[其他]提高了熱效率的燃氣輪機

無效

• 申請號: 86101144
• 申請日: 1986-02-25
• 公開（公告）號: CN86101144A
• 公開（公告）日: 1986-08-20
• 發明（設計）人: 威廉·羅納德·海因斯
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C3/30
• 分類號: F02C3/30;F02C9/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 宋敏,章社杲

本發明涉及燃氣輪機，更具體地說是涉及適合于引入蒸汽流的燃氣輪機。

陸用或船用的燃氣輪機經常是由航空發動機改型而來，這種發動機的設計保證在飛機上工作時能得到最高的熱效率。發動機設計時預先就規定了它的特性，如決定質量流量的壓力和容積范圍。設計還應使壓縮機和渦輪的工作相匹配，以避免壓縮機接近喘振狀態。在技術上有時也稱之為提供一個“喘振裕度”，而將壓縮機設計成使其沿壓縮機的工作曲線工作。

因為這種改型的燃氣輪機是用于陸地或船上的，所以有可能通過向發動機主氣流中引入額外的高能量流體以提高熱效率和輸出功率。這種高能流體，有時采用蒸汽，它的定壓比熱C_p大于流過發動機的常規工作氣流的定壓比熱C_p。將這種高能流體噴入燃氣輪機中去的方案在約翰遜（Johnson）1984年4月27日申請的并轉讓給了本發明的受讓人的專利申請系列號為604670中已作了介紹，因此本文參考了該申請中有關的內容，如那個申請中所述，作為高能流體的蒸汽可以利用燃氣輪機產生的熱將水轉換為蒸汽來獲得，或者蒸汽也可以來自外部的能源，如過剩的工業生產用汽。

本發明的主要目的是提供一種通過使用高能蒸汽提高熱效率和輸出功率的燃氣輪機以及制造和控制這種發動機的方法。

本發明的另一個目的是通過用高能流體取代構成燃氣輪機工作氣流的這種低能流體以提高熱效率。

本發明還有一個目的是改進現有設計的燃氣輪機以提高那些具有預定工作特性的發動機的熱效率和輸出功率。

這些目的和其它目的以及本發明的優點可從下面的詳細介紹、附圖和實施例中得到全面的了解。所有這些只是作為本發明的典型實例而不限制本發明的范圍。

簡單地說，本發明的一種形式是提供一種燃氣輪機，它按工作氣流的流動方向依次包括，壓縮裝置，燃燒裝置，第一渦輪和第二渦輪，此外還具有一個氣流旁路裝置，它在發動機第一個位置與發動機相連，該位置位于至少部分壓縮裝置的下游和第一渦輪控制面積，例如渦輪導向器的上游。旁路裝置用于從發動機氣流中引出具有第一壓力的一部分工作流體。此外還包括一個第一噴射裝置，它接受從氣流旁路裝置來的氣流并在第一渦輪控制面積下游的第二個發動機位置與發動機相連。第一噴射裝置用于將由旁路裝置引走的工作氣流的至少一部分重新噴射到發動機氣流中，發動機的第二個位置選擇為使該處工作氣流的壓力低于第一壓力以保證正向流動。第一閥門裝置與旁路裝置及第一噴射裝置協同工作以調整在第一個位置處從旁路引走的和在第二個位置處噴射進的流量。在發動機的第一和第二位置之間的第三位置處，第二噴射裝置將高能蒸汽噴射進發動機的工作氣流中，噴射壓力大于第三位置處工作氣流的壓力以保證正向流動。在第三個位置噴射的蒸汽之質量流量大體上等于在第一個位置處從旁路引走的氣流的質量流量。由此可見，通過發動機的質量流量基本上保持不變。第二閥門裝置與第二噴射裝置協同工作以調整通過第二噴射裝置所噴射的蒸汽量。第一和第二閥門裝置根據發動機的工作特性由控制裝置操縱以控制和調整通過第一和第二閥門裝置中的氣流量和蒸汽量進而保持預定的發動機設計氣流壓力特性和容積特性不變。

本發明的另一種形式是一種控制上述普通燃氣輪機以提高其熱效率和輸出功率的方法。它采取的措施是從發動機的第一區引出一部分氣流并至少將此引出氣流的一部分重新噴射到下游的第二區中去。高能蒸氣噴入發動機第三區，蒸汽的質量流量大體上等于引走的氣流的質量流量?？刂坪驼{整如上所述發動機工作氣流的旁路和蒸汽的噴射以保持發動機預定的設計特性不變。

在本發明的再一種形式中，提供了一種改進上述現有設計普通燃氣輪機以提高其熱效率的方法。該方法包括在發動機的第一個位置連有一個旁路裝置，而第一噴射裝置在第二個位置與發動機相連，第一閥門與旁路氣流相連以調整從發動機旁路引出和回到發動機的工作氣流的流量。第二噴射裝置在第三個位置與發動機相連，它包括第二閥門裝置，用以調整蒸汽的噴射量。如上所述控制系統根據發動機的工作特性操縱第一和第二閥門裝置以便控制氣流和蒸汽的流量。以提高發動機的熱效率和輸出功率使其超過現有發動機設計時所預定的熱效率。

圖1為本發明結構比較簡單的發動機示意圖

圖2為本發明結構較為復雜的發動機示意圖