用于燃气涡轮发动机的主动冷却系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种用于燃气涡轮发动机的主动部件寿命管理的系统。所述主动冷却系统可包括：抽气管道，所述抽气管道从所述压缩机延伸到所述涡轮机上；热交换器，所述热交换器围绕所述抽气管道定位；以及外部空气冷却系统，所述外部空气冷却系统与所述抽气管道连通。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开一种用于燃气涡轮发动机的主动部件寿命管理的系统。所述主动冷却系统可包括：抽气管道，所述抽气管道从所述压缩机延伸到所述涡轮机上；热交换器，所述热交换器围绕所述抽气管道定位；以及外部空气冷却系统，所述外部空气冷却系统与所述抽气管道连通。【专利说明】用于燃气涡轮发动机的主动冷却系统
本技术大体涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于提供另外冷却以补 偿峰值负载操作、低负载操作以及超低负载操作、并且补偿其他类型操作参数的主动部件 寿命管理系统。
技术介绍
燃气涡轮发动机大体使用来自压缩机的一个或多个级中的抽气来对沿着涡轮机 内的热气路径的部件提供冷却和/或密封。空气可以从压缩机抽气并且向外或向内输送到 涡轮机中的要求冷却的位置，在本文中即设定为涡轮机冷却电路。然而，压缩机中所压缩的 并且未用于产生燃烧气体的空气大体降低燃气涡轮发动机的总体效率。相反，涡轮机中温 度增可能会对排放水平以及沿着热气路径和在其他地方定位的部件寿命造成影响。大体所 述，高于基本负载操作将会减少热气路径部件寿命，同时低于基本负载操作大体将会延展 部件寿命。 然而，这种关系就第一涡轮机级的级后部中的喷嘴和桨叶而言可能存在例外。这 些后部级的进气温度在峰值火焰处可比在基本负载处要高并且在延展调节或极低负载处 以及在点燃温度下仍会较高。燃气涡轮发动机通常设计用于在最小化到级的冷却流的情况 下连续进行基本负载操作，以便使热力效率最大化。鉴此，低负载操作可能会对后部级中的 部件造成损坏，而峰值负载操作可能会对涡轮机的所有级中的部件造成损坏。 因此，需要用于冷却热气路径中的、具体地是沿着后部级的部件的改进系统和方 法，以便增加部件寿命。另外，需要对所有级提供主动冷却管理，以使总体操作延伸超过某 些类型操作状况中的当前界限。
技术实现思路
因此，本技术提供一种用于燃气涡轮发动机的压缩机和涡轮机的主动冷却系 统。所述主动冷却系统可以包括：抽气管道，其从所述压缩机延伸到所述涡轮机上；热交换 器，其围绕所述抽气管道定位；以及外部空气冷却系统，其与所述抽气管道连通。 其中，所述抽气管道包括多个抽气管道，所述多个抽气管道朝所述涡轮机延伸。 其中，所述抽气管道包括中间级抽气管道，所述中间级抽气管道延伸到所述涡轮 机。 其中，所述抽气管道包括第十三级抽气管道，所述第十三级抽气管道延伸到所述 涡轮机的第二级。 其中，所述抽气管道包括围绕其相应抽气管道设置的流与温度传感器。 其中，所述外部空气冷却系统包括外部进气线路，所述外部进气线路与外部气流 连通。所述外部空气冷却系统包括级外空气线路，所述级外空气线路与所述外部气流和所 述抽气管道连通。所述级外空气线路还可包括位于其上的流与温度传感器。 本专利技术的动冷却系统进一步包括在所述涡轮机下游的流与温度传感器。 本专利技术的主动冷却系统进一步包括围绕所述涡轮机相关部件定位的红外相机。所 述涡轮机包括位于其中的多个热气路径部件，并且其中所述红外相机围绕所述多个热气路 径部件定位。 本技术进一步地提供一种主动冷却涡轮机中的热气路径部件的方法。所述方 法可以包括以下步骤：确定所述热气路径部件温度；确定所述涡轮机上的负载；调节通到 所述涡轮机上的抽气件；以及提供通到所述抽气件的外部气流。 因此，本技术进一步地提供一种用于燃气涡轮发动机的压缩机和涡轮机的 主动冷却系统。所述主动冷却系统可以包括：一个或多个抽气管道，其从所述压缩机的中间 级延伸到所述涡轮机的级上；一个或多个热交换器，其围绕所述抽气管道定位；以及外部 空气冷却系统，其与所述抽气管道连通。 