[發明專利]渦輪發動機組件及其操作方法

有效

• 申請號: 201610866399.0
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106884685B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: D.穆霍帕亞伊;P.南達戈帕爾;J.阿代卡拉薩米
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D9/06
• 分類號: F01D9/06;F01D25/12;F01K17/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;肖日松

提供了一種渦輪發動機組件。組件包括壓縮機，以及聯接成與壓縮機流動連通的空氣導管。空氣導管構造成將來自壓縮機的放出空氣流導送穿過其。組件還包括聯接成與空氣導管流動連通的流體供應系統，其中流體供應系統構造成朝空氣導管導送流體流以基于渦輪發動機組件的操作狀態來修改放出空氣的溫度。

技術領域

本公開大體上涉及渦輪發動機，并且更具體地涉及用于調節壓縮機放出空氣的系統及方法。

背景技術

至少一些已知的燃氣渦輪發動機包括以串流關系聯接在一起的至少一個壓縮機、燃燒器和高壓渦輪。更具體而言，壓縮機和高壓渦輪通過軸聯接來形成高壓轉子組件。進入渦輪發動機的空氣與燃料混合并且點燃來形成高能氣體流。高能氣體流流過高壓渦輪來可旋轉地驅動高壓渦輪，使得軸可旋轉地驅動壓縮機。在從高壓渦輪排放之后，氣體流在其流過定位在高壓渦輪后方的低壓渦輪時繼續膨脹。低壓渦輪包括聯接于傳動軸和風扇的轉子組件。低壓渦輪通過傳動軸可旋轉地驅動風扇。在一些實施例中，從渦輪排放的氣體流導送穿過余熱回收蒸汽發生器。就此而言，產生熱蒸汽，并且蒸汽導送穿過蒸汽渦輪組件用于進一步產生動力。

許多現代商業渦輪發動機在不斷升高的溫度下操作，以便于提高發動機性能和效率。然而，在不斷升高的溫度下操作可導致在延長的操作時段內對熱氣體路徑構件的損壞。就此而言，至少一些已知的渦輪發動機包括主動冷卻系統，其便于降低熱氣體路徑構件的溫度。例如，熱氣體路徑構件典型地利用從高壓壓縮機排放的壓縮機放出空氣流冷卻。在一些應用中，壓縮機放出空氣在朝熱氣體路徑構件導送之前冷卻用于冷卻目的。然而，從壓縮機放出大量旁通空氣可導致總體發動機效率的降低。

發明內容

在一方面，提供了一種渦輪發動機組件。組件包括壓縮機，以及聯接成與壓縮機流動連通的空氣導管。空氣導管構造成將來自壓縮機的放出空氣流導送穿過其。組件還包括聯接成與空氣導管流動連通的流體供應系統，其中流體供應系統構造成朝空氣導管導送流體流以基于渦輪發動機組件的操作狀態來修改放出空氣的溫度。

在另一方面，提供了一種用于在冷卻包括壓縮機的渦輪發動機組件中的壓縮機放出空氣時使用的系統。系統包括聯接成與壓縮機流動連通的空氣導管。空氣導管構造成將來自壓縮機的放出空氣流導送穿過其。系統還包括聯接成與空氣導管流動連通的流體供應系統，其中流體供應系統構造成朝空氣導管導送流體流以基于渦輪發動機組件的操作狀態來修改放出空氣的溫度。

在又一方面，提供了一種操作渦輪發動機組件的方法。該方法包括朝空氣導管導送流體流，該空氣導管將放出空氣流導送穿過其，以及將流體流噴射到空氣導管中或將流體流排放到空氣導管的外表面上中的至少一種，使得放出空氣的溫度基于渦輪發動機組件的操作狀態修改。

技術方案1. 一種渦輪發動機組件，包括：

壓縮機；

空氣導管，其聯接成與所述壓縮機流動連通，所述空氣導管構造成將來自所述壓縮機的放出空氣流導送穿過其；以及

流體供應系統，其聯接成與所述空氣導管流動連通，其中所述流體供應系統構造成朝所述空氣導管導送流體流，以基于所述渦輪發動機組件的操作狀態來修改所述放出空氣的溫度。

技術方案2. 根據技術方案1所述的組件，其特征在于，所述流體供應系統包括水源和蒸汽源，所述流體供應系統構造成朝所述空氣導管選擇性地導送水或蒸汽中的一種。

技術方案3. 根據技術方案2所述的組件，其特征在于，所述流體供應系統包括構造成預熱從所述水源排放的水的換熱裝置。

技術方案4. 根據技術方案1所述的組件，其特征在于，所述流體供應系統構造成在所述渦輪發動機組件處于穩態操作狀態時朝所述空氣導管導送具有低于預定閾值的溫度的流體，并且構造成在所述渦輪發動機組件處于瞬變操作狀態時朝所述空氣導管導送具有大于所述預定閾值的溫度的流體。