熄火之后操作渦輪發(fā)動機(jī)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種使渦輪發(fā)動機(jī)(1)的渦輪轉(zhuǎn)子(12)減速的方法，其中至少一個電動機(jī)(30)與渦輪轉(zhuǎn)子(12)接合，其中制動系統(tǒng)(40)，優(yōu)選為啟動系統(tǒng)，與至少一個電動機(jī)(30)，優(yōu)選為渦輪發(fā)動機(jī)(1)的發(fā)電機(jī)接合，以便使用至少一個電動機(jī)(30)來將負(fù)(制動)轉(zhuǎn)矩施加在渦輪轉(zhuǎn)子(12)上。該方法的特征在于，在熄火之后，制動系統(tǒng)(40)用于在熄火之后借助于至少一個電動機(jī)(30)來消耗渦輪發(fā)動機(jī)(1)中可用的動能。
【專利說明】熄火之后操作渦輪發(fā)動機(jī)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及渦輪系統(tǒng)或發(fā)動機(jī)，具體地涉及用于在燃料流中斷之后(即，熄火之后)優(yōu)化渦輪轉(zhuǎn)子減速的方法，特別是以便減小總體減速時間和渦輪系統(tǒng)或發(fā)動機(jī)上的機(jī)械和熱機(jī)械應(yīng)力。

【背景技術(shù)】
[0002]渦輪停機(jī)程序為重要的，并且為有規(guī)則地執(zhí)行的過程，其必須安全地并且以受控且可靠的方式執(zhí)行。在發(fā)動機(jī)減慢期間，渦輪并未生產(chǎn)性地工作；出于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)原因，應(yīng)當(dāng)保持所得的死時間最少。
[0003]US2010/0275608 Al提供了一種用于關(guān)閉燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的方法，該方法包括以下步驟:減少至燃燒器的燃料流、使發(fā)電機(jī)的操作反向以便將轉(zhuǎn)矩施加于轉(zhuǎn)子，以及增大轉(zhuǎn)子的減速以便限制空氣流入燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中。出于該特定目的，大體上設(shè)在渦輪系統(tǒng)中用于將旋轉(zhuǎn)部分加速至焚燒速度的啟動系統(tǒng)旨在使發(fā)電機(jī)的操作反向，以便將負(fù)轉(zhuǎn)矩施加于轉(zhuǎn)子，同時在停機(jī)程序期間減少燃料流。
[0004]然而，最后在一定時間內(nèi)逐漸地減少燃料流之后，燃料流可完全中斷(熄火)，并且在停機(jī)計劃中的一些點處，發(fā)電機(jī)可與電網(wǎng)分離(發(fā)電機(jī)斷路器和/或高壓斷路器可斷開)。因此，發(fā)動機(jī)自由地自旋并且通過軸承摩擦、渦輪葉片和轉(zhuǎn)子上的空氣動力以及通過發(fā)電機(jī)中的通風(fēng)和電損失而緩慢地減速。重要的是，在熄火之后(即，在燃料流中斷之后)，仍存在儲存于渦輪發(fā)動機(jī)中的大量動(即，旋轉(zhuǎn))能(例如，在大型燃?xì)鉁u輪的情況下高達(dá)幾千瓦小時)。此外，在熄火之后，大型工業(yè)燃?xì)鉁u輪的減慢過程可持續(xù)大約另外30分鐘，直到最終達(dá)到渦輪轉(zhuǎn)子的目標(biāo)速度(例如，轉(zhuǎn)動齒輪速度)或靜止。該最后步驟(即，熄火之后的自由自旋發(fā)動機(jī)的動能的減小)所需的時間顯著地增加渦輪發(fā)動機(jī)的總體死時間。
[0005]存在與渦輪發(fā)動機(jī)的減慢程序相關(guān)聯(lián)的若干不利爭議或問題，其中的一些將在下面提出:
1.渦輪在減慢過程期間不可立即重啟。
[0006]i1.在減慢期間，渦輪或發(fā)電機(jī)的翼型件或其它部分將穿過它們的共振頻率，并且將在高數(shù)量的停機(jī)之后累積負(fù)載循環(huán)，而有可能損壞。
[0007]ii1.渦輪將在減慢時間期間通過發(fā)動機(jī)中的空氣流來冷卻。因此，在轉(zhuǎn)子具有等于或小于相應(yīng)的焚燒速度的旋轉(zhuǎn)速度之后的隨后(立即)重啟的情況下，渦輪發(fā)動機(jī)上的相當(dāng)大的熱機(jī)械應(yīng)力出現(xiàn)。
[0008]iv.在減慢期間，外殼和導(dǎo)葉載體相比于渦輪轉(zhuǎn)子冷卻更快(相比之下，后者具有較大的材料厚度，并且因此以較低的速率冷卻)。這導(dǎo)致導(dǎo)葉載體相比于轉(zhuǎn)子的更強(qiáng)的收縮，以及旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分之間的間隙的減小。在一些情況下，觀察到了由于〃不利〃間隙(即，太小的間隙)而引起的轉(zhuǎn)子的阻擋。因此，鑒于最小冷建造間隙，零件間隙大體上必須設(shè)定成比期望的更大，以便適應(yīng)這些熱瞬變；自然地，這以發(fā)動機(jī)的總體性能為代價。
[0009]V.在黑色減慢(即，沒有來自電網(wǎng)的供應(yīng)可用)期間，發(fā)動機(jī)消費典型地由電池(或大體上由電池元件)供應(yīng)的輔助功率。這些電池元件對渦輪發(fā)動機(jī)具有相當(dāng)大的成本影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于在熄火之后的渦輪發(fā)動機(jī)的減少的減慢時間內(nèi)使渦輪發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分減速的方法。又一個目的在于減少在減慢期間出現(xiàn)的渦輪發(fā)動機(jī)上的總體負(fù)載，特別是振動負(fù)載。
[0011]通過本發(fā)明，實現(xiàn)了這些目的，并且減少(如果并未解決)了上文提到的問題，本發(fā)明提供了一種使渦輪發(fā)動機(jī)的渦輪轉(zhuǎn)子(或大體上是渦輪發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分)減速的方法，其中至少一個電動機(jī)與渦輪轉(zhuǎn)子(或旋轉(zhuǎn)部分)接合，其中制動系統(tǒng)與至少一個電動機(jī)(即，電動機(jī)由制動系統(tǒng)控制)接合，以便使用至少一個電動機(jī)來將負(fù)轉(zhuǎn)矩施加在渦輪轉(zhuǎn)子(或旋轉(zhuǎn)部分)上，該方法的特征在于，在熄火之后，制動系統(tǒng)用于借助于至少一個發(fā)電機(jī)來在熄火之后消耗渦輪發(fā)動機(jī)中可用的動能。
