Sistema de alimentación de combustible para quemador de turbina de gas.

Un sistema de transporte de fluido presurizado incluyendo al menos un conducto flexible

(4), en concreto conectable a un colector de combustible (5) para alimentar un quemador; donde el conducto flexible incluye un primer tubo (10) con múltiples paredes de metal incluyendo al menos un manguito de fuelle (11) y un segundo tubo (12) radialmente exterior al primero, y espaciado radialmente del primer tubo, de manera que definan una cámara anular vacía (13) entre el primer y el segundo tubo (13); caracterizado porque el segundo tubo (12) consta de: un manguito flexible (14) hecho de un material polimérico pirorretardante y delimitado por una pared lateral exterior lisa (15) que constituye la pared lateral exterior del conducto flexible; y de un par de cubos tubulares metálicos rígidos (17) fijados sobre respectivos tramos de extremo lisos (18) del primer tubo y en los que extremos opuestos de cubo (19, 20) del manguito flexible (14) están montados de manera sustancialmente estanca a los fluidos; y porque, en combinación, el sistema de transporte de fluido presurizado incluye al menos un) sensor de presión (21b) o de nivel (21c; estando provisto al menos uno de los cubos en un lado de una boca roscada o una boquilla (22) para conectar la cámara anular vacía (13) con el sensor (21) con el fin de permitir que el sensor detecte escapes de fluido presurizado del primer tubo.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13157699.

Solicitante: ANSALDO ENERGIA S.P.A..

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: Via Nicola Lorenzi 8 Genova ITALIA.

Inventor/es: DOTTA,CLAUDIO, FAZIO,GIAN PAOLO, GALELLA,ROCCO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > MAQUINAS O MOTORES DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO,... > Partes constitutivas, detalles o accesorios no cubiertos... > F01D25/28 (Disposiciones para el soporte o el montaje, p. ej. para las carcasas de las turbinas)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > PLANTAS MOTRICES DE TURBINAS DE GAS; TOMAS DE AIRE... > Características, partes constitutivas, detalles... > F02C7/22 (Sistemas de alimentación del combustible)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > TUBERIAS O TUBOS; EMPALMES U OTROS ACCESORIOS PARA... > Mangas, es decir, tubos flexibles (soportes del tipo... > F16L11/20 (Mangas de doble pared)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > PLANTAS MOTRICES DE TURBINAS DE GAS; TOMAS DE AIRE... > Control de las plantas motrices de turbinas de gas;... > F02C9/40 (especialmente adaptado a la utilización de un combustible especial o de una variedad de combustibles)

PDF original: ES-2523986_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de alimentación de combustible para quemador de turbina de gas

La presente invención se refiere a un sistema de alimentación de combustible para quemador de turbina de gas de alta seguridad, en particular para turbinas de gas adaptadas para ser alimentadas con diferentes combustibles.

EP 1736651A describe un sistema de alimentación de combustible para quemador de turbina de gas que usa tubos flexibles de flexibilidad controlada; los tubos flexibles se hacen de un material metálico con una estructura multitubular que consta de múltiples manguitos, entre los que hay un manguito de fuelle, concéntricamente acoplados uno a otro; una estructura similar, aunque relativa a otro campo técnico y para longitudes de tubo de un orden de magnitud diferente (decenas de centímetros contra metros en el caso de alimentación de quemador de turbina de gas) se conoce por EP-A-0681096.

Aunque el sistema de alimentación de combustible conocido es completamente satisfactorio, tiene el inconveniente de que los tubos de flexibilidad controlada pueden experimentar un desgaste indeseado debido al fenómeno de "fatiga por contacto", producido por el rozamiento de los tubos metálicos uno con otro y con la caja de turbina, que tiene lugar tanto en el paso de montaje/mantenimiento como, ante todo, debido a los movimientos producidos por los esfuerzos térmicos y mecánicos recibidos en la práctica portales tubos.

Otro problema que se encuentra en los sistemas de alimentación de combustible para plantas de turbogas lo representan los riesgos relacionados con los posibles escapes de combustible de uno o más tubos de alimentación de quemador, que son incluso más probables en el caso de los tubos flexibles del tipo de EP 1736651 A, debido al fenómeno de "fatiga por contacto".

