。
[0036]燃气涡轮发动机10可使用天然气、液体燃料、各种类型的合成气和/或其它类型的燃料和它们的组合。燃气祸轮发动机10可为由General Electric公司(Schenectady,New York)提供的一定数量的不同燃气祸轮发动机中的任一个，包括但不限于诸如Frame6、7或9系列的重型燃气涡轮发动机等的那些。燃气涡轮发动机10可具有不同的构造，并且可使用其它类型的构件。本文中还可使用其它类型的燃气涡轮发动机。本文中还可一起使用多个燃气涡轮发动机、其它类型的涡轮和其它类型的发电设备。
[0037]燃气涡轮发动机10可为联合循环系统(未示出)的一部分。在典型联合循环系统中大体上描述的，来自涡轮40的热排出气流可与余热回收蒸汽发生器或其它类型的热交换装置连通。余热回收蒸汽发生器继而可与多级蒸汽涡轮等连通，以便驱动负载。负载可为由燃气涡轮发动机10驱动的相同负载50，或又一负载或其它类型的装置。本文中还可使用其它构件和其它构造。
[0038]图2和3示出了如可在本文中所述的燃气涡轮发动机100的实例。燃气涡轮发动机100可包括压缩机110。空气流20可经由入口过滤器壳体120给送至压缩机110。入口过滤器壳体120可具有其中的一定数量的过滤器130。空气流20还可由入口排出热歧管140加热。入口排出热歧管140可与压缩机排出空气流或其它连通。压缩机110还可具有定位在其上的一定数量的入口导叶150，以便改变空气20的进入流的角度。压缩机110、具有过滤器130的入口过滤器壳体120、入口排出热歧管140和入口导叶150可为常规设计，并且具有任何适合的尺寸、形状、构造或容量。本文中可使用其它构件和其它构造。
[0039]燃气涡轮发动机100还可包括与空气流20和燃料流30连通的燃烧器160。如上文所述，燃烧器160将燃烧气流35输送至涡轮170。继而，排出气流180可离开涡轮170，并且可发送至余热回收蒸汽发生器、排气器或别处。本文中可使用其它构件和其它构造。
[0040]燃气涡轮发动机100可包括下调冷却系统200。下调冷却系统200可包括具有压缩机排出空气流215的压缩机排出空气源210。压缩机排出空气源210可为压缩机排出空气、压缩机排出壳体抽取空气等。下调冷却系统200还可包括具有环境空气流225的环境空气源220。环境空气源220可经由具有适合的阻尼器和控制器的导管与入口过滤器壳体120或别处连通以获得环境空气流225。环境空气源220可被过滤和/或以其它方式处理。
[0041]压缩机排出空气流215和环境空气流225可在排放装置230处汇合。排放装置230为不具有任何移动部分的机械装置。排放装置230基于原动流体与吸入流体之间的动量传递来混合两种流体流。原动入口 240可与压缩机排出空气流215连通。排放装置230还可包括吸入入口 250。吸入入口 250可与环境空气流225连通。压缩机排出空气流215因此为原动流体，其向环境空气流225提供吸入。排放装置230还可包括混合管260和扩散器270。排放装置230可具有任何适合的尺寸、形状、构造或容量。其它类型的混合器、混合栗等可用作排放装置230等。本文中可使用其它构件和其它构造。
[0042]压缩机排出空气流215进入原动入口 240作为原动流，并且在吸入流利用其加速时在压力上降低到低于环境空气流225的压力。流在混合管260中混合，并且流过扩散器270作为混合空气流280。混合空气流280因此为混合成实现总体温度一致性的环境空气和排放热的组合。混合空气流280可在高于吸入流但低于原动流的压力下排放。假定这样，则吸入入口 250处的环境空气流225可处于负压或真空下。具体而言，排放装置230的总体吸入能力可基于其中可用的净正吸入压头。多个排放装置230可在其中使用，以便提供任何数量的混合流280用于冷却或其它。
[0043]混合流280可发送至涡轮170，以便冷却随后的级及其构件。本文中可使用一定数量的控制阀290、控制传感器300、温度传感器310和其它类型的控制器和传感器。下调冷却系统170的总体操作可由总体燃气涡轮控制器(例如，"GE Speedtronic〃控制器或类似装置)或按优化逻辑的专用控制器来控制。("Speedtronic〃为General Electric公司(Schenectady, New York)的商标)。本文中还可使用其它构件和其它构造。
[0044]图3进一步详细示出了下调冷却系统200。具体而言，压缩机排出空气源210可为第九级压缩机排出空气抽取物320、第十三级压缩机排出空气抽取物330和/或来自别处的抽取物。大体上描述了压缩机排出空气抽取物320，330可用于冷却涡轮170的随后级。在该实例中，第十三级压缩机排出空气抽取物330可用于冷却涡轮的第二级340。第九级压缩机排出空气抽取物320可与如上文所述的排出装置230连通，以便以混合空气流280来冷却第三级350或涡轮170的其它后续级。混合空气流280可冷却级和其构件。本文中可使用其它构件和其它构造。
