专利名称：可变式定子静叶控制系统的制作方法
技术领域：
本申请和产生的专利大体涉及燃气轮机发动机，并且更具体而言，涉及可变式定子静叶控制系统，以便通过使用液压促动器和电动微调马达来避免与转子叶片有机械干涉O
背景技术：
一般地描述，燃气轮机发动机包括压缩机，压缩机用以压缩进入的空气流，以使其与压缩燃料流在燃烧器中燃烧。压缩机包括许多逐渐更高的压力级。各个级包括安装在转子上的转子叶片排和安装在外壳上的许多定子静叶。压缩机还可使用许多可变式定子静 叶。可变式定子静叶一般在邻近的转子叶片之间延伸。可变式定子静叶能够围绕轴线旋转，以便引导空气流通过压缩机。因而可变式定子静叶可控制流过压缩机的空气的量，以便有利于有优化性能。可变式定子静叶的大小和构造可有所改变。因而，需要对可变式定子静叶的角度的控制，以便提供这个优化性能。但是，如果可变式定子静叶伸展成打开或关闭太多，可导致转子叶片和可变式定子静叶的机械干涉或碰撞。这种机械干涉或碰撞可引起构件损伤。此外，因而这种碰撞可产生大量的停机时间，并且可能需要大范围的修理。因而，因此期望有改进的可变式定子静叶控制系统。这样的改进的控制系统应当避免可变式定子静叶和转子叶片之间的机械干涉，同时针对总的系统效率和输出提供优化
空气流。
发明内容
因而，本申请和产生的专利提供一种可变式定子静叶控制系统。可变式定子静叶控制系统可包括由促动器和微调马达定位的可变式定子静叶、用以确定可变式定子静叶的位置的解算器，以及与解算器、促动器和微调马达连通以防止可变式定子静叶过度行进的控制器。本申请和产生的专利进一步提供一种通过促动器和微调马达来控制可变式定子静叶以防止与转子叶片有干涉的方法。该方法可包括确定可变式定子静叶的旋转位置的步骤。如果可变式定子静叶打开太多，则关闭促动器，并且停止微调马达。如果可变式定子静叶关闭太多，则打开促动器，并且停止微调马达。本申请和产生的专利进一步提供一种用以防止与转子叶片有干涉的可变式定子静叶控制系统。可变式定子静叶控制系统可提供定位在促动环上的许多可变式定子静叶，可变式定子静叶由与促动环连通的促动器和微调马达定位；用以确定可变式定子静叶中的一个或多个的位置的解算器；以及控制器，其与解算器、促动器和微调马达连通，以防止转子叶片被可变式定子静叶干涉。在审阅结合若干幅图和所附权利要求而得到的以下详细描述之后，本申请和产生的专利的这些和其它特征与改进对本领域普通技术人员将变得显而易见。
图I是燃气轮机发动机的示意图。图2是可变式定子静叶组件的局部侧面横截面图。图3是如可在本文中描述的可变式定子静叶控制系统的局部透视图。图4是图3的可变式定子静叶控制系统的示意图。图5是显示了静叶角与促动器行程的关系的曲线图。图6是显示了用于图3的可变式定子静叶控制系统中的控制逻辑的流程图。部件列表
10燃气轮机发动机 15压缩机 20空气流 25燃烧器 30燃料流 35燃烧气体流 40涡轮 45 轴 50负载
55可变式定子静叶 60促动器 65控制器 70级
75转子叶片 80 杆 85外壳 90杠杆臂 95促动环
100可变式定子静叶控制系统
110可变式定子静叶
120 杆
130促动环
140促动器
150第一促动器
160第二促动器
170活塞
180联结组件
190横杆
200环臂
210微调马达220控制器 230解算器 240输入 250关闭位置 260打开位置 270微调范围。
具体实施例方式现在参照附图，其中相同标号在若干幅图中指示相同元件，图I显示了如可在本文中使用的燃气轮机发动机10的示意图。燃气轮机发动机10可包括压缩机15。压缩机15压缩进入的空气流20。压缩机15将压缩空气流20输送到燃烧器25。燃烧器25混合压缩空气流20与压缩燃料流30，并且点燃混合物而产生燃烧气体流35。虽然仅显示了单个燃烧器25，但是燃气轮机发动机10可包括任何数量的燃烧器25。燃烧气体流35又被输送到涡轮40。燃烧气体流35驱动涡轮40，以便产生机械功。在涡轮40中产生的机械功通过轴45来驱动压缩机15和外部负载50，诸如发电机等。 燃气轮机发动机10可使用天然气、各种类型的合成气和/或其它类型的燃料。燃气轮机发动机10可为纽约州的斯卡奈塔第的通用电气公司提供的许多不同的燃气轮机发动机中的任何一个，包括(但不限于)诸如7或9系列重型燃气轮机发动机等的那些。燃气轮机发动机10可具有不同的构造，并且可使用其它类型的构件。也可在本文中使用其它类型的燃气轮机发动机。也可在本文中共同使用多个燃气轮机发动机、其它类型的涡轮和其它类型的动力发生装备。如图I和2中显示的那样，压缩机15可包括许多可变式定子静叶55。可变式定子静叶55可具有任何期望的大小、形状和构造。响应于控制器65，可通过促动器60来操纵可变式定子静叶55。控制器65指引促动器60根据任何数量的运行参数来将可变式定子静叶55旋转到合适的角度。