Устройство фильтрации приточного воздуха для электростанции
INLET AIR FILTRATION PROBE FOR ELECTRIC POWER STATION

Настоящее изобретение относится к устройству фильтрации приточного воздуха, а также к соответствующим способам сборки, в частности, но не исключительно, для электростанций, содержащих одну или несколько тепловых машин, в которые при работе должен поступать отфильтрованный воздух для поддержания горения и/или для вентиляции.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Электростанция может содержать тепловые машины, например, двигатели внутреннего или внешнего сгорания, такие как газотурбинные двигатели или поршневые двигатели или другие двигатели.
Во всех приведенных выше реализациях электростанция содержит, выше по потоку от тепловой машины, систему фильтрации приточного воздуха для удаления воды и/или пыли и других примесей из приточного воздуха, который после фильтрации подается в тепловую машину для поддержания горения и/или для вентиляции. Система фильтрации приточного воздуха обычно содержит расположенные выше по потоку устройства фильтрации приточного воздуха для отделения воды от приточного воздуха и расположенные ниже по потоку фильтрационные модули для удаления пыли и других примесей.
Во влажных погодных условиях, например, при дожде или тумане, расположенное выше по потоку устройство фильтрации воздуха отделяет воду от приточного воздуха, чтобы не допустить образования капелек воды на расположенных ниже по потоку фильтрационных модулях, приводя, тем самым, к засорению последних или, когда достигаются условия замораживания, к обледенению. Засорение или обледенение фильтра может привести к чрезмерному падению давления в расположенных ниже по потоку фильтрационных модулях, что может привести к значительному снижению производительности расположенной ниже по потоку тепловой машины. В частности, если тепловая машина содержит компрессор, что характерно для газотурбинных двигателей, падение давления в расположенных ниже по потоку фильтрационных модулях может привести к пульсации давления в таком компрессоре или к остановке машины системой безопасности.
С другой стороны, в условиях сухой погоды, когда приточный воздух не содержит влагу, расположенное выше по потоку устройство фильтрации воздуха не только не имеет смысла, но и представляется потенциально опасным, поскольку оно само по себе может вызвать нежелательные перепады давления. В таких условиях устройство фильтрации воздуха должно быть удалено или обойдено. Кроме того, в холодных влажных погодных условиях, когда лед, образующийся на устройстве фильтрации приточного воздуха, приводит к чрезмерному росту перепада давления, удаление или обход расположенного выше по потоку устройства фильтрации воздуха требуется, чтобы не вызвать остановку расположенной ниже по потоку тепловой машины, по меньшей мере до тех пор, пока как лед не будет в значительной степени закрывать расположенные ниже по потоку фильтрационные модули.
В известных системах фильтрации приточного воздуха расположенное выше по потоку устройство фильтрации воздуха удаляют вручную, когда отделение воды не требуется или необязательно. Такое решение может потребовать отключение любой расположенной ниже по потоку тепловой машины во время проведения операций по удалению и, поэтому, едва ли эффективно и, кроме того, требует времени для операторов на объекте.
В других более эффективных решениях, например, в одном, описанном в публикации заявки на патент США №2011/0083419, предусмотрена система фильтрации приточного воздуха, в которой удаление расположенных выше по потоку устройств отделения воды происходит автоматически с помощью дистанционно управляемого исполнительного механизма. В публикации заявки на патент США №2011/0083419 описан перепускной узел фильтра, содержащий фильтр отделения воды. Перепускной узел перемещается при помощи исполнительного механизма между первым рабочим положением, которое перехватывает приточный воздух, протекающий в систему фильтрации, и вторым перепускным положением, которое обеспечивает приточному воздуху возможность достижения расположенных ниже по потоку модулей фильтрации, не проходя через фильтр отделения воды.
Последнее решение явно представляет собой улучшение по сравнению с решением, в котором представлено ручное управление, однако, оно демонстрирует большое количество неудобств.
Во-первых, в перепускном положении, даже если перепускной узел не пересекается потоком приточного воздуха, он не изолирован от любой примеси, которая может присутствовать в воздухе и, следовательно, может отложиться или повредить фильтр отделения воды. В частности, это может произойти в условиях песчаной пустыни во время песчаных бурь.
Во-вторых, в перепускном положении перепускной узел не изолирован от температуры и влажности приточного воздуха и, следовательно, если достигается условие замораживания, приводя к появлению обледенения на фильтре отделения воды, оно может быть устранено только пассивно, после того, как условия температуры и влажности приточного воздуха вернутся обратно к значениям выше точки замерзания и останутся в таком состоянии в течение удобного временного интервала.
В-третьих, перепускной узел может быть усовершенствован, чтобы уменьшить его массу и упростить кинематические элементы, например, петли и приводы, которые необходимы для перемещения перепускного узла. Дополнительно, такое упрощение может привести к получению перепускного узла с ручным управлением.
