燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，包括壓縮機(jī)、鄰近壓縮機(jī)的燃燒室、鄰近燃燒室的渦輪、軸、馬達(dá)、可變頻率驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)能量源和穿越單元。馬達(dá)連接至軸?？勺冾l率驅(qū)動(dòng)器電連接至馬達(dá)和AC動(dòng)力源。穿越單元電連接至可變頻率驅(qū)動(dòng)器、AC動(dòng)力源和存儲(chǔ)能量源。穿越單元包括至少一個(gè)DC至DC電壓逆變器。本實(shí)用新型提供了一種具有用于可變頻率驅(qū)動(dòng)器的穿越單元的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。本實(shí)用新型可以在AC動(dòng)力的暫時(shí)或短暫損耗的事件中，防止或減少燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的中斷。
【專(zhuān)利說(shuō)明】燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型主要關(guān)于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更特別地，關(guān)于一種具有用于可變頻率驅(qū)動(dòng)器的穿越單元的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮機(jī)、燃燒室和渦輪部分，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)軸連接。軸在冷卻期間可能變形或彎曲。
[0003]Peter Geiger的美國(guó)專(zhuān)利2009/0301053公開(kāi)了一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，包括至少一個(gè)壓縮機(jī)、一個(gè)燃燒室和具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)渦輪，并且提供了至少一個(gè)連接至所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)。所述至少一個(gè)渦輪被連接至至少一個(gè)壓縮機(jī)。一旦燃?xì)鉁u輪機(jī)停止，所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)可被用作馬達(dá)，以便從燃?xì)鉁u輪機(jī)停止開(kāi)始的預(yù)定時(shí)段內(nèi)驅(qū)動(dòng)所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子并從而引起轉(zhuǎn)子的統(tǒng)一冷卻。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型提供了一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，致力于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問(wèn)題。
[0005]本實(shí)用新型關(guān)于一種具有用于可變頻率驅(qū)動(dòng)器的穿越單元的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。公開(kāi)了一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。該燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮機(jī)、鄰近壓縮機(jī)的燃燒室、鄰近燃燒室的渦輪、軸、馬達(dá)、可變頻率驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)能量源和穿越單元。壓縮機(jī)包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件包括多個(gè)壓縮機(jī)盤(pán)組件。渦輪包括渦輪轉(zhuǎn)子組件，渦輪轉(zhuǎn)子組件包括多個(gè)渦輪盤(pán)組件。軸連接至壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件和至少一個(gè)渦輪盤(pán)組件。馬達(dá)連接至軸?？勺冾l率驅(qū)動(dòng)器電連接至馬達(dá)和AC動(dòng)力源?？勺冾l率驅(qū)動(dòng)器包括AC至DC電壓轉(zhuǎn)換器和DC至AC電壓轉(zhuǎn)換器。穿越單元電連接至可變頻率驅(qū)動(dòng)器、AC動(dòng)力源和存儲(chǔ)能量源。穿越單元包括至少一個(gè)DC至DC電壓逆變器。
