Un sistema de lavado de compresor para lavar un compresor, comprendiendo el compresor una entrada (200) y una pluralidad de álabes de compresor,

comprendiendo el sistema:

una bomba (110) configurada para suministrar fluido;

una pluralidad de líneas de reparto de fluido (120), conectada cada una de la pluralidad de líneas de reparto de fluido (120) en un extremo a una salida de la bomba (110);

una pluralidad de juegos de boquilla (130), comprendiendo cada uno una o más boquillas (130) y posicionados en una abertura de la entrada (200) del compresor, de tal manera que la una o más boquillas (130) se extienden hacia una ruta de flujo de aire de entrada del compresor dentro de la línea de visión de la pluralidad de álabes de compresor, conectado cada uno de la pluralidad de sets de boquilla (130) en un extremo opuesto de una correspondiente de la pluralidad de líneas de reparto de fluido (120);

y una pluralidad de válvulas de control (140), conectada cada una de la pluralidad de válvulas de control (140) a una correspondiente de la pluralidad de líneas de reparto de fluido (120) entre la bomba (110) y un juego de boquilla correspondiente (130), en el que cada una de la pluralidad de válvulas de control (140) es operable para suministrar selectivamente fluido desde la bomba (110) a uno correspondiente de la pluralidad de juegos de boquilla (130) .

CAMPO TÉCNICO

La presente divulgación se refiere generalmente a sistemas de lavado de compresor. Más específicamente, esta divulgación se refiere a un sistema de lavado por etapas de compresor así como a sistemas y procedimientos asociados que soportan una funcionalidad avanzada de tal sistema de lavado por etapas y que se aplican ampliamente a otros sistemas de lavado de compresor.

ANTECEDENTES

Los sistemas de lavado de compresor están relacionados con la limpieza de una ruta de flujo de aire del compresor. Debido a la combinación de un gran flujo másico, una entrada dimensionalmente grande, grandes álabes susceptibles a la erosión, y/o altas relaciones de compresión, limpiar el compresor mientras está en funcionamiento tiene muchas dificultades.

En particular en aplicaciones de turbina de gas, un gran flujo másico requiere un gran fluido o flujo de fluido para la limpieza correcta, lo cual puede causar el apagado en sistemas de combustión, tales como un sistema de combustión de PPM de bajo NOx. Una gran entrada requiere múltiples y posiblemente muchos puntos de inyección de agua para cubrir correctamente los álabes rotativos y no rotativos. Quitar las partículas de los álabes mientras se compensan los efectos de la erosión puede requerir una amplia variedad de tamaños de gotas de fluido para cantidades de tiempo sistemáticamente diferentes. Una alta relación de compresión evapora el agua, haciendo que no sea posible limpiar las etapas posteriores, poniéndose de ese modo más énfasis en la limpieza de las etapas anteriores. Además, las instalaciones en el campo exigen un procedimiento fácilmente repetible, y, como pueden existir muchos problemas de interferencia, se requiere un diseño robusto y al mismo tiempo compacto.

Las altas concentraciones de un fluido, tal como pero sin limitarse al agua, ayudan a la efectividad de la limpieza. Sin embargo, debido a la inestabilidad de la combustión que pueden causar las altas concentraciones de un fluido, tal como el agua, hay un límite para la cantidad de fluido que se puede inyectar en el compresor. Para mitigar el problema de las altas concentraciones de un fluido y el apagado, la división en etapas múltiples de los puntos de inyección de fluido o boquillas puede permitir alternar las boquillas para que concentraciones localmente más altas de fluido/aire sean colisionadas contra los álabes fijos y rotativos del compresor para una eficiencia de limpieza aumentada o máxima.

Las entradas de los compresores fijos industriales pueden, por ejemplo, incluir un alojamiento de filtro de entrada, un cono de entrada, una carcasa de boca acampanada, y montantes de entrada. El compresor se puede utilizar en diversas aplicaciones, incluyendo la provisión de aire comprimido a turbinas de gas de gran armazón industriales, y también se puede utilizar en la industria petrolera y del gas para aplicaciones de compresores de gas natural, generación de potencia comercial, tales como plataformas petroleras y de gas, barcos, o cualquier otra aplicación en la cual los compresores puedan ser útiles. La colocación de las boquillas para la limpieza del compresor puede estar sujeta a consideración para la aplicación particular, tal como, por ejemplo, diversas tasas de flujo másico que afecten a la relación de fluido de agua/aire y la trayectoria del flujo de agua.