[0012]在下文中，如果旋轉(zhuǎn)部分的背景中的公開內(nèi)容涉及渦輪轉(zhuǎn)子，則這意味著任何旋轉(zhuǎn)部分(例如，還有蒸汽渦輪的轉(zhuǎn)子)可以可選地作為獨立部分或與渦輪轉(zhuǎn)子連接而受制于所述公開內(nèi)容。作為優(yōu)選，電動機(jī)為發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)優(yōu)選提供用于在渦輪發(fā)動機(jī)的正常操作期間向高壓網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)功率，其中制動系統(tǒng)用于借助于發(fā)電機(jī)將動能轉(zhuǎn)換成電能。多功能設(shè)計允許了生產(chǎn)成本的降低，以及更緊湊的渦輪發(fā)動機(jī)。
[0013]作為優(yōu)選，制動系統(tǒng)由啟動系統(tǒng)提供，后者旨在使渦輪轉(zhuǎn)子加快至焚燒速度，如從現(xiàn)有技術(shù)水平中已知的。在該上下文中，如果公開內(nèi)容涉及啟動系統(tǒng)，則只要適合，其還可以以更普遍的方式涉及制動系統(tǒng)。
[0014]因此，作為優(yōu)選，提供用于向高壓網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)功率的發(fā)電機(jī)與渦輪轉(zhuǎn)子接合，其中啟動系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)接合，以便將發(fā)電機(jī)用作發(fā)生器(并且以便將負(fù)轉(zhuǎn)矩施加在轉(zhuǎn)子上)，或作為啟動裝置(以便將正轉(zhuǎn)矩施加在渦輪轉(zhuǎn)子上)，其中在熄火之后的停機(jī)計劃中，啟動系統(tǒng)可用于借助于發(fā)電機(jī)來消耗渦輪發(fā)動機(jī)中可用的動能，其中啟動系統(tǒng)用于將熄火之后在渦輪發(fā)動機(jī)中可用的動能借助于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換成電(制動)能。
[0015]大體上，特別是在燃?xì)鉁u輪的操作的情況下，根據(jù)本發(fā)明的方法在于使用啟動系統(tǒng)來用于軸系減速，優(yōu)選在每當(dāng)發(fā)電機(jī)未連接于電網(wǎng)，即，發(fā)電機(jī)斷路器斷開時。
[0016]典型的渦輪發(fā)動機(jī)為大型工業(yè)燃?xì)鉁u輪,其具有例如大約50兆瓦至大約300兆瓦的功率額定值，對于該典型的渦輪發(fā)動機(jī)而言，可有利地使用在停機(jī)期間用于軸系(或渦輪轉(zhuǎn)子)的減速的靜止啟動裝置(即，啟動系統(tǒng))的用途。然而，預(yù)計的是，任何類似的渦輪發(fā)動機(jī)和其操作可以以大體方式受益于根據(jù)本發(fā)明的操作。
[0017]在其涉及渦輪發(fā)動機(jī)的動能的情況下，這意味著所有旋轉(zhuǎn)部分(例如，渦輪的旋轉(zhuǎn)軸系，即，渦輪轉(zhuǎn)子，或在多軸渦輪的情況下的若干渦輪轉(zhuǎn)子)的動能，包括相應(yīng)的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和/或蒸汽渦輪轉(zhuǎn)子(如果有的話)的動能。
[0018]可用作制動系統(tǒng)的啟動系統(tǒng)或靜止啟動裝置一方面按慣例用于通過以大體上已知的方式使發(fā)電機(jī)的操作反向來使渦輪轉(zhuǎn)子加速至焚燒速度；因此操作反向的發(fā)電機(jī)作用為驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)子的馬達(dá)；其將馬達(dá)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩施加在轉(zhuǎn)子上，因此轉(zhuǎn)子速度加快。換言之，發(fā)電機(jī)以反向模式將正轉(zhuǎn)矩施加在轉(zhuǎn)子上，即，加速轉(zhuǎn)子來獲得預(yù)定方向上的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)矩，這對于渦輪是特有的。
[0019]另一方面，啟動系統(tǒng)可用于通過將負(fù)轉(zhuǎn)矩或制動轉(zhuǎn)矩借助于發(fā)電機(jī)施加在轉(zhuǎn)子上來用于生產(chǎn)制動；該制動轉(zhuǎn)矩大體上增大了渦輪轉(zhuǎn)子的減速速率。然而，只有在期望渦輪轉(zhuǎn)子速度的減速的情況下，生產(chǎn)制動才優(yōu)選為活動的。因此，生產(chǎn)制動優(yōu)選為例如在加速期間受阻，以便避免例如在輔助母線(見下文)上引起的大功率波動。
[0020]在生產(chǎn)制動期間，啟動系統(tǒng)可借助于發(fā)電機(jī)將預(yù)先限定的負(fù)轉(zhuǎn)矩或力施加在渦輪轉(zhuǎn)子上，其中負(fù)轉(zhuǎn)矩優(yōu)選取決于渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速施加，即，其在減速過程中根據(jù)特別渦輪發(fā)動機(jī)和啟動系統(tǒng)特有的預(yù)先限定的模式變化。
[0021]由于沒有對動能損失的補償，故負(fù)轉(zhuǎn)矩自然導(dǎo)致自由地自旋的渦輪轉(zhuǎn)子的減速。負(fù)(制動)轉(zhuǎn)矩例如可高達(dá)正(馬達(dá)驅(qū)動)轉(zhuǎn)矩的70%到90%。有利的是使用渦輪發(fā)動機(jī)的嵌入式發(fā)電機(jī)，然而還可以的是附加電動機(jī)可為了制動目的提供，即，為了使轉(zhuǎn)子移動減速。
[0022]作為優(yōu)選，制動系統(tǒng)和/或啟動系統(tǒng)或靜止啟動裝置在四象限操作中操作，其中使用了兩個象限(一個馬達(dá)驅(qū)動象限和一個制動象限)，因為將大體上避免機(jī)器在渦輪中處于零速度之后的軸的負(fù)旋轉(zhuǎn)。馬達(dá)驅(qū)動象限將理解為其中轉(zhuǎn)速增大的轉(zhuǎn)矩對轉(zhuǎn)速圖中的象限；在制動象限中，轉(zhuǎn)速降低。
[0023]如上文所述，自由地自旋的渦輪轉(zhuǎn)子由于多個效果而在相當(dāng)?shù)偷乃俾氏聹p速，但具有由啟動(或制動)系統(tǒng)(例如，對于大型燃?xì)鉁u輪，啟動系統(tǒng)經(jīng)由發(fā)電機(jī)施加大約I到10兆瓦的制動功率)施加的附加制動功率，渦輪軸旋轉(zhuǎn)的減速速率較強(qiáng)地提高，這有效地將從熄火時的轉(zhuǎn)速到靜止的減速時間減小相當(dāng)大的因數(shù)。在典型的工業(yè)燃?xì)鉁u輪如Alstom的GT13E2的情況下，該因數(shù)可為大約3左右(從沒有生產(chǎn)制動的大約30分鐘的減速時間到具有生產(chǎn)制動的大約10分鐘，見下文)。
[0024]作為優(yōu)選，啟動系統(tǒng)為已經(jīng)常用的系統(tǒng)(或已經(jīng)嵌入現(xiàn)有的裝置中)。已知的是使用用于旋轉(zhuǎn)部分的加速到點火或焚燒速度的靜止啟動裝置，因此啟動裝置可分離，或作為備選，可用于在渦輪發(fā)動機(jī)的正常操作期間向中壓網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)來自由發(fā)電機(jī)生成的功率的輔助功率。
