CN105814288B - 用于固定式燃气涡轮机的至少部分环形的气体供给线的保持器 - Google Patents

用于固定式燃气涡轮机的至少部分环形的气体供给线的保持器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种固定式燃气涡轮机(1)，具有由保持器(10)支撑的至少一个至少部分环形的气体供给线(2)，其中燃气涡轮机(1)在其内部具有工作流体的主流动方向(HSR)，并且其中保持器(10)具有被针对地板支撑的至少一个地板保持器(11)和在与地板保持器(11)相反的一侧上被附接至燃气涡轮机(1)的壳体(3)的端面保持器(12)，并且其中地板保持器(11)和端面保持器(12)两者都针对在主流动方向(HSR)上的和垂直于其方向上的运动两者支撑气体供给线(2)，其中端面保持器(12)具有特别地补偿燃气涡轮机(1)的操作期间壳体(3)的延伸变化的弹簧系统(15)。

Description

用于固定式燃气涡轮机的至少部分环形的气体供给线的保 持器
技术领域
本发明涉及固定式燃气涡轮机，具有由保持器支撑和保持的至少一个至少部分环形的气体供给线。
背景技术
到现在为止，固定式燃气涡轮机的典型环形气体供给线通过合适的保持器被紧固至燃气涡轮机的壳体。这样的保持器例如在EP 1736651A2中被描述。凭借有关紧固的稳定性的要求，比较大的保持器组成部件在大多数情况中被附接至燃气涡轮机的壳体的外侧。然而，由于燃气涡轮机的构造变得越来越复杂，所以进一步的重要功能组成部件有时被紧固至壳体的外侧，或者壳体被以如下这样的方式成形使得气体供给线的准备好的保持分别不再可能。这里，在更新的燃气涡轮机的情况中占据壳体的外部面的大部分的引导导叶调节设施是特别要提到的。作为结果，这样的功能组成部件防止气体供给线的至燃气涡轮机的壳体的外侧的传统紧固。
然而，目前的保持器已证明不仅由于潜在减少的空间而且在例如当发生地震时必须满足的稳定性要求方面对于至燃气涡轮机的壳体的外侧的附接是不利的。法律上的安全要求具体地需求气体供给线能够以牢固的方式并且即使在地震的情况中也不会遭受损伤的状态下被保持在燃气涡轮机上。然而，被连接至壳体的外侧的固定保持器在地震的情况中有时会将机械振动以如下这样的高效方式传输至气体供给线：使得后者可能被分别损伤或甚至断裂。然而，在这样的损伤的显著情况中，火灾的爆发必须考虑进去，这必须避免。
为了使气体供给线与燃气涡轮机的壳体的外侧解耦，US 5,271,218提出将气体供给线刚性地固定在两个横向立架(stand)上，这两个横向立架在地基中被并入至各情况中的两个紧固点。然而，机械振动的影响在这里再次没有充分地考虑，使得当特别地在立架的紧固点上发生这样的振动时机械损伤必须考虑进去。以该方式根本不能保证充分的地震防护。
由于已在上面图示出的现有技术的缺点，出现了对用于至少部分环形的气体供给线提出改进的保持器的技术要求，以便将后者既以在空间利用方面高效的方式又以牢固的方式附接至固定式燃气涡轮机的壳体。此外，气体供给线还旨在能够在机械冲击和振动作用在其上的情况中安全地操作使得例如可以保证改进的地震防护。
到没有提及任何相反的程度，保持器的到燃气涡轮机的壳体的附接在这里主要涉及燃气涡轮机的外侧。
发明内容
本发明所基于的目的通过如权利要求1所要求保护的固定式燃气涡轮机来实现。
发明所基于的目的特别通过如下的固定式燃气涡轮机来实现，其具有由保持器支撑的至少一个至少部分环形的气体供给线，其中燃气涡轮机在内部具有操作流体的主流动方向，并且其中保持器包括被相对于地板支撑的至少一个地板保持器，和在与地板保持器相反的一侧上被附接至燃气涡轮机的壳体的端面保持器，并且其中地板保持器以及端面保持器两者都相对于在主流动方向上以及垂直于后者的方向上的移动两者支撑气体供给线，其中端面保持器具有特别地补偿燃气涡轮机的操作期间壳体的膨胀上的变化的弹簧系统。
