专利名称：用于使燃气涡轮罩壳通风的系统的制作方法
技术领域：
本文中公开的主题涉及用于使燃气涡轮罩壳通风的系统。
背景技术：
燃气涡轮发电机经常被用于为电网发电。燃气涡轮发电机通常是设置在发电厂例如整体煤气化联合循环(IGCC)发电厂中的固定单元。然而，燃气涡轮发电机也可在移动单元例如大型拖车中使用。燃气涡轮发电机通常包括包封在罩壳内的燃气涡轮。为了避免热量在燃气涡轮发动机周围的积聚，燃气涡轮发电机包括通风系统以从燃气涡轮发动机带走热量。不幸的是，通风系统的设计可将燃气涡轮发电机的使用限于某些周围温度范围内的环境，并增加燃气涡轮发电机的运行成本。而且，通风系统抽取占用相当量的功率，并由此 降低燃气涡轮发电机的效率。
发明内容
以下概括与最初要求保护的发明在范围上相称的某些实施例。这些实施例并不意图限制所要求保护的发明的范围，而是，这些实施例仅仅意图提供本发明的可能形式的简要概括。实际上，本发明可涵盖可能类似于或不同于下文阐述的实施例的各种形式。根据第一实施例，一种系统包括燃气涡轮罩壳和设置在该燃气涡轮罩壳中的燃气涡轮发动机，其中，燃气涡轮发动机被构造成输出排气流。该系统还包括联接至燃气涡轮罩壳的通风系统。通风系统包括被构造成提供第一空气流到燃气涡轮罩壳中的至少一个风扇、被构造成绕过至少一个风扇以提供第二空气流到燃气涡轮罩壳中的风扇旁路、以及被构造成使用排气流抽取第一和/或第二空气流通过并离开燃气涡轮罩壳的排气驱动的喷射器。根据第二实施例，一种系统包括涡轮通风系统。该涡轮通风系统包括被构造成提供第一空气流到燃气涡轮罩壳中的至少一个风扇、被构造成绕过至少一个风扇以提供第二空气流到燃气涡轮罩壳中的风扇旁路、以及被构造成抽取第一或第二空气流通过并离开燃气润轮罩壳的喷射器。根据第三实施例，一种系统包括燃气涡轮控制器。该燃气涡轮控制器包括涡轮吹扫逻辑，其被构造成激活至少一个风扇以吹扫围绕燃气涡轮发动机设置的燃气涡轮罩壳。燃气涡轮控制器还包括涡轮通风逻辑，其被构造成激活风扇旁路以绕过至少一个风扇，从而使用排气驱动的喷射器使燃气涡轮罩壳通风。
在参照图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它的特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中相似的标记始终表示相似的部分，其中图I是具有用于通风系统的旁路的燃气涡轮发电机的实施例的示意侧视图；图2是用于燃气涡轮系统的通风系统的实施例的示意框图3是用于燃气涡轮系统的通风系统的实施例的详细示意图；图4是带有芳路和多个串联风扇的通风系统的实施例的不意图；图5是带有旁路和多个并联风扇的通风系统的另一实施例的示意图；图6是具有单个门的旁路的实施例的示意图；图7是具有多个门的芳路的实施例的不意图；图8是具有多个气窗(louver)的旁路的实施例的示意图；图9是具有止回阀组件的旁路的实施例的示意图，该止回阀组件带有压力响应门；以及图10是用于吹扫(purge)燃气涡轮罩壳并使其通风的方法的实施例的流程图。
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附图标记10燃气涡轮发电机12旁路14通风空气进入系统16拖车19发电机18燃气涡轮罩壳20燃气涡轮发动机21第一进气口22第二进气口24出气口26空气进入系统28过滤器30过滤器32风扇34喷射器(eductor)36排气烟囱(stack)38驱动轴48通风系统50排气流52控制器54风扇56风扇58空气60箭头62箭头64箭头66涡轮操作逻辑68涡轮吹扫逻辑70涡轮通风逻辑
80箭头82开口84箭头85空气86压缩机87空气88燃料喷嘴
90燃烧器92涡轮94排气段96箭头98箭头100箭头102轴104开口106箭头108马达110叶片112第一空气流114第二空气流115箭头116促动器118阀120空气流121导叶122箭头124箭头134电驱动器136隔室138隔室144流体驱动器154门156驱动器158关闭位置160打开位置162箭头172门174门176驱动器
178箭头188气窗组件190多个可旋转板条192方向194方向204止回阀206偏置元件216方法
