АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ СТАТОРА С СОПЛАМИ И СПОСОБЫ ОЧИСТКИ ТУРБОМАШИНЫ Российский патент 2022 года по МПК F01D25/00 

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Описанный в настоящем документе объект изобретения относится к аэродинамическим компонентам статора с соплами и способам очистки турбомашины, а также к турбомашинам, содержащим один или более таких компонентов и/или очищаемым такими способами.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Турбомашины, например ротационные компрессоры и роторные турбины, представляют собой машины, выполненные с возможностью обработки рабочего флюида, протекающего внутри пути потока во время работы машины. Турбина передает энергию от рабочего флюида к ротору машины. Компрессор передает энергию от ротора машины к рабочему флюиду. Путь потока частично определяют поверхности ротора машины и частично поверхности статора машины.

[0003] Во время работы турбомашина, в частности поверхности, ограничивающие ее путь потока, загрязняются; это особенно касается турбомашин, используемых в нефтегазовой промышленности. Из композиции рабочего флюида, и/или из веществ, или капель, или частиц, переносимых рабочим флюидом, могут образовываться загрязнения. Грязь даже способна прочно прилипать к поверхностям, ограничивая путь потока; типичными поверхностями, подверженными загрязнению, являются аэродинамические поверхности (вращающихся) лопаток и (неподвижных) лопастей турбомашины.

[0004] Решение для очистки газотурбинного компрессора известно из заявки на патент США, опубликованной под номером US 2007/0028947 A1. В соответствии с данным решением узел промывки расположен у раструба компрессора перед его распорками и включает ряд сопел, выпускающих капли воды.

[0005] Узел промывки, расположенный у раструба компрессора перед его распорками, прост в установке, поскольку раструб достаточно велик и легкодоступен благодаря расположению на впускном отверстии машины.

[0006] Однако узел промывки, расположенный у раструба компрессора перед его распорками, полностью эффективен только для очистки распорок.

[0007] Соответственно, было бы желательно иметь систему очистки и способ, обеспечивающие эффективную очистку (неподвижных) лопастей и/или (вращающихся) лопаток турбомашины, предпочтительно также (неподвижных) лопастей и/или (вращающихся) лопаток вдали от впускного отверстия турбомашины.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] В соответствии с одним аспектом описанный в настоящем документе объект изобретения относится к аэродинамическому компоненту статора для расположения внутри пути потока рабочей текучей среды турбомашины; причем компонент содержит: трубопровод, выполненный с возможностью приема жидкости из трубки, и одно или более сопел, находящихся в соединении по текучей среде с указанным трубопроводом и выполненных с возможностью впрыскивания жидкости в путь потока; при этом компонент дополнительно содержит съемную часть, а одно или более сопел расположены в съемной части.

[0009] В соответствии с другим аспектом описанный в настоящем документе объект изобретения относится к аэродинамическому компоненту статора для расположения внутри пути потока рабочей текучей среды турбомашины; причем компонент содержит: трубопровод, выполненный с возможностью приема жидкости из трубки, и одно или более сопел, находящихся в соединении по текучей среде с указанным трубопроводом и выполненных с возможностью впрыскивания жидкости в путь потока; при этом одно или более сопел расположены внутри относительно стоек, выступающих от аэродинамических поверхностей аэродинамического компонента статора.

[0010] Аэродинамические компоненты статора, описанные в настоящем документе, могут быть использованы для впрыскивания промывочной жидкости, например воды, в частности деминерализованной воды, и, возможно, моющего средства; однако они могут быть использованы и для выброса других жидкостей, подходящих для конкретных применений в турбомашине.

[0011] В соответствии с другим аспектом описанный в настоящем документе объект изобретения относится к способу очистки турбомашины; причем способ включает этап промывки лопаток и/или лопастей турбомашины путем впрыскивания промывочной жидкости из по меньшей мере одного аэродинамического компонента статора, расположенного в пути потока рабочей текучей среды турбомашины.

