[實(shí)用新型]用于葉梢間隙控制的系統(tǒng)及對(duì)應(yīng)的渦輪機(jī)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520776326.3
• 申請(qǐng)日: 2015-10-08
• 公開（公告）號(hào): CN205135720U
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H.G.小巴拉德;B.D.克林格勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F01D5/08
• 分類號(hào): F01D5/08;F02C7/18;F02C7/20;F02C9/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉林華;譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型中公開的主題涉及一種用于減小渦輪機(jī)的葉梢間隙 的系統(tǒng)。特別地，本實(shí)用新型涉及一種用于通過控制渦輪機(jī)部件的 軸向位移減小葉梢間隙的系統(tǒng)及對(duì)應(yīng)的渦輪機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)地，渦輪機(jī)包括具有位于固定渦輪機(jī)護(hù)罩內(nèi)的旋轉(zhuǎn)葉片的 渦輪。間隙可以包括在每個(gè)葉片的尖端與渦輪機(jī)護(hù)罩之間。所述間 隙可以稱為葉梢間隙(bladetipclearance)。葉梢間隙使得燃燒氣體 能夠通過渦輪機(jī)以在葉片梢部與渦輪機(jī)護(hù)罩之間越過葉片的梢部泄 漏。燃燒氣體的以這種方式的泄漏可能降低渦輪機(jī)系統(tǒng)特別是渦輪 機(jī)本身的總效率。因此，現(xiàn)在意識(shí)到需要一種用于改善、減小或消 除葉梢間隙的系統(tǒng)和方法。

實(shí)用新型內(nèi)容

以下概括與最初要求保護(hù)的實(shí)用新型的范圍相稱的一些實(shí)施 例。這些實(shí)施例非旨在限制所請(qǐng)求保護(hù)的實(shí)用新型的范圍，而這些 實(shí)施例僅旨在提供本實(shí)用新型的可能的形式的概要。事實(shí)上，本實(shí) 用新型可以包括可以與以下闡述的實(shí)施例相似或不同的各種形式。

在第一實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子，所述渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子 具有軸和聯(lián)接至軸的渦輪機(jī)葉片。所述系統(tǒng)還包括渦輪機(jī)定子，渦 輪機(jī)定子具有包圍渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的渦輪機(jī)葉片的護(hù)罩。此外，所述系 統(tǒng)包括冷卻通道，所述冷卻通道具有在所述系統(tǒng)的壓縮機(jī)的最后級(jí) 的上游延伸的所述冷卻通道的至少第一部分，在此，冷卻通道構(gòu)造 成接收來自壓縮機(jī)的冷卻的壓縮空氣并且將冷卻的壓縮空氣引導(dǎo)至 靠近渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子，以減小渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的熱膨脹和/或軸向位移。

所述的系統(tǒng)還包括閥和熱交換器，其中所述閥構(gòu)造成使得壓縮 空氣的一部分被轉(zhuǎn)移至所述熱交換器，所述熱交換器被構(gòu)造成冷卻 所述壓縮空氣的所述部分以產(chǎn)生所述冷卻的壓縮空氣。

所述的系統(tǒng)還包括控制器，所述控制器構(gòu)造成調(diào)節(jié)所述閥的操 作以控制所述壓縮空氣的所述部分向所述熱交換器的流動(dòng)。

所述的系統(tǒng)還包括傳感器，所述傳感器構(gòu)造成檢測(cè)所述系統(tǒng)的 一個(gè)或更多個(gè)操作條件以及將與所述一個(gè)或更多個(gè)操作條件有關(guān)的 信息傳送至所述控制器，所述控制器構(gòu)造成接收來自所述傳感器的 所述一個(gè)或更多個(gè)操作條件，所述控制器構(gòu)造成基于從所述傳感器 接收的所述信息、基于手動(dòng)輸入或基于兩者調(diào)節(jié)所述閥的操作。

其中，所述一個(gè)或更多個(gè)操作條件包括溫度、壓力、操作階段 或其組合，其中，所述操作階段包括一般瞬態(tài)階段、一般穩(wěn)態(tài)階 段、冷起動(dòng)階段、全速空載階段、全速滿負(fù)載階段、穩(wěn)態(tài)階段、停 機(jī)階段或其任何組合。

其中，所述渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子包括第一材料，所述渦輪機(jī)定子包括第 二材料，所述第一材料和所述第二材料是不同的。

其中，所述第一材料包括低熱膨脹系數(shù)材料，所述第二材料包 括高熱膨脹系數(shù)材料。

所述的系統(tǒng)還包括燃燒室，所述冷卻通道鄰近所述燃燒室延伸 并從所述燃燒室的第一端部延伸至所述燃燒室的與所述第一端部相 反的第二端部。

在第二實(shí)施例中，用于減小渦輪機(jī)的葉梢間隙的方法包括在渦 輪機(jī)操作的特定階段期間使壓縮空氣的第一部分轉(zhuǎn)移輸送至熱交換 器，以及經(jīng)由熱交換器冷卻壓縮空氣的第一部分以產(chǎn)生冷卻的壓縮 空氣。所述方法還包括通過鄰近渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的通道傳送冷卻的壓 縮空氣，在此，通道包括在渦輪機(jī)的壓縮機(jī)的最后級(jí)的上游延伸的 通道的至少第一部分。此外，所述方法包括冷卻轉(zhuǎn)子以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的 熱膨脹和/或軸向位移的減小，以減小渦輪機(jī)的葉片與渦輪機(jī)的定子 之間的葉梢間隙。

所述的方法還包括經(jīng)由所述壓縮機(jī)產(chǎn)生所述壓縮空氣，以及經(jīng) 由閥將所述壓縮空氣的第一部分轉(zhuǎn)移至所述熱交換器。

所述的方法還包括打開或關(guān)閉所述閥以允許壓縮空氣的所述第 一部分經(jīng)由控制器轉(zhuǎn)移至所述熱交換器。

所述的方法還包括經(jīng)由傳感器感測(cè)一個(gè)或更多個(gè)操作條件，以 及將與所述一個(gè)或更多個(gè)操作條件有關(guān)的信息從所述傳感器傳遞至 所述控制器，其中所述控制器構(gòu)造成基于與所述一個(gè)或更多個(gè)操作 條件有關(guān)的信息、基于手動(dòng)輸入或基于兩者打開或關(guān)閉所述閥。

其中，所述一個(gè)或更多個(gè)操作條件包括溫度、壓力、操作階段 或其組合，其中，所述操作階段包括一般瞬態(tài)階段、一般穩(wěn)態(tài)階 段、冷起動(dòng)階段、全速空載階段、全速滿負(fù)載階段、穩(wěn)態(tài)階段、停 機(jī)階段或其任何組合。