專利名稱：用于使燃氣渦輪罩殼通風的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本文中公開的主題涉及用于使燃氣渦輪罩殼通風的系統(tǒng)。
背景技術：
燃氣渦輪發(fā)電機經(jīng)常被用于為電網(wǎng)發(fā)電。燃氣渦輪發(fā)電機通常是設置在發(fā)電廠例如整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電廠中的固定單元。然而，燃氣渦輪發(fā)電機也可在移動單元例如大型拖車中使用。燃氣渦輪發(fā)電機通常包括包封在罩殼內的燃氣渦輪。為了避免熱量在燃氣渦輪發(fā)動機周圍的積聚，燃氣渦輪發(fā)電機包括通風系統(tǒng)以從燃氣渦輪發(fā)動機帶走熱量。不幸的是，通風系統(tǒng)的設計可將燃氣渦輪發(fā)電機的使用限于某些周圍溫度范圍內的環(huán)境，并增加燃氣渦輪發(fā)電機的運行成本。而且，通風系統(tǒng)抽取占用相當量的功率，并由此 降低燃氣渦輪發(fā)電機的效率。

發(fā)明內容
以下概括與最初要求保護的發(fā)明在范圍上相稱的某些實施例。這些實施例并不意圖限制所要求保護的發(fā)明的范圍，而是，這些實施例僅僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡要概括。實際上，本發(fā)明可涵蓋可能類似于或不同于下文闡述的實施例的各種形式。根據(jù)第一實施例，一種系統(tǒng)包括燃氣渦輪罩殼和設置在該燃氣渦輪罩殼中的燃氣渦輪發(fā)動機，其中，燃氣渦輪發(fā)動機被構造成輸出排氣流。該系統(tǒng)還包括聯(lián)接至燃氣渦輪罩殼的通風系統(tǒng)。通風系統(tǒng)包括被構造成提供第一空氣流到燃氣渦輪罩殼中的至少一個風扇、被構造成繞過至少一個風扇以提供第二空氣流到燃氣渦輪罩殼中的風扇旁路、以及被構造成使用排氣流抽取第一和/或第二空氣流通過并離開燃氣渦輪罩殼的排氣驅動的噴射器。根據(jù)第二實施例，一種系統(tǒng)包括渦輪通風系統(tǒng)。該渦輪通風系統(tǒng)包括被構造成提供第一空氣流到燃氣渦輪罩殼中的至少一個風扇、被構造成繞過至少一個風扇以提供第二空氣流到燃氣渦輪罩殼中的風扇旁路、以及被構造成抽取第一或第二空氣流通過并離開燃氣潤輪罩殼的噴射器。根據(jù)第三實施例，一種系統(tǒng)包括燃氣渦輪控制器。該燃氣渦輪控制器包括渦輪吹掃邏輯，其被構造成激活至少一個風扇以吹掃圍繞燃氣渦輪發(fā)動機設置的燃氣渦輪罩殼。燃氣渦輪控制器還包括渦輪通風邏輯，其被構造成激活風扇旁路以繞過至少一個風扇，從而使用排氣驅動的噴射器使燃氣渦輪罩殼通風。


在參照圖閱讀以下詳細描述時，本發(fā)明的這些和其它的特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，在附圖中相似的標記始終表示相似的部分，其中圖I是具有用于通風系統(tǒng)的旁路的燃氣渦輪發(fā)電機的實施例的示意側視圖；圖2是用于燃氣渦輪系統(tǒng)的通風系統(tǒng)的實施例的示意框圖3是用于燃氣渦輪系統(tǒng)的通風系統(tǒng)的實施例的詳細示意圖；圖4是帶有芳路和多個串聯(lián)風扇的通風系統(tǒng)的實施例的不意圖；圖5是帶有旁路和多個并聯(lián)風扇的通風系統(tǒng)的另一實施例的示意圖；圖6是具有單個門的旁路的實施例的示意圖；圖7是具有多個門的芳路的實施例的不意圖；圖8是具有多個氣窗(louver)的旁路的實施例的示意圖；圖9是具有止回閥組件的旁路的實施例的示意圖，該止回閥組件帶有壓力響應門；以及圖10是用于吹掃(purge)燃氣渦輪罩殼并使其通風的方法的實施例的流程圖。
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附圖標記10燃氣渦輪發(fā)電機12旁路14通風空氣進入系統(tǒng)16拖車19發(fā)電機18燃氣渦輪罩殼20燃氣渦輪發(fā)動機21第一進氣口22第二進氣口24出氣口26空氣進入系統(tǒng)28過濾器30過濾器32風扇34噴射器(eductor)36排氣煙囪(stack)38驅動軸48通風系統(tǒng)50排氣流52控制器54風扇56風扇58空氣60箭頭62箭頭64箭頭66渦輪操作邏輯68渦輪吹掃邏輯70渦輪通風邏輯
80箭頭82開口84箭頭85空氣86壓縮機87空氣88燃料噴嘴
