DE102012100271A1

DE102012100271A1 - System and method for controlling the flow through a rotor

Info

Publication number: DE102012100271A1
Application number: DE102012100271A
Authority: DE
Inventors: Narendra' Are; Hari Krishna Meka
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2012-07-19
Also published as: FR2970501A1; US20120183398A1; JP2012145109A; CN102588120A

Abstract

Ein System zum Steuern des Durchflusses durch einen Rotor (10) enthält eine Einlassöffnung (24) in dem Rotor (10) und eine Auslassöffnung (26) in dem Rotor (10). Die Auslassöffnung (26) steht mit der Einlassöffnung (24) in Fluidverbindung. Eine verstellbare Blende (28) ist in wenigstens einer von der Einlass- oder Auslassöffnung (24, 26) angeordnet. Ein Verfahren zum Steuern des Durchflusses durch einen Rotor (10) beinhaltet die Umleitung eines Prozessfluids und den Durchfluss des umgeleiteten Prozessfluids durch einen Fluidkanal (22) in dem Rotor (10). Das Verfahren beinhaltet ferner die Verringerung des Durchflusses des umgeleiteten Prozessfluids durch den Fluidkanal in dem Rotor (10).A system for controlling flow through a rotor (10) includes an inlet opening (24) in the rotor (10) and an outlet opening (26) in the rotor (10). The outlet opening (26) is in fluid communication with the inlet opening (24). An adjustable diaphragm (28) is arranged in at least one of the inlet or outlet openings (24, 26). One method of controlling flow through a rotor (10) includes diverting a process fluid and flowing the diverted process fluid through a fluid channel (22) in the rotor (10). The method further includes decreasing the flow of the diverted process fluid through the fluid channel in the rotor (10).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein System und ein Verfahren zum Steuern des Durchflusses durch einen Rotor. Beispielsweise können spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Menge des durch einen Rotor zum Aufwärmen des Rotors umgeleiteten Fluids steuern.The present invention relates generally to a system and method for controlling flow through a rotor. For example, specific embodiments of the present invention may control the amount of fluid diverted by a rotor to warm the rotor.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Gasturbinen werden in großem Umfang in industriellen und kommerziellen Betrieben eingesetzt. Eine typische Gasturbine enthält einen Verdichter am Eingang, einen oder mehrere Brenner um die Mitte herum und eine Turbine am Ausgang. Der Verdichter verleiht dem Arbeitsfluid (z. B. Luft) kinetische Energie, um ein verdichtetes Arbeitsfluid in einem hoch energetischen Zustand zu erzeugen. Das verdichtete Arbeitsfluid verlässt den Verdichter und strömt zu den Brennern, wo es sich mit Brennstoff vermischt und verbrennt, um Verbrennungsgase mit hoher Temperatur und hohem Druck zu erzeugen. Die Verbrennungsgase strömen durch die Turbine, in welcher sie unter Erzeugung von Arbeit expandieren. Beispielsweise kann die Expansion der Verbrennungsgase in der Turbine die Rotation einer mit einem Generator zum Erzeugen von Elektrizität verbundenen Welle bewirken.Gas turbines are widely used in industrial and commercial operations. A typical gas turbine includes a compressor at the entrance, one or more burners around the center, and a turbine at the exit. The compressor imparts kinetic energy to the working fluid (eg, air) to produce a compressed working fluid in a high energy state. The compressed working fluid exits the compressor and flows to the burners where it mixes with fuel and burns to produce high temperature, high pressure combustion gases. The combustion gases flow through the turbine in which they expand to produce work. For example, the expansion of the combustion gases in the turbine may cause the rotation of a shaft connected to a generator for generating electricity.