要指出的是，操作流体的主流动方向对应于操作流体的平均主流动方向并且在正常情况中与燃气涡轮机的纵向轴线一致。主流动方向特别地对应于燃气涡轮机转子的纵向长度的轴线。此外，要指出的是，相对于在主流动方向上的移动的支撑也包括在其对向方向上的支撑。
要进一步指出的是，至少部分环形的气体供给线是具有被配置成基本上环形的至少一个部分。然而，在当前者可以通过多边形链甚至仅以近似方式进行描述时，已经获得了环形。到该程度，因此在发明的上下文中的默认不要求气体供给线分别描述数学精确的环形形状或这样的部分。而是，对于部分的相应的总体形状来说能够潜在地用环形部分替换就足够了。
根据发明的保持器概念提出了：确保在燃气涡轮机的壳体的至少两侧上保持至少部分环形的气体供给线，其中两侧是基本上彼此相反的。凭借地板保持器和端面保持器的几何布置，可以一方面保证气体供给线的自重被高效地支撑，其中相对于在主流动方向上的移动的支撑可以以高效的方式同时获得。同时，呈例如振动形式的机械作用可以被以改进的方式阻尼，具体地因为保持器区域(地板保持器和端面保持器)基本上彼此相反并且施加到其内的振动幅值因此被有效地降低。此外，地板保持器相对于地板被支撑成使得基于此不仅可以获得力的高效支撑而且可以获得振动的有利阻尼。此外，由于支撑不仅被朝向地板、也就是说近似垂直于主流动方向指向，而且还被相对于分别在主流动方向上或在与主流动方向对向的方向上的移动指向，所以可以获得被施加到燃气涡轮机和气体供给线的系统内的振动幅值的良好阻尼。
此外根据发明提供的是，端面保持器具有可以特别地补偿燃气涡轮机的操作期间在壳体的膨胀上的变化的弹簧系统。机械冲击和振动作用可以同样利用其被阻尼，使得例如可以保证改进的地震防护。弹簧系统在这里可以设定为提供相对于气体供给线的弹簧特性的特别有效的振动阻尼。为此目的可以特别地设置特定弹簧硬度的弹簧，其中在振动工程学方面的静态或动态计算可以确保系统的固有振动被特别良好地阻尼。
根据发明的一个优选实施例，端面保持器在燃气涡轮机的常规操作的情况中被设置在壳体的顶点上。然而，对于端面保持器同样可能被附接在由其导出的位置、也就是说以便在朝向地板保持器的方向上被横向布置于壳体面上。然而，在这里关键是在穿过燃气涡轮机的壳体的横截面图中端面保持器被相对于上壳体部(上壳体部分)附接，而地板保持器被分配给下壳体部、也就是面对地板。然而，相应的分配在这里不要求至燃气涡轮机的壳体的附接。更特别优选地，不进行地板保持器至燃气涡轮机的壳体附接，以便获得保持器与燃气涡轮机之间的机械解耦。
根据发明的一个进一步特别优选的实施例，提供的是地板保持器未连接至燃气涡轮机的壳体并且特别地被锚固在燃气涡轮机的地基中。基于此并且如上面已提到的，一方面可以获得地板保持器与燃气涡轮机之间的解耦，并且另一方面还可以保证气体供给线和连接至其上的服务线的重量的高效支撑。根据实施例，地板保持器可以具有单独保持器部分，其沿气体供给线的圆周方向(当分别在气体供给线上的径向方向上的横截面中或垂直于流动方向的横截面中观察时)至少部分包围气体供给线。保持器部分在这里可以被体现为使得保持器中的单独气体供给线可以被分别单独地紧固或释放。
根据发明的一个进一步特别优选的实施例，提供的是端面保持器具有被固定连接至燃气涡轮机的壳体的第一连接区域，以及被相对于燃气涡轮机的壳体支撑但未固定连接至其上的第二连接区域。到该程度，端面保持器也可以补偿在诸如燃气涡轮机处于非常高的温度的操作期间燃气涡轮机的壳体的几何形状上的变化。特别地，在燃气涡轮机的壳体与端面保持器之间没有产生可能导致诸如应力裂缝等的应力损伤的应力。此外，可以在有时当振动被施加到燃气涡轮机和气体供给线的系统内时获得高效阻尼，具体地因为端面保持器的针对燃气涡轮机的壳体的移动也可以对振动阻尼的阻尼做出贡献。特别地，端面保持器的第二连接区域可相对于燃气涡轮机的壳体的表面位移。
