充當(dāng)確定流量的一個(gè)因素，根據(jù)該流量，將按照使進(jìn)氣飽和的目 標(biāo)水平來輸送流體。環(huán)境狀況包括可影響燃?xì)廨啓C(jī)的操作的環(huán)境因素， 其包括但不局限于溫度、濕度和氣壓。在一個(gè)實(shí)施方式中，溫度、濕度 和氣壓中的每一個(gè)都受到監(jiān)測。在一個(gè)示例性的實(shí)施方式中，天氣監(jiān)測 單元240 (未詳細(xì)示出)包括干球溫度計(jì)和空氣濕度測量裝置。在另一 可選的實(shí)施方式中，天氣監(jiān)測單元240可包括干球溫度計(jì)和濕球溫度計(jì)。 在另一可選的實(shí)施方式中，天氣監(jiān)測單元240可包括氣壓測量設(shè)備。在 又一其它實(shí)施方式中，為了進(jìn)行環(huán)境壓力的測量，天氣監(jiān)測單元240可 包括本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它部件或部件的組合來監(jiān)測和/或測量環(huán) 境天氣狀況。由控制單元210處理所述天氣信息，其中，控制單元210 可將諸如允許的蒸發(fā)水量、結(jié)水風(fēng)險(xiǎn)等這樣的關(guān)鍵操作信息傳輸給操作在一個(gè)實(shí)施方式中，計(jì)算系統(tǒng)250通過信號遞送部215連接至控制 單元210。計(jì)算系統(tǒng)250追蹤并匯報(bào)從控制單元210獲取的性能數(shù)據(jù)。現(xiàn)參考圖4，流程圖示出的方法用于將來自諸如具有預(yù)充系統(tǒng)100 的示例性撬裝設(shè)備10這樣的輸流撬裝設(shè)備的流體輸送至諸如噴射裝置 225這樣的噴射裝置。在該方法的步驟405，由輸流撬裝設(shè)備10接收啟用或者停用信號， 所述信號指示需要啟用或者停用撬裝設(shè)備10的諸如示例性級段160這 樣的級段。信號可例如由控制單元210產(chǎn)生?？蛇x地，可由控制室或者 操作員指定所述信號并提供至控制單元210。啟用或者停用級段160的 信號可分別意味著需要增大或者減小流體流量，以提供優(yōu)選的流量。如果信號為停用信號，則在步驟440,關(guān)閉一個(gè)級段160的主閥120 來停用該級段160。主閥120可通過操作員手動(dòng)地關(guān)閉或者通過控制單 元210關(guān)閉。如果信號為啟用信號，則在步驟410，通過打開一個(gè)級段160的預(yù) 充閥140來開始啟用該級段160。預(yù)充閥140可手動(dòng)地打開或者通過控 制單元210打開。在步驟415,級段160充裝流體并且所述流體被加壓至第一希望的 水平。預(yù)充泵單元130可泵壓流體以將流體加壓至由控制單元210指示 并控制的第一希望的水平。在步驟420，預(yù)充閥140關(guān)閉。從而，包括 預(yù)充閥140和主閥120的級段160被充裝并加壓至允i午主閥120供應(yīng)加 壓的流體。在步驟425，主閥120打開。主閥120可手動(dòng)地打開或者通過控制 單元210打開。在步驟430， VFD泵單元110將額外的流體供應(yīng)至級段160并將額 外的流體加壓至第二希望的水平。所述壓力可為由控制單元210指示和 控制的例如100巴的高壓水平。在步驟435,當(dāng)額外的流體正被供應(yīng)和 加壓時(shí)，流體排出以噴射至諸如示例性的噴射裝置225這樣的裝置。在一個(gè)級段160啟用或者停用后，所述方法返回以便接收啟用/停用信號來分別啟用或者停用一個(gè)級段160以滿足需要的流體流量?，F(xiàn)參考圖5，圖中示出了與燃?xì)廨啓C(jī)一起使用的示例性的功率增大 系統(tǒng)以及示例性的輸流撬裝設(shè)備的細(xì)節(jié)部分。上述參考圖l-4所述的示 例性的輸流撬裝設(shè)備10、預(yù)充系統(tǒng)100和功率增大系統(tǒng)200可與燃?xì)廨?機(jī)一起使用來增大燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率。典型的燃?xì)廨啓C(jī)可以包括渦輪 進(jìn)口管、燃燒室和具有至少一個(gè)壓縮機(jī)葉片的壓縮機(jī)。