專利名稱：：含有可適應(yīng)式進(jìn)口系統(tǒng)的渦輪機(jī)及通向其的氣流控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及渦輪機(jī)領(lǐng)域，更具體地涉及一種用于渦輪機(jī)的可適應(yīng)式(adaptable)進(jìn)口系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)代渦輪機(jī)包括在緊配合公差內(nèi)運(yùn)行的眾多旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。吸入到渦輪機(jī)內(nèi)的外來物可能造成損壞、過度磨損或甚至災(zāi)難性故障。因此，渦輪機(jī)設(shè)置有各種系統(tǒng)以從進(jìn)口氣流中去除外來微粒和水分。地域限制決定渦輪機(jī)的微粒和水分去除級別。與在諸如離岸石油鉆塔、移動(dòng)使用和/或海上使用這樣的苛刻環(huán)境中運(yùn)行的機(jī)器相比，在相對干燥、清潔的環(huán)境中運(yùn)行的機(jī)器所需的微粒去除級別或程度較低。當(dāng)尋求渦輪機(jī)的最佳性能時(shí)，地域限制是對于入口設(shè)計(jì)的決定性因素。當(dāng)諸如灰塵、雨水、外來碎片等的限制因素沒有持續(xù)存在時(shí)，地域限制同樣成為一種缺陷。現(xiàn)存系統(tǒng)采用固定的過濾裝置或阻隔件，其遮擋來自進(jìn)口氣流的微粒。盡管在微粒存在的時(shí)間段有效，但是這些固定的裝置意味著流動(dòng)限制，其在微粒級別低的時(shí)間段限制了進(jìn)氣體積，進(jìn)而限制了渦4侖機(jī)效率。
發(fā)明內(nèi)容一種渦輪機(jī)，包括具有壓縮機(jī)進(jìn)口的壓縮機(jī)以及安裝在壓縮機(jī)進(jìn)口上游的進(jìn)口系統(tǒng)。進(jìn)口系統(tǒng)包括殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)的多個(gè)可選擇地定位的葉片。該多個(gè)可選擇地定位的葉片可在用以去除第一量的外來顆粒物的第一位置與用以去除第二量的外來顆粒物的第二位置之間移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示范性實(shí)施例，一種控制用于渦輪機(jī)的氣流的方法包括在第一位置與第二位置之間定位以可移置方式安裝在進(jìn)口系統(tǒng)的多個(gè)葉片。當(dāng)處于第一位置時(shí)，該多個(gè)葉片去除第一量的外來顆粒物，而當(dāng)處于第二位置時(shí)，該多個(gè)葉片去除第二量的外來顆粒物。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)示范性實(shí)施例，一種用于渦輪機(jī)的進(jìn)口系統(tǒng)包括殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)的多個(gè)可選擇地定位的葉片。該多個(gè)可選擇地定位的葉片可在用以去除第一量的外來顆粒物的第一位置與用以去除第二量的外來顆粒物的第二位置之間移動(dòng)。通過本發(fā)明的示范性實(shí)施例的技術(shù)實(shí)現(xiàn)附加特征和優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的其它實(shí)施例和方面在文中詳細(xì)描述并^皮;現(xiàn)為本發(fā)明的一部分。為了更好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)和特征，請參考說明書及附圖。圖1是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的包括可適應(yīng)式進(jìn)口系統(tǒng)的渦輪機(jī)系統(tǒng)的示意圖，示出了處于第一位置的多個(gè)可選擇地移動(dòng)的葉片；圖2是圖l的渦輪機(jī)系統(tǒng)的示意圖，示出了處于第二位置的多個(gè)可選擇地移動(dòng)的葉片；圖3是處于第一位置的多個(gè)可選擇地移動(dòng)的葉片的俯視圖；以及圖4是處于第二位置的多個(gè)可選擇地移動(dòng)的葉片的俯視圖。