218方框220方框222方框224方框226方框
具体实施例方式以下将描述本发明的一个或更多具体实施例。为了提供这些实施例的简明描述，可能未在说明书中描述实际实施方案的所有特征。应该意识到，在任何这样的实际实施方案的开发中，例如在任何工程或设计项目中，必须做出众多实施方案具体决策以实现开发者的具体目标，例如符合系统相关和商业相关的约束，这可能随着实施方案变化。而且，应该意识到，这样的开发努力可能是复杂且耗时的，但是对受益于本公开的本领域普通技术人员而言，这不过是设计、制造和加工的常规任务。在介绍本发明的各个实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意图表
示存在着一个或更多元件。术语“包括”、“包含”和“具有”意图为包括性的，并且表示除了所列元件以外还可有另外的元件。公开的实施例涉及用于使围绕燃气涡轮发动机的罩壳通风的系统。为了避免热量在罩壳内围绕燃气涡轮发动机的积聚，燃气涡轮系统可包括通风空气进入系统以吹扫热量和排气产物并使其通风到燃气涡轮罩壳外。在公开的实施例中，通风空气进入系统与喷射器相结合以吹扫燃气涡轮罩壳并使其通风，由此吸入或抽取空气流通过罩壳而无需风扇。本公开的实施例提供了一种系统，其包括联接至燃气涡轮罩壳的通风系统。该通风系统包括一个或更多风扇，其运行而产生空气流以吹扫燃气涡轮罩壳(例如在燃气涡轮发动机的启动期间)。另外，通风系统包括旁路以绕过一个或更多风扇而提供另外的空气流到燃气涡轮罩壳中用于通风(例如在燃气涡轮罩壳的吹扫之后)。而且，通风系统包括喷射器，其使用由燃气涡轮发动机产生的排气流来吸入或抽取由风扇和/或旁路提供的空气流通过并离开燃气涡轮罩壳。在一些实施例中，旁路可包括促动器以打开和关闭阀。在其它实施例中，通风系统可包括控制器，该控制器包括逻辑以控制旁路以及一个或更多风扇。这些系统被设计成增加通风系统的效率，减小在吹扫燃气涡轮罩壳时采用的风扇的尺寸以降低初始单元成本，取消在吹扫燃气涡轮罩壳之后风扇的使用以降低运行成本，并且允许燃气涡轮系统在更高的周围温度环境中的使用。图I是具有用于通风空气进入系统14的旁路12的燃气涡轮发电机10 (例如燃气涡轮系统)的实施例的示意侧视图。在各个实施例中，旁路12具有用于任何燃气涡轮的适用性，包括固定式和移动式燃气涡轮发电单元。如图所示，燃气涡轮发电机10包括移动式燃气涡轮发电单元。发电单元10包括拖车16、在拖车16上容纳燃气涡轮发动机20的燃气涡轮罩壳18以及由拖车16上的燃气涡轮发动机20驱动的发电机19。燃气涡轮罩壳18限定第一进气口 21 (例如第一空气入口或涡轮进气口)、第二进气口 22 (例如第二空气入口或罩壳通风入口)以及出气口 24 (例如喷射器通风口)。第一进气口 21被联接至燃气涡轮发动机20上游的燃烧空气进入系统26。燃烧空气进入系统26包括一个或更多过滤器28以过滤提供给燃气涡轮发动机20的空气。第一进气口 21将空气引入燃气涡轮发动机20中。例如,第一进气口 21可将空气引入燃气涡轮发动机20的压缩机中。例如,燃气涡轮发动机20可压缩来自端口 21的空气，将空气与燃料混合并且燃烧空气-燃料混合物以驱动一个或更多涡轮。第二进气口 22被联接至通风空气进入系统14。通风空气进入系统14包括一个或更多过滤器30以过滤提供给燃气涡轮20的罩壳18的空气。通风空气进入系统14经由一个或更多风扇32和/或旁路12 (例如风扇旁路)提供空气到罩壳18中。第二进气口 22将空气引入围绕燃气涡轮20的罩壳18中，以在外部冷却罩壳18中的涡轮20和/或周围体积。罩壳18包括喷射器34，以使用由燃气涡轮20产生的排气流从通风空气进入系统14抽取或吸入空气流通过罩壳18，并在出气口 24处离开罩壳18。出气口 24被联接至·排气烟囱36以排出来自燃气涡轮20的排气和来自罩壳18的空气。燃气涡轮20包括驱动轴38，其延伸穿过罩壳18且联接至发电机19。固定式和移动式的燃气涡轮发电单元10通常维持在某些温度范围例如某些周围温度范围内，以保护单元10避免过热。固定式燃气涡轮发电单元10可位于发电厂内，而移动式燃气涡轮发电单元10可位于遭受自然灾害、限制用电、停电或其他断电情况的位置。