Der Verdichter und die Turbine teilen sich typischerweise einen gemeinsamen Rotor, welcher sich aus der Nähe des Eingangs des Verdichters durch den Brennerabschnitt hindurch in die Nähe des Ausgangs der Turbine erstreckt. Aufgrund der Länge und Größe des Rotors kann das Gesamtgewicht des Rotors 100 Tonnen erreichen oder überschreiten. Während des Hochfahrens der Gasturbine erwärmt sich, während verdichtetes Arbeitsfluid durch den Verdichter strömt und Verbrennungsgase durch die Turbinen strömen, der äußere Abschnitt des Rotors schneller als der innere Abschnitt des Rotors unter Erzeugung eines Temperaturgradienten über dem Rotorprofil. Der Temperaturgradient über dem Rotorprofil erzeugt erhebliche thermische Spannungen über dem Rotor, die im Wesentlichen proportional zu T_max – T_ave ist. T_max ist die Maximaltemperatur über dem Rotorprofil. Im Verdichterabschnitt kann T_max die Temperatur des den Verdichter verlassenden verdichteten Arbeitsfluids annehmen, und in dem Turbinenabschnitt kann T_max die Temperatur der in die Turbine eintretenden Verbrennungsgase annehmen. T_ave ist die Durchschnittstemperatur über dem Rotorprofil und ist anfangs während eines Kaltstarts der Gasturbine die Umgebungstemperatur. Die thermische Belastung über dem Rotor dauert an, bis die Temperatur über dem Rotorprofil ein Gleichgewicht erreicht, was 12 Stunden oder länger dauern kann, und erheblich den niederzyklischen Ermüdungsgrenzwert des Rotors verringert.The compressor and turbine typically share a common rotor which extends from near the inlet of the compressor through the burner section to near the exit of the turbine. Due to the length and size of the rotor, the total weight of the rotor can reach or exceed 100 tons. During start-up of the gas turbine, as compressed working fluid flows through the compressor and combustion gases flow through the turbines, the outer portion of the rotor heats up faster than the inner portion of the rotor to create a temperature gradient across the rotor profile. The temperature gradient across the rotor profile produces significant thermal stresses across the rotor, which is substantially proportional to T _max _{-T ave} . T _max is the maximum temperature above the rotor profile. In the compressor section T _max can take the temperature of the compressor leaving compressed working fluid, and in the turbine section T _max can take the temperature of the air entering the turbine combustion gases. T _ave is the average temperature over the rotor profile and is initially the ambient temperature during a cold start of the gas turbine. The thermal load across the rotor continues until the temperature above the rotor profile reaches equilibrium, which may take 12 hours or more, and significantly reduces the low cycle fatigue limit of the rotor.

Verschiedene Systeme und Verfahren sind im Fachgebiet für die Verringerung der thermischen Belastung über dem Rotor bekannt. Beispielsweise kann ein Prozessfluid aus dem Verdichter so umgeleitet werden, dass es durch den Rotor strömt, um die Differenztemperatur zwischen T_max und T_ave zu verringern und um dem Rotor zu ermöglichen, eine Gleichgewichtstemperatur in kürzerer Zeitdauer zu erreichen. Jedoch verringert das umgeleitete Fluid den Wirkungsgrad des Verdichters durch die Verringerung der Menge des durch den Verdichter erzeugten verdichteten Arbeitsfluids. Zusätzlich erzeugt das umgeleitete Fluid Turbulenz, während es wieder in den Verdichterluftstrom eingeführt wird, und die Turbulenz kann eine laminare Ablösung über den Verdichterlaufschaufeln erzeugen. Daher wären ein verbessertes System und ein Verfahren zum Steuern des Durchflusses durch den Rotor nützlich.Various systems and methods are known in the art for reducing thermal stress across the rotor. For example, a process fluid may be diverted from the compressor to flow through the rotor to reduce the differential temperature between T _max and T _ave and to allow the rotor to reach an equilibrium temperature in a shorter period of time. However, the bypassed fluid reduces the efficiency of the compressor by reducing the amount of compressed working fluid produced by the compressor. In addition, the redirected fluid creates turbulence as it is reintroduced into the compressor airflow, and the turbulence can create a laminar separation over the compressor blades. Therefore, an improved system and method for controlling flow through the rotor would be useful.

Kurzbeschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Aspekte und Vorteile der Erfindung werden nachstehend in der folgenden Beschreibung dargestellt oder können aus der Beschreibung ersichtlich sein oder durch die praktische Ausführung der Erfindung erkannt werden.Aspects and advantages of the invention will be set forth below in the description which follows, or may be obvious from the description, or may be learned by practice of the invention.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein System zum Steuern des Durchflusses durch einen Rotor. Das System enthält eine Einlassöffnung in dem Rotor und eine Auslassöffnung in dem Rotor. Die Auslassöffnung steht mit der Einlassöffnung in Fluidverbindung. Eine verstellbare Blende ist in wenigstens einer von der Einlass- oder Auslassöffnung angeordnet.One embodiment of the present invention is a system for controlling flow through a rotor. The system includes an inlet port in the rotor and an outlet port in the rotor. The outlet port is in fluid communication with the inlet port. An adjustable orifice is disposed in at least one of the inlet or outlet ports.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein System zum Aufwärmen eines Rotors. Das System enthält einen Fluidkanal durch den Rotor. Ein Ventil ist in dem Fluidkanal angeordnet, um die Strömung eines Fluids durch den Fluidkanal zu steuern.Another embodiment of the present invention is a system for warming up a rotor. The system includes a fluid channel through the rotor. A valve is disposed in the fluid channel to control the flow of fluid through the fluid channel.