[0012] В соответствии с другим аспектом описанный в настоящем документе объект изобретения относится к турбомашине, содержащей по меньшей мере один аэродинамический компонент статора; причем аэродинамический компонент статора расположен внутри пути потока рабочей текучей среды турбомашины; при этом компонент содержит: трубопровод, выполненный с возможностью приема жидкости из трубки, и одно или более сопел, находящихся в соединении по текучей среде с указанным трубопроводом и выполненных с возможностью впрыскивания жидкости в путь потока.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0013] Более полную оценку описанных вариантов осуществления изобретения и многих сопутствующих ему преимуществ можно легко получить и лучше понять изобретение в ходе изучения следующего подробного описания, рассматриваемого в связи с сопровождающими его чертежами, причем:

на Фиг. 1 представлен частичный схематический вид в продольном сечении одного варианта осуществления турбомашины, а именно компрессора;

на Фиг. 2 представлен схематический вид в поперечном сечении первого варианта осуществления распорки турбомашины, показанной на Фиг. 1;

на Фиг. 3 представлен схематический вид в поперечном сечении второго варианта осуществления распорки турбомашины, показанной на Фиг. 1;

на Фиг. 4 представлен схематический вид в поперечном сечении третьего варианта осуществления распорки турбомашины, показанной на Фиг. 1;

на Фиг. 5 представлен схематический вид спереди в разрезе варианта осуществления распорок турбомашины, показанной на Фиг. 1;

на Фиг. 6 представлен схематический вид в поперечном сечении первого варианта осуществления (неподвижной) лопасти и варианта осуществления комплекта (вращающихся) лопаток турбомашины, показанной на Фиг. 1;

на Фиг. 7 представлен схематический вид в поперечном сечении второго варианта осуществления (неподвижной) лопасти и варианта осуществления комплекта (вращающихся) лопаток турбомашины, показанной на Фиг. 1;

на Фиг. 8 представлен схематический вид в поперечном сечении третьего варианта осуществления (неподвижной) лопасти и варианта осуществления комплекта (вращающихся) лопаток турбомашины, показанной на Фиг. 1;

на Фиг. 9 представлен схематический вид в поперечном сечении четвертого варианта осуществления распорки турбомашины, показанной на Фиг. 1;

на Фиг. 10 представлен схематический вид в поперечном сечении пятого варианта осуществления распорки турбомашины, показанной на Фиг. 1; и

на Фиг. 11 показана блок-схема варианта осуществления способа очистки.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0014] Для очистки загрязненной поверхности можно распылять на поверхность промывочную жидкость, например воду, из одного или более сопел. Очистка является очень эффективной, если сопло находится очень близко к очищаемой поверхности. Отложения грязи на лопатках нарушают аэродинамический поток вокруг них, что приводит к снижению эффективности всей турбины; кроме того, неравномерные отложения грязи на лопатках могут стать причиной вибрации; таким образом, эффективная промывка лопаток является преимуществом.

[0015] В турбомашине распорка или (неподвижная) лопасть расположена вблизи набора (вращающихся) лопаток, находящихся сразу за распоркой или лопастью. При вращении ротора расстояние между лопаткой набора лопаток и распоркой или лопастью сначала уменьшается, достигает минимального значения, а затем увеличивается. Точнее, во время вращения ротора расстояние между областью передней кромки лопатки набора лопаток и областью задней кромки распорки или лопасти сначала уменьшается, достигает минимального значения, а затем увеличивается.

[0016] Как описано в настоящем документе, было обнаружено, что специально спроектированный аэродинамический компонент статора, например распорку или (неподвижную) лопасть, оснащенную по меньшей мере одним соплом, можно для обеспечения преимущества использовать для впрыскивания промывочной жидкости из по меньшей мере одного сопла, которое омывает (вращающиеся) лопатки и/или (неподвижные) лопасти ниже по потоку, предпочтительно непосредственно ниже по потоку от распорки или лопасти. Сопла для впрыскивания промывочной жидкости могут быть расположены в области задней кромки аэродинамического компонента статора, что дает преимущество.

[0017] Поскольку распорка или лопасть неподвижны, промывочную жидкость можно легко подавать на распорку или лопасть непрерывно, например, через трубку системы подачи, которая может располагаться снаружи турбомашины.

