ES2300341T3 - Metodo de operacion de una turbina de gas de ciclo variable. - Google Patents

Abstract

Un método para hacer funcionar un motor (10) de turbina de gas de ciclo variable, incluyendo el motor (10) un primero y un segundo compresores (18, 16), un aparato de combustión (20) y una primera y una segunda turbinas (22, 24) destinadas a accionar el primero y el segundo compresores (18, 16), respectivamente, por medio de árboles de interconexión, por el que se incluyen medios para variar la capacidad de la segunda turbina (24), caracterizándose el método por el paso de, para un requisito de potencia del motor determinado, variar la capacidad de la segunda turbina (24) para variar, de modo correspondiente, la capacidad de la primera turbina (22), evitando así el bombeo del segundo compresor (16).

Description

Método de operación de una turbina de gas de ciclo variable.

La invención se refiere a motores de turbinas de gas, y, particularmente, a motores de turbinas de gas de ciclo variable para aplicaciones de aviación.

Los motores de turbinas de gas de gran eficacia para aplicaciones de aviación requieren una relación de compresión global elevada en sus compresores con el fin de minimizar el consumo de combustible. Una relación de compresión global típica para un motor de este tipo podría ser superior a 40:1, y ello da lugar a la necesidad de compresores con muchas etapas y relaciones de compresión elevadas en cada etapa. Los compresores suelen diseñarse de modo que su eficacia sea máxima a velocidades elevadas, lo que puede provocar dificultades a velocidades más bajas.

Si las condiciones operativas a las que se someta una pala de compresor se alejan demasiado del objetivo de diseño puede producirse la ruptura del flujo de aire y/o pueden producirse vibraciones inducidas aerodinámicamente. Si el motor reclama un aumento de presión del compresor mayor de lo que éste pueda soportar, se produce el fenómeno de "bombeo". Ello lleva consigo una ruptura instantánea del flujo en el motor y la expulsión de aire a alta presión del sistema de combustión hacia adelante, a través del compresor. Ello produce un gran "bang" y da lugar a pérdida de empuje del motor.

Los compresores se diseñan con un margen adecuado, para garantizar que se evite la zona inestable en la que pueda producirse bombeo. El margen entre la zona inestable y la línea de trabajo de un compresor particular se conoce como margen de bombeo.

Para compresores previstos de manera que presenten alta eficacia a altas velocidades, el margen de bombeo a velocidades bajas tiende a ser muy pequeño. Con el fin de superar el problema del margen de bombeo pequeño, pueden hacerse varios ajustes en el compresor a tales velocidades bajas, como sigue.

Un método para mejorar el margen de bombeo a velocidades bajas consiste en prever el control del flujo de aire en el diseño del compresor. Puede materializarse en forma de aletas directrices de entrada variables en la primera etapa y aletas de estator variables en etapas subsiguientes. A medida que la velocidad del compresor se reduzca en relación con su valor de diseño, estas aletas estáticas se cierran progresivamente, con el fin de mantener un ángulo de aire aceptable sobre las palas de rotor siguientes. De manera alternativa, o adicional, puede purgarse aire del compresor, para reducir su relación de compresión. Ello tiende a aumentar el margen de bombeo hasta un nivel aceptable. Pero presenta un efecto adverso en lo que se refiere a consumo de combustible.

Otros modos conocidos de conseguir un margen de bombeo aceptable llevan consigo usar etapas de compresor adicionales, con el fin de reducir la relación de compresión en cada etapa, o usar eficacias de compresor menores. La primera solución es cara, mientras que la segunda da lugar a un consumo de combustible inadecuado.

El documento EPO 247.084 describe una disposición de turbina de gas de circuito cerrado en la que, en funcionamiento normal, el árbol de alta presión (de salida) funciona a velocidad fija. En el caso de que se produzca un fallo de sincronización entre el generador y la "red", se evita la velocidad en exceso de la turbina de alta presión mediante aletas de ajuste, inmediatamente aguas arriba de la turbina de baja presión, que hagan que la turbina de baja presión deje de aumentar su caída de presión. Ello reduce el trabajo del árbol de alta presión para evitar tal velocidad en exceso. La entrega de potencia de la turbina de baja presión se mantendrá sustancialmente invariable. Este sistema es adecuado sólo para la prevención de velocidades en exceso y no mejora la eficacia ni el funcionamiento del motor.

