CN113565640A - 改进式涡轮机械热传递系统 - Google Patents

Abstract

本发明题为“改进式涡轮机械热传递系统”。本发明提供了一种用于涡轮机械(10)的热管理系统(17)。该热管理系统(17)包括传热系统(18)，该传热系统被构造为向涡轮机械(10)提供加热、冷却或它们的组合。传热系统(18)包括第一热传递导管(152)和第二热传递导管(154)。该第二热传递导管(154)邻近第一热传递导管(152)设置在涡轮机械(10)上。热管理系统(17)另外包括控制器(14)，该控制器操作地联接到传热系统(18)，并且被构造为经由传热系统(18)来控制涡轮机械(10)的加热、冷却或它们的组合。

Description

改进式涡轮机械热传递系统

背景技术

本文所公开的主题涉及热传递系统，并且更具体地讲，涉及涡轮机械中的热传递系统。

涡轮机械，诸如气体涡轮系统，可提供用于发电。例如，许多气体涡轮系统通常包括：压缩机区段，该压缩机区段用于压缩工作流体，诸如空气；燃烧器，该燃烧器用于使经压缩的工作流体与燃料一起燃烧；和涡轮区段，该涡轮区段用于将经燃烧的流体转变成旋转动力。压缩空气被注入燃烧器中，其中压缩空气与燃料组合以产生燃烧气体，该燃烧气体随着燃烧气体进入涡轮区段而膨胀。膨胀的流体被迫通过涡轮区段。然后，例如通过一系列桨叶级，该涡轮区段可以将所膨胀的流体转变成旋转动力。然后，该旋转动力可用于驱动负载，该负载可包括用于产生电力的发电机并且可电联接到配电网。

涡轮机械可在操作期间产生热量。改进涡轮机械的热传递可能是有用的。

发明内容

下面概述了与最初要求保护的主题的范围相当的某些实施方案。这些实施方案并非旨在限制要求保护的主题的范围，而是这些实施方案仅旨在提供本主题的可能形式的简要概述。实际上，本发明的系统可以包括可以与下面阐述的实施方案类似或不同的各种形式。

在第一实施方案中，热管理系统包括传热系统，其被构造为向涡轮机械提供加热、冷却或它们的组合。该传热系统包括第一热传递导管、以及邻近该第一热传递导管设置在涡轮机械上的第二热传递导管。热管理系统另外包括控制器，该控制器操作地联接到传热系统，并且被构造为经由传热系统来控制涡轮机械的加热、冷却或它们的组合。

在第二实施方案中，一种方法包括：经由包括在传热系统中的第一热传递导管和第二热传递导管，向涡轮机械提供加热、冷却或它们的组合，其中第二热传递导管邻近第一热传递导管设置在涡轮机械上。该方法还包括：经由操作地联接到传热系统的控制器，来控制涡轮机械的加热、冷却或它们的组合，以最小化或消除由于热能而引起的一个或多个涡轮机械部件中的位置变化、结构变化或它们的组合。

在第三实施方案中，一种非暂态计算机可读介质包括可执行指令，该可执行指令在由处理器执行时致使处理器：经由包括在传热系统中的第一热传递导管和第二热传递导管，向涡轮机械提供加热、冷却或它们的组合，其中第二热传递导管邻近第一热传递导管设置在涡轮机械上。该指令还致使处理器：经由操作地联接到传热系统的控制器，来控制涡轮机械的加热、冷却或它们的组合，以最小化或消除由于热能所引起的一个或多个涡轮机械部件中的位置变化、结构变化或它们的组合。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明主题的这些和其他特征、方面和优点，在整个附图中，相同的字符表示相同的部分，其中：