流體源260可連 接至控制單元210和泵110及泵130，用于按照控制單元210的控制將 流體供應(yīng)至預(yù)充系統(tǒng)100。由示例性的輸流撬裝設(shè)備10提供的流體從噴射裝置225流出的噴 射點(diǎn)可包括但不局限于在此所述的與例如蒸發(fā)冷卻、壓縮機(jī)內(nèi)冷卻或者 燃燒室火焰冷卻相關(guān)的那些噴射點(diǎn)。當(dāng)使用于功率增大的空氣過飽和 時(shí)，限定輸入燃?xì)廨啓C(jī)的空氣質(zhì)量和燃?xì)廨啓C(jī)部件來施加水噴射水平的 限制，使得空質(zhì)量流量處于可接受的燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)的限度內(nèi)。因而，環(huán) 境天氣狀況和燃?xì)廨啓C(jī)栽荷需求能夠輸入至控制單元210用于確定流體 流量和加壓水平。蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)(在圖5中由位置點(diǎn)"A"標(biāo)示)為"霧化"系統(tǒng)， 其中水在空氣入口作為蒸發(fā)的細(xì)小液滴(霧)噴灑。壓縮機(jī)內(nèi)冷卻系統(tǒng) (在圖5中由位置點(diǎn)"B"標(biāo)示)為用于在壓縮機(jī)的級間將水噴灑至高 密度空氣流內(nèi)的"濕壓縮"系統(tǒng)。氣流系統(tǒng)(在圖5中由位置點(diǎn)"C" 標(biāo)示)為用于將水噴灑至燃燒室內(nèi)的系統(tǒng)。在示例性的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)("A")中，高壓水從輸流撬裝設(shè)備10進(jìn) 給至諸如噴射裝置225這樣的噴射裝置，所述噴射裝置225可以包括安 裝于導(dǎo)管之內(nèi)并且處于壓縮機(jī)入口面的遠(yuǎn)上游的噴嘴保持器。噴嘴保持 器可包括具有多個(gè)噴嘴的管，其將水霧化成細(xì)小液滴噴霧，例如，典型 地在大約10-20微米的范圍，更典型地是在大約10-15微米的范圍。液 滴是在VFD泵單元IIO提供的例如大約80-140巴壓力下霧化的結(jié)果。 液滴載于/懸浮于空氣流，并且由于空氣有足夠長的停留時(shí)間從噴嘴尖 端行進(jìn)至壓縮機(jī)入口，所述液滴在進(jìn)入壓縮機(jī)之前蒸發(fā)。所述蒸發(fā)將水 的潛熱交換成空氣的顯熱，使得通過蒸發(fā)降低空氣的溫度。較低的空氣 溫度對應(yīng)于較高的空氣密度，從而對應(yīng)于產(chǎn)生較高軸輸出功率的較高質(zhì) 量流量。所需的水的流量由VFD泵單元110設(shè)定。通過關(guān)閉主閥120 關(guān)閉蒸發(fā)冷卻操作。申請人為Kopko的美國專利6,718,771示出了示例17性的、使燃?xì)廨啓C(jī)能夠在高溫下操作的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，在此以參考的方 式將其全部引入。示例性的壓縮機(jī)內(nèi)冷卻系統(tǒng)("B")為濕壓縮系統(tǒng)，這意味著在壓 縮工作期間小液滴形式的水在壓縮機(jī)之內(nèi)蒸發(fā)?？諝馔ㄟ^壓縮機(jī)的停留 時(shí)間為毫秒級的范圍.在該時(shí)間中，由于初始液滴尺寸的原因造成液滴 蒸發(fā)。通過壓縮工作導(dǎo)致的快速升溫驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)過程。當(dāng)一個(gè)級段160通 過例如預(yù)充泵單元130充液并加壓時(shí)，主閥120打開，并且高壓水從 VFD泵單元110進(jìn)給至諸如包括至少一個(gè)噴嘴的噴射裝置225這樣的噴 射裝置。所述至少一個(gè)噴嘴安裝為將水噴射至壓縮機(jī)氣體管路內(nèi)(例如， 噴嘴可安裝為將水噴射至兩個(gè)盤之間)。所述至少一個(gè)噴嘴使水霧化成 例如大約10-50微米范圍、優(yōu)選地為10-30微米范圍的小液滴噴霧。優(yōu) 選地在大約80-140巴的壓力(盡管也可使用其它合適的壓力)下霧化 形成小液滴的尺寸。這種小液滴將在離開壓縮機(jī)之前蒸發(fā)。申請人為 Ingistov的美國專利6,644,935號說明了 一種用于級間壓縮機(jī)水噴射的 示例性噴嘴組件，在此以參考方式將其全部引入。