[0018] Применение вариантов осуществления нового аэродинамического компонента статора отличается от традиционных способов промывки турбомашин, в которых промывка выполняют извне турбомашины. Преимуществом является то, что варианты осуществления нового аэродинамического компонента статора и способа «внутренней» промывки турбомашины могут быть использованы для любых (вращающихся) лопаток и/или (неподвижных) лопастей, даже если они расположены далеко от впускного отверстия и выпускного отверстия турбомашины, поскольку система очистки (например, по меньшей мере аэродинамический компонент статора, оснащенный по меньшей мере одним промывочным соплом) интегрирована в компоненты, считающиеся стандартными для турбомашины, и/или соответствует внутренним размерам / пространственному объему турбомашины для очистки изнутри (или внутренней части) турбомашины.

[0019] Ниже будут даны подробные ссылки на варианты осуществления описания, один или более примеров которого проиллюстрированы на чертежах. Каждый из примеров приводится для пояснения описания, а не ограничения настоящего описания. В сущности, специалистам в данной области должно быть очевидно, что в рамках настоящего описания можно создавать различные модификации и вариации без отступления от объема или сущности данного описания. Ссылка в данном описании на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» или «некоторые варианты осуществления» означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления, включены в по меньшей мере один вариант осуществления описанного объекта изобретения. Таким образом, появление фразы «в одном варианте осуществления», «в варианте осуществления» или «в некоторых вариантах осуществления» в различных местах во всем данном описании не обязательно относится к одному (-им) и тому (тем) же варианту (-ам) осуществления изобретения. Кроме того, конкретные признаки, структуры или характеристики можно комбинировать любым приемлемым способом в одном или более вариантах осуществления.

[0020] При представлении элементов различных вариантов осуществления формы единственного и множественного числа и слово «указанный» предназначены для обозначения того, что существуют один или более элементов. Термины «содержащий», «включающий в себя» и «имеющий» предназначены для указания включения и означают, что помимо перечисленных элементов могут существовать дополнительные элементы.

[0021] Обратимся теперь к чертежам: на Фиг. 1 показан частичный схематический вид в продольном сечении варианта осуществления турбомашины, а именно компрессора 1000.

[0022] Компрессор 1000 разделен на секцию 100 раструба и секцию 200 сжатия. Секция 100 заключена в корпус 110 секции раструба, который является частью статора компрессора. Секция 200 заключена в корпус 210 секции сжатия, который является частью статора компрессора. Корпуса 110 и 210 соединены друг с другом и могут представлять собой единое целое или состоять из множества частей, закрепленных между собой. Путь 500 потока проходит внутри компрессора 1000. Ось вращения компрессора 1000 обозначена символами XX.

[0023] Секция 100 раструба включает в себя набор распорок 130, которые являются частями статора компрессора.

[0024] Секция 200 сжатия включает в себя лопасти статора и лопатки ротора. В частности, в направлении от впускного отверстия к выпускному отверстию, т. е. от стороны низкого давления компрессора (на Фиг. 1 слева) к стороне высокого давления компрессора (на Фиг. 1 справа), расположен первый набор лопастей 230, первый набор лопаток 240 (первой ступени сжатия компрессора), второй набор лопастей 250, второй набор лопаток 260 (второй ступени сжатия компрессора). Лопасти 230 и 250 являются частями статора, а лопатки 240 и 260 являются частями ротора.

[0025] Путь 500 потока частично образован аэродинамическими поверхностями распорок 130, лопастями 230 и 250, лопатками 240 и 260; другими словами, данные аэродинамические компоненты расположены на пути 500 потока рабочей текучей среды турбомашины 1000.

[0026] В соответствии с вариантом осуществления, показанным на Фиг. 1, компрессор 1000 включает в себя два узла очистки: один в секции 100 раструба и один в секции 200 сжатия. Следует отметить, что в соответствии с модификациями данного варианта осуществления предусмотрен только один узел очистки (например, только один узел в секции 100 раструба или только один узел в секции 200 сжатия), или три узла очистки (т. е. один узел в секции 100 раструба и два узла в секции 200 сжатия, по одному на каждую ступень сжатия компрессора), или даже больше узлов очистки.

