本发明专利技术描述了一种涡轮机（1），包括：转子（2）；用于可转动地支撑所述转子的流体轴承（31）；用于朝所述流体轴承供应空气的空气供应管道系统（45、47）；用于排放部分供应空气的排放管道系统（57、59、61、63）；控制系统（67、71），其被布置成基于所述涡轮机的运行情况改变通过所述排放管系统排放的空气量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及涡轮机，尤其是燃气涡轮机。具体地，本专利技术涉及如下涡轮机，其包括 排气管系统和被布置为改变通过排气管系统排出的空气量的控制系统。
技术介绍
已知燃气涡轮机包括由轴承可转动地支撑的转子或涡轮机轴；压缩器，其包括 安装在转子处的转子叶片以压缩空气；燃烧器，用于燃烧燃料和压缩空气的混合物；以及 涡轮机部，其将包含在燃料和压缩空气中的能量转化为机械能以驱动转子。例如，燃气涡轮 机可用于通过驱动使用机械能的发电机来产生电能。根据US 2007/0107438 Al已知一种燃气涡轮机，其中，通过包括润滑油的轴承可 转动地支撑转子。密封环被设置在轴承附近，从而使得润滑油不会流到轴承之外。此外，从 压缩器提取的密封空气被供应到密封环，从而使得润滑油不会泄露到轴承之外。可以利用 涡轮机压缩器或额外的空气源来提供密封空气。设置阀门布置装置，以在燃气涡轮机内部 空气源和额外空气源之间切换。GB 702,931公开了一种转动机械，其中，使用从高压压缩器流出的空气来阻挡润 滑油进入压缩器空气流通道。GB 2 111 607 A公开了一种轴承腔增压系统，其中，压力传感阀控制燃气涡轮机 发动机中从具有不同压力大小的两个源供应到轴承的空气。EP O 354 422 BI公开了一种燃气涡轮机，其中，阀门根据操作条件的典型参数控 制涡轮机轴承腔中的空气压力。FR 2 698 406公开了一种用于为涡轮机的润滑腔增压的过程，其中，由阀门来控制流量。已经注意到，常规涡轮机不能保证在涡轮机的所有操作条件下都可以防止包含在 支承转子的轴承腔中的润滑油从轴承腔中向涡轮机的其它组件泄漏出。此外，已经注意到， 在一定操作条件下，对外部压缩器提供的空气的需求相对较高，这增加了很多成本并且还 降低整个系统的效率。本专利技术的一个目的是要提供一种对来自外部压缩器的密封空气需求较小的涡轮 机，因此具有较高的效率，并且同时确保不会有轴承液(尤其是油)从轴承腔泄漏出。本专利技术的另一目的是要提供一种尤其在一定操作条件(诸如热停机)下有所改进 的涡轮机，其中，在操作故障的情形中，例如通过切断燃料供应来使涡轮机快速停机。
技术实现思路
根据一个实施例，提供了一种涡轮机，包括转子；用于可转动地支撑所述转子的 流体轴承；用于朝向所述流体轴承供应空气的空气供应管道系统；用于排放部分供应空气 的排放管道系统；控制系统，其被布置为基于所述涡轮机的运行情况改变通过排放管系统 排放的空气量。在本申请的上下文中，空气供应管系统也被称作空气供应管道系统，排放管系统 也被称作排放管道系统。因此在本申请上下文中的管不必具有管式或管状形状，而是可以 具有任意形状或者可以是适于导弓丨或引导流体尤其是空气的任意结构。具体地，涡轮机可以是燃气涡轮机。所述涡轮机可包括单个转子或彼此分离的两 个转子。被流体轴承支撑的转子可绕沿轴向方向延伸的转动轴线转动。流体轴承可包括任 意气态流体或液态流体，尤其是油。可以在压力下例如通过将流体尤其是油泵送到流体轴 承的轴承腔中来供应流体。由此，薄的流体层可以填充流体轴承的轴承腔中转子的轴承面 (也被称作转子或轴的轴颈)和涡轮机的定子部分的轴承面之间空隙。可将流体连续地泵送 到轴承腔中，以保持相对于彼此转动的轴承面之间的薄流体层。用于向流体轴承供应空气的空气供应管系统可包括在涡轮机不同轴向位置和/ 或不同周向位置处的一个或多个空气供应管。空气供应管系统也可以被称作密封空气馈送 系统。可将来自不同源的空气供应到空气供应管系统。例如，可将从涡轮机的压缩器流出 的空气或外部压缩器产生的空气供应到空气供应管系统。利用一个或多个阀门，还可以混 合或结合来自这些不同源的空气，以达到供应到空气供应管系统所需的压强、温度、单位时 间的体积和/或单位时间的质量，这特别地取决于涡轮机的运行条件。利用空气供应管系统向流体轴承供应的空气可用于防止流体从轴承泄漏出或至 少用于防止流体进入涡轮机的其它部分(诸如压缩器出口)，在该处，所述压缩器排出将与 燃料混合并且将在涡轮机燃烧器中燃烧的高温高压空气。流体尤其是油进入压缩器出口通 道会导致诸如碳化和污染的问题，致使降低涡轮机的耐用性和/或效率。在正常操作情况下，可以朝向流体轴承供应从压缩器出口流出的额外的高压高温 空气，以防止流体从流体轴承腔中泄漏出。