通過蒸發(fā)來冷卻空氣， 從而增大了空氣密度，這會(huì)增大質(zhì)量流量并導(dǎo)致更高的功率輸出。此外， 壓縮機(jī)的冷卻導(dǎo)致壓縮機(jī)的出口溫度降低，這意味著較冷的空氣輸送至 燃燒室。較冷的空氣進(jìn)入燃燒室意味著在保持恒定的燃燒溫度的同時(shí)能 夠燃燒更多的燃料，從而增大功率輸出。所需的水的流量由VFD泵單 元110設(shè)定。為了使?jié)駢嚎s停止，關(guān)閉一個(gè)或者多個(gè)主閥120?？蛇x地， 用于濕壓縮的噴嘴能夠安裝于壓縮機(jī)入口的上游。所述主要操作與上述 的用于級間安裝的噴嘴的操作相同。示例性的燃燒室冷卻系統(tǒng)("C")包括用于將水滴噴射至燃燒室內(nèi) 的、諸如可包括至少一個(gè)噴嘴的噴射裝置225這樣的噴射裝置。水的潛 熱與火焰的顯熱交換，從而抑制了火焰溫度。在級段60被充裝和加壓 之后，主閥120打開并允許高壓水進(jìn)給至所述至少一個(gè)噴嘴。所述至少 一個(gè)噴嘴將水霧化成噴霧。所述噴霧包括尺寸典型地在大約10-50微米 范圍、更典型地在10-30微米范圍內(nèi)的液滴。在大約100-200巴壓力下 霧化形成這些液滴。應(yīng)了解，根據(jù)需要也可使用可選尺寸的液滴和/或 在其它壓力下進(jìn)行霧化?；鹧媸顾舭l(fā)來形成蒸汽。蒸汽膨脹通過汽輪 機(jī)，從而有助于質(zhì)量流量并提供功率增大效果。另外，由于火焰溫度受 到抑制，在保持恒定的燃燒溫度的同時(shí)能夠燃燒更多的燃料。燃燒更多 的燃料提供額外的功率輸出。所需的水的流量由VFD泵單元110設(shè)定。為了使燃燒室的冷卻停止，關(guān)閉主閥120。申請人為Cheng的美國專利 No. 3,976,661為通過噴射到燃燒室內(nèi)來產(chǎn)生功率增大效果的一個(gè)示例， 在此以參考的方式將其全部引入.盡管為了示意和示例說明的目的已經(jīng)示出并說明了具體的實(shí)施方 式，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員了解，所示和所述的具體的實(shí)施方式可用大 量可選和/或等價(jià)實(shí)施方式代替，而不偏離本發(fā)明的范圍。本發(fā)明旨在 涵蓋在此所述的實(shí)施方式的任何修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種適用于功率增大系統(tǒng)的輸流撬裝設(shè)備，包括具有啟用狀態(tài)和停用狀態(tài)的一個(gè)或者多個(gè)級段，每個(gè)所述級段至少包括第一閥和第二閥，每個(gè)所述第一閥和第二閥具有打開位置和關(guān)閉位置；其中，在啟用狀態(tài)中，流體接收于所述級段內(nèi)、加壓至第一希望水平并排出，其中，當(dāng)所述第一閥處于打開位置且所述第二閥處于關(guān)閉位置時(shí)，流體接收于所述級段內(nèi)并被加壓，并且，當(dāng)所述第一閥處于關(guān)閉位置且所述第二閥處于打開位置時(shí)，流體被排出；以及其中，在停用狀態(tài)中，至少所述第二閥處于關(guān)閉位置，使得至少流體的基本部分不從所述級段排出。
2.如權(quán)利要求1所述的輸流撬裝設(shè)備，其中，所述第一閥通過第 一泵供給且所述第二閥通過第二泵供給。
3.如權(quán)利要求1所述的輸流撬裝設(shè)備，包括多個(gè)級段，其中，所 述多個(gè)級段中的每個(gè)級段通過泵供給，并且，通過同一個(gè)泵為每個(gè)級段 供給。
4.如權(quán)利要求3所述的輸流撬裝設(shè)備，其中，所述泵包括第一泵 和第二泵，所述第一泵用于為所述多個(gè)級段中的每個(gè)級段的所述第一閥 供給，并且所述第二泵用于為所述多個(gè)級段中的每個(gè)級段的所述第二閥 供給。
5.如權(quán)利要求1所述的輸流撬裝設(shè)備，其中，接收于所述級段內(nèi) 的流體從流體源提供至所述級段。
6.如權(quán)利要求1所述的輸流撬裝設(shè)備，其中，從所述級段排出的 流體輸送至噴射裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的輸流撬裝設(shè)備，其中，在啟用狀態(tài)中，額 外的流體接收于所述級段內(nèi)、加壓至笫二希望水平并排出，其中，當(dāng)額 外的流體接收于所述級段內(nèi)、加壓至所述第二希望水平并排出時(shí)，所述 第一閥處于關(guān)閉的位置并且所述第二閥處于打開的位置。
