張云芳（國家知識產(chǎn)權局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心,江蘇　蘇州　215000）

燃氣輪機進氣過濾專利技術綜述

張云芳
（國家知識產(chǎn)權局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心,江蘇蘇州215000）

燃氣輪機進氣過濾對燃氣輪機的效率具有重要的影響。本文以專利數(shù)據(jù)庫中的檢索結果為分析樣本，通過對燃氣輪機進氣過濾技術領域的國內外專利申請趨勢、發(fā)展脈絡方面的統(tǒng)計，從專利文獻的視角對燃氣輪機的發(fā)展進行了全面分析。

燃氣輪機；過濾；專利；技術綜述

1　前言

任何燃氣輪機，即使在相對清潔的環(huán)境，由于其巨大的空氣消耗量，其也可以吸入大量的外來物質；而這些外來物質將對燃氣輪機的性能產(chǎn)生嚴重的影響。進氣對燃氣輪機的損壞主要分為以下幾個方面[1]：

（1）污染物對壓氣機的侵蝕。侵蝕不但降低空氣動力性能，而且壓氣機葉片截面面積的降低能導致嚴重的渦輪機損傷，因為增加了局部應力，在運行期間將被破壞松動。同時長時間的沖刷還是可以在葉片上造成蝕損斑，使得葉片變得粗糙，降低壓氣機的空氣動力學性能。

（2）熱腐蝕。在燃燒過程中，吸入的金屬與氧和/或硫化合后，堆積在熱通道部件的表面上，使得通道上正常的保護的氧化膜被破壞。

（3）結垢。動靜葉表面經(jīng)侵蝕會變得粗糙，隨著粘附在其表面的吸入物質會加快表面的粗糙。綜上所述，如何降低進入燃氣輪機的空氣中的雜質含量，降低雜質對設備的腐蝕和破損并盡量減少清理和維修的工作量成為一個值得研究的課題。

本文的主要目的在于通過檢索和統(tǒng)計分析燃氣輪機除塵的專利申請，全面了解國內外燃氣輪機除塵技術的狀況，分析該領域的專利申請和技術發(fā)展趨勢，希望能夠為燃氣輪機除塵的發(fā)展提供借鑒。

2　燃氣輪機進氣除塵專利技術分析

2.1中國專利申請趨勢

燃氣輪機進氣過濾專利在中國的總體申請量僅有不到200篇，這說明中國在該領域的研究較少。該燃氣輪機進氣過濾的專利在中國起始于20世紀80年代初期，直至2008年發(fā)展都較為緩慢，專利申請量處于階段性起伏平穩(wěn)發(fā)展階段；2011年達到增長高峰，說明該階段對該技術領域的研究力度有所加大；2011-2013年從現(xiàn)有數(shù)據(jù)上看存在回落，一方面于有些專利申請上位公開有關；另一方面也表面燃氣輪機進氣過濾可能進入了一個研究瓶頸期，只有突破現(xiàn)有的瓶頸才能迎來更深入的研究開發(fā)。

2.2全球專利申請分析

燃氣輪機進氣過濾的專利申請人最多的是日本，然后是美國、中國、英國，排在前4位的申請人的申請量超過全世界總申請量的一半以上。上述情況的出現(xiàn)與日本較為重視航空工業(yè)的發(fā)展是不可分割的。日本無論在財力、物力上均大力支持航空工業(yè)的發(fā)展，并且為此還專門制定了《航空工業(yè)振興法》。

從4個最主要分布區(qū)域申請人1940年至今的專利申請數(shù)量趨勢可以看出，總體上專利申請數(shù)量呈逐步增長的趨勢，英國在燃氣輪機進氣過濾方面活躍在最初的幾年時間內；而美國的專利申請量相對于其他國家來自2007年之后至今其增長趨勢要高于其他國家；日本的專利申請量自1988年至1999年出現(xiàn)過穩(wěn)步增長的趨勢，但自1999年至今，其專利申請量有下滑的趨勢，但是還是要高于其他國家。

2.3發(fā)展脈絡

自20世紀40年代末開始，出現(xiàn)了較為早期和初步的有關燃氣輪機進氣過濾的專利申請；至今，這項技術已經(jīng)歷了六十余年的發(fā)展歷程，在這過程中，隨著技術的不斷進步、成熟和完善，燃氣輪機進氣過濾也經(jīng)歷了從最開始的較為簡單、單一的構成到綜合、多元化和系統(tǒng)化的構成的不斷發(fā)展過程。

20世紀40年代至20世紀70年代末是燃氣輪機進氣過濾的初步發(fā)展階段。在這段時間里，燃氣輪機進氣過濾出現(xiàn)了早起申請，經(jīng)歷了從無到有的過程，同時也表明人們開始關注到進氣顆粒對燃氣輪機效率的影響；1948年申請人ROBERTCLARKSONPLUMB提交了有關燃氣輪機進氣過濾的早期申請，在其專利中采用了氣流偏轉的方式對進氣中的灰塵或固定顆粒進行清除進而使進氣保持一定的清潔；1967年申請人GENELECTRIC提交了在氣流發(fā)生偏轉的位置設定了分離支氣道的專利申請；這都是燃氣輪機進氣過濾最初的單一除塵方式；

20世紀70年代末至20世紀90年代末，是燃氣輪機進氣除塵的高速發(fā)展階段。人們意識到單一的過濾方式存在多個缺陷，如更換濾芯需要停機、過濾效果不甚理想等等。故此人們將關注點轉移至多種過濾方式組合的方式除塵。如袋式除塵與離心式除塵的組合、離心除塵與細網(wǎng)除塵的組合、機械除塵與靜電除塵的組合，上述組合常常是一個除去較大顆粒，一個用于去除細小顆粒，由此達到精細除塵的效果。

21世紀之后，是燃氣輪機進氣過濾的改進階段。隨著組合除塵在除塵系統(tǒng)中的采用，人們逐漸意識到進氣中的水分等對除塵部件有較大的影響。自此開始了除濕除塵相結合的發(fā)展道路。

3　總結

燃氣輪機進氣過濾領域的專利文獻還是以國外申請占主要部分并引領該行業(yè)技術發(fā)展。日本、美國在該技術領域處于發(fā)展前沿，其中對美國的通用電氣公司、BHA控股公司等企業(yè)需要重點關注。從國內外的發(fā)展來看，國內燃氣輪機進氣過濾技術水平與國外差距還是比較大，在該些方面的研究力度應進一步加大。

[1]謝獻忠.進氣處理質量對燃氣輪機的影響[J].汽輪機技術,2007,49(03):226-229.

張云芳，女，河北安國人，碩士研究生，研究實習員。