Die vorliegende Erfindung kann auch jedes Verfahren zum Steuern des Durchflusses durch einen Rotor beinhalten. Das Verfahren beinhaltet die Umleitung eines Prozessfluids und den Durchfluss des umgeleiteten Prozessfluids durch einen Fluidkanal in dem Rotor. Das Verfahren beinhaltet ferner die Verringerung des Durchflusses des umgeleiteten Prozessfluids durch den Fluidkanal in dem Rotor.The present invention may also include any method of controlling flow through a rotor. The method includes redirecting a process fluid and flowing the redirected process fluid through a fluid channel in the rotor. The method further includes reducing the flow of the redirected process fluid through the fluid channel in the rotor.

Der Fachmann wird die Merkmale und Aspekte derartiger Ausführungsformen sowie weitere nach einer Betrachtung der Patentschrift besser erkennen.Those skilled in the art will better appreciate the features and aspects of such embodiments, as well as others upon review of the specification.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Eine vollständige und grundlegende Offenlegung der vorliegenden Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart für den Fachmann wird nachstehend in dem Rest der Patentschrift unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:A complete and basic disclosure of the present invention, including its best mode for those skilled in the art, is described below in the remainder of the specification with reference to the accompanying drawings, in which:

1 eine vereinfachte Querschnittsansicht eines Rotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; 1 a simplified cross-sectional view of a rotor according to an embodiment of the present invention;

2 eine perspektivische Ansicht einer Seite eines in 1 dargestellten Rotorrades entlang einer Linie A-A ist; und 2 a perspective view of a side of an in 1 shown rotor wheel along a line AA; and

3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Seite eines in 1 dargestellten Rotorrades entlang der Linie B-B ist. 3 a perspective view of another side of an in 1 is illustrated rotor wheel along the line BB.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Es wird nun im Detail auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, wovon ein oder mehrere Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Die detaillierte Beschreibung nutzt Zahlen- und Buchstabenbezeichnungen zur Bezugnahme auf Merkmale in den Zeichnungen. Gleiche oder ähnliche Bezeichnungen in den Zeichnungen und der Beschreibung wurden zum Verweis auf gleiche oder Teile der Erfindung verwendet.Reference will now be made in detail to embodiments of the invention, one or more examples of which are illustrated in the accompanying drawings. The detailed description uses numerical and letter designations to refer to features in the drawings. Like or similar terms in the drawings and the description have been used to refer to the same or to portions of the invention.

Jedes Beispiel wird im Rahmen einer Erläuterung der Erfindung und nicht einer Einschränkung der Erfindung gegeben. Tatsächlich wird es für den Fachmann ersichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Varianten in der vorliegenden Erfindung ohne Abweichung von dem Schutzumfang oder Erfindungsgedankens der Erfindung vorgenommen werden können. Beispielsweise können als Teil einer Ausführungsform dargestellte oder beschriebene Merkmale mit einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung zu ergeben. Somit soll die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Varianten umfassen, soweit sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.Each example is given in the context of an explanation of the invention and not a limitation of the invention. In fact, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope or spirit of the invention. For example, features illustrated or described as part of one embodiment can be used with another embodiment to yield yet a further embodiment of the invention. Thus, the present invention is intended to cover such modifications and variations as fall within the scope of the appended claims and their equivalents.

Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung stellen ein System und ein Verfahren zum Verbessern der erwarteten Lebensdauer eines Rotors und zum Verbessern des Wirkungsgrades einer Gasturbine bereit. In verschiedenen Ausführungsformen kann die vorliegende Erfindung den Durchfluss eines Fluids durch den Rotor zum Aufwärmen des Rotors steuern, und dadurch die thermischen Belastungen über dem Rotorprofil vermindern. Die verminderten thermischen Belastungen verbessern die niederzyklischen Ermüdungsgrenzwerte des Rotors. Zusätzlich verbessern Ausführungen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung den Gasturbinenwirkungsgrad durch die Steuerung der Menge und/oder Dauer eines Fluiddurchflusses durch den Rotor.Embodiments within the scope of the present invention provide a system and method for improving the expected life of a rotor and improving the efficiency of a gas turbine. In various embodiments, the present invention may control the flow of fluid through the rotor to warm the rotor, thereby reducing thermal stresses across the rotor profile. The reduced thermal loads improve the low cycle fatigue limit of the rotor. Additionally, embodiments within the scope of the present invention improve gas turbine efficiency by controlling the amount and / or duration of fluid flow through the rotor.

1 stellt eine vereinfachte Querschnittsansicht der oberen Hälfte eines Rotors 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereit. Gemäß Darstellung kann der Rotor 10 mehrere Rotorräder 12 aufweisen, die axial mit einer Verbindungsstange 14 verbunden sind, um sich zusammen um eine Mittellinie 16 zu drehen. In dem Verdichterabschnitt kann jedem Rotorrad 12 eine rotierende Laufschaufel 18 oder ein stationärer Leitapparat 20 gemäß Darstellung in 1 zugeordnet sein. Ebenso kann in dem Turbinenabschnitt jedem Rotorrad 12 eine rotierende Laufschaufel oder ein Stator zugeordnet sein. 1 provides a simplified cross-sectional view of the upper half of a rotor 10 according to an embodiment of the present invention. As shown, the rotor 10 several rotor wheels 12 having axially with a connecting rod 14 are joined together around a center line 16 to turn. In the compressor section, each rotor wheel 12 a rotating blade 18 or a stationary diffuser 20 as shown in 1 be assigned. Likewise, in the turbine section, each rotor wheel 12 be associated with a rotating blade or a stator.

Gemäß Darstellung in 1 enthält der Rotor 10 mehrere Hohlräume 22 zwischen benachbarten Rotorrädern 12 und durch diese hindurch. Die Hohlräume 22 verringern das Gesamtgewicht des Rotors. 10. Zusätzlich stellen die Hohlräume 22 einen oder mehrere Fluidkanäle zwischen den und um die benachbarten Rotorräder 12 herum bereit. Die Fluidkanäle enthalten wenigstens eine Einlassöffnung 24 und wenigstens eine Auslassöffnung 26 in Fluidverbindung mit der Einlassöffnung 24. Die Einlass- und/oder Auslassöffnungen 24, 26 können aus jedem geeigneten Kanal, Sammelraum, oder Durchtrittsweg durch ein einzelnes Rotorrad 12 oder zwischen benachbarten Rotorrädern 12 bestehen. Beispielsweise kann gemäß Darstellung in 2 die Einlassöffnung 24 oder die Auslassöffnung 26 aus einem radialen Bohrloch zwischen benachbarten Rotorrädern 12 bestehen. Auf diese Weise kann ein Fluid durch die Einlassöffnung 24 in den Fluidkanal und durch und/oder um die Rotorräder 12 strömen, bevor es den Fluidkanal durch die Auslassöffnung 26 gemäß Darstellung durch die Strömungspfeile in 1 verlässt.As shown in 1 contains the rotor 10 several cavities 22 between adjacent rotor wheels 12 and through them. The cavities 22 reduce the total weight of the rotor. 10 , In addition, the cavities represent 22 one or more fluid channels between and around the adjacent rotor wheels 12 ready. The fluid channels contain at least one inlet opening 24 and at least one outlet opening 26 in fluid communication with the inlet port 24 , The inlet and / or outlet openings 24 . 26 may be from any suitable channel, plenum, or passageway through a single rotor wheel 12 or between adjacent rotor wheels 12 consist. For example, as shown in FIG 2 the inlet opening 24 or the outlet opening 26 from a radial borehole between adjacent rotor wheels 12 consist. In this way, a fluid can pass through the inlet opening 24 into the fluid channel and through and / or around the rotor wheels 12 flow before passing the fluid channel through the outlet port 26 as shown by the flow arrows in 1 leaves.