[0025]因此，中壓電網(wǎng)可滿足渦輪發(fā)動機(jī)的輔助裝置(例如，潤滑油泵、封殼通風(fēng)等)的輔助服務(wù)的電功率需求。
[0026]為了進(jìn)一步優(yōu)化渦輪發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分(諸如，渦輪和蒸汽渦輪(如果有的話)的渦輪轉(zhuǎn)子)的減速，施加在渦輪轉(zhuǎn)子上的負(fù)轉(zhuǎn)矩在渦輪轉(zhuǎn)子減速期間取決于至少一個關(guān)鍵參數(shù)變化，該至少一個關(guān)鍵參數(shù)選自由以下構(gòu)成的組:渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、連接于渦輪發(fā)動機(jī)或由渦輪發(fā)動機(jī)包括的元件或元件組上的振動負(fù)載、制動系統(tǒng)的狀態(tài)(具體是其溫度)、電動機(jī)的狀態(tài)、連接于發(fā)電機(jī)的網(wǎng)絡(luò)(例如，高壓電網(wǎng)或中壓電網(wǎng))的狀態(tài)，或可由本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員限定的其它關(guān)鍵參數(shù)。
[0027]當(dāng)然，還可以使用兩個或更多個關(guān)鍵參數(shù)，以便改變通過制動系統(tǒng)施加在旋轉(zhuǎn)部分上的制動轉(zhuǎn)矩。實例將為制動系統(tǒng)可在峰值負(fù)載(即，施加最大負(fù)轉(zhuǎn)矩)下工作，而振動負(fù)載較高(例如，在連接于渦輪發(fā)動機(jī)或由渦輪發(fā)動機(jī)包括的元件或元件組的振動共振發(fā)生期間)，但如果制動系統(tǒng)處于由于峰值負(fù)載操作而引起的嚴(yán)重過熱損壞的風(fēng)險，則負(fù)轉(zhuǎn)矩應(yīng)減小，而不管強(qiáng)振動。所以，在該情況下，第一關(guān)鍵參數(shù)可為振動負(fù)載，而第二關(guān)鍵參數(shù)為制動系統(tǒng)的實際狀態(tài)(比方說溫度)。由于振動負(fù)載可直接地連接旋轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)速，故備選的第一關(guān)鍵參數(shù)將為所述轉(zhuǎn)速(見下文的進(jìn)一步闡釋)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道利用取決于特定渦輪發(fā)動機(jī)設(shè)計的各種關(guān)鍵參數(shù)計劃和使用解決方案。
[0028]通常已知的問題在于，在加速和/或減速期間，渦輪發(fā)動機(jī)遭受增大的振動負(fù)載，同時旋轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)速運行穿過連接于渦輪發(fā)動機(jī)或由渦輪發(fā)動機(jī)包括的單個元件(例如，渦輪轉(zhuǎn)子)或元件組的振動共振或共振帶。在下文中，用語"共振"可讀作相應(yīng)的元件或元件組的扭轉(zhuǎn)振動或彎曲振動。在一些情況中，該現(xiàn)象例如是在整個發(fā)動機(jī)開始振動一段時間同時轉(zhuǎn)速變化時對于操作者可聽見。元件或元件組的共振或共振帶(或振動幅度對轉(zhuǎn)速的對應(yīng)分布)可對于操作者根據(jù)經(jīng)驗已知，并且/或者可利用有限元軟件計算，并且圖解地顯現(xiàn)為坎貝爾圖。這些共振根據(jù)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速而在總體轉(zhuǎn)速范圍(即，從熄火時的轉(zhuǎn)速降至零速度的轉(zhuǎn)速范圍)中自然出現(xiàn)；振動共振或共振帶將在此處理解為在有限速度范圍(共振速度范圍)內(nèi)出現(xiàn)的共振。還可存在渦輪發(fā)動機(jī)的總速度范圍中的若干不同的共振速度范圍，例如，由于出現(xiàn)在總速度范圍中的若干共振而引起。振動共振可關(guān)于渦輪發(fā)動機(jī)I的單個元件(例如，渦輪轉(zhuǎn)子或定子、軸承，...)出現(xiàn)或者連接于渦輪發(fā)動機(jī)(例如，渦輪殼體、控制單元..)，或者它們可關(guān)于此類元件的組出現(xiàn)。對于此類元件或?qū)τ诖祟愒M，若干不同振動共振可在總速度范圍中出現(xiàn)。總共振頻譜取決于渦輪發(fā)動機(jī)和連接于其的部分。
[0029]渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速可用作所述關(guān)鍵參數(shù)。至少一個臨界轉(zhuǎn)速范圍可設(shè)在熄火之后的渦輪轉(zhuǎn)子的總轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，其中至少一個臨界轉(zhuǎn)速范圍(增大)振動負(fù)載優(yōu)選由于連接于渦輪發(fā)動機(jī)或由渦輪發(fā)動機(jī)包括的元件或元件組的共振頻率的激勵而發(fā)生。如果渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速位于臨界轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)(并且制動系統(tǒng)處于提高性能的狀態(tài)中)，則可使用制動系統(tǒng)，以便將施加于渦輪轉(zhuǎn)子的負(fù)轉(zhuǎn)矩(即，用以增大減速速率)從第一水平增大至第二水平。如果在第一水平(負(fù)載)下操作，則制動系統(tǒng)可在其峰值負(fù)載以下操作。如果在高于第一水平(負(fù)載)的第二水平(負(fù)載)下操作，則制動系統(tǒng)可在相比于第一水平操作更高的負(fù)載下工作。第二水平的負(fù)載下的制動系統(tǒng)的負(fù)載可優(yōu)選為制動系統(tǒng)的峰值負(fù)載。
[0030]作為優(yōu)選，設(shè)定在臨界轉(zhuǎn)速上限與臨界轉(zhuǎn)速下限之間的臨界轉(zhuǎn)速范圍位于共振速度范圍中的一個內(nèi)或與其重疊。在臨界轉(zhuǎn)速范圍中，由于渦輪發(fā)動機(jī)的元件或元件組的固有頻率或共振頻率的激勵而出現(xiàn)非合乎需要的振動負(fù)載。
[0031]可以具有兩個或更多個臨界轉(zhuǎn)速范圍，其設(shè)在渦輪轉(zhuǎn)子的總轉(zhuǎn)速范圍中，并且/或者其中，在穿過臨界轉(zhuǎn)速范圍的渦輪轉(zhuǎn)子的減速期間至少暫時地，負(fù)轉(zhuǎn)矩施加于渦輪轉(zhuǎn)子，以使制動系統(tǒng)在峰值負(fù)載操作中操作，因此，在所述峰值負(fù)載操作之后，并且優(yōu)選在穿過不是臨界轉(zhuǎn)速范圍的轉(zhuǎn)速范圍的減速期間，制動系統(tǒng)與低于其峰值負(fù)載的負(fù)載一起使用(以便緩解或恢復(fù))。如果存在若干臨界轉(zhuǎn)速范圍，其設(shè)在總速度范圍中，則它們中的選定可至少部分地彼此重疊，或者它們可與彼此分開。
