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1、(10)申请公布号 CN 103375424 A (43)申请公布日 2013.10.30 CN 103375424 A *CN103375424A* (21)申请号 201310148428.6 (22)申请日 2013.04.25 13/455,781 2012.04.25 US F04D 29/00(2006.01) F04D 29/54(2006.01) (71)申请人 通用电气公司 地址 美国纽约州 (72)发明人 B.A. 里滕豪斯 H.M. 小贾雷特 D.R. 沃 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 李强 谭祐祥 (54) 发明名称 燃气涡轮。
2、机系统的压缩机 (57) 摘要 本发明公开一种用于燃气涡轮机系统的压缩 机。 所述压缩机包括至少一个进口排， 所述至少一 个进口排具有多片进口导叶。所述压缩机还包括 具有多片定子轮叶的至少一个定子排。所述压缩 机进一步包括有效连接到所述至少一个定子排的 第一执行机构， 其中所述第一执行机构经配置以 操纵所述至少一个定子排的位置。所述压缩机还 进一步包括有效连接到所述至少一个定子排的第 二执行机构， 其中所述第二执行机构经配置以操 纵所述至少一个定子排的位置。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (1。
3、2)发明专利申请 权利要求书2页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103375424 A CN 103375424 A *CN103375424A* 1/2 页 2 1. 一种用于燃气涡轮机系统的压缩机， 包括 ： 至少一个进口排， 其具有多片进口导叶 ； 至少一个定子排， 其具有多片定子轮叶 ； 第一执行机构， 其可操作地连接到所述至少一个定子排， 其中所述第一执行机构经配 置以操纵所述至少一个定子排的位置 ； 以及 第二执行机构， 其可操作地连接到所述至少一个定子排， 其中所述第二执行机构经配 置以操纵所述至少一个定子排的位置。 2. 根据权利要求 1 所述的压缩机， 其中。
4、所述第一执行机构是液压驱动的。 3. 根据权利要求 1 所述的压缩机， 其中所述第一执行机构和所述第二执行机构中的至 少一者由电动机驱动。 4. 根据权利要求 1 所述的压缩机， 进一步包括 ： 多个定子排， 所述多个定子排中的每一个均具有所述多片定子轮叶 ； 连杆机构， 其将所述第一执行机构可操作地连接到所述多个定子排 ； 以及 多个第二执行机构， 所述多个第二执行机构中的每一个均可操作地连接到所述多个定 子排中的一个定子排。 5. 根据权利要求 4 所述的压缩机， 其中所述多个第二执行机构中的每一个经配置以独 立地操纵所述多个定子排中的每个定子排的位置。 6. 根据权利要求 4 所述的压缩。
5、机， 其中所述多个定子排可操作地连接在一起。 7. 根据权利要求 6 所述的压缩机， 其中所述连杆机构将所述多个定子排可操作地连接 在一起。 8. 根据权利要求 1 所述的压缩机， 其中所述第二执行机构操纵所述至少一个定子排的 位置的精确度大于所述第一执行机构。 9. 根据权利要求 1 所述的压缩机， 其中所述至少一个定子排的位置相对于所述至少一 个进口排是可变的。 10. 一种用于燃气涡轮机系统的压缩机， 包括 ： 多个排， 所述多个排中的每个排均具有多片定子轮叶 ； 第一执行机构， 其可操作地连接到所述多个排， 其中所述第一执行机构经配置以操纵 所述多个排的位置 ； 以及 第二执行机构， 。
6、其可操作地连接到所述多个排中的至少一个排， 其中所述第二执行机 构经配置以操纵所述至少一个排的位置。 11. 根据权利要求 10 所述的压缩机， 其中所述第一执行机构由电驱动。 12. 根据权利要求 10 所述的压缩机， 其中所述第二执行机构包括由电动机驱动的螺 杆。 13. 根据权利要求 10 所述的压缩机， 进一步包括具有多片进口轮叶的至少一个进口 排。 14. 根据权利要求 13 所述的压缩机， 其中所述多个排的位置相对于至少一个进口排是 可变的。 15. 根据权利要求 10 所述的压缩机， 进一步包括 ： 连杆机构， 其将所述第一执行机构可操作地连接到所述多个排 ； 以及 权 利 要 。