图1是具有热管理系统的涡轮机的实施方案的框图侧视图；

图2是具有热管理系统的涡轮机的实施方案的框图前后视图；

图3是图1和图2的具有多级轴流式压缩机的气体涡轮系统的实施方案的框图；

图4是气体涡轮引擎的实施方案的侧视图，示出了热空气的内部羽流；

图5是可设置在涡轮机械的外壳的底部区段上的两个传热系统的实施方案的示意图；

图6是描绘了传热系统中一者的加热毯实施方案的透视图；

图7为框图的前视图，该框图示出了可用于将传热系统的实施方案操作地和通信地联接到控制器的导管的实施方案；

图8为外壳或壳体的实施方案的底视图，该外壳或壳体具有围绕壳体区域以圆周条形式设置的一组两个热传递导管；

图9为图9的外壳或壳体的实施方案的侧视图，该外壳或壳体具有围绕壳体区域以圆周条形式设置的一组两个热传递导管；

图10为所包裹的热传递导管和相邻传感器的实施方案的前视图；

图11A描绘了经由两个加热元件所加热的区域(例如，壳体的底部)的底部框图；并且

图11B示出了经由加热元件所加热的区域(例如，壳体的底部)的底部框图，其中相A、B和C已相互交织。

具体实施方式

下面将描述本发明主题的一个或多个具体实施方案。为了提供这些实施方案的简明描述，可能未在说明书中描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何此类实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须作出许多特定于实施方式的决策以实现开发者的特定目标，诸如遵守系统相关和业务相关的约束，这些约束可能因实施方式而异。此外，应当理解，此类开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员来说仍然是设计、制作和制造的常规任务。

当介绍本发明主题的各种实施方案的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在意指存在元件中的一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的，并且意味着可能存在除列出元件之外的附加元件。

所公开的实施方案包括可由多种涡轮机械使用的热传递或热管理系统。例如，气体涡轮系统可包括热管理系统，该热管理系统可在某些操作(诸如关机操作)期间，向某些部件(例如，压缩机、燃烧器、涡轮等的壳体或外壳)提供加热和/或冷却。例如，在关机操作期间，气体涡轮系统的下部外壳可以比上部外壳更快冷却，这可导致某些部件的膨胀/收缩，以及随之发生的壳体变形。热管理系统可提供加热和/或冷却以补偿热差值，从而改进涡轮机械的操作。

在一个实施方案中，该热管理系统包括热传递导管(例如，导线、管道)，该热传递导管可对称布线以改进热传递可靠性。热传递导管可包括热传递导管本身之间的某些间隔范围以及相对于涡轮机械的某些部件(例如，壳体)的某些间隔范围，以改进热传递。热管理系统还可包括反射箔和绝缘盖。除了控制热传递导管和绝缘材料之间的间距之外，该反射箔或其他包裹物也可用于适度地将长度较短的热传递导管与所附接的传感器(例如热电偶)隔离。可使用单紧固件技术将热管理系统紧固到涡轮机械上。

在一些实施方案中，热管理系统可包括控制器，该控制器通信地联接到设置在涡轮机械(例如，气体涡轮系统)各个部分中的一个或多个传感器，诸如热电偶。控制器能够操作地联接到设置在涡轮机械中的一个或多个加热和/或冷却系统。控制器可使用区控制来控制涡轮机械中的一个或多个区的加热和/或冷却。

在一个实施方案中，该区控制可包括加热/冷却的双重冗余应用和/或双重冗余感测。例如，如果第二区中的加热/冷却设备出现维护问题，则与第二区相邻的第一区可为第二区提供加热和/或冷却冗余。同样，设置在涡轮机械的第一区、区域或子系统中的第一传感器可为设置在第二区、区域或子系统中的第二传感器提供冗余。例如，第一传感器可设置在第一子系统中并且第二传感器可设置在第二子系统中，但通过使用本文所述的技术，如果第二传感器不工作，则第一传感器可提供数据，用于确定第二子系统的状况。通过为加热系统提供加热/冷却的双重冗余应用和/或双重冗余感测，本文所述的技术可增加涡轮机械的使用寿命和效率。