Eine verstellbare Blende 28 kann in dem Fluidkanal in wenigstens einer von den Einlass- und Auslassöffnungen 24, 26 angeordnet sein, um den Fluiddurchfluss durch den Fluidkanal zu steuern. Beispielsweise kann die verstellbare Blende 28 eine erste Position haben, die einen Fluiddurchfluss durch wenigstens eine der Einlass- oder Auslassöffnungen 24, 26 zulässt, und eine zweite Position, die einen Fluiddurchfluss durch wenigstens eine von den Einlass- und Auslassöffnungen 24, 26 verringert und/oder verhindert. Die verstellbare Blende 28 kann jeden geeigneten Mechanismus aufweisen, der dem Fachmann bekannt ist, um einen Fluiddurchfluss zu begrenzen oder zu verhindern. Beispielsweise kann die verstellbare Blende 28 gemäß Darstellung in 3 ein thermisch betätigtes Ventil 30 aufweisen, das auf Temperaturänderungen in den Rotorrädern 12 reagiert. Gemäß Darstellung in 3 kann das Ventil 30 einen Kolben 32 oder eine mit einer Membrane 34 innerhalb des Ventils 30 verbundene Scheibe enthalten. Bei niedrigeren Temperaturen kann sich die Membrane 34 zusammenziehen, um den Kolben 32 oder die Scheibe in das Ventil 30 zu ziehen, um die verstellbare Blende 28 in die erste Position zu versetzen, die einen Fluiddurchfluss durch wenigstens eine von den Einlass- oder Auslassöffnungen 24, 26 erlaubt oder zulässt. Während die Temperatur des Rotorrades 12 und somit des Rotors 10 zunimmt, kann sich die Membrane 34 ausdehnen und den Kolben 32 oder die Scheibe aus dem Ventil 30 drücken, um die zugeordnete Einlass- oder Auslassöffnung 24, 26 zu verkleinern oder vollständig zu verschließen. Wenn der Kolben 32 oder die Scheibe in der zugeordneten Einlass- oder Auslassöffnung 24, 26 ausgefahren ist, befindet sich die verstellbare Blende 28 in der zweiten Position, welche den Fluidstrom durch wenigstens eine von den Einlass- und Auslassöffnungen 24, 26 verringert oder verhindert.An adjustable bezel 28 may be in the fluid channel in at least one of the inlet and outlet ports 24 . 26 be arranged to control the fluid flow through the fluid channel. For example, the adjustable aperture 28 a first position having a fluid flow through at least one of the inlet or outlet openings 24 . 26 permits, and a second position, the fluid flow through at least one of the inlet and outlet openings 24 . 26 reduced and / or prevented. The adjustable bezel 28 may include any suitable mechanism known to those skilled in the art to limit or prevent fluid flow. For example, the adjustable aperture 28 as shown in 3 a thermally actuated valve 30 exhibit that on temperature changes in the rotor wheels 12 responding. As shown in 3 can the valve 30 a piston 32 or one with a membrane 34 inside the valve 30 connected disc included. At lower temperatures, the membrane can 34 contract to the piston 32 or the disc in the valve 30 to pull the adjustable bezel 28 in the first position, the fluid flow through at least one of the inlet or outlet openings 24 . 26 allowed or allowed. While the temperature of the rotor wheel 12 and thus the rotor 10 increases, the membrane can 34 stretch and the piston 32 or the disc from the valve 30 Press to locate the associated inlet or outlet port 24 . 26 to shrink or completely close. When the piston 32 or the disc in the associated inlet or outlet port 24 . 26 is extended, is the adjustable aperture 28 in the second position, which controls the flow of fluid through at least one of the inlet and outlet ports 24 . 26 reduced or prevented.

