[0029]利用動(dòng)力渦輪機(jī)軸驅(qū)動(dòng)負(fù)載；
[0030]將電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)機(jī)械地連接于燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)子并將所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)電氣地連接于電力網(wǎng)；
[0031]選擇性地運(yùn)轉(zhuǎn)該電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī):
[0032]-在電動(dòng)機(jī)模式(即作為輔助器)中，將電力轉(zhuǎn)換成補(bǔ)充機(jī)械動(dòng)力，向燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)子遞送補(bǔ)充機(jī)械動(dòng)力，將附加動(dòng)力用熱力學(xué)的方法向動(dòng)力渦輪機(jī)傳遞并且將附加動(dòng)力轉(zhuǎn)換成機(jī)械動(dòng)力以驅(qū)動(dòng)負(fù)載；
[0033]-在發(fā)電機(jī)模式中，將可從燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)子獲得的機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)換成電力；
[0034]-提供包括處于動(dòng)力渦輪機(jī)的入口處的一組可移動(dòng)的噴嘴導(dǎo)葉的流量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，用于改變經(jīng)過(guò)動(dòng)力渦輪機(jī)的燃燒氣體流量，用于選擇性地:
[0035]-減少?gòu)娜細(xì)獍l(fā)生器向動(dòng)力渦輪機(jī)傳遞的動(dòng)力并將可從高壓渦輪機(jī)獲得的機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)換成電力；或者
[0036]-當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)起作用時(shí)，增大從燃?xì)獍l(fā)生器向動(dòng)力渦輪機(jī)傳遞的動(dòng)力，并且向燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)子補(bǔ)充機(jī)械動(dòng)力。
[0037]在下文中公開并在所附權(quán)利要求書中進(jìn)一步闡述特征和實(shí)施例，其形成了本說(shuō)明書的主要部分。上述簡(jiǎn)要說(shuō)明闡述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的特征，以便可更好地明白隨后的詳細(xì)說(shuō)明并且以便可更好地理解對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的貢獻(xiàn)。當(dāng)然，存在本發(fā)明的其它特征，這些其他特征將在下文中描述并將在所附權(quán)利要求書中闡述。在該方面中，在詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的若干實(shí)施例之前，所明白的是，本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例在它們的應(yīng)用中并不限制于結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)且并不限制于在下列說(shuō)明書中闡述的或在附圖中示出的部件的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明能夠具有其它實(shí)施例并能夠以多種方式實(shí)施和實(shí)現(xiàn)。同樣，將會(huì)明白的是，本文中使用的措辭和術(shù)語(yǔ)出于描述的目的且不應(yīng)被視為是限制性的。
[0038]由此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白的是，本公開所基于的原理可被容易地用作為用于設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的若干目的的其它結(jié)構(gòu)、方法和/或系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此，重要的是，只要等效結(jié)構(gòu)并不背離本發(fā)明的精神和范圍，權(quán)利要求就被視為包括這種等效結(jié)構(gòu)。
【附圖說(shuō)明】
[0039]當(dāng)通過(guò)參照結(jié)合附圖進(jìn)行的下列詳細(xì)說(shuō)明而更好地理解本發(fā)明的公開實(shí)施例及其許多伴隨優(yōu)點(diǎn)時(shí)，將容易地獲得對(duì)于本發(fā)明的公開實(shí)施例及其許多伴隨優(yōu)點(diǎn)的更為徹底的理解，其中:
[0040]圖1示出了根據(jù)【背景技術(shù)】的燃?xì)鉁u輪機(jī)結(jié)構(gòu)；