本文所述的机械系统可实现对某些部件(例如，壳体)进行更均匀地加热，以及在加热操作期间提供冗余。例如，可邻近其他导管提供热导管。在一个示例中，两个导管可彼此平行但偏移较小的量(例如，介于0.25英寸和5英寸之间)。导管也可与壳体相邻和/或邻接。例如，导管可以与壳体相距0英寸至0.2英寸。可使用反射箔以有助于热传递，例如通过反射辐射并因此减少可通过辐射发生的热传递。在某些实施方案中，可使用“包裹物”部分地或完全地包封导管和/或温度传感器以改进温度递送和/或测量，如下文进一步所述。

现在转到图1，该图是具有顶壳11和底壳13的涡轮机械10的框图侧视图。平面15将顶壳11与底壳13分开。虽然下文参照气体涡轮系统描述了涡轮机械10，但是涡轮机械10可以是任何类型的涡轮机械，诸如涡轮膨胀机、压缩机、旋转泵、风力涡轮、水力涡轮等。在所绘的实施方案中，也示出了热管理系统17。该热管理系统17可包括控制系统14(在本文中也称为“控制器14”)、传感器16和传热系统18。例如，传感器16能够通信地联接到控制系统14并且传输表示温度的信号。因此，传感器16可包括热电偶、红外传感器、热敏电阻器等。在某些实施方案中，传感器16可被设置成提供外壳11和/或13的各个区中的表示温度的信号。另外，传感器16可以是涡轮机械10的其他系统所用的传感器。例如，该传感器可用于蠕变检测、间隙测量、应力测量等。

控制器14能够操作地联接到传热系统18，以提供涡轮机械10内的某些区的加热和/或冷却，诸如顶壳11和底壳13上的位置。该传热系统18可包括适用于生热和/或散热的加热毯(例如，电加热毯)、热交换器(例如，基于流体的热交换器)、制冷系统、辐射式加热系统等。

使用时，涡轮机械10可经历热梯度。例如，当涡轮机械10是气体涡轮系统时，底壳13在关机期间可比顶壳11更快冷却。即，随着热量由于浮力而上升，与顶壳11相比，底壳13可处于较低的温度，这可导致不期望的效果。例如，底壳13可以收缩，而顶壳11可以膨胀，这可导致壳体弯曲。控制器14可以从传感器16接收表示每个传感器16处的温度的多个信号，并且经由传热系统18施加某些加热和/或冷却，如下文更详细所述，以最小化或消除某些与加热相关的效果，诸如壳体弯曲。因此，控制器14可包括一个或多个处理器19和存储器21。该存储器21可存储能够由处理器19执行的计算机代码或指令。

图2是涡轮机械10的实施方案的框图轴视图，其示出了放置在涡轮机械10的各种位置上的传感器16。因为该附图包括与图1类似的元件，所以该元件用类似的数字示出。图2还描绘了设置在顶壳11上、底壳13上、以及涡轮机械10的各种位置中的传感器16。在一些实施方案中，该传感器16可与热管理系统17一起使用。

例如，当涡轮机械10是气体涡轮系统时，一些传感器16可用于在涡轮机械10的操作期间提供温度和/或其他测量结果。例如，传感器16可包括车轮空间热电偶、废气温度热电偶、压缩机排放温度热电偶、燃烧温度热电偶等。除此之外或另选地，可使用测量间隙(例如，转子间隙、两个或更多个部件之间的间隙)的传感器。

传热系统18也可设置在涡轮机械10的各种位置上。在一个实施方案中，传热系统18可设置在底壳13上并用于加热底壳13以向顶壳11和底壳13提供更均等的加热。即，通过在一个或多个区处加热底壳13，可以使底壳13的一个或多个区保持在与顶壳11的区域类似的温度下，这些区域在不用本文所述的技术的情况下将经受更多的热量。通过保持更优化的顶到底温差，涡轮机械10可以例如以最小或没有间隙偏心度经历关机循环。

在其他实施方案中，传热系统18可设置在顶壳11以及底壳13上。在这些实施方案中，顶壳11上的传热系统18可提供冷却，诸如经由热交换器(例如，具有导管的系统，该导管将冷却流体移入某区中并与受热流体一起排出，从而提取出热量)。通过将底壳13上的加热与顶壳11上的冷却相结合，可改进某些操作，诸如涡轮关机操作，同时延长了设备的生命周期。