[0045]因此，下调冷却系统200组合压缩机排出空气流215和环境空气流225来形成混合空气流280，以便优化后续级冷却。下调冷却系统200可对压缩机入口或涡轮排气具有较小到没有影响，使得以主要休眠模式操作的燃气涡轮发动机100可保持期望的燃料空气比，以便将总体排放限制在现有标准内。燃气涡轮发动机100因此可在任何操作模式期间以余热回收蒸汽发生器的入口温度极限内的排气温度操作，以便改进总体联合循环容量和蒸汽产生能力。此外，下调冷却系统200还可向燃气涡轮发动机100提供快速缓升至基本负载的能力。燃气涡轮发动机100因此可达到小于基本负载的大约百分之三十(30%)的休眠模式，可能在大约百分之二十到二十五(20到25%)的负载范围内，或可能低至大约百分之十(10%)等。本文中可使用其它百分比和其它负载。
[0046]因此，下调冷却系统200向燃气涡轮发动机100输送之前不可获得的操作范围。下调冷却系统200可需要最少附加构件，而不改变总体燃气涡轮发动机100的设计。下调冷却系统200可经由混合空气流280优化后续级的涡轮轮叶温度。此类冷却可防止涡轮超过总体温度极限，以便改进构件寿命。下调冷却系统200可在由于超过操作参数而产生的该强制停机中提高总体发电设备可靠性，并且/或者排放可降低。此外，改进的总体性能可通过以改进的部分负载热率减小下调极限的趋势来提供。总体燃气涡轮发动机100还可增加总的操作小时数。下调冷却系统200可为原始设备或改型的一部分。
[0047]图4示出了如本文中可描述的下调冷却系统360的又一个实施例。在该实例中，压缩机排出空气源210可包括第九级压缩机排出空气抽取物320和第十三级压缩机排出空气抽取物330两者。这些流可在前进到排放装置230上或别处之前并入在混合歧管370中。在该实例中，混合流280可用于冷却涡轮170的第三级350或其它后续级，如第四级或其它。本文中可使用其它构件和其它构造。
[0048]应当显而易见的是，上文仅涉及本申请和所得专利的某些实施例。许多改变和改型可在本文由本领域技术人员作出，而不脱离如由以下权利要求及其等同物限定的本发明的大体精神和范围。
【主权项】
1.一种用于低下调操作的燃气涡轮发动机，包括: 压缩机； 所述压缩机包括压缩机排出空气流； 环境空气源； 所述环境空气源包括环境空气流； 涡轮；以及 排放装置； 其中所述排放装置将所述压缩机排出空气流和所述环境空气流混合成混合空气流来用于冷却所述涡轮。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述压缩机排出空气流包括第九级压缩机排出空气抽取物。3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述压缩机排出空气流包括第十三级压缩机排出空气抽取物。4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述压缩机排出空气流包括混合歧管。5.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述压缩机混合空气流包括第九级压缩机排出空气抽取物和第十三级压缩机排出空气抽取物的混合物。6.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述环境空气源包括入口过滤器壳体。7.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述排放装置包括与所述压缩机排出空气流连通的原动入口。8.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述排放装置包括与所述环境空气流连通的吸入入口。9.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述排放装置包括混合管和扩散器。10.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述涡轮包括多个级。
【专利摘要】本申请提供了一种用于低下调操作的燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机可包括具有压缩机排出空气流的压缩机、具有环境空气流的环境空气源、涡轮和排放装置。排放装置将压缩机排出空气流和环境空气流混合成混合空气流来用于冷却涡轮。
【IPC分类】F02C7/18, F01D5/08
【公开号】CN105089816
【申请号】CN201510238483
【发明人】A.I.西皮奥, W.E.克里斯温达托, S.埃卡纳亚克
【申请人】通用电气公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年5月12日
【公告号】DE102015106677A1, US20150322861