[0006]所述穿越單元構(gòu)造為監(jiān)測(cè)所述AC動(dòng)力源的AC動(dòng)力，并且當(dāng)探測(cè)到所述AC動(dòng)力的中斷或損耗時(shí)，從所述存儲(chǔ)能量源經(jīng)過(guò)所述穿越單元向所述可變頻率驅(qū)動(dòng)器提供動(dòng)力，同時(shí)在所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)停止之后使用所述馬達(dá)按預(yù)定時(shí)間量轉(zhuǎn)動(dòng)所述軸。
[0007]所述預(yù)定時(shí)間量為至少4小時(shí)。
[0008]進(jìn)一步包括:
[0009]潤(rùn)滑油系統(tǒng)，包括
[0010]潤(rùn)滑油可變頻率驅(qū)動(dòng)器，
[0011]其中，所述潤(rùn)滑油可變頻率驅(qū)動(dòng)器電連接至所述穿越單元，并且所述穿越單元進(jìn)一步構(gòu)造為，當(dāng)在所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的操作期間探測(cè)到所述AC動(dòng)力的中斷或損耗時(shí)，從所述存儲(chǔ)能量源經(jīng)過(guò)所述穿越單元向所述潤(rùn)滑油可變頻率驅(qū)動(dòng)器提供動(dòng)力達(dá)到第二預(yù)定時(shí)間量，并且當(dāng)所述AC動(dòng)力的中斷或損耗持續(xù)超過(guò)所述第二預(yù)定時(shí)間量時(shí)，停止所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)；以及
[0012]燃料系統(tǒng)，包括
[0013]燃料可變頻率驅(qū)動(dòng)器，
[0014]其中，所述燃料可變頻率驅(qū)動(dòng)器電連接至所述穿越單元，并且所述穿越單元進(jìn)一步構(gòu)造為，當(dāng)在所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的操作期間探測(cè)到所述AC動(dòng)力的中斷或損耗時(shí)，從所述存儲(chǔ)能量源經(jīng)過(guò)所述穿越單元向所述燃料可變頻率驅(qū)動(dòng)器提供動(dòng)力達(dá)到第三預(yù)定時(shí)間量，并且當(dāng)所述AC動(dòng)力的中斷或損耗持續(xù)超過(guò)第三預(yù)定時(shí)間量時(shí)，停止所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0015]所述第二預(yù)定時(shí)間量在10至20秒之間，并且所述第三預(yù)定時(shí)間量在3至10秒之間。
[0016]所述至少一個(gè)DC至DC電壓轉(zhuǎn)換器構(gòu)造為，當(dāng)探測(cè)到所述AC動(dòng)力時(shí)，將來(lái)自所述存儲(chǔ)能量源的所述動(dòng)力轉(zhuǎn)換為510VDC，并且當(dāng)未探測(cè)到所述AC動(dòng)力時(shí)，將來(lái)自所述存儲(chǔ)能量源的動(dòng)力轉(zhuǎn)換為560VDC。
[0017]所述存儲(chǔ)能量源包括電池。
[0018]還公開(kāi)了一種通過(guò)緩慢滾動(dòng)來(lái)冷卻燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸的方法。該方法包括，在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)停止之后，轉(zhuǎn)動(dòng)用于具有連接至可變頻率驅(qū)動(dòng)器的馬達(dá)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸。該方法還包括，監(jiān)測(cè)用于具有穿越單元的可變頻率驅(qū)動(dòng)器的交流動(dòng)力動(dòng)力源的交流動(dòng)力，同時(shí)使用馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)所述軸。該方法進(jìn)一步包括，當(dāng)發(fā)生交流動(dòng)力的中斷或損耗時(shí)，經(jīng)過(guò)穿越單元將來(lái)自存儲(chǔ)能量源的動(dòng)力提供給可變頻率驅(qū)動(dòng)器。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是典型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。
[0020]圖2是包括圖1的穿越單元的功能性框圖。
