Turbina de gas.

Un sistema para proteger a un conducto de entrada de una turbinade gas (10) de la corrosión debida al humedecimiento del conductode entrada mediante pulverizado de aumento de la potencia,

comprendiendo el sistema:

un canalón que captura el agua condensada que fluye poruna pared de entrada interior del conducto de entrada;un sumidero de entrada que recibe el agua condensadacapturada desde el canalón;

un acumulador situado dentro del sumidero de entrada querecoge el agua condensada capturada;

un sensor de nivel situado en el acumulador que se activacuando es alcanzado por el agua condensada capturada; y

una válvula de drenaje (8) que drena el agua condensadacapturada cuando es activada por el sensor de nivel.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07017397.

Solicitante: GAS TURBINE EFFICIENCY SWEDEN AB.

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: Datavägen 9A 175 27 Järfälle SUECIA.

Inventor/es: WAGNER, THOMAS, Cesar,Carlos.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F01D25/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR.F01D MAQUINAS O MOTORES DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO, p. ej., TURBINAS DE VAPOR (motores de combustión F02; máquinas o motores de líquidos F03, F04; bombas de desplazamiento no positivo F04D). › Partes constitutivas, detalles o accesorios no cubiertos en los otros grupos o de un interés no tratado en los mismos.
  • F02C7/04 F […] › F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION.F02C PLANTAS MOTRICES DE TURBINAS DE GAS; TOMAS DE AIRE PARA PLANTAS DE PROPULSION A REACCION; CONTROL DE LA ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE EN PLANTAS DE PROPULSION A REACCION QUE CONSUMEN AIRE (estructura de turbinas F01D; plantas de propulsión a reacción F02K; estructura de compresores o ventiladores F04; aparatos de combustión en los que la combustión tiene lugar en un lecho fluidizado de combustible u otras partículas F23C 10/00; elaboración de productos de combustión a alta presión o gran velocidad F23R; utilización de turbinas de gas en plantas de refrigeración por compresión F25B 11/00; utilización de turbinas de gas en vehículos, véanse las clases apropiadas relativas a vehículos). › F02C 7/00 Características, partes constitutivas, detalles o accesorios, no cubiertos por, o con un interés distinto que, los grupos F02C 1/00 - F02C 6/00; Tomas de aire para plantas motrices de propulsión a reacción (control F02C 9/00). › Tomas de aire para plantas motrices de turbinas de gas o plantas de propulsión a reacción.

PDF original: ES-2422357_T3.pdf

 

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Turbina de gas.

Fragmento de la descripción:

TURBINA DE GAS

CAMPO

La presente invención se refiere en general al campo de las turbinas de gas. En particular, la presente invención se refiere a un sistema tal como se define en la reivindicación 1.

ANTECEDENTES

La generación de potencia requiere que las turbinas de gas consuman grandes cantidades de aire. Las turbinas de gas son 15 fuertemente dependientes de las condiciones del aire ambiental para su rendimiento. Las condiciones del aire ambiental tales como la temperatura, la presión y el contenido de agua afectan a la capacidad del compresor de la turbina de gas para comprimir el aire y, de este modo, afectan a su rendimiento. En otras palabras, la potencia de una turbina de 20 gas está en función del flujo másico total disponible para compresión, en combinación con el combustible y la expansión para impulsar una sección de turbina. El flujo másico es directamente proporcional a la salida de potencia del motor. Las turbinas de gas son máquinas de volumen constante (es decir, operan según geometrías fijas) y, de este modo, la 25 densidad del aire es un parámetro que desempeña un papel importante en la capacidad de una turbina de gas para generar potencia. La temperatura del aire y la densidad del aire están correlacionadas directamente entre sí. A medida que la temperatura del aire aumenta, la densidad del aire disminuye, dando como resultado de este modo una 30 disminución del potencial global para flujo másico. A medida que el flujo másico disminuye, la salida de potencia de la turbina de gas también

disminuye. Otros parámetros clave que presentan un fuerte impacto sobre el rendimiento de la turbina de gas incluyen la relación de presión y la eficiencia de compresión.