图2显示了压缩机15的级70。各个级包括一排可变式定子静叶55和一排转子叶片75。各个可变式定子静叶55可包括杆80。杆80可突出通过压缩机15的外壳85。杆80可附连到杠杆臂90上，以随之旋转。杠杆臂90又可与促动环95连通。促动环95可与促动器60连通，以随其运动。促动环95包围外壳85。促动器环95可与许多杠杆臂90和可变式定子静叶55连通。因而，促动环95的运动转换成可变式定子静叶55的运动。鉴于此，促动器60可一致地操纵在给定的促动环95上的所有可变式定子静叶55通过一定范围的静叶角。可在本文中使用其它构件和其它构造。图3和4显示了如可在本文中描述的可变式定子静叶控制系统100。可变式定子静叶控制系统100可以与上面描述的类似的方式定位在压缩机15内。可变式定子静叶控制系统100包括许多可变式定子静叶110。可变式定子静叶110可具有任何期望的大小、形状或构造。各个可变式定子静叶110可在其一端上具有杆120。各个可变式定子静叶110可通过杆120而与促动环130连通。促动环130可具有任何期望的直径，并且可包围压缩机15的外壳85。也可使用一个或多个杠杆臂。各个促动环130可与促动器140连通。在这个示例中，促动器140可为液压促动器。可在本文中使用其它类型的促动装置。如所显示的那样，可使用第一促动器150和第二促动器160，但是可在本文中使用任何数量的促动器140。各个促动器140可具有用于线性驱动和控制的活塞170。可在本文中使用其它构件和其它构造。各个促动环130或一组促动环130可通过联结组件180而与促动器140连通。联结组件180可具有与各个促动器140的活塞170连通的横杆190。横杆190又可包括自横杆190延伸的任何数量的环臂200。各个环臂200与促动环130连通。任何数量的环臂200和促动环130可由横杆190操纵。各个促动器140可具有与其连通的联结组件180。可在本文中使用其它构件和其它构造。可通过微调马达210来进一步操纵各个环臂200。微调马达210可为电动马达等。微调马达210允许操纵各个环臂200，并且因此，操纵单独的各个促动环130，以与操纵许多促动环130的横杆190和促动器140相比实现更精确的控制。可在本文中使用其它构件和其它构造。可变式定子静叶控制系统100也可包括控制器220。控制器220可为任何类型的可编程的控制装置。控制器220可用来一般地控制燃气轮机发动机10的各种构件，或者特别地控制压缩机15。控制器220也可专门用于可变式定子静叶控制系统100。控制器220可与各个促动器140和各个微调马达210连通。控制器220也可与一个或多个解算器230连通。解算器230可确定可变式定子静叶110中的一个或多个的旋转位置。也可在本文中使用其它类型的定位传感器。控制器220也可与任何数量的其它类型的输入240连通。总体上，输入240可涉及关于可变式定子静叶控制系统100和/或燃气轮机发动机10的任何数量的不同的运行参数。也可在本文中使用其它类型的控制器和其它类型的传感器。可在本文中使用其它构件和其它构造。在使用中，促动器140可响应于控制器220而操纵在许多促动环130上的可变式定子静叶110。另外，微调马达210可对将可变式定子静叶110定位在单独的促动环130上·或其一部分上提供更精确的控制。如图5中显示的那样，基于促动器140的行程，可变式定子静叶110可从关闭位置250旋转到打开位置260。换句话说，促动器140的活塞170的线性位置驱动联结组件180和促动环130。类似地，微调马达210可在微调范围270内提供较精确(但较受限制)的控制。但是，由于关于邻近的转子叶片75或压缩机15内的其它构件的机械约束的原因，微调马达210的完全伸展范围可局限在关闭位置250或打开位置260 上。图6显示了用以避免可变式定子静叶110和邻近的转子叶片75之间的机械干涉的控制逻辑的示例。解算器230将可变式定子静叶110中的一些或全部的静叶角的旋转位置提供给控制器220。控制器220可通过促动器140、微调马达210和/或两者来采取措施，以便防止在关闭位置250上、在打开位置260上或别处有机械干涉。如果控制器220确定给定的促动环130的可变式定子静叶110打开得太多，则控制器220将关闭促动器140，停止微调马达210，并且警告操作者。类似地，如果控制器220确定给定的促动环130上的可变式定子静叶110关闭得太多，则控制器220将打开促动器140，停止微调马达210，并且警告操作者。在本文中，方法步骤可不断重复。因而，可利用解算器230所提供的旋转信息来偏置或调节促动器140或微调马达210，以使可变式定子静叶110到达安全位置。例如，如果微调器大概缩回过多了大约五(5)度，则促动器140将针对给定的促动环130把微调器偏置得进一步打开大约五(5)度，使得不会达到机械极限，以及可防止与转子叶片75有碰撞。随着在整个系统100中出现错误，促动器140将回到标称位置，以便保持整体的高效运行，以及提供与入口导引静叶(未显示)或其它构件的对准。因而，可变式定子静叶控制系统100防止由于在关闭位置250和打开位置260两者上过度行进而对可变式定子静叶110和转子叶片75引起的机械干涉或碰撞，同时允许系统100在总体上完全有效。这种避免措施将减少总的压缩机维护和停机时间，同时提供高效的运行。