[0021]圖3是通過(guò)緩慢滾動(dòng)來(lái)冷卻圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]在此公開(kāi)的系統(tǒng)和方法包括具有緩慢滾動(dòng)系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。在實(shí)施方式中，慢滾動(dòng)系統(tǒng)包括馬達(dá)、可變頻率驅(qū)動(dòng)器、穿越單元和存儲(chǔ)能量源。馬達(dá)連接至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸；可變頻率驅(qū)動(dòng)器電連接至馬達(dá)、AC動(dòng)力源和穿越單元；并且穿越單元電連接至可變頻率驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)能量源和AC動(dòng)力源。穿越單元從存儲(chǔ)能量源向可變頻率驅(qū)動(dòng)器提供動(dòng)力。具有穿越單元的慢滾動(dòng)系統(tǒng)在慢滾動(dòng)操作期間防止動(dòng)力損耗到慢滾動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)停止之后冷卻所述軸。防止動(dòng)力損耗將在保持軸的轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)將軸冷卻，這可以防止軸在其冷卻時(shí)段期間的彎曲或翹曲。
[0023]穿越單元可被類(lèi)似地連接至潤(rùn)滑油系統(tǒng)或燃料系統(tǒng)，且可被用于防止在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的操作期間動(dòng)力分別損耗到潤(rùn)滑油系統(tǒng)和燃料系統(tǒng)。防止動(dòng)力損耗到潤(rùn)滑油系統(tǒng)或燃料系統(tǒng)可以避免可能由于動(dòng)力損耗到連接至潤(rùn)滑油系統(tǒng)或燃料系統(tǒng)的可變頻率驅(qū)動(dòng)器而導(dǎo)致的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的停機(jī)。
[0024]圖1是典型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。為了清晰和易于解釋起見(jiàn)，(在此和在其它附圖中)忽略了或擴(kuò)大了一些表面。同樣，本實(shí)用新型可參考向前和向后方向。通常，關(guān)于“向前”和“向后”的全部參考與主氣流(也就是，用在燃燒進(jìn)程中的空氣)的流動(dòng)方向相關(guān)，除非被特別定義。例如，向前是相對(duì)于主氣流的“上游”，并且向后是相對(duì)于主氣流的“下游”。
[0025]此外，本實(shí)用新型通常參考燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的中心軸95，其通常通過(guò)其自身的一個(gè)軸或多個(gè)軸(由多個(gè)軸承組件150支撐)的縱軸限定。中心軸95對(duì)于多個(gè)其它發(fā)動(dòng)機(jī)同心部件可以是通用的或由多個(gè)其它發(fā)動(dòng)機(jī)同心部件所共享。關(guān)于徑向、軸向和圓周方向的全部參考和測(cè)量是參考中心軸95的，除非被特別定義，并且例如“內(nèi)”和“外”的術(shù)語(yǔ)通常指示從中心軸95更小或更大的徑向距離，其中，徑向96可以在垂直于且從中心軸95向外放射的任何方向上。
[0026]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100包括入口 110、壓縮機(jī)200、燃燒室300、渦輪400、排放裝置500和動(dòng)力輸出連接器600。
[0027]壓縮機(jī)200包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件210、壓縮機(jī)靜止葉片(“定子”)250和入口引導(dǎo)葉片255。如圖1所示，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件210是軸向流動(dòng)轉(zhuǎn)子組件。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件210包括一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)盤(pán)組件220。每個(gè)壓縮機(jī)盤(pán)組件220包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤(pán)，其圓周地填充有壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子翼片。定子250軸向地跟隨每個(gè)壓縮機(jī)盤(pán)組件220。每個(gè)壓縮機(jī)盤(pán)組件220與跟隨壓縮機(jī)盤(pán)組件220的相鄰定子250配對(duì)，這被看作是一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)。壓縮機(jī)200包括多個(gè)壓縮機(jī)級(jí)。入口引導(dǎo)葉片255軸向地在壓縮機(jī)級(jí)之前。
[0028]燃燒室300包括一個(gè)或多個(gè)燃料噴射器310，且包括一個(gè)或多個(gè)燃燒腔390。燃料噴射器310可圍繞中心軸95環(huán)狀布置。