其中，所述一个或多个抽气管道包括：第九级抽气管道，所述第九级抽气管道从所 述压缩机的第九级延伸到所述涡轮机的第三级上；以及第十三级抽气管道，所述第十三级 抽气管道从所述压缩机的第十三级延伸到所述涡轮机的第二级上，并且其中所述一个或多 个热交换器包括围绕所述第九级抽气管道定位的第九级热交换器以及围绕所述第十三级 抽气管道定位的第十三级热交换器。 当结合若干附图以及所附权利要求书来阅读以下详细描述时，本领域的技术人员 可以清楚了解本技术的这些和其他特征以及改进。 【专利附图】【附图说明】 图1是示出压缩机、燃烧器、涡轮机以及负载的燃气涡轮发动机的示意图。 图2是可如本说明书所述主动冷却系统的示意图。 图3是带有红外相机的涡轮机的一部分的示意图。 图4是示出可如本说明书所述主动冷却方法中的方法步骤的流程图。 【具体实施方式】 现在参阅附图，其中相似数字指代多多幅附图中的相似元件，图1示出可如本说 明书所描述的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可以包括压缩机15。压缩 机15压缩进入气流20。压缩机15将压缩气流20递送到燃烧器25上。燃烧器25将压缩 气流20与加压的燃料流30混合，并且使混合物点燃以便生成燃烧气流35。尽管示出仅单 个燃烧器25,但燃气涡轮发动机10可以包括任意数量的燃烧器25。然后，将燃烧气流35 递送到涡轮机40上。燃烧气流35驱动涡轮机40以使机械功产生。涡轮机40中所产生的 机械功是经由轴45来驱动压缩机15和诸如发电机以及相似负载的外部负载50。 燃气涡轮发动机10可以使用天然气、液体燃料、各种类型的合成气和/或其他类 型燃料。燃气涡轮发动机10可以是全球各制造商提供的多个不同燃气涡轮发动机中的任 何一者。该燃气涡轮发动机10可以具有不同配置，并可以使用其他类型部件。本技术 还可一起使用多个燃气涡轮发动机、其他类型的涡轮机以及其他类型发电设备。 如上所述，压缩机15可以包括位于其中的多个压缩机级55。同样，涡轮机40还 可以具有位于其中的任何数量的涡轮机级60。因此，燃气涡轮发动机10可以使用多个抽 气管道65来将冷却空气从压缩机15提供到涡轮机40上。在这个实例中，第九级抽气管道 70可从压缩机15的第九级72延伸到涡轮机40的第三级74。第九级抽气控制阀76可以 定位在第九级抽气管道上。同样，燃气涡轮发动机10可以具有第十三级抽气管道80,所述 第十三级抽气管道从压缩机15的第十三级82延伸到涡轮机40的第二级84。第十三级抽 气控制阀86可以定位在第十三级抽气管道上。压缩机排气抽气管道90可以从压缩机排放 装置92延伸到入口抽气加热歧管94或其他位置。入口抽气加热歧管94可以围绕压缩机 15的入口定位。入口抽气加热歧管阀96可以用来控制通到其上的流。所述抽气管道可以 在涡轮机壳体内或外。本技术可以使用其他部件以及其他配置。 图2示出可如本技术所述主动冷却系统100。主动冷却系统100可以与上述 燃气涡轮发动机10以及相似装置一起使用。主动冷却系统100可以沿着从中通过的热气 路径、具体地是围绕第三级74和第二级89来主动冷却涡轮机40的部件。 主动冷却系统100可以包括围绕第九级抽气管道70定位的第九级流与温度传感 器110。同样，主动冷却系统100可以包括围绕第十三级抽气管道80定位的第十三级流与 温度传感器120。所述流与温度传感器110U20可以采用常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮发动机的主动冷却系统，其包括： 抽气管道，其从所述压缩机延伸到所述涡轮机； 热交换器，其围绕所述抽气管道定位；以及 外部空气冷却系统，其与所述抽气管道连通。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S埃卡纳亚克，RW史密斯，AI西皮奥，S哈特曼，RF霍斯金，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国;US