燃氣渦輪機以及操作燃氣渦輪機的方法技術

燃氣渦輪機以及操作燃氣渦輪機的方法。描述了一種燃氣渦輪機，包括：轉子（2），所述轉子包括用于可轉動地支撐所述轉子的流體軸承（31）的轉子部分；徑向外定子部分（18）；徑向內定子部分（16），其包括所述流體軸承的定子部分；壓縮機空氣通道（10），在所述徑向外定子部分與所述徑向內定子部分之間延伸；環形間隙（14），在所述轉子與所述徑向內定子部分之間，部分地形成與所述壓縮機空氣通道連通的環形空氣通道，其中，沿所述環形空氣通道內流動的空氣的流動方向（43），所述空氣通道的半徑（r0、r1、r2、r3、r4）在第一部分（20、26）減小，然后在第二部分（22、28）增大；以及排放管道（57、63），用于排放流過所述環形空氣通道的所述第二部分的空氣，其中，用于將流過所述環形空氣通道的所述第二部分的空氣引入的所述排放管道的入口被軸向地布置在所述環形空氣通道的所述第二部分和所述流體軸承之間。此外，描述了一種操作燃氣渦輪機的方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及燃氣渦輪機和操作燃氣渦輪機的方法。具體地，本專利技術涉及如下燃氣渦輪機和操作燃氣渦輪機的方法，其中，在轉子和定子部分之間形成環形間隙，該環形間隙被設計成可以降低在環形間隙中被導引的壓縮空氣的損失。
技術介紹
已知燃氣渦輪機包括:由軸承可轉動地支撐的轉子或渦輪軸；壓縮機部分，其包括安裝在轉子處以壓縮空氣的轉子葉片、用于燃燒燃料和壓縮空氣混合物的燃燒器以及將包含在所燃燒的燃料和壓縮空氣混合物中的能量轉化為機械能以驅動轉子的渦輪部分。燃氣渦輪機可以例如用于通過利用機械能驅動發電機來產生電能。具體地，被燃氣渦輪機的壓縮機部分壓縮的空氣可以不僅沿導向燃燒器的壓縮機空氣通道流動，還沿燃氣渦輪機的轉子和定子部分之間的間隙流動。因此，要密封燃氣渦輪機的轉子和定子部分之間的間隙，以減少被引入該間隙中的壓縮空氣的量(其中壓縮空氣的一部分是以某種不期望的方式被引入該間隙中的)。然而，已經發現常規密封的密封性能不符合要求。過量的壓縮空氣可以從壓縮機空氣通道泄漏到燃氣渦輪機的轉子和定子部分之間的間隙中。由此降低了燃氣渦輪機的效率。US 4，993，917公開了一種具有干法氣體密封的氣體壓縮機，其中，鄰近壓縮機排放端的主干法氣體密封的直徑大于在壓縮機入口端的相應密封的直徑，從而使得作用在干法氣體密封的各自轉動部分上的加壓氣體迫使軸朝向壓縮機排放端并因此抵消了推進器上的動力。EP 2 053 201 A2公開了一種流體靜力密封組件和相應的壓縮機組件以及燃氣渦輪發動機，其中主氣體流的一部分通過葉片下游的內直徑泄放孔被饋送到位于導流片徑向內側的高壓腔中。EP O 532 303 Al公開了一種用于改進發動機冷卻的系統和方法，其中，用于腔內支撐結構的冷卻空氣是由經過迷宮密封的來自壓縮機排放空氣的泄漏獲得，其中通過由一系列轉動式迷宮齒徑向形成的一系列環形限制件對未被引向燃燒器的壓縮機排放空氣部分進行節流控制。US 2003/0131602 Al公開了一種具有軸向加載浮動刷式密封的渦輪機發電設施，其中，筒形構件內的腔被供應以通過迷宮密封泄漏的來自壓縮機最后一級的受控量的冷卻空氣。WO 02/01046 Al公開了一種用于燃氣渦輪機的密封系統，其中，利用支撐墊的通風管將空氣饋送到內筒中，從而產生空氣流，該空氣流始于壓縮機的中間級并且流向內筒。