專利名稱：用于傳送燃料的方法
技術領域：
本文所公開的主題涉及渦輪發(fā)動機，更具體地涉及一種渦輪機液體燃料系統(tǒng)的用于傳送燃料的方法。
背景技術：
對于大型燃氣渦輪機，燃燒系統(tǒng)通常采用沿周向布置的多個容器，可燃燒燃料被輸送到每個容器以用于燃燒。為了產(chǎn)生充分燃燒，經(jīng)常通過具有霧化空氣輔助的噴嘴來噴射。如果不使用霧化空氣，則噴嘴自身將作為霧化器。在這種情況下，燃燒效率與噴嘴尖端壓降有關。為確保高噴嘴尖端壓降，燃燒系統(tǒng)通常采用兩個不同的燃料回路(例如先導回路和主回路)，這是因為從點火到基本負荷的燃料流動范圍相當大。對于雙孔液體燃料燃燒系統(tǒng)，期望在燃燒系統(tǒng)中維持每個噴嘴的高尖端壓降。通常，當這種系統(tǒng)將油從先導回路傳送至主回路時這種需求是一個挑戰(zhàn)。在傳送期間，某些主噴嘴由于重力壓頭(gravityhead)而沒有壓降，這會阻礙燃料流動
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于傳送燃料的方法包括使水流動到主燃料回路的至少一個噴嘴。還包括使油流動到主燃料回路的至少一個噴嘴。還包括使液體燃料流動到主燃料回路的至少一個噴嘴，其中在使油流動到主燃料回路的至少一個噴嘴和使液體燃料流動到主燃料回路的至少一個噴嘴之前發(fā)生使水流動到主燃料回路的至少一個噴嘴。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于傳送燃料的方法包括將先導燃料回路和主燃料回路提供至燃燒系統(tǒng)，其中先導燃料回路和主燃料回路各自包括至少一個噴嘴。還包括使先導油流動到先導燃料回路的至少一個噴嘴。還包括使水流動到主燃料回路的至少一個噴嘴。還包括打開主燃料回路，將主燃料回路上升到固定位置，并在約10秒至約40秒內(nèi)將先導燃料回路下降至固定位置。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于傳送燃料的方法包括用油預填充先導歧管和主歧管。還包括使油流動到先導燃料回路的多個噴嘴，將先導控制閥上升到約80%至約90%的閥沖程。還包括使水流動到主燃料回路的多個噴嘴。還包括使油流動到主燃料回路的多個噴嘴，并且使先導燃料回路下降。該方法還包括使水流動到先導燃料回路的多個噴嘴和在基本負荷狀況下進行操作。根據(jù)下列描述并結(jié)合附圖，這些和其他優(yōu)點和特征將更加顯而易見。
說明書總結(jié)處的權(quán)利要求書具體指出并明確地保護視為本發(fā)明的主題。本發(fā)明的上述和其他特征以及優(yōu)點通過以下結(jié)合附圖地詳細描述將是明顯的，其中:圖1是處于啟動的第一階段的燃氣渦輪機液體燃料系統(tǒng)的流動圖；圖2是處于啟動的第二階段的燃氣渦輪機液體燃料系統(tǒng)的流動圖3是處于啟動的第三階段的燃氣渦輪機液體燃料系統(tǒng)的流動圖；圖4是處于啟動的第四階段的燃氣渦輪機液體燃料系統(tǒng)的流動圖；圖5是處于啟動的第五階段的燃氣渦輪機液體燃料系統(tǒng)的流動圖；圖6是處于啟動的第六階段的燃氣渦輪機液體燃料系統(tǒng)的流動圖；圖7示出燃氣渦輪機液體燃料系統(tǒng)的啟動的多個階段；和圖8是示出用于操作燃氣渦輪機液體燃料系統(tǒng)的方法的流程圖。詳細的描述通過示例參照附圖對本發(fā)明的實施例以及優(yōu)點和特征進行描述。
具體實施方式