En la carga base, la velocidad de la entrada de aire puede diferir en gran medida en unas 10 veces en las primeras etapas radialmente a lo largo de los álabes desde la raíz del álabe de compresor hasta la punta, con la velocidad más baja cerca de la raíz del álabe. Se ha demostrado que el fluido, tal como el agua, no inyectado directamente en las áreas de alta velocidad se dirige hacia la raíz del álabe, dando como resultado una erosión concentrada de la parte sometida a más tensión del álabe. Limpiar correctamente las puntas de los álabes para el lavado en línea requiere una línea de visión, desde el punto de inyección de la boquilla hasta la punta del álabe, así como que se ubique en la región de alta velocidad.

Las gotas de agua grandes pueden tener habitualmente un impacto mucho mayor que gotas más pequeñas en los álabes, lo cual ayuda a una tasa de erosión del borde delantero más elevada. La raíz del álabe es la parte sometida a más tensión del álabe, y la erosión del borde delantero puede ser un problema. Mantener el área limpia y la erosión a un mínimo requiere el uso de gotas pequeñas. Chorros más cortos de gotas grandes habitualmente ayudan a la efectividad de la limpieza pero se deberían utilizar con moderación si es que se llegaran a utilizar.

Por ejemplo, en un sistema de lavado de compresor que incluye un colector de etapas múltiples, que abre todas las etapas a la vez puede reducir la contrapresión del colector y de ese modo aumentar el tamaño de las gotas de fluido. Fluctuar el tamaño de las gotas de fluido entre grande y pequeño puede ayudar a la efectividad de la limpieza de dos modos: (1) las gotas grandes pueden llegar a etapas más remotas del compresor ya que les puede llevar más tiempo evaporarse cuando se desplazan aguas abajo del compresor, y (2) para una tasa de flujo másico consistente del compresor, variar la presión y el tamaño de las gotas de fluido puede cambiar la región de impacto de las gotas de agua.

Diseñar un lavado en línea efectivo con una cobertura de garganta de entrada del compresor adecuada puede requerir instalaciones de boquillas en un área geométricamente difícil debido al grosor de la fundición, la curvatura, el acceso, y las interferencias, mientras se mantiene un diseño robusto capaz de resistir un entorno industrial.

De ese modo, se desea un sistema de lavado de compresor efectivo y eficiente que aborde estas necesidades y limitaciones, así como otras.

La patente US-2007/059159A-1 se dirige a un sistema combinado de aumento de potencia de salida y de lavado para un motor de turbina el cual consiste en un sistema de enfriamiento, un sistema de lavado fuera de línea y un sistema de lavado en línea dispuestos en porciones separadas del motor. La patente EP-0-933-502-A2 se dirige a un procedimiento de limpieza de compresor de turbina de gas en el que las gotas de fluido de limpieza se pulverizan hacia el compresor de tal manera que las gotas de un primer tamaño uniforme se pulverizan durante un primer periodo de tiempo y las gotas de un segundo tamaño uniforme se pulverizan durante un segundo periodo de tiempo.

RESUMEN

Un sistema de lavado de compresor para lavar un compresor incluye, según la reivindicación 1; una bomba para suministrar fluido, líneas de reparto de fluido conectadas en un extremo a una salida de la bomba, y juegos de boquilla que corresponden cada uno a una línea de reparto de fluido respectiva y que están conectados en un extremo opuesto de la línea de reparto de fluido respectivo. Cada set de boquilla incluye una o más boquillas. Además, cada boquilla está posicionada en una abertura en una entrada del compresor o en un cono de entrada del compresor, con la boquilla extendiéndose hacia una ruta de flujo de aire de entrada del compresor dentro de la línea de visión de los álabes de compresor. El sistema de lavado de compresor también incluye una válvula de control para suministrar selectivamente fluido de la bomba, cada una conectada a una línea de reparto de fluido correspondiente entre la bomba y el set de boquilla correspondiente.