WO 02/48525 A2公開了一種向燃氣渦輪機饋送冷卻空氣的系統，其中，冷卻空氣來自高壓源并且被輸送到徑向加速器，該徑向加速器引起空氣沿轉子表面的圓周運動的方向的切向加速度。冷卻空氣被釋放到具有相應減小的出口半徑的中空轉子中。US 2005/0058533 Al公開了一種用于壓縮機的密封裝置，該壓縮機包括用于將壓縮空氣供應到被限定在壓縮機輪和壓縮機外殼之間的泄漏路徑中的壓縮空氣供應管道，該泄漏路徑從主氣體流動路徑導向壓縮機的軸承區域，以足夠確保空氣和氣態燃料不能從主氣體流動路徑通過泄漏路徑流到軸承區域的壓力來供應該壓縮空氣。可能需要這樣一種燃氣渦輪機，其提供了較高的效率，特別是提供了對從壓縮機空氣通道泄漏的壓縮空氣的較高密封能力。此外，可能需要一種操作渦輪機的方法以便提高燃氣渦輪機的效率，特別是更有效地密封燃氣渦輪機轉子和定子部分之間的間隙。
技術實現思路
根據一個實施例，提供了一種燃氣渦輪機，包括:轉子，所述轉子包括用于可轉動地支撐該轉子(因而將所述轉子支承為使其可以轉動，特別是繞軸向轉動軸線進行轉動)的流體軸承(特別是油軸承)的轉子部分(與轉子相關聯的部分或容納在該轉子中的部分)；徑向外定子部分(該徑向外定子部分相比徑向內定子部分位于更遠處(離轉動軸線更遠)，其中，徑向方向可以垂直于所述轉子繞其轉動的軸向方向)；徑向內定子部分(相比徑向外定子部分徑向地位于更內側(靠近轉動軸線))，所述徑向內定子部分包括(或容納或限定了)所述流體軸承的定子部分(所述定子部分與所述燃氣渦輪機的定子部分相關聯，所述轉子相對于所述燃氣渦輪機的定子部分轉動)；壓縮機空氣通道(用于將壓縮空氣從燃氣渦輪機的壓縮機部分導引到更下游的燃燒器處)，所述壓縮機空氣通道在所述徑向外定子部分和所述徑向內定子部分之間延伸(特別地，壓縮機空氣通道可以是沿垂直于軸向方向且垂直于徑向方向的圓周方向延伸的環形壓縮機空氣通道)；以及環形間隙(或限定了沒有固體材料的空間的空隙或距離)，其處于所述轉子和所述徑向內定子部分(所述環形間隙可包括填充有或至少部分地填充有或覆蓋有與流體軸承相關聯的諸如油的軸承流體的部分)之間，部分地形成與所述壓縮機空氣通道連通的環形空氣通道(特別地，所述環形間隙可從壓縮機空氣通道分支出，導致壓縮空氣從壓縮機空氣通道泄漏并且被引入到環形間隙的至少環形空氣通道中)，其中，沿所述環形空氣通道內流動的空氣的流動方向(空氣流動方向)，所述空氣通道的半徑(或直徑或面積)在第一部分(特別是第二部分的更上游)減小并且然后在第二部分(特別是第一部分的更下游，其中，特別地，在環形空氣通道內流動的空氣首先到達第一部分，然后到達第二部分)增大。此外，所述燃氣渦輪機包括排放管道，用于排放流過所述環形空氣通道的所述第二部分的空氣，其中，用于將流過所述環形空氣通道的所述第二部分的空氣引入的所述排放管道的入口被軸向地布置在所述環形空氣通道的所述第二部分和所述流體軸承之間。排放管道(或管道系統)被設置為用于排放流過環形空氣通道第二部分的空氣。特別地，排放管道可連通到大氣。特別地，可以將排放管道布置在所述密封的下游，所述密封被布置在環形空氣通道中。特別地，排放管道可以包括一個或多個管子、導管和/或閥門，以控制通過排放管道排放的空氣量。由此，可以有效地排出或排放流過所述密封的剩余空氣。由此，可以減小甚至避免此剩余空氣被引入流體軸承中，特別是流體軸承的軸承室中。