專利名稱：廢氣動(dòng)力渦輪、廢熱回收系統(tǒng)和廢熱回收系統(tǒng)運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢氣動(dòng)力潤輪(Abgasnutzturbine)、配備有這種廢氣動(dòng)力潤輪的廢熱回收系統(tǒng)(Abwarmeriickgewinnungssystem)以及用于使這種廢熱回收系統(tǒng)運(yùn)行
的方法。
背景技術(shù)：
在船舶應(yīng)用中在多發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備(Mehrmotorenanlage)(也就是說具有多個(gè)內(nèi)燃機(jī)的設(shè)備)中以彼此無關(guān)的方式實(shí)施內(nèi)燃機(jī)的各個(gè)廢氣管線(Abgasstrang),從而保證,在一個(gè)廢氣管線中的故障對(duì)其它內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行方式?jīng)]有影響。如果應(yīng)實(shí)施帶有使用廢熱的蒸汽渦輪和廢氣動(dòng)力渦輪的WHR系統(tǒng) (Waste-Heat-Recovery-廢熱回收)用于多發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備，則通常每個(gè)內(nèi)燃機(jī)分別設(shè)置一個(gè)廢氣動(dòng)力渦輪。然而,多個(gè)較小的廢氣動(dòng)力渦輪具有在較差的效率方面(與大的廢氣動(dòng)力渦輪相比)和在帶有多個(gè)快速運(yùn)行的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)方面(與大的慢速運(yùn)行的廢氣動(dòng)力潤輪相比)的缺點(diǎn)，另一方面帶有較高的損失和通過集中式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(Sammelgetriebe)的損失。如果在較大的廢氣動(dòng)力渦輪或動(dòng)力渦輪機(jī)(Powerturbine)之前聚集(zusammenfiihren)多個(gè)廢氣旁路管線(Abgasbypass-Strang)，則當(dāng)在不同的負(fù)載下使內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行且廢氣壓力不同時(shí)，在內(nèi)燃機(jī)的相應(yīng)的廢氣系統(tǒng)中彼此產(chǎn)生反作用(Riickwirkung)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的為，提供一種廢氣動(dòng)力渦輪、配備有這種廢氣動(dòng)力渦輪的廢熱回收系統(tǒng)以及用于使這種廢熱回收系統(tǒng)運(yùn)行的方法，由此在多發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備中在避免在渦輪葉片處引起振動(dòng)(Schwingungsinduzierung)的情況下可實(shí)現(xiàn)在廢熱回收時(shí)改進(jìn)的效率。這利用根據(jù)權(quán)利要求I的廢氣動(dòng)力渦輪、根據(jù)權(quán)利要求7的廢熱回收系統(tǒng)以及根 據(jù)權(quán)利要求10的方法實(shí)現(xiàn)。在相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中定義了本發(fā)明的改進(jìn)方案。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于在能量方面利用內(nèi)燃機(jī)廢氣的廢氣動(dòng)力渦輪，其中，廢氣動(dòng)力渦輪具有渦輪罩殼；轉(zhuǎn)子，其可旋轉(zhuǎn)地支承在渦輪罩殼中并且具有多個(gè)渦輪葉片；布置在渦輪罩殼中的導(dǎo)向葉柵(Leitgitter)以用于控制渦輪葉片的廢氣流A(Abgasanstromung)，其中，渦輪罩殼具有多個(gè)廢氣進(jìn)入通道(Abgaseinlasspassage)以用于通過導(dǎo)向葉柵將廢氣引導(dǎo)到渦輪葉片上，其中，各個(gè)廢氣進(jìn)入通道彼此分離直至導(dǎo)向葉柵，并且其中，在每個(gè)廢氣進(jìn)入通道中布置有壓力傳感器以用于測量在相應(yīng)的廢氣進(jìn)入通道中的廢氣壓力；以及壓力平衡器件(Druckangleichmittel),其與壓力傳感器相連接并且其設(shè)定成，使在廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)中的相應(yīng)的廢氣壓力(PI，PII)相互平衡。通過壓力平衡可靠地避免在渦輪葉片處引起振動(dòng)。由此可設(shè)置唯一的這種廢氣動(dòng)力渦輪用于多發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備，并且由此可更大地且以更高的效率實(shí)施該唯一的廢氣動(dòng)力渦輪。