CN102128088A - 燃气轮机过渡件空气旁路带组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃气轮机过渡件空气旁路带组件。一种空气旁路带组件(16)包括燃气轮机(10)的过渡件(14)，该过渡件(14)在其中具有至少一个开口(26)，以允许空气流(28)穿过该至少一个开口(26)。空气旁路带组件(16)还包括可在至少两个位置之间运动的带(20)，至少两个位置中的第一位置是关闭位置，在该关闭位置中，至少一个开口(26)关闭以防止空气流(28)流过该至少一个开口(26)，该至少两个位置中的第二位置是打开位置，在该打开位置中，至少一个开口(26)打开以允许空气流(28)流过该至少一个开口(26)。空气旁路带组件(16)进一步包括使带(20)在至少两个位置之间运动的机构(22)。

Description

燃气轮机过渡件空气旁路带组件
技术领域
本文公开的主题涉及燃气轮机燃烧器，并且更具体而言，涉及允许多余的压缩机排出空气在某些燃气轮机运行条件期间被旁路的燃气轮机过渡件空气旁路带组件。
背景技术
关于燃烧器出口温度可被降低的量，燃气轮机可稍微受燃气轮机所产生的一氧化碳(CO)的允许水平的限制。典型地，燃烧器出口温度保持相对高，以确保燃气轮机不超过CO排放的容许水平。使燃烧器出口温度保持足够高来保持处于相对低的CO排放水平，需要消耗器(customer)正在消耗的燃料保持“联机”，也就是说与电功率网同步。如果减小单独的燃烧器罐中的CO生产的主要贡献因素，则这会允许燃气轮机消耗器进一步降低燃气轮机上的负载，并且因此减少电力需求降低的时段期间的燃料消耗。这可代替在电力需求降低的时段期间使燃气轮机停机且然后在需求回复时又将燃气轮机开启回来的方法。这种频繁地开启和关闭燃气轮机的方法可降低燃气轮机的可靠性。
在现有的降低方式中，燃气轮机仍然以产生处于期望的频率的电力所需的速度运行，而且通往燃烧器的燃料和空气的流率降低，以减少在燃烧器中产生的燃烧气体的量，从而降低燃气轮机所产生的功率。但是，典型的压缩机的运行范围限制了空气流可减少到的程度，从而限制了在保持相对优选的燃料空气比的同时燃料流可减少到的程度。当燃料空气比处于相对优选的位置上时，燃烧器排放就会相对低，并且燃烧稳定。在燃烧过程进行时，使多余空气旁路通过过渡件开口可允许在燃烧器首端处实现优选的燃料空气比，从而降低CO排放。
发明内容
根据本发明的一方面，一种空气旁路带组件包括燃气轮机的过渡件，该过渡件在其中具有至少一个开口，以允许空气流穿过该至少一个开口。空气旁路带组件还包括可在至少两个位置之间运动的带，至少两个位置中的第一位置是关闭位置，在该关闭位置上，该至少一个开口关闭以防止空气流流过该至少一个开口，至少两个位置中的第二位置是打开位置，在该打开位置上，至少一个开口打开以允许空气流流过该至少一个开口。空气旁路带组件进一步包括使带在至少两个位置之间运动的机构。
根据本发明的另一方面，一种燃气轮机的空气旁路带组件部分包括过渡件，该过渡件在其中具有多个开口，以允许空气流选择性地穿过该多个开口。空气旁路带组件还包括可在至少两个位置之间运动的带，至少两个位置中的第一位置是关闭位置，在该关闭位置上，该多个开口关闭以防止空气流流过该多个开口，至少两个位置中的第二位置是打开位置，在该打开位置上，该多个开口打开以允许空气流流过该多个开口。空气旁路带组件进一步包括使带在至少两个位置之间运动的机构。
根据本发明的又一个方面，一种空气旁路带组件包括燃气轮机的过渡件，该过渡件在其中具有至少一个开口，以允许空气流穿过该至少一个开口。空气旁路带组件还包括沿径向位于过渡件的至少一部分的周围的带，该带可在至少两个位置之间运动，该至少两个位置中的第一位置是关闭位置，在该关闭位置上，至少一个开口关闭以防止空气流流过该至少一个开口，至少两个位置中的第二位置是打开位置，在该打开位置上，该至少一个开口打开，以允许空气流流过该至少一个开口。空气旁路带组件进一步包括使带在该至少两个位置之间运动的机构。
根据结合附图得到的以下描述，这些和其它优点与特征将变得更加显而易见。
附图说明
在说明书结论部分处的权利要求书中特别指出和清楚地声明了被视为本发明的主题。根据结合附图得到的以下详细描述，本发明的前述和其它特征与优点是显而易见的，在图中：
图1是本发明的空气旁路带组件的实施例可位于其中的燃气轮机的燃烧器和过渡件部分的截面；
图2是图1的过渡件的前端的透视图，其具有位于其中的本发明的实施例的空气旁路带组件，且为了清楚而移除了歧管罩；