Gemäß Darstellung in 1 kann die verstellbare Blende 28 mit einer Steuerung 36 für einen ferngesteuerten Betrieb der verstellbaren Blende 28 in alternativen Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung verbunden sein. Wie hierin beschrieben, besteht die technische Auswirkung der Steuerung 36 in der Übertragung eines Signals 38 an die verstellbare Blende 28, um die verstellbare Blende 28 ferngesteuert zu betreiben. Die Steuerung 36 kann eine eigenständige Komponente, wie z. B. ein Temperatursensor oder Zeitgeber oder eine Unterkomponente sein, die in irgendeinem im Fachgebiet bekannten Computersystem, wie z. B. einem Laptop, einem Personal Computer, einem Minicomputer oder einem Großcomputer enthalten ist. Die hierin diskutierten verschiedenen Steuerungs- und Computersysteme sind auf keinerlei spezielle Hardwarearchitektur oder Konfiguration beschränkt. Ausführungsformen der hierin beschriebenen Systeme und Verfahren können durch eine oder mehrere Allzweck- oder spezifisch angepasste Steuerungen implementiert werden, die in irgendeiner geeigneten Weise angepasst sind, um die gewünschte Funktionalität zu liefern. Beispielsweise kann die Steuerung 36 dafür angepasst sein, eine zusätzliche Funktionalität entweder ergänzend zu dem oder mit dem vorliegenden Erfindungsgegenstand nicht zusammenhängend bereitzustellen. Wenn Software verwendet wird, kann jede geeignete Programmierung, Script oder andere Art von Sprache oder Kommunikation von Sprachen verwendet werden, um die hierin enthaltenen Lehren zu implementieren. Jedoch können einige hierin beschriebene und offengelegte Systeme und Verfahren auch durch eine festverdrahtete Logik oder eine andere Schaltung einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, anwendungsspezifische Schaltkreise implementiert werden. Natürlich können verschiedene Kombinationen von durch Computer ausgeführter Software und von direkt verdrahteter Logik oder anderen Schaltungen auch geeignet sein.As shown in 1 can the adjustable aperture 28 with a controller 36 for remotely controlled operation of the adjustable bezel 28 in alternative embodiments within the scope of the present invention. As described herein, the technical effect is control 36 in the transmission of a signal 38 to the adjustable aperture 28 to the adjustable aperture 28 operate remotely. The control 36 can be a standalone component, such as Example, a temperature sensor or timer or a sub-component, which in any known in the art computer system, such as. As a laptop, a personal computer, a minicomputer or a large computer is included. The various control and computer systems discussed herein are not limited to any particular hardware architecture or configuration. Embodiments of the systems and methods described herein may be implemented by one or more general purpose or customized controllers that are adapted in any suitable manner to provide the desired functionality. For example, the controller 36 be adapted to provide additional functionality either in addition to or inconsistent with the subject invention. When software is used, any suitable programming, script, or other type of language or communication of languages may be used to implement the teachings contained herein. However, some systems and methods described and disclosed herein may also be implemented by hardwired logic or other circuitry including, but not limited to, application specific circuitry. Of course, various combinations of computer-implemented software and direct-wired logic or other circuitry may also be suitable.

Das von der Steuerung 36 erzeugte Signal 38 kann auf irgendeinen von verschiedenen überwachten Parametern basieren, die die Temperatur des Rotors 10, den Wärmegradienten über dem Rotorprofil und/oder andere thermische Belastungen über dem Rotor 10 wiedergeben. Beispielsweise kann das Signal 38 eine Temperatur des Rotors 10 wiedergeben oder darauf basieren, die anzeigt, dass das Temperaturprofil über dem Rotor 10 ein Gleichgewicht erreicht hat. Ebenso kann das Signal 38 die Temperatur des den Verdichter verlassenden verdichteten Arbeitsfluids wiedergeben oder darauf basieren oder die der Verbrennungsgase, die durch die Turbine strömen, die die maximale Außentemperatur des Rotors 10 anzeigt. Als ein weiteres Beispiel kann das Signal 38 ein Zeitintervall wiedergeben oder darauf basieren, das aufgrund von Berechnungen oder Tests als eine ausreichende Zeit für den Rotor zum Erreichen des Gleichgewichts ermittelt wurde.That from the controller 36 generated signal 38 can be based on any of various monitored parameters that determine the temperature of the rotor 10 , the thermal gradient across the rotor profile and / or other thermal stresses across the rotor 10 play. For example, the signal 38 a temperature of the rotor 10 or based on it, indicating that the temperature profile is above the rotor 10 has reached a balance. Likewise, the signal 38 represent or rely on the temperature of the compressed working fluid exiting the compressor, or the combustion gases passing through the turbine, which are the maximum external temperature of the rotor 10 displays. As another example, the signal 38 represent or be based on a time interval that has been determined to be sufficient time for the rotor to reach equilibrium based on calculations or tests.

