渦輪機(jī)入口系統(tǒng)和入口抽氣加熱系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種渦輪機(jī)入口系統(tǒng)和入口抽氣加熱系統(tǒng)，所述入口抽氣加熱系統(tǒng)用于將抽氣氣流供應(yīng)到進(jìn)入氣流以便進(jìn)入燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)中。所述入口抽氣加熱系統(tǒng)可包括氣刀以及消音器板。所述氣刀可包括連通所述抽氣氣流的壓縮機(jī)抽氣端口以及將所述抽氣氣流排放到所述進(jìn)入氣流中的排放間隙。所述氣刀和所述消音器板可形成集成氣刀/消音器板。
【專(zhuān)利說(shuō)明】渦輪機(jī)入口系統(tǒng)和入口抽氣加熱系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型大體涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更具體地，涉及一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的入口抽氣加熱系統(tǒng)，所述入口抽氣加熱系統(tǒng)具有集成氣刀/消音器板以使氣流均勻性和壓降得到改進(jìn)。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)通常包括帶有加熱裝置的入氣系統(tǒng)，用以升高進(jìn)入氣流溫度。由于冷的環(huán)境條件和/或由于其他類(lèi)型操作參數(shù)，可能導(dǎo)致壓縮機(jī)IGV結(jié)冰、浪涌/喘振、燃燒貧油熄火以及相似情況。因此，可以通過(guò)排出一定量的壓縮機(jī)排放空氣并使空氣再循環(huán)回壓縮機(jī)入口而來(lái)調(diào)整壓縮機(jī)壓力比。將較冷環(huán)境空氣與熱壓縮機(jī)排放空氣中的抽氣部分混合使得空氣密度以及到渦輪機(jī)的質(zhì)量流減小。當(dāng)前入口抽氣加熱系統(tǒng)可以使用沖擊孔洞而來(lái)在垂直于主要?dú)饬鞣较虻姆较蛏献⑸淇諝?。其他已知入口抽氣加熱系統(tǒng)可以使用過(guò)濾器室過(guò)渡區(qū)段中的聲學(xué)噴嘴而來(lái)在氣流方向上進(jìn)行注射。許多其他類(lèi)型入口抽氣控制系統(tǒng)以及抽氣注射方法也可使用。
[0004]盡管這些已知入口抽氣加熱控制系統(tǒng)可以充分用于加熱進(jìn)入壓縮機(jī)的進(jìn)入氣流，但是在注射抽氣過(guò)程中通常涉及到的噴嘴以及管道可以中斷進(jìn)入氣流以致其上壓降增大。當(dāng)操作入口抽氣加熱系統(tǒng)時(shí)，這種干擾可對(duì)總體燃?xì)鉁u輪機(jī)操作和效率造成影響。
[0005]因此，需要一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)入口抽氣加熱系統(tǒng)。優(yōu)選地是，此種改進(jìn)抽氣加熱系統(tǒng)可以在其上壓降減小情況下充分加熱進(jìn)入氣流，以便使其在提供溫度和流動(dòng)均勻性的同時(shí)符合相關(guān)噪聲限制以及其他操作參數(shù)。
[0006]實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型提供一種入口抽氣加熱系統(tǒng)，所述入口抽氣加熱系統(tǒng)用于將抽氣氣流供應(yīng)到進(jìn)入氣流以便進(jìn)入燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)中。所述入口抽氣加熱系統(tǒng)可以包括氣刀以及消音器板。所述氣刀可以包括連通所述抽氣氣流的壓縮機(jī)抽氣端口、以及將所述抽氣氣流排放到所述進(jìn)入氣流中的排放間隙。所述氣刀以及所述消音器板可以形成集成氣刀
/消音器板。
[0008]本實(shí)用新型進(jìn)一步可描述一種提供燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的入口抽氣加熱控制的方法。所述方法可以包括以下步驟:提供朝向所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)的進(jìn)入氣流；使得所述進(jìn)入氣流流動(dòng)通過(guò)多個(gè)集成氣刀/消音器板；將抽氣氣流提供到所述集成氣刀/消音器板；迫使所述抽氣氣流通過(guò)所述集成氣刀/消音器板中的每個(gè)集成氣刀/消音器板中的排放間隙；以及通過(guò)所述抽氣氣流夾帶所述進(jìn)入氣流。
