CN112483260A - 一种燃气轮机的启动设备 - Google Patents

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/26—Starting; Ignition
    • F02C7/268—Starting drives for the rotor, acting directly on the rotor of the gas turbine to be started
    • F02C7/27—Fluid drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明公开了一种燃气轮机的启动设备，包括增压器，所述增压器分别通过管道与换热器、压气机和燃气涡轮连接，所述换热器通过管道与蓄水箱连接，所述换热器通过管道与三通水阀的一端连接，所述三通水阀的另外两端分别通过管道与相变室和增压器连接，且连接处设置有启动水嘴，所述燃烧室的外侧设置有相变室，所述燃烧室的内腔设置有预燃室的输出端。本发明带动压气机向燃气轮机进气口供气，给上燃料，即可点火启动，频繁启动也无需等待，没有任何副作用，仅用本车普普通通的一块或两块12V电瓶即可，不需专设繁重的启动设施，不需压缩等待，启动快，频繁启动毫无影响。

Description

一种燃气轮机的启动设备
技术领域
本发明涉及技术领域，具体为一种燃气轮机的启动设备。
背景技术
燃气轮机的启动十分困难，不达到7’000r/min以上，根本启动不起来，而且，还只有电机启动和压缩空气启动两种模式，很难满足瞬间启动和频繁启动的需求，笨重的启动机构更适应不了微型机。径流式微型燃气轮机的启动转速更高，需要＞9’000r/min，否则，压气机的工作能力满足不了维持持续运转的水平。
主要因为燃烧势能的反冲阻力太大，压缩空气的压力如果不能超过它，可燃混合气就进不了燃烧室，启动和维持持续运转都不现实；
小于300kw的径流式燃气轮机属于微型机。转速一般在60’000~120’000r/min，燃气的线速度可达400m/s，压强3~8kg/cm2，可见“燃气势能的反冲阻力”该有多大，压气机出口压力只有大于燃烧势能动态压力，才有“抵消反冲阻力”的“剩余功”来维持连续运转，启动时也一样，燃烧室进气压必须大于燃烧势能反冲阻力，这对于压气机来说，非常不易达到。
再就是，启动时进气温度本来就低，流速又如此之快，被电火花点燃的可燃混合气也会被吹灭，根本无法启动，更无法持续运转。
目前的两种启动模式为：
1、电机启动模式：微型燃气轮机启动转速必须＞9’000r/min，可是，没有如此高转速、瞬间大扭矩的启动电机，所以，必须要有增速变速箱，以及自动结合分离机构，还要有大容量的电池组，整个启动机构的体积和重量都要大于发动机的数倍。如此庞大而笨重的机构，是适应不了行走机械的。
2、压缩空气启动模式：如果用1.2M3/min的空压机，用的是380V动力电和动力线，4分钟以后压力才能达到0.8Mpa，可是，维持启动时间却只有15~20秒，电机、空压机、储气筒体积庞大，是发动机的4倍左右。如果首次启动失败，只好重新泵气，还得等4分钟以后，才能再进行第二次启动。若用到汽车上，没有380V的动力电，需要大容量的电池组。无论是体积和重量以及频繁启动都不允许。
仅有的这两种启动模式，对行走机械来说，都适用不了，微型燃气轮机无法用到汽车上去。鉴于此，提出一种新的燃气轮机的启动设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃气轮机的启动设备，以解决上述背景技术中提出的微型燃气轮机无法用到汽车上去的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种燃气轮机的启动设备，包括增压器，所述增压器分别通过管道与换热器、压气机和燃气涡轮连接，所述换热器通过管道与第二工质供给系的蓄水箱连接，所述换热器通过管道与三通水阀的一端连接，所述三通水阀的另外两端分别通过管道与相变室和增压器与启动喷嘴的管道连接，所述燃烧室的外侧设置有相变室，所述燃烧室的内腔设置有预燃室的输出端，所述预燃室的输入端通过管道连接有丙烷储存罐，所述预燃室的内腔分隔为两部分，其中一部分为环管形预燃室，另一部分为环形燃烧室，所述压气机通过管道与预燃室和丙烷储存罐之间的管道连接。
优选的，所述换热器与蓄水箱之间的管道上装配有输水泵。
优选的，所述换热器与三通水阀之间的管道上装配有高压水泵，且高压水泵为12V或24V电源。
优选的，所述预燃室和丙烷储存罐之间的管道上装配有燃料泵。
本发明提出的一种燃气轮机的启动设备，有益效果在于：
1、本发明借用第二工质补给系的水泵，蓄水箱，水的密度大，没有弹性，升压快，3秒钟足够用，无需等待，可利用高压水的势能，喷射增压器燃气涡轮叶片，带动涡轮增压器压气机向燃气轮机进气口供气，给上燃料，即可点火启动，频繁启动也无需等待；
2、本发明当火走到燃气涡轮末端，进入增压器，早已经燃烧完毕，即便与水相遇，也不怕降温、不怕灭火，没有任何副作用，仅用本车普普通通的一块或两块12V电瓶即可；