无论在什么地点，为了避免热量在燃气涡轮发动机20周围的积聚，燃气涡轮发电机10包括通风系统以从围绕燃气涡轮发动机20的罩壳18带走热量。不幸的是，某些通风系统可将燃气涡轮发电机10的使用限于某些周围温度范围内的环境，且/或增加燃气涡轮发电机10的运行成本。如下所述，通风系统14的公开实施例包括旁路12以使另外的空气能够流入燃气涡轮罩壳18中而使罩壳18通风，从而冷却燃气涡轮发动机20。旁路12可包括联接至阀或风门(damper)(例如，板、一个或更多门、或者气窗)的促动器(例如驱动器或偏置元件)，以控制通过旁路12的空气流。喷射器34抽取或吸入空气流(经由旁路12和/或风扇32)通过并离开罩壳18进入涡轮排气流中。特别地，喷射器34无论有没有风扇32都能实现通风空气流，因为喷射器34由于由经过的排气流形成的负压或吸力而驱动通风空气流。结果，当燃气涡轮发动机20运行而产生排气流时，喷射器34驱动通风空气流而无需风扇32的运行。由此，通过关闭风扇32而节省了能量。另外，由喷射器34产生的通风空气流通过打开旁路12而明显增大，这减小了压降和对通风空气流的限流。旁路12与喷射器34相结合增加了燃气涡轮发电机10可在其中运行的周围温度的范围，并且降低了发电机10的整体运行成本。图2是用于燃气涡轮系统10的通风系统48的实施例的示意框图。如上所述，燃气涡轮系统10可以是固定式或移动式的。燃气涡轮系统10大体上如图I所述。燃气涡轮发动机20被设置在罩壳18内。燃气涡轮发动机20从具有一个或更多过滤器28的燃烧空气进入系统26接收过滤空气。燃气涡轮发动机20被构造成从燃烧空气进入系统26接收空气，压缩空气，将空气与燃料混合，燃烧空气-燃料物，驱动一个或更多涡轮，并且输出排气流50。另外，燃气涡轮系统10被联接至通风系统48 (例如涡轮通风系统)。通风系统48包括通风空气进入系统14、被构造成控制燃气涡轮发动机20和通风空气进入系统14两者的控制器52 (例如燃气涡轮控制器)以及用于驱动来自通风空气进入系统14的空气流通过并离开罩壳18的喷射器34。如上所述，通风空气进入系统14包括一个或更多过滤器30、一个或更多风扇32 (例如风扇54和56)以及旁路12 (例如风扇旁路)。通风空气进入系统14被构造成吸入空气58，经由过滤器30过滤空气，以及经由旁路12和/或至少一个风扇32将气流(用箭头60表示)引入罩壳18中，以吹扫热量和排气产物并使其通风到罩壳18外。喷射器34被构造成将空气流从罩壳18抽入排气流50中(用箭头62表示)，排气流50从燃气涡轮发动机20进入例如用箭头64表示的排气烟囱中。
控制器52包括被构造成控制燃气涡轮发动机20和通风系统48的运行的逻辑(例如存储在非暂时性实体计算机可读介质上的指令)。例如，控制器52包括涡轮操作逻辑66，其被构造成控制燃气涡轮发动机20的启动过程、正常运行过程和关机过程。而且，控制器52包括涡轮吹扫逻辑68，其被构造成激活至少一个风扇32以吹扫围绕燃气涡轮发动机20设置的燃气涡轮罩壳18。例如，涡轮吹扫控制逻辑18被构造成在启动顺序的激活(例如经由涡轮操作逻辑66)之后和在燃气涡轮发动机20的点火之前激活至少一个风扇32以吹扫燃气涡轮罩壳18，同时风扇旁路12保持在关闭位置。在某些实施例中，涡轮吹扫控制逻辑68被构造成至少在启动顺序之前激活至少一个风扇32以吹扫燃气涡轮罩壳18，同时风扇旁路12保持在关闭位置。此外，控制器52包括涡轮通风逻辑70，其被构造成激活(例如打开)风扇旁路12以绕过至少一个风扇32而使用排气驱动的喷射器34使燃气涡轮罩壳18通风。例如，涡轮通风逻辑70被构造成在燃气涡轮罩壳18的吹扫之后停用至少一个风扇32并打开风扇旁路12。在某些实施例中，控制器52可被联接至一个或更多促动器或驱动器，其继而联接至旁路12的阀或风门(例如一个或更多门或气窗)。在一些实施例中，控制器52形成旁路12的一部分。在其它实施例中，控制器52与旁路12分离。作为该逻辑的结果，通风系统48增加了燃气涡轮发电机10可在其中运行的周围温度的范围，并且降低了系统10的整体运行成本。图3提供了关于通风系统48与燃气涡轮系统10相结合的整体运行的进一步细节。图3是用于燃气涡轮系统10的通风系统48的实施例的详细示意图。