Un sistema de lavado de compresor para lavar un compresor, según un modo de realización, incluye múltiples etapas, cada una compuesta por una línea de reparto de fluido que está conectada en un extremo a una salida de la bomba y en el otro extremo a un juego de boquilla. Cada etapa también incluye una válvula de control que está conectada a la línea de reparto de fluido entre la bomba y el set de boquilla y que está configurada para suministrar selectivamente fluido entre la bomba y el juego de boquilla. Los juegos de boquilla incluyen boquillas que tienen un cuerpo de boquilla y una punta de pulverización de boquilla en el extremo del cuerpo de boquilla. Cada boquilla de las diversas etapas está posicionada en una entrada del compresor para permitir que cada una de la pluralidad de etapas lave una porción diferente del compresor.

Según un modo de realización, se proporciona un sistema de lavado de compresor para lavar un compresor, en el que el compresor comprende una entrada y una pluralidad de álabes. El sistema comprende una bomba configurada para suministrar fluido, y una pluralidad de etapas, comprendiendo... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de lavado de compresor para lavar un compresor, comprendiendo el compresor una entrada (200) y una pluralidad de álabes de compresor, comprendiendo el sistema:

una bomba (110) configurada para suministrar fluido;

una pluralidad de líneas de reparto de fluido (120) , conectada cada una de la pluralidad de líneas de reparto de fluido (120) en un extremo a una salida de la bomba (110) ;

una pluralidad de juegos de boquilla (130) , comprendiendo cada uno una o más boquillas (130) y posicionados en una abertura de la entrada (200) del compresor, de tal manera que la una o más boquillas (130) se extienden hacia una ruta de flujo de aire de entrada del compresor dentro de la línea de visión de la pluralidad de álabes de compresor, conectado cada uno de la pluralidad de sets de boquilla (130) en un extremo opuesto de una correspondiente de la pluralidad de líneas de reparto de fluido (120) ; y una pluralidad de válvulas de control (140) , conectada cada una de la pluralidad de válvulas de control (140) a una correspondiente de la pluralidad de líneas de reparto de fluido (120) entre la bomba (110) y un juego de boquilla correspondiente (130) , en el que cada una de la pluralidad de válvulas de control (140) es operable para suministrar selectivamente fluido desde la bomba (110) a uno correspondiente de la pluralidad de juegos de boquilla (130) .

2. El sistema de lavado de compresor de la Reivindicación 1, a) que comprende además una línea de drenaje (150) conectada en un extremo a una salida de la bomba (110) ;

un drenaje (170) conectado en el extremo opuesto de la línea de drenaje (150) ; y una válvula de control de drenaje (160) conectada a la línea de drenaje (150) entre la bomba (110) y el drenaje (170) , en el que la válvula de control de drenaje (160) es operable para suministrar selectivamente fluido desde la bomba al drenaje (170) ; y/o b) que comprende además un sensor (180) conectado en la línea de drenaje (150) y operable para monitorizar uno o más de la conductividad del fluido de drenaje, el nivel de pureza del fluido de drenaje, y la cantidad de contenido sólido dentro del fluido de drenaje en la línea de drenaje (150) ;

en el que la válvula de control de drenaje (160) suministra fluido desde la bomba (110) al drenaje (170) hasta que se alcanza un valor monitorizado preestablecido; y/o c) en el que cada uno de la pluralidad de juegos de boquilla (130) comprende un colector de boquillas (710) , configurado cada colector de boquillas (710) para suministrar fluido a cada boquilla (130) dentro del juego de boquilla correspondiente (130) .

3. El sistema de lavado de compresor de la Reivindicación 1 ó 2, a) en el que un colector de boquillas (710) está configurado para unirse a un ensamblaje de boca acampanada (220) de la entrada del compresor (220) y una pluralidad de montantes (222) , en el que las boquillas (310) del colector de boquillas (710) están posicionadas entre uno o más de los montantes (222) ; y/o b) en el que las boquillas están posicionadas además de manera que las boquillas (310) sean perpendiculares ± 20 grados de la cara de curvatura del ensamblaje de boca acampanada (220) en la ruta de flujo de aire; y/o c) en el que las boquillas (310) posicionadas entre uno o más de los montantes (222) emiten un patrón de pulverización en una forma entre un patrón de pulverización en forma de ventilador plano y un patrón de pulverización en forma de cono para abarcar una porción de los álabes de compresor del compresor.