在其他实施方案中，传热系统18可例如通过如下方式来提供加热和冷却两者：基于待添加或待提取的热量，使受热流体和冷却流体循环。传热系统18可设置在外壳11、13上，或设置在涡轮机械10的在某些操作期间将受益于加热和/或冷却的任何位置中。实际上，传热系统18可设置在涡轮机械10的各种子系统中，并且能够操作地联接到控制器14。传热系统18可包括电加热的“毯”、热交换器、换热器、辐射式加热器等。

对涡轮机械即气体涡轮系统的实施方案进行描述可能是有利的。因此，图3是作为涡轮系统的涡轮机械10的实施方案的框图，该涡轮系统可包括气体涡轮引擎12和热管理系统17。控制器14被示出为通信地联接到设置在气体涡轮引擎12的各种部件中的各种传感器16和传热系统18。经由传感器16接收的信号可用于导出能够经由传热系统18执行的热操作。所示的燃气涡轮发动机12包括压缩机20(例如，多级轴流式压缩机或压缩机部分)、涡轮机22(例如，多级涡轮机或涡轮部分)，以及联接到一个或多个燃烧器26(例如，燃烧器部分)的燃料喷嘴24。压缩机20和涡轮22可各自具有任何排数或数量级的转子桨叶和定子叶片(例如，1至20)。

在操作中，压缩机20被构造为压缩可压缩流体(例如，气体诸如空气、氧气和/或废气)，并且将压缩的流体递送到燃料喷嘴24和/或燃烧器26。虽然可压缩流体可包括任何合适的气体，但作为一个非限制性示例，以下讨论通常可将可压缩流体称为氧化剂(例如，空气)。燃料喷嘴24被构造为将燃料(例如，来自一个或多个燃料供应源)供应到一个或多个燃烧器26中(例如，到燃烧室中)，该一个或多个燃烧器将燃料与氧化剂(例如，空气)一起燃烧以生成高温燃烧气体来驱动涡轮22。

燃料喷嘴24可被设计为预混合燃料喷嘴24和/或扩散燃料喷嘴24。在该燃料喷嘴24内，预混合燃料喷嘴24将燃料与氧化剂(例如，空气)混合以产生预混合型火焰。当将燃料和空气分别引入燃烧区中时，扩散燃料喷嘴24不将燃料与氧化剂进行预混合，因此产生扩散型火焰。无论火焰的类型如何，热燃烧气体从燃烧器26流入涡轮机22中，从而驱动联接到涡轮转子和轴30的涡轮桨叶的一个或多个级沿轴线32的旋转。最终，热燃烧气体通过排气出口28(例如，排气烟囱、排气端)离开涡轮机22。

在所示的实施方案中，轴30联接到压缩机20和负载36，使得轴30的旋转也驱动压缩机20和负载36的旋转。压缩机20可通过进气口34吸入氧化剂(例如，空气)，该进气口可包括过滤器、热控制系统或任何其他预处理系统。负载36可包括发电机、旋转机器、车辆的推进系统或任何其他合适的设备。应当注意，本文所述的热管理系统和方法也能够适用于负载联接到动力涡轮的双轴(或更多轴)涡轮机，该动力涡轮可独立于压缩机和/或气体发生器。

在关机期间，底壳13的散热速率可以比顶壳11的散热速率更快。来自底壳13的热量朝顶壳11上升，如图4中的箭头50所示。更具体地讲，图4是气体涡轮引擎12(图3中示出)的实施方案的侧视图，示出了例如在关机操作期间可能发生的从底壳13向上朝顶壳11流动的热空气50的内部羽流。在关机之后，底壳13可立即处于与顶壳11相比时约相同的温度，并且空气流52(例如，堆叠排出流)可通过进气区段34进入气体涡轮引擎12，穿过压缩机区段20、喷嘴/燃烧器区段24、26、涡轮区段22，并且通过排气区段28排出。随着时间增加，经由热空气50的内部羽流，热量可从底壳13传递到顶壳11中。