零件清單2.渦輪才幾系統(tǒng)4.殼體6.內(nèi)部10.渦輪機(jī)12.壓縮才幾部分13.渦輪部分14.軸16.發(fā)電機(jī)17.軸20.壓縮機(jī)進(jìn)口22.進(jìn)口系統(tǒng)25.排氣系統(tǒng)40.進(jìn)口部件/管道(22)42.第一端部(40)43.第二端部(40)44.中部(40)48.過濾器或過濾系統(tǒng)54.入口區(qū)55.過濾區(qū)56.出口區(qū)80a-80d.葉片82a-82d.阻擋面84.葉片86.阻擋面90.控制器具體實(shí)施例方式參照圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例構(gòu)造的渦輪機(jī)系統(tǒng)總體上以2表示。渦輪機(jī)系統(tǒng)2包括具有內(nèi)部6的渦輪機(jī)殼體4,渦輪機(jī)10設(shè)置在內(nèi)部6中。渦輪機(jī)10包括經(jīng)由軸14可操作地與渦輪部分13連接的壓縮機(jī)部分12，軸14又經(jīng)由軸17與發(fā)電機(jī)16連接。壓縮機(jī)部分12包括經(jīng)進(jìn)口系統(tǒng)22接收氣流的壓縮機(jī)進(jìn)口20。即，流經(jīng)進(jìn)口系統(tǒng)22的空氣直接經(jīng)過壓縮才幾進(jìn)口20,而渦輪機(jī)10產(chǎn)生的排氣經(jīng)由排氣系統(tǒng)25從渦輪機(jī)殼體4經(jīng)過。根據(jù)所示的示范性實(shí)施例，進(jìn)口系統(tǒng)22包括具有第一端部42的進(jìn)口部件或管道40，其從渦輪機(jī)殼體4經(jīng)中部44延伸至第二端部43。第二端部43與定位在壓縮機(jī)進(jìn)口20上游的過濾器或過濾系統(tǒng)48流體相連。過濾系統(tǒng)48依據(jù)地域限制從傳送進(jìn)進(jìn)口20的氣流中去除各種物質(zhì)，例如各種尺寸的微粒、水分、鹽分等。為此，過濾系統(tǒng)48包括接收"不潔"空氣流的進(jìn)口區(qū)或入口區(qū)54、具有用于去除外來物/夕卜來碎片的阻隔件或過濾裝置56以及傳送"清潔"空氣到壓縮機(jī)進(jìn)口20的出口區(qū)57。另外，過濾系統(tǒng)48包括設(shè)置在入口區(qū)54的多個(gè)魚鱗板74。魚鱗板74阻擋大的顆粒物、碎片等進(jìn)入入口區(qū)54。進(jìn)一步根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，過濾系統(tǒng)48包括設(shè)置在過濾裝置56上游的第一多個(gè)可選擇地定位的葉片80a-80d(圖3和圖4)。葉片80a-80d可在諸如如圖1和圖3所示的第一位置與諸如如圖2和圖4所示的第二位置之間移動(dòng)，其中，移動(dòng)到第一位置用以提供對進(jìn)入的顆粒物和/或水進(jìn)行阻隔，移動(dòng)到第二位置用以確立對于流到壓縮機(jī)進(jìn)口20的進(jìn)入空氣的無障礙流路。更具體而言，當(dāng)處于第一位置時(shí)，葉片80a-80d以第一壓降從進(jìn)入空氣中去除第一量的外來顆粒物或微粒。當(dāng)處于第二位置時(shí)，葉片S0a-80d以較低的第二壓降從進(jìn)入空氣中去除第二量的外來顆粒物或4效粒。即，當(dāng)處于第一位置時(shí)，葉片80a-80d形成流動(dòng)限制，導(dǎo)致經(jīng)過濾系統(tǒng)18流入壓縮才幾進(jìn)口20的空氣的壓降。在所示的示范性實(shí)施例中，葉片80a-80d可繞中心豎直軸線(未單獨(dú)標(biāo)出)在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。各葉片80a-80d均包括相應(yīng)的截留面或阻擋面82a-82d，其在處于第一位置時(shí)依據(jù)環(huán)境條件越過入口區(qū)54有選擇地以不同的方位/角度位置進(jìn)行定位。在所示的示范性實(shí)施例中，阻擋面82a-82d呈曲線形以便使接觸面積最大化，同時(shí)仍保持狹窄的外形。