90燃燒器92渦輪94排氣段96箭頭98箭頭100箭頭102軸104開口106箭頭108馬達110葉片112第一空氣流114第二空氣流115箭頭116促動器118閥120空氣流121導葉122箭頭124箭頭134電驅動器136隔室138隔室144流體驅動器154門156驅動器158關閉位置160打開位置162箭頭172門174門176驅動器
178箭頭188氣窗組件190多個可旋轉板條192方向194方向204止回閥206偏置元件216方法
218方框220方框222方框224方框226方框
具體實施例方式以下將描述本發(fā)明的一個或更多具體實施例。為了提供這些實施例的簡明描述，可能未在說明書中描述實際實施方案的所有特征。應該意識到，在任何這樣的實際實施方案的開發(fā)中，例如在任何工程或設計項目中，必須做出眾多實施方案具體決策以實現(xiàn)開發(fā)者的具體目標，例如符合系統(tǒng)相關和商業(yè)相關的約束，這可能隨著實施方案變化。而且，應該意識到，這樣的開發(fā)努力可能是復雜且耗時的，但是對受益于本公開的本領域普通技術人員而言，這不過是設計、制造和加工的常規(guī)任務。在介紹本發(fā)明的各個實施例的元件時，冠詞“一”、“一個”、“該”和“所述”意圖表
示存在著一個或更多元件。術語“包括”、“包含”和“具有”意圖為包括性的，并且表示除了所列元件以外還可有另外的元件。公開的實施例涉及用于使圍繞燃氣渦輪發(fā)動機的罩殼通風的系統(tǒng)。為了避免熱量在罩殼內圍繞燃氣渦輪發(fā)動機的積聚，燃氣渦輪系統(tǒng)可包括通風空氣進入系統(tǒng)以吹掃熱量和排氣產(chǎn)物并使其通風到燃氣渦輪罩殼外。在公開的實施例中，通風空氣進入系統(tǒng)與噴射器相結合以吹掃燃氣渦輪罩殼并使其通風，由此吸入或抽取空氣流通過罩殼而無需風扇。本公開的實施例提供了一種系統(tǒng)，其包括聯(lián)接至燃氣渦輪罩殼的通風系統(tǒng)。該通風系統(tǒng)包括一個或更多風扇，其運行而產(chǎn)生空氣流以吹掃燃氣渦輪罩殼(例如在燃氣渦輪發(fā)動機的啟動期間)。另外，通風系統(tǒng)包括旁路以繞過一個或更多風扇而提供另外的空氣流到燃氣渦輪罩殼中用于通風(例如在燃氣渦輪罩殼的吹掃之后)。而且，通風系統(tǒng)包括噴射器，其使用由燃氣渦輪發(fā)動機產(chǎn)生的排氣流來吸入或抽取由風扇和/或旁路提供的空氣流通過并離開燃氣渦輪罩殼。在一些實施例中，旁路可包括促動器以打開和關閉閥。在其它實施例中，通風系統(tǒng)可包括控制器，該控制器包括邏輯以控制旁路以及一個或更多風扇。這些系統(tǒng)被設計成增加通風系統(tǒng)的效率，減小在吹掃燃氣渦輪罩殼時采用的風扇的尺寸以降低初始單元成本，取消在吹掃燃氣渦輪罩殼之后風扇的使用以降低運行成本，并且允許燃氣渦輪系統(tǒng)在更高的周圍溫度環(huán)境中的使用。圖I是具有用于通風空氣進入系統(tǒng)14的旁路12的燃氣渦輪發(fā)電機10 (例如燃氣渦輪系統(tǒng))的實施例的示意側視圖。在各個實施例中，旁路12具有用于任何燃氣渦輪的適用性，包括固定式和移動式燃氣渦輪發(fā)電單元。如圖所示，燃氣渦輪發(fā)電機10包括移動式燃氣渦輪發(fā)電單元。發(fā)電單元10包括拖車16、在拖車16上容納燃氣渦輪發(fā)動機20的燃氣渦輪罩殼18以及由拖車16上的燃氣渦輪發(fā)動機20驅動的發(fā)電機19。燃氣渦輪罩殼18限定第一進氣口 21 (例如第一空氣入口或渦輪進氣口)、第二進氣口 22 (例如第二空氣入口或罩殼通風入口)以及出氣口 24 (例如噴射器通風口)。第一進氣口 21被聯(lián)接至燃氣渦輪發(fā)動機20上游的燃燒空氣進入系統(tǒng)26。燃燒空氣進入系統(tǒng)26包括一個或更多過濾器28以過濾提供給燃氣渦輪發(fā)動機20的空氣。第一進氣口 21將空氣引入燃氣渦輪發(fā)動機20中。例如,第一進氣口 21可將空氣引入燃氣渦輪發(fā)動機20的壓縮機中。例如,燃氣渦輪發(fā)動機20可壓縮來自端口 21的空氣，將空氣與燃料混合并且燃燒空氣-燃料混合物以驅動一個或更多渦輪。第二進氣口 22被聯(lián)接至通風空氣進入系統(tǒng)14。通風空氣進入系統(tǒng)14包括一個或更多過濾器30以過濾提供給燃氣渦輪20的罩殼18的空氣。通風空氣進入系統(tǒng)14經(jīng)由一個或更多風扇32和/或旁路12 (例如風扇旁路)提供空氣到罩殼18中。第二進氣口 22將空氣引入圍繞燃氣渦輪20的罩殼18中，以在外部冷卻罩殼18中的渦輪20和/或周圍體積。罩殼18包括噴射器34，以使用由燃氣渦輪20產(chǎn)生的排氣流從通風空氣進入系統(tǒng)14抽取或吸入空氣流通過罩殼18，并在出氣口 24處離開罩殼18。出氣口 24被聯(lián)接至·排氣煙囪36以排出來自燃氣渦輪20的排氣和來自罩殼18的空氣。