图3是显示为在打开位置上的图2的实施例的空气旁路带组件的透视图；
图4是显示为在关闭位置上的图2的实施例的空气旁路带组件的透视图；
图5是显示为在打开位置上的图2的实施例的空气旁路带组件的截面图；以及
图6是显示为在关闭位置上的图2的实施例的空气旁路带组件的截面图。
参照附图，以实例的方式，详细描述阐述了本发明的实施例，以及优点和特征。
部件列表：
10燃气轮机
12燃烧器
14过渡件
16旁路带组件
18前端
20带
22机构
24歧管罩
26孔/开口
28旁路空气
30腔体
32环
34旁路歧管腔体
36浮动管
38内部部分
40、42杆
44、46齿轮
48、50钩环
52、54轴承
56类似箱的装置
57盖
58、62杆件
60齿轮箱
64促动器。
具体实施方式
图1显示了具有燃烧器12和过渡件14的燃气轮机10，本发明的空气旁路带组件16的实施例可位于该过渡件14中，如下文详细地描述。燃气轮机10可用于以地面为基地的使用，以用于例如发电，但是燃气轮机10不限于此。也就是说，燃气轮机的涡轮部分可与发电机连接来发电。过渡件14典型地位于燃烧器12的下游和涡轮(未显示)的上游。
图2显示了图1的过渡件14的前端18。图2还显示了位于其中的本发明的实施例的空气旁路带组件16的一部分，为了清楚而移除了旁路歧管罩24(图1、3-6)。本发明的实施例的空气旁路带组件16包括柔性带20和使带20在至少两个位置―例如，相对于位于过渡件14中的多个空气旁路开口(例如圆形的)或孔26的打开位置和关闭位置(图3-6)―之间运动的机构22。带20可包含柔性材料，诸如，例如，在相对升高的温度处保持其弹性的镍合金。
图3和5显示了在打开位置上的图2的实施例的空气旁路带组件16，在打开位置上，多个空气旁路开口26未被带20覆盖(即带20处在机构16所提供的“放松”或松开位置上)。在这种打开位置上，由图5中的带箭头28的线条所指示的旁路空气流(其可提供为来自燃气轮机10的压缩机或来自燃气轮机10内的一些其它空气源的排出空气)在包围过渡件14的前环32的腔体30内流动。然后旁路空气流28流过位于过渡件前环32中的多个开口26，并且流到旁路歧管罩24所界定的旁路歧管腔体34中。可使用一个或多个螺栓35来将歧管罩24保持在前环32上。然后旁路空气流28流过多个浮动管36，并且流到过渡件14的内部部分38中。浮动管36使旁路歧管(腔体)34与过渡件14的内部腔体部分38连接。
当期望以相对“低”的部分负载运行或方式来运行燃气轮机10时，典型地出现处在打开位置上的本发明的实施例的空气旁路带组件16，如图3和5所示。这种方式的运行允许多余的量的空气流28被旁路，从而降低燃烧器12中的燃料消耗。在这个打开位置上，可从图3和5中看到，带20运动远离开口26，并且向上而靠着或邻近旁路歧管罩24的径向外壁的内侧。
图4和6显示了在关闭位置上的图2的实施例的空气旁路带组件16。在这个关闭位置上，多个空气旁路开口26被带20覆盖(即带20处于机构16所提供的“紧密”或关闭位置上)。因而，空气流28流过过渡件前环32中的腔体30，而不通过旁路歧管罩24所界定的腔体34而被旁路。当期望以相对“高”或“基本”的负载运行或方式来运行燃气轮机10时，典型地出现处于关闭位置上的本发明的实施例的空气旁路带组件16，如图4和6所示。在这个关闭位置上，可从图4和6中看到，带20向上运动而靠着或邻近旁路歧管罩24的径向内壁的内侧，以阻挡开口26。因而，腔体34和38中的压力相对来说是相同的，但是低于腔体30内的压力。然后当机构16开始松开带20时，正压差有助于打开带20，并且将带20向上压靠在旁路歧管罩24的径向外壁的内侧上。
图1、3和4显示了在一个实施例中，用于使带20在上文所述的打开位置和关闭位置之间沿径向运动的机构16可包括一对杆40、42，在杆40、42的一端处，对应的齿轮44、46使这对杆40、42互连。各个杆40、42的另一端可连接到钩环48、50上，钩环48、50可连接到带20的对应端上，以打开和关闭带20。齿轮44、46可在轴承52、54上旋转。机构16可至少部分地由类似箱的装置56围绕，装置56本身可为类似帽的装置或盖57(在图3中以虚线示出)。帽或盖57用作用于旁路歧管罩24内部和外部的空气的阻隔件。
