机械驱动应用中的燃气轮机和操作方法_2

文档序号:9816103阅读:来源:国知局
r>[0036]将电动机/发电机机械地联接到所述负载,其中所述电动机/发电机关于所述负载与所述燃气轮机相对地布置,
[0037]通过燃气轮机生成机械能,
[0038]向负载提供由燃气轮机生成的所述机械能;
[0039]当由燃气轮机生成的机械能超过驱动负载所需的机械能时:
[0040]以发生器模式操作电动机/发电机;
[0041]将来自燃气轮机的过量的机械能传送到电动机/发电机;
[0042]以及在电动机/发电机中将所述过量的机械能转换为电能;
[0043]当由燃气轮机生成的机械能不为零并且少于驱动负载所需的功率时:
[0044]以发动机模式操作所述电动机/发电机;
[0045]给所述电动机/发电机电地供能;
[0046]在电动机/发电机中将电能转换为补充机械能;
[0047]将来自电动机/发电机的补充机械能传送至负载;
[0048]用联合的由燃气轮机生成的功率和由电动机/发电机生成的补充机械能来驱动负载;
[0049]当由燃气轮机生成的机械能为零或燃气轮机停用时:
[0050]将燃气轮机从负载断开;
[0051]以发动机模式操作所述电动机/发电机;
[0052]在电动机/发电机中将电能转换为机械能;
[0053]将来自电动机/发电机的机械能传送至负载;
[0054]用由电动机/发动机生成的机械能来驱动负载。
[0055]在许多优选的实施例中,负载包括至少一个压缩机。优选地,所述至少一个压缩机压缩用于气体输送或类似的管道中的气体。
[0056]根据第三方面,本公开的主题涉及用于在用于气体的管道中存储压力能的系统,包括:
[0057]至少一个压缩机,其布置在管道中并设计成压缩管道中的所述气体,
[0058]燃气轮机,其构造并布置成用于驱动所述至少一个压缩机,
[0059]电动机/发电机,其电连接至电网,
[0060]第一负载联接器,其将燃气轮机连接到至少一个压缩机,
[0061]第二负载联接器,其将所述至少一个压缩机连接到所述电动机/发电机,所述电动机/发电机适于作为发生器起作用以用于将来自所述燃气轮机的过量的机械能转换为电能并将电能输送到电网,以及作为发动机起作用以用于为所述至少一个压缩机补充驱动功率,
[0062]断开装置,以将所述至少一个压缩机从所述燃气轮机可逆地断开,使得所述至少一个压缩机能仅由所述发动机驱动;
[0063]其中所述系统提供所述至少一个压缩机从所述燃气轮机的断开的阶段,以及在所述管道中的气体仅通过用所述电动机操作所述至少一个压缩机的压缩的随后的阶段。气体在管道中被合时宜地压缩至高于管道中气体的服务值的压力值。
[0064]特征和实施例将在下面被公开并且在附加权利要求书中被进一步阐明,附加权利要求书构成了本说明的组成部分。上面简要的描述阐明了本发明的各种实施例的特征,以便下面的详细描述能更好地被理解,以及以便本发明对现有技术的贡献能被更好地认识。当然,存在将会在下面描述的本发明的其它特征并且其将会在附加权利要求中被阐明。在这点上,在详细解释本发明的若干实施例之前,应该理解本发明的各种实施例在其应用中并不局限于下面的描述或示例的附图中阐明的构造的细节以及构件的布置。本发明能够是其它实施例并且以多种方式被实践和执行。而且,需要理解的是,本文中使用的措辞和术语是为了描述的目的并且不应该被认为是限制。
[0065]因而,本领域技术人员将认识到本公开所基于的概念可以容易地被用作用于设计用来执行本发明的若干目的其它结构、方法和/或系统的基础。因此,重要的是,在它们没有脱离本发明的精神和范围的情况下,权利要求被认为包括这样的等同结构。
【附图说明】
[0066]当结合附图思考时,随着通过参考下面的详细描述,本发明的公开的实施例的更全面的认识和其中许多伴随的优点将更容易获得同时变得更容易理解,其中:
[0067]图1示出了根据【背景技术】的燃气轮机布置的方案;
[0068]图2示出了根据本公开的燃气轮机布置的方案;
[0069]图3示出了根据本公开的图2的燃气轮机的变形。
【具体实施方式】
[0070]下面的示例性实施例的详细描述与附图相关。不同附图中相同的附图标记表明相同或类似的元件。另外,附图没有必要按比例绘制。而且,下面的详细描述并没有限制本发明。而是,本发明的范围通过附加权利要求限定。
[0071]贯穿说明书提到的“一个实施例”或“多个实施例”或“一些实施例”意思是指在相关实施例中描述的特定特征、结构或特性可以被归入到本公开主题的至少一个实施例中。因此,贯穿说明在各种地方用语“在一个实施例中”和“在实施例中”或“在一些实施例中”的出现没有必要指出相同的(多个)实施例。而且,特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合到一个或更多个实施例中。