在任何情況下，通過如圖3所示越過入口區(qū)54定位葉片80a-80d，阻擋面82a-82d提供大的暴露于進(jìn)入空氣的接觸面積，以便截留進(jìn)入進(jìn)口系統(tǒng)22的即使不是全部也是大部分的顆粒物。7然而，大的接觸面積形成進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)口20的相應(yīng)高的空氣壓降。因此，葉片80a-80d可有選擇地定位在第一位置與第二位置之間。當(dāng)處于第二位置時(shí)，阻擋面82a-82d提供暴露于進(jìn)入氣流的較小接觸面積以使任何壓降最小化。更具體而言，當(dāng)環(huán)境條件需要額外的過濾時(shí)，例如但不限于遠(yuǎn)海、風(fēng)暴、高含塵天氣、沙塵暴等，葉片80a-80d移置到第一位置使得阻擋面82a-82d定位成阻擋和/或截留進(jìn)入入口區(qū)54的水/灰塵和/或其它顆粒物。顆粒物經(jīng)由通向收集區(qū)域或排出裝置(未示出)的管道(也未示出)從葉片80a-80d被帶走。當(dāng)環(huán)境條件改變時(shí)，葉片80a-80d移置到第二位置以提供通向壓縮機(jī)進(jìn)口20的大致無障礙流路。當(dāng)處于第二位置時(shí)，阻擋面82a-82d大致上平行于進(jìn)入氣流。此外，依據(jù)環(huán)境條件，葉片80a-80d移置到第一位置和第二位置之間的任意處，以最大限度地增加流入入口區(qū)54的空氣，同時(shí)仍為渦輪機(jī)10提供第一級別的防護(hù)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示范性實(shí)施例，過濾系統(tǒng)48包括設(shè)置在過濾裝置56下游的第二多個(gè)可選擇地移動(dòng)的葉片，這些葉片之一以84表示。以類似于如上所述的方式，葉片84可在比如如圖1和圖3所示的第一位置與比如如圖2和圖4所示的第二位置之間移動(dòng)，移動(dòng)到第一位置以提供大的暴露于進(jìn)入空氣的接觸面積進(jìn)而提供對進(jìn)入的顆粒物和/或水的阻隔，移動(dòng)到第二位置以使暴露于氣流的接觸面積最小，因而為流到壓縮機(jī)進(jìn)口20的進(jìn)入空氣提供無障礙流路。更具體而言，以類似于如上所述的方式，當(dāng)處于第一位置時(shí)，葉片84以第一壓降從進(jìn)入空氣中去除第一量的外來顆粒物或微粒。當(dāng)處于第二位置時(shí)，葉片84以較低的第二壓降從進(jìn)入空氣中去除第二量的外來顆粒物或樣i粒。在所示的示范性實(shí)施例中，葉片84可繞中心豎直軸線(未單獨(dú)標(biāo)出)在第一位置與第二位置之間移動(dòng)。在任何情況下，每個(gè)葉片84都包括相應(yīng)的截留面或阻擋面86,其依據(jù)環(huán)境條件越過出口區(qū)57有選擇地以不同的方位/角度位置進(jìn)行定位。以同樣類似于如上所述的方式，當(dāng)環(huán)境條件需要額外的過濾時(shí)，比如但不限于遠(yuǎn)海、風(fēng)暴、高含塵天氣、沙塵暴等，葉片84保持在第一位置，使得阻擋面6定位成阻擋和/或截留進(jìn)入入口區(qū)54的水/灰塵和/或其它顆粒物。顆粒物經(jīng)由通向收集區(qū)域或排出裝置(未示出)的管道(也未示出)從葉片80a-80d被帶走。這樣，葉片84實(shí)際上起到升級保護(hù)渦輪機(jī)10的作用。然而，當(dāng)環(huán)境條件改變/改善時(shí)，葉片84移置到第二位置以提供通向壓縮機(jī)進(jìn)口20的大致無障礙流路。葉片80a-80d和84可在第一位置與第二位置之間以及其間的任意處手動(dòng)地移置或者自動(dòng)地移置。即，才艮據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示范性方面，渦輪機(jī)系統(tǒng)2包括可操作地聯(lián)接到葉片80a-80d和84上的控制器90。這樣，位于過濾系統(tǒng)48遠(yuǎn)處的人員可在環(huán)境條件有要求時(shí)調(diào)節(jié)葉片80a-80d和84。