[0009]本實(shí)用新型進(jìn)一步地提供一種用于將進(jìn)入氣流提供到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)的渦輪機(jī)入口系統(tǒng)。所述渦輪機(jī)入口系統(tǒng)可以包括通向所述壓縮機(jī)的入口管道和定位在所述入口管道內(nèi)的入口抽氣加熱系統(tǒng)。所述入口抽氣加熱系統(tǒng)可與抽氣氣流連通。所述入口抽氣加熱系統(tǒng)可以包括與所述抽氣氣流連通的多個(gè)集成氣刀/消音器板。
[0010]當(dāng)結(jié)合若干附圖以及所附權(quán)利要求書(shū)來(lái)閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚了解本申請(qǐng)案以及相應(yīng)專(zhuān)利的這些和其他特征以及改進(jìn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是帶有壓縮機(jī)、燃燒器、渦輪機(jī)以及負(fù)載的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。
[0012]圖2是可以用于圖1所示燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪機(jī)入口系統(tǒng)的示意圖。
[0013]圖3是帶有可如本說(shuō)明書(shū)所描述的入口抽氣加熱系統(tǒng)的渦輪機(jī)入口系統(tǒng)的示意圖。
[0014]圖4是圖3所示入口抽氣加熱系統(tǒng)的集成氣刀/消音器板的平面俯視圖。
[0015]圖5是圖3所示入口抽氣加熱系統(tǒng)的集成氣刀/消音器板的透視圖。
[0016]圖6是可如本說(shuō)明書(shū)所描述的集成氣刀/消音器板的替代實(shí)施方案的平面俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]現(xiàn)在參閱附圖，其中相似數(shù)字指代多多幅附圖中的相似元件，圖1示出可如本說(shuō)明書(shū)所描述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意圖。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可以包括壓縮機(jī)15。該壓縮機(jī)15壓縮進(jìn)入氣流20。該壓縮機(jī)15將壓縮氣流20遞送到燃燒器25上。該燃燒器25將壓縮氣流20與加壓的燃料流30混合，并且使混合物點(diǎn)燃以便生成燃燒氣流35。盡管示出僅單個(gè)燃燒器25，但燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可以包括任意數(shù)量的燃燒器25。然后,將燃燒氣流35遞送到渦輪機(jī)40上。燃燒氣流35驅(qū)動(dòng)該渦輪機(jī)40以便使機(jī)械功產(chǎn)生。渦輪機(jī)40中所產(chǎn)生的機(jī)械功是經(jīng)由軸45來(lái)驅(qū)動(dòng)該壓縮機(jī)15和如發(fā)電機(jī)以及相似負(fù)載的外部負(fù)載50。
[0018]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可以使用天然氣、各種類(lèi)型的合成氣和/或其他類(lèi)型燃料。燃?xì)鉂?rùn)輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可以是位于美國(guó)紐約斯卡奈塔第市(Schenectady, New York)的通用電氣公司(General Electric Company)提供的多種不同燃?xì)鉂?rùn)輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的任何一種,包括(但不限于)7或9系列重型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)以及相似燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。該燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可以具有不同配置并可以使用其他類(lèi)型部件。本說(shuō)明書(shū)也可以使用其他類(lèi)型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。本說(shuō)明書(shū)還可同時(shí)使用多個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、其他類(lèi)型渦輪機(jī)以及其他類(lèi)型發(fā)電設(shè)備。