[0072]图2示出了本文中公开的主题的第一实施例。机械驱动系统I包括燃气轮机3。燃气轮机3包括燃气发生器5和动力涡轮或低压涡轮7。燃气发生器5可以由燃气发生器压缩机9和高压涡轮11组成。示意性地,9R示出了压缩机转子,I IR示出了高压涡轮转子。转子9R和I IR被安装在公共轴6上并且一起形成燃气发生器转子5R。
[0073]燃气发生器压缩机9压缩来自环境的空气,压缩的空气被输送到燃烧器13。在燃烧器13中,燃料被添加到空气流,然后形成燃料/空气混合物并将其点燃。在燃烧器中生成的燃气被输送到高压涡轮11并且在其中部分地膨胀,生成机械能。由高压涡轮11生成的机械能被用来驱动燃气发生器压缩机9。
[0074]部分地膨胀的燃气经过线路8流动穿过动力涡轮7,在动力涡轮7燃气进一步膨胀从而生成另外的机械能。在图2所示的实施例中,动力涡轮7由在15示意性地示出的可移动喷嘴导流叶片组成。可移动喷嘴导流叶片15可用于修改燃气进入动力涡轮7的流动状态。在一些实施例中,可移动喷嘴导流叶片15可用于修改燃气流动区段,因此增大或减小在高压涡轮11的出口处的压力。增大高压涡轮11的出口处的压力降低了跨过高压涡轮11的焓降。因此可获得跨过动力涡轮7的更高的焓降,这能够产生更多的将在涡轮输出轴上可利用的机械能。通过调节可移动喷嘴导流叶片15,燃气发生器转子5R的旋转速度被调节以及在动力涡轮7的轴上可利用的能量的量被调整。
[0075]动力涡轮7由安装在动力涡轮轴17上的动力涡轮转子7R组成,动力涡轮轴17扭转地独立于燃气发生器5的轴6,即,动力涡轮轴17独立于燃气发生器轴5R的轴6旋转。燃气发生器轴6与启动机24(8卩,电动机或液压马达)连接。
[0076]举例来说,燃气轮机3为重型燃气轮机。
[0077]动力涡轮轴17通过第一负载联接轴19(也就是机械联接器)连接到大体在21处示出的负载,该负载由动力涡轮轴17上的可用的并且通过动力涡轮7内的燃气膨胀生成的能量驱动旋转。在一些实施例中,负载21可以包括一个或更多个压缩机,例如图2中通过举例方式示出的一个压缩机21。
[0078]举例来说,压缩机21被布置在管道18中以用于给用户20输送气体。
[0079]系统I包括断开装置14以可逆地将负载2从燃气轮机31断开。举例来说,断开装置14布置在动力涡轮轴17和第一负载联接轴19之间。在实践中,断开装置14具有至少两个工作模式,一个连接工作模式,其中来自燃气轮机3的能量(转矩)被传输到负载;以及一个断开工作模式,其中来自燃气轮机的能量(转矩)不能被传输到负载(举例来说,传输缺少可归咎于连接到燃气轮机的零件和连接到负载的零件之间的物理分离)。
[0080]可以通过操作者手动地或通过机械化或致动器或利用自动同步离合器自动地操作断开装置。
[0081]在该实施例中,断开装置14是一个机械地连接动力涡轮轴17和第一负载联接轴19的离合器。
[0082]举例来说,能够通过由操作者自动操作的致动器或通过编程为在某些条件下从负载断开涡轮或连接涡轮到负载的电子控制器来连接或断开离合器的联接零件,下面会更好地解释。在其他实施例中,致动器可以通过操作者手动操作。
[0083]在其它实施例中,断开装置14可以包括液压转矩变换器。
[0084]在其他实施例中,离合器可以是磁性类型的。
[0085]在其他进一步的实施例中,断开装置14可以包括可移除的联接器,举例来说,带有螺钉的可移除的联接器,该螺钉安装与负载和燃气轮机相连接的相对的联接零件。
[0086]可以在动力涡轮7和负载21之间布置一个或更多个接头,例如一个或更多个柔性接头,以调整角度的配合不当和/或补偿联接器的热膨胀。在其他实施例中,未示出,例如当动力涡轮7和负载21以不同旋转速度旋转时,可以在动力涡轮7和负载21之间布置例如变速箱的速度操纵系统。显然,那些一个或更多个接头和速度操纵系统被结合到动力涡轮轴17或第一负载联接轴19,并且被附加到断开装置14而且与断开装置14不同。
[0087]电机23(8卩,能选择性地作为发电机或电动机操作的电机)通过第二负载联接轴22被连接到负载17(在该实施例中,为压缩机)。在下面,可逆的电机将被称为电动机/发电机23ο
[0088]优选地,直接联接轴22被提供在负载21和电动机/发电机23之间。在其它实施例中,可以加入一个或更多个柔性
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