根据发明的同样特别优选的实施例，提供的是保持器进一步具有至少两个横向保持器，其分别在燃气涡轮机的彼此相反侧上支撑气体供给线，特别地提供了仅相对于在主流动方向上的移动的支撑。在这里，横向保持器优选地获得了对气体供给线在被布置成以便在端面保持器与地板保持器之间的基本上中央的燃气涡轮机的高度处的支撑。横向保持器在这里用于气体供给线的进一步改进的支撑，特别是相对于在主流动方向上的和垂直于其的移动。通过横向保持器，一方面气体供给线的重力或连接至其上的服务线的重力分别可以进而被支撑；然而，此外气体供给线的、特别是当在主流动方向上或在其对向上的移动时的振动阻尼可以以特别高效的方式获得。
根据一个特别优选的实施例，在这里提供的是至少两个横向保持器未连接至燃气涡轮机的壳体并且特别地被相对于地板支撑并且优选地被锚固在燃气涡轮机的地基中。以该方式，两个横向保持器以与地板保持器相当的方式可以一方面与燃气涡轮机的壳体解耦并因此获得了在振动的情况中特别有效的阻尼；另一方面，当燃气涡轮机在操作期间例如作为温度变化的结果而分别热膨胀或收缩时不需要进行技术预防措施。两个横向保持器的在燃气涡轮机的地基中的固定锚固在这里此外保证了操作期间的地震防护。
根据一个可替代的实施例或补充实施例，可以提供的是至少两个横向保持器分别没有完全包围气体供给线，只是特别地在未互连的仅两个彼此相反的区域中支撑气体供给线。在这里，两个彼此相反的区域特别地在主流动方向的方向上或在与之对向的方向上的移动时分别用作支撑。基于此，可以例如进行针对性地且方向定向的振动阻尼，而不必接受例如在地震的情况中由于全部包围保持器而损伤气体供给线的风险。
根据发明的同样优选的实施例，提供的是设置了至少两个至少部分环形的气体供给线、特别是精确的两个或四个气体供给线。通过设置多个气体供给线，因此可以改善为燃气涡轮机提供燃料的灵活性。同样，基于此可以改善可服务性，因为单独气体供给线可以被分别单独地服务、去除或更换。凭借申请人的经验已证明提供两个或四个气体供给线是有利的，因为后者有时可以以可能在不同操作时间点可得到的不同压力保持准备好的燃料。根据发明的一个进一步的实施例，提供的是至少一个气体供给线和保持器可以被设置在燃气涡轮机的壳体的没有引导导叶调节设施的区域中。因此也可以保证气体供给线或保持器均与引导导叶调节设施不会以不期望的方式相互影响。提供气体供给线和保持器在这里是指气体供给线和保持器各自在燃气涡轮机的壳体上或者在壳体的表面上方的几何布置。根据实施例，因此可设想的是燃气涡轮机的壳体具有引导导叶调节设施，引导导叶调节设施均被布置在壳体的上方的最大高度处或从那里突出，然而至少一个气体供给线仍然被固定在保持器的该最大高度上方。
发明将在下文中借助于单独图更详细地进行讨论。在这里添加的是附图被视为仅示意性的并且不准许在发明的可实施性方面的任何限制。
要进一步指出的是，具有同样的附图标记的所有组成部件都具有比得上的技术效果。
同样要指出的是，下文中图示出的技术特征被以任何彼此组合进行要求保护，到组合能够获得发明所基于的目的的组合的程度。
附图说明
在图中：
图1示出具有保持器10的根据发明的固定式燃气涡轮机1的实施例的立体侧视图；
图2示出端面保持器12的实施例的立体详细视图；
图3示出穿过图1中所示的端面保持器12的实施例的截面图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的固定式燃气涡轮机1的实施例上的从一侧观察的立体图，燃气涡轮机1具有保持器10，保持器10被设置用于保持至少部分环形的气体供给线2。气体供给线2具有以在周向上基本环形的方式环绕或围绕壳体2的外部面的总共四个单独的线。
气体供给线2的单独线在这里分别由地板保持器11、端面保持器12以及由两个横向保持器13保持或支撑。