[0019]圖2是渦輪機(jī)入口系統(tǒng)55的示意圖。渦輪機(jī)入口系統(tǒng)55可與上述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的壓縮機(jī)15以及相似部件集成。渦輪機(jī)入口系統(tǒng)55可以包括天氣防護(hù)罩60。該天氣防護(hù)罩60可以防止如雨、雪、冰雹的天氣要素以及氣流20中的相似物進(jìn)入壓縮機(jī)15中。氣流20隨后可以流動(dòng)通過(guò)入口過(guò)濾器室65。入口過(guò)濾器室65可從氣流20移除無(wú)關(guān)物體以及碎屑。過(guò)渡連接件70可在入口過(guò)濾器室65的下游延伸，并且延伸到入口管道75中。消音區(qū)段80以及入口抽氣加熱系統(tǒng)85可以在入口管道75內(nèi)、或渦輪機(jī)入口系統(tǒng)55中的其他地方進(jìn)行定位。消音區(qū)段80可具有任何合適大小、形狀或者配置，以便有效減弱、衰減和/或反射來(lái)自壓縮機(jī)15的聲能。入口抽氣加熱系統(tǒng)85可以通過(guò)壓縮機(jī)抽氣氣流90來(lái)加熱進(jìn)入氣流20。如上所述，入口抽氣加熱系統(tǒng)85可以使用沖擊流和相似的流。攔廢網(wǎng)篩95和相似物可以位于入口管道75下游，以便防止碎屑進(jìn)入壓縮機(jī)15中。本說(shuō)明書(shū)所述渦輪機(jī)入口系統(tǒng)55是僅僅用作實(shí)例目的。采用許多其他配置并且?guī)в胁煌考臏u輪機(jī)入口系統(tǒng)也可是已知的。
[0020]圖3示出可如在此所描述的渦輪機(jī)入口系統(tǒng)100。通過(guò)與上述類(lèi)似的方式，該渦輪機(jī)入口系統(tǒng)100可以包括天氣防護(hù)罩110、入口過(guò)濾器室120、過(guò)渡連接件130以及入口管道140。這些部件大小、形狀以及配置可以不同。渦輪機(jī)入口系統(tǒng)100可與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的壓縮機(jī)15以及相似部件一起使用。本說(shuō)明書(shū)可以使用其他部件以及其他配置。
[0021]渦輪機(jī)入口系統(tǒng)100還可以包括入口抽氣加熱系統(tǒng)150。入口抽氣加熱系統(tǒng)150可以在入口管道140內(nèi)或渦輪機(jī)入口系統(tǒng)100中的其他地方進(jìn)行定位。入口抽氣加熱系統(tǒng)150可以包括多個(gè)氣刀160?！皻獾丁笔褂谩翱颠_(dá)(Coanda)”效應(yīng)沿著自身長(zhǎng)度產(chǎn)生大量層狀氣流或者擴(kuò)散氣流，從而通過(guò)較小量的壓縮抽氣90夾帶來(lái)自周?chē)鷧^(qū)域中的大量空氣。大體所述，氣刀并不具有移動(dòng)部分，它由空氣而非電力驅(qū)動(dòng)，并且可能非常安靜。氣刀實(shí)例以名稱“消音X流氣刀(Silent X-Stream Air Blade Air Knife)”以及相似名稱而由加拿大安大略省列文治山的納克斯空氣產(chǎn)品公司(Nex Flow Air Products Corporat1n)進(jìn)行銷(xiāo)售。本說(shuō)明書(shū)可以使用其他類(lèi)型空氣注射裝置。
[0022]如圖4所示，氣刀160可以包括與壓縮機(jī)抽氣氣流90連通的壓縮機(jī)抽氣端口 170。氣刀160還可以包括與壓縮機(jī)抽氣端口 170連通的內(nèi)增壓室180。內(nèi)增壓室180可以通向排放間隙190。排放間隙190可以沿著氣刀160長(zhǎng)度延伸。排放間隙190可以調(diào)整大小以使從中通過(guò)的壓縮機(jī)抽氣氣流90加速。排放間隙190的大小、形狀、配置以及角度可以變化并且在本說(shuō)明書(shū)中可以是最佳的。排放間隙190可以在一個(gè)或多個(gè)向內(nèi)彎曲末端200周?chē)ㄎ?。彎曲末?00的形狀和半徑可以變化。氣刀160及其元件可以具有任何合適大小、形狀或者配置。盡管示出的是水平定向，但也可以使用垂直定向。本說(shuō)明書(shū)可以使用任何數(shù)量的氣刀160。本說(shuō)明書(shū)還可以將不同大小和配置的氣刀160—起使用。