燃氣渦輪20包括驅動軸38，其延伸穿過罩殼18且聯(lián)接至發(fā)電機19。固定式和移動式的燃氣渦輪發(fā)電單元10通常維持在某些溫度范圍例如某些周圍溫度范圍內，以保護單元10避免過熱。固定式燃氣渦輪發(fā)電單元10可位于發(fā)電廠內，而移動式燃氣渦輪發(fā)電單元10可位于遭受自然災害、限制用電、停電或其他斷電情況的位置。無論在什么地點，為了避免熱量在燃氣渦輪發(fā)動機20周圍的積聚，燃氣渦輪發(fā)電機10包括通風系統(tǒng)以從圍繞燃氣渦輪發(fā)動機20的罩殼18帶走熱量。不幸的是，某些通風系統(tǒng)可將燃氣渦輪發(fā)電機10的使用限于某些周圍溫度范圍內的環(huán)境，且/或增加燃氣渦輪發(fā)電機10的運行成本。如下所述，通風系統(tǒng)14的公開實施例包括旁路12以使另外的空氣能夠流入燃氣渦輪罩殼18中而使罩殼18通風，從而冷卻燃氣渦輪發(fā)動機20。旁路12可包括聯(lián)接至閥或風門(damper)(例如，板、一個或更多門、或者氣窗)的促動器(例如驅動器或偏置元件)，以控制通過旁路12的空氣流。噴射器34抽取或吸入空氣流(經(jīng)由旁路12和/或風扇32)通過并離開罩殼18進入渦輪排氣流中。特別地，噴射器34無論有沒有風扇32都能實現(xiàn)通風空氣流，因為噴射器34由于由經(jīng)過的排氣流形成的負壓或吸力而驅動通風空氣流。結果，當燃氣渦輪發(fā)動機20運行而產(chǎn)生排氣流時，噴射器34驅動通風空氣流而無需風扇32的運行。由此，通過關閉風扇32而節(jié)省了能量。另外，由噴射器34產(chǎn)生的通風空氣流通過打開旁路12而明顯增大，這減小了壓降和對通風空氣流的限流。旁路12與噴射器34相結合增加了燃氣渦輪發(fā)電機10可在其中運行的周圍溫度的范圍，并且降低了發(fā)電機10的整體運行成本。圖2是用于燃氣渦輪系統(tǒng)10的通風系統(tǒng)48的實施例的示意框圖。如上所述，燃氣渦輪系統(tǒng)10可以是固定式或移動式的。燃氣渦輪系統(tǒng)10大體上如圖I所述。燃氣渦輪發(fā)動機20被設置在罩殼18內。燃氣渦輪發(fā)動機20從具有一個或更多過濾器28的燃燒空氣進入系統(tǒng)26接收過濾空氣。燃氣渦輪發(fā)動機20被構造成從燃燒空氣進入系統(tǒng)26接收空氣，壓縮空氣，將空氣與燃料混合，燃燒空氣-燃料物，驅動一個或更多渦輪，并且輸出排氣流50。另外，燃氣渦輪系統(tǒng)10被聯(lián)接至通風系統(tǒng)48 (例如渦輪通風系統(tǒng))。通風系統(tǒng)48包括通風空氣進入系統(tǒng)14、被構造成控制燃氣渦輪發(fā)動機20和通風空氣進入系統(tǒng)14兩者的控制器52 (例如燃氣渦輪控制器)以及用于驅動來自通風空氣進入系統(tǒng)14的空氣流通過并離開罩殼18的噴射器34。如上所述，通風空氣進入系統(tǒng)14包括一個或更多過濾器30、一個或更多風扇32 (例如風扇54和56)以及旁路12 (例如風扇旁路)。通風空氣進入系統(tǒng)14被構造成吸入空氣58，經(jīng)由過濾器30過濾空氣，以及經(jīng)由旁路12和/或至少一個風扇32將氣流(用箭頭60表示)引入罩殼18中，以吹掃熱量和排氣產(chǎn)物并使其通風到罩殼18外。噴射器34被構造成將空氣流從罩殼18抽入排氣流50中(用箭頭62表示)，排氣流50從燃氣渦輪發(fā)動機20進入例如用箭頭64表示的排氣煙囪中。
控制器52包括被構造成控制燃氣渦輪發(fā)動機20和通風系統(tǒng)48的運行的邏輯(例如存儲在非暫時性實體計算機可讀介質上的指令)。例如，控制器52包括渦輪操作邏輯66，其被構造成控制燃氣渦輪發(fā)動機20的啟動過程、正常運行過程和關機過程。而且，控制器52包括渦輪吹掃邏輯68，其被構造成激活至少一個風扇32以吹掃圍繞燃氣渦輪發(fā)動機20設置的燃氣渦輪罩殼18。例如，渦輪吹掃控制邏輯18被構造成在啟動順序的激活(例如經(jīng)由渦輪操作邏輯66)之后和在燃氣渦輪發(fā)動機20的點火之前激活至少一個風扇32以吹掃燃氣渦輪罩殼18，同時風扇旁路12保持在關閉位置。在某些實施例中，渦輪吹掃控制邏輯68被構造成至少在啟動順序之前激活至少一個風扇32以吹掃燃氣渦輪罩殼18，同時風扇旁路12保持在關閉位置。此外，控制器52包括渦輪通風邏輯70，其被構造成激活(例如打開)風扇旁路12以繞過至少一個風扇32而使用排氣驅動的噴射器34使燃氣渦輪罩殼18通風。例如，渦輪通風邏輯70被構造成在燃氣渦輪罩殼18的吹掃之后停用至少一個風扇32并打開風扇旁路12。