В-четвертых, также могут быть улучшены и стратегии управления. В публикации заявки на патент США №2011/0083419 перепускной элемент управляется только путем измерения температуры. Также можно предусмотреть добавление измерения влажности для того, чтобы перепускной элемент мог лучше работать, отслеживая погодные условия.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является создание устройства фильтрации приточного воздуха для электростанции, которое обеспечивает возможность эффективного управления любым расположенным ниже по потоку фильтрационным модулем и тепловой машиной в любую погоду и при любом состоянии окружающей среды, ограничивая, тем самым, количество аварийных остановок, вызванных перепадом давления в устройстве фильтрации воздуха или засорением в расположенных ниже по потоку фильтрационных модулях.
В соответствии с первым вариантом выполнения и вторым вариантом выполнения, настоящее изобретение реализует поставленную задачу путем создания устройства фильтрации приточного воздуха, содержащего по меньшей мере проход для доставки воздушной массы от впускной секции указанного устройства к его выпускной секции; сепаратор воды, расположенный в проходе для отделения влаги от воздушной массы, причем сепаратор воды расположен между впускной секцией и выпускной секцией устройства фильтрации приточного воздуха; перепускной элемент, выполненный с возможностью перемещения между первым открытым положением, в котором воздушная масса принудительно пересекает сепаратор воды, и вторым закрытым положением, в котором воздушная масса проходит от впускной секции к выпускной секции, не пересекая сепаратор воды, при этом устройство фильтрации приточного воздуха дополнительно содержит затвор, который выполнен с возможностью приведения в действие для выполнения совместного действия с перепускным элементом, чтобы изолировать сепаратор воды от воздушной массы, поступающей в проход, когда перепускной элемент находится во втором закрытом положении.
В соответствии с другим предпочтительным признаком первого варианта выполнения и второго варианта выполнения, сепаратор воды содержит первую и вторую поверхность, причем при пересечении сепаратора воздушная масса проходит от первой поверхности сепаратора к его второй поверхности, при этом перепускной элемент расположен рядом с одной из указанных первой поверхности и второй поверхности, когда перепускной элемент находится в закрытом положении; при этом затвор выполнен с возможностью приведения в действие, чтобы изолировать другую из указанных первой поверхности и второй поверхности от воздушной массы, когда перепускной элемент находится в закрытом положении.
В соответствии с другим предпочтительным признаком первого варианта выполнения и второго варианта выполнения, устройство фильтрации приточного воздуха дополнительно содержит средство подачи воздуха от по меньшей мере одного источника воздуха по направлению к сепаратору, когда перепускной элемент находится во втором закрытом положении, а затвор приведен в действие для выполнения совместного действия с перепускным элементом, чтобы изолировать сепаратор от воздушной массы, протекающей в проходе.
Сепаратор воды в устройстве фильтрации приточного воздуха, выполненном в соответствии с настоящим изобретением, может быть физически изолирован от воздушной массы, протекающей в устройстве, когда перепускной элемент находится во втором закрытом положении, а затвор работает таким образом, чтобы обеспечить эффект изоляции. Это предотвращает либо отложение на сепараторе любой примеси, которая может присутствовать в воздухе, либо повреждение сепаратора этой примесью. Даже если изоляция, обеспечиваемая перепускным элементом и затвором, не полностью герметична для воздуха, что может иметь решающее значение в условиях песчаной пустыни, предложенное устройство фильтрации приточного воздуха обеспечивает средства обеспечения потока для подачи воздуха к сепаратору, когда он изолирован от воздушной массы, проходящей в проходе, создавая, тем самым, избыточное давление относительно потока приточной воздушной массы, которое предотвращает прохождение примеси через перепускной элемент и затвор и достижение сепаратора. Если средства обеспечения потока соединены, например, с источником горячего воздуха, обеспечивая соединение с нагнетающей секцией компрессора газотурбинного двигателя, этот признак изобретения может быть использован для размораживания и высушивания обледенелого сепаратора, когда он находится во втором закрытом положении, изолированный от воздушной массы, протекающей в устройстве.
В соответствии с другим предпочтительным признаком первого варианта выполнения, сепаратор неподвижен относительно прохода, а перепускной элемент выполнен с возможностью перемещения относительно сепаратора.
В соответствии с другими предпочтительными признаками первого варианта выполнения, сепаратор расположен на расстоянии от внутренней поверхности прохода, перепускной элемент проходит между сепаратором и внутренней поверхностью прохода, когда перепускной элемент находится в первом открытом положении, причем перепускной элемент расположен рядом с сепаратором, когда перепускной элемент находится во втором закрытом положении.