[0032]振幅對轉(zhuǎn)速(即，共振帶(或縮短共振))可通過高斯分布來估計。接著，臨界轉(zhuǎn)速上限可設(shè)定在振幅為例如最大振幅的大約5%到20%,優(yōu)選大約10%的轉(zhuǎn)速處，其中最大振幅在低于臨界轉(zhuǎn)速上限的轉(zhuǎn)速下出現(xiàn)。臨界轉(zhuǎn)速下限可設(shè)定在振幅為例如最大振幅的大約5%到20%，優(yōu)選大約10%的轉(zhuǎn)速處，其中最大振幅在高于臨界轉(zhuǎn)速下限的轉(zhuǎn)速下出現(xiàn)。
[0033]在減速速率接著將最大化時,優(yōu)選的是使制動系統(tǒng)盡可能長地在峰值負(fù)載下工作，并且優(yōu)選在總體共振速度范圍內(nèi)。然而，制動系統(tǒng)可設(shè)計成使得峰值負(fù)載操作可僅在減速過程期間暫時可能。這大體上允許了制動系統(tǒng)的較廉價且較小的設(shè)計。因此，制動系統(tǒng)的峰值負(fù)載操作可不適于永久操作(啟動系統(tǒng)過載的風(fēng)險)，并且使得在負(fù)載必須顯著減小的情況下需要冷卻時段。換言之，制動系統(tǒng)或用作制動系統(tǒng)的啟動系統(tǒng)可在減速時間期間以峰值負(fù)載運行有限量的時間，并且接著必須在短于熄火之后的總體減速時間的時間內(nèi)恢復(fù)，這取決于遠(yuǎn)離過熱裝置的實際傳熱和其它參數(shù)。在一些情況中，在具有有限能力的已經(jīng)嵌入的啟動系統(tǒng)可用于活動制動時，該部分時間峰值負(fù)載操作可為必要的。
[0034]可以將多個不重疊的臨界轉(zhuǎn)速范圍設(shè)定在各個共振速度范圍內(nèi)。在這些不重疊的臨界轉(zhuǎn)速范圍之間，啟動系統(tǒng)可緩解，以便不遭受可能的過載損壞。如果共振速度范圍足夠窄，則整個范圍可由峰值負(fù)載操作覆蓋。這將為有益的，因為接著啟動系統(tǒng)可緩解，同時發(fā)動機(jī)在非臨界速度范圍中自旋。
[0035]本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道識別特定渦輪發(fā)動機(jī)的共振速度范圍，并且還知道取決于選擇的啟動系統(tǒng)和實際渦輪發(fā)動機(jī)的性能來將臨界轉(zhuǎn)速范圍設(shè)定在這些共振速度范圍內(nèi)。
[0036]理想的是，在整個減慢(最小振動、最小減慢時間)期間，啟動系統(tǒng)在峰值負(fù)載下工作。在這出于技術(shù)或經(jīng)濟(jì)或其它原因而不可能的情況下，啟動系統(tǒng)可在減慢時間的一部分期間在峰值負(fù)載下工作，優(yōu)選在共振速度范圍中，以便使用啟動系統(tǒng)的最高性能，同時有效地最小化發(fā)動機(jī)上的振動負(fù)載。不必要的是，所有共振速度范圍都設(shè)有臨界轉(zhuǎn)速范圍，然而有益的是具有共振速度范圍中的最大減速，以便減小渦輪發(fā)動機(jī)上的總體振動負(fù)載，同時借助于啟動系統(tǒng)通過活動生產(chǎn)制動來縮短減慢時間。
[0037]因此，啟動系統(tǒng)在渦輪轉(zhuǎn)子減速期間使用，以便在渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速小于或等于臨界轉(zhuǎn)速上限時，施加于渦輪轉(zhuǎn)子的負(fù)轉(zhuǎn)矩增大，優(yōu)選直到啟動系統(tǒng)達(dá)到峰值負(fù)載，從而增大臨界轉(zhuǎn)速范圍中(即，共振速度范圍中)的減速速率。因此，當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速減小，優(yōu)選等于或小于其穿過的臨界轉(zhuǎn)速范圍的臨界轉(zhuǎn)速下限時，負(fù)轉(zhuǎn)矩再次減小(以便允許啟動系統(tǒng)緩解)。借助于該程序，減小了通過振動對渦輪發(fā)動機(jī)的總體負(fù)載。臨界轉(zhuǎn)速范圍的延伸和其在總速度范圍中的位置取決于實際渦輪發(fā)動機(jī)設(shè)計和使用。根據(jù)模型計算和/或經(jīng)驗值，常見渦輪發(fā)動機(jī)的典型共振速度范圍被本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，并且臨界速度范圍由本領(lǐng)域的技術(shù)人員設(shè)定。
[0038]優(yōu)選的是，兩個或更多個非重疊的臨界轉(zhuǎn)速范圍設(shè)在渦輪轉(zhuǎn)子的總轉(zhuǎn)速范圍中，并且/或者其中，在渦輪轉(zhuǎn)子穿過臨界轉(zhuǎn)速范圍的減速期間至少暫時地，啟動系統(tǒng)在峰值負(fù)載操作中使用，因此在所述峰值負(fù)載操作之后，并且優(yōu)選在穿過不是臨界轉(zhuǎn)速范圍的轉(zhuǎn)速范圍的減速期間，啟動系統(tǒng)與低于其峰值負(fù)載的負(fù)載一起使用，以便防止啟動系統(tǒng)的損壞負(fù)載。
[0039]取決于實際渦輪發(fā)動機(jī)，其可為旋轉(zhuǎn)部分中可用的足夠動能，以使由發(fā)電機(jī)生成的電(制動)能量可給送到高壓網(wǎng)絡(luò)中，同時發(fā)電機(jī)輸出滿足高壓網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)的需要(例如，在渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高于第一轉(zhuǎn)速，典型地為高于2000rpm的轉(zhuǎn)速時)。
[0040]如果發(fā)電機(jī)輸出并未滿足高壓網(wǎng)絡(luò)要求(例如，一旦渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降到低于該第一轉(zhuǎn)速)，則高壓斷路器可斷開，以便使發(fā)電機(jī)與高壓電網(wǎng)分離。在停機(jī)計劃中的該點處，仍存在儲存在渦輪能量中的動能(在旋轉(zhuǎn)部分諸如渦輪轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、蒸汽渦輪轉(zhuǎn)子或其它部分中，取決于發(fā)動機(jī)構(gòu)造)，因此由于活動制動而引起的發(fā)電機(jī)輸出可進(jìn)一步用于其它目的。
[0041]如果發(fā)電機(jī)輸出滿足中壓網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)的要求，則電制動能量可大體上給送到中壓網(wǎng)絡(luò)中(例如，至少直到轉(zhuǎn)子達(dá)到第二轉(zhuǎn)速，第二轉(zhuǎn)速低于第一轉(zhuǎn)速，典型地高于1500rpm)。
