雙端驅(qū)動(dòng)燃?xì)鉁u輪機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]所公開(kāi)的實(shí)施例大體涉及燃?xì)鉁u輪機(jī)。更確切地，實(shí)施例涉及包括燃?xì)鉁u輪機(jī)和由所述燃?xì)鉁u輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的載荷(如發(fā)電機(jī)或壓縮機(jī))的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪機(jī)通常用作用于驅(qū)動(dòng)各種各樣的操作機(jī)器的機(jī)械動(dòng)力發(fā)生器。更確切地，燃?xì)鉁u輪機(jī)通常用于驅(qū)動(dòng)大渦輪機(jī)器，如軸流式壓縮機(jī)或離心式壓縮機(jī)。典型地，燃?xì)鉁u輪機(jī)應(yīng)用于天然氣液化(LNG)XO2回收以及燃?xì)夤I(yè)的其他行業(yè)的領(lǐng)域中。燃?xì)鉁u輪機(jī)另外用作用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的機(jī)械動(dòng)力發(fā)生器。
[0003]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的包括燃?xì)鉁u輪機(jī)以及由燃?xì)鉁u輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)組的系統(tǒng)。
[0004]燃?xì)鉁u輪機(jī)作為整體標(biāo)記為1，并且包括燃?xì)獍l(fā)生器2和動(dòng)力渦輪3。燃?xì)獍l(fā)生器2包括借助于軸6彼此機(jī)械連接的空氣壓縮機(jī)4和高壓渦輪5。由壓縮機(jī)4吸入的空氣被壓縮到高壓值，并且被遞送到以7示意性地示出的燃燒器。燃料與燃燒器7中的壓縮空氣混合，并且混合物燃燒以產(chǎn)生處于高溫和高壓的燃燒氣體流。
[0005]高溫和高壓燃燒氣體在高壓渦輪5中膨脹以產(chǎn)生用于通過(guò)軸6來(lái)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)4的機(jī)械動(dòng)力。部分膨脹的燃燒氣體被進(jìn)一步遞送到動(dòng)力渦輪3，在動(dòng)力渦輪3中，它們進(jìn)一步膨脹以產(chǎn)生另外的在動(dòng)力軸9上可獲得的機(jī)械動(dòng)力。所排出燃燒氣體隨后通過(guò)排氣器11來(lái)排放。
[0006]由高壓渦輪5產(chǎn)生的機(jī)械動(dòng)力完全用于驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)4，而由動(dòng)力渦輪3產(chǎn)生的機(jī)械動(dòng)力在動(dòng)力軸9上可獲得以驅(qū)動(dòng)作為整體標(biāo)記為13的載荷。在所示實(shí)例中，載荷13包括壓縮機(jī)組。壓縮機(jī)組由第一壓縮機(jī)15和第二壓縮機(jī)17組成，例如天然氣液化系統(tǒng)的離心式壓縮機(jī)。在圖1的示意性表示中，兩個(gè)壓縮機(jī)15和17串聯(lián)布置并且在相同速度下被驅(qū)動(dòng):動(dòng)力通過(guò)包括連接件19的載荷聯(lián)軸器18傳輸?shù)降谝粔嚎s機(jī)15，并且通過(guò)第二連接件21從第一壓縮機(jī)15傳輸?shù)降诙嚎s機(jī)17。
[0007]這種布置具有若干缺點(diǎn)。具體地，載荷聯(lián)軸器18必須針對(duì)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)15和17所需的最大動(dòng)力來(lái)設(shè)定尺寸并且設(shè)計(jì)。此外，如果壓縮機(jī)是所謂的垂直剖分類(lèi)型，即具有由沿垂直剖分平面連接的兩個(gè)或更多個(gè)部分形成的殼體，打開(kāi)第一壓縮機(jī)15的殼體需要移動(dòng)第二壓縮機(jī)17遠(yuǎn)離第一壓縮機(jī)15。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)實(shí)施例，提供一種燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)，所述燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)包括燃?xì)鉁u輪機(jī)以及由燃?xì)鉁u輪機(jī)供能的至少第一載荷和第二載荷。燃?xì)鉁u輪機(jī)包括:燃?xì)獍l(fā)生器；低壓渦輪；由低壓渦輪供能的動(dòng)力軸。動(dòng)力軸具有驅(qū)動(dòng)地連接到第一載荷的第一軸端和驅(qū)動(dòng)地連接到第二載荷的第二軸端。前述第一載荷和第二載荷布置在燃?xì)鉁u輪機(jī)的相反側(cè)處，并且動(dòng)力軸從燃?xì)鉁u輪機(jī)的第一端向第二端軸向延伸穿過(guò)燃?xì)鉁u輪機(jī)。
