本發明涉及渦輪機領域,并且更具體地涉及用于燃氣渦輪機的進氣系統。
背景技術:在渦輪機中,空氣通入壓縮機的進氣部中。空氣通過壓縮機的各級,以形成壓縮空氣流。一部分壓縮空氣流通向燃燒組件并且另一部分壓縮空氣流通向渦輪部分且用于冷卻。在燃燒組件中,壓縮空氣流與燃料混合并且燃燒,以形成高溫氣體流和排放氣體。高溫氣體流通過過渡件被引導至渦輪部分。過渡件將高溫氣體流引向渦輪部分的熱氣體路徑。高溫氣體流膨脹通過渦輪部分的各級,從而將熱能轉化成機械能,轉化所得的機械能使渦輪軸旋轉。渦輪部分可以用于多種應用中,其中包括向泵、發電機、交通工具等提供動力。
技術實現要素:根據示例性實施例的一個方面,一種燃氣渦輪機進氣系統包括管道構件,管道構件具有進氣部分,進氣部分通過中間部分流體聯接至排氣部分。進氣部分、排氣部分、以及中間部分限定了流體流動區域。節流系統在進氣部分、排氣部分、和中間部分中的一個處布置在管道構件中。節流系統被構造和布置成選擇性地建立通過流體流動區域的壓降。根據示例性實施例的另一個方面,一種控制通過用于燃氣渦輪機的進氣系統的進氣壓降的方法包括:建立用于燃氣渦輪機的操作模式;以及調節設置在進氣系統的管道構件中的節流系統,以基于操作模式控制對燃氣渦輪機的進氣壓力。根據示例性實施例的又一個方面,一種燃氣渦輪機包括:壓縮機部分,壓縮機部分具有壓縮機進氣部;渦輪部分,渦輪部分機械聯接至壓縮機部分;燃燒器組件,燃燒器組件流體連接至壓縮機部分和渦輪部分;以及進氣系統,進氣系統流體連接至壓縮機進氣部。進氣系統包括管道構件,管道構件具有進氣部分,進氣部分通過中間部分流體聯接至排氣部分。進氣部分、排氣部分、以及中間部分限定了流體流動區域。節流系統在進氣部分、排氣部分、和中間部分中的一個處布置在管道構件中。節流系統被構造和布置成選擇性地建立通過流體流動區域的壓降。通過下文結合附圖的描述,這些和其它的優點以及特征將變得更加顯而易見。附圖說明被認為是本發明的主題在說明書結尾處的權利要求書中特別指出并且明確要求保護。通過下文結合附圖的詳細描述,本發明的上述和其它的特征以及優點是顯而易見的,在附圖中:圖1是根據示例性實施例的包括進氣系統的燃氣渦輪機的示意圖,該進氣系統具有節流系統;圖2是根據示例性實施例的一個方面的節流系統的側視圖;圖3是示為處于第一、低壓降位置的圖2的節流系統的平面圖;圖4是示為處于第二、高壓降位置的圖2的節流系統的平面圖;圖5是示為處于第一、低壓降位置的根據示例性實施例的另一個方面的節流系統的側視圖;圖6是示為處于第二、高壓降位置的圖5的節流系統的側視圖;圖7是示為處于第一、低壓降位置的根據示例性實施例的又一個方面的節流系統的側視圖;圖8是圖7的節流系統的平面圖;圖9是示為處于第二、高壓降位置的圖7的節流系統的側視圖;以及圖10是圖9的節流系統的平面圖。參照附圖通過示例的詳細的描述解釋了本發明的實施例以及優點和特征。具體實施方式根據示例性實施例的燃氣渦輪機在圖1中總體示為2。燃氣渦輪機2包括壓縮機部分4,壓縮機部分4通過燃燒器組件8流體連接至渦輪部分6。燃燒器組件8包括多個燃燒器,其中的一個燃燒器示為10。壓縮機部分4也通過公共的壓縮機/渦輪軸12機械聯結至渦輪部分6。壓縮機部分4示為包括壓縮機進氣部17,壓縮機進氣部17聯接至進氣系統20。進氣系統20包括管道構件24,管道構件24具有進氣部分30,進氣部分30通過中間部分34延伸至排氣部分32。進氣部分30、排氣部分32、以及中間部分34共同限定流體流動區域37。進氣系統20將空氣流輸送至壓縮機進氣部17。空氣通過進氣系統20通入壓縮機進氣部17中。空氣通過壓縮機部分4并且由壓縮機部分4壓縮,從而形成壓縮氣體。第一部分壓縮氣體流入渦輪部分6的各個部分中,以用于冷卻目的。第二部分壓縮氣體通入燃燒器組件8中。第二部分壓縮氣體與燃料混合以形成可燃流體。可燃流體在燃燒器10內燃燒,從而形成燃燒產物,所形成的燃燒產物通入渦輪部分6中。燃燒產物膨脹通過渦輪部分6,從而將熱能轉化成機械能,轉化所得的機械能用于例如驅動發電機、泵或者向例如機車或飛機的交通工具提供動力。燃燒產物包括受到政府多種限制的排放物。燃燒產物中排放物的量取決于燃氣渦輪機2的操作參數。例如,在較低的功率設置下,產生較少的熱,從而使得例如一氧化碳(CO)的排放物水平上升。然而,期望在各個時期期間在較低的功率設置下操作。為了在較低的功率設置下減少排放物,燃氣渦輪機2包括布置在進氣系統20中的節流系統40。節流系統40選擇性地建立流體流動區域37內的壓降,該壓降被構造成與燃氣渦輪機2的操作參數相配合。根據圖2中所示的示例性實施例的一個方面,節流系統40布置在進氣部分30處并且包括多個擋板44-49。每一個擋板44-49都包括相應的中心樞軸54-59。