用于控制来自燃气涡轮机的压缩器部段的冷却流动的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于控制来自燃气涡轮机的压缩器部段的冷却流动的系统，所述系统包括限定于燃气涡轮机的压缩器部段和涡轮机部段之间的流动路径以及布置在流动路径内的热致动可变流动阀。可变流动阀限定开口，所述开口基于流动通过其中的压缩冷却介质的温度在尺寸上变化。
【专利说明】用于控制来自燃气涡轮机的压缩器部段的冷却流动的系统
【技术领域】
[0001]本实用新型总体上涉及一种燃气涡轮机。更特别地，本实用新型包括一种用于控制从燃气涡轮机的压缩器部段到达涡轮机部段的压缩冷却介质的冷却流动的系统。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮机大体上包括轴流式压缩器、在压缩器的下游的燃烧部段以及在燃烧部段的下游的涡轮机部段。压缩器大体上包括壳体和布置在壳体的上游端的入口。燃烧部段大体上包括在环形阵列中围绕轴向延伸轴布置的多个燃烧器，所述轴至少部分地延伸通过燃气涡轮机。涡轮机部段大体上包括至少部分地周向地围绕轴的外壳体。涡轮机部段还包括多排或多级静止轮叶，所述静止轮叶从外壳体的内表面径向向内延伸从而周向地围绕轴。每排静止轮叶由从轴径向向外延伸的一排涡轮机叶片轴向地分离。
[0003]在操作中，诸如空气的工作流体通过压缩器的入口被摄入并且当它朝着燃烧部段流动通过压缩器时逐渐被压缩。压缩空气的初级部分被路由到燃烧部段的每个燃烧器以便冷却各种热气体路径部件和/或与用于燃烧的燃料混合。
[0004]压缩空气的次级部分从在燃烧部段的上游的压缩器通过延伸通过压缩器壳体的一个或多个提取口被提取。压缩空气的次级部分从压缩器通过一个或多个流体管道和/或联接器被路由到限定于燃气涡轮机的涡轮机部段内的各种冷却回路中。压缩空气的次级部分用作冷却介质以冷却涡轮机部段的各种部件，例如一排或多排静止轮叶。
[0005]一般而言，一个或多个流动控制阀、例如调节阀布置在提取口和涡轮机部段之间以控制从压缩器流动到涡轮机部段中的压缩空气的次级部分的流率。在燃气涡轮机的基本负荷或峰值负荷操作期间，当涡轮机部段的冷却要求最高时，流动控制阀设置成允许压缩空气的流率比当燃气涡轮机在部分负荷下或在无负荷状态下操作时更高。在部分负荷操作期间，当涡轮机部段的冷却要求减小时，流动控制阀约束或限制压缩空气流动到涡轮机部段中以改善压缩器和/或燃气涡轮机总效率。用于控制到达涡轮机部段的压缩空气的流率的该类型的系统的一个问题在于流动控制阀需要测量和反馈控制，由此潜在地损害燃气涡轮机的总体可靠性。
[0006]在替代燃气涡轮机配置中，流动控制阀不调节或致动以减小流率。因此，在部分负荷操作期间过量压缩空气被路由到涡轮机部段中，由此减小压缩器和/或燃气涡轮机的总效率。因此，一种用于在燃气涡轮机的部分负荷操作期间减小从压缩器流动到涡轮机部段的压缩空气的流率的改进系统将是有用的。
实用新型内容
[0007]本实用新型的方面和优点在以下描述中进行阐述，或者可以从该描述显而易见，或者可以通过本实用新型的实施而获悉。
[0008]本实用新型的一个实施例是一种用于控制燃气涡轮机的压缩器部段和涡轮机部段之间的压缩冷却介质的流率的系统。所述系统大体上包括限定于所述燃气涡轮机的所述压缩器部段和所述涡轮机部段之间的流动路径以及布置在所述流动路径内的热致动可变流动阀。所述可变流动阀限定开口，所述开口基于流动通过其中的压缩冷却介质的温度在尺寸上变化。
[0009]本实用新型的另一实施例是一种用于控制燃气涡轮机的压缩器部段和涡轮机部段之间的压缩冷却介质的流率的系统。所述系统包括所述压缩器部段的提取口、所述涡轮机部段的入口以及限定于所述提取口和所述入口之间的流动路径。热致动可变流动阀布置在所述提取口和所述入口之间的所述流动路径内。所述可变流动阀限定开口，所述开口基于流动通过其中的冷却介质的温度在尺寸上变化。
