双端驱动燃气涡轮机的制作方法
【技术领域】
[0001]所公开的实施例大体涉及燃气涡轮机。更确切地，实施例涉及包括燃气涡轮机和由所述燃气涡轮机驱动的载荷(如发电机或压缩机)的系统。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮机通常用作用于驱动各种各样的操作机器的机械动力发生器。更确切地，燃气涡轮机通常用于驱动大涡轮机器，如轴流式压缩机或离心式压缩机。典型地，燃气涡轮机应用于天然气液化(LNG)XO2回收以及燃气工业的其他行业的领域中。燃气涡轮机另外用作用于驱动发电机的机械动力发生器。
[0003]图1示出根据现有技术的包括燃气涡轮机以及由燃气涡轮机驱动的压缩机组的系统。
[0004]燃气涡轮机作为整体标记为1，并且包括燃气发生器2和动力涡轮3。燃气发生器2包括借助于轴6彼此机械连接的空气压缩机4和高压涡轮5。由压缩机4吸入的空气被压缩到高压值，并且被递送到以7示意性地示出的燃烧器。燃料与燃烧器7中的压缩空气混合，并且混合物燃烧以产生处于高温和高压的燃烧气体流。
[0005]高温和高压燃烧气体在高压涡轮5中膨胀以产生用于通过轴6来驱动空气压缩机4的机械动力。部分膨胀的燃烧气体被进一步递送到动力涡轮3，在动力涡轮3中，它们进一步膨胀以产生另外的在动力轴9上可获得的机械动力。所排出燃烧气体随后通过排气器11来排放。
[0006]由高压涡轮5产生的机械动力完全用于驱动空气压缩机4，而由动力涡轮3产生的机械动力在动力轴9上可获得以驱动作为整体标记为13的载荷。在所示实例中，载荷13包括压缩机组。压缩机组由第一压缩机15和第二压缩机17组成，例如天然气液化系统的离心式压缩机。在图1的示意性表示中，两个压缩机15和17串联布置并且在相同速度下被驱动:动力通过包括连接件19的载荷联轴器18传输到第一压缩机15，并且通过第二连接件21从第一压缩机15传输到第二压缩机17。
[0007]这种布置具有若干缺点。具体地，载荷联轴器18必须针对驱动压缩机15和17所需的最大动力来设定尺寸并且设计。此外，如果压缩机是所谓的垂直剖分类型，即具有由沿垂直剖分平面连接的两个或更多个部分形成的壳体，打开第一压缩机15的壳体需要移动第二压缩机17远离第一压缩机15。
【发明内容】
[0008]根据实施例，提供一种燃气涡轮机系统，所述燃气涡轮机系统包括燃气涡轮机以及由燃气涡轮机供能的至少第一载荷和第二载荷。燃气涡轮机包括:燃气发生器；低压涡轮；由低压涡轮供能的动力轴。动力轴具有驱动地连接到第一载荷的第一轴端和驱动地连接到第二载荷的第二轴端。前述第一载荷和第二载荷布置在燃气涡轮机的相反侧处，并且动力轴从燃气涡轮机的第一端向第二端轴向延伸穿过燃气涡轮机。
[0009]在一些实施例中，燃气涡轮机是航改燃气涡轮机。
[0010]第一轴端和第二轴端大体布置在燃气涡轮机的所谓热端和冷端处。燃气涡轮机的热端是在排气器处的末端，即在燃烧气体离开低压涡轮的出口侧上。燃气涡轮机的冷端是进气腔室被布置处的末端。
[0011]术语低压涡轮指示涡轮机械的一部分，在这一部分处，由燃气发生器产生的燃烧气体膨胀以产生在动力轴上可获得用于载荷驱动目的的动力。术语“低压”大体用于区分涡轮机械的这个部分与就布置在燃烧室下游的第一高压涡轮，在第一高压涡轮处，高压高温燃烧气体经历第一膨胀，用于驱动燃气发生器轴旋转，这反过来驱动燃气涡轮机压缩机。
[0012]根据一些实施例，燃气涡轮机包括组合并且循序布置的以下各项:低压压缩机；高压压缩机，高压压缩机布置在低压压缩机下游并且接收由所述低压压缩机压缩的空气；燃烧器，燃烧器布置用于接收来自第二高压压缩机的压缩空气以及气态燃料或液态燃料；高压涡轮，高压涡轮接收来自燃烧器的燃烧气体，并且布置用于从在其中部分地膨胀的燃烧气体产生机械动力，高压涡轮与低压涡轮流体连通。来自高压涡轮的燃烧气体在低压涡轮中膨胀。燃气涡轮机进一步包括驱动地连接高压涡轮和高压压缩机的第二轴。动力轴和第二轴同轴地布置，并且动力轴驱动地连接低压涡轮和低压压缩机。