7、求 书 CN 103375424 A 2 2/2 页 3 多个第二执行机构， 所述多个第二执行机构中的每一个均可操作地连接到所述多个排 中的一个排。 16. 根据权利要求 15 所述的压缩机， 其中所述多个第二执行机构中的每一个经配置以 独立地操纵所述多个排中的每个排的位置。 17. 根据权利要求 15 所述的压缩机， 其中所述连杆机构将所述多个排可操作地连接在 一起。 18. 一种用于燃气涡轮机系统的压缩机， 包括 ： 至少一个进口排， 其具有多片进口导叶 ； 多个定子排， 所述多个定子排中的每一个均具有多片定子轮叶 ； 电动执行器， 其可操作地连接到所述多个定子排， 其中液压执行器经配置以。
8、操纵所述 多个定子排的位置 ； 以及 电驱动式螺旋执行器， 其可操作地连接到所述多个定子排中的至少一个定子排， 其中 所述电驱动式螺旋执行器经配置以操纵所述至少一个定子排的位置。 19. 根据权利要求 18 所述的压缩机， 其中所述多个定子排的位置相对于所述至少一个 进口排是可变的。 20. 根据权利要求 18 所述的压缩机， 进一步包括多个第二执行机构， 所述多个第二执 行机构中的每一个均可操作地连接到所述多个定子排中的一个定子排， 从而独立地操纵所 述多个定子排中的每个定子排的位置。 权 利 要 求 书 CN 103375424 A 3 1/3 页 4 燃气涡轮机系统的压缩机 技术领域 0。
9、001 本发明涉及燃气涡轮机系统的压缩机， 且更确切地说， 涉及进口导叶和 / 或定子 轮叶的位置控制。 背景技术 0002 燃气涡轮机系统通常包括多个排或级， 其中转子高速转动， 从而使得空气被吸入 压缩机中并且通过旋转叶片而得以加速， 这些叶片会将空气向下游传输， 并且将空气传输 到或使其穿过相邻的一排定子轮叶。 流过压缩机的空气的压力通过每一排或每一级压缩机 而得以增加， 从而形成压缩气体。 0003 在努力提高燃气涡轮机系统效率的过程中， 确切地说， 在提高此类系统的压缩机 效率的过程中， 可以使用可变定子轮叶以一定方式影响流过压缩机的空气， 以便控制流动 角度对相邻下游排或级产生的影。
10、响。尽管在所有运行条件下都可以提高效率， 但在旋转速 度相对较低和关闭期间， 可变定子轮叶尤其有用。 发明内容 0004 根据本发明的一方面， 一种燃气涡轮机系统的压缩机包括至少一个进口排 （inlet row） ， 所述至少一个进口排具有多片进口导叶。还包括具有多片定子轮叶的至少一个定子 排。进一步包括可操作地 （operably） 连接到所述至少一个定子排的第一执行机构， 其中所 述第一执行机构经配置以操纵所述至少一个定子排的位置。 还进一步包括有效连接到所述 至少一个定子排的第二执行机构， 其中所述第二执行机构经配置以操纵所述至少一个定子 排的位置。 0005 根据本发明的另一方面， 一。
11、种燃气涡轮机系统的压缩机包括多个排， 所述多个排 中的每一排均具有多片定子轮叶。还包括可操作地连接到所述多个排的第一执行机构， 其 中所述第一执行机构经配置以操纵所述多个排的位置。 进一步包括可操作地连接到所述多 个排中的至少一个排的第二执行机构， 其中所述第二执行机构经配置以操纵所述至少一个 排的位置。 0006 根据本发明的又一方面， 一种燃气涡轮机系统的压缩机包括至少一个进口排， 所 述至少一个进口排具有多片进口导叶。还包括多个定子排， 所述多个定子排中的每个定子 排具有多片定子轮叶。进一步包括有效连接到所述多个定子排的电动执行器， 其中液压执 行器经配置以在操纵所述多个定子排的位置。 。
12、还进一步包括可操作地连接到所述多个定子 排中的至少一个定子排的电驱动式螺旋执行器 （electrically driven screw actuator） ， 其中所述电驱动式螺旋执行器经配置以操纵所述至少一个定子排的位置。 0007 通过以下结合附图进行的说明可以更加清楚地了解这些和其他优点以及特征。 附图说明 0008 本说明书中的权利要求书详细指出并明确主张了本发明。 通过以下结合附图进行 说 明 书 CN 103375424 A 4 2/3 页 5 的详细说明可以清楚地了解本发明的上述和其他特征以及优点， 在附图中 ： 0009 图 1 为燃气涡轮机系统的压缩机部分的侧视透视图 ； 以。
13、及 0010 图 2 为压缩机部分的多片可变定子轮叶的示意图。 0011 具体实施方式参考附图以实例方式介绍本发明的各实施例以及优点和特征。 具体实施方式 0012 参考图 1 和图 2， 燃气涡轮机系统 10 包括轴流式压缩机 12， 所述轴流式压缩机 12 具有多个级或定子排 14。每个定子排 14 包括至少一片 （但通常多片） 周向隔开的可变定子 轮叶 16， 所述可变定子轮叶 16 位于一排周向隔开的转子叶片 （未示出） 的上游， 所述转子叶 片可操作地连接到转子 （未示出） 并且远离所述转子径向延伸。所述转子经配置以围绕中心 轴旋转。所述转子叶片被限制成围绕该轴、 并且在压缩机外壳 。