用于排放一部分所述供应空气的排放管系统可包括布置在涡轮机的不同轴向位 置和/或不同周向位置处的一定量的排放管。排放管系统可排出朝向流体轴承供应的过量 空气，尤其是过热的空气；这是为了防止与轴承液体(尤其是油)劣化有关的额外温度。排 放管系统可以通向大气和/或涡轮机的排气通道。所述控制系统被布置为改变通过排放管系统排放的空气量，其中，该量可以是速 率(诸如单位时间的空气体积)、单位时间的空气质量或者在一定时间间隔内(例如I秒、10 秒、I分钟或5分钟内)排放的空气体积或空气质量。控制系统可包括诸如一个或多个阀门 的机械组件、用于感测通过排放管系统排放的空气量的一个或多个传感装置、以及用于读 取传感装置的测量值和用于调节所述一个或多个阀门的软件或硬件控制模块。由此，可将 传感装置，尤其是其探针，布置在排放管系统内的一个或多个位置处。此外，可将一个或多 个阀门设置在包括于排放管系统中的一个或多个排放管中，尤其是在通向涡轮机外的出口 的共用排放管中。涡轮机的运行情况可由以下特征限定，即供应到涡轮机的一个或多个燃烧器的 燃料、转子的转速、排出涡轮机压缩器的空气量和/或前述参数的结合。具体地，控制系统 可包括探测涡轮机的运行情况的一个或多个测量探针。控制系统可以适于处理测量数据并 且通过启动一个或多个致动器调节一个或多个阀门。具体地，控制系统可以适于探测涡轮 机故障和涡轮机的快速停机情况，诸如热停机。根据一个实施例，当转子的转速低于预定值时，控制系统适于减少通过排放管系统排放的空气量。在此情形中，可以减少从压缩器出口流出的空气的供应，并且可以减少从 涡轮机压缩器的更上游轴向位置流出的供应到空气供应管系统的空气量。这可以是转子转 速减小的直接结果。因此，为了防止流体从流体轴承泄漏出，需要将外部压缩器产生的空气 额外馈送到用于向流体轴承供应空气的空气供应管系统。同时，可以不需要利用排放管系 统排出向流体轴承供应的过量空气。在其它情形中，为了减少对利用外部压缩器供应到空 气供应管系统的空气的需求，可以至少减少通过排放管系统排出的空气量。由此，可以提高 整个系统的效率并降低成本。根据一个实施例，润轮机包括用于向空气供应管系统供应空气的外部压缩器。外 部压缩器可以是与涡轮机不同的设备，所述外部压缩器可包括具有转子叶片的转子，它们 与涡轮机的转子和转子叶片不同。或者，可以提供车间空气供应。在涡轮机停机期间，需要 通过外部压缩器供应到流体轴承的空气来防止流体从轴承腔泄漏出或至少减少泄漏出的 流体量。根据一个实施例，所述控制系统还适于改变通过外部压缩器供应到空气供应管系 统的空气量。具体地，所述控制系统可适于基于涡轮机的运行情况来改变通过外部压缩器 供应到空气供应管系统的空气量。具体地，在正常操作情况期间，没有或仅一小部分向流 体轴承供应的空气由外部压缩器产生，而向流体轴承供应的空气的主要部分可以由涡轮机 压缩器本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.28 EP 10161310.71.一种涡轮机，包括转子(2); 用于可转动地支撑所述转子的流体轴承(31); 用于朝所述流体轴承供应空气的空气供应管道系统(45、47)； 用于排放所供应的空气中一部分的排放管道系统(57、59、61、63)； 控制系统(67、71)，其被布置为基于所述涡轮机的运行情况改变通过所述排放管系统排放的空气量。2.根据权利要求1所述的涡轮机，其中，所述控制系统适于在所述转子的转速小于预定值时减少通过所述排放管道系统排放的空气量。3.根据权利要求1或2所述的涡轮机，进一步包括用于将空气供应到所述空气供应管道系统的外部压缩器(73)。4.根据权利要求3所述的涡轮机，其中，所述控制系统还适于改变通过所述外部压缩器供应到所述空气供应管道系统的空气量。5.根据权利要求1至4之一所述的涡轮机，其中，所述流体轴承包括流体轴承腔(33)和用于将轴承流体供应到所述流体轴承腔的轴承流体供应管。6.根据权利要求1至5之一所述的涡轮机，进一步包括涡轮机压缩器(7)，该涡轮机压缩器(7)包括固定在所述转子的不同轴向位置处的多个转子叶片(5)，其中，所述控制系统适于将来自所述涡轮机压缩器的中间轴向位置的空气供应到所述空气供应管道系统。7.根据权利要求6所述的涡轮机，进一步包括所述涡轮机的定子部分(8)，其容装着所述流体轴承腔，其中，环形间隙(41)形成在所述涡轮机的所述转子和所述定子部分之间，所述环形间隙与布置在...
【专利技术属性】
技术研发人员：T米尔内，C西德尼，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：
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