[0029]渦輪400包括渦輪轉(zhuǎn)子組件410和渦輪噴嘴450。如圖1所示，渦輪轉(zhuǎn)子組件410是軸向流動(dòng)轉(zhuǎn)子組件。渦輪轉(zhuǎn)子組件410可以包括一個(gè)或多個(gè)燃?xì)獍l(fā)生器渦輪盤(pán)組件420和一個(gè)或多個(gè)動(dòng)力渦輪盤(pán)組件425。燃?xì)獍l(fā)生器渦輪盤(pán)組件420和動(dòng)力渦輪盤(pán)組件425的每個(gè)包括渦輪盤(pán)，其圓周地填充有渦輪翼片。渦輪噴嘴450軸向地在燃?xì)獍l(fā)生器渦輪盤(pán)組件420和動(dòng)力渦輪盤(pán)組件425中的每個(gè)之前。每個(gè)渦輪盤(pán)組件與在渦輪盤(pán)組件之前的相鄰噴嘴450配對(duì)，這被看作是一個(gè)渦輪級(jí)。渦輪400包括多個(gè)渦輪級(jí)。
[0030]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100可包括單一或雙軸結(jié)構(gòu)。在示出的實(shí)施方式中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100包括燃?xì)獍l(fā)生器軸120和動(dòng)力渦輪軸125。燃?xì)獍l(fā)生器軸120機(jī)械地連接至壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件210和燃?xì)獍l(fā)生器渦輪盤(pán)組件420。動(dòng)力渦輪軸125連接至動(dòng)力渦輪盤(pán)組件425。動(dòng)力渦輪軸125還可包括動(dòng)力輸出連接器600。
[0031 ] 排放裝置500包括排放擴(kuò)散器520和排放收集器550。
[0032]一個(gè)或多個(gè)上述部件(或它們的子部件)可由不銹鋼和/或已知為“超耐熱合金”的耐久的高溫材料制成。超耐熱合金或高性能合金是一種呈現(xiàn)在高溫中極好的機(jī)械強(qiáng)度和蠕變阻力、好的表面穩(wěn)定性以及防腐蝕和防氧化的合金。超耐熱合金可以包括例如哈斯特洛伊耐蝕鎳基合金(HASTELL0Y)、鉻鎳鐵合金(INC0NEL)、沃斯帕洛伊合金(WASPALOY)、RENE合金、哈氏(HAYNES )合金、耐熱鉻鎳鐵合金(INC0L0Y)、MP98T、TMS合金以及CMSX單晶合金。
[0033]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100包括慢滾動(dòng)系統(tǒng)700。慢滾動(dòng)系統(tǒng)700包括馬達(dá)710和可變頻率驅(qū)動(dòng)器(VDF) 720。在一些實(shí)施方式中，慢滾動(dòng)系統(tǒng)700還包括穿越單元(RTU) 730和存儲(chǔ)能量源740。在其它實(shí)施方式中，RTU730和存儲(chǔ)能量源740從慢滾動(dòng)系統(tǒng)700分離。馬達(dá)710機(jī)械地連接至燃?xì)獍l(fā)生器軸120。在一些實(shí)施方式中，如圖1所示，馬達(dá)710通過(guò)齒輪箱705連接至燃?xì)獍l(fā)生器軸120。馬達(dá)軸707可連接馬達(dá)710至齒輪箱705。在其它實(shí)施方式中，馬達(dá)710可直接連接至燃?xì)獍l(fā)生器軸120。在具有單一軸結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式中，馬達(dá)710連接至單一軸。馬達(dá)710可以是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的起動(dòng)器馬達(dá)。VFD720通過(guò)VFD動(dòng)力輸出751被電連接至馬達(dá)710。VFD720可經(jīng)過(guò)VFD動(dòng)力輸出751向馬達(dá)710輸出交流(AC)。VFD720通過(guò)VFD AC輸入752而電連接至AC動(dòng)力源，例如電網(wǎng)，并且通過(guò)VFD電池輸入753被電連接至RTU730。AC動(dòng)力源可向燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的多個(gè)部件、包括慢滾動(dòng)系統(tǒng)700提供三相AC動(dòng)力。VFD電池輸入753可被連接至VFD720的直流(DC)總線(未示出)。VDF720可包括AC至DC電壓轉(zhuǎn)換器和DC至AC電壓轉(zhuǎn)換器。
[0034]RTU730電連接至VFD720、存儲(chǔ)能量源740和VFD720所連接到的AC動(dòng)力源。RTU電池輸入754連接RTU730至存儲(chǔ)能量源740，并且RTU AC輸入755連接RTU730至AC動(dòng)力源。