El flujo másico puede gestionarse manipulando el contenido de vapor de agua en la toma de aire de la turbina de gas. De este modo, el aire puede estar saturado con vapor de agua para devolver el flujo másico global al nivel máximo del diseño de la turbina. La saturación puede ser el resultado de simplemente saturar el aire que rodea a la turbina de gas. Como alternativa, una estrategia más agresiva para aumentar el flujo másico global es inyectar agua en el compresor o la cámara de combustión de la turbina para sobresaturar el aire. La sobresaturación permite que el calor de fusión presurice adicionalmente el fluido de trabajo y aumente la salida de potencia de la turbina hasta un nivel por encima de niveles de salida de aire saturado.

Sin embargo, la apropiada saturación de aire puede ser problemática debido al intervalo de temperaturas que experimenta la turbina de gas durante un periodo de tiempo dado (es decir, cambios de temperatura durante un periodo de 24 horas o durante un periodo de tiempo anual) . Como resultado de estas variaciones de temperatura, el requisito de agua para la saturación variará de forma consecuente. Para unas condiciones meteorológicas y una situación de carga del motor determinadas, es necesaria una cantidad de agua correspondiente para alcanzar la saturación o la sobresaturación. De este modo, se utilizan equipos de detección de la humedad y de bombeo para proporcionar la cantidad apropiada de agua para el nivel apropiado de saturación o sobresaturación. La utilización de demasiada agua da como resultado la "sobrepulverización", donde el aire no puede absorber / contener el exceso de agua. El exceso de agua puede dañar el funcionamiento corroyendo y/o inundando el conducto del aire de la turbina de gas. Por el contrario, demasiado poca agua no saturará el aire y no se conseguirá el efecto completo de aumento del flujo másico.

Otro asunto es la acumulación de partículas contaminantes o

extrañas en la turbina, particularmente en el compresor, que puede afectar a la eficiencia de la turbina de gas y, por lo tanto, a su potencia de salida. Las máquinás, tales como las turbinas de gas, consumen grandes cantidades de aire. El aire contiene partículas extrañas en forma de aerosoles y partículas pequeñas, que normalmente entran en el compresor y se adhieren a los componentes en la trayectoria del gas del compresor. La contaminación del compresor cambia las propiedades del chorro de aire de la capa límite de los componentes de la trayectoria de gas, dado que los depósitos aumentan la aspereza de la superficie de los componentes. A medida que el aire fluye sobre el componente, el aumento de la aspereza de la superficie da como resultado un espesamiento del chorro de aire de la capa límite. El espesamiento del chorro de aire de la capa límite afecta negativamente a la aerodinámica del compresor. En el borde de salida de la pala, el chorro de aire forma una estela. La estela es una turbulencia de tipo vórtice que presenta un efecto negativo sobre el flujo de aire. Cuanto más espesa sea la capa límite, más fuerte será la turbulencia de la estela. La turbulencia de la estela junto con la capa límite más espesa presenta la consecuencia de reducir el flujo másico a través del motor. La capa límite espesa y la fuerte turbulencia de la estela dan como resultado una ganancia de presión de compresión reducida que, a su vez, da como resultado que el motor

funciona a una relación de presión reducida. Una relación de presión reducida da como resultado una menor eficiencia del motor. Además, la contaminación del compresor reduce la eficiencia isentrópica y politrópica del compresor. La eficiencia reducida del compresor significa que el compresor requiere más potencia para comprimir la misma cantidad de aire. Como resultado, la potencia requerida para accionar al compresor aumenta y da como resultado que hay menos potencia excedente disponible para impulsar a la carga.

