[實用新型]用于渦輪機外殼的通氣系統及渦輪機系統

有效

• 申請號: 201720425632.1
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN207377668U
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: D.G.萊恩;J.A.科爾多瓦馬加納;V.A.岡薩雷斯特雷斯;O.A.桑切斯魯比奧
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/12
• 分類號: F02C7/12;F02C7/18
• 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

本實用新型提供了一種用于渦輪機外殼的通氣系統及渦輪機系統。所述通氣系統包括：無輪葉氣流放大器，該無輪葉氣流放大器被構造成使氣流通過渦輪機外殼的至少一部分；和放大器氣流源，該放大器氣流源流體聯接到無輪葉氣流放大器，以提供用于操作無輪葉氣流放大器的操作氣流。該通氣系統可以在具有或不具有現有的排氣扇系統的情況下使用。

技術領域

本實用新型總體涉及發電和機械驅動設備，并且更具體地，涉及包括用于渦輪機外殼的無輪葉氣流放大器的系統和包括所述設備的系統。

背景技術

諸如燃氣渦輪發動機、蒸汽渦輪發動機、噴氣發動機、發電機等之類的渦輪機通常需要通氣系統。該通氣系統通常包括一個或多個排氣扇，該一個或多個排氣扇用于使氣流通過渦輪機外殼以對系統內的設備進行冷卻并且為其提供合適的環境，并且在需要時稀釋任何燃料泄漏以使任何潛在危害最小化。圖1示出了包括現有通氣系統101的示例性燃氣渦輪發動機100。燃氣渦輪發動機100包括壓縮機部分 102，該壓縮機部分通過共有的壓縮機/渦輪軸106可操作地聯接到渦輪部分104。壓縮機部分102還通過燃燒器組件108流體連接到渦輪部分104。燃燒器組件108包括一個或多個燃燒器110。燃燒器110 可以通過范圍廣泛的構造(其中包括但不限于以環管陣列布置)安裝于渦輪機100。壓縮機部分102包括多個壓縮機轉子輪112。轉子輪 112包括具有多個第一級壓縮機轉子輪葉116的第一級壓縮機轉子輪114，該多個第一級壓縮機轉子輪葉均具有相關聯的翼型件部分118。類似地，渦輪部分104包括多個渦輪轉子輪119，該多個渦輪轉子輪包括具有多個第一級渦輪轉子輪葉124的第一級渦輪輪122。

燃氣渦輪機外殼120封裝燃氣渦輪發動機100的一部分。渦輪機外殼120可以聯接到氣流進氣部123，該氣流進氣部通過氣流入口開口130將氣流125引導至壓縮機部分102并且將氣流126引導至渦輪機外殼120中。氣流進氣部123能夠呈多種形式并且可以包括多個輔助結構，例如但不限于：進氣護罩、過濾器、降噪設備、進氣風扇等。通向壓縮機部分102的氣流125由壓縮機部分102壓縮并且被用作燃燒器組件108和渦輪部分104中的操作流體。通向渦輪機外殼120的氣流126用于對渦輪機的部件(例如，燃燒器組件108、渦輪部分104、以及位于外殼內的輔助設備)進行冷卻并且最終通過氣流出口開口 132被排放到大氣中。盡管氣流126被圖示為由來自空氣進氣部123 的空氣形成，但是由來自單獨通氣空氣進氣部(未示出)的空氣形成也是常見的方式。在任何情況下，在現有的系統中，排氣扇134可以位于空氣進氣部123的護罩136中以形成氣流126，并且/或者排氣扇 138可以位于通氣排氣護罩140中。排氣扇通常是用于發電應用的引入通氣(負壓排氣扇138)和用于燃油和燃氣機械驅動應用的強制通氣(正壓排氣扇134)。

在任何情況下，排氣扇通常都通過電動機直接驅動或皮帶驅動。與直接驅動風扇相關的一個挑戰在于其通常位于氣流路徑中，例如位于限定了氣流路徑的護罩136、140內。由于通氣空氣通常是熱的(例如，在負壓應用中)，因此該定位導致用于直接驅動風扇的馬達可靠性降低。相比之下，間接驅動風扇通常僅使風扇位于氣流路徑中并且驅動風扇的馬達位于外殼外側。然而，間接驅動排氣扇經受諸如由于熱排氣和潤滑不足而造成的風扇軸承故障之類的其它問題。此外，諸如驅動帶之類的間接驅動傳動機構通常由于不良安裝、啟動和維護不足時的沖擊載荷而發生故障。與現有的排氣扇相關的另一個常見挑戰在于其通常成圓形的橫截面不能改型。因此，為了調節氣流速率，排氣扇需要調節阻尼器和/或變頻驅動器，該調節阻尼器和/或變頻驅動器均增加了系統的復雜性和成本。

避免使用用于燃氣渦輪發動機通氣系統的排氣扇的一種方法是采用噴射器，該噴射器利用來自燃氣渦輪發動機的排氣吸入通氣空氣，使其流經燃氣渦輪機外殼，并且將其與排氣一起排出。該方法由于使用排氣吸入通氣空氣并且將其二者排放到大氣而受到多種限制。例如，噴射器由于直接將排氣排放到大氣中的影響而降低燃氣渦輪發動機效率。此外，由于排氣被引導至大氣，將其用于余熱回收應用是不實際的，從而進一步降低了使用余熱的其它發電循環的效率。此外，由于排氣與較冷的通氣空氣混合，任何諸如由排氣道回收余熱的效率都較低。