El documento US 3.751.909 describe un motor de turbina de gas con múltiples árboles que comprende una pluralidad de compresores y turbinas. Se purga aire de uno o varios compresores en el motor para refrigerar componentes del mismo y para asegurar la estanqueidad entre los conjuntos giratorios y estacionarios de los distintos sistemas de rotor, y está previsto, además, un conducto de derivación para el control del flujo de aire del compresor de alta presión. Este control del flujo de aire se utiliza durante la aceleración desde el arranque a la velocidad en modo inactivo, con objeto de evitar condiciones de bombeo en el compresor de alta presión. El conducto de derivación permite la comunicación de fluido entre la salida del compresor de alta presión y, aguas abajo de la turbina de baja presión, las aletas directrices de salida. Esta disposición no controla la capacidad de la turbina de presión intermedia y, por tanto, no reparte el trabajo entre los compresores de media y alta presión.

El documento GB 710.324 describe un motor de un solo cuerpo con un conducto equilibrador que conecta una etapa intermedia de un único compresor con la turbina o el escape. Esta disposición equilibra la presión de entrega del compresor con la presión de entrada a la turbina, a plena potencia. Al equilibrar las presiones se evita el bloqueo del compresor. Pero, para un requisito de potencia de motor determinado, no hay reparto de requisitos de salida de potencia entre los cuerpos de media y alta presión.

De acuerdo con un aspecto de la invención, se ofrece un método para hacer funcionar un motor de turbina de gas de ciclo variable, incluyendo el motor un primero y un segundo compresores, un aparato de combustión y una primera y una segunda turbinas, destinadas a accionar, respectivamente, el primero y el segundo compresores por medio de árboles de interconexión, incluyéndose medios para variar la capacidad de la segunda turbina, caracterizándose el método por el paso de, para un requisito de potencia de motor determinado, variar la capacidad de la segunda turbina para variar, correspondientemente, la capacidad de la primera turbina, evitando así el bombeo del segundo compresor.

Preferiblemente, cuando el motor funcione a baja potencia se aumenta la capacidad de la turbina de capacidad variable, reduciendo de ese modo la relación de compresión de dicha turbina y la relación de compresión del compresor que accione. Cuando se reduce la relación de compresión de la turbina de capacidad variable aumenta la relación de compresión de una turbina aguas arriba de ella, aumentando así la relación de compresión de un compresor accionado por ella.

Preferiblemente, la primera turbina funciona a mayor presión que la segunda turbina y el primer compresor funciona a mayor presión que el segundo compresor, caracterizándose el método por incluir medios para variar la capacidad de la segunda turbina.

Opcionalmente, el motor incluye una tercera turbina, destinada a accionar un tercer compresor o ventilador, funcionando la tercera turbina y el tercer compresor o ventilador a presiones menores que la primera turbina y el primer compresor y que la segunda turbina y el segundo compresor.

Preferiblemente, los medios para variar la capacidad de la turbina incluyen medios para reducir la relación de compresión de la turbina, con el fin de reducir la relación de compresión del compresor que la turbina accione.

Alternativamente, los medios para variar la capacidad de la turbina incluyen medios para variar el trabajo hecho por la turbina y el par aplicado por la turbina en el árbol que conecte la turbina con el compresor que accione.

Preferiblemente, el motor incluye medios para purgar aire de uno o más de los compresores, y alimentar tal aire a una región de aguas abajo de la segunda turbina, y en comunicación de fluido con ella, para variar así la capacidad de la segunda turbina.