[0009]在一些實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪機(jī)是航改燃?xì)鉁u輪機(jī)。
[0010]第一軸端和第二軸端大體布置在燃?xì)鉁u輪機(jī)的所謂熱端和冷端處。燃?xì)鉁u輪機(jī)的熱端是在排氣器處的末端，即在燃燒氣體離開(kāi)低壓渦輪的出口側(cè)上。燃?xì)鉁u輪機(jī)的冷端是進(jìn)氣腔室被布置處的末端。
[0011]術(shù)語(yǔ)低壓渦輪指示渦輪機(jī)械的一部分，在這一部分處，由燃?xì)獍l(fā)生器產(chǎn)生的燃燒氣體膨脹以產(chǎn)生在動(dòng)力軸上可獲得用于載荷驅(qū)動(dòng)目的的動(dòng)力。術(shù)語(yǔ)“低壓”大體用于區(qū)分渦輪機(jī)械的這個(gè)部分與就布置在燃燒室下游的第一高壓渦輪，在第一高壓渦輪處，高壓高溫燃燒氣體經(jīng)歷第一膨脹，用于驅(qū)動(dòng)燃?xì)獍l(fā)生器軸旋轉(zhuǎn)，這反過(guò)來(lái)驅(qū)動(dòng)燃?xì)鉁u輪機(jī)壓縮機(jī)。
[0012]根據(jù)一些實(shí)施例，燃?xì)鉁u輪機(jī)包括組合并且循序布置的以下各項(xiàng):低壓壓縮機(jī)；高壓壓縮機(jī)，高壓壓縮機(jī)布置在低壓壓縮機(jī)下游并且接收由所述低壓壓縮機(jī)壓縮的空氣；燃燒器，燃燒器布置用于接收來(lái)自第二高壓壓縮機(jī)的壓縮空氣以及氣態(tài)燃料或液態(tài)燃料；高壓渦輪，高壓渦輪接收來(lái)自燃燒器的燃燒氣體，并且布置用于從在其中部分地膨脹的燃燒氣體產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)力，高壓渦輪與低壓渦輪流體連通。來(lái)自高壓渦輪的燃燒氣體在低壓渦輪中膨脹。燃?xì)鉁u輪機(jī)進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)地連接高壓渦輪和高壓壓縮機(jī)的第二軸。動(dòng)力軸和第二軸同軸地布置，并且動(dòng)力軸驅(qū)動(dòng)地連接低壓渦輪和低壓壓縮機(jī)。
[0013]在一些實(shí)施例中，排氣布置可設(shè)置在低壓壓縮機(jī)與高壓壓縮機(jī)之間。
[0014]在一些實(shí)施例中，第一載荷和第二載荷分別包括第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)。前述第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)中的至少一個(gè)可包括垂直剖分殼體，即可以是筒式壓縮機(jī)。在一些實(shí)施例中，第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)兩者包括相應(yīng)的垂直剖分殼體，即每個(gè)壓縮機(jī)是筒式壓縮機(jī)。
[0015]在其他實(shí)施例中，第一載荷或第二載荷中的一個(gè)包括具有垂直剖分殼體的壓縮機(jī)，即是筒式壓縮機(jī)，而所述第一載荷和所述第二載荷中的另一個(gè)包括不同的機(jī)器，例如發(fā)電機(jī)。
[0016]通過(guò)將兩個(gè)載荷布置成驅(qū)動(dòng)地連接在燃?xì)鉁u輪機(jī)的貫穿軸的相反端處，替代水平剖分式壓縮機(jī)，可使用垂直剖分式壓縮機(jī)。這導(dǎo)致更高的系統(tǒng)效率。
[0017]壓縮機(jī)可布置并且配置用于處理天然氣液化(LNG)系統(tǒng)中的至少一種制冷氣體。LNG系統(tǒng)通常包括一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)組，每個(gè)壓縮機(jī)組由一個(gè)或多個(gè)燃?xì)鉁u輪機(jī)驅(qū)動(dòng)并且包括一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)。出于存儲(chǔ)和/或運(yùn)輸目的，壓縮機(jī)用于壓縮用于使天然氣冷卻和液化的一種或多種不同的制冷液。因此，本說(shuō)明書(shū)公開(kāi)的一些實(shí)施例包括:燃?xì)鉁u輪機(jī)；至少兩個(gè)壓縮機(jī)，至少兩個(gè)壓縮機(jī)由燃?xì)鉁u輪機(jī)驅(qū)動(dòng)并且布置在渦輪機(jī)的相反端處，即在渦輪機(jī)的熱端和冷端處；至少一個(gè)制冷回路，制冷液在其中流動(dòng)，所述制冷液由前述壓縮機(jī)中的至少一個(gè)壓縮并且在至少一個(gè)熱交換器中流動(dòng)以用于冷卻有待液化的天然氣。
