燃气涡轮机以及操作燃气涡轮机的方法技术

燃气涡轮机以及操作燃气涡轮机的方法。描述了一种燃气涡轮机，包括：转子（2），所述转子包括用于可转动地支撑所述转子的流体轴承（31）的转子部分；径向外定子部分（18）；径向内定子部分（16），其包括所述流体轴承的定子部分；压缩机空气通道（10），在所述径向外定子部分与所述径向内定子部分之间延伸；环形间隙（14），在所述转子与所述径向内定子部分之间，部分地形成与所述压缩机空气通道连通的环形空气通道，其中，沿所述环形空气通道内流动的空气的流动方向（43），所述空气通道的半径（r0、r1、r2、r3、r4）在第一部分（20、26）减小，然后在第二部分（22、28）增大；以及排放管道（57、63），用于排放流过所述环形空气通道的所述第二部分的空气，其中，用于将流过所述环形空气通道的所述第二部分的空气引入的所述排放管道的入口被轴向地布置在所述环形空气通道的所述第二部分和所述流体轴承之间。此外，描述了一种操作燃气涡轮机的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及燃气涡轮机和操作燃气涡轮机的方法。具体地，本专利技术涉及如下燃气涡轮机和操作燃气涡轮机的方法，其中，在转子和定子部分之间形成环形间隙，该环形间隙被设计成可以降低在环形间隙中被导引的压缩空气的损失。
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轴；压缩机部分，其包括安装在转子处以压缩空气的转子叶片、用于燃烧燃料和压缩空气混合物的燃烧器以及将包含在所燃烧的燃料和压缩空气混合物中的能量转化为机械能以驱动转子的涡轮部分。燃气涡轮机可以例如用于通过利用机械能驱动发电机来产生电能。具体地，被燃气涡轮机的压缩机部分压缩的空气可以不仅沿导向燃烧器的压缩机空气通道流动，还沿燃气涡轮机的转子和定子部分之间的间隙流动。因此，要密封燃气涡轮机的转子和定子部分之间的间隙，以减少被引入该间隙中的压缩空气的量(其中压缩空气的一部分是以某种不期望的方式被引入该间隙中的)。然而，已经发现常规密封的密封性能不符合要求。过量的压缩空气可以从压缩机空气通道泄漏到燃气涡轮机的转子和定子部分之间的间隙中。由此降低了燃气涡轮机的效率。US 4，993，917公开了一种具有干法气体密封的气体压缩机，其中，邻近压缩机排放端的主干法气体密封的直径大于在压缩机入口端的相应密封的直径，从而使得作用在干法气体密封的各自转动部分上的加压气体迫使轴朝向压缩机排放端并因此抵消了推进器上的动力。EP 2 053 201 A2公开了一种流体静力密封组件和相应的压缩机组件以及燃气涡轮发动机，其中主气体流的一部分通过叶片下游的内直径泄放孔被馈送到位于导流片径向内侧的高压腔中。EP O 532 303 Al公开了一种用于改进发动机冷却的系统和方法，其中，用于腔内支撑结构的冷却空气是由经过迷宫密封的来自压缩机排放空气的泄漏获得，其中通过由一系列转动式迷宫齿径向形成的一系列环形限制件对未被引向燃烧器的压缩机排放空气部分进行节流控制。US 2003/0131602 Al公开了一种具有轴向加载浮动刷式密封的涡轮机发电设施，其中，筒形构件内的腔被供应以通过迷宫密封泄漏的来自压缩机最后一级的受控量的冷却空气。WO 02/01046 Al公开了一种用于燃气涡轮机的密封系统，其中，利用支撑垫的通风管将空气馈送到内筒中，从而产生空气流，该空气流始于压缩机的中间级并且流向内筒。WO 02/48525 A2公开了一种向燃气涡轮机馈送冷却空气的系统，其中，冷却空气来自高压源并且被输送到径向加速器，该径向加速器引起空气沿转子表面的圆周运动的方向的切向加速度。冷却空气被释放到具有相应减小的出口半径的中空转子中。US 2005/0058533 Al公开了一种用于压缩机的密封装置，该压缩机包括用于将压缩空气供应到被限定在压缩机轮和压缩机外壳之间的泄漏路径中的压缩空气供应管道，该泄漏路径从主气体流动路径导向压缩机的轴承区域，以足够确保空气和气态燃料不能从主气体流动路径通过泄漏路径流到轴承区域的压力来供应该压缩空气。可能需要这样一种燃气涡轮机，其提供了较高的效率，特别是提供了对从压缩机空气通道泄漏的压缩空气的较高密封能力。此外，可能需要一种操作涡轮机的方法以便提高燃气涡轮机的效率，特别是更有效地密封燃气涡轮机转子和定子部分之间的间隙。
技术实现思路
