[发明专利]多级涡轮压缩机

说明书

本发明涉及一个多级涡轮压缩机，当其工作时，将介质从入口压力传递到出口压力，其中，在每个情况下，所述涡轮压缩机包括一定数量的导向叶栅和动叶栅，它们沿着传递的方向以这样的方式交替进行设置，即在每一个情况下一个动叶栅和在传递方向紧接着它的一个导向叶栅构成了一个压缩机级，该动叶栅设置在转子上以及该导向叶栅设置在定子上，所述涡轮压缩机对于至少一个在入口压力和出口压力之间的以外压力，至少具有一个引出点，在这个引出点上引出部分压缩的介质的部分流动，和涉及操作所述涡轮压缩机的方法。

用于控制涡轮压缩机的一个很有效的方法涉及调节一个或多个级的导向叶栅(Dubbel，Taschenbuch fur den Maschinenbau [机械工程手册]，14^th版，1981第877页；Traupel，ThermischeTurbomaschinen[热力涡轮机械]，3^rd，1982，第2卷，第111页)。这个控制方法已经被长时间采用，特别是对于具有大转速范围的机械的情况下：在航空发动机中，优选能够对半数的压缩机级装备可调节几何形状的导向叶栅。即使对于最新代的固定式燃气涡轮机，发展的趋向是朝着设计多个带有可调节几何形状的压缩机级，例如如在ABB技术，2/1994，第4页中所述的。

多级涡轮压缩机，准确地说是那些用于燃气轮机的多级涡轮压缩机，具有用于在一个或多个压力上排出压缩机空气的引出点，引出压力在入口压力和出口压力之间。在引出点所需的辅助空气通常需要在一个很高的压力水平，例如为了冷却涡轮机部件。因此引出点几乎位于压缩机的后面的级中。这样引出压力基本上被压缩机的工作压力所预先确定。一方面，在一个特定的压缩机出口压力的情况下，它是变化的，在另一方面，它直接随着压缩机的工作点变化。

因此，对于现有的通常的涡轮压缩机和操作它的方法，不可能提供一个与涡轮压缩机的工作点无关的确定的引出压力。

那么本发明是要对此加以改进。因此，对于一个多级涡轮压缩机，当其工作时，将介质从入口压力传递到出口压力，其中，在每个情况下，所述涡轮压缩机包括一定数量的导向叶栅和动叶栅，它们沿着传递的方向以这样的方式交替设置，即在每一个情况下一个导向叶栅和在传递方向紧接着它的的一个动叶栅构成了一个压缩机级，该动叶栅设置在转子上以及该导向叶栅设置在定子上，所述涡轮压缩机对于至少一个在入口压力和出口压力之间的以外压力，至少具有一个引出点，在这个引出点上排出部分压缩的介质的部分流动，本发明的目的是提供一个将引出压力设置在宽的范围内的可能，而与压缩机的工作点无关。

根据本发明，可以这样达到目的，即位于紧邻着引出点的上游的级的导向叶栅和/或至少一个设置在引出点的下游的级的导向叶栅被设计成可调节的几何形状。

如开始所提到的，对一个在相对宽的转速范围内工作的涡轮压缩机，为了与级的运动相适应，通常优选设计相对大数量的动叶栅以至于可被调节。可是，这里与本发明相关的导向叶片列的调节是被用作控制在压缩机中一个特定点的压力，与压缩机的工作点无关。因此，即使在稳定转速下工作的压缩机中应用本发明也是有利的和需要的。

由于这个设计，对压缩机可以具有一个工作模式，其中根据引出点要求与压缩机工作点的要求的函数关系，压缩机的工作输出被转移到前面的或后面的压缩机级中。

图1显示了一个在第三压缩机级后带有中间引出点的五级轴流式压缩机的实施例。

图2说明了根据本发明的这个压缩机在设计和工作模式中的两个工作点的压力图。

图1说明了一个轴流式压缩机的实施例，其沿着从压力p＝p₀到压力p＝p₅的方向传递介质25、26。压缩机的动叶栅LA1、LA2、LA3、LA4、LA5被布置在压缩机的轴11上，它们与机器的轴10一起旋转。每个动叶栅在流动方向都紧接着一个在壳体中固定的导向叶栅LE1、LE2、LE3、LE4、LE5。所说明的压缩机还包括一个可调节的预导向叶片列VLE，其基本上决定了压缩机的入口流动容积。

这里对所说明的五级轴流式压缩机的说明没有任何特别的限制的意谓，特别是在级的数量和设计的方面。作为一个燃气涡轮机设备的整体部分的轴流式压缩机一般具有很多级。另一方面，例如，在径流式压缩机或在具有轴流级和径流级二者的或通过其斜对流过的级的压缩机中，也能够实现本发明的构想。预导向叶片列也不是必须的。