[0027] Первый узел очистки, показанный на Фиг. 1, включает в себя трубопровод 134 и, например, три сопла 135, соединенные по текучей среде с трубопроводом 134 через, например, три канала 136. Промывочная жидкость поступает в трубопровод 134 из трубки 120; в частности, трубопровод 134 расположен полностью внутри относительно распорки 130, а трубка 120 подведена снаружи компрессора 1000, проходит через корпус 110 и достигает трубопровода 134. Впрыскивание промывочной жидкости в путь 500 потока осуществляют с помощью сопел. Следует отметить, что в соответствии с модификациями данного варианта осуществления количество сопел может различаться, но составляет более одного.

[0028] Как можно понять по Фиг. 5, компрессор 1000 имеет несколько распорок 130, а именно шесть распорок. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 1, по меньшей мере одна из распорок имеет трубопровод и одно или более сопел; однако предпочтительно, чтобы данная конфигурация была аналогична еще одной, или двум, или трем, или более или всем распоркам (как показано на Фиг. 5).

[0029] Промывочная жидкость, впрыскиваемая из сопел 135, очень эффективна для очистки лопастей 230 турбомашины 1000, расположенных непосредственно ниже по потоку от распорок 130 турбомашины 1000. Промывочная жидкость, впрыскиваемая из сопел 135, также эффективна для очистки лопаток 240 турбомашины 1000, которые, в свою очередь, расположены непосредственно ниже по потоку от лопастей 230 турбомашины 1000.

[0030] Второй узел очистки, показанный на Фиг. 1, включает в себя трубопровод 254 и, например, два сопла 255, соединенные по текучей среде с трубопроводом 254 через, например, два канала 256. Промывочная жидкость поступает в трубопровод 254 из трубки 220; в частности, трубопровод 254 расположен полностью внутри относительно лопасти 250, а трубка 220 подведена снаружи компрессора 1000, проходит через корпус 210 и достигает трубопровода 254. Впрыскивание промывочной жидкости в путь 500 потока осуществляют с помощью сопел. Следует отметить, что в соответствии с модификациями данного варианта осуществления количество сопел может различаться, но составляет более одного.

[0031] Как можно понять, компрессор 1000 имеет набор лопастей 250. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 1, по меньшей мере одна из лопастей 250 имеет трубопровод и одно или более сопел, однако предпочтительно, чтобы данная конфигурация была аналогична еще одной или более или всем лопастям.

[0032] Промывочная жидкость, впрыскиваемая из сопел 255, очень эффективна для очистки лопастей 260 турбомашины 1000, расположенных непосредственно ниже по потоку от лопастей 250 турбомашины 1000.

[0033] Из вышеизложенного очевидно, что аэродинамический компонент статора, содержащий узел очистки, может представлять собой распорку раструба (например, распорку 130), или входную направляющую лопасть (например, лопасть 230), или промежуточную направляющую лопасть (например, лопасть 250).

[0034] Как показано на Фиг. 2 и Фиг. 3 и Фиг. 4, аэродинамический компонент статора, например распорка 130, может быть разделен на область 131 передней кромки, область 132 задней кромки и промежуточную область 133. В соответствии с этими вариантами осуществления сопла 135-2, 135-3, 135-4 компонента расположены в области 132 задней кромки таким образом, чтобы находиться в оптимальном положении для эффективного впрыскивания промывочной жидкости; однако сопла 135-2, 135-3, 135-4 расположены иначе, как объяснено ниже. В соответствии с этими вариантами осуществления трубопровод 134 компонента расположен в области 131 передней кромки, где достаточно места для расположения даже большой распорки; причем следует отметить, что положение трубопровода 134 на этих трех фигурах является одинаковым, но может различаться согласно другим вариантам осуществления.

[0035] Как показано на Фиг. 2, имеется по меньшей мере одно сопло 135-2 (для приема промывочной жидкости из канала 136-2), выполненное с возможностью впрыскивания промывочной жидкости в направлении ED-2 впрыскивания, соответствующем направлению FD потока пути 500 потока; для угла предусмотрен допуск +/-5°. В этом случае сопло находится на конце области 132 задней кромки.