[0010]本实用新型的另一实施例包括一种燃气涡轮机，所述燃气涡轮机具有压缩器部段，所述压缩器部段具有壳体和延伸通过所述壳体的提取口。所述提取口限定用于将压缩冷却介质路由通过所述壳体的流动路径。燃烧部段布置在所述压缩器部段的下游。涡轮机部段布置在所述燃烧部段的下游。所述涡轮机部段包括涡轮机壳体和入口。所述涡轮机壳体至少部分地限定所述涡轮机部段内的冷却回路。所述入口限定通过所述涡轮机壳体并且进入所述冷却回路的流动路径。流动路径限定于所述压缩器部段的所述提取口和所述涡轮机壳体的所述入口之间。热致动可变流动阀布置在所述流动路径内。所述可变流动阀限定开口，所述开口基于流动通过其中的压缩冷却介质的温度在打开位置和至少部分闭合位置之间调节。
[0011]通过浏览说明书，本领域的普通技术人员将更好地领会这样的实施例以及其它实施例的特征和方面。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]更特别地在包括参考附图的说明书的剩余部分中阐述了包括对于本领域的技术人员来说是本实用新型的最佳模式的本实用新型的完整和能够实现的公开，其中:
[0013]图1示出示例性燃气涡轮机的横截面侧视图；
[0014]图2示出包括根据本公开的至少一个实施例的用于控制压缩冷却介质的流率的系统的示例性燃气涡轮机的一部分的横截面侧视图；
[0015]图3示出根据本公开的至少一个实施例的热致动可变流动阀的透视图；
[0016]图4示出如图3中所示的热致动可变流动阀的横截面透视图；
[0017]图5示出根据本公开的至少一个实施例的如图3中所示的热致动可变流动阀的横截面侧视图；
[0018]图6示出如图5中所示的热致动可变流动阀的俯视图；
[0019]图7示出根据本公开的至少一个实施例的如图3中所示的热致动可变流动阀的横截面侧视图；
[0020]图8示出如图7中所示的热致动可变流动阀的俯视图；
[0021]图9示出根据本公开的至少一个实施例的如图2中所示的热致动可变流动阀的横截面侧视图；
[0022]图10示出如图9中所示的热致动可变流动阀的横截面侧视图；
[0023]图11示出根据本公开的至少一个实施例的如图2中所示的示例性燃气涡轮机的一部分的横截面侧视图；以及[0024]图12示出燃烧温度对一氧化碳产生的影响的图形表示。
【具体实施方式】
[0025]现在将详细地参考本实用新型的当前实施例，所述实施例的一个或多个例子在附图中示出。详细描述使用数字和字母标记来表示附图中的特征。附图和说明书中的相似或类似标记用于表示本实用新型的相似或类似部件。当在本文中使用时，术语“第一”、“第二”和“第三”可以可互换地使用以将一个部件与另一个区分开并且不旨在表示单独部件的位置或重要性。另外，术语“上游”和“下游”表示流体路径中的部件的相对位置。例如，如果流体从部件A流动到部件B，则部件A在部件B的上游。相反地，如果部件B接收来自部件A的流体流动，则部件B在部件A的下游。
[0026]每个例子作为本实用新型的解释而不是作为本实用新型的限制而被提供。实际上，本领域的技术人员将显而易见可以在本实用新型中进行修改和变化而不脱离本实用新型的范围或精神。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以用于另一个实施例以产生又一个实施例。因此，本实用新型旨在涵盖属于附带的权利要求及其等效物的范围内的这样的修改和变型。尽管本实用新型的示例性实施例将大体上在包含到燃气涡轮机中的热致动可变流动阀的背景中被描述，但是本领域的普通技术人员从本文中的教导将容易领会本实用新型的实施例不限于燃气涡轮机，除非在权利要求中具体地叙述。
[0027]现在参考附图，图1示出示例性燃气涡轮机10的例子，并且图2示出根据本公开的至少一个实施例的如图1中所示的燃气涡轮机10的一部分的横截面侧视图。如图1中所示，燃气涡轮机10大体上包括压缩器部段12、在压缩器部段12的下游的燃烧部段14以及在燃烧部段14的下游的涡轮机部段16。一个或多个轴18至少部分地轴向地延伸通过燃气涡轮机10。