在燃气涡轮机1的常规操作期间，如当前图示出的，端面保持器12被附接至壳体3的外部面的顶点。端面保持器12在这里具有用于气体供给线2的单独线的单独保持器部分，所述保持器部分既以垂直于燃气涡轮机1的主流动方向HSR的方式又以垂直于其的方式、也就是说分别在主流动方向HSR的方向上或在与之对向的方向上支撑着这些单独线的自重(dead weight)。主流动方向HSR在这里涉及在常规操作期间作为横跨燃气涡轮机1的整个几何形状的平均方向产生的在燃气涡轮机1中的操作流体的那个方向。在正常情况中，该主流动方向HSR对应于燃气涡轮机转子(当前未示出)范围的纵向方向，如也是当前情况。此外，端面保持器(12)具有可以特别地补偿燃气涡轮机(1)的操作期间壳体(3)的膨胀的弹簧系统(15)(当前也未明确示出)。
地板保持器11被布置在燃气涡轮机1的与端面保持器12相反的一侧上。由于地板保持器11不是以直接的方式被机械地连接至燃气涡轮机1的壳体，所以所述地板保持器11在振动方面特别良好地与所述壳体分离。地板保持器11与燃气涡轮机1之间的连接仅通过由气体供给线2的单独线的中介作用(mediation)来进行。地板保持器11可以实现气体供给线2的单独线的自重相对于地板的支撑，以及相对于分别在主流动方向HSR的方向上或在其对向的方向上的移动的支撑。为了仍然能够保证地板保持器11相对于燃气涡轮机1的牢固定位，地板保持器11被锚固在地基5中，燃气涡轮机1同样被锚固在地基中(当前未示出)。像端面保持器12一样，地板保持器11具有用于气体供给线2的单独线的单独保持器部分，提供了这些单独线的整周的包围。基于此，可以获得在进一步的空间方向上的牢固保持以及良好支撑。
地板保持器11的实质优点可以在接收和支撑气体供给线2的单独线的自重上以及与之相关联地在接收和支撑服务线(当前未示出)的所连接的负载上看出。同时，气体供给线2的单独线可以通过合适的保持器部分被固定，使得不可以进行垂直于主流动方向HSR的移动。此外，地板保持器11具有在地基5中的固定锚固，基于此可以获得相对于同样被固定至地基5的燃气涡轮机1的固定。
此外，保持器10具有像地板保持器11一样以立架的形状配置的两个横向保持器13。在这里，横向保持器13设置有保持部分，其在被提供成以便在端面保持器12的附接高度与地板保持器11的附接高度之间的近似中央的高度处对气体供给线2的单独线支撑。这里，保持器部分可以再次横跨整周包围气体供给线2的单独线，以便能够获得单独线在两个空间方向上移动的限制。然而，也可以是保持器部分使得能够实现仅在两个彼此相对的区域中的支撑，这特别地可以防止气体供给线的单独线在主流动方向HSR上和在与之对向的方向上的移动，也就是说可以获得相对于这些移动的支撑。
两个横向保持器13因此允许支撑区域的附加提供，其特别地获得方向性依赖的引导并由此确保附加的稳定性。基于两个横向保持器13的特定实施例，燃气涡轮机的操作期间的气体供给线2的热膨胀可以在不引起组成部件中的损伤应力的情况下发生。
图2示出端面保持器12的进一步的实施例的立体详细视图，其中可以清楚地看出气体供给线2的单独线均被以单独的方式保持。此外，端面保持器12具有特别地可以补偿燃气涡轮机1的操作期间壳体3的膨胀的弹簧系统15。此外，提供了被固定连接至燃气涡轮机1的壳体3的第一连接区域21和被相对于燃气涡轮机的壳体3支撑但不是固定连接至其上的第二连接区域22。以该方式，可以避免在温度变化的情况中的应力损伤，因为端面保持器12仅在一个连接区域中被固定连接至燃气涡轮机1的壳体3，而其他的允许组成部件的彼此位移。
端面保持器12的优点主要在于即使在地震时也保证牢固保持。此外，端面保持器12使得能够实现在地板的方向上的支撑，以便接收自重，以及在垂直于其的移动的方向上、例如在主流动方向HSR上对气体供给线2的支撑。如果端面保持器12是模块化构造的，如示出的，则气体供给线2的单独线可以容易地去除和更换。燃气涡轮机1的操作期间的热膨胀的均衡可以凭借端面保持器的实施例借助于弹簧系统15以及由于通过第一连接区域21到壳体的唯一固定连接而以高效的方式获得。