通风系统48和燃气涡轮系统10大体上如图I和图2所述。燃气涡轮系统10包括设置在罩壳18中的燃气涡轮发动机20。如箭头80所示，空气经开口 82流入燃烧空气进入系统26中，并且流过被构造成过滤空气的多个过滤器28。如箭头84所示，空气经由第一进气口 21进入罩壳18。罩壳18引导空气85朝向燃气涡轮发动机20。燃气涡轮发动机20在压缩机86处吸入空气85，压缩机86压缩空气并将压缩的空气87引至一个或更多燃料喷嘴和燃烧器90。燃料喷嘴88吸入燃料并将其与压缩空气87混合，并且以用于燃烧的适当比将空气-燃料混合物分配到一个或更多燃烧器90中。在某些实施例中，每个燃烧器90包括一个或更多燃料喷嘴88。空气-燃料混合物在每个燃烧器90内的腔室中燃烧，由此形成热的加压排气。如箭头96所示，每个燃烧器90引导排气通过涡轮92朝向排气段94。如箭头98所示，排气段94引导排气通过出气口 24朝向排气烟囱36。如箭头100所示，排气烟囱36将来自燃气涡轮发动机20的排气排出。在排气经过涡轮92时，气体迫使涡轮叶片使轴102沿燃气涡轮发动机20的轴线旋转。如图所示，轴102可被连接至燃气涡轮发动机20的各种构件，包括压缩机86。压缩机86还包括联接至轴102的叶片。当轴102旋转时，压缩机86内的叶片也旋转，由此压缩来自进气口的空气(经由燃烧空气进入系统26)通过压缩机86并进入燃料喷嘴88和/或燃烧器90中。轴102例如也可被连接至负载，例如发电厂中的发电机。如前所述，空气还经由联接至罩壳18的通风空气进入系统14经由第二进气口 22进入罩壳。如图所示，空气如箭头102所示经开口 104流入通风空气进入系统14中，并且流过被构造成过滤空气的多个 过滤器30。空气如箭头106所示流入至少一个风扇32中。如上所述，通风空气进入系统14可包括一个或更多风扇32。每个风扇32包括马达108，以驱动叶片110而主动地驱动空气流通过每个风扇32。在吹扫罩壳18的热量和排气产物的吹扫操作期间，通风系统48(例如控制器52)激活至少一个风扇32以引导第一空气流112朝向第二进气口 22并进入罩壳18中。这些吹扫操作可包括一个或更多吹扫循环。吹扫操作可跨越启动过程之前和/或期间，但是可在涡轮20达到全速之后在燃气涡轮发动机20的点火之后停止。在完成吹扫操作后，通风系统48 (例如控制器52)停用至少一个风扇32。停用的风扇32仍可允许一些空气流过它并流向第二进气段22。然而，风扇32的叶片110在风扇32未被马达108主动驱动时部分地阻挡或限制通风空气流。结果，停用的风扇32在不运行时限制通风空气流并形成明显的压降。如下所述，旁路12克服了风扇32的这种缺陷。在完成吹扫操作后，通风系统14采用风扇旁路12以经由第二进气段22提供另外的空气流到罩壳18中。风扇旁路12被构造成如箭头115所示绕过至少一个风扇32，以提供第二空气流114到燃气涡轮罩壳18中。风扇旁路12包括联接至风门或阀118(例如旁路阀)的促动器116 (例如旁路促动器116)。促动器116 (例如驱动器或偏置元件)被构造成打开和关闭阀118以控制通过旁路12的空气流。在吹扫操作期间，阀118保持在关闭位置。然而，在吹扫操作之后和在通风操作期间，阀118打开以使另外的空气流114能够进入罩壳18中而使罩壳18通风并冷却燃气涡轮发动机20。打开旁路12以通风的操作可与将燃气涡轮发动机20点火同时发生或者在点火之后发生。在某些实施例中，旁路12可以打开，同时至少一个风扇32保持激活，直到涡轮发动机20达到全速，然后可停用至少一个风扇32，同时旁路12保持打开。旁路12在燃气涡轮发动机20的运行期间保持打开。如箭头114、120所示，来自一个或更多风扇32和/或旁路12的空气流经由第二进气口 22进入罩壳18。导叶121引导空气流114、120进入罩壳18中。在进入罩壳18后，排气驱动的喷射器34如箭头122所示抽取空气流(例如第一和/或第二空气流)通过罩壳18。燃气涡轮罩壳18和燃气涡轮发动机20的构件(例如涡轮92和排气段94)在排气烟囱36附近限定发动机20和罩壳18之间的狭窄空间。这些狭窄空间形成喷射器34，其被构造成在排出操作期间抽取或吸入空气流122通过并离开罩壳18进入排气烟囱36中。