[0036] Как показано на Фиг. 3, имеется по меньшей мере одно сопло 135-3 (для приема промывочной жидкости из канала 136-3), выполненное с возможностью впрыскивания промывочной жидкости в направлении ED-3 впрыскивания, расположенном под углом к направлению потока FD пути 500 потока, причем угол наклона находится в диапазоне от -5° до -90°; для угла предусмотрен допуск +/-5°. В этом случае сопло находится на первой боковой поверхности области 132 задней кромки.

[0037] Как показано на Фиг. 4, имеется по меньшей мере одно сопло 135-4 (для приема промывочной жидкости из канала 136-4), выполненное с возможностью впрыскивания промывочной жидкости в направлении ED-4 впрыскивания, расположенном под углом к направлению потока FD пути 500 потока, причем угол наклона находится в диапазоне от +5° до +90°; для угла предусмотрен допуск +/-5°. В этом случае сопло находится на второй боковой поверхности области 132 задней кромки.

[0038] Следует отметить, что сопло может быть выполнено с возможностью впрыскивания жидкости в разных направлениях, т. е. впрыскиваемая жидкость принимает вид широкого конуса; в альтернативном варианте форма широкого конуса впрыскиваемой жидкости может быть достигнута комбинацией работы комплекта сопел, установленных на компоненте.

[0039] Дополнительно следует отметить, что сопла одного и того же компонента могут быть выполнены с возможностью впрыскивания жидкости в разных направлениях. Например, как показано на Фиг. 1, верхнее (первое радиальное положение) сопло распорки 130 может впрыскивать жидкость в первом направлении, среднее сопло (второе радиальное положение) распорки 130 может впрыскивать жидкость во втором направлении, а нижнее сопло (третье радиальное положение) распорки 130 может впрыскивать жидкость в третьем направлении.

[0040] Как показано на Фиг. 2, Фиг. 3 и Фиг. 4 компонент имеет съемную часть 137-2, 137-3, 137-4, а сопла 135-2, 135-3, 135-4 расположены в съемной части 137-2, 137-3, 137-4. Как правило, в вариантах осуществления, отличных от показанных на этих фигурах, сопла узла очистки и/или трубопровод узла очистки могут быть расположены в съемной части. Съемная часть может быть использована для упрощения ремонта компрессора 1000. Съемная часть может быть использована для упрощения настройки компрессора 1000 в соответствии с требованиями, например, заказчика; фактически, например, корпус распорки 130 на этих фигурах остается неизменным, и можно легко установить на корпус деталь 137-2, или деталь 137-3, или деталь 137-4 на основании заявки или требования.

[0041] На Фиг. 5 показано возможное расположение множества сопел на распорках 130 компрессора 1000, показанного на Фиг. 1. Сопла расположены на концах областей задней кромки распорок. Также сопла 137 расположены на внутренней стенке, ограничивающей путь 500 потока в секции 100 раструба. Кроме того, сопла 138 расположены на внешней стенке, ограничивающей проток 500 в секции раструба 100. Эти три варианта расположения можно комбинировать любым возможным способом независимо от расположения, показанного на Фиг. 5.

[0042] Следует отметить, что даже если это не показано на какой-либо фигуре, сопла могут быть расположены на внутренней и/или внешней стенке, ограничивающей путь 500 потока, в положениях, отличных от положения раструба. В этом случае они могут быть расположены между первой ступенью (например, лопатками 240) компрессора 1000 и последней ступенью (например, лопатками 260) компрессора 1000, например вблизи лопастей (например, лопастей 250).

[0043] На Фиг. 6, Фиг. 7 и Фиг. 8 показаны три варианта осуществления неподвижной лопасти 250, а именно 250-6, 250-7 и 250-8, и их влияние на вращающиеся лопатки 260 ступени сжатия компрессора 1000. Стрелкой R показано направление вращения лопаток 260. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 6, сопло 135-6 расположено на конце задней кромки; оно впрыскивает промывочную жидкость в направлении ED-6 впрыскивания, соответствующем направлению FD потока пути 500 потока. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 7, сопло 135-7 расположено на конце задней кромки и впрыскивает промывочную жидкость в направлении ED-7 впрыскивания, под наклоном к направлению потока FD пути 500 потока, причем угол наклона A-7 приблизительно составляет, например, -15°. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 8, сопло 135-8 расположено на конце задней кромки и впрыскивает промывочную жидкость в направлении ED-8 впрыскивания, под наклоном к направлению потока FD пути 500 потока, причем угол наклона A-8 приблизительно составляет, например, +15°.