应当显而易见的是，前述内容仅涉及本申请和产生的专利的某些实施例。本领域普通技术人员可作出许多改变和改良，而不偏离所附权利要求及其等效方案所限定的本发 明的一般精神和范围。
权利要求
1.一种可变式定子静叶控制系统(100)，包括 可变式定子静叶(110)； 所述可变式定子静叶(110)由促动器(140)和微调马达(210)定位； 用以确定所述可变式定子静叶(110)的位置的解算器(230);以及 控制器(220)，其与所述解算器(230)、所述促动器(140)和所述微调马达(210)连通，以防止所述可变式定子静叶(110)过度行进。
2.根据权利要求I所述的可变式定子静叶控制系统(100)，其特征在于，所述可变式定子静叶控制系统(100)进一步包括定位在促动环(130)上的多个可变式定子静叶(110)。
3.根据权利要求2所述的可变式定子静叶控制系统(100)，其特征在于，所述微调马达(210)与所述促动环(130)连通。
4.根据权利要求2所述的可变式定子静叶控制系统(100)，其特征在于，所述可变式定子静叶控制系统(100)进一步包括多个促动环(130)，以及其中，所述促动器(140)与所述多个促动环(130)连通。
5.根据权利要求I所述的可变式定子静叶控制系统(100)，其特征在于，所述促动器(140)包括液压促动器(140)。
6.根据权利要求I所述的可变式定子静叶控制系统(100)，其特征在于，所述促动器(140)包括活塞(170)。
7.根据权利要求I所述的可变式定子静叶控制系统(100)，其特征在于，所述可变式定子静叶控制系统(100)进一步包括多个促动器(150，160)。
8.根据权利要求I所述的可变式定子静叶控制系统(100)，其特征在于，所述微调马达(210)包括电动微调马达(210)。
9.根据权利要求I所述的可变式定子静叶控制系统(100)，其特征在于，所述可变式定子静叶控制系统(100)进一步包括与所述可变式定子静叶(110)、所述促动器(140)和所述微调马达(210)连通的联结组件(180)。
10.根据权利要求9所述的可变式定子静叶控制系统(100)，其特征在于，所述联结组件(180)包括与所述促动器(140)连通的横杆(190)。
11.根据权利要求10所述的可变式定子静叶控制系统(100)，其特征在于，所述联结组件(180)包括与所述横杆(190)和所述微调马达(210)连通的环臂(200)。
12.根据权利要求11所述的可变式定子静叶控制系统(100)，其特征在于，所述联结组件(180)包括多个环臂(200)。
13.—种通过促动器(140)和微调马达(210)来控制可变式定子静叶(110)以防止与转子叶片(75)有干涉的方法，包括 确定所述可变式定子静叶(110)的旋转位置；以及 如果所述可变式定子静叶(110)打开太多，则关闭所述促动器(140);以及停止所述微调马达(210);或 如果所述可变式定子静叶(110)关闭太多，则打开所述促动器(140);以及停止所述微调马达(210)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括警告操作者所述可变式定子静叶(110)打开太多或关闭太多的步骤。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括确定所述可变式定子静叶(110)是否在打开位置(270)或关闭位置(250)上的步骤。
全文摘要
本发明涉及可变式定子静叶控制系统。本发明提供一种可变式定子静叶控制系统(100)。可变式定子静叶控制系统(100)可包括由促动器(140)和微调马达(210)定位的可变式定子静叶(110)、用以确定可变式定子静叶(110)的位置的解算器(230)，以及与解算器(230)、促动器(140)和微调马达(210)连通以防止可变式定子静叶(110)过度行进的控制器(220)。
文档编号F01D17/12GK102926823SQ20121027998
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月8日 优先权日2011年8月8日
发明者D.R.沃, B.A.里滕豪斯 申请人:通用电气公司