Разделение перепускного элемента и сепаратора обеспечивает возможность уменьшения как минимум массы перепускного элемента, т.е. массы, которая должна быть перемещена в устройстве фильтрации приточного воздуха. Более легкий и меньшего размера перепускной элемент может быть перемещен с помощью электрического или гидравлического привода меньшего размера, потребляя меньшее количество энергии, или с помощью ручного привода, обеспечивая, во всех случаях, возможность снижения затрат.
Еще одной задачей настоящего изобретения является разработка способа сборки устройства фильтрации приточного воздуха.
В соответствии с третьим вариантом выполнения и четвертым вариантом выполнения, настоящее изобретение реализует те же поставленные задачи и обеспечивает те же самые преимущественные признаки, которые были описаны со ссылкой на первый и второй варианты выполнения, путем выполнения устройства фильтрации приточного воздуха, содержащего один единственный проход для доставки воздушной массы из своей впускной секции.
В соответствии с пятым вариантом выполнения, настоящее изобретение реализует эту дополнительную задачу с помощью способа сборки устройства фильтрации приточного воздуха, включающего первый этап выполнения прохода в указанном устройстве таким образом, что проточный путь для воздушной массы ограничен от впускной секции указанного устройства до его выпускной секции; второй этап установки сепаратора воды в проходе для отделения влаги от воздушной массы, причем сепаратор размещают между впускной секцией и выпускной секцией указанного устройства; третий этап установки перепускного элемента, выполненного с возможностью перемещения из первого открытого положения, в котором воздушная масса принудительно пересекает сепаратор, во второе закрытое положение, в котором воздушная масса проходит от впускной секции к выпускной секции, не пересекая сепаратор; и четвертый этап установки затвора, расположенного таким образом, чтобы приводиться в действие для выполнения совместного действия с перепускным элементом, чтобы изолировать сепаратор от воздушной массы, протекающей в проходе, когда перепускной элемент находится во втором закрытом положении.
Те же самые преимущества, описанные выше со ссылками на другие варианты выполнения настоящего изобретения, достигаются и с помощью пятого варианта выполнения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из последующего описания вариантов выполнения настоящего изобретения, рассматриваемых совместно с чертежами, на которых:
Фиг. 1 изображает схематический вид системы фильтрации приточного воздуха для электростанции, выполненной в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 2 изображает схематический разрез, показывающий первый вариант выполнения предложенного устройства фильтрации приточного воздуха;
Фиг. 3 и 4 изображают схематические разрезы устройства, показанного на Фиг. 2, в соответствующих различных рабочих конфигурациях;
Фиг. 5 и 6 изображают схематические разрезы, соответствующие Фиг. 3 и 4, второго альтернативного варианта выполнения предложенного устройства фильтрации приточного воздуха;
Фиг. 7 и 8 изображают схематические разрезы, соответствующие Фиг. 2, показывающие, соответственно, третий и четвертый вариант выполнения предложенного устройства фильтрации приточного воздуха;
Фиг. 9 и 10 изображают схематические разрезы вариантов выполнения, показанных, соответственно, на Фиг. 3-4 и Фиг. 5-6, показывающие дополнительные элементы предложенного устройства фильтрации приточного воздуха;
Фиг. 11 изображает блок-схему последовательности операций способа сборки предложенного устройства фильтрации приточного воздуха.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ
Как показано на Фиг. 1, электростанция 100 содержит систему 110 фильтрации приточного воздуха для удаления воды и примесей, например, пыли или песка, из воздушной массы 4, поступающей в электростанцию 100. Система 100 проходит от всасывающей секции 110а в нагнетательную секцию 110b и содержит расположенное выше по потоку устройство 1 фильтрации приточного воздуха для удаления воды из воздушной массы 4, поступающей в систему 110 фильтрации, и несколько расположенных ниже по потоку фильтрационных модулей 111 для удаления твердых примесей из воздушной массы 4, протекающей от расположенного выше по потоку устройства 1.
Устройство 1 содержит несколько предохранительных погодных кожухов 102а-с (на Фиг. 1 показаны три предохранительных погодных кожуха) для защиты всасывающей секции 110а от погодных агентов, и первый верхний по потоку участок 103 корпуса 103 фильтра, расположенного рядом с предохранительными погодными кожухами 102а-с. Расположенные ниже по потоку фильтрующие модули 111 размещены во втором нижнем по потоку участке 103b корпуса 103 фильтра, причем второй участок 103b проходит от первого участка 103а к нагнетательной секции 110b системы 110 фильтрации воздуха. Расположенные ниже по потоку фильтрационные модули 111 представляют собой модули известных типов и могут быть расположены в нескольких конфигурациях, в зависимости от конкретных требований электростанции 100. Например, фильтрационные модули 111 могут содержать импульсные реактивные фильтры и/или высокоэффективные сухие воздушные (НЕРА) фильтры. Как правило, фильтрационные модули 111 подвержены засорению смесями капель воды и твердых примесей, и по этой причине они должны быть соединены с расположенным выше по потоку устройством 1 фильтрации приточного воздуха. Тем не менее, модули 111 не являются объектом настоящего изобретения и поэтому не описаны более подробно.
