[发明专利]包括对流冷却系统的燃气涡轮机和方法

说明书

技术领域

本文所公开的主题涉及涡轮机的领域，并且更特定而言，涉及包括对流冷却系统的燃气涡轮机。

背景技术

许多涡轮机包括压缩机部分，其通过共同的压缩机/涡轮轴或转子和燃烧器组件连结到涡轮部分。压缩机部分引导压缩空气流通过一些连续级朝向燃烧器组件。在燃烧器组件中，压缩空气流与燃料混合以形成可燃混合物。可燃混合物在燃烧器组件中燃烧以形成热气体。热气体通过过渡件被引导至涡轮部分。热气体膨胀通过涡轮部分，从而使涡轮叶片旋转以产生功，该功例如被输出以给发电机、泵提供动力，或以提供动力至交通工具。除了提供压缩空气以用于燃烧之外，压缩空气流的一部分被传送通过涡轮部分以用于冷却目的。

发明内容

根据示例性实施例的一个方面，一种燃气涡轮机包括具有对流冷却系统的壳体组件，该对流冷却系统配置和设置成引导冷却流体沿第一轴向方向通过壳体组件以及使冷却流体沿与第一轴向方向相反的第二轴向方向通过壳体组件返回。

根据示例性实施例的另一个方面，一种传递冷却流体通过燃气涡轮机的方法包括：将冷却流体引导到燃气涡轮机的涡轮部分的壳体组件中；将冷却流体沿第一方向传送到第一管道部件中，该第一管道部件沿轴向延伸穿过壳体组件；引导冷却流体沿第二方向通过流体地联接至第一管道部件的横流管道；将冷却流体从横流管道传递到基本平行于第一管道部件延伸的第二管道部件中；以及沿与第一方向基本相反的第三方向传送冷却流体通过第二管道部件。

根据示例性实施例的又一方面，一种燃气涡轮机包括：压缩机部分；燃烧器组件，其流体地连接至压缩机部分；以及涡轮部分，其流体地连接至燃烧器组件且机械地连结到压缩机部分。对流冷却系统布置在压缩机部分和涡轮部分中的一个中。对流冷却系统配置和设置成引导冷却流体沿第一轴向方向通过壳体组件以及使冷却流体沿与第一轴向方向相反的第二轴向方向通过壳体组件返回。

根据一方面，一种燃气涡轮机包括：围绕燃气涡轮机的一部分的壳体组件；以及布置在壳体组件内的对流冷却系统，对流冷却系统配置和设置成引导冷却流体沿第一轴向方向通过壳体组件以及使冷却流体沿与第一轴向方向相反的第二轴向方向通过壳体组件返回。

优选地，对流冷却系统包括：第一管道部件，其沿轴向延伸穿过壳体组件；第二管道部件，其基本平行于第一管道部件延伸并与第一管道部件间隔开；以及至少一个横流管道，其连结第一和第二管道部件。

优选地，至少一个横流管道包括流换向部件。

优选地，流换向部件包括曲线表面。

优选地，至少一个横流管道包括第一横流管道和第二横流管道，第一和第二横流管道中的每一个连结第一和第二管道部件。

优选地，燃气涡轮机还包括流体地连接第一和第二横流管道的跨接管道。

优选地，壳体组件包括外壳体部分和内壳体部分，对流冷却系统布置在内壳体部分内。

优选地，内壳体部分包括多个罩支撑元件，对流冷却系统延伸穿过多个罩支撑元件中的至少两个。

优选地，燃气涡轮机还包括流体地连接至对流冷却系统的冷却流体供给管道，冷却流体供给管道包括冷却流体供给阀，冷却流体供给阀被选择性地操作以将冷却流体传递至对流冷却系统。

优选地，燃气涡轮机还包括并行地联接至冷却流体供给阀的冷却流体供给阀旁路，冷却流体供给阀旁路配置和设置成在冷却流体供给阀关闭时允许一定量的冷却流体经过对流冷却系统。

优选地，燃气涡轮机还包括可操作地连接至冷却流体供给阀的控制器，控制器配置和设置成选择性地打开冷却流体供给阀，以将一定量的冷却流体传递到对流冷却系统中。

优选地，对流冷却系统布置在涡轮部分内。

优选地，燃气涡轮机还包括流体性地连接至对流冷却系统的外部换热器。

根据另一方面，一种传递冷却流体通过燃气涡轮机的方法包括：将冷却流体引导到燃气涡轮机的壳体组件中；将冷却流体沿第一方向传送到第一管道部件中，第一管道部件沿轴向延伸穿过壳体组件；引导冷却流体沿第二方向通过横流管道，横流管道流体地联接至第一管道部件；将冷却流体从横流管道传递到第二管道部件中，第二管道部件基本平行于第一管道部件延伸；沿与第一方向基本相反的第三方向传送冷却流体通过第二管道部件。

优选地，将冷却流体引导到壳体组件中包括将冷却流体引导到壳体组件的内壳体部分中。

优选地，传送冷却流体通过第一管道部件包括传送冷却流体通过至少两个罩支撑元件。

优选地，该方法还包括：其中将冷却流体引导到壳体组件中包括打开冷却流体供给阀。