[0042]生產(chǎn)制動期間產(chǎn)生的功率中的一些可給送到中壓網(wǎng)絡(luò)中，同時生產(chǎn)制動功率還供應(yīng)至高壓電網(wǎng)，或在發(fā)電機(jī)輸出并不滿足高壓網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)的要求之后，例如，一旦渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速等于或低于所述第一轉(zhuǎn)速。
[0043]大體上，本發(fā)明的有利方面在于熄火之后的渦輪發(fā)動機(jī)中儲存的動能可至少部分地恢復(fù)，這改進(jìn)了發(fā)動機(jī)的總體性能，并且具有各種生態(tài)和機(jī)器設(shè)計相關(guān)的益處。
[0044]在黑色減慢(即，沒有來自電網(wǎng)的供應(yīng)可用)期間，發(fā)動機(jī)消費由電池供應(yīng)的輔助功率。這些電池對發(fā)電廠具有相當(dāng)大的成本影響。必須負(fù)擔(dān)渦輪發(fā)動機(jī)的輔助功率消耗物的功率需要，該輔助功率消耗物選自由潤滑油泵、封殼通風(fēng)、冷卻水泵、露點加熱器、跟蹤加熱器等構(gòu)成的組。
[0045]電制動能量可優(yōu)選經(jīng)由中壓網(wǎng)絡(luò)給送到外部負(fù)載組(或其若干個)中、電池元件中，和/或渦輪發(fā)動機(jī)的至少一個輔助功率消耗物中，以便消耗電制動能量的至少一部分，其中電制動能量優(yōu)選分別通過再充電池元件和/或通過至少部分地負(fù)擔(dān)至少一個輔助功率消耗物的輔助功率需要來消耗。
[0046]電池元件典型地為串聯(lián)連接的鉛酸電池單元。負(fù)載組典型地為將電功率消耗成熱的電阻器。
[0047]在黑色安全下滑期間，可使用靜止啟動裝置或啟動系統(tǒng)，以至少部分地供應(yīng)輔助功率消耗(潤滑油泵、封殼通風(fēng)等)。這允許縮小緊急電源或電池系統(tǒng)的大小。
[0048]電制動能量可給送到外部負(fù)載組中，電池元件中，或至少一個輔助功率消耗物中，同時發(fā)電機(jī)輸出滿足中壓電網(wǎng)的要求。
[0049]最后，例如，當(dāng)轉(zhuǎn)速在根據(jù)本發(fā)明的減速期間降到所述第二轉(zhuǎn)速以下時，發(fā)電機(jī)輸出可降到系統(tǒng)特定值以下，這還需要使發(fā)電機(jī)與中壓網(wǎng)絡(luò)斷開。從減慢計劃中的該點起，負(fù)載組可在轉(zhuǎn)子減速至靜止期間消耗另外的發(fā)電機(jī)輸出。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道確定相關(guān)渦輪發(fā)動機(jī)特定閾值。根據(jù)本發(fā)明的方法適于單軸渦輪發(fā)動機(jī)，其中消耗來自燃?xì)鉁u輪和對應(yīng)的蒸汽渦輪(如果有的話)的渦輪轉(zhuǎn)子和/或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的在渦輪發(fā)動機(jī)中可用的動倉泛。
[0050]該方法還適于雙軸渦輪發(fā)動機(jī)，其中根據(jù)本發(fā)明消耗來自渦輪轉(zhuǎn)子和對應(yīng)的蒸汽渦輪(如果有的話)兩者的在渦輪發(fā)動機(jī)中可用的動能。
[0051]如果在渦輪發(fā)動機(jī)啟動失敗之后，渦輪轉(zhuǎn)子必須減速至點火速度并且渦輪發(fā)動機(jī)此后并且盡可能快地重啟，則該方法特別適合。
[0052]由于可解決或減輕之前提到的爭議和/或問題中的許多個，故使用根據(jù)本發(fā)明的方法來使工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)或另一渦輪發(fā)動機(jī)停機(jī)或?qū)u輪轉(zhuǎn)子減速或制動至焚燒速度(例如，針對重啟)是有利的。更具體而言，根據(jù)本發(fā)明的方法至少允許:
1.在自由地自旋的(多個)轉(zhuǎn)子中儲存的動能可積極地且較快地消耗時，渦輪發(fā)動機(jī)更快地減慢。據(jù)估計，在典型工業(yè)燃?xì)鉁u輪(例如，Alstom的GT13E2渦輪，其具有大約150到170兆瓦的額定功率)中，大約0.5兆瓦小時的動能可用。對應(yīng)的渦輪轉(zhuǎn)子可需要大約30分鐘來減速至靜止。然而，如果轉(zhuǎn)子活動地，并且根據(jù)發(fā)明通過具有例如大約4兆瓦的額定功率的啟動系統(tǒng)來減速，額定功率的90%可典型地出于制動目的可用，則轉(zhuǎn)子僅在三分之一的時間內(nèi)減速，即，在大約10分鐘內(nèi)。因此，停機(jī)程序較快，并且渦輪發(fā)動機(jī)更快(熱)重啟。渦輪的可用性通過短時間從熄火提高至準(zhǔn)備下次啟動(通常存在基于發(fā)動機(jī)速度的釋放標(biāo)準(zhǔn))。這對于頻繁地啟動發(fā)動機(jī)、所謂的峰化器尤其重要，并且大體上對于任何中間負(fù)載操作市場尤其重要。本發(fā)明大體上改進(jìn)了效率，并且因此從經(jīng)濟(jì)和生態(tài)觀點看是有益的。
[0053]i1.發(fā)動機(jī)運行穿過葉片或其它部分的共振帶，即，穿過渦輪發(fā)動機(jī)的元件或元件組(諸如，渦輪或發(fā)電機(jī)的翼型件或其它部分)的固有或共振頻率的時間段減小，并且因此減慢期間的這些部分上的負(fù)載循環(huán)數(shù)減少。因此，避免或減少了多次停機(jī)之后的可能損壞，這再次在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上是有利的。
[0054]ii1.結(jié)構(gòu)發(fā)動機(jī)部分的冷卻可通過本發(fā)明減小，使得在減慢期間的熱損失較低，并且發(fā)動機(jī)在停機(jī)之后的較長時間內(nèi)仍溫?zé)?，這導(dǎo)致在重啟期間和在更可靠(熱)重啟程序中降低熱機(jī)械應(yīng)力。
[0055]iv.渦輪發(fā)動機(jī)的獨立部分的不同收縮和如上文概述的靜止部分與非靜止部分之間的可能的阻擋問題可通過本發(fā)明減小，因為必須適應(yīng)較小的熱瞬變。因此，改進(jìn)了發(fā)動機(jī)的總體性能。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法允許了減慢期間的導(dǎo)葉載體中的減小的摩擦，由此得到降低的修理成本和降低的轉(zhuǎn)子阻擋風(fēng)險。
[0056]此外，在熄火之后的減速期間將功率給送到電網(wǎng)(或高壓網(wǎng)絡(luò))、中壓網(wǎng)絡(luò)、負(fù)載組、電池元件和/或輔助功率消耗物中進(jìn)一步改進(jìn)了發(fā)動機(jī)的總體性能。
[0057]通過本發(fā)明，渦輪發(fā)動機(jī)可在啟動失敗之后較快回到重啟狀態(tài)。改進(jìn)了啟動的可靠性。
[0058]大體上，現(xiàn)有的渦輪發(fā)動機(jī)可利用生產(chǎn)制動選擇升級，特別是已經(jīng)依靠靜止啟動系統(tǒng)的渦輪發(fā)動機(jī)，其可通過GT控制系統(tǒng)來編程或控制。