用于排放供應空氣的一部分的排放管道系統可以包括布置在渦輪機的不同軸向位置處和/或不同圓周位置處的一定量排放管。排放管系統可以排放朝向流體軸承供應的過量空氣并且特別地是過熱的空氣；這是為了防止與軸承流體(具體是油)退化相關的額外溫度。排放管系統可以導向大氣和/或渦輪機的排氣通道。由于用于引入流過環形空氣通道的第二部分的空氣的排放管道軸向地布置在環形空氣通道的第二部分和流體軸承之間，因此可以減少甚至避免將在環形空氣通道中流動或在環形間隙中流動的空氣引入軸承室中。由于環形間隙與壓縮機空氣通道連通，因此從燃氣渦輪機的壓縮機部分流出的壓縮空氣可以進入環形間隙并且因此可以朝向流體軸承的流體軸承室被供應。由此，可以有效地防止包含在流體軸承室中的流體進入環形間隙或至少防止包含在流體軸承室中的流體進入渦輪壓縮機空氣通道，包含在流體軸承室中的流體進入渦輪壓縮機空氣通道會對渦輪機的操作有不利的影響。特別地，可以在環形間隙處設置密封，以便密封或減少從壓縮機空氣通道被引入環形間隙中的壓縮空氣。特別地，可以將密封布置在環形間隙的某一位置處，在該位置處環形間隙具有足夠小的半徑或者在該位置處環形間隙具有最小的半徑。將密封設置在環形間隙的最小半徑位置處具有可以改進密封功能的優點，因為相比將密封設置在具有較大半徑或直徑的位置處需要密封較小的面積。由此，可以減少被引入環形間隙或環形空氣通道中的壓縮空氣量，以便提高燃氣渦輪機的效率。本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.20 EP 10177625.01.一種燃氣潤輪機，包括: 轉子(2)，所述轉子包括用于可轉動地支撐所述轉子的流體軸承(31)的轉子部分； 徑向外定子部分(18); 徑向內定子部分(16)，其包括所述流體軸承的定子部分； 壓縮機空氣通道(10 )，其在所述徑向外定子部分和所述徑向內定子部分之間延伸； 所述轉子與所述徑向內定子部分之間的環形間隙(14)，其部分地形成與所述壓縮機空氣通道連通的環形空氣通道，其中，沿著所述環形空氣通道內流動的空氣的流動方向(43)，所述空氣通道的半徑(r0、rl、r2、r3、r4)在第一部分(20、26)減小，然后在第二部分(22、28)增大；以及 排放管道(57、63)，用于排放流過所述環形空氣通道的所述第二部分的空氣， 其中，用于將流過所述環形空氣通道的所述第二部分的空氣引入的所述排放管道的入口被軸向地布置在所述環形空氣通道的所述第二部分與所述流體軸承之間。2.根據權利要求1所述的渦輪機，其中，所述第一部分中所述空氣通道的半徑的減小大于所述第二部分中所述空氣通道的半徑的增大。3.根據權利要求1或2所述的渦輪機，其中，所述空氣通道的最小半徑的范圍在所述空氣通道的最大半徑的0.1至0.5之間。4.根據前述權利要求之一所述的渦輪機，其中，所述環形空氣通道包括至少在所述環形空氣通道的所述第二部分中的多個迷宮密封(41、42)。5.根據前述權利要求之一所述的渦輪機，進一步包括: 用于朝所述環形間隙供應空氣的空氣供應管道系統(45、47 )。6.根據權利要求5所述的渦輪機，其中，用于朝所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：R詹姆斯，P特韋爾，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：
國別省市：