Im Betrieb kann sich die verstellbare Blende 28 während des Hochfahrens der Gasturbine in der ersten oder offenen Position befinden, um einen Teil eines Prozessfluids, wie z. B. des durch den Verdichter strömenden Arbeitsfluids durch die Einlassöffnung 24 umzuleiten. Das umgeleitete Fluid würde dann durch die Fluidkanäle in dem Rotor 10 strömen, durch die Auslassöffnung 26 austreten und zu dem Strom des verdichteten Arbeitsfluids durch den Verdichter oder zu den Verbrennungsgasen in der Turbine zurückkehren. Während das umgeleitete Fluid den Rotor 10 erwärmt, schließt sich schließlich die verstellbare Blende 28. Beispielsweise veranlasst, bei thermischer Betätigung, die erhöhte Temperatur die verstellbare Blende 28 zu einer Neupositionierung in der zweiten oder geschlossenen Position, um den Fluiddurchfluss durch die Fluidkanäle zu verringern oder zu verhindern. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung 36 ein Signal 38 an die verstellbare Blende 28 liefern, um die verstellbare Blende 28 zwischen den ersten oder zweiten Positionen nach Wunsch zu positionieren.In operation, the adjustable aperture can 28 during startup of the gas turbine in the first or open position to a portion of a process fluid, such. B. the working fluid flowing through the compressor through the inlet opening 24 redirect. The redirected fluid would then pass through the fluid channels in the rotor 10 flow through the outlet opening 26 and return to the flow of compressed working fluid through the compressor or to the combustion gases in the turbine. While the redirected fluid the rotor 10 heated, finally closes the adjustable aperture 28 , For example, upon thermal actuation, the elevated temperature causes the adjustable orifice 28 to reposition in the second or closed position to reduce or prevent fluid flow through the fluid channels. Alternatively or additionally, the controller 36 a signal 38 to the adjustable aperture 28 Deliver to the adjustable bezel 28 position as desired between the first or second positions.

Die unter Bezugnahme auf die 1–3 beschriebenen Systeme können auch ein Verfahren zum Steuern des Durchflusses durch den Rotor 10 bereitstellen. Das Verfahren kann die Umleitung eines Prozessfluids, beispielsweise eines verdichteten Arbeitsfluids aus dem Verdichter, und den Durchfluss des umgeleiteten Prozessfluids durch die Fluidkanäle in dem Rotor 10 beinhalten. Das Verfahren kann ferner die Verringerung des Durchflusses des umgeleiteten Prozessfluids durch die Fluidkanäle in dem Rotor 10 beispielsweise auf der Basis eines vorbestimmten Temperaturgrenzwertes oder eines vorbestimmten Zeitgrenzwertes beinhalten. In speziellen Ausführungsformen können die verstellbare Blende 28 oder das Ventil zum Verringern des Durchflusses des umgeleiteten Prozessfluids durch den Kanal in dem Rotor 10 verwendet werden, und die Steuerung 36 kann ein Signal 38 auf der Basis einer Temperatur oder Zeit erzeugen.With reference to the 1 - 3 The systems described may also include a method of controlling the flow through the rotor 10 provide. The method may include bypassing a process fluid, such as a compressed working fluid from the compressor, and flowing the redirected process fluid through the fluid passages in the rotor 10 include. The method may further include reducing the flow of the redirected process fluid through the fluid channels in the rotor 10 For example, based on a predetermined temperature limit or a predetermined time limit include. In specific embodiments, the adjustable bezel 28 or the valve for reducing the flow of the redirected process fluid through the channel in the rotor 10 be used, and the controller 36 can be a signal 38 generate on the basis of a temperature or time.

Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart offenzulegen, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.This description uses examples to disclose the invention, including its best mode, and also to enable any person skilled in the art to practice the invention, including making and using all of the elements and systems, and performing all of the methods involved. The patentable scope of the invention is defined by the claims, and may include other examples that will be apparent to those skilled in the art. Such other examples are intended to be within the scope of the invention if they have structural elements that do not differ from the literal language of the claims, or if they include equivalent structural elements with insubstantial differences from the literal languages of the claims.