Воздушная масса 4, после обработки в системе 110 фильтрации воздуха, подается в тепловую машину 130 через впускной канал 120, соединяющий систему 110 с тепловой машиной 130.
Тепловая машина 130 может представлять собой тепловую машину различных типов, причем все они требуют подачу в них воздуха, свободного от твердых примесей и, следовательно, все они требуют, чтобы перед ними была установлена фильтрационная система, содержащая по меньшей мере фильтрационные модули 111. Например, в известных вариантах выполнения электростанции 100 тепловая машина 130 представляет собой поршневой двигатель. В других известных вариантах выполнения электростанции 100 машина 130 представляет собой газотурбинный двигатель, содержащий расположенный выше по потоку воздушный компрессор, расположенную ниже по потоку турбину и расположенную между ними камеру сгорания.
Первый вариант выполнения устройства 1 фильтрации приточного воздуха более подробно изображен на Фиг. 2-4. Со ссылкой на Фиг. 2-4, устройство 1 содержит несколько проходов 3 (только два прохода 3 показаны по соображениям ясности) для нагнетания воздушной массы 4 из впускной секции 5 устройства 1 в выпускную секцию 6 устройства 1. Впускная секция 5 совпадает со всасывающей секцией 110а системы 110 фильтрации, а выпускная секция 6 разделяет первый и второй части 103а, b корпуса 103 фильтра. Проходы 3 содержат соответствующие первые части 3а, ограниченные предохранительными погодными кожухами 102а-с, и соответствующие вторые части 3b, проходящие в первой расположенной выше потоку части 103а корпуса 103 фильтра. Проходы 3, как в первой, так и во второй части 3а, b, ограничены внутренними поверхностями 3с, которые ограничивают проточный путь для воздушной массы 4, протекающей из впускной секции 5 к выпускной секции 6.
В каждом проходе 3 устройство 1 содержит сепаратор 10 для отделения воды от воздушной массы 4. Сепаратор 10 неподвижен относительно прохода 3 и расположен между впускной секцией 5 и выпускной секцией 6, чтобы, таким образом, пересекать проточный путь воздушной массы 4, протекающей в проходе 3 от впускной секции 5 к выпускной секции 6. В частности, сепаратор 10 расположен в проходе 3 между его первой и второй частями 3а, b. Сепаратор 10 отстоит на некоторое расстояние от внутренней поверхности 3c прохода 3.
Сепаратор 10 содержит первую свободную поверхность 20 и вторую свободную поверхность 21 и ориентирован таким образом, что первая и вторая поверхности являются, соответственно, расположенными выше и ниже по потоку относительно проточного пути воздушной массы 4. Как первая, так и вторая поверхность 20, 21 содержит расположенный выше по потоку край 20а, 21а и расположенный ниже по потоку край 20b, 21b, ориентированные, соответственно, по направлению к впускной секции 5 и выпускной секции 6. Сепаратор 10 содержит каплеуловитель 11 и коагулятор 12, ориентированные таким образом, что каплеуловитель 11 расположен рядом с первой расположенной выше по потоку поверхностью 20, а коагулятор 12 расположен рядом со второй расположенной ниже по потоку поверхностью 21. В качестве альтернативы, в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения (не показан), сепаратор содержит только каплеуловитель. В целом, для целей настоящего изобретения может использоваться сепаратор любого типа для отделения воды от воздушной массы 4, при условии, что он расположен в проходе 3 между впускной секцией 5 и выпускной секцией 6.
В проходе 3 предусмотрена неподвижная стенка 30, проходящая между расположенными ниже по потоку краями 20b, 21b и к внутренним поверхностям 3c проходов. Неподвижная стенка 30 пересекает проточный путь воздушной массы 4, которая принудительно отклоняется в сторону первой поверхности 20 сепаратора.
Устройство 1 дополнительно содержит датчик 23 давления между одной стороной и другой стороной неподвижной стенки 30, т.е. между первым и вторым участками 3а, b прохода, для измерения перепада давления на сепараторе 10.