根据实施例，也可以，针对端面保持器12被体现为滑动件(当前未示出)，使得滑动轨道保持气体供给线2的单独线并且在这样的滑动件上的可以在优选的方向上、特别地分别在主流动方向HSR或垂直于其的方向上位移。
图3示出穿过诸如例如图1所示的端面保持器12的实施例的横截面图。这里，可以清楚地特别看出端面保持器12被布置在布置于引导导叶调节设施的最大高度上方的高度处。到该程度，保证了即使当保持器10设置在燃气涡轮机1的壳体的还具有引导导叶调节设施的一部分上时也可以以牢固且有利的方式获得对气体供给线2的保持。端面保持器(12)还进一步具有特别地可以补偿燃气涡轮机(1)的操作期间的壳体(3)的膨胀上的变化的弹簧系统(15)(当前未明确示出)。
进一步的实施例由从属权利要求导出。

Claims (14)

1.一种固定式燃气涡轮机(1)，具有由保持器(10)支撑的至少一个至少部分环形的气体供给线(2)，其中所述燃气涡轮机(1)在内部具有操作流体的主流动方向(HSR)，并且其中所述保持器(10)包括被相对于地板支撑并且未附接至所述燃气涡轮机(1)的壳体的至少一个地板保持器(11)，和在与所述地板保持器(11)相反的一侧上被附接至所述燃气涡轮机(1)的壳体(3)的端面保持器(12)，并且其中所述地板保持器(11)以及所述端面保持器(12)两者都相对于在所述主流动方向(HSR)上以及垂直于后者的方向上的移动两者支撑所述气体供给线(2)，
其特征在于，
所述端面保持器(12)在所述燃气涡轮机的常规操作中被设置在所述壳体的顶点并且具有补偿在所述燃气涡轮机(1)的操作期间所述壳体(3)膨胀的变化的弹簧系统(15)。
2.如权利要求1所述的燃气涡轮机，
其特征在于，
所述地板保持器(11)未连接至所述燃气涡轮机(1)的所述壳体。
3.如权利要求2所述的燃气涡轮机，
其特征在于，
所述地板保持器(11)被锚固在所述燃气涡轮机(1)的地基(5)中。
4.如权利要求1所述的燃气涡轮机，
其特征在于，
所述端面保持器(12)具有被固定连接至所述燃气涡轮机(1)的所述壳体(3)的第一连接区域(21)，以及被相对于所述燃气涡轮机(1)的所述壳体(3)支撑但未固定连接至其上的第二连接区域(22)。
5.如权利要求1-4之一所述的燃气涡轮机，其特征在于，
所述保持器(10)还具有至少两个横向保持器(13)，所述至少两个横向保持器在所述燃气涡轮机(1)的彼此相反侧分别支撑所述气体供给线(2)。
6.如权利要求5所述的燃气涡轮机，
其特征在于，
所述至少两个横向保持器均仅相对于在所述主流动方向(HSR)上的移动提供支撑。
7.如权利要求5所述的燃气涡轮机，
其特征在于，
所述至少两个横向保持器(13)未连接至所述燃气涡轮机(1)的所述壳体。
8.如权利要求7所述的燃气涡轮机，
其特征在于，
所述至少两个横向保持器(13)被相对于所述地板支撑。
9.如权利要求8所述的燃气涡轮机，
其特征在于，
所述至少两个横向保持器(13)被锚固在所述燃气涡轮机(1)的地基(5)中。
10.如权利要求5所述的燃气涡轮机，
其特征在于，
所述至少两个横向保持器(13)不完全包围所述气体供给线(2)。
11.如权利要求10所述的燃气涡轮机，
其特征在于，
所述至少两个横向保持器(13)仅在未互连的两个彼此相反的区域中支撑所述气体供给线(2)。
12.如权利要求1-4之一所述的燃气涡轮机，
其特征在于，
设置至少两个至少部分环形的气体供给线(2)。
13.如权利要求12所述的燃气涡轮机，
其特征在于，
设置有精确的两个或四个气体供给线(2)。
14.如权利要求1-4之一所述的燃气涡轮机，
其特征在于，
所述至少一个气体供给线(2)和所述保持器(10)被设置在所述燃气涡轮机(1)的所述壳体(3)的不具有引导导叶调节设施的区域中。
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