[0059]啟動系統(tǒng)的4象限操作為用于大型燃?xì)鉁u輪的典型系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計特征。期望產(chǎn)品成本不顯著地提高；控制系統(tǒng)的適應(yīng)對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員(GT控制工程師)是明顯的。
[0060]本發(fā)明的另外的實施例在于從屬權(quán)利要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0061]本發(fā)明的優(yōu)選實施例在下文中參照附圖更詳細(xì)描述，該附圖為了示出本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實施例的目的，而非限制其的目的。在附圖中:
圖1示出了如本文可描述的渦輪發(fā)動機(jī)的示意性視圖；
圖2示出了施加于渦輪發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分的負(fù)轉(zhuǎn)矩或取決于旋轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)速的制動系統(tǒng)的負(fù)載作為關(guān)鍵參數(shù)的第一簡圖，其中臨界轉(zhuǎn)速范圍并未重疊；
圖3示出了根據(jù)圖2的第二圖示，其中關(guān)鍵轉(zhuǎn)速范圍重疊；以及圖4示出了根據(jù)圖1的渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速取決于減速時間的簡化示意圖。
[0062]部件列表 I渦輪發(fā)動機(jī) 8壓縮機(jī) 10燃?xì)鉁u輪 12渦輪轉(zhuǎn)子 20渦輪轉(zhuǎn)子軸線 30發(fā)電機(jī) 35變壓器器件 40制動/啟動系統(tǒng) 50輔助功率消耗物 60聞壓網(wǎng)絡(luò) 61中壓網(wǎng)絡(luò) 62到68線 69連接 99共振帶
701,703, 705 橫坐標(biāo)
702,704, 706 縱坐標(biāo)
71到73制動系統(tǒng)40的操縱計劃
711，715，721，725，731，735 縱坐標(biāo)值高度
712，716，722，726，732，736 增加邊緣
713，717，733，737，723，727 減小邊緣
75, 76操作計劃71到73中的臨界轉(zhuǎn)速范圍
80，81制動系統(tǒng)40的操作計劃
801，805，811，815縱坐標(biāo)值高度
802.806.812.816增加邊緣
803.807.813.817減小邊緣
85，86操作計劃80，81中的臨界轉(zhuǎn)速范圍
90到93減速曲線
100到110時間段
111初始轉(zhuǎn)速
112最終轉(zhuǎn)速。

【具體實施方式】
[0063]示例性地，以下闡釋依賴大型燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)I。然而，應(yīng)當(dāng)清楚的是，具有不同構(gòu)造或用途的其它模擬渦輪系統(tǒng)可受益于根據(jù)本發(fā)明的方法。將理解的是，多種變化和改型可在本文中由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員做出，而不脫離如本文中限定的本發(fā)明的大體精神和范圍。
[0064]如圖1中所描繪的典型的現(xiàn)有技術(shù)的渦輪發(fā)動機(jī)I可包括用于壓縮到來的空氣流的至少一個壓縮機(jī)8。壓縮空氣可輸送至至少一個燃燒器(圖中未示出)，其中所述空氣與燃料混合，因此在點火之后，燃燒氣流在膨脹下通過渦輪10引導(dǎo)，以便經(jīng)由渦輪轉(zhuǎn)子12產(chǎn)生機(jī)械功，渦輪轉(zhuǎn)子12能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸線20旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子12驅(qū)動壓縮機(jī)8和發(fā)電機(jī)30，發(fā)電機(jī)30可在同一軸上圍繞軸線20旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)30的輸出可經(jīng)由線62輸送至變壓器器件35，并且進(jìn)一步經(jīng)由線63，68輸送至高壓電網(wǎng)60和/或中壓電網(wǎng)61。在又一個過程中，燃燒氣體可輸送至蒸汽發(fā)生器(圖中未示出)用于回收熱。
[0065]根據(jù)本發(fā)明，出于熄火之后的旋轉(zhuǎn)渦輪轉(zhuǎn)子12的活動(生產(chǎn))制動的目的，制動系統(tǒng)可通過啟動系統(tǒng)40提供；因此啟動系統(tǒng)40旨在操作成加快至焚燒速度，并且在渦輪轉(zhuǎn)子12的熄火之后減慢至最終或零速度。因此，啟動系統(tǒng)40出于控制目的可借助于貫穿線64與發(fā)電機(jī)30通信。
[0066]為了使啟動系統(tǒng)40滿足制動系統(tǒng)的要求，其可包括用于操作發(fā)電機(jī)30的負(fù)載整流逆變器，以便施加用于加快(至焚燒速度)的正(馬達(dá)驅(qū)動)轉(zhuǎn)矩，以及用于渦輪轉(zhuǎn)子12的減慢(在熄火之后)的負(fù)(制動)轉(zhuǎn)矩。
[0067]圖2示出了啟動系統(tǒng)40的三個示例性的示意性操作計劃71，72，73。清楚的是，多種變化或改變可添加于特定渦輪發(fā)動機(jī)的這些計劃。
[0068]這里，關(guān)鍵參數(shù)可為渦輪轉(zhuǎn)子12的轉(zhuǎn)速。所述轉(zhuǎn)速在圖2中繪制在橫坐標(biāo)701上。此外，第一臨界轉(zhuǎn)速范圍75和第二臨界轉(zhuǎn)速范圍76以不重疊的方式提供在橫坐標(biāo)701上。在縱坐標(biāo)702上，繪制了施加于渦輪轉(zhuǎn)子12的制動轉(zhuǎn)矩。作為備選，可利用提供由啟動系統(tǒng)40輸送的制動功率或承載在啟動系統(tǒng)40上的負(fù)載的縱坐標(biāo)來讀取同一圖2。
[0069]第一操作計劃71示出了相應(yīng)的兩個臨界速度范圍75，76中的兩個縱坐標(biāo)值高度711,715。從接近曲線71的右端的箭頭開始向左側(cè)方向，縱坐標(biāo)第一值高度711具有增大的邊緣712和減小的邊緣713，并且第二縱坐標(biāo)值高度715具有增大的邊緣716和減小的邊緣 717。