Устройство 1 фильтрации дополнительно содержит перепускной элемент 15 в форме стенки, который выполнен с возможностью перемещения по отношению к сепаратору 10 и к проходу 3, между первым открытым положением (Фиг. 2), в котором воздушная масса принудительно пересекает сепаратор 10, протекая от первой 20 ко второй 21 поверхности, и вторым закрытым положением, в котором воздушная масса 4 протекает от впускной секции 5 к выпускной секции 6, не пересекая сепаратор 10. В первом положении воздушная масса 4, пересекающая сепаратор 10 воды, сначала проходит через каплеуловитель 11, а затем через коагулятор 12. Устройство 1 фильтрации содержит шарнир 18, расположенный на верхнем по потоку краю 21а второй свободной поверхности 21 сепаратора 10, вокруг которого перепускной элемент 15 поворачивается для перемещения между первым и вторым положением. Поворот перепускного элемента 15 вокруг шарнира 18 реализуется с помощью электрического исполнительного механизма 16. В качестве альтернативы, в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения (не показан), перепускной элемент 15 приводится в действие вручную или с помощью пневматического исполнительного механизма.
Когда перепускной элемент 15 находится в первом открытом положении, он проходит между шарниром 18 на сепараторе 10 и внутренней поверхностью 3c прохода 3, в противоположном направлении относительно неподвижной стенки 30. В первом открытом положении перепускной элемент 15 пересекает проточный путь воздушной массы 4, выполняя, таким образом, совместное действие с неподвижной стенкой 30, отклоняя воздушную массу 4 по направлению к первой поверхности 20 сепаратора.
Во втором закрытом положении перепускной элемент 15 примыкает ко второй поверхности 21 сепаратора 10 и отстоит на некоторое расстояние от внутренней поверхности 3c прохода 3. В результате, когда перепускной элемент 15 находится в закрытом положении, проход 3 пересекается у первой поверхности 20.
Устройство 1 фильтрации приточного воздуха дополнительно содержит затвор 13, который выполнен с возможностью приведения в действие для выполнения совместного действия с перепускным элементом 15, чтобы изолировать сепаратор 10 от воздушной массы 4, протекающей в проходе 3, когда перепускной элемент 15 находится во втором закрытом положении.
Затвор 13 содержит несколько лопаток 14, приводимых в действие с помощью второго электрического исполнительного механизма 17, для закрытия (Фиг. 4), чтобы изолировать первую поверхность 20 от воздушной массы 4, когда перепускной элемент 15 находится в закрытом положении.
В качестве альтернативы, в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения (не показан), затвор 13 приводится в действие вручную или с помощью пневматического исполнительного механизма. Между перепускным элементом 15 и сепаратором 10 и между затвором 13 и сепаратором 10 предусмотрены уплотнительные средства для обеспечения воздухонепроницаемости, когда сепаратор 10 изолирован от воздушной массы 4, протекающей в проходе 3. Уплотнительные средства также предусмотрены между перепускным элементом 15 и внутренней поверхностью 3c прохода 3 для обеспечения воздухонепроницаемости между ними, когда перепускной элемент 15 находится в открытом положении. Второй вариант выполнения устройства 1 фильтрации приточного воздуха более подробно показан на Фиг. 5-6, причем идентичные элементы, изображенные на Фиг. 5-6, обозначены теми же самыми номерами позиций, используемых на Фиг. 1-4.
В варианте выполнения, показанном на Фиг. 5-6, вторая неподвижная стенка 31 проходит между верхним по потоку краем 21ab второй поверхности 21 и внутренней поверхностью 3c прохода 3, в противоположном направлении относительно неподвижной стенки 30. Первая и вторая стенки 30, 31 совместно способствуют пересечению проточного пути воздушной массы 4, которая принудительно проходит между первой и второй стенками 30, 31, где расположен сепаратор 10, как объяснено ниже.
В варианте выполнения, показанном на Фиг. 5-6, сепаратор 10 выполнен как единое целое с перепускным элементом 115 и перемещается вместе с ним между первым открытым положением (Фиг. 5) и вторым закрытым положением (Фиг. 6).
В вариантах выполнения, показанных на Фиг. 2-4, в первом открытом положении, перепускной элемент 115, включая сепаратор 10, находится на отдаленном расстоянии от внутренней поверхности 3c прохода 3, в положении, по существу совпадающим с положением сепаратора 10. В вариантах выполнения, показанных на Фиг. 2-4, во втором закрытом положении, перепускной элемент 115 занимает место 32 во второй неподвижной стенке 31 близко к внутренней поверхности 3c прохода 3, в положении, по существу совпадающим с положением перепускного элемента 15. В вариантах выполнения, показанных на Фиг. 5-6, затвор 113 предусмотрен для выполнения совместного действия с перепускным элементом 115, чтобы изолировать сепаратор 10 от воздушной массы 4, протекающей в проходе 3, когда перепускной элемент 115 находится во втором закрытом положении. Затвор 113 функционально и конструктивно эквивалентен затвору 13 в первом варианте выполнения. Затвор 113 неподвижно закреплен на перепускном элементе 115 и перемещается вместе с ним между первым и вторым положениями. Затвор 113 содержит несколько лопаток 114 с приводом от электрического исполнительного механизма 17, для закрытия таким образом (Фиг. 6), чтобы изолировать первую поверхность 20 сепаратора 10 от воздушной массы 4, когда перепускной элемент 15 находится в закрытом положении.