[0028]压缩器部段12大体上包括围绕轴18的至少一部分周向地延伸的环形壳体20。压缩器部段12还包括从壳体20径向向内延伸的静止轮叶24的多个排或级22。可旋转压缩器叶片28的排或级26布置在静止轮叶24的连续级22之间。压缩器叶片28从轴18径向向外延伸。压缩器叶片28可以直接联接到轴18或周向地围绕轴18的转子盘30。在操作中，可旋转压缩器叶片28的级26旋转，由此通过压缩器部段12吸引工作流体32、例如空气。当工作流体朝着燃烧部段14流动时工作流体32逐渐被压缩。
[0029]提取口 34延伸通过压缩器部段12的壳体20。提取口 34至少部分地限定流动路径36以便将用作冷却介质的压缩工作流体32的次级部分37从燃烧部段14的上游的点路由到压缩器部段12之外。如图1中所示，燃气涡轮机10可以包括定位在压缩器部段12的不同级处的一个以上提取口 34。通过提取口 34提取的压缩工作流体32的次级部分37的温度和压力取决于提取口 34相对于延伸通过压缩器部段12的轴向中心线的轴向位置。例如，通过靠近燃烧部段14定位的提取口 34从压缩器部段12提取的压缩工作流体32的次级部分37，将比通过位于燃烧部段14的更上游的提取口 34从压缩器部段12提取的压缩工作流体32的次级部分37具有更高的温度和压力。
[0030]如图1中所示，燃烧部段12大体上包括在环形阵列中围绕压缩器排出壳体40布置的多个燃烧器38，所述压缩器排出壳体至少部分地围绕轴18的一部分。压缩器排出增压室42至少部分地由压缩器排出壳体40限定。压缩工作流体32的初级部分43从压缩器部段12流动到燃烧排出增压室42中，其中它被路由以冷却燃烧器38的各部分。压缩工作流体32的初级部分43的至少一些与至少部分地限定于每个燃烧器38内的燃烧室44内的燃料混合，以产生流动到涡轮机部段16中的高温和高压燃烧气体46。
[0031]涡轮机部段16大体上包括围绕轴18的至少一部分的环形壳体48。涡轮机部段16还包括从壳体46径向向内延伸的静止喷嘴52的一个或多个级或排50。静止喷嘴52的相邻级50由从轴18径向向外延伸的涡轮机转子叶片56的级或排54轴向地分离。燃烧气体46从燃烧部段14的燃烧器38流动到涡轮机部段16中。静止喷嘴50的每个级50将燃烧气体46集中到可旋转涡轮机叶片56的相应下游级54上，由此导致可旋转涡轮机叶片46旋转轴18。当燃烧气体46流动通过涡轮机部段16时，热能传递到静止喷嘴52和可旋转涡轮机叶片56，由此导致潜在地限制寿命的高热应力。
[0032]冷却回路58至少部分地限定于涡轮机部段16的壳体48和静止喷嘴52的相应级50之间。在特定燃气涡轮机设计中，第一冷却回路60至少部分地限定在静止喷嘴52的第二级62处，并且第二冷却回路64至少部分地限定在静止喷嘴52的第三级66处。入口 68延伸通过涡轮机部段16的壳体48，以至少部分地限定从涡轮机部段16的壳体48的外部进入冷却回路58的相应一个中的流动路径。
[0033]在现有的燃气涡轮机设计中，如图1中所示，流动路径70限定于压缩器部段12的提取口 34和涡轮机部段16的入口 68之间。以该方式，来自压缩器部段12的压缩工作流体32的次级部分37可以被路由通过提取口 34、通过流动路径70、通过入口 68并且进入涡轮机部段16的冷却回路58中，以便冷却静止喷嘴52的相应级50和/或涡轮机部段16的其它部分。
[0034]流动路径70大体上由一个或多个流体管道72、例如管和/或流体地连接管的一个或多个阀限定。在该配置中，在压缩器部段12和涡轮机部段16的冷却回路58之间作为冷却介质流动的压缩工作流体32的次级部分37的量取决于涡轮机速度和/或燃气涡轮机的负荷状态。作为压缩冷却介质被路由到涡轮机部段16的冷却回路58的压缩工作流体32的次级部分37的流率被优化以用于燃气涡轮机10的全速满负荷操作状态。然而，当燃气涡轮机10调低到部分负荷或部分速度操作状态时，过量的压缩工作流体32的次级部分37流动到涡轮机部段16的冷却回路58，由此影响燃烧器部段12和/或燃气涡轮机10的总效率。