8.如權(quán)利要求7所述的輸流撬裝設(shè)備，其中，所述第二希望水平 基于環(huán)境天氣狀況。
9.如權(quán)利要求7所述的輸流撬裝設(shè)備，其中，在啟用狀態(tài)中，當(dāng) 流體釋放時(shí)，蓄存器進(jìn)一步為所述流體加壓并為存留于所述級段中的一 些空氣加壓。
10.如權(quán)利要求9所述的輸流撬裝設(shè)備，其中，對所述額外的流體 加壓的速度增大。
11. 如權(quán)利要求1所述的輸流撬裝設(shè)備，其中，當(dāng)所述第一閥處于 打開位置、所述第二閥處于關(guān)閉位置并且流體接收于所述級段內(nèi)并被加 壓時(shí)，少量流體通過所述第二閥泄漏。
12. 如權(quán)利要求1所述的輸流撬裝設(shè)備，其中，在停用狀態(tài)中，當(dāng) 至少所述第二閥處于關(guān)閉位置時(shí)，小部分流體通過所述笫一和/或第二 閥泄漏。
13. —種功率增大系統(tǒng)，包括輸流撬裝設(shè)備，其包括具有啟用狀態(tài)和停用狀態(tài)的一個(gè)或者多個(gè)級 段，每個(gè)所述級段至少包括第一閥和第二閥，每個(gè)所述第一閥和第二閥 具有打開位置和關(guān)閉位置；泵，其連接至所述輸流撬裝設(shè)備用于為所述各個(gè)級段中的每個(gè)級段 供給；控制單元，其連接至所述泵以調(diào)節(jié)所述泵并連接至所述輸流撬裝設(shè)備以調(diào)節(jié)所述第一閥和第二閥；流體源，其將流體供應(yīng)至所述一個(gè)或者多個(gè)級段；其中，在啟用狀態(tài)中，流體接收于所述級段內(nèi)、加壓至第一希望水 平并排出，其中，當(dāng)所述第一閥處于打開位置且所述第二閥處于關(guān)閉位 置時(shí)，流體接收于所述級段內(nèi)并被加壓，并且，當(dāng)所述第一閥處于關(guān)閉 位置且所述第二閥處于打開位置時(shí)，流體被排出；以及其中，在停用狀態(tài)中，至少所述第二閥處于關(guān)閉位置，使得至少流 體的基本部分不從所述級段排出。
14.如權(quán)利要求13所述的功率增大系統(tǒng)，還包括接收所述排出流體 的噴射裝置。
15.如權(quán)利要求13所述的功率增大系統(tǒng)，其中，所述泵包括第一泵 和第二泵，所述第一泵用于為所述多個(gè)級段中的每個(gè)級段的所述第一閥 供給，并且所述第二泵用于為所述多個(gè)級段中的每個(gè)級段的所述第二閥 供給。
16.如權(quán)利要求13所述的功率增大系統(tǒng)，其中，在啟用狀態(tài)中，額 外的流體接收于所述級段內(nèi)、加壓至第二希望水平并排出，其中，當(dāng)額 外的流體接收于所述級段內(nèi)、加壓至所述第二希望水平并排出時(shí)，所述 第一閥處于關(guān)閉的位置并且所述第二閥處于打開的位置。
17.如權(quán)利要求16所述的功率增大系統(tǒng)，其中，所述泵包括第一泵 和第二泵，所述第一泵將流體加壓至所述第一希望水平，并且所述第二 泵將額外的流體加壓至所述第二希望水平。
18.如權(quán)利要求16所述的功率增大系統(tǒng)，其中，所述第二希望水平 基于環(huán)境天氣狀況。
19.如權(quán)利要求13所述的功率增大系統(tǒng)，還包括連接至所述一個(gè)或者多個(gè)級段中的每個(gè)級段的蓄存器，其中，在啟用狀態(tài)中，當(dāng)流體釋放 時(shí)，所述蓄存器進(jìn)一步為流體加壓并為存留于所述級段中的一些空氣加 壓。
20.如權(quán)利要求19所述的功率增大系統(tǒng)，還包括流量計(jì)以增大所述 泵的操作速度。
21.如權(quán)利要求13所述的功率增大系統(tǒng)，其中，所述控制單元通過 如下步驟調(diào)節(jié)所述泵確定排出流體所要采用的流量；確定要啟用的級段以達(dá)到所確定的流量；通過如下步驟調(diào)節(jié)所述泵以使所確定的各個(gè)級段達(dá)到啟用狀態(tài) (i)打開所述預(yù)充閥；(ii)調(diào)節(jié)所述泵的操作以用流體充裝所述各個(gè) 級段并將所述各個(gè)級段的流體加壓至所述第一希望水平；(iii)關(guān)閉所 述預(yù)充閥；(iv)打開所述各個(gè)級段的所述主閥；以及(v)調(diào)節(jié)所述泵的流體加壓至第二希望水平,