3、本发明不需专设繁重的启动设施，不需压缩等待，启动快，频繁启动毫无影响。
附图说明
图1为本发明所述一种燃气轮机的启动设备的结构示意图；
图2为本发明所述一种燃气轮机的启动设备的环形燃烧室和环管型燃烧室的横向切面。
图中：1、增压器，2、蓄水箱，3、输水泵，4、换热器，5、压气机，6、丙烷储存罐，7、燃料泵，8、预燃室，9、三通水阀，10、燃烧室，11、相变室，12、启动水嘴，13、高压水泵， 16、燃气涡轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种新技术方案：一种燃气轮机的启动设备，包括增压器1，增压器1分别通过管道与换热器4、压气机5和燃气涡轮16连接，换热器4通过管道与蓄水箱2连接，换热器4与蓄水箱2之间的管道上装配有输水泵3，换热器4通过管道与三通水阀9的一端连接，换热器4与三通水阀9之间的管道上装配有高压水泵13，且高压水泵13为12V或24V电源，三通水阀9的另外两端分别通过管道与相变室11和增压器1的管道连接，且连接处设置有启动水嘴12，燃烧室10的外侧设置有相变室11，燃烧室10的内腔设置有预燃室8的输出端，预燃室8的输入端通过管道连接有丙烷储存罐6，预燃室8和丙烷储存罐6之间的管道上装配有燃料泵7，预燃室5的内腔分隔为两部分，其中一部分为环管形预燃室，另一部分为环形燃烧室，压气机5通过管道与预燃室8和丙烷储存罐6之间的管道连接，在燃烧室10的入口处，专设预燃室8，从压气机5直线过来的可燃混合气，以切线方式进入环管型预燃室，并在管内螺旋式旋转，被电火花点燃后处于放射状急剧膨胀，在旋转的大环境中，“反切线”方向的势能，喷入燃烧室10，继续燃烧，推动发动机转子加速，持续运转，逆方向的燃气势能，被预燃室8入口处前方的弧形管壁“迂回”到下一周的旋流中去，横向“越门而过”不对进气产生阻力，同时为新进入的可燃混合气“点火”，起到一个不间断点火和持续燃烧作用。
通过本领域人员，将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不再对电气控制做说明。
在发动机启动前，首先将蓄水箱2蓄满水，打开（12V或24V）输水泵3，向增压器1水套和发动机水套充水，将三通水阀9转换到启动，高压水通过启动水嘴12将高压水喷向增压器1燃气涡轮的叶片，由增压器1的压气机5通过压气机5的叶片间向预燃室供可燃混合气,点燃后,产生燃烧势能,推动燃气涡轮16,带动压气机5高速旋转，再进行第二次压缩，开始预热运转；
打开点火开关，让火花塞开始跳火；打开丙烷储存罐6的燃料开关，气体燃料被高速压缩空气虹吸并带入预燃室8，可燃混合气在预燃室8内旋转，并被电火花点燃，半燃烧状态的火焰一部分顺（反）切线方向的出口喷入燃烧室10继续燃烧，另一部分半燃烧状态的火焰，经过预燃室8入口背面，产生虹吸作用，仍在预燃室8内继续螺旋式廻旋，不对入口产生反冲，并为新进入的可燃混合气点火，此时可以关闭点火系电源，燃烧室10内的可燃混合气继续燃烧，冷却水吸收燃烧室10壁的热量，冷却水温大约达到144℃（相变温度），在燃气压力基础上发生相变，产生相变势能，过热蒸汽和燃气换热后，经过燃气导流槽，推动燃气涡轮开始提速，预热运行，关闭启动阀门，输水泵3仍在运转，充满增压器1的水套和发动机水套，水位浮子控制水位保持继电器，切断输水泵3的电源，由于工质流量成倍增加，推动涡轮的增压器1和燃气涡轮16提速，发动机持续运转。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种燃气轮机的启动设备，其特征在于：包括增压器（1），所述增压器（1）分别通过管道与换热器（4）、压气机（5）和燃气涡轮（16）连接，所述换热器（4）通过管道与蓄水箱（2）连接，所述换热器（4）通过管道与三通水阀（9）的一端连接，所述三通水阀（9）的另外两端分别通过管道与相变室（11）和启动喷嘴（12）连接，所述燃烧室（10）的外侧设置有相变室（11），所述（环形）燃烧室（10）（横断面）的内腔设置有（环管型）预燃室（8）（横断面），所述预燃室（8）的输入端通过管道连接有丙烷储存罐（6），所述压气机（5）通过管道与预燃室（8）和丙烷储存罐（6）之间的管道连接。
2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机的启动设备，其特征在于：所述换热器（4）与蓄水箱（2）之间的管道上装配有输水泵（3）。
3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机的启动设备，其特征在于：所述换热器（4）与三通水阀（9）之间的管道上装配有高压水泵（13），且高压水泵（13）为12V或24V电源。
4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机的启动设备，其特征在于：所述预燃室（8）和丙烷储存罐（6）之间的管道上装配有燃料泵（7）。
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