Preferiblemente, una aleta de estator, aguas abajo de la segunda turbina, es hueca e incluye una pluralidad de orificios que atraviesan una pared de la misma, y están previstos medios para hacer pasar aire al interior de la aleta de estator con el fin de permitir la eyección del aire, a través de los orificios, a una región de aguas abajo de la segunda turbina.

Preferiblemente, los medios para variar la capacidad de la turbina comprenden un tubo con una válvula de control.

Preferiblemente, los medios para variar la capacidad de la turbina comprenden un distribuidor previsto en un cárter de la turbina.

Alternativamente, los medios para variar la capacidad de la turbina incluyen un conjunto de aletas de estator destinadas a dirigir aire sobre un conjunto de rotor de la turbina, comprendiendo el conjunto de aletas de estator una agrupación anular de aletas de estator que se extienden en dirección sustancialmente radial, separadas circunferencialmente de manera que definan zonas de estrangulamiento entre ellas, siendo las aletas de estator susceptibles de ser ajustadas para variar la amplitud de las zonas de estrangulamiento entre aletas de estator adyacentes.

Preferiblemente, las aletas de estator son susceptibles de ser ajustadas continuamente, de manera que la amplitud de las zonas de estrangulamiento pueda variar continuamente entre un valor máximo y un valor mínimo.

Preferiblemente, las aletas de estator pueden ser ajustadas con el fin de variar el ángulo con el que el aire atraviese las zonas de estrangulamiento para impactar en el conjunto de rotor de turbina.

Preferiblemente, cada aleta de estator puede ser hecha pivotar en torno a un eje que se extiende en dirección generalmente radial en relación con la aleta.

Alternativamente, cada aleta de estator incluye una parte sustancialmente fija y una parte movible, pudiendo ser hecha pivotar la parte movible en relación con la parte fija con el fin de variar la amplitud de las zonas de estrangulamiento entre aletas de estator adyacentes. La parte movible de cada aleta de estator puede ser hecha pivotar en torno a un eje que se extiende en dirección generalmente radial en relación con la aleta.

Se describirán realizaciones de la invención sólo con fines ilustrativos, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una vista en sección, esquemática, de la mitad superior de un motor de turbina de gas;

la figura 2 es un gráfico que muestra la correspondencia entre relación de compresión y flujo de aire de un compresor de un motor de turbina de gas;

la figura 3 es una ilustración parcial, esquemática, de aletas de estator variables de la técnica anterior para uso con un compresor de un motor de turbina de gas;

la figura 4 es una vista en perspectiva, esquemática, de una disposición de turbina y árbol de un motor de turbina de gas;

la figura 5 es una ilustración, esquemática, de aletas directrices de tobera variables de acuerdo con la invención;

la figura 6 es una ilustración, esquemática, de aletas directrices de tobera variables alternativas de acuerdo con la invención;

las figuras 7A y 7B son gráficos que muestran la correspondencia entre relación de compresión y flujo (adimensional) del compresor de presión intermedia y del compresor de alta presión, respectivamente, de un motor de turbina de gas de acuerdo con la invención;

la figura 8 es una vista en sección, esquemática, de un motor de turbina de gas de acuerdo con otra realización de la invención; y

la figura 9 es una vista parcial, esquemática, del motor de turbina de gas de la figura 8.

En la figura 1 se muestra un motor de turbina de gas, indicado en general mediante la referencia 10, y comprende, en relación de flujo axial, una entrada 12 de aire, un ventilador de propulsión 14, un compresor de presión intermedia 16, un compresor de alta presión 18, un equipo de combustión 20, una disposición de turbina, que comprende una turbina de alta presión 22, una turbina de presión intermedia 24 y una turbina de baja presión 26, y una tobera de escape 28.

El motor 10 de turbina de gas funciona de manera convencional, de modo que el aire admitido en la entrada 12 es acelerado mediante el ventilador 14 para generar dos flujos de aire: un primer flujo de aire, hacia el compresor de presión intermedia 16, y un segundo flujo de aire, que proporciona empuje de propulsión. El compresor de presión intermedia 16 comprime el flujo de aire dirigido hacia él antes de entregarlo al compresor de alta presión 18, en el que tiene lugar una compresión adicional.

