使用辅助发电机以有助于增强涡轮输出的系统和方法技术方案

燃气涡轮发动机系统(1，2，3，4)包括具有旋转元件(48)的燃气涡轮发动机(10)、联接于旋转元件(48)的至少一个主转子轴(38)、和联接于该至少一个主转子轴(38)的主发电机(30)。该系统还包括至少一个辅助转子轴(36)，该至少一个辅助转子轴(36)联接于该至少一个主转子轴(38)，使得该至少一个主转子轴(38)的旋转引起该至少一个辅助转子轴(36)的旋转。该至少一个辅助转子轴(36)与该至少一个主转子轴(38)基本上垂直地定向。辅助发电机(32)联接于该至少一个辅助转子轴(36)，使得辅助发电机(32)相对于主发电机(30)处于并联的构造。

System and method for assisting turbine output using an auxiliary generator

A gas turbine engine system (1, 2, 3, 4) includes a rotating element (48) of the gas turbine engine (10), connected to the rotating element (48) at least one of the main rotor shaft (38), and is connected to the at least one main rotor shaft (38) of the main generator (30). The system also includes at least one auxiliary rotor shaft (36), the at least one auxiliary rotor shaft (36) coupled to the at least one main rotor shaft (38), such that the at least one main rotor shaft (38) caused by the rotation of the at least one auxiliary rotor shaft (36) rotation. The at least one auxiliary rotor shaft (36) is substantially vertically aligned with the at least one main rotor shaft (38). The auxiliary generator (32) is coupled to the at least one auxiliary rotor shaft (36) so that the auxiliary generator (32) is in a parallel structure with respect to the main generator (30).