[0035]在某些燃气涡轮机设计中，如图1中所示，一个或多个致动阀74沿着流动路径72布置。致动阀74连接到控制器76，所述控制器将命令信号传到阀74以便调节压缩器部段和涡轮机部段16的冷却回路58之间的压缩冷却介质32的次级部分37的流率。然而，该配置的各种问题包括与致动阀74和控制器76关联的初始成本以及致动阀74和控制器76之一或两者的故障的可能性。
[0036]图2示出包括根据本公开的各实施例的用于控制燃气涡轮机10的压缩器部段12和涡轮机部段16的(一个或多个)冷却回路58之间的流率的系统100的图1中所示的燃气涡轮机10的一部分的横截面侧视图。如图2中所示，系统100大体上包括在燃气涡轮机10的压缩器部段12和涡轮机部段16的(一个或多个)冷却回路58之间延伸的流动路径102，以及布置在压缩器部段12和涡轮机部段16的冷却回路58之间的流动路径102内的至少一个热致动可变面积流动阀104，在本说明书中称为“可变流动阀104”。[0037]流动路径102可以至少部分地由至少部分地在压缩器部段12的提取口 34和涡轮机部段16的入口 68之间延伸的一个或多个流体管道106、例如管、阀和/或挠性管道限定。流体管道106的每一个或一些包括布置在一个端部处的凸缘107，以便将流体管道连接到压缩器部段12的提取口 34、涡轮机部段16的入口 68、流动路径102的另一流体管道106和/或可变流动阀104。在各实施例中，系统100可以包括多个流动路径102和多个可变流动阀104。流动路径可以在压缩器部段12和涡轮机部段16的冷却回路58之间延伸，并且可以与如本说明书中所述的流动路径102相同或大致类似地配置。另外，流动路径的每一个或一些可以包括串联和/或并联布置在流动路径内的一个或多个可变流动阀。
[0038]图3提供根据本实用新型的各实施例的如图2中所示的流动阀104的透视图并且图4提供如图3中所示的可变流动阀104的横截面透视图。如图3中所示，可变流动阀104包括周向地围绕环形内套筒108的环形主体106。主体106可以配置成连接到相应凸缘107(图2)、压缩器部段12的提取口 34 (图2)、涡轮机部段16的入口 68 (图2)和/或压缩器部段12的壳体20或涡轮机部段16的壳体48。例如，主体106可以包括大体轴向地延伸通过主体106的径向外部分112的多个螺栓通道110。
[0039]如图3和4中所示，内套筒108限定相对于主体106的轴向中心线大体轴向地延伸通过主体106的环形流动路径114。如图4中所示，内套筒108具有相对于主体106的轴向中心线从下游端118轴向分离的上游端116。内套筒108的下游端118限定通过内套筒108的开口 120。内套筒108可以以适合于耐受系统100的流动路径102内的操作条件的本领域中已知的任何方式连接到主体106。例如，内套筒108可以通过焊接或钎焊连接到主体106。在替代选择中，内套筒108可以与主体106铸造成单部件。
[0040]在特定实施例中，内套筒108包括形状记忆合金。内套筒108可以由适合用于系统100的流动路径102内以便实现本实用新型的本领域中已知的任何形状记忆合金构造。形状记忆合金可以以两个不同的温度依赖晶体结构或相存在。在晶体结构之间发生相变的温度取决于合金的组成。该相变温度被称为转变温度。例如，被称为马氏体(martensite)的一个不同晶体结构对应于较低温度并且被称为奥氏体的第二不同晶体结构对应于较高温度。
[0041]双向形状记忆合金具有当加热到转变温度以上时恢复预设形状并且当冷却到转变温度之下时返回某个替代形状的能力。双向形状记忆合金可以通过机械操作和热处理的过程进行设计和训练使得它以可预测和可重复方式响应温度变化和/或转变温度。在替代实施例中，内套筒108可以包括以类似于形状记忆合金的方式响应转变温度的双金属材料。在其它实施例中，内套筒108可以包括以类似于形状记忆合金的方式响应转变温度的高温形状记忆聚合物。