为了保持更均等的温度，加热底壳13和/或冷却顶壳11将是有利的。因此，热管理系统17(图1所示)可施加热量和/或排除某些区中的热量，如图5所示。更具体地讲，图5为可设置在底壳13的区段上的两个传热系统18的实施方案的示意图。例如，设置在压缩机区段20的底壳13上的传热系统18包括一个加热和/或冷却区，其中设置有两个加热/冷却单元1、2。设置在涡轮区段22的底壳13上的传热系统18包括两个加热和/或冷却区：设置有加热/冷却单元3的第一区、以及设置有加热/冷却单元4、5、6和7的第二区。实际上，区可包括一个或多个子区，其中每个子区对应于一个加热/冷却单元。

例如，基于分析外壳(例如，外壳11、13)的材料、厚度、制造数据和/或几何形状的热研究，可选择区和子区以加热和/或冷却子系统(例如，转子30、进气区段34的部件、压缩机区段20、燃料喷嘴24、燃烧器26、涡轮22、排气区段28等)从而确定通过气体涡轮引擎12的热流或以其他方式对其进行建模。然后可使用热流来确定用于加热和/或冷却的区和子区。热流也可用于确定加热和/或冷却区和/或子区的加热进度表。出于加热目的，每个加热/冷却单元可包括可使用电加热的轴向加热“条”。其他加热实施方案可包括热交换器、换热器、辐射式加热器、微波加热元件等。出于冷却目的，可使用热交换器、制冷系统等。

在某些实施方案中，每个子区(或具有单个子区的区)可由控制器14独立地控制。即，可为每个子区(或具有单个子区的区)提供可不同于其他子区的加热和/或冷却进度表。在一些实施方案中，一些子区(例如，相邻子区)可遵循相同的加热和/或冷却进度表。加热和/或冷却进度表可用于确定在给定时间点(例如，关机开始之后的时间)施加的加热和/或冷却次数。

区和/或子区也可用于提供冗余操作。例如，如果加热/冷却单元发生操作性问题，则相邻的加热/冷却单元可进入冗余模式，其中相邻的加热/冷却单元可提供额外的加热或冷却以补偿正发生该问题的加热/冷却单元的加热或冷却的热量损失。在一些实施方案中，可提供冗余模式加热和/或冷却进度表，其可基于正发生加热/冷却单元问题(例如，加热/冷却单元故障)的区和/或子区的热分析来导出。

即，可导出冗余模式加热和/或冷却进度表，该冗余模式加热和/或冷却进度表基于相邻区和/或子区所发生的问题来增加给定工作区和/或子区的加热和/或冷却。例如，加热和/或冷却进度表可用于：在不使用传感器的情况下，经由基于时间的模式施加加热和/或冷却。即，可以打开加热和/或冷却毯(以全功率、部分功率或所需功率水平)给定时间以提供加热和/或冷却，并且然后在不需感测温度的情况下关闭。因此，例如通过切换到使用冗余模式加热和/或冷却进度表，控制器14可从正常操作切换到冗余操作。

图6是描绘了传热系统18之一的加热毯实施方案的透视图，示出了使用轮廓和形状设计以将传热系统18更适形地贴合到例如外壳(诸如，顶壳11或底壳13)的外部部分上。在所绘的实施方案中，切口60可提供对某些部件(例如，突起喷嘴、机械检查端口)的快速触及。轮廓62可适形地遵循外壳11和/或13的基础几何形状以改进贴合性(例如，通过更严格遵循多种部件几何形状来提高覆盖率)并因此提供增强的热传递。

在一些实施方案中，可在安装涡轮机械10之后添加传热系统18。例如，该传热系统18可以作为安装后套件或作为升级套件提供并就地安装。例如，所绘的传热系统18的加热毯实施方案可放置在外壳11和/或13的外壁上，并且可经由紧固件(诸如绑带、螺母和螺栓、焊接件、粘合剂等)进行固定。然后可将传感器16以及用于操作加热元件的导管连接到控制器14。例如，下面图7描述了可使用的各种导管。