4. El sistema de lavado de compresor de una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 3, a) en el que un colector de boquillas (720) está configurado para unirse a una circunferencia de un cono de entrada (210) de la entrada del compresor (200) , en el que las boquillas del colector de boquillas (720) están posicionadas alrededor de la circunferencia del cono de entrada (210) ; y/o b) en el que las boquillas (420) están posicionadas además de manera que cada boquilla (420) sea paralela ± 20 grados a la línea central de un rotor de compresor del compresor; y/o c) en el que las boquillas (420) posicionadas alrededor de la circunferencia del cono de entrada (210) emiten un patrón de pulverización en una forma entre un patrón de pulverización en forma de ventilador plano y un patrón de pulverización en forma de cono para abarcar una porción de los álabes de compresor del compresor.

5. El sistema de lavado de compresor de una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 4, a) en el que cada uno de la pluralidad de juegos de boquilla (130) está posicionado para lavar una porción diferente de los álabes de compresor; y/o b) en el que una línea de reparto de fluido (120) , un juego de boquilla (130) , y una válvula de control (140) correspondientes comprende una etapa, en el que cada etapa está posicionada para lavar una porción de los álabes de compresor en una dirección radial o circunferencial.

6. El sistema de lavado de compresor de cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 5:

en el que las líneas de reparto de fluido (120) , los juegos de boquilla (130) , y las válvulas de control (140) constituyen una pluralidad de etapas para lavar un motor de turbina.

7. El sistema de lavado de compresor de la Reivindicación 6, a) en el que cada boquilla (130) está posicionada en un cono de entrada del compresor o en un ensamblaje de boca acampanada (220) del compresor, en el que las boquillas se extienden hacia una ruta de flujo de aire de entrada del compresor y están posicionadas dentro de la línea de visión de los álabes de compresor; y/o b) que comprende además una pluralidad de casquillos de ajuste, configurado cada casquillo de ajuste (610) para aguantar una boquilla (132) en su posición en la entrada (200) del compresor, en el que cada boquilla comprende además un collar de bloqueo (620) conectado al cuerpo de boquilla (134) , configurado cada collar de bloqueo para asegurar la boquilla correspondiente (132) en un casquillo de ajuste correspondiente (610) ; y/o c) en el que cada uno de la pluralidad de juegos de boquilla (130) comprende un colector de boquillas (710) , configurado cada colector de boquillas (710) para suministrar fluido a cada boquilla (130) dentro del juego de boquilla correspondiente (130) .

8. El sistema de lavado de compresor de la Reivindicación 6 ó 7, a) en el que uno o más de la pluralidad de sets de boquilla (130) comprende un colector de boquillas de la boca acampanada (710) configurado para suministrar fluido a las boquillas posicionadas en un ensamblaje de boca acampanada (220) de la entrada del compresor (200) y/o b) en el que uno o más de la pluralidad de sets de boquilla (130) comprende un colector de boquillas del cono de entrada (720) configurado para suministrar fluido a las boquillas posicionadas en un cono de entrada de la entrada del compresor (200) ; y/o c) en el que cada colector de boquillas (710) comprende una tubería rígida conectada a un cuerpo de boquilla (134) de cada boquilla (132) del juego de boquilla correspondiente (130) .

9. El sistema de lavado de compresor de una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, a) que comprende además una conexión flexible (640) unida a y que se extiende desde cada cuerpo de boquilla (134) para la conexión a la tubería rígida; y/o b) en el que cada colector de boquillas (710) comprende una canalización conectada a un cuerpo de boquilla (134) de cada boquilla (132) del set de boquilla correspondiente (130) ; y/o c) en el que las boquillas (132) del colector de boquillas de la boca acampanada (710) están configuradas para cubrir un área más grande y/o para proporcionar más fluido que las boquillas (132) del colector de boquillas del cono de entrada (720) .