Для обеспечения воздухонепроницаемости, когда лопатки 114 приведены в действие, чтобы изолировать сепаратор 10 от воздушной массы 4, протекающей в проходе 3, между затвором 113 и сепаратором 10 предусмотрены уплотнительные средства. В обоих описанных выше вариантах выполнения перепускной элемент 15, 115 перемещается между первым и вторым положениями, в соответствии со стратегиями приведения в действие, в зависимости от погодных условий и условий окружающей среды. Для управления такими стратегиями должны быть измерены характеристики воздуха, поступающего в устройство фильтрации приточного воздуха. Как схематично показано на Фиг. 1, электростанция 1 содержит пять датчиков 121а-е, чтобы, соответственно, измерять направление ветра, интенсивность ветра, относительную влажность, температуру и мутность. Измеренные данные передаются в систему 122 управления PLC, которая управляет также и тепловой машиной 130. В соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения, используется выделенная система управления PLC. Система 122 управления обрабатывает данные, измеренные с помощью датчиков 121а-е, и дает сигналы исполнительному механизму 16, через электрические соединения 123, перемещать перепускной элемент 15, 115 в соответствии с заранее заданными стратегиями приведения в действие.
В одном варианте выполнения настоящего изобретения, указанном выше, в котором перепускной элемент 15, 115 приводится в действие вручную, система 122 управления обрабатывает данные, измеренные с помощью датчиков 121а-е, и указывает оператору действие, которое должно быть выполнено над перепускным элементом 15, 115, в соответствии с заранее заданными стратегиями приведения в действие.
В первой стратегии приведения в действие направление ветра и интенсивность вместе с относительной влажностью и мутностью воздуха измеряют для определения состояния песчаной бури для электростанции, установленной в прибрежной области вблизи песчаной пустыни. Данные по направлению ветра используются для определения того, дует ли воздух с моря, т.е. без песка в нем, или с материка, т.е. потенциально с песком. Данные по интенсивности ветра используются для определения штормовых условий. Также очень низкая относительная влажность и высокая мутность помогает в определении штормовых условий. В таком состоянии стратегия приведения в действие требует переместить перепускной элемент 15, 115 во второе закрытое положение, и изолировать его с помощью затвора 13, 113.
Во второй стратегии приведения в действие относительную влажность и температуру измеряют для определения условий точки замерзания. В таких условиях стратегия приведения в действие требуется, чтобы оставить перепускной элемент 15, 115 в первом открытом положении до тех пор, пока лед, образовавшийся на сепараторе 10, не приведет к тому, что перепад давления, измеряемый датчиком 23 давления, возрастет до неприемлемых значений. Когда перепад давления, измеряемый датчиком 23 давления, имеет значение выше заранее заданного порогового значения, перепускной элемент 15, 115 перемещается во второе закрытое положение, по меньшей мере до тех пор, пока не будут достигнуты размораживание и просушивание сепаратора 10.
Другие стратегии приведения в действие могут применяться в соответствии с конкретными требованиями электростанции 100 и, в частности, тепловой машины 130.
Как в первом, так и во втором варианте выполнения, описанном выше, устройство 1 фильтрации приточного воздуха дополнительно содержит средства 25 обеспечения потока для подачи воздуха от по меньшей мере одного источника воздуха по направлению к сепаратору 10, когда перепускной элемент 15 или 115 находится во втором закрытом положении, а затвор 13 или 113 приведен в действие для выполнения совместного действия с перепускным элементом 15 или 115, чтобы изолировать сепаратор 10 от воздушной массы 4, протекающей в проходе 3. Когда источник воздуха представляет собой источник горячего воздуха, средство 25 обеспечения потока может быть использовано для достижения размораживания и просушивания сепаратора 10 быстрым и эффективным образом. Кроме того, средство 25 обеспечения потока может быть использовано, чтобы создать избыточное давление в сепараторе 10 относительно приточного потока воздушной массы 4, когда сепаратор 10 находится во втором закрытом положении и физически изолирован от приточной воздушной массы 4. Такое избыточное давление предотвращает прохождение примесей через перепускной элемент 15, 115 и/или затвор 13, 113, достигая, тем самым, сепаратора 10. Во всех случаях источник воздуха предпочтительно представляет собой источник чистого воздуха, с тем, чтобы не загрязнять сепаратор 10.
Третий вариант выполнения устройства 1 фильтрации приточного воздуха показан более подробно на Фиг. 7. Идентичные элементы, показанные на Фиг. 7, обозначены теми же самыми номерами позиций, которые используются на Фиг. 1-6.