[0044] Сопла 135-6, 135-7, 135-8 впрыскивают промывочную жидкость таким образом, чтобы она достигала лопаток 260; в частности, впрыскивание из одного сопла достигает только одной лопатки за раз (или ограниченного числа лопастей за раз, например двух или трех или четырех). В соответствии с этими вариантами осуществления сопла 135-6, 135-7, 135-8 впрыскивают промывочную жидкость так, чтобы она достигала как стороны нагнетания, так и стороны всасывания лопаток 260; на Фиг. 6 промывочная жидкость достигает участка от V до P1-6 стороны всасывания, а также участка от V до P2-6 стороны нагнетания; на Фиг. 7 промывочная жидкость достигает участка от V до P1-7 (то есть всей) стороны всасывания, и (небольшого) участка от V до P2-7 стороны нагнетания; на Фиг. 8 промывочная жидкость достигает (небольшого) участка от V до P1-8 стороны всасывания, а также участка от V до P2-8 (всей) стороны нагнетания. Как правило, количество промывочной жидкости, достигающее стороны нагнетания, может быть равно или отличаться от количества промывочной жидкости, достигающей стороны всасывания.

[0045] Из приведенного выше описания очевидно, что способы очистки, описанные в настоящем документе, обеспечивают промывку лопаток и/или лопастей турбомашины путем впрыскивания промывочной жидкости из по меньшей мере одного аэродинамического компонента статора, расположенного в пути потока рабочей текучей среды турбомашины; в частности, впрыскивание промывочной жидкости производят из одного или более сопел по меньшей мере одного аэродинамического компонента статора. Лопатки могут представлять собой лопатки первой ступени турбомашины и/или лопатки промежуточной ступени турбомашины и/или лопатки последней ступени турбомашины. Лопасти могут представлять собой лопасти первого набора лопастей турбомашины и/или лопасти промежуточного набора лопастей турбомашины и/или лопасти последнего набора лопастей турбомашины.

[0046] Аэродинамические компоненты статора, описанные в настоящем документе, могут быть использованы для впрыскивания промывочной жидкости, например воды, в частности деминерализованной воды, и, возможно, моющего средства. Композиция промывочной жидкости может зависеть от периода (например, рабочий или нерабочий режим) и/или места проведения очистки. Однако аэродинамические компоненты статора, описанные в настоящем документе, могут быть использованы для впрыскивания других жидкостей, используемых для конкретных применений в турбомашине.

[0047] Описанный в настоящем документе способ очистки может быть выполнен во время работы и/или в автономном режиме. Другими словами, сопла в аэродинамических компонентах статора могут быть приведены в действие, когда турбомашина работает или не работает (но вращается), а также и в рабочем, и в нерабочем режиме.

[0048] Промывочная жидкость может впрыскиваться, например, непрерывно или периодически.

[0049] Во время очистки, описанной в настоящем документе, при промывке лопаток и/или лопастей можно задавать или регулировать по меньшей мере, один параметр. Такой параметр может представлять собой, например, температуру промывочной жидкости, давление промывочной жидкости, композицию промывочной жидкости, скорость впрыскивания промывочной жидкости, направление впрыскивания промывочной жидкости.

[0050] На Фиг. 9 и Фиг. 10 показаны варианты осуществления аэродинамического компонента статора, в частности распорки, турбомашины, показанной на Фиг. 1, причем соединение по текучей среде между соплом и трубопроводом соответствует исключительным случаям.

[0051] На Фиг. 9 трубопровод 134-9 непосредственно соединен по текучей среде с соплом 135-9, впрыскивающим промывочную жидкость в направлении ED-9; другими словами, соединительный канал имеет длину, равную нулю (т. е. соединительный канал отсутствует); причем трубопровод имеет приблизительно такую же площадь поперечного сечения, что и аэродинамический компонент статора.