El aire comprimido evacuado del compresor de alta presión 18 es dirigido al equipo de combustión 20, en el que es mezclado con combustible, y la mezcla es quemada. Luego, el producto de combustión caliente resultante se expande a través de las turbinas de alta, media y baja presión 22, 24 y 26, respectivamente, y, de ese modo, las acciona. El aire es evacuado finalmente por la tobera de escape 28 con el fin de generar empuje de propulsión adicional. Las turbinas de alta, media y baja presión, 22, 24 y 26, accionan los compresores de alta y media presión, 18 y 16, y el ventilador 14, por medio de árboles de interconexión adecuados.

Con el fin de que el motor de turbina de gas funcione con alta eficacia es necesario que la relación de compresión global (es decir, la relación entre la presión a la salida del compresor y la presión a la entrada del mismo) sea relativamente alta. Los motores modernos eficaces presentan una relación de compresión que puede ser superior a 40:1. Una consecuencia de esta alta relación de compresión consiste en la necesidad de compresores con gran número de etapas y relaciones de compresión elevadas en cada etapa.

Los compresores suelen diseñarse de manera que su eficacia sea máxima a velocidades elevadas. Pero ello puede provocar dificultades a velocidades bajas. Si las condiciones operativas a las que se someta una pala de compresor se alejan demasiado del objetivo de diseño puede producirse la ruptura del flujo de aire y/o pueden producirse vibraciones inducidas aerodinámicamente. Estos fenómenos pueden adoptar una de dos formas: por una parte, las palas pueden perturbar la sustentación porque el ángulo de incidencia del aire en relación con la pala sea muy grande o muy pequeño. Por otra parte, si el motor reclama una presión del compresor superior a la que las palas del compresor puedan soportar, tiene lugar lo que se conoce como "bombeo". En este caso se produce una ruptura instantánea del flujo a través del motor y el aire a alta presión del sistema de combustión es expulsado hacia adelante, a través del compresor, acompañado de un gran "bang" y una pérdida resultante de empuje del motor.

La figura 2 es un gráfico que muestra los límites del flujo de aire estable a través del compresor. Si el compresor es hecho funcionar en la zona inestable, por encima de la línea de bombeo, puede romperse el flujo de aire y producirse bombeo. Por tanto, el compresor es hecho trabajar de modo que su relación de compresión y su flujo de aire se mantengan en una línea de trabajo separada de la línea de bombeo por un margen de seguridad, denominado margen de bombeo.

Cuando se requieran relaciones de presión elevadas en un único árbol, resulta necesario prever el control del flujo de aire en el diseño de compresor, con objeto de garantizar que el margen de bombeo sea siempre grande en medida suficiente. En relación con la figura 3, cada etapa del compresor puede estar provista de aletas de estator variables 30 que puedan girar en torno a sus ejes. A medida que la velocidad del compresor se reduzca respecto a su valor de diseño, las aletas de estator se cierran progresivamente, con el fin de mantener un ángulo de aire aceptable sobre las aletas de rotor siguientes. Ello evita que se produzca bombeo, pero es relativamente complejo y caro.

Las dificultades que lleva consigo mantener un margen de bombeo adecuado son particularmente importantes en el caso del compresor de presión intermedia del motor de turbina de gas ilustrado en la figura 1.

La invención permite que el margen de bombeo del compresor de presión intermedia pueda controlarse merced a la variación de la capacidad de la turbina de presión intermedia. La capacidad de turbina se define como sigue:

capacidad turbina = \frac{caudal \ de \ aire \ x \sqrt{temperatura \ entrada \ turbina}}{presión \ entrada \ turbina}

La figura 4 ilustra una disposición conocida de turbina triple y árbol, que incluye turbinas de alta, media y baja presión, respectivamente, 22, 24 y 26. En la figura 4 las turbinas 22 y 24 de alta y media presión son, cada una, turbinas de una sola etapa, y la turbina 26 de baja presión es una turbina de dos etapas. Pero cualquiera de las turbinas puede comprender varias etapas.