Se deberá indicar que las turbinas de gas de plantas fijas para generación de energía están generalmente cerradas, junto con el sistema de alimentación de combustible de quemador, en una caja o recinto sellado a los fluidos, supervisado por sensores específicos capaces de detectar la presencia de sustancias volátiles en el aire presente en el recinto, y por ello capaces de detectar escapes de gas, por ejemplo, en el caso de plantas de turbogas alimentadas por metano.

Sin embargo, por una parte, tales sistemas se disparan con cierto retardo en comparación con la aparición de la fuga y, por la otra, no permiten que el tubo del que se produce el escape sea detectado.

En el caso de turbinas de gas alimentadas con gasoll (diesel), el combustible líquido es alimentado a presión a los quemadores, de modo que la aparición de una fisura aunque sea mínima en uno de los tubos de alimentación de gasoil produce un chorro atomizado de gasoll que se dispersa en el entorno cerrado de la caja de contención, incrementando por ello el riesgo de disparo a niveles Inaceptables.

US2003/0094207 describe un conducto flexible en el que se reduce el riesgo de escapes, dado que el conducto consta de dos tubos flexibles montados uno dentro del otro de forma estanca a los fluidos. En primer lugar, esta solución se refiere a un campo técnico totalmente diferente, es decir, está previsto que se use en sistemas de descarga de vehículos donde, entre otras cosas, el fenómeno de "fatiga por contacto" no existe y, en segundo lugar, se ha previsto evitar escapes de gas quemado a la atmósfera, en el caso de que el tubo interior se rompa. Tal solución, si se aplica tal cual a sistemas de alimentación de combustible como el de EP 1736651A, por una parte, no parece adaptado para que los expertos en la técnica resuelvan el problema de la "fatiga por contacto", que en US2003/0094207 ni siquiera se menciona, y que, en realidad, en la aplicación contemplada en US2003/0094207, como ya se ha mencionado, no existe, y, en segundo lugar, aunque fuese capaz de impedir los escapes de combustible, no resuelve el problema de proporcionar una alarma precoz de la rotura del tubo interior, ni el de evitar escapes de gas atomizado, dado que nadie se daría cuenta de la rotura del tubo interior y, si también se rompiese el tubo exterior, de nuevo surgirían exactamente los mismos problemas técnicos a resolver. Además, implementar un tubo doble sellado a los gases como el descrito aumentaría el costo del sistema de alimentación de combustible en el campo del turbogas, de manera no deseable. US8079220 y US6082392 no resuelven el problema.

El objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de alimentación de combustible para quemador de turbina de gas que es plenamente compatible con las provisiones de EP 1736651 A, pero sin estar sujeto a "fatiga por contacto" y que, al mismo tiempo, proporciona una alarma precoz y puntual de posibles escapes de combustible, evitando también totalmente la posible atomización de gasoil a la atmósfera.

También es un objeto de la invención proporcionar dicho sistema de alimentación de combustible en el que, con mínimo desperdicio, es posible detectar inmediatamente el tubo dañado, en particular en el caso de combustible gaseoso, sistema de alimentación de combustible que tiene pequeñas dimensiones generales, es barato y fácil de instalar.

Por lo tanto, según la presente invención, se facilita un sistema de transporte de fluido a presión según la reivindicación 1 y un sistema de alimentación de combustible de quemador para una turbina de gas según la

reivindicación 2.

En concreto, el sistema de alimentación de combustible según la invención incluye al menos un conducto flexible que conecta un colector de combustible al quemador y el conducto flexible incluye un primer tubo con múltiples paredes de metal incluyendo al menos un manguito de fuelle y un segundo tubo radialmente externo al primero, y radialmente espaciado del primer tubo, de manera que definan una cámara anular vacía entre el primer y el segundo tubo.

El segundo tubo consta de un manguito flexible hecho de un material polimérico pirorretardante y delimitado por una pared lateral exterior lisa que constituye la pared lateral exterior del conducto flexible; y por un par de cubos tubulares metálicos rígidos fijados sobre respectivos tramos de extremo lisos del primer tubo y donde extremos opuestos del manguito flexible están montados de manera sustancialmente estanca a los fluidos; en combinación, el sistema de alimentación de combustible también incluye al menos un sensor de presión o nivel y al menos uno de los cubos está provisto en un lado de una boca roscada o una boquilla para conectar la cámara anular vacía con el sensor de tal manera que el sensor pueda detectar escapes de combustible del primer tubo.