特别地，从罩壳18离开进入排气烟囱36中的排气100形成了真空(例如经由文丘里效应)，其使存在于罩壳18内的任何空气流122如箭头124所示通过喷射器34并进入排气流100中，并且通过烟囱36。由此，排气流驱动喷射器34，以在吹扫罩壳18之后在燃气涡轮发动机20的运行期间使罩壳18通风。在吹扫操作期间，当不存在排气流100时，一个或更多风扇32被构造成抽取第一空气流112通过并离开罩壳18，同时旁路12保持在关闭位置。在某些实施例中，每个风扇32能够独立地完成吹扫操作，而一个或更多风扇32用作后备。特别地，由每个风扇32产生的空气流的速率可在从约2到17、5到15或者5到IOmVs的范围内。例如，由每个风扇32产生的空气流的速率可约为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16或17m3/S0在其它实施例中，可使用多于一个风扇32(例如两个风扇32)用于吹扫操作。在某些实施例中，针对多于一个风扇32的空气流的组合速率可在从约2到17、5到15或者5到10m3/s的范围内。例如，由多于一个风扇32产生的空气流的组合速率可约为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16 或 17m3/s。在吹扫操作之后存在排气流100时，喷射器34被构造成抽取或吸入第二空气流114通过并离开罩壳18进入排气流100中，同时风扇32可保持停用且旁路12处于打开位置。打开旁路12的存在使得能够在排出操作期间(例如在发动机20点火之后)停用风扇32。另外，打开的旁路12允许不受限制的空气流进入罩壳18中，以减小空气流中由于风扇32(例如马达108和叶片110)造成的任何压降。在某些实施例中，由喷射器34抽取或吸入的空气的速率可在约8到25、10到20或者15到20立方米每秒(m3/s)的范围内。例如，该速率可约为 8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24 或 25m3/s 或者其间的任意数值。喷射器34的从罩壳18抽取空气的能力使得能够明显减小风扇32的尺寸。在带有旁路12的通风系统48的某些实施例中，每个风扇32的尺寸可相对于没有旁路12的通风系统48的实施例减小约I到90、25到75或者40到60个百分点。例如，在带有旁路12的通风系统48的实施例中，每个风扇32可相对于没有旁路12的通风系统48的实施例减小约10、20、30、40、50、60、70、80或90个百分点或者其间的任意数值。因此，旁路12的存在以及喷射器34的使用通过减小风扇32的尺寸以及在燃气涡轮发动机20的运行期间消除对风扇32的需要而降低了燃气涡轮系统10的初始成本和运行成本。而且，通风系统48的设计增加了用于操作燃气涡轮系统10的周围温度的范围。图4和图5示出了带有多个风扇32的通风系统48的不同实施例。图4是通风空气进入系统14的实施例的示意图。图4的通风空气进入系统14大体上如图3所述，只有很少例外。例如，通风空气进入系统14包括单个过滤器30。另外，系统14包括串联布置的两个风扇54和56，其被构造成提供第一空气流112到涡轮罩壳18中。在某些实施例中，在吹扫操作期间只能激活单个风扇54或56以主动地提供第一空气流112。可选地，风扇54和56两者在吹扫操作期间均可被激活以主动地提供第一空气流112。如上所述，在风扇54 和56的停用状态，出现由喷射器34驱动通过风扇54和56的一些空气流112。如上所述，旁路12被构造成绕过风扇54和56以提供第二空气流114到罩壳18中。在燃气涡轮运行期间，除非旁路12发生故障，风扇54和56可不运行。如果旁路12发生故障，那么尽管旁路12关闭，但风扇54和56可与喷射器34 —起运行而提供足够的通风空气流。旁路12包括联接至风门(例如板)或阀118的促动器116。如下文更加详细地描述的，风门或阀118可包括一扇或多扇可移动的门、气窗、板或挡板。另外，旁路12包括控制器52，其如上所述联接至阀118的促动器116并且被构造成打开或关闭阀118。如图所示，促动器116包括电驱动器134，其被构造成响应于来自控制器52的信号而打开和关闭阀118。