[0018]在其他實(shí)施例中，空氣冷卻系統(tǒng)設(shè)置、配置并且布置用于冷卻進(jìn)入燃?xì)獍l(fā)生器的空氣流。冷卻系統(tǒng)包括制冷回路，制冷回路具有處理在制冷回路中循環(huán)的制冷液的壓縮機(jī)。制冷回路的壓縮機(jī)機(jī)械連接到燃?xì)鉁u輪機(jī)的第一軸端和第二軸端，從而形成由燃?xì)鉁u輪機(jī)供能的前述第一載荷和第二載荷中的一個(gè)。在一些實(shí)施例中，冷卻系統(tǒng)進(jìn)一步包括熱交換器，其中在制冷回路中循環(huán)的制冷液與在第二回路中流動(dòng)的第二流體交換熱量。所述第二回路包括流體/空氣交換器，其中遞送到燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒空氣通過(guò)與在第二回路中流動(dòng)的第二流體交換熱量而被冷卻。從空氣流提取的熱量傳輸?shù)街评浠芈返恼舭l(fā)器中的制冷液。
[0019]在優(yōu)選實(shí)施例中，冷卻回路的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)地連接到在燃?xì)鉁u輪機(jī)的所述冷端處的第一軸端。
[0020]在不同實(shí)施例中，第一載荷和第二載荷中的至少一個(gè)包括發(fā)電機(jī)。在一些實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)布置并且配置用于為燃?xì)鉁u輪機(jī)的輔助裝置供電。發(fā)電機(jī)可驅(qū)動(dòng)地連接到動(dòng)力軸在所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的冷端處的第一軸端。
[0021]根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及用于操作燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的方法。
[0022]根據(jù)一些實(shí)施例，提供一種操作燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的方法，所述方法包括以下步驟:
[0023]提供燃?xì)獍l(fā)生器、低壓渦輪和動(dòng)力軸，動(dòng)力軸具有分別可在所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的第一端和第二端處接取的第一軸端和第二軸端；
[0024]將第一載荷驅(qū)動(dòng)地連接到第一軸端，并且將第二載荷驅(qū)動(dòng)地連接到第二軸端；
[0025]借助于低壓渦輪產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)力；
[0026]通過(guò)第一載荷聯(lián)軸器將由低壓渦輪產(chǎn)生的動(dòng)力的第一部分用于驅(qū)動(dòng)第一載荷，并且通過(guò)第二載荷聯(lián)軸器將由低壓渦輪產(chǎn)生的動(dòng)力的第二部分用于驅(qū)動(dòng)第二載荷。
[0027]在從屬權(quán)利要求中提出并且在以下參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的方法的另外實(shí)施例。
[0028]以上簡(jiǎn)要說(shuō)明陳述了本發(fā)明的各實(shí)施例的特征，以便可更好地理解以下詳細(xì)說(shuō)明并且可更好地了解本發(fā)明對(duì)所屬領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。當(dāng)然，存在將在此后描述并且將在所附權(quán)利要求書(shū)中陳述的本發(fā)明的其他特征。就此而言，在詳細(xì)解釋本發(fā)明的若干實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各實(shí)施例不限于將它們應(yīng)用到以下說(shuō)明中陳述的或在附圖中示出的構(gòu)造的細(xì)節(jié)和部件的布置。本發(fā)明能夠具有其他實(shí)施例并能夠以各種方式來(lái)實(shí)踐和實(shí)行。另外，應(yīng)理解，本說(shuō)明書(shū)采用的詞組和術(shù)語(yǔ)用于進(jìn)行說(shuō)明，而不應(yīng)視為限制。
[0029]因此，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可以以本說(shuō)明書(shū)的基礎(chǔ)概念為基礎(chǔ)，