[0070]第二操作計劃曲線72示出了相應(yīng)的兩個臨界速度范圍75，76中的兩個縱坐標(biāo)值高度721，725。從接近曲線72的右端的箭頭開始向左側(cè)方向，縱坐標(biāo)第一值高度721具有增大的邊緣722和減小的邊緣723，并且第二縱坐標(biāo)值高度725具有增大的邊緣716和減小的邊緣727。從曲線72起，清楚的是，不同的兩個縱坐標(biāo)值高度721，725可具有不同的高度，即，平均縱坐標(biāo)值可在拖速范圍75，76中不同。此外，在圖2和3中，縱坐標(biāo)值高度可具有圓形邊緣，即，它們不必為矩形。
[0071]第三操作計劃73示出了相應(yīng)的兩個臨界速度范圍75，76中的兩個縱坐標(biāo)值高度731，735。從接近曲線73的右端的箭頭開始向左側(cè)方向，縱坐標(biāo)第一值高度731具有增大的邊緣732和減小的邊緣733，并且第二縱坐標(biāo)值高度735具有增大的邊緣736和減小的邊緣 737。
[0072]在圖2中，增大的邊緣712，716，722，726，732，736比減小的邊緣713，717，723，727，733，737更陡峭；反過來也可一樣。
[0073]大體上，接近于縱坐標(biāo)值高度711，715，721，725，731，735的最大值，啟動系統(tǒng)40可在峰值負(fù)載(渦輪轉(zhuǎn)子12的最大減速速率)下操作，同時遠(yuǎn)離縱坐標(biāo)值高度711，715，721，725，731，735，啟動系統(tǒng)40可在允許啟動系統(tǒng)40從峰值負(fù)載操作恢復(fù)的負(fù)載下操作。在縱坐標(biāo)值高度711，715，721，725，731，735之間，縱坐標(biāo)值還可根據(jù)由本領(lǐng)域的技術(shù)人員選擇的預(yù)定模式來改變。本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員知道設(shè)定在特定位置(例如，用以覆蓋具有機(jī)械部分上的高振動負(fù)載的速度區(qū))并且具有期望形狀的縱坐標(biāo)值高度 711，715，721，725，731，735。
[0074]在圖2中，還描繪了如上文所述的示例性共振99曲線。該共振曲線99示出了取決于渦輪轉(zhuǎn)子12的轉(zhuǎn)速的渦輪發(fā)動機(jī)I的部分或連接于其的部分的振幅。這里，臨界轉(zhuǎn)速范圍76設(shè)定成覆蓋共振曲線99，其中對應(yīng)的縱坐標(biāo)值高度735的邊緣736，736與在其最大振幅的大約20%的振幅下的共振曲線99相交。
[0075]圖3示范性地示出了啟動系統(tǒng)40的示例性的兩個備選示意性的操作計劃80，81。這里，關(guān)鍵參數(shù)又可為渦輪轉(zhuǎn)子12的轉(zhuǎn)速。所述轉(zhuǎn)速繪制在圖3中的橫坐標(biāo)703上。此外，第一臨界轉(zhuǎn)速范圍85和第二臨界轉(zhuǎn)速范圍86以重疊方式提供在橫坐標(biāo)703上。范圍86駐留在范圍85內(nèi)。施加于渦輪轉(zhuǎn)子12的制動轉(zhuǎn)矩再次繪制在縱坐標(biāo)704上。作為備選，可利用提供由啟動系統(tǒng)40輸送的制動功率或承載在啟動系統(tǒng)40上的負(fù)載的縱坐標(biāo)來讀取同一圖3。
[0076]從圖3變得清楚的是，縱坐標(biāo)(例如，制動轉(zhuǎn)矩或強(qiáng)加在啟動系統(tǒng)40上的負(fù)載)還可在臨界轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)變化，這里是臨界轉(zhuǎn)速范圍85。
[0077]圖4以非常簡化的方式示出了轉(zhuǎn)速的暫時演進(jìn)，同時其從初始轉(zhuǎn)速111變至較低的最終轉(zhuǎn)速112。熄火之后的給定減速時間在橫坐標(biāo)705上，而渦輪轉(zhuǎn)子12的對應(yīng)的轉(zhuǎn)速在縱坐標(biāo)706上。在速度范圍中，在縱坐標(biāo)706上，以非重疊方式給出兩個臨界轉(zhuǎn)速范圍85，86。在范圍85，86中，高振動負(fù)載可例如由于如上文所述的共振現(xiàn)象而出現(xiàn)。圖4中描繪了三條減速曲線90，91，92。為了簡單起見，假定自由地自旋的渦輪轉(zhuǎn)子12可由于前文提到的效果而基本上線性地減速(并且沒有任何活動制動)。這在圖4中由曲線90示出。其花費渦輪轉(zhuǎn)子12—定減速時間110來從初始速度111(例如，3000rpm)減速至最終速度112 (例如，零速度或更高)。在該停機(jī)期間，簡言之，渦輪發(fā)動機(jī)I主要在橫坐標(biāo)705上給出的時間間隔106和107期間累積高振動負(fù)載。間隔106和107為時間段，在此期間，轉(zhuǎn)子12分別穿過范圍85和86減速。
[0078]如果使用根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的生產(chǎn)制動，則減速速率相比于由曲線90給出的情形增大。另外，生產(chǎn)制動減速簡化，以遵循根據(jù)圖4的圖中的基本上線性的曲線91。遵循曲線91，其花費轉(zhuǎn)子12 —定時間109來從初始速度111減速至最終速度112。曲線91的平均斜率的絕對值高于曲線90中的一個，S卩，減速速率較高。在圖4中，時間109為時間110的三分之一(對應(yīng)于上述實例)。渦輪發(fā)動機(jī)I又主要在范圍85和86中旋轉(zhuǎn)期間累積高振動負(fù)載，即，在對應(yīng)的時間間隔103和104期間。從圖4清楚的是，關(guān)于曲線91的間隔103和104的時間總額顯著小于關(guān)于曲線90的時間間隔106和107的總額，因此發(fā)動機(jī)I上(或連接于其的部分上)的振動負(fù)載在從減慢計劃90變至計劃91時減小。
[0079]在本發(fā)明的又一個實施例中，生產(chǎn)制動在如上文所述的臨界轉(zhuǎn)速范圍85，86中增大，以便使啟動裝置40在這些范圍85，86中的峰值負(fù)載下操作。在典型時段之后，又為了簡單，其在此可等于相應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)速范圍，啟動系統(tǒng)40必須緩解，以便不受損，因此減速速率下降(對應(yīng)斜率減?。黄淇缮踔列∮谇€91的平均斜率)，如由圖4中的曲線92示出的。因此，在渦輪轉(zhuǎn)子12處于臨界轉(zhuǎn)速范圍85，86期間的時間總計為對應(yīng)的時間段100和101(見圖4)的總額。遵循曲線92，其花費轉(zhuǎn)子12 —定時間109來從初始速度111減速至最終速度112。
[0080]總之，總體減速時間109對于曲線91和92相同，并且短于曲線90的總體減速時間110。然而，當(dāng)關(guān)于曲線92的時間間隔100和101的總額再次顯著小于關(guān)于曲線91的時間間隔103和104的總額時，振動負(fù)載總體對于根據(jù)曲線92的程序相比于曲線91 (和90)減小。
[0081]因此，本發(fā)明可顯著地縮短熄火之后渦輪發(fā)動機(jī)I的停機(jī)過程，因為其引起渦輪轉(zhuǎn)子更快減速。此外，其減小了渦輪發(fā)動機(jī)I或附接于渦輪發(fā)動機(jī)I的元件上的振動負(fù)載。