[0035]RTU730可以是封閉裝置，構(gòu)造為升壓從存儲(chǔ)能量源740提供的電力電壓并且向VFD720提供具有升壓電壓的電力。RTU730可包括一個(gè)或多個(gè)DC至DC電壓轉(zhuǎn)換器、接線條和電磁兼容過(guò)濾器。每個(gè)DC至DC電壓轉(zhuǎn)換器可以輸出5.2kW動(dòng)力且可以輸出10.2A的最大電流。在一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)DC至DC電壓轉(zhuǎn)換器構(gòu)造為升壓120來(lái)自存儲(chǔ)能量源740的直流電壓(VDC)至510VDC或560VDC。每個(gè)DC至DC電壓轉(zhuǎn)換器可以包括三相逆變器、高頻變壓器和整流器。還可以使用其它結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換器。
[0036]存儲(chǔ)能量源740可以向RTU730提供120VDC。存儲(chǔ)電壓源740可以是電池或一組/ 一架電池組。在一個(gè)實(shí)施方式中，存儲(chǔ)能量源740的設(shè)計(jì)尺寸為操作慢滾動(dòng)系統(tǒng)700至少4小時(shí)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，存儲(chǔ)能量源740的設(shè)計(jì)尺寸為操作慢滾動(dòng)系統(tǒng)700四至五小時(shí)?？梢允褂闷渌鼤r(shí)長(zhǎng)和容量，尤其取決于，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的尺寸和燃?xì)獍l(fā)生器軸120的長(zhǎng)度。在又一個(gè)實(shí)施方式中，存儲(chǔ)能量源740的設(shè)計(jì)尺寸可以是操作慢滾動(dòng)系統(tǒng)700直到軸冷卻到預(yù)定溫度。
[0037]VDF動(dòng)力輸出751、VFD AC輸入752、VFD電池輸入753、RTU電池輸入754和RTUAC輸入755可以是電線/電纜或其它用于承載電力的絕緣導(dǎo)體。VDF動(dòng)力輸出751、VFD AC輸入752和RTU AC輸入755可被構(gòu)造為承載三相AC動(dòng)力。
[0038]圖2是包括圖1的RTU730的功能性框圖。在一些實(shí)施方式中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100包括潤(rùn)滑油系統(tǒng)160和燃料系統(tǒng)360。潤(rùn)滑油系統(tǒng)160構(gòu)造為循環(huán)從潤(rùn)滑油箱(未示出)向軸承組件的經(jīng)過(guò)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的油，除了別的以外。燃料系統(tǒng)360構(gòu)造為向燃料噴射器310提供燃料。如圖2所示，RTU730可被電連接至VFD720、潤(rùn)滑油系統(tǒng)160和燃料系統(tǒng)360。還可以使用其它RTU。
[0039]潤(rùn)滑油系統(tǒng)160可以包括潤(rùn)滑油泵和電連接至潤(rùn)滑油泵的潤(rùn)滑油VFD。在實(shí)施方式中，潤(rùn)滑油VFD以與VFD720連接至RTU730的相同或相似方式而電連接至RTU730。在其它實(shí)施方式中，潤(rùn)滑油系統(tǒng)160包括獨(dú)立潤(rùn)滑油RTU (未示出)。潤(rùn)滑油泵、潤(rùn)滑油VFD和潤(rùn)滑油RTU全部以與馬達(dá)710、VFD720和RTU730的相同或相似方式而連接。潤(rùn)滑油RTU還可被連接至存儲(chǔ)能量源740或可被連接至二次存儲(chǔ)能量源。
[0040]燃料系統(tǒng)360包括燃料VFD，其可被電連接至液態(tài)燃料泵或氣態(tài)燃料壓縮機(jī)。在實(shí)施方式中，燃料VFD以與VFD720連接至RTU730的相同或相似方式而電連接至RTU730。在其它實(shí)施方式中，燃料系統(tǒng)360包括獨(dú)立燃料RTU (未示出)。燃料泵或壓縮機(jī)、燃料VFD和燃料RTU全部以與馬達(dá)710、VFD720和RTU730的相同或相似方式而連接。燃料RTU還可被連接至存儲(chǔ)能量源740或可被連接至二次或三次存儲(chǔ)能量源。
[0041]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100可包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括任何數(shù)量的控制器和模塊，用于控制和操作燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100以及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的部件和系統(tǒng)，例如慢滾動(dòng)系統(tǒng)700、潤(rùn)滑油系統(tǒng)和燃料系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)可包括電子控制回路，所述電子控制回路具有中央處理單元(CPU)，例如處理器或微控制器。替代地，控制系統(tǒng)可包括可編程邏輯控制器或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列?？刂葡到y(tǒng)還可包括記憶體，用于存儲(chǔ)可由CPU執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。記憶體可進(jìn)一步存儲(chǔ)關(guān)于尤其控制慢滾動(dòng)系統(tǒng)700、潤(rùn)滑油系統(tǒng)和燃料系統(tǒng)的數(shù)據(jù)?？刂葡到y(tǒng)還可以包括輸入和輸出，來(lái)接收傳感器信號(hào)和發(fā)動(dòng)控制信號(hào)。