Третий вариант выполнения отличается от первого варианта выполнения тем, что предыдущее устройство 1 фильтрации содержит один проход 3 для подачи воздушной массы 4 из впускной секции 5 устройства 1 фильтрации приточного воздуха к выпускной секции 6 устройства 1 фильтрации приточного воздуха.
Устройство 1 фильтрации содержит два сепаратора 10а, b воды, соответственно, верхний и нижний, в одном проходе 3 для отделения воды от воздушной массы 4.
Когда перепускной элемент 15 в форме стенки верхнего сепаратора 10а находится в первом открытом положении, он проходит между соответствующим шарниром 18 на сепараторе 10а и внутренней поверхностью 3c прохода 3, как и в первом варианте выполнения, изображенном на Фиг. 2-4. В отличие от первого варианта выполнения, показанного на Фиг. 2-4, перепускной элемент 15 нижнего сепаратора 10b проходит между соответствующим шарниром 18 на сепараторе 10b и нижним по потоку краем 20b первой поверхности 20 верхнего сепаратора 10а. На расположенном ниже по потоку краю 20b и/или на перепускном элементе 15 сепаратора 10b предусмотрены уплотнительные средства для обеспечения герметичности между такими элементами, когда перепускной элемент 15 сепаратора 10b находится в открытом положении. В соответствии с третьим вариантом выполнения, изображенном на Фиг. 7, для защиты всасывающей секции 110а от погодных агентов на устройстве 1 фильтрации приточного воздуха установлен один предохранительный погодный кожух 102а. Дополнительный предохранительный погодный кожух 102d, отходящий от расположенного выше по потоку края 20а первой поверхности 20 каждого сепаратора 10а, b, может быть установлен в случае наличия требований по соображениям акустики.
Четвертый вариант выполнения устройства 1 фильтрации приточного воздуха показан более подробно на Фиг. 8. Идентичные элементы, показанные на Фиг. 8, обозначены теми же самыми номерами позиций, которые используются на Фиг. 1-7.
Четвертый вариант выполнения отличается от третьего варианта выполнения, изображенного на Фиг. 7, тем, что вместо затвора 13 для изолирования каждого сепаратора 10а, b от воздушной массы 4, протекающей в одном проходе 3, когда перепускной элемент 15 находится во втором закрытом положении, используется второй элемент 213 в форме стенки. Каждый второй элемент 213 в форме стенки шарнирно соединен с расположенным ниже по потоку краем 20b первой поверхности 20 каждого сепаратора 10а, b, соответственно, для того, чтобы иметь возможность поворота из первого открытого положения, удаленного от первой поверхности 20, во второе закрытое положение, находящееся рядом с первой поверхностью 20. Перепускной элемент 15 нижнего сепаратора 10b и второй элемент 213 в форме стенки верхнего сепаратора 10а расположены рядом друг с другом, когда они оба находятся в открытом положении, как показано на Фиг. 8. На втором элементе 213 формы стенки и/или на перепускном элементе 15 предусмотрены уплотнительные средства для обеспечения воздухонепроницаемости между ними, когда они находятся рядом друг с другом в открытом положении. В соответствии с другими вариантами выполнения (не показаны), конструктивно и функционально похожими на третий и четвертый варианты выполнения, в одном проходе 3 используется разное количество сепараторов 10 (один или три или большее количество сепараторов 10).
Со ссылкой на Фиг. 9 и 10, которые относятся, соответственно, к первому и ко второму варианту выполнения, средство 25 обеспечения потока содержит несколько ответвлений трубы, включая первое ответвление 25а, проходящее от впускного канала 120 к сепаратору 10, и второе ответвление 25b, проходящее от источника 135 горячего воздуха к сепаратору 10. Когда тепловой двигатель 130 представляет собой газотурбинный двигатель, источник 135 горячего воздуха, как правило, представляет собой нагнетательную секцию источника 135 горячего воздуха. Первое ответвление 25а содержит насос 26 для подачи воздуха из впускного канала 130 сепаратора 10, и управляющий клапан 26а, расположенный непосредственно за насосом 26. Второе ответвление 25b содержит средство 27 перехвата, например, управляющий клапан для управления потоком горячего воздуха от источника 135 к сепаратору 10. Средство 25 обеспечения потока дополнительно содержит третье ответвление 25c для присоединения как первого, так и второго ответвления 25а, b к каждому сепаратору 10 устройства 1 фильтрации приточного воздуха. Третье ответвление 25c содержит главную трубку 28 и вторичные трубки 29а-b, отходящие от главной трубки 28, причем каждая из вторичных трубок 29а-b соединена с соответствующим сепаратором 10 (на Фиг. 7-8 из соображений ясности изображены две вторичные трубки 29а-b). В каждой вторичной трубе 29а-b для регулирования потока воздуха в каждой из вторичных трубок 29а-b независимо от других, предусмотрено соответствующее средство 33 перехвата, например, управляющий клапан. В первом варианте выполнения устройства 1 фильтрации приточного воздуха каждая вторичная трубка 29а-b непосредственно соединена с соответствующим сепаратором 10 (Фиг. 9). Во втором варианте выполнения устройства 1 фильтрации приточного воздуха каждая вторичная трубка 29а-b соединена с соответствующим местом 32, занимаемым сепаратором 10, когда он находится в соответствующем втором закрытом положении (Фиг. 10). Воздух, подаваемый через вторичные трубки 29а-b, пересекает соответствующий сепаратор 10 и, наконец, выпускается в атмосферу через соответствующую расположенную ниже по потоку трубку 34. В каждой расположенной ниже по потоку трубке 34 предусмотрен датчик 35 относительной влажности, выполненный для управления средством 33 перехвата по меньшей мере в одной рабочей конфигурации. Например, датчик 35 влажности может идентифицировать сухое состояние сепаратора 10, когда последний подсоединен к источнику 135 размораживания и просушивания. Когда достигается такое сухое состояние, горячий воздух в сепараторе 10 больше не нужен, и соответствующий управляющий клапан 33 может быть активирован, чтобы изолировать соответствующую вторичную трубку 29а-b.
