[实用新型]用于燃气涡轮发动机的主动冷却系统

说明书

技术领域

本实用新型大体涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于提供另外冷却以补偿峰值负载操作、低负载操作以及超低负载操作、并且补偿其他类型操作参数的主动部件寿命管理系统。 

背景技术

燃气涡轮发动机大体使用来自压缩机的一个或多个级中的抽气来对沿着涡轮机内的热气路径的部件提供冷却和/或密封。空气可以从压缩机抽气并且向外或向内输送到涡轮机中的要求冷却的位置，在本文中即设定为涡轮机冷却电路。然而，压缩机中所压缩的并且未用于产生燃烧气体的空气大体降低燃气涡轮发动机的总体效率。相反，涡轮机中温度增可能会对排放水平以及沿着热气路径和在其他地方定位的部件寿命造成影响。大体所述，高于基本负载操作将会减少热气路径部件寿命，同时低于基本负载操作大体将会延展部件寿命。 

然而，这种关系就第一涡轮机级的级后部中的喷嘴和桨叶而言可能存在例外。这些后部级的进气温度在峰值火焰处可比在基本负载处要高并且在延展调节或极低负载处以及在点燃温度下仍会较高。燃气涡轮发动机通常设计用于在最小化到级的冷却流的情况下连续进行基本负载操作，以便使热力效率最大化。鉴此，低负载操作可能会对后部级中的部件造成损坏，而峰值负载操作可能会对涡轮机的所有级中的部件造成损坏。 

因此，需要用于冷却热气路径中的、具体地是沿着后部级的部件的改进系统和方法，以便增加部件寿命。另外，需要对所有级提供主动冷却管理，以使总体操作延伸超过某些类型操作状况中的当前界 限。 

实用新型内容

因此，本实用新型提供一种用于燃气涡轮发动机的压缩机和涡轮机的主动冷却系统。所述主动冷却系统可以包括：抽气管道，其从所述压缩机延伸到所述涡轮机上；热交换器，其围绕所述抽气管道定位；以及外部空气冷却系统，其与所述抽气管道连通。 

其中，所述抽气管道包括多个抽气管道，所述多个抽气管道朝所述涡轮机延伸。 

其中，所述抽气管道包括中间级抽气管道，所述中间级抽气管道延伸到所述涡轮机。 

其中，所述抽气管道包括第十三级抽气管道，所述第十三级抽气管道延伸到所述涡轮机的第二级。 

其中，所述抽气管道包括围绕其相应抽气管道设置的流与温度传感器。 

其中，所述外部空气冷却系统包括外部进气线路，所述外部进气线路与外部气流连通。所述外部空气冷却系统包括级外空气线路，所述级外空气线路与所述外部气流和所述抽气管道连通。所述级外空气线路还可包括位于其上的流与温度传感器。 

本发明的动冷却系统进一步包括在所述涡轮机下游的流与温度传感器。 

本发明的主动冷却系统进一步包括围绕所述涡轮机相关部件定位的红外相机。所述涡轮机包括位于其中的多个热气路径部件，并且其中所述红外相机围绕所述多个热气路径部件定位。 

本实用新型进一步地提供一种主动冷却涡轮机中的热气路径部件的方法。所述方法可以包括以下步骤：确定所述热气路径部件温度；确定所述涡轮机上的负载；调节通到所述涡轮机上的抽气件；以及提供通到所述抽气件的外部气流。 

因此，本实用新型进一步地提供一种用于燃气涡轮发动机的压缩 机和涡轮机的主动冷却系统。所述主动冷却系统可以包括：一个或多个抽气管道，其从所述压缩机的中间级延伸到所述涡轮机的级上；一个或多个热交换器，其围绕所述抽气管道定位；以及外部空气冷却系统，其与所述抽气管道连通。 

其中，所述一个或多个抽气管道包括：第九级抽气管道，所述第九级抽气管道从所述压缩机的第九级延伸到所述涡轮机的第三级上；以及第十三级抽气管道，所述第十三级抽气管道从所述压缩机的第十三级延伸到所述涡轮机的第二级上，并且其中所述一个或多个热交换器包括围绕所述第九级抽气管道定位的第九级热交换器以及围绕所述第十三级抽气管道定位的第十三级热交换器。 

当结合若干附图以及所附权利要求书来阅读以下详细描述时，本领域的技术人员可以清楚了解本实用新型的这些和其他特征以及改进。 

附图说明

图1是示出压缩机、燃烧器、涡轮机以及负载的燃气涡轮发动机的示意图。 

图2是可如本说明书所述主动冷却系统的示意图。 

图3是带有红外相机的涡轮机的一部分的示意图。 

图4是示出可如本说明书所述主动冷却方法中的方法步骤的流程图。 

具体实施方式