图1显示了机构16可通过杆件58连接到齿轮箱60上，齿轮箱60可通过另一个杆件62连接到促动器64上，诸如，例如，气压缸64。但是，可使用其它适当的促动器，例如马达。另外，其它适当的机构16可用来使带20在打开位置和关闭位置之间运动，包括不包含齿轮的那些机构。其有能力使所使用的机构16能够使带20在至少两个位置(即打开位置和关闭位置)之间运动，如上文所述。另外，带20可包括在过渡件14的总的360度周边的约300-340度之间。但是，当认为适当时，可使用带20的其它角度量。
另外，当在过渡件14的前端18处使用时，本发明的空气旁路带组件16的实施例可省略过渡件前环32。然后旁路空气流28可改为流过一些其它适当的腔体或流道。
本发明的实施例允许减少排放的产生，例如但不限于燃气轮机燃烧器中(例如在单独的燃烧器罐中)的一氧化碳(CO)。这允许燃气轮机负载进一步降低，从而在电力需求降低的时段期间减少燃气轮机所消耗的燃料量，还提供增加的成本节约。本发明的实施例还允许过渡件开口有相对良好的密封能力，从而提供对热增长的很小的敏感性或无敏感性，以及提供很少的或者不提供振动导致的磨损问题。这是因为促动器载荷和带弹性力补偿了空气旁路带的任何膨胀。
本文已经描述和说明了本发明的空气旁路带组件的实施例位于燃气轮机的过渡件的前端处(即在过渡件14的前环32处)。但是，本发明的空气旁路带组件的实施例可位于其它燃气轮机位置处，诸如，例如，燃烧器首端或燃烧器衬套后区段。另外，本发明的实施例可在燃气轮机中用来调节通过构件(例如涡轮喷嘴和叶片)的冷却空气流。另外，本发明的实施例可用来在低负载方式期间“调节”燃烧器出口温度分布。
虽然已经结合仅有限数量的实施例来详细描述了本发明，但是应当容易地理解，本发明不限于这种公开的实施例。相反，可修改本发明，以便结合此前未描述但与本发明的精神和范围相当的任何数量的变形、更改、替换或等效布置。另外，虽然已经描述了本发明的各实施例，但是将理解，本发明的各方面可包括所描述实施例中的仅一些。因此，本发明不应视为受前述描述的限制，而是仅由所附权利要求书的范围限制。

Claims (7)

1.一种空气旁路带组件(16)，包括：
燃气轮机(10)的过渡件(14)，所述过渡件(14)在其中具有至少一个开口(26)，以允许空气流(28)穿过所述至少一个开口(26)；
能够在至少两个位置之间运动的带(20)，所述至少两个位置中的第一位置是关闭位置，在该关闭位置上，所述至少一个开口(26)被关闭，以防止空气流(28)流过所述至少一个开口(26)，所述至少两个位置中的第二位置是打开位置，在该打开位置上，所述至少一个开口(26)被打开，以允许空气流(28)流过所述至少一个开口(26)；
使所述带(20)在所述至少两个位置之间运动的机构(22)。
2.根据权利要求1所述的空气旁路带组件(16)，其特征在于，所述过渡件(14)具有多个开口(26)，所述多个开口(26)允许空气流(28)穿过该多个开口(26)。
3.根据权利要求1所述的空气旁路带组件(16)，其特征在于，所述至少一个开口(26)位于所述过渡件(14)的前端(18)、燃烧器衬套后端或燃烧器首端中的一个处。
4.根据权利要求1所述的空气旁路带组件(16)，其特征在于，所述空气流(28)流过与所述过渡件(14)共同定位的前环(32)的腔体(30)，所述至少一个开口(26)位于所述前环(32)的表面中。
5.根据权利要求1所述的空气旁路带组件(16)，其特征在于，当所述带(20)在所述打开位置上时，所述空气流(28)流过与所述过渡件(14)共同定位的前环(32)的腔体(30)，所述至少一个开口(26)位于所述前环(32)的表面中，所述空气流(28)进一步在与所述过渡件(14)共同定位的旁路歧管腔体(34)内流动，所述空气流(28)进一步流过与所述过渡件(14)共同定位的至少一个浮动管(36)，并且流到所述过渡件(14)内的开口(26)中。
6.根据权利要求1所述的空气旁路带组件(16)，其特征在于，当所述带(20)在所述关闭位置上时，所述空气流(28)流过与所述过渡件(14)共同定位的前环(32)的腔体(30)。
7.根据权利要求1所述的空气旁路带组件(16)，其特征在于，所述机构(22)进一步包括促动器(64)、一对齿轮(44, 46)、各自与所述齿轮(44, 46)中的一个连接的一对杆(40, 42)，以及与所述杆(40, 42)中对应的一个和所述带(20)的对应端连接的一对钩环(48, 50)，所述促动器(64)促使所述一对齿轮(44, 46)、所述一对杆(40, 42)和所述一对钩环(48, 50)使所述带(20)在所述至少两个位置之间运动。
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