旁路12的打开使得空气流115能够从容纳风扇54和56的隔室136进入旁路12的隔室138中以允许另外的空气流，从而减小进入罩壳18中的空气流122的压降。图5是带有并联布置的风扇32的通风空气进入系统14的另一实施例的示意图。图5的通风空气进入系统14大体上如图4所述，只有很少例外。例如，通风空气进入系统14包括多个过滤器30。另外，系统14包括并联布置的两个较小的风扇54和56，其被构造成提供第一空气流112到涡轮罩壳18中。在某些实施例中，在吹扫操作期间只能激活单个风扇54或56以主动地提供第一空气流112。可选地，风扇54和56两者在吹扫操作期间均可被激活以主动地提供第一空气流112。如上所述,在风扇54和56的停用状态，出现由喷射器34驱动通过风扇54和56的一些空气流112。如上所述，在燃气涡轮运行期间，除非旁路12故障，风扇54和56可不运行。如果旁路12发生故障，那么尽管旁路12关闭，但风扇54和56可与喷射器34 —起运行以提供足够的通风空气流。另外，旁路12如图4所述，除了促动器116包括流体驱动器144以外。流体驱动器116可响应于来自控制器52的信号而气动或液压地操作以打开或关闭阀118。例如，流体驱动器116可以是气体驱动的驱动器116，例如空气驱动的驱动器、二氧化碳(CO2)驱动的驱动器等。进一步例如，流体驱动器116可由液体(例如油、水等)驱动。图6-图9提供了用于旁路12的可选布置。图6是具有单个门154的旁路12的实施例的示意图。旁路12包括联接至驱动器116、156(例如电驱动器或流体驱动器)的控制器52。而且，旁路12包括阀118，该阀118包括门154。驱动器156被构造成如箭头162所示将门154从关闭位置158移动到打开位置160，或相反。当门154处于打开位置160时，空气流可从容纳风扇32的隔室136进入旁路隔室138。图7是具有多个门154 (例如172和174)的旁路12的实施例的示意图。旁路12包括联接至驱动器116(例如驱动器156和176)的控制器52，驱动器116可以是电驱动器或流体驱动器。而且，旁路12包括阀118，该阀118包括分别联接至驱动器156和176的门154(例如172和174)。驱动器156和176各自被构造成如箭头178所示将相应的门172和174从关闭位置158移动到打开位置160，或相反。在门172和174处于打开位置160的情况下，空气流可从容纳风扇32的隔室136进入旁路隔室138。图8是具有气窗组件188的旁路12的实施例的示意图。旁路12包括联接至驱动器116、156(例如电驱动器或流体驱动器)的控制器52。而且，旁路12包括阀118，该阀118包括联接至驱动器116、156的气窗组件188。气窗组件188包括多个可旋转的气窗或板条190。驱动器116、156被构造成经由气窗188沿方向192的促动来打开气窗组件188 (即，使板条190旋转)以及经由沿方向194的促动来关闭气窗组件188。在多个可旋转板条190处于打开位置的情况下，空气流可从容纳风扇32的隔室136进入旁路隔室138。图9是具有止回阀或压力响应阀118、204的旁路12的实施例的示意图。止回阀204包括多个门154 (例如门172和174)，其被构造成响应于压力阈值而自动地打开或关闭。止回阀204包括联接至每个门172和174的偏置元件206 (例如弹簧)。偏置元件206被构造成使阀118(例如门172和174)朝向关闭位置158或打开位置160偏置。特别地，止回阀204被构造成如箭头178所示响应于高于阈值的空气流压力而自动地打开。在门172和174处于打开位置160的情况下，空气流可从容纳风扇32的隔室136进入旁路隔室138。图6-图9中的旁路12的实施例与喷射器34相结合增加了燃气涡轮系统10可在其中运行的周围温度的范围，并且降低了系统10的整体运行成本。图10是用于吹扫燃气涡轮罩壳18并使其通风的方法216的实施例的流程图。在某些实施例中，控制器52采用上述逻辑(例如存储在非暂时性实体计算机可读介质上的指令)来实施方法216。方法216包括在旁路12保持关闭时启动燃气涡轮发动机20并激活至少一个风扇32(方框218)。