Directamente aguas arriba de la turbina de presión intermedia 24, y junto a ella, hay un conjunto de aletas de estator en forma de aletas directrices 32 de tobera que se extienden radialmente. Cada etapa de la turbina de baja presión 26 incluye, también, una agrupación de aletas directrices 33 de tobera, y la turbina de alta presión incluye una agrupación de aletas directrices 35 de tobera.

Las aletas directrices de tobera dirigen los gases calientes, liberados a partir del sistema de combustión, sobre la turbina, accionando así los gases calientes la turbina mientras pierden presión.

Con referencia a la figura 5, una aleta directriz 32 de tobera de presión intermedia incluye una parte de cuerpo fija 34 y una parte de borde de fuga movible 36. La figura 6 ilustra una aleta directriz 32 de tobera alternativa capaz de pivotar en torno a un punto 38 central fijo. Cada una de las dos aletas directrices 32 de tobera ilustradas en las figuras 5 y 6 pueden ser ajustadas de manera que se muevan entre las posiciones indicadas con línea continua y las posiciones indicadas con línea discontinua. Las aletas 32 son susceptibles de ser ajustadas continuamente, de manera que puedan ser situadas en cualquier posición entre los dos extremos ilustrados.

Puede verse que cuando las aletas directrices 32 de tobera estén en las posiciones indicadas con línea continua la amplitud de la zona de estrangulamiento 40a de tobera a cuyo través sale aire de las aletas directrices de tobera con el fin de impactar en las palas de turbina es relativamente pequeña. En cambio, cuando las aletas directrices 32 de tobera se encuentren en las posiciones indicadas con línea discontinua la amplitud de la zona de estrangulamiento 40b de tobera es mayor.

Cuando el motor esté funcionando a baja velocidad, las aletas directrices 32 de tobera pueden ser movidas desde las posiciones indicadas con línea continua hasta las posiciones indicadas con línea discontinua. Ello aumenta la amplitud de la zona de estrangulamiento 40 de tobera y aumenta la capacidad de la turbina de presión intermedia, aguas abajo de las aletas directrices de tobera. La relación de compresión de la turbina de presión intermedia se reduce, la velocidad de rotación de la turbina se reduce algo y la turbina entrega, significativamente, menos potencia y menos par.

Cuando tenga lugar lo anterior, la velocidad de rotación del árbol que conecta la turbina de presión intermedia con el compresor de presión intermedia se reduce y el par transmitido por este árbol se reduce. Ello hace que el compresor intermedio reduzca su velocidad y genere una relación de compresión reducida a su través. La reducción de la relación de compresión hace que el compresor de presión intermedia funcione más lejos de la línea de bombeo.

Las figuras 7A y 7B ilustran el efecto de la invención en el funcionamiento del motor. La figura 7A es un gráfico que muestra la correspondencia entre la relación de compresión del compresor de presión intermedia y el flujo cuasi-adimensional en el compresor, y la figura 7B es un gráfico similar para el compresor de alta presión.

Cuando el motor esté funcionando a alta potencia, el compresor de presión intermedia funciona en el punto A del gráfico y el compresor de alta presión funciona en el punto B. En cada caso hay un margen de bombeo claro (42a en la figura 7A) entre el punto de trabajo y la línea de bombeo 44.