在某些實施例中，控制器52可被聯(lián)接至一個或更多促動器或驅動器，其繼而聯(lián)接至旁路12的閥或風門(例如一個或更多門或氣窗)。在一些實施例中，控制器52形成旁路12的一部分。在其它實施例中，控制器52與旁路12分離。作為該邏輯的結果，通風系統(tǒng)48增加了燃氣渦輪發(fā)電機10可在其中運行的周圍溫度的范圍，并且降低了系統(tǒng)10的整體運行成本。圖3提供了關于通風系統(tǒng)48與燃氣渦輪系統(tǒng)10相結合的整體運行的進一步細節(jié)。圖3是用于燃氣渦輪系統(tǒng)10的通風系統(tǒng)48的實施例的詳細示意圖。通風系統(tǒng)48和燃氣渦輪系統(tǒng)10大體上如圖I和圖2所述。燃氣渦輪系統(tǒng)10包括設置在罩殼18中的燃氣渦輪發(fā)動機20。如箭頭80所示，空氣經(jīng)開口 82流入燃燒空氣進入系統(tǒng)26中，并且流過被構造成過濾空氣的多個過濾器28。如箭頭84所示，空氣經(jīng)由第一進氣口 21進入罩殼18。罩殼18引導空氣85朝向燃氣渦輪發(fā)動機20。燃氣渦輪發(fā)動機20在壓縮機86處吸入空氣85，壓縮機86壓縮空氣并將壓縮的空氣87引至一個或更多燃料噴嘴和燃燒器90。燃料噴嘴88吸入燃料并將其與壓縮空氣87混合，并且以用于燃燒的適當比將空氣-燃料混合物分配到一個或更多燃燒器90中。在某些實施例中，每個燃燒器90包括一個或更多燃料噴嘴88?？諝?燃料混合物在每個燃燒器90內的腔室中燃燒，由此形成熱的加壓排氣。如箭頭96所示，每個燃燒器90引導排氣通過渦輪92朝向排氣段94。如箭頭98所示，排氣段94引導排氣通過出氣口 24朝向排氣煙囪36。如箭頭100所示，排氣煙囪36將來自燃氣渦輪發(fā)動機20的排氣排出。在排氣經(jīng)過渦輪92時，氣體迫使渦輪葉片使軸102沿燃氣渦輪發(fā)動機20的軸線旋轉。如圖所示，軸102可被連接至燃氣渦輪發(fā)動機20的各種構件，包括壓縮機86。壓縮機86還包括聯(lián)接至軸102的葉片。當軸102旋轉時，壓縮機86內的葉片也旋轉，由此壓縮來自進氣口的空氣(經(jīng)由燃燒空氣進入系統(tǒng)26)通過壓縮機86并進入燃料噴嘴88和/或燃燒器90中。軸102例如也可被連接至負載，例如發(fā)電廠中的發(fā)電機。如前所述，空氣還經(jīng)由聯(lián)接至罩殼18的通風空氣進入系統(tǒng)14經(jīng)由第二進氣口 22進入罩殼。如圖所示，空氣如箭頭102所示經(jīng)開口 104流入通風空氣進入系統(tǒng)14中，并且流過被構造成過濾空氣的多個 過濾器30?？諝馊缂^106所示流入至少一個風扇32中。如上所述，通風空氣進入系統(tǒng)14可包括一個或更多風扇32。每個風扇32包括馬達108，以驅動葉片110而主動地驅動空氣流通過每個風扇32。在吹掃罩殼18的熱量和排氣產(chǎn)物的吹掃操作期間，通風系統(tǒng)48(例如控制器52)激活至少一個風扇32以引導第一空氣流112朝向第二進氣口 22并進入罩殼18中。這些吹掃操作可包括一個或更多吹掃循環(huán)。吹掃操作可跨越啟動過程之前和/或期間，但是可在渦輪20達到全速之后在燃氣渦輪發(fā)動機20的點火之后停止。在完成吹掃操作后，通風系統(tǒng)48 (例如控制器52)停用至少一個風扇32。停用的風扇32仍可允許一些空氣流過它并流向第二進氣段22。然而，風扇32的葉片110在風扇32未被馬達108主動驅動時部分地阻擋或限制通風空氣流。結果，停用的風扇32在不運行時限制通風空氣流并形成明顯的壓降。如下所述，旁路12克服了風扇32的這種缺陷。在完成吹掃操作后，通風系統(tǒng)14采用風扇旁路12以經(jīng)由第二進氣段22提供另外的空氣流到罩殼18中。風扇旁路12被構造成如箭頭115所示繞過至少一個風扇32，以提供第二空氣流114到燃氣渦輪罩殼18中。風扇旁路12包括聯(lián)接至風門或閥118(例如旁路閥)的促動器116 (例如旁路促動器116)。促動器116 (例如驅動器或偏置元件)被構造成打開和關閉閥118以控制通過旁路12的空氣流。在吹掃操作期間，閥118保持在關閉位置。然而，在吹掃操作之后和在通風操作期間，閥118打開以使另外的空氣流114能夠進入罩殼18中而使罩殼18通風并冷卻燃氣渦輪發(fā)動機20。打開旁路12以通風的操作可與將燃氣渦輪發(fā)動機20點火同時發(fā)生或者在點火之后發(fā)生。在某些實施例中，旁路12可以打開，同時至少一個風扇32保持激活，直到渦輪發(fā)動機20達到全速，然后可停用至少一個風扇32，同時旁路12保持打開。