圖1示意性示出燃氣渦輪機系統(tǒng)10的測試裝配流動圖。具體地，燃氣渦輪機系統(tǒng)10包括液體燃料系統(tǒng)12，液體燃料系統(tǒng)12能夠傳送各種流體，例如油、水、氮、天然氣和/或乳狀液。這些僅僅是液體燃料系統(tǒng)12經(jīng)構(gòu)造進行操作的示例性流體，可想到在液體燃料系統(tǒng)12內(nèi)可以采用其他流體。液體燃料系統(tǒng)12包括油源14，油源14包括油箱16，油箱16可操作地連接到油泵機組18。油泵機組18包括濾油器20和油離心泵22。油源14包括多個油路24，多個油路24可操作地將油源14連接到先導燃料回路26和主燃料回路28，多個油路24中的每一者包括各種閥和流量計以監(jiān)測和調(diào)節(jié)多個油路24內(nèi)的流動。液體燃料系統(tǒng)12還包括水源30，水源30包括水箱32，水箱32可操作地連接到水泵機組34。水泵機組34包括濾水器36和水離心泵38。從水源30流出的水通常是軟化水，但是可以采用其他類型的水。水源30包括至少一個水路40，水路40可操作地將水源30連接到先導燃料回路26和/或主燃料回路28，該至少一個水路40包括各種閥、流量計和可能的其他組件以監(jiān)測和調(diào)節(jié)該至少一個水路40內(nèi)的流動。先導燃料回路26包括至少一個先導歧管(未示出)、至少一個先導油控制閥44、至少一個先導水閥46和至少一個噴嘴47，可燃燒燃料可被傳送經(jīng)過這些組件。類似地，主燃料回路28包括至少一個主歧管(未示出)、至少一個主油控制閥50、至少一個主水閥52和至少一個噴嘴49，可燃燒燃料可被傳送經(jīng)過這些組件?；旌祥y48構(gòu)造成將包括可燃燒燃料的混合物傳送到燃燒室(未示出)。仍然參考圖1，本發(fā)明的一個方面提供一種用于操作燃氣渦輪機系統(tǒng)10的液體燃料系統(tǒng)12的方法。具體地，液體燃料系統(tǒng)的啟動方法首先包括啟動各種泵(包括油離心泵22和水離心泵38)以及排出主歧管中存在的任何水。隨后，主歧管和先導歧管各自用油進行預填充。參考圖2，與先導燃料回路26相關聯(lián)的至少一個(但通常是多個)噴嘴47開始在固定閥位置處接收油流，以促進點火流。參考圖3，經(jīng)過先導燃料回路26的先導油控制閥44的油流然后可以被切換到流動控制并上升到約80%至約90%的閥沖程。參考圖4，主水閥52可以打開以使水流到達主燃料回路28的至少一個(但通常是多個)噴嘴49。到至少一個噴嘴49的水流可以持續(xù)約五(5)至約十(10)秒。例如，到達主燃料回路28的至少一個噴嘴49的流動水保護噴嘴49不受到與到達噴嘴49的初始油流有關的不良影響(例如結(jié)焦累積)。
參考圖5，一旦主燃料回路28的噴嘴49已具有水，油可以開始流動到主燃料回路28，從而導致將燃料提供至主燃料回路28的噴嘴49。主油控制閥50設置在固定位置處，先導油控制閥44在約10秒至約40秒的時間段(取決于應用)內(nèi)下降到固定位置。參考圖6，主油控制閥50、先導油控制閥44和主水閥52切換到流動控制并上升，直到滿足約50%至約60%的系統(tǒng)負荷狀況，但是通常將滿足約60%的負荷。一旦達到這種負荷狀況，通過打開先導水閥46使水流動到先導燃料回路26。燃料和水流以大約在約0.9至約1.4的范圍內(nèi)的期望水/油比率繼續(xù)向滿負荷上升。然后系統(tǒng)在基本負荷下操作。圖7示出燃氣渦輪機液體燃料 系統(tǒng)的啟動的多個階段。參考圖8，結(jié)合示出的流程圖來描述用于傳送燃料的方法，該方法大體表示為60。具體地，啟動序列包括排出主歧管中的水62和啟動油離心泵和水離心泵64。以由先導油控制閥的固定閥位置引起的流量，用油預填充先導燃料回路的先導歧管和主燃料回路的主歧管66。在點火之后，在先導燃料回路的瞬態(tài)上升過程68期間，先導油控制閥的固定閥位置然后被切換到流動控制操作。瞬態(tài)上升過程68在流動控制操作中持續(xù)進行，直到達到先導油控制閥的約80%至約90%的閥沖程。這時，主水閥打開以使水流動70到主燃料回路的至少一個噴嘴。水流動到至少一個噴嘴持續(xù)約五(5)至約十(10)秒。在將水提供至至少一個噴嘴之后，油流動到主燃料回路72。主油控制閥設置在固定位置處，先導油控制閥在從約10秒到約40秒的時間段內(nèi)下降到固定位置，從而導致先導控制閥達到約20%至約35%的閥沖程。