此外，葉片80a-80d可依據(jù)環(huán)境條件獨(dú)立于葉片84移動(dòng)。即，根據(jù)不同的環(huán)境因素，葉片80a-80d可安放在第一位置或阻擋位置而葉片84保持在第二位置或開啟位置。再一次地應(yīng)當(dāng)理解，葉片80a-80d和84也可在條件有要求時(shí)有選擇地定位在第一位置與第二位置之間的任意處。控制器90包括任何適當(dāng)?shù)拇蠊β使虘B(tài)開關(guān)裝置。如圖所示，控制器90表示為計(jì)算機(jī)。然而，這只是適當(dāng)?shù)拇蠊β士刂破鞯氖纠?，其處在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。在本發(fā)明中，控制器90例如但不限于包括可控硅整流器(SCR)、晶閘管、MOS控制晶閘管(MCT)和絕緣柵雙極晶體管中的至少一種。在所示的示范性實(shí)施例中，控制器90被實(shí)施為單一特殊用途的集成電路，例如ASIC，其具有用于整體、系統(tǒng)級別控制的主處理器部分或中央處理器部分，以及在中央處理器部分的控制下專門用來執(zhí)行各種不同的特定組合、功能和其它程序的單獨(dú)部分。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，控制器90也可用各種單獨(dú)的專用或可編程集成電路或其它電子電路或裝置實(shí)現(xiàn)，例如硬接線電子電路或邏輯電路，其包括離散元件電路或可編程邏輯設(shè)備，例如PLD、PAL、PLA等?？刂破?0也可用適當(dāng)編程的多用途計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，例如微處理器或微控制器，或者其它處理設(shè)備，例如或單獨(dú)的或關(guān)聯(lián)一個(gè)或多個(gè)外圍數(shù)據(jù)和信號處理設(shè)備的CPU或MPU。一般而言，有限狀態(tài)機(jī)能夠在其上執(zhí)行流程圖的任何設(shè)備或相似設(shè)備，都可如本申請所示用作控制器90。如圖所示，分布式處理架構(gòu)對于使數(shù)據(jù)/信號處理能力和速度最大化是優(yōu)選的。在任何情況下，在這一點(diǎn)上應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的示范性實(shí)施例提供了一種用于增強(qiáng)渦輪機(jī)運(yùn)行的設(shè)備。通過提供有選擇地控制以防止外許進(jìn)氣在額定操作條件下完全流通而無需勞動(dòng)密集型過濾器系統(tǒng)的變型，提高了渦輪機(jī)效率。即，在所有操作條件下都增強(qiáng)進(jìn)入渦輪機(jī)的氣流以提高性能。應(yīng)當(dāng)理解，葉片的具體布置可以改變。即，才艮據(jù)當(dāng)?shù)貤l件/地域限制，葉片可在過濾裝置之前、在過濾裝置之后或既在過濾裝置之前又在過濾裝置之后安裝在入口區(qū)。此外，葉片的數(shù)目或幾何形狀(形狀)可根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例變化。一般而言，此書面描述使用了包括最佳模式在內(nèi)的實(shí)例來公開本發(fā)明，并且還使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠制造并利用本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何并入的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍通過權(quán)利要求來限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果此類其它實(shí)例沒有不同于權(quán)利要求文字語言所描述的結(jié)構(gòu)元件，或者它們包括與權(quán)利要求的文字語言無實(shí)質(zhì)性區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件，則認(rèn)為此類其它實(shí)例包含在權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