[0042]工業(yè)實(shí)用性
[0043]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可適于任何數(shù)量的工業(yè)應(yīng)用，例如石油和燃?xì)夤I(yè)的各個(gè)方面(包括石油和天然氣的運(yùn)輸、采集、存儲(chǔ)、回收和起重)、電力生產(chǎn)工業(yè)、廢熱發(fā)電、航空宇宙和其它運(yùn)輸工業(yè)。
[0044]參考圖1，燃?xì)?典型地是空氣10)作為“作業(yè)流體”進(jìn)入入口 110，并且被壓縮機(jī)200壓縮。在壓縮機(jī)200中，作業(yè)流體通過(guò)一系列壓縮機(jī)盤(pán)組件220在環(huán)形流動(dòng)通道115中被壓縮。特別地，空氣10在編號(hào)的“級(jí)”中被壓縮，各級(jí)與每個(gè)壓縮機(jī)盤(pán)組件220關(guān)聯(lián)。例如，“第4級(jí)空氣”可以與在下游或“向后”方向中、從入口 110朝向排放裝置500的第4個(gè)壓縮機(jī)盤(pán)組件220相關(guān)聯(lián)。同樣，每個(gè)渦輪盤(pán)組件可以與一個(gè)編號(hào)的級(jí)關(guān)聯(lián)。
[0045]一旦壓縮空氣10離開(kāi)壓縮機(jī)200，壓縮空氣10就進(jìn)入燃燒室300，其在此被擴(kuò)散并且添加燃料?？諝?0和燃料通過(guò)燃料噴射器310被噴入燃燒腔390且燃燒。通過(guò)系列渦輪盤(pán)組件的每一級(jí)，通過(guò)渦輪400從燃燒反應(yīng)中獲取能量。排放燃?xì)?0隨后可被擴(kuò)散在排放擴(kuò)散器520中、收集或再引導(dǎo)。排放燃?xì)?0通過(guò)排放收集器550離開(kāi)系統(tǒng)，并且可被進(jìn)一步處理(例如，來(lái)降低有害排放和/或回收來(lái)自排放燃?xì)?0的熱量)。
[0046]在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100停止之后，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的多個(gè)部件冷卻。在燃?xì)獍l(fā)生器軸120的頂部和底部的溫度差可以導(dǎo)致發(fā)生器軸120隨著燃?xì)獍l(fā)生器軸120的冷卻而翹曲或彎曲。
[0047]慢滾動(dòng)系統(tǒng)700以緩慢滾動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)燃?xì)獍l(fā)生器軸120，同時(shí)燃?xì)獍l(fā)生器軸120冷卻。慢滾動(dòng)可以導(dǎo)致燃?xì)獍l(fā)生器軸120均勻冷卻，并且可以防止燃?xì)獍l(fā)生器軸120的翹曲或彎曲。在一個(gè)實(shí)施方式中，慢滾動(dòng)進(jìn)行至少4小時(shí)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，慢滾動(dòng)進(jìn)行4到5小時(shí)。
[0048]馬達(dá)710和VFD720可通常操作從電網(wǎng)提供的AC動(dòng)力的關(guān)閉。多個(gè)VFD，例如VFD720，可能不能抵抗動(dòng)力損耗長(zhǎng)過(guò)15秒，在這種情形中VFD可能停止。一旦VFD停止，它會(huì)消耗很多分鐘用于VFD來(lái)重新啟動(dòng)。在那一時(shí)間期間缺乏軸的轉(zhuǎn)動(dòng)可能帶來(lái)上述的翹曲或彎曲的發(fā)生。使用轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪組件來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的獨(dú)立的備用系統(tǒng)可能是昂貴的，并且可能增加燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的復(fù)雜性。貫穿慢滾動(dòng)操作使用VFD720和馬達(dá)710可以便于調(diào)整慢滾動(dòng)以使用RTU730控制滾動(dòng)輪廓。