旁路12在燃氣渦輪發(fā)動機20的運行期間保持打開。如箭頭114、120所示，來自一個或更多風扇32和/或旁路12的空氣流經(jīng)由第二進氣口 22進入罩殼18。導葉121引導空氣流114、120進入罩殼18中。在進入罩殼18后，排氣驅動的噴射器34如箭頭122所示抽取空氣流(例如第一和/或第二空氣流)通過罩殼18。燃氣渦輪罩殼18和燃氣渦輪發(fā)動機20的構件(例如渦輪92和排氣段94)在排氣煙囪36附近限定發(fā)動機20和罩殼18之間的狹窄空間。這些狹窄空間形成噴射器34，其被構造成在排出操作期間抽取或吸入空氣流122通過并離開罩殼18進入排氣煙囪36中。特別地，從罩殼18離開進入排氣煙囪36中的排氣100形成了真空(例如經(jīng)由文丘里效應)，其使存在于罩殼18內的任何空氣流122如箭頭124所示通過噴射器34并進入排氣流100中，并且通過煙囪36。由此，排氣流驅動噴射器34，以在吹掃罩殼18之后在燃氣渦輪發(fā)動機20的運行期間使罩殼18通風。在吹掃操作期間，當不存在排氣流100時，一個或更多風扇32被構造成抽取第一空氣流112通過并離開罩殼18，同時旁路12保持在關閉位置。在某些實施例中，每個風扇32能夠獨立地完成吹掃操作，而一個或更多風扇32用作后備。特別地，由每個風扇32產(chǎn)生的空氣流的速率可在從約2到17、5到15或者5到IOmVs的范圍內。例如，由每個風扇32產(chǎn)生的空氣流的速率可約為2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16或17m3/S0在其它實施例中，可使用多于一個風扇32(例如兩個風扇32)用于吹掃操作。在某些實施例中，針對多于一個風扇32的空氣流的組合速率可在從約2到17、5到15或者5到10m3/s的范圍內。例如，由多于一個風扇32產(chǎn)生的空氣流的組合速率可約為2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16 或 17m3/s。在吹掃操作之后存在排氣流100時，噴射器34被構造成抽取或吸入第二空氣流114通過并離開罩殼18進入排氣流100中，同時風扇32可保持停用且旁路12處于打開位置。打開旁路12的存在使得能夠在排出操作期間(例如在發(fā)動機20點火之后)停用風扇32。另外，打開的旁路12允許不受限制的空氣流進入罩殼18中，以減小空氣流中由于風扇32(例如馬達108和葉片110)造成的任何壓降。在某些實施例中，由噴射器34抽取或吸入的空氣的速率可在約8到25、10到20或者15到20立方米每秒(m3/s)的范圍內。例如，該速率可約為 8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24 或 25m3/s 或者其間的任意數(shù)值。噴射器34的從罩殼18抽取空氣的能力使得能夠明顯減小風扇32的尺寸。在帶有旁路12的通風系統(tǒng)48的某些實施例中，每個風扇32的尺寸可相對于沒有旁路12的通風系統(tǒng)48的實施例減小約I到90、25到75或者40到60個百分點。例如，在帶有旁路12的通風系統(tǒng)48的實施例中，每個風扇32可相對于沒有旁路12的通風系統(tǒng)48的實施例減小約10、20、30、40、50、60、70、80或90個百分點或者其間的任意數(shù)值。因此，旁路12的存在以及噴射器34的使用通過減小風扇32的尺寸以及在燃氣渦輪發(fā)動機20的運行期間消除對風扇32的需要而降低了燃氣渦輪系統(tǒng)10的初始成本和運行成本。而且，通風系統(tǒng)48的設計增加了用于操作燃氣渦輪系統(tǒng)10的周圍溫度的范圍。圖4和圖5示出了帶有多個風扇32的通風系統(tǒng)48的不同實施例。圖4是通風空氣進入系統(tǒng)14的實施例的示意圖。圖4的通風空氣進入系統(tǒng)14大體上如圖3所述，只有很少例外。例如，通風空氣進入系統(tǒng)14包括單個過濾器30。另外，系統(tǒng)14包括串聯(lián)布置的兩個風扇54和56，其被構造成提供第一空氣流112到渦輪罩殼18中。在某些實施例中，在吹掃操作期間只能激活單個風扇54或56以主動地提供第一空氣流112?？蛇x地，風扇54和56兩者在吹掃操作期間均可被激活以主動地提供第一空氣流112。如上所述，在風扇54 和56的停用狀態(tài)，出現(xiàn)由噴射器34驅動通過風扇54和56的一些空氣流112。如上所述，旁路12被構造成繞過風扇54和56以提供第二空氣流114到罩殼18中。在燃氣渦輪運行期間，除非旁路12發(fā)生故障，風扇54和56可不運行。