[發明專利]燃氣渦輪發動機組件及其運行方法、電功率系統

有效

• 申請號: 201610913787.X
• 申請日: 2016-10-20
• 公開（公告）號: CN107013330B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: P.R.熱曼;T.L.貝克;T.R.斯蒂恩
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/00
• 分類號: F02C7/00;F02C9/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;周心志

本公開涉及燃氣渦輪發動機組件，其具有構造成提高進入的空氣的壓力的壓縮機(24)、燃燒室(104)、聯接到發電機(114)的至少一個渦輪(106,108)、扭矩消振器(116)和控制器(120)。燃燒室(104)構造成接收來自壓縮機(24)的加壓空氣流。進一步，燃料噴射到燃燒室(104)中的加壓空氣中且點燃，以便提高加壓空氣的溫度和能量水平。渦輪操作性地聯接到燃燒室(104)，以便接收從燃燒室(104)流出的燃燒產物。發電機(114)經由軸(118)聯接到渦輪。因而，扭矩消振器(116)構造成對發電機(114)的扭矩振蕩消振。此外，控制器(120)構造成對發電機(114)提供額外的消振控制。

技術領域

本申請大體涉及燃氣渦輪發動機且更具體而言涉及扭矩消振器(damper)和扭矩消振(damping)控制，以保護燃氣渦輪發動機免受扭矩作用的影響。

背景技術

燃氣渦輪發動機大體包括處于串行流順序的壓縮機區段、燃燒區段、渦輪區段和排氣區段。在運行中，空氣進入壓縮機區段的入口，其中，一個或多個軸向壓縮機逐漸壓縮空氣，直到其到達燃燒區段。燃料在燃燒區段內與壓縮空氣混合和燃燒，以提供燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒區段被引導通過渦輪區段內限定的熱氣路徑，且然后從渦輪區段經由排氣區段排出。

在特定構造中，渦輪區段包括處于串行流順序的高壓(HP)渦輪和低壓(LP)渦輪。HP渦輪和LP渦輪各自包括各種可旋轉渦輪構件(諸如渦輪轉子葉片、轉子盤和固持器)，以及各種固定渦輪構件(諸如定子導葉或噴嘴、渦輪護罩和發動機框架)。可旋轉渦輪構件和固定渦輪構件至少部分地限定通過渦輪區段的熱氣路徑。隨著燃燒氣體流過熱氣路徑，熱能從燃燒氣體傳遞到可旋轉渦輪構件和固定渦輪構件。

燃氣渦輪發動機和其它類型的渦輪機通常用于驅動負載，諸如發電機。燃氣渦輪發動機和其它大型傳動系系統具有慣性力矩、抗扭剛度和自然消振性。在高功率系中的低機械消振可在功率系統構件和機械傳動系之間產生扭矩作用。例如，如果機械傳動系的一個自然頻率被激勵到扭矩共振，則產生的交替機械扭矩可到達可損害轉子軸系統的構件或在轉子軸系統的構件中產生疲勞的值。

因而，運行燃氣渦輪發動機或類似機器以便提供改進的扭矩消振的系統和方法在本領域中將是受歡迎的。

發明內容

在以下描述中部分地闡述本發明的各方面和優點，或者根據該描述，本發明的各方面和優點可為顯而易見的，或者可通過實踐本發明來學習本發明的各方面和優點。

在本公開的根據一個方面中，公開一種燃氣渦輪發動機組件。燃氣渦輪發動機組件包括構造成提高進入的空氣的壓力的壓縮機、燃燒室、聯接到發電機的至少一個渦輪(例如高和低壓渦輪)、扭矩消振器和控制器。燃燒室構造成接收來自壓縮機的加壓空氣流。進一步，燃料噴射到燃燒室中的加壓空氣中且點燃以便提高加壓空氣的溫度和能量水平。渦輪操作性地聯接到燃燒室，以便接收從燃燒室流出的燃燒產物。發電機經由軸聯接到渦輪的軸系統(例如高壓軸系統、低壓軸系統或中間軸系統中的任一個或組合)。因而，扭矩消振器構造成對發電機的軸系統上的例如由于負消振以及/或者受迫激勵所導致的扭矩振蕩消振。此外，控制器構造成對發電機提供額外的消振控制。

在一個實施例中，扭矩消振器可包括機械消振器或電力消振器中的至少一個。例如，在特定實施例中，機械消振器可包括粘性消振器。更具體而言，粘性消振器可圍繞發電機的軸沿周向定位。

在某些實施例中，燃氣渦輪發動機組件還可包括功率轉換器，其具有一個或多個電路。因而，在這種實施例中，電力消振器可包括電阻器，其集成到功率轉換器的電路中的一個中。另外，在某些實施例中，控制器可構造成控制電阻器，以便阻止發電機在扭矩作用頻率下具有恒定功率負載。

在另一個實施例中，燃氣渦輪發動機組件可包括功率總線消振器，其構造成阻止發電機在扭矩作用頻率下具有恒定功率負載。更具體而言，在某些實施例中，功率總線消振器可包括有源(active)負載、受控制的電阻負載、能量存儲裝置等中的至少一個。