用于叶梢间隙控制的系统及对应的涡轮机系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于叶梢间隙控制的系统及对应的涡轮机系统。所述用于叶梢间隙控制的系统包括具有轴和联接至轴的涡轮机叶片的涡轮机转子。所述系统还包括涡轮机定子，涡轮机定子具有包围涡轮机转子的涡轮机叶片的护罩。此外，所述系统还包括冷却通道，冷却通道具有在所述系统的压缩机的最后级的上游延伸的所述冷却通道的至少第一部分，在此，冷却通道构造成接收来自压缩机的冷却的压缩空气并且将冷却的压缩空气引导至靠近涡轮机转子，以减小涡轮机转子的热膨胀和/或轴向位移。

【技术实现步骤摘要】

本技术中公开的主题涉及一种用于减小涡轮机的叶梢间隙的系统。特别地，本技术涉及一种用于通过控制涡轮机部件的轴向位移减小叶梢间隙的系统及对应的涡轮机系统。
技术介绍
传统地，涡轮机包括具有位于固定涡轮机护罩内的旋转叶片的涡轮。间隙可以包括在每个叶片的尖端与涡轮机护罩之间。所述间隙可以称为叶梢间隙(bladetipclearance)。叶梢间隙使得燃烧气体能够通过涡轮机以在叶片梢部与涡轮机护罩之间越过叶片的梢部泄漏。燃烧气体的以这种方式的泄漏可能降低涡轮机系统特别是涡轮机本身的总效率。因此，现在意识到需要一种用于改善、减小或消除叶梢间隙的系统和方法。
技术实现思路
以下概括与最初要求保护的技术的范围相称的一些实施例。这些实施例非旨在限制所请求保护的技术的范围，而这些实施例仅旨在提供本技术的可能的形式的概要。事实上，本实用新型可以包括可以与以下阐述的实施例相似或不同的各种形式。在第一实施例中，一种系统包括涡轮机转子，所述涡轮机转子具有轴和联接至轴的涡轮机叶片。所述系统还包括涡轮机定子，涡轮机定子具有包围涡轮机转子的涡轮机叶片的护罩。此外，所述系统包括冷却通道，所述冷却通道具有在所述系统的压缩机的最后级的上游延伸的所述冷却通道的至少第一部分，在此，冷却通道构造成接收来自压缩机的冷却的压缩空气并且将冷却的压缩空气引导至靠近涡轮机转子，以减小涡轮机转子的热膨胀和/或轴向位移。所述的系统还包括阀和热交换器，其中所述阀构造成使得压缩空气的一部分被转移至所述热交换器，所述热交换器被构造成冷却所述压缩空气的所述部分以产生所述冷却的压缩空气。所述的系统还包括控制器，所述控制器构造成调节所述阀的操作以控制所述压缩空气的所述部分向所述热交换器的流动。所述的系统还包括传感器，所述传感器构造成检测所述系统的一个或更多个操作条件以及将与所述一个或更多个操作条件有关的信息传送至所述控制器，所述控制器构造成接收来自所述传感器的所述一个或更多个操作条件，所述控制器构造成基于从所述传感器接收的所述信息、基于手动输入或基于两者调节所述阀的操作。其中，所述一个或更多个操作条件包括温度、压力、操作阶段或其组合，其中，所述操作阶段包括一般瞬态阶段、一般稳态阶段、冷起动阶段、全速空载阶段、全速满负载阶段、稳态阶段、停机阶段或其任何组合。其中，所述涡轮机转子包括第一材料，所述涡轮机定子包括第二材料，所述第一材料和所述第二材料是不同的。其中，所述第一材料包括低热膨胀系数材料，所述第二材料包括高热膨胀系数材料。所述的系统还包括燃烧室，所述冷却通道邻近所述燃烧室延伸并从所述燃烧室的第一端部延伸至所述燃烧室的与所述第一端部相反的第二端部。在第二实施例中，用于减小涡轮机的叶梢间隙的方法包括在涡轮机操作的特定阶段期间使压缩空气的第一部分转移输送至热交换器，以及经由热交换器冷却压缩空气的第一部分以产生冷却的压缩空气。所述方法还包括通过邻近涡轮机的转子的通道传送冷却的压缩空气，在此，通道包括在涡轮机的压缩机的最后级的上游延伸的通道的至少第一部分。此外，所述方法包括冷却转子以实现转子的热膨胀和/或轴向位移的减小，以减小涡轮机的叶片与涡轮机的定子之间的叶梢间隙。所述的方法还包括经由所述压缩机产生所述压缩空气，以及经由阀将所述压缩空气的第一部分转移至所述热交换器。所述的方法还包括打开或关闭所述阀以允许压缩空气的所述第一部分经由控制器转移至所述热交换器。所述的方法还包括经由传感器感测一个或更多个操作条件，以及将与所述一个或更多个操作条件有关的信息从所述传感器传递至所述控制器，其中所述控制器构造成基于与所述一个或更多个操作条件有关的信息、基于手动输入或基于两者打开或关闭所述阀。其中，所述一个或更多个操作条件包括温度、压力、操作阶段或其组合，其中，所述操作阶段包括一般瞬态阶段、一般稳态阶段、冷起动阶段、全速空载阶段、全速满负载阶段、稳态阶段、停机阶段或其任何组合。所述的方法还包括在燃烧器中燃烧压缩空气的第二部分用于产生燃烧产物以及经由所述燃烧产物加热所述涡轮机的所述定子，其中经由所述燃烧产物加热所述涡轮机的所述定子实现所述定子的热膨胀和轴向位移，其中，所述定子的所述轴向位移控制所述涡轮机的所述叶片与所述涡轮机的所述定子之间的叶梢间隙。其中，所述转子包括具有低热膨胀系数的第一材料，所述定子包括具有高热膨胀系数的第二材料。在第三实施例中，一种涡轮机系统包括涡轮机转子，所述涡轮机转子具有轴和联接至轴的涡轮机叶片。所述系统还包括涡轮机定子，涡轮机定子具有包围涡轮机转子的涡轮机叶片的护罩。此外，所述涡轮机系统还包括冷却通道，冷却通道具有在所述涡轮机系统的压缩机的最后级的上游延伸的所述冷却通道的至少第一部分，在此，冷却通道构造成接收来自压缩机的冷却的压缩空气并且将冷却的压缩空气引导至靠近涡轮机转子，以减小涡轮机转子的热膨胀和/或轴向位移。所述涡轮机系统还包括控制系统。所述控制系统构造成能够选择性地实现压缩机与冷却通道之间的流体连通。所述控制系统包括布置在所述压缩机与所述冷却通道之间的阀，在此，所述阀构造成基于涡轮机系统的工作状态或操作阶段，选择性地打开以实现压缩机与冷却通道之间的流体连通。所述控制系统还包括传感器，所述传感器布置成邻近冷却通道并且构造成检测与涡轮机系统的工作状态有关的参数。此外，控制系统包括控制器，所述控制器构造成接收与涡轮机系统的工作状态或操作阶段有关的参数，以及基于工作状态或操作阶段选择性地打开或关闭阀以实现压缩机与冷却通道之间的流体连通。其中，所述参数包括温度、压力、操作阶段或其组合，其中，所述操作阶段包括一般瞬态阶段、一般稳态阶段、冷起动阶段、全速空载阶段、全速满负载阶段、稳态阶段、停机阶段或其任何组合。所述的涡轮机系统还包括布置在所述压缩机与所述冷却通道之间的热交换器，所述热交换器构造成冷却来自所述压缩机的压缩空气以产生所述冷却的压缩空气。所述的涡轮机系统包括燃烧室，所述冷却通道从所述燃烧室的第一端部延伸至所述燃烧室的第二端部。其中，所述冷却通道包括构造成将所述冷却的压缩空气沿第一方向朝向所述涡轮机系统的涡轮引导的前进流部分，所述冷却通道还包括构造成将所述冷却的压缩空气沿第二方向朝向所述涡轮机系统的压缩机引导的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于叶梢间隙控制的系统，包括：涡轮机转子，所述涡轮机转子包括轴和联接至所述轴的涡轮机叶片；涡轮机定子，所述涡轮机定子包括包围所述涡轮机转子的所述涡轮机叶片的护罩；以及冷却通道，所述冷却通道的至少第一部分在所述系统的压缩机的最后级的上游延伸，其中，所述冷却通道构造成接收来自所述压缩机的冷却的压缩空气，以及将所述冷却的压缩空气引导至靠近所述涡轮机转子以减小所述涡轮机转子的热膨胀和/或轴向位移。

