[发明专利]废气动力涡轮、废热回收系统和废热回收系统运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废气动力涡轮(Abgasnutzturbine)、配备有这种废气动力涡轮的废热回收系统以及用于使这种废热回收系统运行的方法。

背景技术

在船舶应用中在多发动机设备(Mehrmotorenanlage)(也就是说具有多个内燃机的设备)中以彼此无关的方式实施内燃机的各个废气管线(Abgasstrang)，从而保证，在一个废气管线中的故障对其它内燃机的运行方式没有影响。

如果应实施带有使用废热的蒸汽涡轮和废气动力涡轮的WHR系统(Waste-Heat-Recovery-废热回收)用于多发动机设备，则通常每个内燃机分别设置一个废气动力涡轮。

然而，多个较小的废气动力涡轮具有在较差的效率方面(与大的废气动力涡轮相比)和在带有多个快速运行的传动机构的较复杂的结构方面(与大的慢速运行的废气动力涡轮相比)的缺点，另一方面带有较高的损失和通过集中式传动机构(Sammelgetriebe)的损失。

如果在较大的废气动力涡轮或动力涡轮机(Powerturbine)之前聚集(zusammenführen)多个废气旁路管线(Abgasbypass-Strang)，则当在不同的负载下使内燃机运行且废气压力不同时，在内燃机的相应的废气系统中彼此产生反作用(Rückwirkung)。

发明内容

因此本发明的目的为，提供一种废气动力涡轮、配备有这种废气动力涡轮的废热回收系统以及用于使这种废热回收系统运行的方法，由此在多发动机设备中在避免在涡轮叶片处引起振动(Schwingungsinduzierung)的情况下可实现在废热回收时改进的效率。

这利用根据权利要求1的废气动力涡轮、根据权利要求7的废热回收系统以及根据权利要求10的方法实现。在相应的从属权利要求中定义了本发明的改进方案。

根据本发明的第一方面，提供一种用于在能量方面利用内燃机废气的废气动力涡轮，其中，废气动力涡轮具有：涡轮罩壳；转子，其可旋转地支承在涡轮罩壳中并且具有多个涡轮叶片；布置在涡轮罩壳中的导向叶栅(Leitgitter)以用于控制涡轮叶片的废气流入其中，涡轮罩壳具有多个废气进入通道(Abgaseinlasspassage)以用于通过导向叶栅将废气引导到涡轮叶片上，其中，各个废气进入通道彼此分离直至导向叶栅，并且其中，在每个废气进入通道中布置有压力传感器以用于测量在相应的废气进入通道中的废气压力；以及压力平衡器件(Druckangleichmittel)，其与压力传感器相连接并且其设定成，使在废气进入通道(22a，22b)中的相应的废气压力(PI，PII)相互平衡。

通过压力平衡可靠地避免在涡轮叶片处引起振动。由此可设置唯一的这种废气动力涡轮用于多发动机设备，并且由此可更大地且以更高的效率实施该唯一的废气动力涡轮。

按照根据本发明的废气动力涡轮的实施形式，涡轮叶片构造成未减震的尤其地无减震线材的涡轮叶片。

在通常的涡轮中应用减震线材以用于减弱独立的(freistehend)涡轮叶片的振动，其中，通过在线材的支承部位处的摩擦进行减震。减震线材可被引导穿过在涡流叶片中的孔。由于该孔为涡轮叶片的薄弱部位，常常从中出现叶片破裂，因此在孔的区域中通常以加厚的方式构造涡轮叶片。无论如何减震线材代表对围绕涡轮叶片轮廓的流动的干扰并且由此减小涡轮的效率。

通过根据本发明涡轮叶片构造成未减震的、尤其地无减震线材的涡轮叶片避免了这种效率减小。

按照根据本发明的废气动力涡轮的另一实施形式，通过设定成用于调节在各个废气进入通道中的废气压力的压力调节装置置于每个废气进入通道之前，形成压力平衡器件，其中，相应压力传感器和相应的压力调节装置与涡轮控制装置相连接，并且其中，涡轮控制装置设定成，基于由各个压力传感器测得的废气压力操控相应的压力调节装置，以使得将在所有废气进入通道中的废气压力调节到一致的(einheitlich)理论压力水平上。

按照根据本发明的废气动力涡轮的再一实施形式，利用彼此≤1.0bar的废气压力调节偏差预设该一致的理论压力水平。

按照根据本发明的废气动力涡轮的再另一实施形式，每个压力调节装置具有节流装置(Drosseleinrichtung)以用于对进入到各个废气进入通道中的废气输入流进行节流(Drosseln)。

按照根据本发明的废气动力涡轮的另一实施形式，备选地或附加地，每个压力调节装置具有旁路装置以用于将废气从废气输入流中分支到各个废气输入通道中。