在某些实施例中，至少一个风扇32的激活至少在发动机20的启动过程之前发生。在其它实施例中，至少一个风扇32的激活与发动机20的启动过程同时发生。在激活至少一个风扇(方框218)之后，开始利用至少一个风扇32吹扫燃气涡轮罩壳18 (方框220),以吹扫罩壳18中的热量和排气产物。如上所述，吹扫罩壳18可包括多个吹扫循环。方法216包括在至少一个风扇保持激活时将燃气涡轮发动机20点火(方框222)。在将燃气涡轮发动机20点火(方框222)之后，方法216包括打开旁路12以使另外的空气流能够进入罩壳18中(方框224)。在某些实施例中，在将燃气涡轮发动机点火(方框222)的同时可打开旁路12(方框222)。在燃气涡轮发动机20达到全速之后，方法216包括在将涡轮发动机20点火之后停用至少一个风扇32。由于由燃气涡轮发动机20产生的排气，喷射器34抽取来自打开的旁路12的空气流和通过停用的风扇32的任何空气流通过并离开罩壳18,以使罩壳18中的热量通风,从而冷却燃气润轮发动机20 (方框226)。由此，采用上述实施例的方法218增加了燃气涡轮系统10可在其中运行的周围温度的范围，并且降低了系统10的整体运行成本。
公开实施例的技术效果包括提供了使围绕燃气涡轮发动机20的罩壳18通风的系统。通风系统48包括运行而产生气流以吹扫燃气涡轮罩壳18 (例如在燃气涡轮发动机20的启动期间)的一个或更多风扇32。另外，通风系统48包括旁路12以绕过一个或更多风扇32而提供另外的空气流到燃气涡轮罩壳18中用于通风(例如在燃气涡轮罩壳18的吹扫之后)。旁路12包括促动器116，以打开和关闭阀118而控制通过旁路12的空气流。此夕卜，通风系统48包括喷射器34，其使用由燃气涡轮发动机20产生的排气来吸入或抽取由风扇32和/或旁路12提供的空气流通过并离开燃气涡轮罩壳18。通风系统48可包括控制器52，其包括逻辑(例如存储在非暂时性实体计算机可读介质上的指令)以控制涡轮发动机20的操作，以及吹扫和通风操作。这些系统被设计成增加通风系统48的效率，减小在吹扫燃气涡轮罩壳18时采用的风扇32的尺寸以降低初始单元成本，取消在吹扫燃气涡轮罩壳18之后风扇32的使用以降低运行成本，并且允许在更高的周围温度环境中使用燃气涡轮系统10。该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包括在内的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言并无差异的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言并无实质差异的等同结构元件，那么这些其它示例意图落在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种系统，包括 燃气涡轮罩壳(18)； 燃气涡轮发动机(20)，其设置在所述燃气涡轮罩壳(18)中，其中，所述燃气涡轮发动机(20)被构造成输出排气流(50);以及 通风系统(48)，其联接至所述燃气涡轮罩壳(18)，其中，所述通风系统(48)包括 至少一个风扇(32，54，56)，其被构造成提供第一空气流(112)到所述燃气涡轮罩壳(18)中； 风扇旁路(12)，其被构造成绕过所述至少一个风扇(32，54，56)，以提供第二空气流(114)到所述燃气涡轮罩壳(18)中；以及 排气驱动的喷射器(34)，其被构造成使用所述排气流(50)抽取所述第一空气流(112)或所述第二空气流(114)通过并离开所述燃气涡轮罩壳(18)。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述风扇旁路(12)包括联接至阀(118)的促动器(116) ο
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述促动器(116)包括电驱动器(134)。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述促动器(116)包括流体驱动器(144)。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述促动器(116)包括偏置元件(206)，所述偏置元件(206)被构造成使所述阀(118)朝向打开位置或关闭位置偏置。
