[發明專利]具有初級和次級潤滑油冷卻器的燃氣渦輪機及操作其的方法

有效

• 申請號: 201380012697.8
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN104302894B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發明（設計）人: S.貝;F.維蒂;M.拉澤里;R.梅爾洛;D.馬庫奇
• 申請（專利權）人: 諾沃皮尼奧內股份有限公司
• 主分類號: F02C7/12
• 分類號: F02C7/12;F02C7/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

技術領域

本發明涉及燃氣渦輪機，特別是航空改型(aeroderivative)燃氣渦輪機。更具體地，本發明涉及對用于燃氣渦輪機的潤滑油回路和潤滑油換熱器的改進。

背景技術

潤滑油(或機油)特別用于在燃氣渦輪機中以對支承燃氣渦輪機的轉軸的軸承進行潤滑和冷卻。根據燃氣渦輪機的結構和設計，燃氣渦輪機可以包括一個或多個轉軸。

在一些已知的燃氣渦輪機中，潤滑油還用于改變燃氣渦輪機的固定或旋轉的輪葉和葉片的幾何形狀，例如以使幾何形狀適應特定的操作條件。在該情況下，潤滑油回路將不僅向軸承提供潤滑油，而且還向包括液壓致動器的液壓系統提供潤滑油以用于控制渦輪機的幾何形狀。

這造成大量的熱被傳遞給潤滑油。從潤滑油去除熱變得必要，以便將潤滑油并且因此將潤滑油循環通過的機械部件保持在可接受的溫度下。

圖1示意性地示出了具有潤滑油循環系統的燃氣渦輪機。燃氣渦輪機作為整體由附圖標記1示出。在圖1中所示的實施例中，燃氣渦輪機包括壓縮機3、高壓渦輪機5、動力渦輪機7(也被稱為低壓渦輪機)、以及燃燒器9。燃氣渦輪機被容納在渦輪機組件(圖1的示意圖中未示出)中。壓縮機3的轉子和高壓渦輪機5的轉子扭轉地連接至公共的軸11。該公共的軸11在機器外殼中由軸承13和15支承。壓縮機3和高壓渦輪機5以相同的轉速旋轉。動力渦輪機7的轉子扭轉地連接至轉軸17，該轉軸17在機器外殼中由軸承19和21支承。

被壓縮機3壓縮的空氣進入燃燒器9，在燃燒器9處，壓縮空氣與氣態或液態燃料混合。燃料被點燃并且產生高壓高溫的燃燒氣體。燃燒氣體在高壓渦輪機5中膨脹，以產生功率以用于通過軸11驅動壓縮機3。部分膨脹的燃燒氣體隨后在動力渦輪機7中進一步膨脹。動力渦輪機中的進一步膨脹所產生的功率用于驅動負載，例如壓縮機或壓縮機組、發電機等。在圖1的示意圖中，負載被大體示為23。

潤滑油循環通過軸承13、15、19和21，以潤滑軸承并且從軸承去除熱。為此目的提供潤滑油回路23。潤滑油回路包括潤滑油箱25，潤滑油通過潤滑油泵27從潤滑油箱25被吸入，該潤滑油泵27通過潤滑油管29進給潤滑油。潤滑油隨后被分配給燃氣渦輪機1的軸承。來自軸承13、15、19和21的潤滑油被收集在收集管道31中并且通過清洗泵33回到潤滑油箱25，止回閥35設置于該清洗泵33的下游。清洗泵33將軸承13、15、19和21保持在略微負壓下，以避免潤滑油離開軸承并溢流至燃氣渦輪機1。初級潤滑油冷卻器37設置于清洗泵33與潤環油箱25之間，潤滑油流動通過該初級潤滑油冷卻器37并且在潤滑油回到潤滑油箱25之前從潤滑油去除熱。初級潤滑油冷卻器37可以包括油/空氣換熱器。附圖標記39示意性地表示鼓風機，該鼓風機產生氣流，以用于從流過初級潤滑油冷卻器37的潤滑油去除熱。初級潤滑油冷卻器37也可以是油/水換熱器，而不是油/空氣換熱器。

在一些實施例中，本領域技術人員已知的是，燃氣渦輪機包括幾何形狀可變的液壓系統40。該系統使用在潤滑油回路23中循環的潤滑油來驅動燃氣渦輪機1的可移動葉片的移動，以便使燃氣渦輪機的幾何形狀適應操作條件。提供高壓潤滑油泵41以增大潤滑油的壓力并且將加壓潤滑油進給至幾何形狀可變的液壓系統40的致動器。從幾何形狀可變的液壓系統40回到潤滑油管29中的潤滑油已被加熱并且其溫度已升高。在一些情況下，次級潤滑油冷卻器43變得需要，以去除當潤滑油在幾何形狀可變的液壓系統40中循環時傳遞給潤滑油的過量的熱。例如，該次級潤滑油冷卻體43可以是油/空氣或油/水換熱器。

當燃氣渦輪機1停機時，清洗泵33停止并且阻止潤滑油從收集管道31流向潤滑油箱25。這可以造成渦輪機械的軸承的溢流。

發明內容

根據一些實施例，次級潤滑油冷卻器布置于渦輪機組件內部。有利地，次級潤滑油冷卻器布置于渦輪機組件內，使得一部分冷卻氣流流過次級潤滑油冷卻器并且從其去除熱，所述冷卻氣流在渦輪機組件中循環并且被提供用于冷卻燃氣渦輪機外殼。次級潤滑油冷卻器布置于使得在停機的情況下防止燃氣渦輪機的溢流的位置處。這例如通過將次級潤滑油冷卻器布置在燃氣渦輪機的旋轉軸線下方(即燃氣渦輪機軸下方)的位置處得以實現。在該背景下，如果燃氣渦輪機具有多于一個的軸，例如一個布置于另一個內的兩個或多個共軸的軸(如同通常為雙軸或多軸航空改型燃氣渦輪機提供的)，定義“燃氣渦輪機軸下方”應當被理解成表示燃氣渦輪機的一個或多個軸的組合下方的部位或位置處。更具體地，燃氣渦輪機軸下方的意思是處于比軸(多個軸)以及相關軸承低的位置。