[0042]在特定实施例中，内套筒108由具有在压缩器部段12和涡轮机部段16的冷却回路58之间流动的压缩冷却介质32的热瞬变内的相变或转变温度的双向形状记忆合金、例如镍钛合金(“NiTi”)构造。如图5和6中所示，内套筒108的至少一部分、例如下游端118受到设计过程，其中内套筒108具有在马氏体或较低温度配置下的第一开口尺寸122，和在奥氏体或较高温度配置下的第二开口尺寸124，如图7和8中所示。
[0043]当燃气涡轮机10从较低温度操作状态、例如部分速度/部分负荷或在起动期间转变到较高温度操作状态、例如全速/满负荷或峰值负荷时，用作冷却介质的压缩工作流体32的次级部分37的温度、涡轮机部段16内的温度和通过压缩器部段12的压缩工作流体32的次级部分37的流率将增加。当压缩工作流体32的次级部分37从提取口 34路由到流动路径102中并且通过可变流动阀104时，内套筒108的温度将增加，由此导致内套筒108从如图5和6中所示对应于第一开口尺寸122的它的马氏体相或配置转变到如图7和8中所示对应于第二开口尺寸124的它的奥氏体相(austenitic phase)或配置。因此，内套筒108将从如图5和6中所示的第一开口尺寸122转变到如图7和8中所示的第二开口尺寸124。以该方式，流动到涡轮机部段16的冷却回路58的压缩工作流体32的次级部分37的流率将增加，由此优化全速/部分负荷/满负荷和/或峰值负荷操作状态期间的涡轮机部段16的冷却。
[0044]当燃气涡轮机10从全速/满负荷或峰值负荷操作状态转变回到部分速度/部分负荷操作状态时，作为冷却介质流动通过流动路径102并且通过可变流动阀104的压缩工作流体32的次级部分37的温度将减小，由此导致内套筒108从如图7和8中所示的它的奥氏体相或配置转变到如图5和6中所示的它的马氏体相或配置。因此，由内套筒108限定的开口 122 (图4)将从第二开口 124 (图7和8)减小回到第一开口 122 (图5和6)。以该方式，作为压缩冷却介质流动到涡轮机部段16的冷却回路58的压缩工作流体32的次级部分37的流率将被限制，由此通过利用压缩工作流体32的次级部分37冷却燃气涡轮机10的各种其它部件而改善压缩器部段12的性能和/或燃气涡轮机10的总效率，由此跨越多个操作模式、例如在部分负荷或调低操作模式期间优化压缩器部段12和/或燃气涡轮机的性能。
[0045]图9和10示出可变流动阀104的替代实施例。如图所示，可变流动阀104的主体106可以插入两个相邻凸缘108之间。两个相邻凸缘108可以布置在相邻流体管道106、流体管道106和压缩器部段12的提取口 34 (图2)和/或流体管道106和涡轮机壳体16的入口 68上。可变流动阀104可以部署于从压缩器部段12延伸到燃气涡轮机10的另一部分的任何流动路径中。例如，可变流动阀104可以部署于在燃气涡轮机10的压缩器部段12和燃烧部段14之间延伸和/或到达辅助设备(未显示)、例如热交换器的流动路径(未显示)中。
[0046]在附加实施例中，如图11中所示，系统100可以利用相同流动路径102内的并联的可变流动阀104中的两个。每个可变流动阀104的内套筒108被训练以在不同温度下改变它的相应开口尺寸120。附加地或替代地，每个可变流动阀104的内套筒108可以包括不同类型的形状记忆合金，其中不同形状记忆合金不同地响应温度变化。例如当涡轮机在部分负荷或调低操作模式下操作时，可变冷却流动阀104的第一阀120随着压缩工作流体32的次级部分37的温度的减小而减小开口尺寸120流动面积。当压缩工作流体32的次级部分37的温度高于预定值时，可变流动阀104的第二阀132将保持恒定的开口尺寸120。一旦燃气涡轮机操作负荷下降并且用作冷却介质的压缩工作流体32的次级部分37的温度减小到触发温度之下，内套筒108的开口尺寸120将增加。因此，更多的空气将旁路通过并且燃气涡轮机10的调低能力将改善。