6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述阀(118)包括一个或更多门(154，172，174)。
7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述阀(118)包括气窗组件(188)，所述气窗组件(188)包括多个可旋转的板条(190)。
8.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述风扇旁路(12)包括止回阀(204)，所述止回阀(204)被构造成响应于高于阈值的空气流压力而自动地打开。
9.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述至少一个风扇(32，54，56)被构造成提供所述第一空气流(112)到所述燃气涡轮罩壳(18)中，以至少在所述燃气涡轮发动机(20)的启动过程之前吹扫所述燃气涡轮罩壳(18)。
10.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述排气驱动的喷射器(34)被构造成在所述燃气涡轮发动机(20)的运行期间，在所述至少一个风扇(32，54，56)停用时，从所述风扇旁路(12)抽取所述第二空气流(114)通过并离开所述燃气涡轮罩壳(18)。
11.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述系统包括具有所述燃气涡轮罩壳(18)、所述燃气涡轮发动机(20)以及所述通风系统(48)的移动式单元。
12.—种系统,包括 涡轮通风系统(48),其包括 至少一个风扇(32，54，56)，其被构造成提供第一空气流(112)到燃气涡轮罩壳(18)中； 风扇旁路(12)，其被构造成绕过所述至少一个风扇(32，54，56)，以提供第二空气流(114)到所述燃气涡轮罩壳(18)中；以及 喷射器(34)，其被构造成抽取所述第一空气流(112)或所述第二空气流(114)通过并离开所述燃气润轮罩壳(18)。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述喷射器(34)包括排气驱动的喷射器(34)，其被构造成抽取所述第一空气流(112)或所述第二空气流(114)通过并离开所述燃气涡轮罩壳(18)进入涡轮排气流(50)中。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述风扇旁路(12)包括联接至阀(118)的促动器(116)。
15.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述至少一个风扇(32，54，56)被构造成提供所述第一空气流(112)到所述燃气涡轮罩壳(18)中，以至少在燃气涡轮发动机(20)的启动过程之前吹扫所述燃气涡轮罩壳(18)，并且所述喷射器(34)被构造成在所述燃气涡轮发动机(20)的运行期间，在所述至少一个风扇(32，54，56)停用时，从所述风扇旁路(12)抽取所述第二空气流(114)通过并离开所述燃气涡轮罩壳(18)。
全文摘要
本发明涉及用于使燃气涡轮罩壳通风的系统。一种涡轮通风系统(48)，包括至少一个风扇(32，54，56)，其被构造成提供第一空气流(112)到燃气涡轮罩壳(18)中；风扇旁路(12)，其被构造成绕过至少一个风扇(32，54，56)以提供第二空气流(114)到燃气涡轮罩壳(18)中；以及喷射器(34)，其被构造成抽取第一空气流(112)或第二空气流(114)通过并离开燃气涡轮罩壳(18)。
文档编号F02C7/12GK102900540SQ20121034664
公开日2013年1月30日 申请日期2012年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者R·A·贝滕, D·J·德罗布尼亚克, H·M·罗斯 申请人:通用电气公司