按照根據(jù)本發(fā)明的廢氣動(dòng)力渦輪的實(shí)施形式，渦輪葉片構(gòu)造成未減震的(ungedampft)、尤其地?zé)o減震線材的(dampferdrahtlos)渦輪葉片。在通常的渦輪中應(yīng)用減震線材以用于減弱獨(dú)立的(freistehend)渦輪葉片的振動(dòng)，其中，通過在線材的支承部位處的摩擦進(jìn)行減震。減震線材可被引導(dǎo)穿過在渦流葉片中的孔。由于該孔為渦輪葉片的薄弱部位，常常從中出現(xiàn)葉片破裂，因此在孔的區(qū)域中通常以加厚的方式構(gòu)造渦輪葉片。無論如何減震線材代表對(duì)圍繞渦輪葉片輪廓的流動(dòng)的干擾并且
由此減小渦輪的效率。通過根據(jù)本發(fā)明渦輪葉片構(gòu)造成未減震的、尤其地?zé)o減震線材的渦輪葉片避免了這種效率減小。按照根據(jù)本發(fā)明的廢氣動(dòng)力渦輪的另一實(shí)施形式，通過設(shè)定成用于調(diào)節(jié)在各個(gè)廢氣進(jìn)入通道中的廢氣壓力的壓力調(diào)節(jié)裝置置于每個(gè)廢氣進(jìn)入通道之前，形成壓力平衡器件，其中，相應(yīng)壓力傳感器和相應(yīng)的壓力調(diào)節(jié)裝置與渦輪控制裝置相連接，并且其中，渦輪控制裝置設(shè)定成，基于由各個(gè)壓力傳感器測得的廢氣壓力操控相應(yīng)的壓力調(diào)節(jié)裝置，以使得將在所有廢氣進(jìn)入通道中的廢氣壓力調(diào)節(jié)到一致的(einheitlich)理論壓力水平上。按照根據(jù)本發(fā)明的廢氣動(dòng)力渦輪的再一實(shí)施形式，利用彼此彡I. Obar的廢氣壓力調(diào)節(jié)偏差預(yù)設(shè)該一致的理論壓力水平。按照根據(jù)本發(fā)明的廢氣動(dòng)力渦輪的再另一實(shí)施形式，每個(gè)壓力調(diào)節(jié)裝置具有節(jié)流裝置(Drosseleinrichtung)以用于對(duì)進(jìn)入到各個(gè)廢氣進(jìn)入通道中的廢氣輸入流(Abgaszustr0mung):進(jìn)行節(jié)流(Drosseln)。按照根據(jù)本發(fā)明的廢氣動(dòng)力渦輪的另一實(shí)施形式，備選地或附加地，每個(gè)壓力調(diào)節(jié)裝置具有旁路裝置以用于將廢氣從廢氣輸入流中分支到各個(gè)廢氣輸入通道中。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種廢熱回收系統(tǒng)，其帶有多個(gè)內(nèi)燃機(jī)，其中每個(gè)內(nèi)燃機(jī)具有獨(dú)立的廢氣管線；以及唯一的根據(jù)以上描述的本發(fā)明的第一方面的實(shí)施形式中的一個(gè)、多個(gè)或所有的以任意可設(shè)想的組合的廢氣動(dòng)力渦輪，其中，內(nèi)燃機(jī)的第一內(nèi)燃機(jī)的廢氣管線與廢氣動(dòng)力渦輪的廢氣進(jìn)入通道的第一廢氣進(jìn)入通道相連接以用于導(dǎo)入廢氣，并且其中，內(nèi)燃機(jī)的第二內(nèi)燃機(jī)的廢氣管線與廢氣動(dòng)力渦輪的廢氣進(jìn)入通道的第二廢氣進(jìn)入通道相連接以用于導(dǎo)入廢氣。通過壓力平衡可靠地避免在渦輪葉片處引起振動(dòng)。通過設(shè)置唯一的根據(jù)本發(fā)明的廢氣動(dòng)力渦輪用于廢熱回收系統(tǒng)，可更大地且以更高的效率實(shí)施該唯一的廢氣動(dòng)力渦輪。按照根據(jù)本發(fā)明的廢熱回收系統(tǒng)的實(shí)施形式，該廢熱回收系統(tǒng)此外具有蒸汽渦輪和在每個(gè)廢氣管線中的熱交換器，該熱交換器帶有設(shè)定成用引導(dǎo)廢氣穿過的初級(jí)管線(Primarstrang)和設(shè)定成用于提供蒸汽的次級(jí)管線(Sekundarstrang)，其中，各個(gè)熱交換器的次級(jí)管線與蒸汽渦輪的蒸汽輸入部相連接。按照根據(jù)本發(fā)明的廢熱回收系統(tǒng)的另一實(shí)施形式，該廢熱回收系統(tǒng)此外具有發(fā)電機(jī)，其中，發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸不僅可與廢氣動(dòng)力渦輪的由廢氣動(dòng)力渦輪的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的輸出軸引入旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)連接中，而且可與蒸汽渦輪的由蒸汽渦輪的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的輸出軸引入旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)連接中。