具有可变入口导向叶片的双卷轴工业燃气涡轮发动机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109415948A(43)申请公布日2019.03.01(21)申请号201780038624.4J·T·采卡(22)申请日2017.04.25(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司(30)优先权数据4420515/137,2482016.04.25US代理人郑勇15/174,0512016.06.06US(51)Int.Cl.(85)PCT国际申请进入国家阶段日F01D15/10(2006.01)2018.12.21F01D17/16(2006.01)F02C3/04(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据F04D27/02(2006.01)PCT/US2017/0294012017.04.25F02C6/12(2006.01)(87)PCT国际申请的公布数据F02C9/20(2006.01)WO2017/189566EN2017.11.02F02C9/54(2006.01)(71)申请人佛罗里达涡轮技术股份有限公司地址美国佛罗里达州(72)发明人S·E·默里J·D·布罗斯特迈尔R·B·琼斯B·J·布朗权利要求书2页说明书7页附图6页(54)发明名称具有可变入口导向叶片的双卷轴工业燃气涡轮发动机(57)摘要一种大型框架重型工业燃气涡轮发动机，其能够产生两倍于普通单卷轴工业发动机的功率输出并且在炎热的天气下仍然能以满功率运转。该发动机包括以当地电网同步的速度直接驱动发电机的高卷轴，具有低压涡轮机(LPT)的低卷轴，该低卷轴通过来自高压涡轮机排出的排气来驱动低压压缩机(LPC)。低压卷轴能够以比标准温度条件所需的速度更高的速度来运转以产生更大的质量流。具有可变IGV的涡轮机，其中，叶片翼片在内扣合部和外扣合部之间延伸，翼片的旋转中心位于翼片的压力空气动力中心的尾部。翼片的后缘(TE)在多个扣合部之间延伸，以消除翼片TE以及涡轮机静态部分之间的间隙。CN109415948ACN109415948A权利要求书1/2页1.一种用于发电的大型框架重型工业燃气涡轮发动机(5)，所述大型框架重型工业燃气涡轮发动机包括：高卷轴，所述高卷轴具有高压压缩机(51)、燃烧室(53)、以及高压涡轮机(52)；发电机(55)，所述发电机以与本地电网同步的速度由所述高卷轴直接驱动以产生电力；低卷轴，所述低卷轴具有低压涡轮机(61)以及低压压缩机(62)，所述低卷轴以及高卷轴连接在一起，以使得自所述高压涡轮机(52)排出的涡轮排气驱动所述低压涡轮机(61)；压缩空气管线(67)，所述压缩空气管线将所述低压压缩机(62)连接到所述高压压缩机(51)，以向所述高压压缩机(51)提供压缩空气；用于所述低压涡轮机(61)的第一可变入口导向叶片组件(58)；以及用于所述低压压缩机(62)的第二可变入口导向叶片组件(64)，用于所述低压涡轮机(61)的可变入口导向叶片组件(58)调节功率输出以驱动所述低压压缩机(62)，以使得所述高卷轴能够在标准温度的天气及炎热温度的天气下均以满功率运转。2.根据权利要求1所述的大型框架重型工业燃气涡轮发动机(5)，还包括：用于所述高压压缩机(51)的第三可变入口导向叶片组件(57)。3.根据权利要求1所述的大型框架重型工业燃气涡轮发动机(5)，其中，所述低卷轴设计成以高于标准iso工作温度所需的速度下运行，以使得在炎热的天气下，标准质量流能够通过所述发动机(5)并以满载功率驱动发电机(55)。4.根据权利要求1所述的大型框架重型工业燃气涡轮发动机(5)，其中，所述低卷轴不在所述高卷轴内转动。5.根据权利要求1所述的大型框架重型工业燃气涡轮发动机(5)，其中：所述发电机(55)为60赫兹的发电机；并且所述工业燃气涡轮发动机(5)能够产生500MW的功率。6.根据权利要求1所述的大型框架重型工业燃气涡轮发动机(5)，其中：所述发电机(55)为50赫兹的发电机；并且所述工业燃气涡轮发动机(5)能够输出720MW的功率。7.一种应用于燃气涡轮发动机的具有可变入口导向叶片组件的涡轮机，包括：位于涡轮机转子叶片的气流方向上游位置的可变入口导向叶片(10)，所述可变入口导向叶片(10)具有翼片(11)，上扣合部(12)和下扣合部(13)，所述翼片(11)在所述上扣合部(12)和所述下扣合部(13)之间延伸，所述翼片(11)具有前缘(LE)，后缘(TE)，压力的空气动力中心(CP)以及旋转中心(CR)，所述旋转中心(CR)位于翼片(11)的压力的空气动力中心的气流方向的下游。8.根据权利要求7所述的具有可变入口导向叶片组件的涡轮机，其中所述翼片(11)的后缘(TE)从上扣合部(12)和下扣合部(13)的外半径沿翼片弦向方向向内定位。9.根据权利要求