[0052] На Фиг. 10 трубопровод 134 соединен по текучей среде с по меньшей мере двумя соплами 135-10, впрыскивающими промывочную жидкость в направлении ED-10 через длинный канал 136-10, который, в частности, разветвлен (первое ответвление подведено к первому соплу 135-10, а второе ответвление подведено ко второму соплу 135-10); сопла 135-10 расположены соответственно на стойках 139, которые могут выступать от аэродинамической поверхности аэродинамического компонента статора (первое ответвление расположено внутри относительно первой стойки, а второе ответвление расположено внутри относительно второй стойки) и которые могут иметь аэродинамическое поперечное сечение, например, меньше поперечного сечения компонента (как показано, например, на Фиг. 10). Стойки 139 могут быть выполнены с возможностью перемещения (например, они могут вращаться и/или смещаться) так, чтобы они могли располагаться внутри относительно аэродинамического компонента статора, если они не используются для впрыскивания жидкости. Преимуществом является то, что такое перемещение может быть вызвано действием давления впрыскиваемой жидкости, например, при повышении давления стойка под давлением выдвигается из компонента и происходит впрыскивание жидкости, а при снижении давления стойка втягивается обратно в компонент и впрыска жидкости прекращается.

[0053] На Фиг. 11 показана блок-схема 1100 варианта осуществления способа очистки. Данный способ очистки включает следующие этапы: этап 1102: промывка лопаток и/или лопастей турбомашины посредством впрыскивания промывочной жидкости из по меньшей мере одного аэродинамического компонента статора, расположенного в пути потока рабочей текучей среды турбомашины, и

- этап 1104: установка или регулирование по меньшей мере одного параметра при промывке лопаток и/или лопастей.

По меньшей мере один параметр выбирают из группы, состоящей из температуры промывочной жидкости, давления промывочной жидкости, композиции промывочной жидкости, скорости впрыскивания промывочной жидкости, направления впрыскивания промывочной жидкости. Следует отметить, что два этих этапа могут быть выполнены в любом подходящем порядке и/или повторены один или более раз, хотя на Фиг. 11 показан только один этап 1102 и только один этап 1104, причем этап 1102 предшествует этапу 1104.

[0054] Следует отметить, что в соответствии с только что описанными и показанными вариантами осуществления аэродинамический компонент статора представляет собой компонент, который уже является частью существующей турбомашины. Однако в соответствии с другими вариантами осуществления турбомашина может содержать аэродинамические компоненты статора, специально спроектированные и установленные внутри пути потока для промывки. В этом случае (продольный и/или поперечный) размер одного или более компонентов может быть небольшим и/или форма одного или более компонентов может быть такой, чтобы обеспечивать низкий перепад давления, и/или расположение и/или ориентация одного или более компонентов могут быть такими, чтобы обеспечивать надлежащую промывку.

Изобретение относится к области турбомашин. Предложен аэродинамический компонент (130, 250) статора для расположения внутри пути (500) потока рабочей текучей среды турбомашины (1000); причем аэродинамический компонент (130, 250) статора имеет съемную часть (137-2, 137-3, 137-4), на которой расположены одно или более сопел (135, 255) для впрыскивания жидкости в путь (500) потока; при этом впрыскиваемая жидкость поступает из трубопровода (134, 254), расположенного внутри относительно аэродинамического компонента (130, 250) статора и сообщающегося по текучей среде с трубкой (120, 220), расположенной снаружи компонента (130, 250). Кроме того, описан способ очистки турбомашины путем впрыскивания промывочной жидкости из одного или более аэродинамических компонентов статора. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки поверхностей вращающихся лопаток и неподвижных лопастей турбомашины. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Аэродинамический компонент (130, 230, 250) статора для расположения в пути (500) потока рабочей текучей среды турбомашины (1000), причем аэродинамический компонент (130, 230, 250) статора содержит:

- трубопровод (134, 254), выполненный с возможностью приема жидкости из трубки (120, 220), и

- одно или более сопел (135, 255), соединенных (136, 256) по текучей среде с указанным трубопроводом (134, 254) и выполненных с возможностью впрыскивания жидкости в указанный путь (500) потока;

при этом аэродинамический компонент (130, 230, 250) статора дополнительно содержит съемную часть (137-2, 137-3, 137-4), и при этом указанные одно или более сопел (135-2, 135-3, 135-4) расположены в указанной съемной части (137-2, 137-3, 137-4).