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種用于使根據(jù)以上描述的本發(fā)明的第二方面的實(shí)施形式的一個(gè)、多個(gè)或所有的以任意可設(shè)想的組合的廢熱回收系統(tǒng)運(yùn)行的方法，其中，該方法具有步驟測量在廢氣動(dòng)力渦輪的各個(gè)廢氣進(jìn)入通道中的廢氣壓力，比較測得的廢氣壓力，并且使在廢氣進(jìn)入通道中的各個(gè)廢氣壓力相互平衡。通過壓力平衡可靠地避免在渦輪葉片處引起振動(dòng)。通過設(shè)置唯一的根據(jù)本發(fā)明的廢氣動(dòng)力渦輪用于廢熱回收系統(tǒng)中，可更大地且 以更高的效率實(shí)施該唯一的廢氣動(dòng)力渦輪。按照根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施形式，比較測得的廢氣壓力此外具有確定測得的廢氣壓力的最低廢氣壓力，其中，其余的廢氣壓力確定為具有較高壓力的廢氣壓力，其中，從最低廢氣壓力中確定理論壓力水平，并且其中，在使在廢氣進(jìn)入通道中的各個(gè)廢氣壓力彼此平衡時(shí)將具有較高壓力的廢氣壓力減小到理論壓力水平。按照根據(jù)本發(fā)明的方法的另一實(shí)施形式，利用彼此彡I. Obar的廢氣壓力調(diào)節(jié)偏差調(diào)節(jié)(einregeln)該一致的理論壓力水平。按照根據(jù)本發(fā)明的方法的再另一實(shí)施形式，通過對(duì)進(jìn)入到各個(gè)廢氣進(jìn)入通道中的相應(yīng)的廢氣輸入流進(jìn)行節(jié)流，減小較高的壓力的廢氣壓力。按照根據(jù)本發(fā)明的方法的再一實(shí)施形式，備選地或附加地，通過使廢氣從各個(gè)廢氣輸入流中分支到各個(gè)廢氣進(jìn)入通道中，減小具有較高的壓力的廢氣壓力。本發(fā)明明確地延伸到這樣的實(shí)施形式上，S卩，未通過從明確地回引權(quán)利要求得到的特征組合中給出這些實(shí)施形式，對(duì)此，可任意相互組合本發(fā)明的公開的特征(只要其在技術(shù)上是合理的)?？偨Y(jié)地，發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，帶有多個(gè)進(jìn)氣管接頭(Eintrittsstutzen),也就是說帶有與脈沖增壓相似的渦流罩殼的廢氣動(dòng)力渦輪或動(dòng)力渦輪機(jī)作為一種解決方案，其中，在渦輪導(dǎo)向葉柵(噴管環(huán))之后才混合廢氣流并且由此廢氣流不受影響，從而無反作用(Riickwirkungsfreiheit)。此外，發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，在脈沖增壓運(yùn)行中，渦輪通過廢氣輸送的不均勻性而在其渦輪葉片處經(jīng)受較高的振動(dòng)激勵(lì)，因此，必需帶有減震線材或減震元件的且由此較差的效率的堅(jiān)固的渦輪。相應(yīng)地，作為解決方案發(fā)明人提出，為了最好的效率，以不帶減震線材的方式構(gòu)造渦輪葉片，其中，通過獨(dú)立地對(duì)在單個(gè)廢氣通道或廢氣進(jìn)入通道中的壓力進(jìn)行節(jié)流，減小或克服通過不均勻的加載引起的渦輪葉片的振動(dòng)激勵(lì)的問題，從而使廢氣進(jìn)入通道在盡可能相同的壓力水平以及由此相同的速度水平上運(yùn)行。例如，這表現(xiàn)為測量在渦流之前的輸入管中的相應(yīng)的壓力以及通過節(jié)流和/或旁路調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)相應(yīng)的較高壓力。節(jié)流運(yùn)行導(dǎo)致較高的廢氣壓力，這有利于相聯(lián)接的內(nèi)燃機(jī)并且導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)的更好的增壓，只要最大的燃燒壓力允許這樣。在旁路運(yùn)行中，可提高在廢氣中的余熱，并且在蒸汽渦輪中將其轉(zhuǎn)化。由此可得到用于至少兩個(gè)內(nèi)燃機(jī)的WHR系統(tǒng)，其包括蒸汽渦輪和廢氣動(dòng)力渦輪，其共同裝配在帶有例如發(fā)電機(jī)的管線上。此外，可得到帶有至少兩個(gè)輸入部(與內(nèi)燃機(jī)的數(shù)量相同)的為了盡可能好的效率不帶減震線材的廢氣動(dòng)力渦輪，兩個(gè)輸入部應(yīng)聯(lián)接在一起(zusammenschalten)。此外,可得到帶有壓力測量和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)部,其保證,在潤輪之前的廢氣壓力分別在相似的水平上(例如調(diào)節(jié)偏差<=I. Obar) 0


