[發明專利]具有三個耦接在中央傳動裝置上的渦輪機的渦輪系統以及用于運行工作機械的方法

有效

• 申請號: 201380017725.5
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN104204420A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: T.米勒;V.諾伊曼;M.奧費拉特;M.施萊爾
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F01D13/00
• 分類號: F01D13/00;F01D13/02;F01D15/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 梁冰;宣力偉

技術領域

本發明普遍涉及渦輪技術的領域。本發明尤其涉及具有多個渦輪機的渦輪系統，所述多個渦輪機關于工作流體的流動相互前后連接并且能夠共同地驅動工作機械。本發明還涉及具有這種渦輪系統和機械地耦接到渦輪系統上的工作機械的渦輪設備。此外，本發明涉及一種用于借助于這種渦輪系統運行工作機械的方法。

背景技術

為了將熱能轉換成機械能，經常使用渦輪機并且尤其是汽輪機。在運行已知的渦輪機或者汽輪機系統時，工作流體或者說蒸汽沿著流動方向典型地通過具有渦輪機軸的渦輪機進行釋放。在此，渦輪機能夠是所謂的多級渦輪機，該多級渦輪機具有多個相同的或者也不同的裝置，該裝置由各個轉子葉片組（轉子葉片組）以及定子葉片組（導向葉片組）構成。所述渦輪機軸要么直接地要么間接地通過單獨設立的傳動裝置驅動工作機械。

也替代地公開了一種渦輪系統，其中兩個分開的分別具有渦輪機殼體的渦輪機先后由工作流體流過。在這種情況下，所述兩個渦輪機布置在一個或者兩個分開的傳動軸上。所述兩個渦輪機經由傳動軸驅動工作機械。由于兩個典型地用于這種渦輪系統的渦輪機中通常少量的轉子葉片組，這種渦輪系統的熱力學效率是較低的。

發明內容

本發明的任務是實現一種簡單實現的渦輪系統、渦輪設備以及用于以良好的熱力學效率運行工作機械的方法。

該任務通過獨立權利要求的主題得到解決。本發明的有利的實施方式、其它特征以及細節由從屬權利要求、說明書以及附圖中獲得。在此，結合渦輪系統所描述的特征和細節當然也適用于渦輪設備的內容中以及用于運行工作機械的方法的內容中。相同地反過來也適用，從而關于各個發明方面的公開性，始終能夠相互參照。

根據本發明的第一方面描述了一種渦輪系統，其具有：（a）第一渦輪機；（b）第二渦輪機；（c）第三渦輪機；（d）中央傳動裝置，其在入口側與這三個渦輪機機械耦接并且在出口側具有機械的接頭，在該接頭上能夠連接接收機械能的工作機械；（e）第一流體管路，用于將工作流體從第一渦輪機傳輸到第二渦輪機；（f）第二流體管路，用于將工作流體從第二渦輪機傳輸到第三渦輪機；（g）第一連接裝置，該第一連接裝置配屬于第一流體管路并且如此設置使得工作流體的第一部分質量流能夠從第一流體管路獲取或者能夠輸入第一流體管路；以及（h）第二連接裝置，該第二連接裝置配屬于第二流體管路并且如此設置使得工作流體的第二部分質量流能夠從第二流體管路獲取或者能夠輸入第二流體管路。

所描述的渦輪系統基于以下認識，即在具有至少三個渦輪機的渦輪系統中不必將所有渦輪機布置在共同的軸上，而是能夠機械地耦接到中央傳動裝置上。所描述的渦輪系統的渦輪機在工作流體的流動路徑方面相互前后連接，其中第二渦輪機連接在第一渦輪機后面并且第三渦輪機連接在第二渦輪機后面。在此，在第一渦輪機中完成工作并且隨后離開第一渦輪機的工作流體能夠借助于第一流體管路輸送到第二渦輪機。在第二渦輪機中完成工作并且隨后離開第二渦輪機的工作流體能夠以相應的方式借助于第二流體管路輸送到第三渦輪機。

所描述的具有中央傳動裝置的渦輪系統相對于常規的將所有渦輪機與共同的較長的軸耦接的渦輪系統來說提供了以下方案，即各個渦輪機不再沿著縱向列布置，而是靈活地以空間上緊湊的結構進行布置。由此，所描述的渦輪系統能夠在較小的結構空間內實現。由于能夠靈活地選擇各個渦輪機在空間上的布置方案，所描述的渦輪系統能夠以比較簡單的方式配合由客戶運行給出的專門用途。此外，所描述的渦輪系統能夠在需要時比較簡單地進行改裝并且例如在運行參數變化時相應地進行調整。在修改、維護或者修繕中還能夠確保所描述的渦輪系統的各個組件的特別簡單的可接近性。此外，能夠成本比較低廉地實現所描述的渦輪系統。

在本文中所描述的渦輪系統的另一優點在于，相對于已知的將各個渦輪機與共同的較長的軸耦接的渦輪系統使用多個較短的單個渦輪機軸。由此能夠以有利的方式實現特別高的所謂的快速起動能力。

在所描述的渦輪系統中，按本發明借助于流體管路相互耦接相應兩個前后跟隨的渦輪機。因為渦輪機由于耦接到中央傳動裝置上而不再沿著一系列進行布置，所以流體管路分別具有允許簡單地輸入和/或輸出工作流體的路徑。這意味著所描述的能夠分別借助于簡單的分支例如T型件實現的連接裝置能夠裝入相應的流體管路中，而可接近性或者空間問題不會妨礙相應的連接裝置的安裝。由此能夠以簡單的方式從外面輸入所涉及的流體管路的工作流體的部分質量流或者從所涉及的流體管路向外輸出。

所描述的渦輪機尤其能夠是分別僅僅由于工作流體的膨脹而獲取來自工作流體的能量并且除了膨脹階段沒有壓縮階段的渦輪機。