14、（未示出） 内旋转。此外， 压缩 机 12 包括至少一个进口导叶排 （inlet guide row） 24， 所述进口导叶排 24 包括至少一片 （但通常多片） 进口导叶 26， 这些进口导叶也是可变的。进口导叶排 24 位于压缩机 12 的入 口处。 0013 在运行过程中， 空气会流入压缩机 12 中并被压缩成高压气体。高压气体供应给燃 烧室组件 （未示出） ， 并与天然气和 / 或液体燃料等燃料混合。 0014 连杆机构 （linkage） 28 可操作地连接到至少一个定子排 14， 从而连接到可变定子 轮叶 16。连杆机构 28 通常可操作地连接到多个定子排 14， 如所示实施例那样。
15、， 其中连杆机 构 28 连接到三个此类定子排 14。连杆机构 28 包括转矩轴 30， 以及经配置以驱动连杆机构 28 的第一执行器机构 32。第一执行器机构 32 通常是电动执行器、 或液压执行器， 但是预期 若干其他执行器类型可以用来成功驱动连杆机构 28， 从而驱动定子排 14。如上所述， 第一 执行器机构 32 可操作地连接到多个定子排 14， 从而可以相对快速地调节定子排 14 和可变 定子轮叶 16。当燃气涡轮机系统 10， 具体而言， 压缩机 12 在各种运行条件之间转换时， 相 对快速的调节是非常有利的。第一执行器机构 32 可以采用多种方式设置在压缩机 12 内， 所述方式。
16、包括但不限于， 直接或间接附接到压缩机外壳或者压缩机外壳内的稳定结构。这 种安装可以包括使用机械紧固件在第一执行器机构32与压缩机12内的相关结构之间建立 紧固关系。 0015 为了对定子排 14 的调节进行更精确的控制， 从而对可变定子轮叶 16 的调节进行 更精确的控制， 第二执行器机构 34 与单个定子排 14 相关联。第二执行器机构 34 经配置以 提高对每个定子排 14 的调节的精确度。此外， 第二执行器机构 34 用于对每个定子排 14 进 行独立控制， 从而大大增加了定子排 14 可实现的位置组合的数目。多种执行器类型可以用 作第二执行器机构 34， 其中一种类型为由微调电动机等。
17、电动机电驱动的螺旋型执行器。通 常， 压缩机12容纳多个第二执行器机构34， 其中第二执行器机构34的确切数目由需要加以 控制的定子排 14 的数量确定。 0016 进口导叶排24通过可操作地连接到进口排执行器36， 也可以调节位置。 进口排执 行器 36 可以为液压式、 电驱动式或任何其他合适的替代类型。 0017 在运行过程中， 可变定子轮叶 16 和 / 或进口导叶 26 对流过压缩机 12 的空气发生 的偏转进行校正， 方法是借助于上游转子叶片、 以及将空气以正确的角度传送到下一排转 子叶片。除了这种基本负载功能， 可变定子轮叶 16 和 / 或进口导叶 26 还可以进行调节， 以 说。
18、 明 书 CN 103375424 A 5 3/3 页 6 便在燃气涡轮机系统 10 进行转换， 例如， 进行关闭转换， 的过程中提高性能。第一执行器机 构 32 提供对调节需求作出快速响应的能力， 而第二执行器机构 34 维持对每个独立的定子 排 14 和 / 或进口导叶排 24 进行较慢、 但更精确的调节的能力。 0018 有利的是， 第一执行器机构 32 和第二执行器机构 34 分别对定子排 14 进行主要调 节和辅助调节， 加强了对可变定子轮叶 16、 和 / 或进口导叶 26 之间的关系的控制从而提高 基本负载性能， 以及提高关闭期间的性能。双重调节还可以在更多种运行和流动条件下提 。
19、高效率。 0019 尽管仅结合了有限数目的实施例来详细描述本发明， 但应理解， 本发明并不限于 所揭示的此类实施例。 相反， 本发明可以经修改以涵盖之前并未描述、 但与本发明的精神和 范围相符合的任意数目的变化、 更改、 替换或等效布置。此外， 尽管已描述了本发明的各种 实施例， 但应理解， 本发明的各方面可以仅包括所述实施例中的一些实施例。因此， 本发明 不应视为受前述说明的限制， 而是仅受所附权利要求书的范围限制。 说 明 书 CN 103375424 A 6 1/2 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103375424 A 7 2/2 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 103375424 A 8 。