主油控制閥、先導油控制閥和主水閥被切換以進行流動控制并上升，直到滿足約50%至約60%的系統(tǒng)負荷狀態(tài)，這符合從約14磅/秒(lbs/second)到約35磅/秒的主燃料流率。然后通過打開先導水閥使水流動到先導燃料回路74。燃料和水流以約0.9至1.4的期望水/油比率繼續(xù)向滿負荷上升76。然后系統(tǒng)在基本負荷下操作。有利地，該方法能實現(xiàn)雙回路、兩階段設計而不需要霧化空氣輔助，而是依賴作為霧化器的噴嘴。結(jié)果，保護噴嘴不受到抑制有效燃料傳送的結(jié)焦累積影響，從而產(chǎn)生更有效的燃燒。盡管在一系列步驟中描述該方法，但是應理解，根據(jù)燃氣渦輪機系統(tǒng)10的液體燃料系統(tǒng)12的操作的具體應用，步驟的順序和特性可以根據(jù)需要改變。盡管僅結(jié)合有限數(shù)量的實施例詳細描述了本發(fā)明，但是應當很容易理解本發(fā)明不限于這些公開的實施例。相反，本發(fā)明可以被修改成并入目前沒有描述但是符合本發(fā)明的精神和范圍的任意數(shù)量的改變、變型、替代或等效布置。此外，盡管描述了本發(fā)明的各種實施例，但是應當理解本發(fā)明的各個方面可以僅包括某些描述的實施例。相應地，本發(fā)明不應視為受到前文描述的限制，而是僅由所附權(quán)利要求書的范圍限制。
權(quán)利要求
1.一種用于傳送燃料的方法，其包括: 使水流動到主燃料回路的至少一個噴嘴； 使油流動到所述主燃料回路的所述至少一個噴嘴；和 使液體燃料流動到所述主燃料回路的所述至少一個噴嘴，其中使水流動到所述主燃料回路的所述至少一個噴嘴發(fā)生在使油流動到所述主燃料回路和使液體燃料流動到所述主燃料回路的所述至少一個噴嘴之前。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于傳送燃料的方法，還包括:在使水流動到所述主燃料回路的所述至少一個噴嘴之前，使油流動到先導燃料回路的至少一個噴嘴。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于傳送燃料的方法，其中進行使油流動到所述先導燃料回路的所述至少一個噴嘴，直到先導控制閥達到約80%至約90%的閥沖程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于傳送燃料的方法，其中在使油流動到所述主燃料回路的所述至少一個噴嘴之前，進行使水流動到所述主燃料回路的所述至少一個噴嘴持續(xù)至少約5至約10秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于傳送燃料的方法，其中使液體燃料流動到所述主燃料回路的所述至少一個噴嘴還包括，將所述主燃料回路上升到固定位置并在約10秒至約40秒內(nèi)將先導燃料回路下降到固定位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于傳送燃料的方法，其中在約10秒至約40秒內(nèi)將所述先導燃料回路下降到固定位置使先導控制閥達到約20%至約35%的閥沖程。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于傳送燃料的方法，其中所述方法還包括在約50%至約60%的負荷操作狀況下使水流動到所述先導燃料回路的所述至少一個噴嘴。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于傳送燃料的方法，其中約50%至約60%的負荷操作狀況出現(xiàn)在主燃料流率從約14磅/秒至約35磅/秒時。