【技术实现步骤摘要】
使用辅助发电机以有助于增强涡轮输出的系统和方法
技术介绍
本专利技术的领域大体上涉及涡轮发动机，且更具体而言，涉及使用辅助发电机以有助于改善现有主发电机操作的系统和方法。至少一些已知的涡轮发动机包括产生电能的发电机。在至少一些已知的涡轮内，改善发电机中的功率因数有助于改善涡轮性能。然而，在至少一些已知的涡轮发动机中，提高功率因素可引起超出现有发电机的能力。因此，升级涡轮的益处可受到发电机的限制。为了适应涡轮升级，至少一些已知的涡轮组件可需要发电机重绕或新发电机的安装。然而，与大量的停用持续时间和/或新发电机相关的额外成本可使得翻新或替换发电机是过于昂贵的。此外，为了改善性能，其他涡轮组件包括与主发电机直列地联接的第二串联辅助/小型发电机。然而，围绕主发电机的实际空间可能不足以将辅助发电机与主发电机直列地联接。因此，包括辅助发电机的可能的性能益处可受到实际区域约束的限制。
技术实现思路
在一方面中，提供了一种燃气涡轮发动机系统。该系统包括具有旋转元件的燃气涡轮发动机、联接于旋转元件的至少一个主转子轴、和联接于该至少一个主转子轴的主发电机。该系统还包括至少一个辅助转子轴，该至少一个辅助转子轴联接于该至少一个主转子轴，使得该至少一个主转子轴的旋转引起该至少一个辅助转子轴的旋转。该至少一个辅助转子轴与该至少一个主转子轴基本上垂直地定向。辅助发电机联接于至少一个辅助转子轴，使得辅助发电机相对于主发电机处于并联的构造。在另一方面中，提供了一种发电机系统。该系统包括涡轮发动机组件，该涡轮发动机组件包括具有旋转元件的燃气涡轮发动机、和联接于该旋转元件的至少一个主转子轴。该系统还包括发电机组件，该发电机组件包括主发电机，该主发电机联接于该至少一个主转子轴。发电机组件还包括至少一个辅助转子轴，该至少一个辅助转子轴联接于该至少一个主转子轴，使得该至少一个主转子轴的旋转引起该至少一个辅助转子轴的旋转。该至少一个辅助转子轴与该至少一个主转子轴基本上垂直地定向。辅助发电机联接于该至少一个辅助转子轴，使得辅助发电机相对于主发电机处于并联的构造。此外，至少一个能量传输机构联接在该至少一个主转子轴和该至少一个辅助转子轴之间。技术方案1：一种燃气涡轮发动机系统，其包括：燃气涡轮发动机，其包括旋转元件；至少一个主转子轴，其联接于所述旋转元件；主发电机，其联接于所述至少一个主转子轴；至少一个辅助转子轴，其联接于所述至少一个主转子轴，使得所述至少一个主转子轴的旋转引起所述至少一个辅助转子轴的旋转，其中，所述至少一个辅助转子轴与所述至少一个主转子轴基本上垂直地定向；和辅助发电机，其联接于所述至少一个辅助转子轴，使得所述辅助发电机相对于所述主发电机处于并联的构造。技术方案2：根据技术方案1所述的系统，其还包括：至少第一能量传输机构，其联接在所述至少一个主转子轴和所述至少一个辅助转子轴之间。技术方案3：根据技术方案2所述的系统，其还包括：第二能量传输机构，其与所述第一能量传输机构相反地联接于所述至少一个辅助转子轴中的第一辅助转子轴的端部；和所述至少一个辅助转子轴中的第二辅助转子轴，其联接于所述第二能量传输机构，使得所述第一和第二辅助转子轴基本上垂直地定向。技术方案4：根据技术方案2所述的系统，其中，所述第一能量传输机构是机械齿轮箱。技术方案5：根据技术方案4所述的系统，其中，所述机械齿轮箱是花键套筒轴。技术方案6：根据技术方案4所述的系统，其中，所述机械齿轮箱包括伞齿轮和减速齿轮中的至少一者。技术方案7：根据技术方案2所述的系统，其中，所述第一能量传输机构是液压齿轮箱。技术方案8：根据技术方案1所述的系统，其中，所述至少一个辅助转子轴在所述旋转元件和所述主发电机之间。技术方案9：根据技术方案1所述的系统，其中，所述主发电机在所述旋转元件和所述至少一个辅助转子轴之间。技术方案10：根据技术方案1所述的系统，其中，所述旋转元件包括涡轮。技术方案11：根据技术方案1所述的系统，其中，所述旋转元件包括压缩机。技术方案12：一种发电机系统，其包括：涡轮发动机组件，其包括：燃气涡轮发动机，其包括旋转元件；至少一个主转子轴，其联接于所述旋转元件；发电机组件，其包括：主发电机，其联接于所述至少一个主转子轴；至少一个辅助转子轴，其联接于所述至少一个主转子轴，使得所述至少一个主转子轴的旋转引起所述至少一个辅助转子轴的旋转，其中，所述至少一个辅助转子轴与所述至少一个主转子轴基本上垂直地定向；辅助发电机，其联接于所述至少一个辅助转子轴，使得所述辅助发电机相对于所述主发电机处于并联的构造；和至少第一能量传输机构，其联接在所述至少一个主转子轴和所述至少一个辅助转子轴之间。