[0049]圖3是用于冷卻用于具有慢滾動(dòng)的圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的軸的方法的流程圖。該方法包括，在步驟810，在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100停止之后，使用連接至VFD720的馬達(dá)710轉(zhuǎn)動(dòng)軸一預(yù)定時(shí)間量。在雙軸結(jié)構(gòu)中，軸可以是燃?xì)獍l(fā)生器軸120。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用馬達(dá)710轉(zhuǎn)動(dòng)軸至少4小時(shí)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，使用馬達(dá)710轉(zhuǎn)動(dòng)軸4至5小時(shí)。步驟810可以包括使用VFD720控制、改變和修改軸的速度。使用VFD720控制軸的速度可以提供靈活性，且可以允許優(yōu)化慢滾動(dòng)進(jìn)程，包括調(diào)整慢滾動(dòng)，來(lái)向上或向下傾斜軸的速度，來(lái)最大化冷卻或降低冷卻時(shí)間。
[0050]該方法還包括，在步驟820，使用RTU730監(jiān)測(cè)VFD720的AC動(dòng)力源的AC動(dòng)力，同時(shí)使用馬達(dá)710轉(zhuǎn)動(dòng)軸。該方法進(jìn)一步包括，在步驟830，當(dāng)發(fā)生AC動(dòng)力的中斷或損耗時(shí)，經(jīng)過(guò)RTU730從存儲(chǔ)能量源740向VFD720提供動(dòng)力。RTU730可以向VFD720的DC總線提供動(dòng)力。
[0051]存儲(chǔ)能量源740可以向RTU730提供120VDC。RTU730可以當(dāng)AC動(dòng)力是活躍的或被探測(cè)到時(shí)將120VDC轉(zhuǎn)換至510VDC，其可低于VFD720的DC總線上的電壓，并且可以當(dāng)AC動(dòng)力損耗或未被探測(cè)到時(shí)將120VDC轉(zhuǎn)換至560VDC，使得VFD720可以沒(méi)有AC動(dòng)力繼續(xù)操作。從存儲(chǔ)能量源740向VFD720提供動(dòng)力在一些實(shí)施方式中可以在小于15秒中執(zhí)行。在一些實(shí)施方式中，存儲(chǔ)能量源740是至少一個(gè)電池。在其它的實(shí)施方式中，存儲(chǔ)能量源740是一列電池。
[0052]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的其它部件和系統(tǒng)，例如潤(rùn)滑油系統(tǒng)160和燃料系統(tǒng)360，在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的操作期間使用VFD和馬達(dá)/泵/壓縮機(jī)。潤(rùn)滑油VFD或燃油VFD的動(dòng)力損耗可能需要燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的完全停止。這一停止可能導(dǎo)致在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的操作中的延長(zhǎng)中斷并且可能負(fù)面影響操作者的進(jìn)程。
[0053]使用RTU730或獨(dú)立RTU用于潤(rùn)滑油系統(tǒng)160和燃料系統(tǒng)360，可以在AC動(dòng)力的暫時(shí)或短暫損耗的事件中，防止或減少燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的中斷。例如，當(dāng)發(fā)生或探測(cè)到AC動(dòng)力損耗時(shí)，RTU730或第二 RTU可以從存儲(chǔ)能量源740向潤(rùn)滑油VFD提供動(dòng)力，從而保持潤(rùn)滑油泵和潤(rùn)滑油系統(tǒng)160的操作。類(lèi)似地，當(dāng)發(fā)生或探測(cè)到AC動(dòng)力損耗時(shí)，RTU730、第二RTU或第三RTU可以從存儲(chǔ)能量源740向燃料VFD提供動(dòng)力，從而保持燃料泵或壓縮機(jī)和燃料系統(tǒng)360的操作。
[0054]控制系統(tǒng)可以包括慢滾動(dòng)模塊、潤(rùn)滑油模塊和燃料模塊。慢滾動(dòng)模塊構(gòu)造為，在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100停止之后，使用連接至VFD720的馬達(dá)710轉(zhuǎn)動(dòng)軸一預(yù)定時(shí)間量。任一慢滾動(dòng)模塊或RTU730可被構(gòu)造為，監(jiān)測(cè)用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的AC動(dòng)力源的AC動(dòng)力，并且當(dāng)發(fā)生或探測(cè)到AC動(dòng)力的中斷或損耗時(shí)，從存儲(chǔ)能量源740經(jīng)過(guò)RTU730向VFD720提供動(dòng)力。慢滾動(dòng)模塊可被構(gòu)造為，使用VFD720來(lái)控制、改變和修改軸的速度。