種渦輪機(jī)(10)，包括壓縮機(jī)(12)，其包括壓縮機(jī)進(jìn)口(20)；以及安裝在所述壓縮機(jī)進(jìn)口(20)上游的進(jìn)口系統(tǒng)(22)，所述進(jìn)口系統(tǒng)(22)包括殼體(40)和設(shè)置在所述殼體(40)中的多個(gè)可有選擇地定位的葉片(80a-80d；84)，所述多個(gè)可有選擇地定位的葉片(80a-80d；84)可在用以去除第一量的外來顆粒物的第一位置與用以去除第二量的外來顆粒物的第二位置之間移動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(IO)，其特征在于，所述進(jìn)口系統(tǒng)(22)包括入口區(qū)(54)，所述多個(gè)可有選擇地定位的葉片(80a-80d;84)設(shè)置在所述入口區(qū)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(IO),其特征在于，各所述多個(gè)可有選擇地定位的葉片(80a-80d;84)均包括截留面(82a-82d;86),當(dāng)所述多個(gè)可有選擇地定位的葉片(80a-80d;84)處于所述第一位置時(shí)所述截留面至少部分地阻擋外來物進(jìn)入所述壓縮機(jī)進(jìn)口(20)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所迷的渦輪機(jī)(IO),其特征在于，各截留面(82a-82d;86)均呈曲線形。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(IO)，其特征在于，所述渦輪機(jī)還包括可操作地與所述多個(gè)可有選擇地定位的葉片(80a-80d;84)連接的控制器(90)，所述控制器(90)適于使所述多個(gè)可有選擇地定位的葉片(80a-80d;84)在所述第一位置與所述第二位置之間移置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(IO),其特征在于，所述渦輪機(jī)還包括設(shè)置在所述進(jìn)口系統(tǒng)(22)中的過濾裝置(56)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述多個(gè)葉片(80a-80d;84)設(shè)置在所述過濾裝置(56)的上游。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述多個(gè)葉片(84)設(shè)置在所述過濾裝置(56)的下游。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪機(jī)(10),其特征在于，所述多個(gè)葉片(80a-80d;84)包括設(shè)置在所述過濾裝置(56)上游的第一多個(gè)葉片(80a-80d)和設(shè)置在所述過濾裝置(56)下游的第二多個(gè)葉片(84)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述第一多個(gè)葉片(80a-80d)和所述第二多個(gè)葉片(84)均可單獨(dú)地進(jìn)行控制。全文摘要本發(fā)明涉及含有可適應(yīng)式進(jìn)口系統(tǒng)的渦輪機(jī)及通向其的氣流控制方法。具體而言，一種渦輪機(jī)(10)，包括具有壓縮機(jī)進(jìn)口(20)的壓縮機(jī)(12)以及安裝在所述壓縮機(jī)進(jìn)口(20)上游的進(jìn)口系統(tǒng)(22)。該進(jìn)口系統(tǒng)(22)包括殼體(40)和設(shè)置在該殼體(40)中的多個(gè)可有選擇地定位的葉片(80a-80d；84)。該多個(gè)可有選擇地定位的葉片(80a-80d；84)可在用以去除第一量的外來顆粒物的第一位置與用以去除第二量的外來顆粒物的第二位置之間移動(dòng)。文檔編號F02C7/04GK101629519SQ20091016510公開日2010年1月20日申請日期2009年7月14日優(yōu)先權(quán)日2008年7月14日發(fā)明者R·H·迪瓦恩二世申請人:通用電氣公司