根据一个实施例，提供了一种燃气涡轮机，包括:转子，所述转子包括用于可转动地支撑该转子(因而将所述转子支承为使其可以转动，特别是绕轴向转动轴线进行转动)的流体轴承(特别是油轴承)的转子部分(与转子相关联的部分或容纳在该转子中的部分)；径向外定子部分(该径向外定子部分相比径向内定子部分位于更远处(离转动轴线更远)，其中，径向方向可以垂直于所述转子绕其转动的轴向方向)；径向内定子部分(相比径向外定子部分径向地位于更内侧(靠近转动轴线))，所述径向内定子部分包括(或容纳或限定了)所述流体轴承的定子部分(所述定子部分与所述燃气涡轮机的定子部分相关联，所述转子相对于所述燃气涡轮机的定子部分转动)；压缩机空气通道(用于将压缩空气从燃气涡轮机的压缩机部分导引到更下游的燃烧器处)，所述压缩机空气通道在所述径向外定子部分和所述径向内定子部分之间延伸(特别地，压缩机空气通道可以是沿垂直于轴向方向且垂直于径向方向的圆周方向延伸的环形压缩机空气通道)；以及环形间隙(或限定了没有固体材料的空间的空隙或距离)，其处于所述转子和所述径向内定子部分(所述环形间隙可包括填充有或至少部分地填充有或覆盖有与流体轴承相关联的诸如油的轴承流体的部分)之间，部分地形成与所述压缩机空气通道连通的环形空气通道(特别地，所述环形间隙可从压缩机空气通道分支出，导致压缩空气从压缩机空气通道泄漏并且被引入到环形间隙的至少环形空气通道中)，其中，沿所述环形空气通道内流动的空气的流动方向(空气流动方向)，所述空气通道的半径(或直径或面积)在第一部分(特别是第二部分的更上游)减小并且然后在第二部分(特别是第一部分的更下游，其中，特别地，在环形空气通道内流动的空气首先到达第一部分，然后到达第二部分)增大。此外，所述燃气涡轮机包括排放管道，用于排放流过所述环形空气通道的所述第二部分的空气，其中，用于将流过所述环形空气通道的所述第二部分的空气引入的所述排放管道的入口被轴向地布置在所述环形空气通道的所述第二部分和所述流体轴承之间。排放管道(或管道系统)被设置为用于排放流过环形空气通道第二部分的空气。特别地，排放管道可连通到大气。特别地，可以将排放管道布置在所述密封的下游，所述密封被布置在环形空气通道中。特别地，排放管道可以包括一个或多个管子、导管和/或阀门，以控制通过排放管道排放的空气量。由此，可以有效地排出或排放流过所述密封的剩余空气。由此，可以减小甚至避免此剩余空气被引入流体轴承中，特别是流体轴承的轴承室中。用于排放供应空气的一部分的排放管道系统可以包括布置在涡轮机的不同轴向位置处和/或不同圆周位置处的一定量排放管。排放管系统可以排放朝向流体轴承供应的过量空气并且特别地是过热的空气；这是为了防止与轴承流体(具体是油)退化相关的额外温度。排放管系统可以导向大气和/或涡轮机的排气通道。由于用于引入流过环形空气通道的第二部分的空气的排放管道轴向地布置在环形空气通道的第二部分和流体轴承之间，因此可以减少甚至避免将在环形空气通道中流动或在环形间隙中流动的空气引入轴承室中。由于环形间隙与压缩机空气通道连通，因此从燃气涡轮机的压缩机部分流出的压缩空气可以进入环形间隙并且因此可以朝向流体轴承的流体轴承室被供应。由此，可以有效地防止包含在流体轴承室中的流体进入环形间隙或至少防止包含在流体轴承室中的流体进入涡轮压缩机空气通道，包含在流体轴承室中的流体进入涡轮压缩机空气通道会对涡轮机的操作有不利的影响。特别地，可以在环形间隙处设置密封，以便密封或减少从压缩机空气通道被引入环形间隙中的压缩空气。特别地，可以将密封布置在环形间隙的某一位置处，在该位置处环形间隙具有足够小的半径或者在该位置处环形间隙具有最小的半径。将密封设置在环形间隙的最小半径位置处具有可以改进密封功能的优点，因为相比将密封设置在具有较大半径或直径的位置处需要密封较小的面积。由此，可以减少被引入环形间隙或环形空气通道中的压缩空气量，以便提高燃气涡轮机的效率。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】2010.09.20 EP 10177625.01.一种燃气润轮机，包括: 转子(2)，所述转子包括用于可转动地支撑所述转子的流体轴承(31)的转子部分； 径向外定子部分(18); 径向内定子部分(16)，其包括所述流体轴承的定子部分； 压缩机空气通道(10 )，其在所述径向外定子部分和所述径向内定子部分之间延伸； 所述转子与所述径向内定子部分之间的环形间隙(14)，其部分地形成与所述压缩机空气通道连通的环形空气通道，其中，沿着所述环形空气通道内流动的空气的流动方向(43)，所述空气通道的半径(r0、rl、r2、r3、r4)在第一部分(20、26)减小，然后在第二部分(22、28)增大；以及 排放管道(57、63)，用于排放流过所述环形空气通道的所述第二部分的空气， 其中，用于将流过所述环形空气通道的所述第二部分的空气引入的所述排放管道的入口被轴向地布置在所述环形空气通道的所述第二部分与所述流体轴承之间。2.根据权利要求1所述的涡轮机，其中，所述第一部分中所述空气通道的半径的减小大于所述第二部分中所述空气通道的半径的增大。3.根据权利要求1或2所述的涡轮机，其中，所述空气通道的最小半径的范围在所述空气通道的最大半径的0.1至0.5之间。4.根据前述权利要求之一所述的涡轮机，其中，所述环形空气通道包括至少在所述环形空气通道的所述第二部分中的多个迷宫密封(41、42)。5.根据前述权利要求之一所述的涡轮机，进一步包括: 用于朝所述环形间隙供应空气的空气供应管道系统(45、47 )。6.根据权利要求5所述的涡轮机，其中，用于朝所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：R詹姆斯，P特韦尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：