如果旁路12發(fā)生故障，那么盡管旁路12關閉，但風扇54和56可與噴射器34 —起運行而提供足夠的通風空氣流。旁路12包括聯(lián)接至風門(例如板)或閥118的促動器116。如下文更加詳細地描述的，風門或閥118可包括一扇或多扇可移動的門、氣窗、板或擋板。另外，旁路12包括控制器52，其如上所述聯(lián)接至閥118的促動器116并且被構造成打開或關閉閥118。如圖所示，促動器116包括電驅動器134，其被構造成響應于來自控制器52的信號而打開和關閉閥118。旁路12的打開使得空氣流115能夠從容納風扇54和56的隔室136進入旁路12的隔室138中以允許另外的空氣流，從而減小進入罩殼18中的空氣流122的壓降。圖5是帶有并聯(lián)布置的風扇32的通風空氣進入系統(tǒng)14的另一實施例的示意圖。圖5的通風空氣進入系統(tǒng)14大體上如圖4所述，只有很少例外。例如，通風空氣進入系統(tǒng)14包括多個過濾器30。另外，系統(tǒng)14包括并聯(lián)布置的兩個較小的風扇54和56，其被構造成提供第一空氣流112到渦輪罩殼18中。在某些實施例中，在吹掃操作期間只能激活單個風扇54或56以主動地提供第一空氣流112?？蛇x地，風扇54和56兩者在吹掃操作期間均可被激活以主動地提供第一空氣流112。如上所述,在風扇54和56的停用狀態(tài)，出現(xiàn)由噴射器34驅動通過風扇54和56的一些空氣流112。如上所述，在燃氣渦輪運行期間，除非旁路12故障，風扇54和56可不運行。如果旁路12發(fā)生故障，那么盡管旁路12關閉，但風扇54和56可與噴射器34 —起運行以提供足夠的通風空氣流。另外，旁路12如圖4所述，除了促動器116包括流體驅動器144以外。流體驅動器116可響應于來自控制器52的信號而氣動或液壓地操作以打開或關閉閥118。例如，流體驅動器116可以是氣體驅動的驅動器116，例如空氣驅動的驅動器、二氧化碳(CO2)驅動的驅動器等。進一步例如，流體驅動器116可由液體(例如油、水等)驅動。圖6-圖9提供了用于旁路12的可選布置。圖6是具有單個門154的旁路12的實施例的示意圖。旁路12包括聯(lián)接至驅動器116、156(例如電驅動器或流體驅動器)的控制器52。而且，旁路12包括閥118，該閥118包括門154。驅動器156被構造成如箭頭162所示將門154從關閉位置158移動到打開位置160，或相反。當門154處于打開位置160時，空氣流可從容納風扇32的隔室136進入旁路隔室138。圖7是具有多個門154 (例如172和174)的旁路12的實施例的示意圖。旁路12包括聯(lián)接至驅動器116(例如驅動器156和176)的控制器52，驅動器116可以是電驅動器或流體驅動器。而且，旁路12包括閥118，該閥118包括分別聯(lián)接至驅動器156和176的門154(例如172和174)。驅動器156和176各自被構造成如箭頭178所示將相應的門172和174從關閉位置158移動到打開位置160，或相反。在門172和174處于打開位置160的情況下，空氣流可從容納風扇32的隔室136進入旁路隔室138。圖8是具有氣窗組件188的旁路12的實施例的示意圖。旁路12包括聯(lián)接至驅動器116、156(例如電驅動器或流體驅動器)的控制器52。而且，旁路12包括閥118，該閥118包括聯(lián)接至驅動器116、156的氣窗組件188。氣窗組件188包括多個可旋轉的氣窗或板條190。驅動器116、156被構造成經(jīng)由氣窗188沿方向192的促動來打開氣窗組件188 (即，使板條190旋轉)以及經(jīng)由沿方向194的促動來關閉氣窗組件188。在多個可旋轉板條190處于打開位置的情況下，空氣流可從容納風扇32的隔室136進入旁路隔室138。圖9是具有止回閥或壓力響應閥118、204的旁路12的實施例的示意圖。止回閥204包括多個門154 (例如門172和174)，其被構造成響應于壓力閾值而自動地打開或關閉。止回閥204包括聯(lián)接至每個門172和174的偏置元件206 (例如彈簧)。偏置元件206被構造成使閥118(例如門172和174)朝向關閉位置158或打開位置160偏置。特別地，止回閥204被構造成如箭頭178所示響應于高于閾值的空氣流壓力而自動地打開。在門172和174處于打開位置160的情況下，空氣流可從容納風扇32的隔室136進入旁路隔室138。圖6-圖9中的旁路12的實施例與噴射器34相結合增加了燃氣渦輪系統(tǒng)10可在其中運行的周圍溫度的范圍，并且降低了系統(tǒng)10的整體運行成本。圖10是用于吹掃燃氣渦輪罩殼18并使其通風的方法216的實施例的流程圖。