[發明專利]氣吹式微型燃氣輪機及其啟動方法

在審

• 申請號: 202011288829.8
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112727602A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 靳普
• 申請（專利權）人: 靳普
• 主分類號: F02C3/14
• 分類號: F02C3/14;F02C3/04;F02C7/06;F02C7/28;F02C7/04;F02C7/057;F02C7/264;F02C7/275;F02C9/48;F02K3/06
• 代理公司: 北京嘉途睿知識產權代理事務所(普通合伙) 11793
• 代理人: 李鵬

本申請公開了一種氣吹式微型燃氣輪機及其啟動方法，通過對燃氣輪機的啟動結構及啟動方法進行改進，節省了燃氣輪機所占的空間，降低了設備加工難度，減小了設備震動。

技術領域

本方案涉及燃氣輪機啟動方式領域，尤其涉及氣吹式微型燃氣輪機及其啟動方法。

背景技術

工業燃氣輪機主要包括壓氣機、燃燒室及透平三大部件。空氣進入壓氣機后被壓縮成高溫高壓的空氣，然后供給燃燒室燃料燃燒，其產生的高溫高壓燃氣在透平中膨脹做功。

微型燃氣輪機的啟動控制是微型燃氣輪機系統最重要的控制內容之一。現有的微型燃氣輪機啟動過程中點火成功率低，容易啟動失敗。特別是隨著微型燃氣輪機的應用變得廣泛，需要在不同溫度、濕度、海拔等環境工作區域，這些環境因素極大地影響了氣壓、燃油的燃燒性能，及空氣和燃油混合物燃燒過程中的溫度變化，進而影響微型燃氣輪機啟動過程。點火不成功導致燃機系統頻繁啟動，影響微型燃氣輪機可靠性、降低其使用壽命。

另一方面，目前的燃氣輪機多采用電機啟動，而設置電機大大增加了轉子轉軸的長度，并由此帶來一系列的問題，如加工難度高、同軸度不易保證、振動嚴重、質量大。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術存在的不足，提供一種氣吹式微型燃氣輪機及其啟動方法。

為實現上述目的，本發明采取下述方案：

一種氣吹式微型燃氣輪機，包括壓氣機1、渦輪2、轉軸3、進氣通道4、燃燒室5；所述壓氣機1和渦輪2分別套設于轉軸3的前端和末端，壓氣機1前端環繞罩設的殼體圍成所述進氣通道4，壓氣機1出口經出氣道6連通燃燒室5，渦輪2輪緣設置在燃燒室5的排氣道7內，燃燒室5排氣道7內噴出的高溫高壓氣體噴在渦輪2端面上推動渦輪2旋轉做功；轉軸3通過徑向軸承8支撐在定子內；各軸承設置在壓氣機1和渦輪2之間的轉軸軸段上，出氣道與定子之間形成軸承腔9，壓氣機1背氣面設置氣封10防止壓氣機1背氣面氣體泄漏至軸承腔9內，渦輪2前側設置氣封10防止氣體從渦輪2和燃燒室5之間的縫隙泄漏至軸承腔9內。

進一步地，轉軸3上設置推力盤11及推力軸承12防止轉軸3軸向移動。徑向軸承8和推力軸承12均為空氣軸承。

進一步地，所述進氣通道4內設置多根氣管14，所述氣管14的噴氣口在壓氣機1葉輪的進氣端均勻分布。噴氣口噴出的氣體在壓氣機1葉輪葉尖處，可推動葉輪轉動。

進一步地，所述進氣通道4內設置電涵道風扇15，電涵道風扇15的排氣朝向壓氣機進氣端。電涵道風扇15包括涵道、風扇和驅動電機，所述涵道呈環狀、可拆卸地固定在進氣通道4內壁，涵道內設置風扇，風扇的驅動電機設置在進氣通道4外。風扇旋轉后從進氣通道4外吸氣、排向壓氣機1。涵道內風扇可以平行設置多個。優選地，風扇的出風方向平行于轉軸。

進一步地，所述進氣通道4連通一支路16，所述支路16內設置電涵道風扇15，電涵道風扇15的排氣沿斜向朝向壓氣機1進氣端，所述支路16與進氣通道4之間設置旁通閥，用于調節支路16和進氣通道15的開閉。

一種氣吹式微型燃氣輪機的啟動方法，包括以下步驟：

1)向壓氣機1進氣端持續通入啟動空氣，使壓氣機1葉輪轉動；

2)確定微型燃氣輪機滿足點火條件，開啟點火器執行點火操作；

3)點火操作成功后，燃料燃燒，使微型燃氣輪機轉子速度持續上升直至穩定旋轉，燃燒后高溫高壓氣體噴出，推動渦輪2轉動，渦輪2帶動同軸的壓氣機1葉輪高速旋轉，整機持續運轉。

進一步地，步驟2)中，所述確定微型燃氣輪機滿足點火條件，開啟點火器執行點火操作包括：

確定壓氣機1葉輪旋轉帶動轉子轉動速度達到點火速度；

轉子維持在點火速度，開啟燃料泵供燃料；