[0023]因此，壓縮機(jī)抽氣90通過(guò)壓縮機(jī)抽氣端口 170進(jìn)入氣刀160并且通過(guò)圍繞向內(nèi)彎曲末端200的排放間隙190離開(kāi)。因此，可以在壓力下通過(guò)離開(kāi)排放間隙190的壓縮抽氣90將進(jìn)入氣流20夾帶(entrain)在氣刀160的向內(nèi)彎曲末端200周?chē)纬蓨A帶流(entrained flow)210。在經(jīng)明確限定的主流中，夾帶流210可具有更高速度和泵送力。因此，夾帶流210可以減小其上壓降，這是因?yàn)閵A帶流210可以在很大程度上充當(dāng)進(jìn)入氣流20的氣泵。本說(shuō)明書(shū)可以使用其他部件以及其他配置。
[0024]如圖4和圖5示出，空氣噴嘴160可以集成在消音器板230內(nèi)，位于其下游末端240處，作為集成氣刀/消音器板250。消音器板230可具有任何合適大小、形狀或者配置，以便有效減弱、衰減和/或反射來(lái)自壓縮機(jī)15的聲能。集成氣刀/消音器板250可以具有呈任何配置的大體波狀形狀260。入口抽氣加熱系統(tǒng)150可以包括任何數(shù)量的集成氣刀/消音器板250。本說(shuō)明書(shū)可以使用其他部件以及其他配置。
[0025]氣刀160可以從約O度(0° )至約九十度(90° )將壓縮機(jī)抽氣90注射到主要入口氣流方向上。盡管所示氣刀160處于入口管道140的水平區(qū)段中，但也可以使用垂直區(qū)段或渦輪機(jī)入口系統(tǒng)100中的其他位置。在位置位于消音器板230后方情況下，在入口抽氣加熱系統(tǒng)150尚未操作時(shí)，氣刀160大體可能不對(duì)氣流20造成不利影響。
[0026]圖6示出可如本說(shuō)明書(shū)所描述的集成氣刀/消音器板300的替代實(shí)施方案。在這個(gè)實(shí)例中，氣刀310可以具有一對(duì)側(cè)部排放間隙320。側(cè)部排放間隙320可以只在一對(duì)向內(nèi)彎曲末端330上游定位。所述側(cè)部排放間隙320類(lèi)似地將進(jìn)入氣流20和抽氣加熱氣流90夾帶成夾帶流210。本說(shuō)明書(shū)可以使用其他部件以及其他配置。
[0027]本說(shuō)明書(shū)可以使用其他變化形式。例如，在本說(shuō)明書(shū)中，各個(gè)級(jí)上可以定位多個(gè)排放間隙。這些排放間隙可以獨(dú)立控制以便在抽氣加熱氣流90可能變化時(shí)維持最大氣流速度。另外，可以沿著效應(yīng)器板230將排放間隙定位在任何地方。
[0028]使用集成氣刀/消音器板250中的氣刀160因此通過(guò)抽氣90來(lái)將大量進(jìn)入氣流20夾帶成夾帶流210，以便減小其上壓降。使用帶有波狀形狀260的集成氣刀/消音器板250還可以幫助減小氣流壓降?？傮w燃?xì)鉁u輪機(jī)效率和輸出因此可以增大。氣刀160還會(huì)提供總體壓力和溫度均勻性。另外，氣刀160可以產(chǎn)生要比已知沖擊類(lèi)型或其他類(lèi)型的抽氣加熱系統(tǒng)少的噪聲。氣刀160在其中缺少移動(dòng)部件情況下還應(yīng)具有長(zhǎng)的部件壽命。就基于合成氣的渦輪機(jī)而言，在過(guò)度抽氣氣流減小情況下，入口氣流流率因加熱效應(yīng)而可以減小，從而增大效率。
[0029]應(yīng)當(dāng)清楚，前述內(nèi)容僅僅涉及本發(fā)明和相應(yīng)專(zhuān)利中的某些實(shí)施方案。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不背離本發(fā)明的總體精神和范圍情況下對(duì)本發(fā)明做出多種變化以及修改，其中本發(fā)明的總體精神和范圍由所附權(quán)利要求書(shū)及其等效物定義。
【權(quán)利要求】
1.一種入口抽氣加熱系統(tǒng)，用于將抽氣氣流供應(yīng)到進(jìn)入空氣流以便進(jìn)入燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)中，所述入口排熱系統(tǒng)包括: 氣刀； 所述氣刀可包括與所述抽氣氣流連通的壓縮機(jī)抽氣端口和將所述抽氣氣流排放到所述進(jìn)入空氣中的排放間隙；以及消音器板； 其中所述氣刀和所述消音器板可形成集成氣刀/消音器板。