9.一種用于傳送燃料的方法，其包括: 向燃燒系統(tǒng)提供先導燃料回路和主燃料回路，其中所述先導燃料回路和所述主燃料回路各自包括至少一個噴嘴； 使先導油流動到所述先導燃料回路的所述至少一個噴嘴； 使水流動到所述主燃料回路的所述至少一個噴嘴；和 啟動所述主燃料回路，將所述主燃料回路上升到固定位置，并在約10秒至約40秒內(nèi)將所述先導燃料回路下降至固定位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于傳送燃料的方法，其中進行使先導油流動到所述先導燃料回路的所述至少一個噴嘴，直到先導控制閥達到約80%至約90%的閥沖程。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于傳送燃料的方法，其中在使油流動到所述主燃料回路的所述至少一個噴嘴之前，進行使水流動到所述主燃料回路的所述至少一個噴嘴持續(xù)至少約5至約10秒。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于傳送燃料的方法，其中打開所述主燃料回路，將所述主燃料回路上升到固定位置，并且從約10秒至約40秒將所述先導燃料回路下降至固定位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于傳送燃料的方法，其中在約10秒至約40秒內(nèi)將所述先導燃料回路下降至固定位置使先導控制閥達到約20%至約35%的閥沖程。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于傳送燃料的方法，其中所述方法還包括在約50%至約60%的負荷操作狀況下使水流動到所述先導燃料回路的所述至少一個噴嘴。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于傳送燃料的方法，其中所述約50%至約60%的負荷操作狀況發(fā)生在主燃料流率從約14磅/秒至約35磅/秒時。
16.一種用于傳送燃料的方法，其包括: 用油預填充先導歧管和主歧管； 使油流動到先導燃料回路的多個噴嘴，將先導控制閥上升到約80%至約90%的閥沖程; 使水流動到主燃料回路的多個噴嘴； 使油流動到所述主燃料回路的所述多個噴嘴，并且使所述先導燃料回路下降； 使水流動到所述先導燃料回路的所述多個噴嘴；和 在基本負荷狀況下進行操作。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于傳送燃料的方法，其中在使油流動到所述主燃料回路的所述多個噴嘴之前，進行使水流動到所述主燃料回路的所述多個噴嘴至少約5至約10秒。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于傳送燃料的方法，其中進行使油流動到所述主燃料回路的所述多個噴嘴和進行使所述先導燃料回路下降至少約10秒。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于傳送燃料的方法，其中在至少約10秒內(nèi)將所述先導燃料回路下降使先導控制閥達到約20%至約35%的閥沖程。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于傳送燃料的方法，其中在約50%至約60%的負荷操作狀況下使水流動到所述先導燃料回路的所述多個噴嘴。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于傳送燃料的方法。用于傳送燃料的方法包括使水流動到主燃料回路的至少一個噴嘴。還包括使油流動到主燃料回路的至少一個噴嘴。還包括使液體燃料流動到主燃料回路的至少一個噴嘴，其中在使油流動到主燃料回路的至少一個噴嘴和使液體燃料流動到主燃料回路的至少一個噴嘴之前發(fā)生使水流動到主燃料回路的至少一個噴嘴。
文檔編號F02C7/22GK103225547SQ201310038978
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月31日
發(fā)明者張華 , D.F.比迪, G.A.博亞德曼, G.D.邁爾斯 申請人:通用電氣公司