Preferiblemente, el sistema de alimentación permite el montaje de forma estanca a los fluidos de un sensor de presión directamente sobre un cubo del segundo tubo de cada conducto flexible y dotar al sensor de medios de señalización ópticos dispuestos en la boca o boquilla roscada, de manera que sea visible desde fuera del conducto flexible y dispuestos directamente sobre el mismo conducto.

Alternativamente o además de dicha solución, la boca o boquilla está conectada de forma estanca a los fluidos a un tubo que conduce radialmente a un colector de recogida del combustible que pueda salir del primer tubo; el colector de recogida está provisto de un depósito provisto, a su vez, de dicho sensor. Por lo tanto, en el caso de facilitar una pluralidad de conductos flexibles, es posible conectar todos los conductos a un solo colector de recogida, y así usar un solo sensor, una solución especialmente efectiva en el caso de un combustible líquido, tal como gasoil, donde se puede usar un sensor de nivel simple.

Por ello, se puede obtener una alarma precoz en todos los casos, dado que el sensor se dispara antes de que el entorno interno... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de transporte de fluido presurizado incluyendo al menos un conducto flexible (4), en concreto conectable a un colector de combustible (5) para alimentar un quemador; donde el conducto flexible incluye un primer tubo (10) con múltiples paredes de metal incluyendo al menos un manguito de fuelle (11) y un segundo tubo (12) radialmente exterior al primero, y espaciado radialmente del primer tubo, de manera que definan una cámara anular vacía (13) entre el primer y el segundo tubo (13); caracterizado porque el segundo tubo (12) consta de: un manguito flexible (14) hecho de un material polimérico pirorretardante y delimitado por una pared lateral exterior lisa (15) que constituye la pared lateral exterior del conducto flexible; y de un par de cubos tubulares metálicos rígidos (17) fijados sobre respectivos tramos de extremo lisos (18) del primer tubo y en los que extremos opuestos de cubo (19, 20) del manguito flexible (14) están montados de manera sustancialmente estanca a los fluidos; y porque, en combinación, el sistema de transporte de fluido presurizado incluye al menos un) sensor de presión (21 b) o de nivel (21c; estando provisto al menos uno de los cubos en un lado de una boca roscada o una boquilla (22) para conectar la cámara anular vacía (13) con el sensor (21) con el fin de permitir que el sensor detecte escapes de fluido presurizado del primer tubo.

2. Un sistema de transporte de fluido presurizado según la reivindicación 1, sistema que es un sistema de alimentación de combustible (1) para un quemador (2) de una turbina de gas (3), incluyendo al menos dicho conducto flexible (4) e incluyendo además un colector de combustible (5) conectable al quemador; donde el fluido transportado es un combustible y el conducto flexible se hace de tal manera que permita que el sensor (21) detecte escapes de combustible del primer tubo.

3. Un sistema según la reivindicación 2, caracterizado porque el sensores un sensor de presión (21b) directamente montado de forma estanca a los fluidos sobre dicha boca (22).

4. Un sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho sensor (21b) está provisto de medios de señalización ópticos (27) que están dispuestos en dicha boca o boquilla roscada (22) de manera que sean visibles desde fuera del conducto flexible (4) y están dispuestos directamente sobre el mismo conducto.

5. Un sistema según una de las reivindicaciones precedentes 2 a 4, caracterizado porque incluye además un tubo de recogida (31) y un colector de recogida (32), conduciendo radialmente el tubo de recogida al colector de recogida (32); estando conectado de forma estanca a los fluidos dicha boca o boquilla roscada (22) a dicho tubo de recogida (31) para recoger el combustible que pueda salir del primer tubo, en el colector de recogida (32); estando provisto el colector de recogida, en particular si el combustible es un combustible líquido, de un depósito (33) provisto, a su vez, de dicho sensor (21).