[0047]更具体地，在该实施例中，在较低负荷水平下、例如在调低期间，由燃烧器消耗的燃料的量减小并且提供用于燃烧的压缩工作流体的初级部分的量也变化以符合排放标准，具体地说，保持在NOx和CO排放标准范围内。当环境温度下降时，压缩工作流体32的温度减小，因此对所产生的排放具有不利影响。另外，满足CO排放标准所需的最小负荷陡然上升。在图11中图形地表示该关系。可以通过使作为冷却介质的更多的压缩工作流体32旁路通过流动路径102调节可用于燃烧的压缩工作流体32而改善排放。在高环境温度下发生的压缩工作流体32的高温度下，内套筒108的流动开口尺寸122将最小。在低环境温度和低负荷下发生的压缩工作流体32的低温度下，内套筒108的开口尺寸120通过提供扩大开口尺寸120对低温设定点作出反应。这将导致到达燃烧器38的空气流动的减小和压缩工作流体32的次级部分37的流率的增加。因此，当环境温度低于设计参考或触发温度时在燃气涡轮机的调低操作期间将实现较低一氧化碳(CO)水平。另外，系统100基于环境空气温度提供燃气涡轮机10的起动期间的压缩器排出空气的改善控制，以避免压缩器喘震并且控制排放水平。
[0048]如图2至10中所示并且如本说明书中所述的系统提供胜过用于控制来自燃气涡轮机的压缩器部段的冷却流动的当前系统的各种技术优点。例如，使用具有包括形状记忆合金的内套筒的可变流动阀控制压缩器部段和涡轮机部段之间的冷却流动，可减小成本并且通过减小硬件和电气连接问题增加可靠性。
[0049]该说明书使用例子来公开包括最佳模式的本实用新型，并且也使本领域的任何技术人员能够实施本实用新型，包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何包含的方法。本实用新型的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域的技术人员想到的其它例子。这样的其它例子旨在属于权利要求的范围内，只要它们具有与权利要求的文字语言没有区别的结构元件，或者只要它们包括与权利要求的文字语言无实质区别的等效结构元件。
【权利要求】
1.一种用于控制燃气涡轮机的压缩器部段和涡轮机部段之间的压缩冷却介质的流率的系统，所述系统包括: 流动路径，所述流动路径限定于所述燃气涡轮机的所述压缩器部段和所述涡轮机部段之间；以及 在所述流动路径中的热致动可变流动阀，其中所述可变流动阀限定开口，所述开口基于流动通过其中的压缩冷却介质的温度在尺寸上变化。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可变流动阀包括环形主体和由所述环形主体周向地围绕的环形内套筒，所述内套筒至少部分地延伸通过所述主体。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述可变流动阀的所述内套筒限定所述可变流动阀的所述开口。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述可变流动阀的所述内套筒包括形状记忆合金、形状记忆聚合物或双金属材料中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述可变流动阀的所述内套筒限定通过所述可变流动阀的所述环形主体的流动路径，以便将压缩冷却介质路由通过其中。
6.根据权利要求 2所述的系统，其特征在于，所述内套筒包括具有马氏体配置和奥氏体配置的形状记忆合金。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述内套筒的所述马氏体配置对应于第一开口尺寸，并且所述奥氏体配置对应于第二开口尺寸。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一开口尺寸小于所述第二开口尺寸。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流动路径配置成将冷却介质从所述燃气涡轮机的所述压缩器部段路由到所述燃气涡轮机的所述涡轮机部段中。