2. Аэродинамический компонент (130, 230, 250) статора по п. 1, причем компонент (130) имеет область (131) передней кромки и область (132) задней кромки, и при этом указанное одно или более сопел (135-2, 135-3, 135-4) расположены в области (132) задней кромки.

3. Аэродинамический компонент (130, 230, 250) статора по п. 1, причем компонент (130) имеет область (131) передней кромки и область (132) задней кромки, и при этом указанный трубопровод (134) расположен в области (131) передней кромки.

4. Аэродинамический компонент (130, 230, 250) статора по п. 1, в котором по меньшей мере одно из указанных сопел (135-2) выполнено с возможностью впрыскивания жидкости в направлении (ED-2) впрыскивания, соответствующем направлению (FD) потока указанного пути (500) потока.

5. Аэродинамический компонент (130, 230, 250) статора по п. 1, в котором по меньшей мере одно из указанных сопел (135-3, 135-4) выполнено с возможностью впрыскивания жидкости в направлении (ED-3, ED-4) впрыскивания, расположенном под наклоном к направлению (FD) потока указанного пути (500) потока.

6. Аэродинамический компонент (130, 230, 250) статора по п. 5, причем указанное направление (ED-4) впрыскивания расположено под углом от +5° до +90°, или при этом указанное направление (ED-5) впрыскивания расположено под углом от -5° до -90°.

7. Аэродинамический компонент (130, 230, 250) статора по п. 1, в котором указанные сопла выполнены с возможностью впрыскивания жидкости в разных направлениях.

8. Аэродинамический компонент (130, 230, 250) статора по п. 1, в котором указанные одно или более сопел (135-6, 135-7, 135-8) выполнены с возможностью впрыскивания жидкости так, чтобы она достигала одной или более лопаток (260) и/или одной или более лопастей турбомашины (1000).

9. Аэродинамический компонент (130, 230, 250) статора по п. 1, в котором указанные одно или более сопел (135-6, 135-7, 135-8) выполнены с возможностью впрыскивания жидкости так, чтобы она достигала стороны (V P 1-6, V-Р1-7, V-Р1-8) всасывания и стороны (V-Р2-6, V-Р2-7, V-P2-8) нагнетания одной или более лопаток (260) и/или одной или более лопастей турбомашины (1000), причем количество жидкости, достигающей стороны нагнетания, равно количеству жидкости, достигающей стороны всасывания, или отличается от него.

10. Аэродинамический компонент (130, 230, 250) статора по п. 1, в котором указанные трубопроводы расположены в указанной съемной части (137-2, 137-3, 137-4).

11. Турбомашина (1000), содержащая по меньшей мере один аэродинамический компонент (130, 230, 250) статора, расположенный в пути (500) потока рабочей текучей среды турбомашины (1000);

причем по меньшей мере один аэродинамический компонент (130, 230, 250) статора содержит:

- трубопровод (134, 254), выполненный с возможностью приема жидкости из трубки (120, 220), и

- одно или более сопел (135, 255), соединенных (136, 256) по текучей среде с указанным трубопроводом (134, 254) и выполненных с возможностью впрыскивания жидкости в указанный путь (500) потока;

при этом аэродинамический компонент статора дополнительно содержит съемную часть (137-2, 137-3, 137-4), и

при этом указанные одно или более сопел (135-2, 135-3, 135-4) расположены в указанной съемной части (137-2, 137-3, 137-4).

12. Турбомашина (1000) по п. 11, дополнительно содержащая по меньшей мере одно сопло (137, 138), причем указанное сопло выполнено с возможностью впрыскивания жидкости в путь (500) потока рабочей текучей среды и расположено на стенке, ограничивающей указанный путь (500) потока в раструбе (100) турбомашины (1000).

13. Турбомашина по п. 11, дополнительно содержащая по меньшей мере одно сопло, причем указанное сопло выполнено с возможностью впрыскивания жидкости в путь (500) потока рабочей текучей среды и расположено на стенке, ограничивающей указанный путь (500) потока, между первой ступенью (240) и последней ступенью (260) турбомашины (1000).