2.如權(quán)利要求1所述的入口抽氣加熱系統(tǒng)，其中所述氣刀包括內(nèi)增壓室，所述內(nèi)增壓室從所述抽氣端口延伸到所述排放間隙。
3.如權(quán)利要求1所述的入口抽氣加熱系統(tǒng)，其中所述氣刀包括圍繞所述排放間隙的一個(gè)或多個(gè)彎曲末端。
4.如權(quán)利要求1所述的入口抽氣加熱系統(tǒng)，其中所述氣刀將所述進(jìn)入氣流和所述抽氣氣流夾帶成夾帶流。
5.如權(quán)利要求1所述的入口抽氣加熱系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括多個(gè)排放間隙。
6.如權(quán)利要求1所述的入口抽氣加熱系統(tǒng)，其中所述排放間隙使得所述抽氣氣流加速。
7.如權(quán)利要求1所述的入口抽氣加熱系統(tǒng)，其中所述排放間隙包括一對(duì)側(cè)部排放間隙。
8.如權(quán)利要求1所述的入口抽氣加熱系統(tǒng)，其中所述氣刀圍繞所述消音器板下游末端定位。
9.如權(quán)利要求1所述的入口抽氣加熱系統(tǒng)，其中所述集成氣刀/消音器板包括波狀形狀。
10.如權(quán)利要求1所述的入口抽氣加熱系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括多個(gè)集成氣刀/消音器板。
11.如權(quán)利要求1所述的入口抽氣加熱系統(tǒng)，其中所述入口抽氣加熱系統(tǒng)定位在渦輪機(jī)入口系統(tǒng)的入口管道內(nèi)，所述入口管道與所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的所述壓縮機(jī)連通。
12.一種用于將進(jìn)入氣流提供到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)的渦輪機(jī)入口系統(tǒng)，其包括: 通向所述壓縮機(jī)的入口管道；以及 定位在所述入口管道內(nèi)的入口抽氣加熱系統(tǒng)； 所述入口抽氣加熱系統(tǒng)是與抽氣氣流連通；以及 所述入口抽氣加熱系統(tǒng)包括與所述抽氣氣流連通的多個(gè)集成氣刀/消音器板。
13.如權(quán)利要求12所述的用于將進(jìn)入氣流提供到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)的渦輪機(jī)入口系統(tǒng)，其中所述多個(gè)集成氣刀/消音器板包括與所述抽氣氣流連通的壓縮機(jī)抽氣端口和用以對(duì)所述抽氣氣流進(jìn)行排放的排放間隙。
14.如權(quán)利要求13所述的用于將進(jìn)入氣流提供到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)的渦輪機(jī)入口系統(tǒng)，其中所述多個(gè)集成氣刀/消音器板包括圍繞所述排放間隙的一個(gè)或多個(gè)彎曲末端。
15.如權(quán)利要求12所述的用于將進(jìn)入氣流提供到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)的渦輪機(jī)入口系統(tǒng)，其中所述多個(gè)集成氣刀/消音器板將所述進(jìn)入氣流和所述抽氣氣流夾帶成夾帶流。
16.如權(quán)利要求12所述的用于將進(jìn)入氣流提供到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)的渦輪機(jī)入口系統(tǒng)，其中所述多個(gè)集成氣刀/消音器板包括圍繞所述消音器板下游末端定位的氣刀。
17.如權(quán)利要求12所述的用于將進(jìn)入氣流提供到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)的渦輪機(jī)入口系統(tǒng)，其中所述多個(gè)集成氣刀/消音器板包括波狀形狀。
【文檔編號(hào)】F02M31/04GK203962214SQ201320697810
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月6日
【發(fā)明者】Y.郝, D.S.拜爾德, 張華 , B.A.基佩爾, 章建民 申請(qǐng)人:通用電氣公司