Ein System zum Steuern des Durchflusses durch einen Rotor 10 enthält eine Einlassöffnung 24 in dem Rotor 10 und eine Auslassöffnung 26 in dem Rotor 10. Die Auslassöffnung 26 steht mit der Einlassöffnung 24 in Fluidverbindung. Eine verstellbare Blende 28 ist in wenigstens einer von der Einlass- oder Auslassöffnung 24, 26 angeordnet. Ein Verfahren zum Steuern des Durchflusses durch einen Rotor 10 beinhaltet die Umleitung eines Prozessfluids und den Durchfluss des umgeleiteten Prozessfluids durch einen Fluidkanal 22 in dem Rotor 10. Das Verfahren beinhaltet ferner die Verringerung des Durchflusses des umgeleiteten Prozessfluids durch den Fluidkanal in dem Rotor 10.A system for controlling the flow through a rotor 10 contains an inlet opening 24 in the rotor 10 and an outlet opening 26 in the rotor 10 , The outlet opening 26 stands with the inlet opening 24 in fluid communication. An adjustable bezel 28 is in at least one of the inlet or outlet port 24 . 26 arranged. A method of controlling the flow through a rotor 10 involves the diversion of a process fluid and the flow of the redirected process fluid through a fluid channel 22 in the rotor 10 , The method further includes reducing the flow of the redirected process fluid through the fluid channel in the rotor 10 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Rotorrotor
1212: Rotorradrotorwheel
1414: Verbindungsstangeconnecting rod
1616: Mittelliniecenter line
1818: rotierende Laufschaufelrotating blade
2020: stationärer Leitapparatstationary distributor
2222: Hohlraumcavity
2424: Einlassöffnunginlet port
2626: Auslassöffnungoutlet
2828: verstellbare Blendeadjustable aperture
3030: VentilValve
3232: Kolbenpiston
3434: Membranemembrane
3636: Steuerungcontrol
3838: Signalsignal

Claims

System for controlling the flow through a rotor ( 10 ), comprising: a. an inlet opening ( 24 ) in the rotor ( 10 ); b. an outlet opening ( 26 ) in the rotor ( 10 ), wherein the outlet opening ( 26 ) with the inlet opening ( 24 ) is in fluid communication; c. an adjustable aperture ( 28 ) located in at least one of the inlet or outlet ports ( 24 . 26 ) is arranged.

The system of claim 1, further comprising a plurality of channels ( 22 ) in the rotor ( 10 ) between the inlet opening ( 24 ) and the outlet opening ( 26 ) having.

System according to one of the preceding claims, wherein the adjustable diaphragm ( 28 ) a valve ( 30 ) having.

System according to one of the preceding claims, wherein the adjustable diaphragm ( 28 ) has a first position and a second position, the first position having a flow through at least one of the inlet or outlet ports (10). 24 . 26 ), and wherein the second position allows flow through at least one of the inlet or outlet ports (10). 24 . 26 ) prevented.

A system according to any one of the preceding claims, further comprising a controller ( 36 ), which with the adjustable aperture ( 28 ) connected is.

A system according to claim 5, wherein the controller ( 36 ) a signal ( 38 ) for the adjustable aperture ( 28 ), the signal ( 38 ) based on a temperature.

A system according to any of claims 5-6, wherein the controller ( 36 ) a signal ( 38 ) for the adjustable aperture ( 28 ), the signal ( 38 ) based on a time.

Method for controlling the flow through a rotor ( 10 ), with the steps: a. Diverting a process fluid; b. Flow through the redirected process fluid through a fluid channel ( 22 ) in the rotor ( 10 ); and c. Reducing the flow of the redirected process fluid through the fluid channel ( 22 ) in the rotor ( 10 ).

The method of claim 8, further comprising the step of redirecting the process fluid from a compressor.

The method of any of claims 8-9, further comprising the step of reducing the flow of the redirected process fluid through the Fluid channel ( 22 ) in the rotor ( 10 ) based on a predetermined temperature limit.

The method of any of claims 8-10, further comprising the step of reducing the flow of the redirected process fluid through the fluid channel (10). 22 ) in the rotor ( 10 ) based on a predetermined time limit.

Method according to one of claims 8-11, further comprising the step of actuating a valve ( 30 ), the flow of the redirected process fluid through the fluid channel ( 22 ) in the rotor ( 10 ) to reduce.

The method of claim 12, further comprising the step of generating a signal ( 38 ) for the valve ( 30 ), where the signal ( 38 ) based on a temperature.

The method of any one of claims 12-13, further comprising the step of generating a signal ( 38 ) for the valve ( 30 ), where the signal ( 38 ) based on a time.