图7是描绘了导管70、72和74的实施方案的框图的前视图，所述导管可用于将传热系统18的实施方案(例如，加热毯实施方案)操作地和通信地联接到控制器14(图1所示)。在所绘的实施方案中，导管70可用于操作加热毯76。例如，通过导管70发送电力可加热包括在加热毯76中的加热元件78。绝缘层80和82可用于保留所添加的热量。

使用时，控制器14可从传感器16接收外壳某区中的表示温度的信号(例如，该区被示出为嵌入底壳13的区段中)。因此，控制器14可通过导管70来调节电力以升高或降低传热系统18提供的热量。虽然示出了两个绝缘层80和82，但可使用一个、三个、四个或更多个层。传感器16感测经由加热毯76递送的温度，例如以防止加热毯76本身过热，并且经由导管72、74将此类信号传送到控制器14。应当理解，所示的加热毯仅仅是传热系统18的一个实施方案，并且其他实施方案可包括适于向某区添加热量的热交换器等。

现在转到图8，该图为外壳或壳体150的实施方案的底视图，该外壳或壳体具有围绕壳体150的区域以圆周条形式设置的一组两个热传递导管152、154。壳体150可例如由壳体11和/或13构成，如上文参照附图1、图2和图5所述。热传递导管152和/或154可以是适于移动流体的管道，或者可以是加热元件(例如导线)，诸如前文参照图7所述的加热元件78。

在所绘的实施方案中，热传递导管152、154彼此并排设置。即，热传递导管152可遵循与热传递导管154相同的轮廓(例如曲率)，并且热传递导管152、154可相对于彼此平行和/或可彼此偏移一定量。在一个实施方案中，热传递导管152可与热传递导管154相同(例如，具有相同的尺寸和形状)，但可相对于热传递导管154偏移和/或平行放置。例如，热传递导管152、154可彼此相距0.25英寸至5英寸。热传递导管152、154可以按某些轮廓(例如毯式轮廓、壳体轮廓)进行放置并可因此包括弯曲部分。在某些实施方案中，导管152、154可覆盖圆周方向上的特定区域(例如，在诸如+或-45°之间的弧区)以覆盖区或子区，使得区或子区的缺少不会致使壳体或外壳发生侧向弯曲。

在所绘的实施方案中，热传递导管经由电路156操作地联接到控制器14，诸如脉宽调制(PWM)电路156和更具体地基于硅控式整流器(SCR)的电路。在操作中，PWM电路156可例如在360伏-660伏之间的电压下，将三相功率递送至热传递导管152、154中的每个导管。由于侧向对称性，如果热传递导管152、154中的一个导管出现加热问题，则另一个热传递导管152、154被构造为提供操作的冗余。

即，如果热传递导管152或154发生故障，则另一个热传递导管152或154仍可提供足够的热量以继续气体涡轮引擎12的操作(例如，关机操作)。例如，如果热传递导管152发生故障，则相邻的热传递导管154可调节加热进度表(如前所述)，以补偿热传递导管152的缺失并继续操作以防止转子摩擦。虽然所绘的实施方案示出了两个热传递导管152、154，但是三个、四个、五个、六个或更多个热传递导管可相对于彼此侧向对称地设置。也应当指出的是，热传递导管152、154(或更多个)可被设置成覆盖壳体150的所需区域，诸如上文图中所述的区和/或子区。

现在转到图9，该图为壳体150的实施方案的前视剖面图，其示出了热传递导管152、以及如围绕壳体150所设置的热传递系统其他元件的其他细节。在所绘的实施方案中，热传递导管152设置在距壳体150的距离d1处。距离d2也可用作将热传递导管152的加热元件彼此(或与热传递导管154)隔开的中间距离，如图所示。距离d1可介于0英寸至0.2英寸之间。距离d2可介于0.25英寸和5英寸之间。