El lavado de la turbina de gas contrarresta la contaminación y puede realizarse con el motor apagado o durante su funcionamiento. En el primer caso, el árbol del motor puede ponerse en marcha utilizando su motor de arranque mientras que el agua de lavado se inyecta en el compresor. La contaminación se libera mediante la acción de los productos químicos y el movimiento mecánico durante la puesta en marcha. El agua y el material contaminante liberado son transportados al extremo de escape del motor por el flujo de aire. Este procedimiento se denomina lavado "en frío" o lavado "en estado apagado". Una alternativa al lavado en estado apagado es el lavado "en estado de funcionamiento" en el que el motor se lava mientras está funcionando. El lavado "en estado de funcionamiento" o "en caliente" se produce mientras el motor está quemando combustible. El agua de lavado se inyecta en el compresor mientras que el rotor está girando a alta velocidad. Debido a las altas velocidades del rotor y el corto tiempo de retención para el agua, este lavado no es tan eficaz como el lavado en frío, pero permite el lavado durante el funcionamiento.

Normalmente, los intentos de aumentar la potencia de una turbina de gas han utilizando abundante instrumentación en la totalidad de la turbina para medir temperaturas, desplazamiento, presiones y niveles de carga de la máquina. Sin embargo, el aumento de potencia que depende de tal abundante instrumentación es problemático debido a su coste, su complicación de utilización, y aumento del potencial y probabilidad para la aparición de errores de funcionamiento resultantes de inconsistencias o fallos de instrumentación. Se desea eliminar tal dependencia de instrumentación compleja y abundante para aumentar la potencia de una turbina de gas.

La patente JP-A-2000274206 desvela un rotor de compresor formado colocando una pala del rotor de compresor en un árbol del rotor, que se forma conectando un árbol de mangueta del compresor y un disco del compresor con un perno de montaje del compresor, mediante una cola de milano. Una parte inferior de una cubierta de compresor está provista de un sumidero para drenar el agua de lavado después del lavado y una válvula para abrir y cerrar el sumidero. La concentración de iones de hidrógeno del drenaje almacenado en un mecanismo de captura de muestras se mide, y el control del mecanismo de medición del pH que incluye registro, visualización de los datos de medición, apertura y cierre de la válvula, recogida de muestras, y registro del líquido de lavado de inyección es realizado por un ordenador conectado a un dispositivo de control a través de una línea de señal. Los datos de medición se registran, Y los datos de vida útil del entorno de corrosión se acumulan en un dispositivo de registro.

RESUMEN

La presente invención desvela un sistema para proteger un conducto de entrada de una turbina de gas de la corrosión debido al humedecimiento del conducto de entrada por pulverizado de aumento de potencia según la reivindicación independiente.

Un sistema ejemplar para... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema para proteger a un conducto de entrada de una turbina de gas (10) de la corrosión debida al humedecimiento del conducto de entrada mediante pulverizado de aumento de la potencia, comprendiendo el sistema:

un canalón que captura el agua condensada que fluye por una pared de entrada interior del conducto de entrada; un sumidero de entrada que recibe el agua condensada capturada desde el canalón; un acumulador situado dentro del sumidero de entrada que recoge el agua condensada capturada; un sensor de nivel situado en el acumulador que se activa cuando es alcanzado por el agua condensada capturada; y una válvula de drenaje (8) que drena el agua condensada capturada cuando es activada por el sensor de nivel.

2. El sistema de la reivindicación 1, en el que el sistema comprende además un recubrimiento resistente a la corrosión y/o una combinación de recubrimiento y baldosas resistentes a la corrosión ubicadas en el conducto de entrada.

3. El sistema de la reivindicación 1, en el que la válvula de drenaje (8) es una válvula solenoide.

4. El sistema de la reivindicación 1, en el que el canalón comprende una estructura en forma de J que forma un círculo alrededor de una abertura de estructuras con el conducto de entrada, en el que dichas estructuras dentro de la entrada comprenden una boca de campana que se abre al compresor.

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Sistema de lavado con agua que despliega un aumento de potencia bajo el control de un modelo CFD

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Protección de la estructura de acero galvanizado

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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 • ~p 20C (l2l420a .4100081 • J S ~%44035 B [0050]

• LS !J[l6B860 .4. Aspllind (0045) • J~ 391'666'1 A, eh) ') g [00511

• L:S 6r1!-n' 3. Kq.lio;a (0049)


 

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