下面根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施形式并參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明。圖I顯示了標(biāo)準(zhǔn)的廢熱回收系統(tǒng)的連接原理圖(Schaltbild)，圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形式的廢熱回收系統(tǒng)的連接原理圖，圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形式的廢氣動(dòng)力渦輪的透視的部分視圖，圖4以兩個(gè)透視的部分視圖顯示了圖3的廢氣動(dòng)力渦輪的渦輪罩殼的在圖3中的平面A處剖切的部分， 圖5顯示了與圖2相似的視圖，其中，為了更好的可見性省略了根據(jù)本發(fā)明的廢熱回收系統(tǒng)的幾個(gè)元件。參考標(biāo)號(hào)列表1，1' 廢熱回收系統(tǒng)10，10'內(nèi)燃機(jī)15，15'廢氣管線16，16'廢氣排出部20，20'廢氣動(dòng)力渦輪21渦輪罩殼22渦輪流入罩殼22a，22b廢氣進(jìn)入通道22c 分離壁23轉(zhuǎn)子23a (多個(gè))渦輪葉片23b 輸出軸24 導(dǎo)向葉柵24a 排出擴(kuò)散器25，25'熱交換器25a, 25a;初級(jí)管線25b，25b'次級(jí)管線30a，30a,廢氣渦輪增壓器30b，30b'廢氣渦輪增壓器50，50'內(nèi)燃機(jī)55，55' 廢氣管線56，56' 廢氣排出部60f廢氣動(dòng)力渦輪60a, 60b壓力調(diào)節(jié)裝置61a,61b 控制單元62a, 62b 閥63a,63b 閥
65，65'熱交換器65a,65ar初級(jí)管線65b，65b'次級(jí)管線70a，70a'廢氣渦輪增壓器70b，70b'廢氣渦輪增壓器75，75 ^蒸汽渦輪75a輸出軸 80，80'發(fā)電機(jī)81，81'驅(qū)動(dòng)軸85傳動(dòng)機(jī)構(gòu)851集中式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)90，90'傳動(dòng)機(jī)構(gòu)100渦輪控制裝置PI, PU廢氣壓力A(截面)平面
具體實(shí)施例方式圖I顯示了結(jié)合在船舶(未完全示出并且未獨(dú)立標(biāo)記)中的標(biāo)準(zhǔn)的廢熱回收系統(tǒng)Ii的連接原理圖。圖I的廢熱回收系統(tǒng)Γ具有第一內(nèi)燃機(jī)10'和第二內(nèi)燃機(jī)50'，其用于驅(qū)動(dòng)船舶。每個(gè)內(nèi)燃機(jī)10'，50'具有帶有相應(yīng)的廢氣排出部16'或56'(在此為煙道)的獨(dú)立的廢氣管線15'或55';獨(dú)立的廢氣動(dòng)力渦輪或動(dòng)力渦輪機(jī)20'或60'，其聯(lián)接到相應(yīng)的所屬的廢氣管線15'或55'處，從而廢氣動(dòng)力渦輪20'，60'可通過其相應(yīng)的廢氣管線15'或55'的廢氣驅(qū)動(dòng)；獨(dú)立的熱交換器25'和65'，其結(jié)合到相應(yīng)地所屬的廢氣管線15'或55'中以用于利用其初級(jí)管線25a'或65a'產(chǎn)生蒸汽；以及兩個(gè)廢氣渦輪增壓器30a'，30b'或70a'，70b'(帶有相應(yīng)的廢氣渦輪和相應(yīng)的壓縮機(jī)(未獨(dú)立標(biāo)記))，其聯(lián)接到相應(yīng)地所屬的廢氣管線15'或55'處以用于相應(yīng)的內(nèi)燃機(jī)10'或50'的渦輪增壓。此外，圖I的廢熱回收系統(tǒng)I'具有蒸汽渦輪75'和發(fā)電機(jī)80'。蒸汽渦輪75'聯(lián)接到熱交換器25' ,65'的相應(yīng)的次級(jí)管線25b'或65b'的每一個(gè)處，從而可通過由熱交換器25' ,65'產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪75'。兩個(gè)廢氣動(dòng)力渦輪20'，60'可通過集中式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)85'在輸出側(cè)以進(jìn)行選擇的方式(selectiv)與發(fā)電機(jī)80'的驅(qū)動(dòng)軸81'旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)地相連接。蒸汽潤輪75'通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)90'在輸出側(cè)連續(xù)地與發(fā)電機(jī)80'的驅(qū)動(dòng)軸81'旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)地相連接?，F(xiàn)在，參考圖2至5描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形式的結(jié)合在船舶(未完全示出且未獨(dú)立標(biāo)記)中的廢熱回收系統(tǒng)I。根據(jù)本發(fā)明的廢熱回收系統(tǒng)I具有第一內(nèi)燃機(jī)10和第二內(nèi)燃機(jī)50，其用于驅(qū)動(dòng)船舶。