10. El sistema de lavado de compresor de una cualquiera de las Reivindicaciones 6 a 9, a) en el que el fluido es dirigido a una o más de la pluralidad de etapas en un patrón de secuenciación, comprendiendo el patrón de secuenciación una o más variaciones de tiempo, temperatura de fluido, flujo de fluido, y presión de fluido; y/o b) en el que las válvulas de control (140) comprenden válvulas de modulación, configuradas las válvulas de modulación para variar la presión dentro de las etapas correspondientes para conseguir una trayectoria de fluido deseada; y/o c) en el que cada una de las válvulas de modulación se abren a cantidades predeterminadas para conseguir la trayectoria de fluido deseada.

11. El sistema de lavado de compresor de una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, que comprende además:

una línea de drenaje (150) conectada en un extremo a una salida de la bomba (110) ;

un drenaje (170) conectado en el extremo opuesto de la línea de drenaje (150) ; y una válvula de control de drenaje (160) conectada a la línea de drenaje (150) entre la bomba (110) y el drenaje (170) , en el que la válvula de control de drenaje (160) es operable para suministrar selectivamente fluido de la bomba (110) al drenaje (170) , en el que la válvula de control de drenaje (160) es operable además para fluctuar la presión de boquilla dentro de una o más boquillas (132) para proporcionar un tamaño de las gotas de fluido deseado y una trayectoria de fluido deseada desde la una o más boquillas (132) .

12. Un procedimiento para lavar un compresor, comprendiendo el compresor una entrada (200) y una pluralidad de álabes, comprendiendo el procedimiento:

la provisión de uno o más juegos de boquilla (130) , comprendiendo cada juego de boquilla (130) una o más boquillas (132) , comprendiendo cada boquilla (132) un cuerpo de boquilla (134) y una punta de pulverización de boquilla dispuesta en un extremo del cuerpo de boquilla (134) ;

la aplicación de una o más plantillas y/o herramientas de instalación a una porción de una entrada del compresor para marcar una ubicación para cada una de la una o más boquillas (132) ;

el posicionamiento de cada una de la una o más boquillas (132) de los juegos de boquilla (130) en una abertura en la entrada (200) del compresor en la ubicación marcada correspondiente de manera que cada boquilla (132) se extienda hacia la ruta de flujo de aire de entrada del compresor y con la línea de visión de la pluralidad de álabes de compresor;

el acoplamiento de cada uno del uno o más juegos de boquilla (130) a una salida de una bomba (110) a través de una línea de reparto de fluido correspondiente (120) ; y el suministro selectivo de fluido de la bomba (110) a uno o más del uno o más juegos de boquilla (130) , en base a un patrón de secuenciación determinado para lavar una porción deseada de los álabes de compresor.

13. El procedimiento de la Reivindicación 12, a) en el que la aplicación de una o más plantillas y/o herramientas de instalación a una porción de una entrada (200) del compresor comprende el posicionamiento de una o más plantillas y/o herramientas de instalación en un cono de entrada del compresor o en un ensamblaje de boca acampanada (220) del compresor; y/o b) que comprende además orificios de inserción de taladrado en la una o más plantillas y/o herramientas de instalación en las ubicaciones marcadas para posicionar las boquillas (132) ; y/o c) que comprende además la aplicación de casquillos de ajuste a cada orificio de inserción, en el que los casquillos de ajuste están configurados para aguantar en su posición una boquilla correspondiente, en el que cada boquilla (132) comprende además un collar de bloqueo (620) conectado al cuerpo de boquilla (134) , configurado cada collar de bloqueo (620) para asegurar la boquilla correspondiente (132) en un casquillo de ajuste correspondiente.

14. El procedimiento de la Reivindicación 12 ó 13,

DOCUMENTOS INDICADOS EN LA DESCRIPCIÓN

En la lista de documentos indicados por el solicitante se ha recogido exclusivamente para información del lector, y no es parte constituyente del documento de patente europeo. Ha sido recopilada con el mayor cuidado; sin embargo, la EPA no asume ninguna responsabilidad por posibles errores u omisiones.

Documentos de patente indicados en la descripción

• US 2007059159 A1 [0010] • US 5868860 A [0085]

• EP 0933502 A2 [0010]