在某些實施例中，控制器52采用上述邏輯(例如存儲在非暫時性實體計算機可讀介質上的指令)來實施方法216。方法216包括在旁路12保持關閉時啟動燃氣渦輪發(fā)動機20并激活至少一個風扇32(方框218)。在某些實施例中，至少一個風扇32的激活至少在發(fā)動機20的啟動過程之前發(fā)生。在其它實施例中，至少一個風扇32的激活與發(fā)動機20的啟動過程同時發(fā)生。在激活至少一個風扇(方框218)之后，開始利用至少一個風扇32吹掃燃氣渦輪罩殼18 (方框220),以吹掃罩殼18中的熱量和排氣產(chǎn)物。如上所述，吹掃罩殼18可包括多個吹掃循環(huán)。方法216包括在至少一個風扇保持激活時將燃氣渦輪發(fā)動機20點火(方框222)。在將燃氣渦輪發(fā)動機20點火(方框222)之后，方法216包括打開旁路12以使另外的空氣流能夠進入罩殼18中(方框224)。在某些實施例中，在將燃氣渦輪發(fā)動機點火(方框222)的同時可打開旁路12(方框222)。在燃氣渦輪發(fā)動機20達到全速之后，方法216包括在將渦輪發(fā)動機20點火之后停用至少一個風扇32。由于由燃氣渦輪發(fā)動機20產(chǎn)生的排氣，噴射器34抽取來自打開的旁路12的空氣流和通過停用的風扇32的任何空氣流通過并離開罩殼18,以使罩殼18中的熱量通風,從而冷卻燃氣潤輪發(fā)動機20 (方框226)。由此，采用上述實施例的方法218增加了燃氣渦輪系統(tǒng)10可在其中運行的周圍溫度的范圍，并且降低了系統(tǒng)10的整體運行成本。
公開實施例的技術效果包括提供了使圍繞燃氣渦輪發(fā)動機20的罩殼18通風的系統(tǒng)。通風系統(tǒng)48包括運行而產(chǎn)生氣流以吹掃燃氣渦輪罩殼18 (例如在燃氣渦輪發(fā)動機20的啟動期間)的一個或更多風扇32。另外，通風系統(tǒng)48包括旁路12以繞過一個或更多風扇32而提供另外的空氣流到燃氣渦輪罩殼18中用于通風(例如在燃氣渦輪罩殼18的吹掃之后)。旁路12包括促動器116，以打開和關閉閥118而控制通過旁路12的空氣流。此夕卜，通風系統(tǒng)48包括噴射器34，其使用由燃氣渦輪發(fā)動機20產(chǎn)生的排氣來吸入或抽取由風扇32和/或旁路12提供的空氣流通過并離開燃氣渦輪罩殼18。通風系統(tǒng)48可包括控制器52，其包括邏輯(例如存儲在非暫時性實體計算機可讀介質上的指令)以控制渦輪發(fā)動機20的操作，以及吹掃和通風操作。這些系統(tǒng)被設計成增加通風系統(tǒng)48的效率，減小在吹掃燃氣渦輪罩殼18時采用的風扇32的尺寸以降低初始單元成本，取消在吹掃燃氣渦輪罩殼18之后風扇32的使用以降低運行成本，并且允許在更高的周圍溫度環(huán)境中使用燃氣渦輪系統(tǒng)10。該書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領域技術人員能夠實踐本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包括在內的方法。本發(fā)明的可專利范圍由權利要求限定，并且可包括本領域技術人員想到的其他示例。如果這些其他示例具有與權利要求的字面語言并無差異的結構元件，或者如果它們包括與權利要求的字面語言并無實質差異的等同結構元件，那么這些其它示例意圖落在權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種系統(tǒng)，包括 燃氣渦輪罩殼(18)； 燃氣渦輪發(fā)動機(20)，其設置在所述燃氣渦輪罩殼(18)中，其中，所述燃氣渦輪發(fā)動機(20)被構造成輸出排氣流(50);以及 通風系統(tǒng)(48)，其聯(lián)接至所述燃氣渦輪罩殼(18)，其中，所述通風系統(tǒng)(48)包括 至少一個風扇(32，54，56)，其被構造成提供第一空氣流(112)到所述燃氣渦輪罩殼(18)中； 風扇旁路(12)，其被構造成繞過所述至少一個風扇(32，54，56)，以提供第二空氣流(114)到所述燃氣渦輪罩殼(18)中；以及 排氣驅動的噴射器(34)，其被構造成使用所述排氣流(50)抽取所述第一空氣流(112)或所述第二空氣流(114)通過并離開所述燃氣渦輪罩殼(18)。
2.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述風扇旁路(12)包括聯(lián)接至閥(118)的促動器(116) ο
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述促動器(116)包括電驅動器(134)。