[0055]潤(rùn)滑油模塊構(gòu)造為調(diào)節(jié)潤(rùn)滑油泵的速度。任一潤(rùn)滑油模塊、RTU730或潤(rùn)滑油RTU可被構(gòu)造為監(jiān)測(cè)用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的AC動(dòng)力源的AC動(dòng)力，并且當(dāng)發(fā)生或探測(cè)到AC動(dòng)力的中斷或損耗時(shí)，從存儲(chǔ)能量源經(jīng)過(guò)RTU730或潤(rùn)滑油RTU向潤(rùn)滑油VFD提供動(dòng)力達(dá)到一預(yù)定時(shí)間量，并且當(dāng)AC動(dòng)力的中斷或損耗持續(xù)超過(guò)預(yù)定時(shí)間量時(shí)，停止燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100。預(yù)定時(shí)間量可取決于存儲(chǔ)能量源的大小和使用。在一個(gè)實(shí)施方式中，預(yù)定時(shí)間量在10至20秒之間。在另一個(gè)實(shí)施方式中，預(yù)定時(shí)間量是10秒。
[0056]燃料模塊構(gòu)造為，調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)液態(tài)燃料泵、氣態(tài)燃料泵或通過(guò)其它方式供給燃料噴射器310的燃料量。任一燃料模塊、RTU730或燃料RTU可被構(gòu)造為監(jiān)測(cè)用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的AC動(dòng)力源的AC動(dòng)力，當(dāng)發(fā)生探測(cè)到AC動(dòng)力的中斷或損耗時(shí)從存儲(chǔ)能量源經(jīng)過(guò)RTU730或燃料RTU向燃料VFD提供動(dòng)力達(dá)到一預(yù)定時(shí)間量，并且當(dāng)AC動(dòng)力的中斷或損耗持續(xù)超過(guò)預(yù)定時(shí)間量時(shí)，停止燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100。預(yù)定時(shí)間量可取決于存儲(chǔ)能量源的大小和使用。在一個(gè)實(shí)施方式中，預(yù)定時(shí)間量在3至10秒之間。在另一個(gè)實(shí)施方式中，預(yù)定時(shí)間量是3秒。
[0057]前面的【具體實(shí)施方式】實(shí)質(zhì)上僅是示例，并且并不意于限制本實(shí)用新型或本實(shí)用新型的應(yīng)用或使用。描述的實(shí)施方式并不限于與特定類(lèi)型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用。應(yīng)當(dāng)理解，依照這一實(shí)用新型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可以以多種其它結(jié)構(gòu)而實(shí)施。此外，這里并不意于由在前述背景部分或【具體實(shí)施方式】中表示的任何理論而約束。還應(yīng)理解的是，示意圖可包括擴(kuò)大的尺寸，來(lái)更好的示意所示出的參考物品，并且并不應(yīng)考慮為限制，除非這樣明確陳述。
【權(quán)利要求】
1.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其特征在于，包括: 壓縮機(jī)(200),包括 包含多個(gè)壓縮機(jī)盤(pán)組件(220)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件(210)； 與所述壓縮機(jī)(200)相鄰的燃燒室(300)； 與所述燃燒室(300 )相鄰的渦輪(400 )，所述渦輪(400 )包括 渦輪轉(zhuǎn)子組件(410)，包括 多個(gè)渦輪盤(pán)組件(420); 軸(120 )，連接至所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件(210)和至少一個(gè)渦輪盤(pán)組件(420 ); 連接至所述軸(120)的馬達(dá)(710)； 可變頻率驅(qū)動(dòng)器(720)，電連接至所述馬達(dá)(710)和AC動(dòng)力源，所述可變頻率驅(qū)動(dòng)器(720)包括AC至DC電壓轉(zhuǎn)換器和DC至AC電壓轉(zhuǎn)換器； 存儲(chǔ)能量源(740);以及 穿越單元(730)，電連接至所述可變頻率驅(qū)動(dòng)器(720)、所述AC動(dòng)力源和所述存儲(chǔ)能量源(740)，所述穿越單元(730)包括至少一個(gè)DC至DC電壓轉(zhuǎn)換器。
2.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其特征在于，所述存儲(chǔ)能量源(740)包括電池。
【文檔編號(hào)】F02C6/14GK204003104SQ201420313011
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月13日
【發(fā)明者】D·芬格爾頓, R·布魯諾, Y·加藤 申請(qǐng)人:索拉透平公司