Si el motor se regula por estrangulamiento para ponerlo a baja potencia, el compresor de presión intermedia tiende a trabajar en el punto C del gráfico, y el compresor de alta presión en el punto D. Usualmente, para un motor convencional con relación de compresión elevada no es aceptable trabajar en el punto C, ya que el margen de bombeo 42b es muy pequeño. En las realizaciones mostradas en las figuras 5 y 6, a baja potencia, la capacidad de la turbina de presión intermedia puede variarse modificando la amplitud de la zona de estrangulamiento 40 entre aletas directrices de tobera de presión intermedia. A medida que se aumenta la amplitud de la zona de estrangulamiento 40, se reduce la relación de compresión de la turbina de presión intermedia. El aire que fluye a través de la turbina realiza menos trabajo y el par aplicado en el árbol disminuye. La potencia puede caer, aproximadamente, un 38%, el par, aproximadamente, un 32% y la velocidad, aproximadamente, un 9%. La turbina de presión intermedia aplica menos par, a través del árbol de conexión, en el compresor de presión intermedia, y la velocidad de rotación del árbol disminuye. Como el árbol que acciona el compresor de presión intermedia aplica menos par y reduce su velocidad, la relación de compresión en el compresor de presión intermedia se reduce. De ese modo, el compresor de presión intermedia trabaja en el punto C'' de la figura 7A. Ello mejora el margen de bombeo y permite al compresor de presión intermedia trabajar en un punto alejado considerablemente de su zona inestable, incluso a baja potencia.

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La reducción de la relación de compresión en la turbina de presión media da lugar a una disminución de la presión en el lado de aguas arriba de la turbina de presión intermedia. Ello produce un aumento de la relación de compresión en la turbina de alta presión adyacente. La turbina de alta presión aumenta así su velocidad y es capaz de ejercer más par, a través del árbol, en el compresor de alta presión. Además, el compresor de alta presión aumenta su velocidad y se produce una relación de compresión aumentada a su través. Con referencia a la figura 7B, el punto de trabajo del compresor de alta presión se desplaza del punto D al D''. El punto D'', todavía, está alejado considerablemente de la línea de bombeo 44 del compresor de alta presión.

Por tanto, la variación de la capacidad de la turbina de presión intermedia desplaza trabajo desde el compresor de presión intermedia al compresor de alta presión. El compresor de alta presión funciona alejado considerablemente de la línea de bombeo, incluso en condiciones de baja potencia, y, por tanto, es susceptible de realizar más trabajo y mantener una relación de compresión aumentada incluso a baja potencia.

Como las aletas 32 son completamente ajustables, la proporción de trabajo desplazado desde el compresor intermedio al de alta presión puede controlarse de manera muy precisa.

Una realización alternativa de la invención se ilustra en las figuras 8 y 9.

La figura 8 es una representación esquemática de parte de un motor 10 de turbina de gas que incluye un compresor de presión intermedia 16, un compresor de alta presión 18, un equipo de combustión 20, y turbinas de alta, media y baja presión, respectivamente, 22, 24 y 26. La turbina de alta presión 22 acciona el compresor de alta presión 18 por medio de un árbol 50, la turbina 24 de presión intermedia 24 acciona el compresor de presión intermedia 16 por medio de un árbol 52, y la turbina de baja presión 26 acciona el compresor de baja presión (no mostrado) por medio de un árbol 54.

Con el fin de reducir la capacidad de la turbina de presión intermedia 24, se purga aire de una etapa intermedia del compresor de alta presión 18 o de la parte trasera del compresor de presión intermedia 16 y se alimenta a una zona de aguas abajo de la turbina de presión intermedia. El aire es alimentado, por medio de un tubo 56, a través de una válvula 58 de control, a un distribuidor 60 en la cárter de la turbina.

Con referencia a la figura 9, aire del distribuidor 60 puede ser reinyectado en el cárter exterior de la turbina de presión intermedia, en una región de aguas abajo de la misma. Alternativamente el aire puede ser inyectado en aletas directrices 62 de tobera huecas que formen parte de una primera etapa de la turbina de baja presión 26. Las aletas directrices 62 de tobera huecas están formadas con agujeros 64 practicados en sus paredes exteriores, de modo que el aire introducido en ellas sea eyectado a través de los agujeros hacia una región de aguas abajo de la turbina de presión intermedia 24.

La inyección de aire a presión relativamente alta en un lado de aguas abajo de la turbina de presión intermedia reduce la relación de compresión en ella, dando lugar a menores potencia, par y velocidad de la turbina, de la misma manera que la descrita anteriormente en relación con las realizaciones de las figuras 5 y 6. El efecto en los compresores de media y alta presión es equivalente.