每個(gè)內(nèi)燃機(jī)10，50具有帶有多個(gè)廢氣管路(未獨(dú)立標(biāo)記)且?guī)в邢鄳?yīng)的廢氣排出部16或56 (在此為煙道)的獨(dú)立的廢氣管線15或55 ;獨(dú)立的熱交換器25或65，其結(jié)合到相應(yīng)地所屬的廢氣管線15或55中以用于利用其設(shè)定成用于引導(dǎo)廢氣穿過的初級(jí)管線25a或65a來產(chǎn)生蒸汽；以及兩個(gè)廢氣渦輪增壓器30a，30b或70a，70b (帶有相應(yīng)的廢氣渦輪和相應(yīng)的壓縮機(jī)(未獨(dú)立標(biāo)記))，其聯(lián)接到相應(yīng)地所屬的廢氣管線15或55處以用于相應(yīng)的內(nèi)燃機(jī)10或50的渦輪增壓。此外，為了在能量方面利用內(nèi)燃機(jī)廢氣，根據(jù)本發(fā)明的廢熱回收系統(tǒng)I具有廢氣動(dòng)力渦輪或動(dòng)力渦輪機(jī)20，其通過廢氣管路聯(lián)接到兩個(gè)廢氣管線15，55處，從而可通過兩個(gè)廢氣管線15，55的廢氣驅(qū)動(dòng)廢氣動(dòng)力渦輪20。如尤其地可在圖2，3和5中看出的那樣，廢氣動(dòng)力渦輪20具有帶有渦輪流入罩殼22的渦輪罩殼21 ;轉(zhuǎn)子23 (僅僅示意性地且部分地示出)，其可旋轉(zhuǎn)地支承在渦輪罩殼21中并且具有多個(gè)未減震的、尤其地?zé)o減震線材的渦輪葉片23a ;布置在渦輪罩殼21中的導(dǎo)向葉柵24 (或噴管環(huán))以用于控制渦輪葉片23a的廢氣流入；以及排出擴(kuò)散器 (Auslassdiffusor) 24a以用于將廢氣從廢氣動(dòng)力渦輪20中排出。渦輪罩殼21的渦輪流入罩殼22具有多個(gè)廢氣進(jìn)入通道以用于通過導(dǎo)向葉柵24將廢氣引導(dǎo)到渦輪葉片23a上，其中，各個(gè)廢氣進(jìn)入通道彼此分離直至導(dǎo)向葉柵24。根據(jù)本發(fā)明的在圖2至5中描述的實(shí)施形式，渦輪罩殼21的渦輪流入罩殼22具有第一廢氣進(jìn)入通道22a和第二廢氣進(jìn)入通道22b，其在直接到導(dǎo)向葉柵24之前不遠(yuǎn)處通過分離壁22c在流動(dòng)上相互分離。為此圖4以兩個(gè)透視的部分視圖顯示了渦輪流入罩殼22的在圖3中的平面A處剖切的近似“褲子(Hosenstiick) ”而構(gòu)造的部分。第一內(nèi)燃機(jī)10的廢氣管線15與廢氣動(dòng)力渦輪20的第一廢氣進(jìn)入通道22a相連接以用于導(dǎo)入廢氣。第二內(nèi)燃機(jī)50的廢氣管線55與廢氣動(dòng)力渦輪的第二廢氣進(jìn)入通道22b相連接以用于導(dǎo)入廢氣。雖然在圖2至5中未顯示出，但是在廢氣進(jìn)入通道22a，22b的每個(gè)中布置有壓力傳感器以用于測量在各個(gè)廢氣進(jìn)入通道22a，22b中的廢氣壓力PI或PII (見圖2)。設(shè)定成用于調(diào)節(jié)在各個(gè)廢氣進(jìn)入通道22a，22b中的廢氣壓力PI或PII的壓力調(diào)節(jié)裝置60a，60b置于每個(gè)廢氣進(jìn)入通道22a，22b之前。每個(gè)壓力調(diào)節(jié)裝置60a，60b具有電子的控制單元61a或61b以及第一優(yōu)選地可機(jī)電地(以“M”表示)操控的閥62a或62b以及第二優(yōu)選地可機(jī)電地(以“M”表示)操控的閥63a或63b。第一和第二閥62a，63a或62b，63b與其所屬的控制單元61a或61b電連接以用于操控。每個(gè)壓力調(diào)節(jié)裝置60a，60b的第一閥62a，62b作為用于對(duì)進(jìn)入到分別相關(guān)聯(lián)的廢氣進(jìn)入通道22a或22b中的廢氣輸入流進(jìn)行節(jié)流的節(jié)流裝置起作用。每個(gè)壓力調(diào)節(jié)裝置60a, 60b的第二閥63a, 63b作為用于將廢氣從廢氣輸入流中分支到分別相關(guān)聯(lián)的廢氣進(jìn)入通道22a或22b中的旁路裝置起作用。此外，根據(jù)本發(fā)明的廢熱回收系統(tǒng)I具有電子的渦輪控制裝置100，其與各個(gè)壓力傳感器電連接以用于接收信號(hào)并且與各個(gè)壓力調(diào)節(jié)裝置60a，60b的控制單元61a，61b相連接以用于操控。如此設(shè)定渦輪控制裝置100，即，其基于由各個(gè)壓力傳感器測得的廢氣壓力PLPII操控相應(yīng)的壓力調(diào)節(jié)裝置的控制單元61a，61b，以用于將在所有廢氣進(jìn)入通道22a，22b中的廢氣壓力PI，PII調(diào)節(jié)到一致的理論壓力水平上。優(yōu)選地，以彼此< 0. 2bar的廢氣壓力PI，PII的調(diào)節(jié)偏差預(yù)設(shè)該一致的理論壓力水平。結(jié)果，壓力調(diào)節(jié)裝置60a，60b和渦輪控制裝置100形成壓力平衡器件，其與壓力傳感器相連接并且其設(shè)定成，使在廢氣進(jìn)入通道22a，22b中的相應(yīng)的廢氣壓力PI，PII相互平衡。