中心樞軸54-59允許每一個擋板44-49在如圖3中所示的形成了具有多個流體通路67的基本不受限的進氣區域65的第一、低壓降位置64與形成了具有多個流體通路77的基本受限的進氣區域75的第二、高壓降位置74之間旋轉。流體通路77基本小于流體通路67。通過該方式,當燃氣渦輪機2在全功率模式下操作時,節流系統40布置在低壓降位置64中,從而造成對壓縮機部分4的標稱進氣壓力。然而,在較低功率操作期間,節流系統40能夠移向或者移至高壓降位置74,以降低對壓縮機部分4的進氣壓力。降低對壓縮機部分4的進氣壓力導致燃燒參考溫度的上升并且因此使得來自燃氣渦輪機2的排放物減少。就這一點而言應當理解,節流系統40能夠布置在管道構件24中的其它位置處。例如,具有多個擋板44a-46a的節流系統40a可以沿中間部分34布置。現在將參照圖5至圖6對根據示例性實施例的另一個方面的節流系統90進行描述。節流系統90成可樞轉地安裝在管道構件24內的限制器構件94的形式。限制器構件94包括第一端部段100,第一端部段100通過中間部段104延伸至第二端部段102。第一端部段100限定了用于限制器構件94的樞轉軸線108。致動器構件111聯接至中間部分104。致動器構件111使限制器構件94在形成了基本不受限的流動路徑115的第一、低壓降位置114(圖5)與形成了更受限的流動路徑118的第二、高壓降位置116(圖6)之間選擇性地移位。通過與上文所描述的類似的方式,當燃氣渦輪機2在全功率模式下操作時,限制器構件94布置在低壓降位置114中,從而造成對壓縮機部分4的標稱進氣壓力。當燃氣渦輪機2在較低功率模式下操作時,限制器構件94移向或移至高壓降位置116,以降低對壓縮機部分4的進氣壓力。圖7至圖10示出了根據示例性實施例的另一個方面的節流系統130。節流系統130包括流動限制裝置134。流動限制裝置134成圍繞排氣部分32的內周邊140設置的可膨脹流動限制裝置或隔膜137的形式。可膨脹隔膜137可在形成了基本受限的排氣區域147的第一、低壓降位置144(圖7和圖8)與形成了大體更受限的排氣區域154的第二、高壓降位置150(圖9和圖10)之間選擇性地膨脹。通過與上文所描述的類似的方式,當燃氣渦輪機2在全功率模式下操作時,可膨脹隔膜137布置在低壓降位置144中,從而在壓縮機進氣部17處提供標稱進氣壓力。當燃氣渦輪機2在較低功率模式下操作時,可膨脹隔膜137填充有一定量的空氣,以降低壓縮機進氣部17處的進氣壓力。進一步根據示例性實施例,進氣系統20包括控制器165,控制器165具有中央處理單元(CPU)167。控制器165操作性地聯接至傳感器180,傳感器180檢測來自燃氣渦輪機2的排放物。傳感器180向控制器165提供排放物數據,控制器165操作性地連接至節流系統40、40a、90、和130中的一個或多個。當傳感器180和CPU167指示燃氣渦輪機2充分接近排放物達標限制時,控制器165選擇性地調節節流系統40、40a、90和130中的一個或多個,以降低壓縮機進氣部17處的進氣壓力。在恒定功率下,進氣壓力的降低導致燃燒溫度上升并且以燃料流動較高為代價來減少排放物。然而,進氣壓力的降低使得燃氣渦輪機2能夠調低至較低功率水平,從而相對于標稱操作減少燃料消耗并且保持排放物達標。通過該方式,根據示例性實施例的節流系統使燃氣渦輪機2的總體排放物達標操作包絡線(envelope)擴大。因此,操作者可以以較低輸出運行燃氣渦輪機2,從而節約燃料而不會超過政府強制排放物水平。根據示例性實施例的一個方面,燃氣渦輪機2可以包括實時發動機仿真模型(RESM)190,實時發動機仿真模型190被構造成基于操作條件來計算預計排放物或者預計燃燒參考溫度。實時發動機仿真模型190向控制器165提供計算所得的排放物或計算所得的燃燒參考溫度作為直接排放物測量結果的替代。當RESM190指示燃氣渦輪機2充分接近排放物達標限制時,控制器165選擇性地調節節流系統40、40a、90和130中的一個或多個,以降低施加于壓縮機進氣部17的壓力。根據示例性實施例的另一個方面,RESM190可以結合來自傳感器180的直接排放物測量結果操作,以進一步提高燃氣渦輪機2的操作效率。盡管已經僅結合數量有限的實施例對本發明進行了詳細描述,但是應當易于理解,本發明并不限于這種所公開的實施例。相反,能夠將本發明修改成結合到目前為止并未進行描述但是與本發明的精神和范圍相當的任何數量的改型、變型、替代或等同布置。此外,盡管已經對本發明的各個實施例進行了描述,但是應當理解,本發明的各個方面可以僅包括所描述的實施例中的一些。因此,本發明并不被視為受到上文的描述的限制,而是僅僅通過所附權利要求的范圍進行限定。