【權(quán)利要求】
1.一種使渦輪發(fā)動機(jī)(I)的渦輪轉(zhuǎn)子(12)減速的方法，其中至少一個電動機(jī)(30)與所述渦輪轉(zhuǎn)子(12)接合，其中制動系統(tǒng)(40)與所述至少一個電動機(jī)(30)接合，以便使用所述至少一個電動機(jī)(30)來將負(fù)轉(zhuǎn)矩施加在所述渦輪轉(zhuǎn)子(12)上，其特征在于，在熄火之后，所述制動系統(tǒng)(40)用于在熄火之后借助于所述至少一個電動機(jī)(30)消耗所述渦輪發(fā)動機(jī)(I)中可用的動能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電動機(jī)(30)為發(fā)電機(jī)(30)，所述發(fā)電機(jī)(30)優(yōu)選提供為在所述渦輪發(fā)動機(jī)(I)的正常操作期間向高壓網(wǎng)絡(luò)(60)供應(yīng)功率，其中所述制動系統(tǒng)(40)用于將所述動能借助于所述發(fā)電機(jī)(30)轉(zhuǎn)換成電能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述制動系統(tǒng)(40)由啟動系統(tǒng)(40)提供用于將所述渦輪轉(zhuǎn)子(12)加快至焚燒速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中任一項所述的方法，其特征在于，施加在所述渦輪轉(zhuǎn)子(12)上的所述負(fù)轉(zhuǎn)矩在所述渦輪轉(zhuǎn)子(12)的減速期間取決于選自由以下構(gòu)成的組的至少一個關(guān)鍵參數(shù)而變化:所述渦輪轉(zhuǎn)子(12)的轉(zhuǎn)速、連接于所述渦輪發(fā)動機(jī)(I)或由所述渦輪發(fā)動機(jī)(I)包括的元件或元件組的振動負(fù)載、所述制動系統(tǒng)(40)的狀態(tài),特別是其溫度，所述電動機(jī)(30)的狀態(tài)，或所述高壓或中壓網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述渦輪轉(zhuǎn)子(12)的轉(zhuǎn)速用作所述關(guān)鍵參數(shù)；其中至少一個臨界轉(zhuǎn)速范圍在熄火之后提供在所述渦輪轉(zhuǎn)子(12)的總體轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，其中至少一個臨界轉(zhuǎn)速范圍振動負(fù)載優(yōu)選由于連接于所述渦輪發(fā)動機(jī)(I)或為所述渦輪發(fā)動機(jī)(I)的一部分的元件或元件組的共振頻率的激勵而發(fā)生；其中如果所述渦輪轉(zhuǎn)子(12)的轉(zhuǎn)速在所述臨界轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，則使用所述制動系統(tǒng)(40)以便將施加于所述渦輪轉(zhuǎn)子(12)的負(fù)轉(zhuǎn)矩從第一水平增大至第二水平。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，兩個或更多個臨界轉(zhuǎn)速范圍提供在所述渦輪轉(zhuǎn)子(12)的總體轉(zhuǎn)速范圍中，并且/或者其中，在所述渦輪轉(zhuǎn)子(12)穿過所述臨界轉(zhuǎn)速范圍的減速期間至少暫時地，所述負(fù)轉(zhuǎn)矩施加于所述渦輪轉(zhuǎn)子(12)，以便所述制動系統(tǒng)(40)在峰值負(fù)載的操作中使用，因此在所述峰值負(fù)載操作之后和優(yōu)選在穿過不是臨界轉(zhuǎn)速范圍的轉(zhuǎn)速范圍的減速期間，所述制動系統(tǒng)(40)與低于其峰值負(fù)載的負(fù)載一起使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述兩個或更多個臨界轉(zhuǎn)速范圍不彼此重疊。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述兩個或更多個臨界轉(zhuǎn)速范圍至少部分地彼此重疊。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至權(quán)利要求8中任一項所述的方法，其特征在于，所述電能給送到所述高壓網(wǎng)絡(luò)￠0)中，同時發(fā)電機(jī)輸出滿足高壓網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)的要求。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至權(quán)利要求9中任一項所述的方法，其特征在于，所述電能給送到中壓網(wǎng)絡(luò)(61)中，同時發(fā)電機(jī)輸出滿足中壓網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)的要求。
11.根據(jù)權(quán)利要求2至權(quán)利要求10中任一項所述的方法，其特征在于，所述電能優(yōu)選經(jīng)由所述中壓網(wǎng)絡(luò)￠1)給送到外部負(fù)載組、電池元件和/或所述渦輪發(fā)動機(jī)(I)的至少一個輔助功率消耗物(50)中，以便消耗所述電能的至少一部分，其中所述電能優(yōu)選分別通過再充所述電池元件和/或通過至少部分地滿足所述至少一個輔助功率消耗物(50)的輔助功率需求來消耗。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述渦輪發(fā)動機(jī)(I)的至少一個輔助功率消耗物(50)選自由潤滑油泵、封殼通風(fēng)、冷卻水泵、露點加熱器、跟蹤加熱器等構(gòu)成的組。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述渦輪發(fā)動機(jī)(I)為單軸燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(I)，并且儲存在所述旋轉(zhuǎn)渦輪軸和由所述發(fā)動機(jī)(I)包括的相應(yīng)的蒸汽渦輪，如果有的話中的所述動能被消耗。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求13中任一項的方法在工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)或另一渦輪發(fā)動機(jī)的停機(jī)期間的使用。
【文檔編號】F01D19/00GK104169531SQ201380017405
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月29日
【發(fā)明者】K.多伊貝林, C.M.羅布森, M.吉烏斯蒂 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司