此外，根據(jù)本發(fā)明的廢熱回收系統(tǒng)I具有蒸汽渦輪75和發(fā)電機(jī)80。蒸汽渦輪75的蒸汽輸入部(未獨(dú)立標(biāo)記)通過蒸汽管路(未獨(dú)立標(biāo)記)聯(lián)接到熱交換器25，65的相應(yīng)的設(shè)定成用于提供蒸汽的次級(jí)管線25b或65b的每一個(gè)處，從而可通過由兩個(gè)熱交換器25，65產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪75。電機(jī)80的驅(qū)動(dòng)軸81可通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)85引入與廢氣動(dòng)力渦輪20的由廢氣動(dòng)力渦輪20的轉(zhuǎn)子23旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的輸出軸23b的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)連接中，并且可通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)90引入與 蒸汽渦輪75的由蒸汽渦輪75的轉(zhuǎn)子(未標(biāo)記)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的輸出軸75a的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)連接中。在所顯示的實(shí)施形式中，廢氣動(dòng)力渦輪20可通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)85和離合器(未標(biāo)記)在輸出側(cè)以進(jìn)行選擇的方式與發(fā)電機(jī)80的驅(qū)動(dòng)軸81旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)地連接并且蒸汽渦輪75可通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)90在輸出側(cè)連續(xù)地與發(fā)電機(jī)80的驅(qū)動(dòng)軸81旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)地連接。按照根據(jù)本發(fā)明的用于使在圖2至5中描述的廢熱回收系統(tǒng)I運(yùn)行的方法，至少實(shí)施以下步驟-借助于壓力傳感器測量在各個(gè)廢氣進(jìn)入通道22a，22b中的廢氣壓力PI，PII，-在渦輪控制裝置100中比較測得的廢氣壓力PI，PII，以及-通過壓力平衡器件使在廢氣進(jìn)入通道22a，22b中的各個(gè)廢氣壓力PI，PII彼此平衡。根據(jù)該方法，比較測得的廢氣壓力PI，PII此外具有確定測得的廢氣壓力PI，PII的最低廢氣壓力，其中，其余的廢氣壓力確定為具有較高壓力的廢氣壓力，其中，從最低廢氣壓力中確定理論壓力水平，并且其中，在使在廢氣進(jìn)入通道22a，22b中的各個(gè)廢氣壓力PI, PII彼此平衡時(shí)通過壓力調(diào)節(jié)裝置60a，60b將較高壓力的廢氣壓力減小到理論壓力水平。根據(jù)該方法，優(yōu)選地利用彼此< O. 2bar的廢氣壓力調(diào)節(jié)偏差調(diào)整該一致的理論壓力水平。根據(jù)該方法，優(yōu)選地，通過借助于部分地關(guān)閉相關(guān)的壓力調(diào)節(jié)裝置60a，60b的第一閥62a或62b來對(duì)進(jìn)入帶有較高壓力的(多個(gè))廢氣進(jìn)入通道中的廢氣輸入流進(jìn)行節(jié)流，減小具有較高的壓力的廢氣壓力。備選地或附加地，根據(jù)該方法，優(yōu)選地，通過借助于打開相關(guān)的壓力調(diào)節(jié)裝置60a，60b的第二閥63a或63b來將廢氣從廢氣輸入流中分支到具有較高壓力的(多個(gè))廢氣進(jìn)入通道中，減小具有較高的壓力的廢氣壓力。根據(jù)該方法，可利用彼此偏差大于50%的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載使內(nèi)燃機(jī)10，50運(yùn)行，其中，盡管如此在內(nèi)燃機(jī)10，50方面保證唯一的與發(fā)電機(jī)聯(lián)結(jié)的廢氣動(dòng)力渦輪20的無反饋(riickkoppIungsfrei)的運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種用于在能量方面利用內(nèi)燃機(jī)廢氣的廢氣動(dòng)力渦輪(20)，帶有渦輪罩殼(21)；和轉(zhuǎn)子(23)，該轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地支承在所述渦輪罩殼(21)中并且該轉(zhuǎn)子具有多個(gè)渦輪葉片(23a);以及布置在所述渦輪罩殼中的導(dǎo)向葉柵(24)以用于控制所述渦輪葉片(23a)的廢氣流入， 