Элементы, описанные на Фиг. 9 и 10, могут быть также легко адаптированы к третьему и четвертому вариантам выполнения, изображенным на Фиг. 7 и 8.
В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения (не показан) для присоединения каждого сепаратора 10 к источнику воды предусмотрены средства обеспечения потока воды. Это особенно полезно в условиях пустыни, в которых сепаратор 10, когда он изолирован от воздушной массы 4, протекающей в проходе 3, может быть промыт путем впрыскивания воды с помощью таких средств обеспечения потока воды.
Таким образом, операции по техническому обслуживанию сепаратора 10 существенно снижаются.
В пятом варианте выполнения настоящего изобретения, схематически изображенном на Фиг. 11, способ 200 сборки устройства 1 фильтрации приточного воздуха включает четыре основных этапа 210, 220, 230, 240.
На первом этапе 210 в устройстве 1 фильтрации приточного воздуха выполняют проход 3 таким образом, что проточный путь для воздушной массы 4 ограничен от впускной секции 5 устройства 1 фильтрации приточного воздуха до выпускной секции 6 устройства 1 фильтрации приточного воздуха.
На втором этапе 220 в проходе 3 размещают сепаратор 10 для отделения влаги от воздушной массы 4, причем сепаратор 10 размещают между впускной секцией 5 и выпускной секцией 6 устройства 1 фильтрации приточного воздуха.
На третьем этапе 230 устанавливают перепускной элемент 15, 115. Перепускной элемент 15, 115 выполнен с возможностью перемещения из первого открытого положения, в котором воздушная масса 4 принудительно пересекает сепаратор 10, во второе закрытое положение, в котором воздушная масса 4 протекает от впускной секции 5 к выпускной секции 6, не пересекая сепаратор 10.
На четвертом этапе 240 устанавливают затвор 13, 113, который размещают с возможностью приведения в действие для выполнения совместного действия с перепускным элементом 15, 115, чтобы изолировать сепаратор 10 от воздушной массы 4, протекающей в проходе 3, когда перепускной элемент 15, 115 находится во втором закрытом положении.
На пятом, необязательном, этапе устанавливают средства 25 обеспечения потока, предназначенные для подачи воздуха от по меньшей мере одного источника воздуха по направлению к сепаратору 10, когда перепускной элемент 15, 115 находится во втором закрытом положении, а затвор 13, 113 приведен в действие для выполнения совместного действия с перепускным элементом 15, 115, чтобы изолировать сепаратор 10 от воздушной массы 4, протекающей в проходе 3.
Настоящее изобретение обеспечивает возможность реализации приведенных выше целей и преимуществ. Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает возможность достижения дополнительных преимуществ. В частности, способ, описанный выше, может быть использован в реставрации традиционной системы фильтрации приточного воздуха, в том числе устройства фильтрации приточного воздуха, выполненного в соответствии с настоящим изобретением.
Это описание использует примеры для описания изобретения, в том числе предпочтительных вариантов выполнения, а также, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области использовать изобретение на практике, в том числе изготавливать и использовать любые устройства или системы и выполнять любые включенные способы. Патентоспособный объем изобретения определяется формулой изобретения и может включать другие примеры, которые будут очевидны специалистам в данной области техники. Такие другие примеры предназначены находиться в пределах объема формулы изобретения, если они имеют конструктивные элементы, которые не отличаются от буквального изложения формулы изобретения, или если они включают эквивалентные конструктивные элементы с несущественными отличиями от буквального языка формулы изобретения.