10.一种用于控制燃气涡轮机的压缩器部段和涡轮机部段之间的压缩冷却介质的流率的系统，所述系统包括: 所述压缩器部段的提取口； 所述涡轮机部段的入口 ；以及 流动路径，所述流动路径限定于所述提取口和所述入口之间以便在所述压缩器部段和所述涡轮机部段之间路由压缩冷却介质；以及 在所述提取口和所述入口之间的所述流动路径中的热致动可变流动阀，其中所述可变流动阀限定开口，所述开口基于流动通过其中的冷却介质的温度在尺寸上变化。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述可变流动阀包括环形主体和由所述环形主体周向地围绕的环形内套筒，所述内套筒至少部分地延伸通过所述主体。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述可变流动阀的所述内套筒限定所述可变流动阀的所述开口。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述可变流动阀的所述内套筒包括形状记忆合金、形状记忆聚合物或双金属材料中的至少一种。
14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述可变流动阀的所述内套筒限定通过所述可变流动阀的所述环形主体的流动路径以便将压缩冷却介质路由通过其中。
15.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述涡轮机部段还包括限定于所述涡轮机部段内的冷却回路，所述冷却回路与所述流动路径流体连通。
16.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统还包括流体管道，所述流体管道至少部分地限定所述压缩器部段的所述提取口和所述涡轮机部段的所述入口之间的所述流动路径，其中所述可变流动阀联接到所述流体管道的一个端部以控制通过其中的压缩冷却介质的流动。
17.一种燃气涡轮机，其包括: 压缩器部段，所述压缩器部段具有壳体和延伸通过所述壳体的提取口，所述提取口限定用于将压缩冷却介质路由通过所述壳体的流动路径； 燃烧部段，所述燃烧部段布置在所述压缩器部段的下游； 涡轮机部段，所述涡轮机部段布置在所述燃烧部段的下游，所述涡轮机部段具有涡轮机壳体和入口，所述涡轮机壳体至少部分地限定所述涡轮机部段内的冷却回路，所述入口限定通过所述涡轮机壳体并且进入所述冷却回路的流动路径； 流动路径，所述流动路径限定于所述压缩器部段的所述提取口和所述涡轮机壳体的所述入口之间；以及 布置在所述流动路 径内的热致动可变流动阀，其中所述可变流动阀限定开口，所述开口基于流动通过其中的压缩冷却介质的温度在打开位置和至少部分闭合位置之间变化。
18.根据权利要求17所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述可变流动阀包括环形主体和由所述环形主体周向地围绕的环形内套筒，所述内套筒至少部分地延伸通过所述主体。
19.根据权利要求18所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述内套筒包括具有马氏体配置和奥氏体配置的形状记忆合金，所述内套筒的所述马氏体配置对应于第一开口尺寸并且所述奥氏体配置对应于第二开口尺寸。
20.根据权利要求19所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述内套筒的所述第一开口尺寸小于所述内套筒的所述第二开口尺寸。
【文档编号】F02C7/18GK203730137SQ201320800181
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2012年12月7日
【发明者】R.萨哈, S.唐卡达, I.马宗德, B.佩米 申请人:通用电气公司