其中，所述渦輪罩殼(21)具有多個(gè)廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)以用于通過所述導(dǎo)向葉柵(24)將廢氣引導(dǎo)到所述渦輪葉片(23a)上，其中，所述各個(gè)廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)彼此分離直至所述導(dǎo)向葉柵(24)，并且其中，在每個(gè)廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)中布置有壓力傳感器以用于測量在所述相應(yīng)的廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)中的廢氣壓力(PI，PII);以及 壓力平衡器件，其與所述壓力傳感器相連接并且設(shè)定成，使在所述廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)中的相應(yīng)的廢氣壓力(PI，PII)相互平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢氣動(dòng)力渦輪(20)，其特征在于，所述渦輪葉片(23a)構(gòu)造成未減震的渦輪葉片。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的廢氣動(dòng)力渦輪(20)，其特征在于，通過設(shè)定成用于調(diào)節(jié)在所述各個(gè)廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)中的廢氣壓力(PI，PU)的壓力調(diào)節(jié)裝置^0a，60b)置于每個(gè)廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)之前，形成所述壓力平衡器件，其中，所述每個(gè)壓力傳感器和相應(yīng)的壓力調(diào)節(jié)裝置(60a，60b)與渦輪控制裝置(100)相連接，并且其中，所述渦輪控制裝置(60a，60b)設(shè)定成，基于由所述各個(gè)壓力傳感器測得的廢氣壓力(PI，PII)操控相應(yīng)的壓力調(diào)節(jié)裝置^0a，60b)，以使得將在所有廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)中的廢氣壓力(PI，PU)調(diào)節(jié)到一致的理論壓力水平上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢氣動(dòng)力渦輪(20)，其特征在于，利用彼此<I. Obar的廢氣壓力(PI，PII)的調(diào)節(jié)偏差預(yù)設(shè)所述一致的理論壓力水平。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的廢氣動(dòng)力渦輪(20)，其特征在于，每個(gè)壓力調(diào)節(jié)裝置(60a,60b)具有節(jié)流裝置以用于對(duì)進(jìn)入到所述各個(gè)廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)中的廢氣輸入流進(jìn)行節(jié)流。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的廢氣動(dòng)力渦輪(20)，其特征在于，每個(gè)壓力調(diào)節(jié)裝置(60a，60b)具有旁路裝置以用于將廢氣從廢氣輸入流中分支到所述各個(gè)廢氣輸入通道(22a, 22b)中。
7.一種廢熱回收系統(tǒng)(1)，帶有 多個(gè)內(nèi)燃機(jī)(10，50)，其中每個(gè)內(nèi)燃機(jī)(10，50)具有獨(dú)立的廢氣管線(15，55);以及 根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的廢氣動(dòng)力渦輪(20)， 其中，所述內(nèi)燃機(jī)(10，50)的第一內(nèi)燃機(jī)(10)的廢氣管線(15)與所述廢氣動(dòng)力渦輪(20)的廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)的第一廢氣進(jìn)入通道(22a)相連接以用于導(dǎo)入廢氣，并且 