也描绘了反射箔层160。该反射箔层160可以通过将热辐射反射回壳体150来减少通过辐射的热传递。反射箔层160也可控制绝缘层162与热传递导管152之间的间距。热管理系统的热传递导管152(任选地，154)可经由紧固件164(诸如螺母和螺栓、螺钉等)紧固到壳体150上。

图10为描绘了设置在热传递导管152中的“包裹”部分172的实施方案的图示。在所绘的实施方案中，可使用单个包裹物173。例如，该包裹物173可在热传递导管152的一部分中完全包封热传递导管152和传感器16(例如热电偶)两者。热传递导管152的包裹长度可介于1英寸和5英寸之间，并且传感器16和热传递导管152可在包裹物173内彼此隔开距离d3。

在一个实施方案中，每个热传递导管152可包括设置在热传递导管152中间的一个包裹部分172。例如，如果热传递导管152的长度为6英尺，则包裹部分172可设置在中间，例如距热传递导管152起点约三英尺处。在其他实施方案中，多个包裹部分172可沿着热传递导管152的长度设置。在一些实施方案中，可设置多个包裹部分172中的每个包裹部分，以将热传递导管152分成介于包裹部分172之间的大致相等或相等的节段。

在所绘的实施方案中，包裹物173可单层覆盖热传递导管152的所有侧面，并且也可包封传感器16。使用时，包裹部分172可改进热传递导管152的温度感测。例如，如果传感器16未被包裹，则传感器16在感测热传递导管152时可能不那么准确，因为所施加的热可被传递到壳体中，并且因此传感器16可获得较低的热量读数。因此，本文所述的技术提供了改进的热操控，其适用于增加壳体寿命并且最小化和/或消除壳体弯曲或变形。

图11A描绘了经由两个加热元件来加热的区域200(例如，壳体的底部)的底部框图。更具体地讲，区域200由两个矢量202、204界定，这两个矢量可与壳体的下止点(BDC)相交，具有大约90°的角度α，使得区域200在BDC的任一侧(例如，侧边206、208)上提供从壳体BDC中间起大约45°的覆盖范围。在某些实施方案中，角度α可介于45°至180°之间。

加热元件可为具有A相、B相和C相的三相加热元件。在所绘的实施方案中，1A描绘了加热元件1相A，1B描绘了加热元件1相B，并且1C描绘了加热元件1相C。同样，2A描绘了加热元件2相A，2B描绘了加热元件2相B，并且2C描绘了加热元件2相C。在一些实施方案中，每个相A、B和C可独立控制，而在其他实施方案中，相A、B和C可作为一个整体控制。在后一个实施方案中，如果发现相A、B或C未根据需要起作用，则可关闭加热元件的所有相。

图11A示出了侧向热对称性，因为加热器(或加热器的相)的任何问题不应导致不均匀的侧向加热(或当加热器为冷却系统(诸如冷却流体导管)时，不应导致不均匀的侧向冷却)。例如，关闭加热器1仅导致较少的整体加热，但侧向加热(例如，沿着Y轴加热)并非是不均匀或不对称的。

因为加热器可从一侧(例如，侧边206)完全横贯到另一侧(例如，侧边208)，所以提供了侧向热对称性。即，如果关闭了加热器或加热器相，则没有一侧应以不同于另一侧的方式加热(或冷却)。实际上，本文所述的技术不是经由覆盖了区域200的“贴片”进行加热(或冷却)，而是可从一侧到另一侧均匀加热(或冷却)，从而保持侧向对称性。在一起控制所有三个相的实施方案中，可能有利的是使某些相相互交织，如图11B所示。

更具体地讲，图11B示出了加热器1、2的实施方案，其中相A、B和C已相互交织。在所绘的实施方案中，在第一加热器的相A之后设置第二加热器的相A，而不是在第一加热器的相A之后设置第一加热器的相B。在图11B的所绘实施方案中，顺序现在是1A、2A、1B、2B、1C、然后是2C。因此，如果关闭第一加热器（相1A、1B、1C），则例如，第二加热器（相2A、2B、2C）可更均匀地加热壳体区域200。也应当理解，在其他实施方案中，可使用两个以上的加热器，并且当使用三个加热器（或冷却器）时，这些相按类似方式相互交织，诸如1A、2A、3A、1B、2B、3B、1C、2C、3C。