技术方案13：根据技术方案12所述的系统，其中，所述发电机组件还包括：第二能量传输机构，其与所述第一能量传输机构相反地联接于所述至少一个辅助转子轴中的第一辅助转子轴的端部；和所述至少一个辅助转子轴中的第二辅助转子轴，其联接于所述第二能量传输机构，使得所述第一和第二辅助转子轴基本上垂直地定向。技术方案14：根据技术方案13所述的系统，其中，所述第一和第二能量传输机构是机械齿轮箱。技术方案15：根据技术方案14所述的系统，其中，所述机械齿轮箱包括花键套筒轴、伞齿轮、和减速齿轮中的至少一者。技术方案16：根据技术方案13所述的系统，其中，所述第一和第二能量传输机构是液压齿轮箱。技术方案17：根据技术方案12所述的系统，其中，所述旋转元件包括涡轮。技术方案18：根据技术方案17所述的系统，其中，所述第一能量传输机构在所述涡轮和所述主发电机之间。技术方案19：根据技术方案12所述的系统，其中，所述旋转元件包括压缩机。技术方案20：根据技术方案19所述的系统，其中，所述主发电机在所述压缩机和所述第一能量传输机构之间。附图说明图1是示范燃气涡轮系统的示意图；图2是备选的燃气涡轮系统的示意图；图3是第二备选燃气涡轮系统的示意图；且图4是第三备选燃气涡轮系统的示意图。部件列表1燃气涡轮发动机系统2燃气涡轮发动机系统3燃气涡轮发动机系统4燃气涡轮发动机系统10涡轮发动机/燃气涡轮12到压缩机中的空气流14压缩机区段16燃烧器区段18涡轮区段20排气区段22转子组件24压缩空气26燃料28燃烧气体30主发电机32辅助发电机34能量传递机构36辅助转子轴38主转子轴42第一辅助转子轴44第二能量传递机构46第二辅助转子轴48旋转元件50发电机系统52发电机组件54发电机组件56发电机组件。具体实施方式除非另外指示，否则近似语言，诸如“大体上”、“基本上”、和“大约”当在本文中使用时指示被如此修饰的用语可适用于仅近似的程度，如本领域技术人员将认识到的，而非绝对的或完全的程度。此外，除非另外指示，否则用语“第一”、“第二”等在本文中仅用作标记，且不意图对这些用语所指的物品强加顺序、位置、或分等级的要求。而且，例如对“第二”物品的提及不需要或者排除例如“第一”或更低数字的物品或“第三”或更高数字的物品的存在。图1是示范燃气涡轮系统1的示意图。在该示范实施例中，燃气涡轮系统1包括涡轮发动机10。更具体而言，在示范实施例中，涡轮发动机10是燃气涡轮，该燃气涡轮包括压缩机区段14、联接在压缩机区段14下游的燃烧器区段16、联接在燃烧器区段16下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮发动机系统（1, 2, 3, 4），其包括：燃气涡轮发动机(10)，其包括旋转元件(48)；至少一个主转子轴(38)，其联接于所述旋转元件(48)；主发电机(30)，其联接于所述至少一个主转子轴(38)；至少一个辅助转子轴(36)，其联接于所述至少一个主转子轴(38)，使得所述至少一个主转子轴(38)的旋转引起所述至少一个辅助转子轴(36)的旋转，其中，所述至少一个辅助转子轴(36)与所述至少一个主转子轴(38)基本上垂直地定向；和辅助发电机(32)，其联接于所述至少一个辅助转子轴(36)，使得所述辅助发电机(32)相对于所述主发电机(30)处于并联的构造。

【技术特征摘要】
2015.10.15 US 14/8836581.一种燃气涡轮发动机系统（1,2,3,4），其包括：燃气涡轮发动机(10)，其包括旋转元件(48)；至少一个主转子轴(38)，其联接于所述旋转元件(48)；主发电机(30)，其联接于所述至少一个主转子轴(38)；至少一个辅助转子轴(36)，其联接于所述至少一个主转子轴(38)，使得所述至少一个主转子轴(38)的旋转引起所述至少一个辅助转子轴(36)的旋转，其中，所述至少一个辅助转子轴(36)与所述至少一个主转子轴(38)基本上垂直地定向；和辅助发电机(32)，其联接于所述至少一个辅助转子轴(36)，使得所述辅助发电机(32)相对于所述主发电机(30)处于并联的构造。2.根据权利要求1所述的系统，其还包括：至少第一能量传输机构(34)，其联接在所述至少一个主转子轴(38)和所述至少一个辅助转子轴(36)之间。3.根据权利要求2所述的系统，其还包括：第二能量传输机构(44...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP克罗辛斯基，AI西皮奥，JO兰伯特，K托恩鲁斯，S埃卡纳亚克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US