【技术特征摘要】
2014.10.06 US 14/5076591.一种用于叶梢间隙控制的系统，包括：
涡轮机转子，所述涡轮机转子包括轴和联接至所述轴的涡轮机叶片；
涡轮机定子，所述涡轮机定子包括包围所述涡轮机转子的所述涡轮机叶片的护罩；以及
冷却通道，所述冷却通道的至少第一部分在所述系统的压缩机的最后级的上游延伸，其中，所述冷却通道构造成接收来自所述压缩机的冷却的压缩空气，以及将所述冷却的压缩空气引导至靠近所述涡轮机转子以减小所述涡轮机转子的热膨胀和/或轴向位移。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括阀、热交换器和控制器，所述阀构造成使得压缩空气的一部分被转移至所述热交换器，所述热交换器被构造成冷却所述压缩空气的所述部分以产生所述冷却的压缩空气，所述控制器构造成调节所述阀的操作以控制所述压缩空气的所述部分向所述热交换器的流动。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括传感器，所述传感器构造成检测所述系统的一个或更多个操作条件以及将与所述一个或更多个操作条件有关的信息传送至所述控制器，所述控制器构造成接收来自所述传感器的所述一个或更多个操作条件，所述控制器构造成基于从所述传感器接收的所述信息、基于手动输入或基于两者调节所述阀的操作。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述一个或更多个操作条件包括温度、压力、操作阶段或其组合，其中，所述操作阶段包括一般瞬态阶段、一般稳态阶段、冷起动阶段、全速空载阶段、全速满负载阶段、稳态阶段、停机阶段或其任何组合。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述涡轮机转子包括低热膨胀系数材料的第一材料，所述涡轮机定子包括高热膨胀系数材料的第二材料，所述第一材料和所述第二材料是不同的。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括燃烧室，所述冷却通道邻近所述燃烧室延伸并从所述燃烧室的第一端部延伸至所述燃烧室的与所述第一端部相反的第二端部。
7.一种涡轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：HG小巴拉德，BD克林格勒，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国;US