[0013]在一些实施例中，排气布置可设置在低压压缩机与高压压缩机之间。
[0014]在一些实施例中，第一载荷和第二载荷分别包括第一压缩机和第二压缩机。前述第一压缩机和第二压缩机中的至少一个可包括垂直剖分壳体，即可以是筒式压缩机。在一些实施例中，第一压缩机和第二压缩机两者包括相应的垂直剖分壳体，即每个压缩机是筒式压缩机。
[0015]在其他实施例中，第一载荷或第二载荷中的一个包括具有垂直剖分壳体的压缩机，即是筒式压缩机，而所述第一载荷和所述第二载荷中的另一个包括不同的机器，例如发电机。
[0016]通过将两个载荷布置成驱动地连接在燃气涡轮机的贯穿轴的相反端处，替代水平剖分式压缩机，可使用垂直剖分式压缩机。这导致更高的系统效率。
[0017]压缩机可布置并且配置用于处理天然气液化(LNG)系统中的至少一种制冷气体。LNG系统通常包括一个或多个压缩机组，每个压缩机组由一个或多个燃气涡轮机驱动并且包括一个或多个压缩机。出于存储和/或运输目的，压缩机用于压缩用于使天然气冷却和液化的一种或多种不同的制冷液。因此，本说明书公开的一些实施例包括:燃气涡轮机；至少两个压缩机，至少两个压缩机由燃气涡轮机驱动并且布置在涡轮机的相反端处，即在涡轮机的热端和冷端处；至少一个制冷回路，制冷液在其中流动，所述制冷液由前述压缩机中的至少一个压缩并且在至少一个热交换器中流动以用于冷却有待液化的天然气。
[0018]在其他实施例中，空气冷却系统设置、配置并且布置用于冷却进入燃气发生器的空气流。冷却系统包括制冷回路，制冷回路具有处理在制冷回路中循环的制冷液的压缩机。制冷回路的压缩机机械连接到燃气涡轮机的第一轴端和第二轴端，从而形成由燃气涡轮机供能的前述第一载荷和第二载荷中的一个。在一些实施例中，冷却系统进一步包括热交换器，其中在制冷回路中循环的制冷液与在第二回路中流动的第二流体交换热量。所述第二回路包括流体/空气交换器，其中递送到燃气涡轮机的燃烧空气通过与在第二回路中流动的第二流体交换热量而被冷却。从空气流提取的热量传输到制冷回路的蒸发器中的制冷液。
[0019]在优选实施例中，冷却回路的压缩机驱动地连接到在燃气涡轮机的所述冷端处的第一轴端。
[0020]在不同实施例中，第一载荷和第二载荷中的至少一个包括发电机。在一些实施例中，发电机布置并且配置用于为燃气涡轮机的辅助装置供电。发电机可驱动地连接到动力轴在所述燃气涡轮机的冷端处的第一轴端。
[0021]根据另一方面，本发明涉及用于操作燃气涡轮机系统的方法。
[0022]根据一些实施例，提供一种操作燃气涡轮机系统的方法，所述方法包括以下步骤:
[0023]提供燃气发生器、低压涡轮和动力轴，动力轴具有分别可在所述燃气涡轮机的第一端和第二端处接取的第一轴端和第二轴端；
[0024]将第一载荷驱动地连接到第一轴端，并且将第二载荷驱动地连接到第二轴端；
[0025]借助于低压涡轮产生机械动力；
[0026]通过第一载荷联轴器将由低压涡轮产生的动力的第一部分用于驱动第一载荷，并且通过第二载荷联轴器将由低压涡轮产生的动力的第二部分用于驱动第二载荷。
[0027]在从属权利要求中提出并且在以下参考附图描述根据本发明的方法的另外实施例。
[0028]以上简要说明陈述了本发明的各实施例的特征，以便可更好地理解以下详细说明并且可更好地了解本发明对所属领域的贡献。当然，存在将在此后描述并且将在所附权利要求书中陈述的本发明的其他特征。就此而言，在详细解释本发明的若干实施例之前，应当理解，本发明的各实施例不限于将它们应用到以下说明中陈述的或在附图中示出的构造的细节和部件的布置。本发明能够具有其他实施例并能够以各种方式来实践和实行。另外，应理解，本说明书采用的词组和术语用于进行说明，而不应视为限制。
[0029]因此，所属领域的技术人员应理解，可以以本说明书的基础概念为基础，