Las posiciones de purga pueden seleccionarse de manera que permitan el efecto de funcionamiento más deseable en cada aplicación. Puede purgarse aire no solamente del compresor de alta presión, sino, también, del compresor de presión intermedia, en una etapa intermedia o a su salida.

Alternativamente, pueden preverse puntos de reinyección de purga en la pared anular enfrentada con el rotor de turbina de presión intermedia, o aguas abajo del rotor. En este caso, las ranuras de inyección deberían formar el menor ángulo posible con la trayectoria de flujo, y se diseñarían con un ángulo de remolino apropiado.

En consecuencia, las realizaciones antes descritas ofrecen un motor de turbina de gas en el que puede variarse la capacidad de la turbina de presión intermedia. Ello permite la definición de una línea de trabajo efectiva para el compresor de presión intermedia con mayor pendiente que lo que permitiría la práctica de diseño normal, manteniendo un margen de bombeo adecuado, incluso a bajas velocidades. Además, permite diseñar el compresor intermedio con menos etapas y sin aletas variables. El compresor requiere un margen de bombeo de diseño inferior y presenta mayor eficacia. La invención permite, también, reducir el número de válvulas de purga en el compresor, mejorando la eficacia y reduciendo el ruido. El compresor de alta presión puede preverse con mayor carga por etapa, debido al reparto del trabajo entre las turbinas de alta y media presión, lo que permite un punto de funcionamiento casi constante del compresor de alta presión en casi todo un ciclo de vuelo típico.

Pueden realizarse distintas modificaciones en la realización antes descrita sin salirse del alcance de la invención. En particular, la invención puede ser usada con motores de turbina de gas industriales en los que la turbina de baja presión esté conectada con un generador eléctrico, en vez del compresor de baja presión.

Aunque en la memoria precedente se intenta atraer la atención en relación con las particularidades de la invención que se cree son de particular importancia, debe entenderse que el solicitante reivindica protección en relación con cualesquiera particularidad o combinación de particularidades patentables que anteceden relacionadas con los dibujos y/o mostradas en ellos, independientemente de que se haya puesto o no énfasis particular en ellas.

Claims (17)

1. Un método para hacer funcionar un motor (10) de turbina de gas de ciclo variable, incluyendo el motor (10) un primero y un segundo compresores (18, 16), un aparato de combustión (20) y una primera y una segunda turbinas (22, 24) destinadas a accionar el primero y el segundo compresores (18, 16), respectivamente, por medio de árboles de interconexión, por el que se incluyen medios para variar la capacidad de la segunda turbina (24), caracterizándose el método por el paso de, para un requisito de potencia del motor determinado, variar la capacidad de la segunda turbina (24) para variar, de modo correspondiente, la capacidad de la primera turbina (22), evitando así el bombeo del segundo compresor (16).

2. Un método para hacer funcionar un motor de turbina de gas de acuerdo con la reivindicación 1, por el que cuando el motor funcione a baja potencia se aumenta la capacidad de la turbina (24) de capacidad variable, reduciendo así la relación de compresión de la turbina de capacidad variable (24) y la relación de compresión del compresor (16) que dicha turbina acciona.

3. Un método según la reivindicación 2, por el que cuando la relación de compresión de la turbina de capacidad variable (24) se reduce, la relación de compresión de una turbina (22) aguas arriba de ella aumenta, aumentando así la relación de compresión del compresor (18) accionado por ella.

4. Un método para hacer funcionar un motor (10) de turbina de gas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, por el que la primera turbina (22) funciona a mayor presión que la segunda turbina (24), y el primer compresor (18) funciona a mayor presión que el segundo compresor (16), caracterizado por incluir medios para variar la capacidad de la segunda turbina (24).