4.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述促動器(116)包括流體驅動器(144)。
5.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述促動器(116)包括偏置元件(206)，所述偏置元件(206)被構造成使所述閥(118)朝向打開位置或關閉位置偏置。
6.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閥(118)包括一個或更多門(154，172，174)。
7.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閥(118)包括氣窗組件(188)，所述氣窗組件(188)包括多個可旋轉的板條(190)。
8.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述風扇旁路(12)包括止回閥(204)，所述止回閥(204)被構造成響應于高于閾值的空氣流壓力而自動地打開。
9.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個風扇(32，54，56)被構造成提供所述第一空氣流(112)到所述燃氣渦輪罩殼(18)中，以至少在所述燃氣渦輪發(fā)動機(20)的啟動過程之前吹掃所述燃氣渦輪罩殼(18)。
10.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述排氣驅動的噴射器(34)被構造成在所述燃氣渦輪發(fā)動機(20)的運行期間，在所述至少一個風扇(32，54，56)停用時，從所述風扇旁路(12)抽取所述第二空氣流(114)通過并離開所述燃氣渦輪罩殼(18)。
11.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括具有所述燃氣渦輪罩殼(18)、所述燃氣渦輪發(fā)動機(20)以及所述通風系統(tǒng)(48)的移動式單元。
12.—種系統(tǒng),包括 渦輪通風系統(tǒng)(48),其包括 至少一個風扇(32，54，56)，其被構造成提供第一空氣流(112)到燃氣渦輪罩殼(18)中； 風扇旁路(12)，其被構造成繞過所述至少一個風扇(32，54，56)，以提供第二空氣流(114)到所述燃氣渦輪罩殼(18)中；以及 噴射器(34)，其被構造成抽取所述第一空氣流(112)或所述第二空氣流(114)通過并離開所述燃氣潤輪罩殼(18)。
13.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述噴射器(34)包括排氣驅動的噴射器(34)，其被構造成抽取所述第一空氣流(112)或所述第二空氣流(114)通過并離開所述燃氣渦輪罩殼(18)進入渦輪排氣流(50)中。
14.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述風扇旁路(12)包括聯(lián)接至閥(118)的促動器(116)。
15.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個風扇(32，54，56)被構造成提供所述第一空氣流(112)到所述燃氣渦輪罩殼(18)中，以至少在燃氣渦輪發(fā)動機(20)的啟動過程之前吹掃所述燃氣渦輪罩殼(18)，并且所述噴射器(34)被構造成在所述燃氣渦輪發(fā)動機(20)的運行期間，在所述至少一個風扇(32，54，56)停用時，從所述風扇旁路(12)抽取所述第二空氣流(114)通過并離開所述燃氣渦輪罩殼(18)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于使燃氣渦輪罩殼通風的系統(tǒng)。一種渦輪通風系統(tǒng)(48)，包括至少一個風扇(32，54，56)，其被構造成提供第一空氣流(112)到燃氣渦輪罩殼(18)中；風扇旁路(12)，其被構造成繞過至少一個風扇(32，54，56)以提供第二空氣流(114)到燃氣渦輪罩殼(18)中；以及噴射器(34)，其被構造成抽取第一空氣流(112)或第二空氣流(114)通過并離開燃氣渦輪罩殼(18)。
文檔編號F02C7/12GK102900540SQ20121034664
公開日2013年1月30日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權日2011年6月28日
發(fā)明者R·A·貝滕, D·J·德羅布尼亞克, H·M·羅斯 申請人:通用電氣公司