6. Un sistema según la reivindicación 5, para alimentar combustible en la práctica a una turbina de gas provista de una pluralidad de quemadores (2), dispuestos como una corona alrededor de la misma, caracterizado porque el colector de combustible (5) es anular y porque Incluye una pluralidad de dichos conductos flexibles (4) que se bifurcan a modo de corona de dicho colector anular, en un número de al menos uno por cada quemador a alimentar en la práctica, donde, si el combustible es un combustible líquido, el colector de recogida (32) también es anular y el depósito (33) está dispuesto verticalmente y, en la práctica, está dispuesto debajo de la turbina de gas, y está provisto de un sensor de nivel (21c).

7. Un sistema según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por incluir además una unidad de alarma (30); estando conectado el sensor (21) con la unidad de alarma (30) mediante una línea de transmisión de datos (29).

8. Un sistema según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque ambos cubos tubulares opuestos (17) del segundo tubo están provistos, cada uno, de una respectiva boca o boquilla roscada (22); no estando conectada la boca o boquilla roscada al sensor que está cerrado de forma estanca a los fluidos por medio de un tapón roscado (23).

9. Un sistema según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dichos extremos opuestos (19, 20) del manguito flexible están montados simplemente en contacto sobre respectivos extremos sobresalientes en voladizo (24) de los cubos tubulares, integralmente obtenidos con ellos, y están fijados sobre los mismos por respectivas bandas de fijación metálicas anulares circunferenciales (25).

10. Un sistema según la reivindicación 9, caracterizado porque dichos extremos de los cubos tubulares están provistos, cada uno, de una forma anular poco profunda (16) que define una ranura anular, preferiblemente obtenida por medio de deformación plástica de una porción de pared exterior del extremo (24) del manguito tubular, en cuya forma poco profunda está montada dicha banda (25), intercalando la banda el extremo correspondiente (19, 20) del manguito flexible contra el extremo de cubo tubular con el fin de deformarlo y empujar su porción anular dentro de dicha forma poco profunda (16).

11. Un sistema según una de las reivindicaciones precedentes diseñado para alimentar combustible a una turbina de

gas (3) provista de una pluralidad de quemadores que pueden ser alimentados con combustible gaseoso o combustible liquido, dispuestos a modo de corona alrededor de la misma, caracterizado porque incluye una primera pluralidad de colectores anulares circulares (5f1, 2, 3) para un combustible líquido, cada uno de los cuales está provisto de una pluralidad de primeros conductos flexibles (4f) que se bifurcan a modo de corona de dicho colector 5 anular, en un número de uno por cada quemador a alimentar en la práctica, un tubo (31) que se bifurca de una boca (22) del segundo tubo de cada uno de ellos, tubo que conduce a un colector anular (32) para recoger el combustible liquido y provisto en la parte inferior de un depósito (33) equipado con un solo sensor de nivel (21c) en común a todos los primeros conductos (4f); y porque incluye una segunda pluralidad de colectores anulares circulares (5g1, 2, 3) para un combustible gaseoso, cada uno de los cuales está provisto de una pluralidad de segundos conductos 10 flexibles (4g) que se bifurcan a modo de corona de dicho colector anular, en un número de uno por cada quemador a alimentar en la práctica; una boca (22) del segundo tubo de cada uno de ellos está provista de dicho sensor de presión (21b) equipado con un señalizador óptico (27) fuera del tubo; estando dispuestos todos los colectores anulares circulares (5) concéntricos uno a otro y alineados en un solo plano yacente, transversal en la práctica a la turbina, y siendo todos los conductos flexibles primero y segundo (4f, 4g) iguales uno a otro para cada línea de 15 alimentación definida por un colector y por los respectivos conductos.

12. Un sistema según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cada dicho primer tubo (10) de cada dicho conducto flexible incluye opcionalmente un revestimiento interno que define un primer manguito cilindrico radialmente interior (34) formado por una tira metálica helicoidal rizada, un segundo manguito metálico 20 radialmente intermedio, formado por dicho manguito de fuelle (11), que termina con extremos lisos opuestos (35) y una trenza exterior de acero inoxidable que define un tercer manguito metálico radialmente exterior (36), formado de una malla metálica trenzada y montado en contacto con el manguito de fuelle (11), estando unidos integralmente los manguitos metálicos primero, segundo y tercero en los extremos opuestos; haciéndose dicho manguito flexible (14) del segundo tubo de un polímero de silicio.