其中，所述內(nèi)燃機(jī)(10，50)的第二內(nèi)燃機(jī)(50)的廢氣管線(55)與所述廢氣動(dòng)力渦輪(20)的廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)的第二廢氣進(jìn)入通道(22b)相連接以用于導(dǎo)入廢氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的廢熱回收系統(tǒng)(I)，所述廢熱回收系統(tǒng)(I)此外具有蒸汽渦輪(75)和在每個(gè)廢氣管線(15，55)中的熱交換器(25，65)，該熱交換器(25，65)帶有設(shè)定成用于引導(dǎo)廢氣穿過的初級(jí)管線(25a，65a)和設(shè)定成用于提供蒸汽的次級(jí)管線(25b，65b)，其中，所述各個(gè)熱交換器(25，65)的次級(jí)管線(25b，65b)與所述蒸汽渦輪(75)的蒸汽輸入部相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的廢熱回收系統(tǒng)(I)，所述廢熱回收系統(tǒng)(I)此外帶有發(fā)電機(jī)(80)，其中，所述發(fā)電機(jī)(80)的驅(qū)動(dòng)軸不僅可與所述廢氣動(dòng)力渦輪(20)的由所述廢氣動(dòng)力渦輪(20)的轉(zhuǎn)子(23)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的輸出軸(23b)引入旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)連接中，而且可與所述蒸汽渦輪(75)的由所述蒸汽渦輪(75)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的輸出軸(75a)引入旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)連接中。
10.一種用于使根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的廢熱回收系統(tǒng)I運(yùn)行的方法，具有 測量在所述各個(gè)廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)中的廢氣壓力(PI，PII)， 比較所述測得的廢氣壓力(PI，PII)，以及 使在所述廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)中的各個(gè)廢氣壓力(PI，PII)相互平衡。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述比較測得的廢氣壓力(PI，PII)此外具有確定所述測得的廢氣壓力(PI，PII)的最低廢氣壓力，其中，其余的廢氣壓力確定為具有較高壓力的廢氣壓力，其中，從所述最低廢氣壓力中確定理論壓力水平；并且其中，在使在所述廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)中的各個(gè)廢氣壓力(PI，PU)彼此平衡時(shí)將所述具有較高壓力的廢氣壓力減小到所述理論壓力水平上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，利用彼此<I. Obar的廢氣壓力調(diào)節(jié)偏差調(diào)整所述一致的理論壓力水平。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，通過使進(jìn)入到所述各個(gè)廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)中的相應(yīng)的廢氣輸入流節(jié)流，減小所述具有較高的壓力的廢氣壓力。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過使廢氣從所述各個(gè)廢氣輸入流中分支到所述各個(gè)廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)中，減小所述具有較高的壓力的廢氣壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廢氣動(dòng)力渦輪(20)、廢熱回收系統(tǒng)(1)和用于使廢熱回收系統(tǒng)運(yùn)行的方法，其中，廢氣動(dòng)力渦輪具有渦輪罩殼(21)；轉(zhuǎn)子(23)，其可旋轉(zhuǎn)地支承在渦輪罩殼中并且具有多個(gè)渦輪葉片(23a)；布置在渦輪罩殼中的導(dǎo)向葉柵(24)以用于控制渦輪葉片的廢氣流入，其中，渦輪罩殼具有多個(gè)廢氣進(jìn)入通道(22a，22b)以用于通過導(dǎo)向葉柵將廢氣引導(dǎo)到渦輪葉片上，其中，各個(gè)廢氣進(jìn)入通道彼此分離直至導(dǎo)向葉柵，并且其中，在每個(gè)廢氣進(jìn)入通道中布置有壓力傳感器以用于測量在相應(yīng)的廢氣進(jìn)入通道中的廢氣壓力(PI，PII)。在多發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備中在避免在渦輪葉片處引起振動(dòng)的情況下利用本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)在廢熱回收時(shí)改進(jìn)的效率。
文檔編號(hào)F02D9/08GK102733857SQ20121011509
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者A·博恩霍恩, A·里普爾, K·巴圖洛梅, S·梅爾 申請(qǐng)人:曼柴油機(jī)和渦輪機(jī)歐洲股份公司