[发明专利]替换燃气涡轮机部件涂层的材料组分的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在燃气涡轮机运行期间替换燃气涡轮机部件涂层的材 料组分的方法。

背景技术

任何燃气涡轮机的运行都会导致涡轮机部件通过氧化损坏而老化。这些 部件的寿命和强度受到限制。因此，涡轮机部件从机器上被拆下以进行修整。 这种方法的缺陷是在修整过程中机器必须停止运行。因此，这种方法昂贵且 中断了机器的运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种替换燃气涡轮机部件涂层的材料组分的方法， 该方法能在原位执行，即在燃气涡轮机运行过程中执行。

该目的通过如权利要求1所述的方法来解决。从属权利要求描述了本发 明的优选方案。

根据本发明，提出一种在燃气涡轮机运行过程中替换燃气涡轮机部件涂 层的材料组分的方法，其中

-使燃气涡轮机部件带电，

-使材料组分以与所述燃气涡轮机相反的极性带电，以及

-所述材料组分被添加到液流中，该液流以其本身或与至少一种其他液 体混合之后流到所述燃气涡轮机部件。

液体在与至少一种其他液体混合的过程中或之后，还可以经历化学反 应，例如只要材料组分的大部分不被这种化学反应改变，液体就可以是燃烧 的排放气体。

这种方法能在涡轮机的运行过程中执行。因此，涡轮机不必停止运行， 并且此外，涡轮机部件不必为了修整而从涡轮机上拆卸。

通过使用静电燃料系统(electrostatic fuel system)，例如在EP1 139 020 A1中描述的那样，组分能带电。材料组分被添加到液体中，该液体流到燃 气涡轮机并被点燃。带电的材料组分将达到非常高的温度且一部分将被烧 掉。但是，一部分没有被烧损而是熔化并到达涡轮机部件。由于要被所述材 料组分替换的燃气涡轮机部件的材料组分以相反的极性带电，所以所述材料 组分会被吸引到涡轮机部件的表面。具体说，材料组分被燃气涡轮机的叶片 表面和/或桨片表面吸引，所述表面以与所述材料组分的电荷相反的极性带 电。叶片和/或桨片的电荷密度与表面特征成比例，以使得最不规则区域具有 最高的电荷密度，由此吸引最大比例的材料组分。

有利的是，部件是金属涂层的。金属涂层可以以容易且简单的方式带电。

当液流为燃料流时特别有利。燃料可以在燃气涡轮机中点燃，以便在燃 气涡轮机的燃烧段中获得能够熔化材料组分的温度。材料组分的熔化特别有 利。在熔化状态下，材料组分不会损坏涡轮部件表面，如同在固态状态下一 样，且可以实现与涂层的良好结合，通过该结合，材料组分被替换。

还可保证保护性材料优先结合到那些温度最高的区域(即最需要保护的 区域)。此外，因为最需要涂层的是存在最高温度流的地方，且这些最高温 度流会具有成比例的更多的保护性材料和其更好的熔化，所述方法会在涡轮 最需要保护的那些区域优先获得保护。

在本发明的优选实施例中，燃料通过静电燃料喷射系统(electrostatic fuel injection system)喷射。静电燃料喷射系统例如在EP 1 139 020 A1中有所描 述，该文献作为关于电燃料喷射系统的参考。通过使燃料带静电，燃烧稳定 性和发动机性能得以增强。同时，被添加到燃料中的材料组分也将带电。

涡轮机部件的涂层例如可以是MCrAlY，其中M代表铁(Fe)、钴(Co) 或镍(Ni)，且Y代表稀土元素，例如铪(Hf)和/或钇(Y)和/或硅(Si)。 在这种情况下，材料组分可以是铝的化合物。通常，铝的化合物(aluminium compound)对温度相对稳定且在达到高温时不容易分解。

具体说，铝的化合物可以是氧化铝复合物(aluminium oxide compound)。 氧化铝复合物具有高的熔点，以使得其可以在燃气涡轮机的燃烧段中熔化并 以熔化的状态撞击燃气涡轮机部件表面并在该表面上固化。