[發明專利]發電渦輪系統

無效

• 申請號: 200910007404.2
• 申請日: 2009-02-01
• 公開（公告）號: CN101498241A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: G·L·賽登;S·A·萊昂內;J·E·肖爾斯;V·G·哈特曼;D·C·霍菲爾;T·W·范德普特;S·皮埃爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C3/06
• 分類號: F02C3/06;F02C6/00;F01D5/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥夌;劉華聯

技術領域

本申請大體涉及渦輪發動機及系統。更具體而言，但并非為了限制，本申請涉及通過使用尤其是多軸裝置和/或半速發電機來提高渦輪性能的系統。

背景技術

隨著能量成本和需求的與日俱增，提高燃氣渦輪的效率一直是極為重要的目標。為了實現這個目標，已提出能處理增大質量流的更大燃氣渦輪作為提高發電效率的方法。然而，用于發電的燃氣渦輪通常由于兩個因素的相互作用而在大小方面受到限制。第一，發電燃氣渦輪通常以交流(AC)電網的相同頻率運轉，以避免使用減速齒輪箱。結果，因為世界上大多以50Hz或60Hz的頻率配送交流電，因此發電燃氣渦輪的運轉頻率限制為50Hz或60Hz。(注意，為了簡潔和清晰，下文中兩個最常用的發電頻率即50Hz和60Hz將稱為60Hz。除非另外說明，應知60Hz頻率的引用也包括50Hz以及可用于交流電網的類似頻率的引用。)

第二因素是當前材料無法承受與更大渦輪的轉動部件相關聯的離心應力。由于渦輪在大小和質量流上的增大，渦輪的轉動部件必然也在大小和重量上增大。然而，對于轉動部件如渦輪輪葉，如果保持50-60Hz的正常運轉頻率，則在大小和重量上的這種增大會致使這些部件所經受離心應力的劇增。作為本領域的一名普通技術人員將理解，對于渦輪的低壓級或后級的更大更重的渦輪輪葉來說，這種情況特別麻煩。在駐留有更大的壓縮機葉片的壓縮機前段，過大的離心應力類似地可能是個限制性的難題。因此，當前材料的限制無法或非常昂貴地制造將在這些更大渦輪上成功運轉的部件。

一般而言，這兩個問題的結合限制了可經濟有效地構建發電渦輪的大小。結果，無法實現更大和更有效的渦輪。因此，需要改善渦輪運轉的方法和系統，以允許在有效成本的方式下構建和運轉更大的渦輪。

發明內容

因此，本申請描述了一種發電渦輪系統，其可包括壓縮空氣流的軸向式壓縮機，該空氣流隨后在燃燒器中與燃料相混合并燃燒以便引導所得到的熱氣流通過渦輪。渦輪可包括高壓渦輪段和低壓渦輪段。高壓渦輪段可經由第一軸聯接到高壓壓縮機段上，以便在運轉中高壓渦輪段驅動軸向式壓縮機。并且，低壓渦輪段可經由第二軸聯接到低速發電機上，以便在運轉中低壓渦輪段驅動低速發電機。

本申請進一步描述了發電渦輪系統，其可包括：1)包括兩個段的渦輪，即分別駐留在單獨的軸上的高壓渦輪段和低壓渦輪段；2)壓縮空氣流的軸向式壓縮機，該空氣流隨后在燃燒器中與燃料相混合并燃燒以便引導所得到的熱氣流通過渦輪；3)四極發電機；以及4)第一軸，其將高壓渦輪段聯接到軸向式壓縮機上，以便在運轉中高壓渦輪段驅動軸向式壓縮機；以及5)第二軸，其將低壓渦輪段聯接到四極發電機上，以便在運轉中低壓渦輪段驅動四極發電機。

結合附圖和附屬權項，查閱下文的優選實施例的詳細描述，本申請的這些和其它特征將變得清楚。

附圖說明

圖1是顯示了根據常規設計的發電渦輪系統的構造的示意圖。

圖2是顯示了根據本申請的實施例的發電渦輪系統的構造的示意圖。

圖3是顯示了根據本申請的備選實施例的發電渦輪系統的構造的示意圖。

圖4是顯示了根據本申請的備選實施例的發電渦輪系統的構造的示意圖。

圖5是顯示了根據本申請的備選實施例的發電渦輪系統的構造的示意圖。

圖6是顯示了根據本申請的備選實施例的發電渦輪系統的構造的示意圖。

圖7是顯示了根據本申請的備選實施例的發電渦輪系統的構造的示意圖。

圖8是顯示了根據本申請的備選實施例的發電渦輪系統的構造的示意圖。

圖9是顯示了根據本申請的備選實施例的發電渦輪系統的構造的示意圖。

零件清單

燃氣渦輪發動機?100

公共軸?108

渦輪?112

發電機?116

燃燒器?120

發電渦輪系統?200

高壓渦輪段?204

低壓渦輪段?208

低速發電機?212

第一軸?216

第二軸?220

發電渦輪系統?300

蒸汽渦輪?302

發電渦輪系統?400

發電渦輪系統?500

發電渦輪系統?600

高壓壓縮機段?602

低壓壓縮機段?606

發電渦輪系統?700

發電渦輪系統?800

高速發電機?802

發電渦輪系統?900

第一軸?902