本书面描述使用示例来公开主题，包括最佳模式，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践主题，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。可申请专利的主题范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效结构元件，则确定此类其他示例处于权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种热管理系统(17)，所述热管理系统包括：

传热系统(18)，所述传热系统被构造为向涡轮机械(10)提供加热、冷却或它们的组合，所述传热系统(18)包括：

第一热传递导管(152)；和

第二热传递导管(154)，所述第二热传递导管邻近所述第一热传递导管设置；和

控制器(14)，所述控制器操作地联接到所述传热系统(18)，并且被构造为经由所述传热系统(18)来控制所述涡轮机械(10)的加热、冷却或它们的组合。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二热传递导管(154)平行于所述第一热传递导管(152)设置。

3.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述第一热传递导管(152)相对于所述第二热传递导管(154)偏移0.25英寸和5英寸之间的距离。

4.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述第一热传递导管(152)包括第一电动加热元件(78)，并且所述第二热传递导管(154)包括第二电动加热元件(78)；并且其中所述控制器(14)被构造为独立地控制所述第一电动加热元件(78)和所述第二电动加热元件(78)。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述控制器(14)被构造为通过如下方式来提供冗余操作：在所述第二电动加热元件(78)不工作时，调节对所述第一电动加热元件(78)的控制，或者在所述第一电动加热元件(78)不工作时，调节对所述第二电动加热元件(78)的控制。

6.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述第一热传递导管(152)的区段包括包裹物(173)，所述包裹物包封所述第一热传递导管(152)的所述区段。

7.根据权利要求6所述的系统，包括热传感器(16)，所述热传感器邻近所述第一热传递导管(152)的所述区段设置在所述包裹物(173)内部；并且其中所述包裹物(173)包括单层包裹物。

8.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述传热系统(18)包括辐射屏蔽层(160)，所述辐射屏蔽层径向设置在所述第一热传递导管(152)和所述涡轮机械(10)的壳体(150)的外部。

9.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述涡轮机械(10)包括气体涡轮引擎(12)；并且其中所述控制器(14)被构造为控制所述气体涡轮引擎(12)的关机操作并且在所述关机操作期间控制所述传热系统(18)。

10.一种方法，所述方法包括：

经由包括在传热系统(18)中的第一热传递导管(152)和第二热传递导管(154)，向涡轮机械(10)提供加热、冷却或它们的组合，其中所述第二热传递导管(154)邻近所述第一热传递导管(152)设置在所述涡轮机械(10)上；以及

经由操作地联接到所述传热系统(18)的控制器(14)，控制所述涡轮机械(10)的加热、冷却或它们的组合，以最小化或消除由于热能而引起的所述涡轮机械(10)的一个或多个部件中的位置变化、结构变化或它们的组合。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二热传递导管(154)平行于所述第一热传递导管(152)设置，相对于所述第一热传递导管(152)偏移，或它们的组合。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述第一热传递导管(152)包括第一电动加热元件(78)，并且所述第二热传递导管(154)包括第二电动加热元件(78)；并且其中所述控制器(14)被构造为独立地控制所述第一电动加热元件(78)和所述第二电动加热元件(78)。

13.根据权利要求12所述的方法，包括经由所述控制器(14)通过如下方式来提供冗余操作：在所述第二电动加热元件(78)不工作时，调节对所述第一电动加热元件(78)的控制，或者在所述第一电动加热元件(78)不工作时，调节对所述第二电动加热元件(78)的控制。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中至少所述第一热传递导管(152)为所述涡轮机械(10)的壳体(150)的加热、冷却或它们的组合提供侧向对称性。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，还包括提供具有包裹物(173)的所述第一热传递导管(152)的区段，所述包裹物包封所述第一热传递导管(152)的所述区段；并且其中所述区段的长度介于0.5英寸和10英寸之间。

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