5. Un método para hacer funcionar un motor (10) de turbina de gas de acuerdo con la reivindicación 4, por el que el motor incluye una tercera turbina (26) destinada a accionar un tercer compresor o ventilador (14), funcionando la tercera turbina (26) y el tercer compresor o ventilador (14) a presiones menores que la primera turbina y el primer compresor y que la segunda turbina y el segundo compresor.

6. Un método para hacer funcionar un motor de turbina de gas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, por el que los medios para variar la capacidad de la turbina incluyen medios para reducir la relación de compresión de la turbina (24), con el fin de reducir la relación de compresión del compresor (16) que acciona.

7. Un método para hacer funcionar un motor de turbina de gas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, por el que los medios para variar la capacidad de la turbina incluyen medios para variar el trabajo hecho por la turbina (24) y el par aplicado por la turbina en el árbol que conecta la turbina (24) con el compresor que acciona.

8. Un método para hacer funcionar un motor (10) de turbina de gas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, por el que el motor incluye medios (56, 58) para purgar aire de uno o más de los compresores y alimentar tal aire a una región de aguas abajo de la segunda turbina (24), y en comunicación de fluido con ella, con el fin de variar así la capacidad de la segunda turbina.

9. Un método para hacer funcionar un motor (10) de turbina de gas según la reivindicación 8, por el que una aleta de estator (62), aguas abajo de la segunda turbina, es hueca e incluye una pluralidad de orificios (64) que atraviesan una pared de la misma, y están previstos medios para hacer pasar aire al interior de la aleta de estator con el fin de permitir la eyección del aire a través de los orificios (64) hacia una región de aguas abajo de la segunda turbina
(24).

10. Un método para hacer funcionar un motor (10) de turbina de gas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, por el que los medios para variar la capacidad de la turbina (24) comprenden un tubo (56) con una válvula de control (58).

11. Un método para hacer funcionar un motor (10) de turbina de gas según la reivindicación 10, por el que se incluye un distribuidor (60) previsto en un cárter de la turbina (24).

12. Un método para hacer funcionar un motor (10) de turbina de gas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, por el que los medios para variar la capacidad de la turbina (24) incluyen un conjunto de aletas de estator para dirigir aire sobre un conjunto de rotor de la turbina, comprendiendo el conjunto de aletas de estator una agrupación anular de aletas (32) de estator, que se extienden en dirección sustancialmente radial, separadas circunferencialmente de manera que definan zonas de estrangulamiento (40) entre ellas, pudiendo ser ajustadas las aletas (32) de estator con el fin de variar la amplitud de las zonas de estrangulamiento (40) entre aletas (32) de estator adyacentes.

13. Un método para hacer funcionar un motor (10) de turbina de gas según la reivindicación 12, por el que las aletas (32) de estator son susceptibles de ser ajustadas continuamente de manera que la amplitud de las zonas de estrangulamiento pueda variar continuamente entre un valor máximo y un valor mínimo.

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14. Un método para hacer funcionar un motor (10) de turbina de gas según las reivindicaciones 12 o 13, por el que las aletas de estator (32) pueden ser ajustadas con el fin de variar el ángulo de paso de aire por las zonas de estrangulamiento para impactar en el conjunto de rotor de turbina.

15. Un método para hacer funcionar un motor (10) de turbina de gas según cualquiera de las reivindicaciones 12, 13 o 14, por el que cada válvula (32) de estator puede ser hecha pivotar en torno a un eje que se extiende en dirección generalmente radial en relación con la aleta.

16. Un método para hacer funcionar un motor (10) de turbina de gas según las reivindicaciones 12, 13 o 14, por el que cada aleta (32) de estator incluye una parte sustancialmente fija (34) y una parte movible (36), pudiendo ser hecha pivotar la parte movible en relación con la parte fija con el fin de variar la amplitud de las zonas de estrangulamiento entre aletas (32) de estator adyacentes.

17. Un método para hacer funcionar un motor (10) de turbina de gas según la reivindicación 16, por el que la parte movible (36) de cada aleta de estator puede ser hecha pivotar en torno a un eje que se extiende en dirección generalmente radial en relación con la aleta (32).