22.如權(quán)利要求21所述的功率增大系統(tǒng)，其中，基于環(huán)境天氣狀況 確定釋放流體所要釆用的流量。
23.如權(quán)利要求13所述的功率增大系統(tǒng)，還包括連接至所述控制單元的天氣監(jiān)測單元，其中，所述天氣監(jiān)測單元向 所述控制單元提供環(huán)境天氣狀況。
24.如權(quán)利要求13所述的功率增大系統(tǒng)，還包括連接至所述控制單元的計(jì)算系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算系統(tǒng)跟蹤并匯才艮 性能數(shù)據(jù)。
25. 如權(quán)利要求13所述的功率增大系統(tǒng)，其中，所述泵包括低壓泵 單元和高壓泵單元。
26. —種用于將流體從輸流撬裝設(shè)備噴射至噴射裝置的方法，所述 方法包括啟用具有一個(gè)或者多個(gè)級段的所述輸流撬裝設(shè)備的至少一個(gè)級段， 所述一個(gè)或者多個(gè)級段具有啟用狀態(tài)和停用狀態(tài)，每個(gè)所述級段至少包 括第一閥和第二閥，每個(gè)所述第一閥和第二閥具有打開位置和關(guān)閉位 置，其中，所述啟用過程包括在所述第一閥處于打開位置且所述第二閥處于關(guān)閉位置的情況下， 用流體充裝所述級段并將所述流體加壓至第一希望水平；在所述第一閥處于關(guān)閉位置且所述第二閥處于打開位置的情況下， 排出所述流體。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，還包括 接收來自控制單元的指令以啟用 一個(gè)或多個(gè)級段。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，還包括 接收來自控制單元的指令以停用一個(gè)或多個(gè)級段。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，還包括通過關(guān)閉至少所述第二閥使指示的各個(gè)級段停用，使得所述流體的 至少基本部分不從所述級段排出。
30.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，啟用所述輸流撬裝設(shè)備的至 少一個(gè)級段還包括在所述第一閥處于關(guān)閉位置且所述第二閥處于打開位置的情況下，用額外的流體充裝所述級段并將所述額外的流體加壓至 第二希望水平。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述額外的流體加壓至高于 流體的所述第 一希望水平的水平。
32.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，將所述流體加壓至第一希望 水平包括進(jìn)行泵送以達(dá)到控制單元所指示的處于所述第一希望水平的 壓力。
全文摘要
一種具有用于供應(yīng)流體的預(yù)充系統(tǒng)的輸流撬裝設(shè)備，其包括具有第一閥和第二閥的一個(gè)或者多個(gè)級段，每個(gè)所述第一閥和第二閥具有打開位置和關(guān)閉位置。各個(gè)級段具有啟用狀態(tài)和停用狀態(tài)，以便為用于分配流體的裝置提供希望的流體流量。在啟用狀態(tài)中，在所述第一閥打開且所述第二閥關(guān)閉的情況下，在所述級段中接收并加壓流體。此外，在啟用狀態(tài)中，在所述第一閥關(guān)閉且所述第二閥打開的情況下，釋放流體。在停用狀態(tài)中，至少第二閥關(guān)閉?？刂茊卧B接至泵單元并控制所述泵的運(yùn)行，以調(diào)節(jié)各個(gè)級段來供應(yīng)某一水平的壓力，該壓力被確定用來達(dá)到所述希望的流量。
文檔編號F02C7/04GK101608576SQ20091014521
公開日2009年12月23日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者羅伯特·布朗德 申請人:燃?xì)鉁u輪機(jī)效率瑞典公司