[0041]圖2和圖3示出了根據(jù)本公開的兩種燃?xì)鉁u輪機(jī)結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0042]對(duì)于示例性實(shí)施例進(jìn)行的下列詳細(xì)說(shuō)明參照附圖進(jìn)行。不同附圖中的相同附圖標(biāo)記表示相同或相似的元件。此外，附圖無(wú)需按照比例繪制。而且，下列詳細(xì)說(shuō)明并不限制本發(fā)明。相反，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書限定。
[0043]遍及本專利說(shuō)明書參照“一個(gè)實(shí)施例”或“一種實(shí)施例”或“一些實(shí)施例”進(jìn)行說(shuō)明意指在所公開的主題的至少一個(gè)實(shí)施例中包括結(jié)合實(shí)施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性。由此，術(shù)語(yǔ)“在一種實(shí)施例中”或“在一種實(shí)施例中”或“在一些實(shí)施例中”在遍及本專利說(shuō)明書的不同位置中的出現(xiàn)并非必然指的是一個(gè)或多個(gè)相同的實(shí)施例。此外，具體特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任何適用的方式結(jié)合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中。
[0044]圖2示出了本文中公開的主題的第一實(shí)施例。機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)I包括燃?xì)鉁u輪機(jī)3。該燃?xì)鉁u輪機(jī)3包括燃?xì)獍l(fā)生器5和動(dòng)力渦輪機(jī)或低壓渦輪機(jī)7。燃?xì)獍l(fā)生器5可由燃?xì)獍l(fā)生器壓縮機(jī)9和高壓渦輪機(jī)11構(gòu)成。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子被以9R示意性地示出并且高壓渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子以IlR示出。轉(zhuǎn)子9R和IlR安裝在共同軸6上并且一起形成燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)子5R。
[0045]燃?xì)獍l(fā)生器壓縮機(jī)9對(duì)來(lái)自環(huán)境的空氣進(jìn)行壓縮，該空氣被向燃燒器13遞送。在燃燒器13中，向空氣流添加燃料并且形成并點(diǎn)燃燃料/空氣混合物。在燃燒器中產(chǎn)生的燃燒氣體被向高壓渦輪機(jī)11遞送并且在其中部分膨脹，從而產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)力。由高壓渦輪機(jī)11產(chǎn)生的機(jī)械動(dòng)力用于驅(qū)動(dòng)燃?xì)獍l(fā)生器壓縮機(jī)9。
[0046]部分膨脹的燃燒氣體流經(jīng)動(dòng)力渦輪機(jī)7，在該動(dòng)力渦輪機(jī)7處，它進(jìn)一步膨脹以產(chǎn)生附加的機(jī)械動(dòng)力。在圖2中所示的實(shí)施例中，動(dòng)力渦輪機(jī)7由以15示意性地示出的可移動(dòng)的噴嘴導(dǎo)葉構(gòu)成。可移動(dòng)的噴嘴導(dǎo)葉15可用于改變進(jìn)入動(dòng)力渦輪機(jī)7的燃燒氣體的流動(dòng)狀況。在一些實(shí)施例中，可移動(dòng)的噴嘴導(dǎo)葉15可用于改變?nèi)紵龤怏w流動(dòng)截面，由此提高或降低高壓渦輪機(jī)11的出口處的壓力。提高該高壓渦輪機(jī)11的出口處的氣體壓力降低了越過(guò)高壓渦輪機(jī)11的焓降。較高的焓降由此可越過(guò)該動(dòng)力渦輪機(jī)7獲得，該較高的焓降將可產(chǎn)生更多機(jī)械動(dòng)力，該較高的焓降將可在渦輪機(jī)輸出軸上獲得。如將在稍后闡明的那樣，通過(guò)調(diào)節(jié)可移動(dòng)的噴嘴導(dǎo)葉15，可調(diào)整該燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)子5R的旋轉(zhuǎn)速度并可調(diào)節(jié)可在動(dòng)力渦輪機(jī)7的輸出軸上獲得的動(dòng)力的量。動(dòng)力渦輪機(jī)7由安裝在動(dòng)力渦輪機(jī)軸17上的動(dòng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子7R構(gòu)成，該動(dòng)力渦輪機(jī)軸17在扭轉(zhuǎn)方面不受到燃?xì)獍l(fā)生器5的軸6的影響，即動(dòng)力渦輪機(jī)軸17以不受到燃?xì)獍l(fā)生器軸5R的軸6的影響的方式旋轉(zhuǎn)。
[0047]動(dòng)力渦輪機(jī)軸17經(jīng)過(guò)負(fù)載聯(lián)接軸19連接至大致以21示出的負(fù)載，該負(fù)載被可在動(dòng)力渦輪機(jī)軸17上獲得并由動(dòng)力渦輪機(jī)7中的氣體膨脹產(chǎn)生的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，負(fù)載21可包括一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)、例如如在圖2的實(shí)施例中作為示例示出的兩個(gè)壓縮機(jī)21A、21B。
[0048]在圖2中所示的實(shí)施例中，在動(dòng)力渦輪機(jī)軸17與負(fù)載聯(lián)接軸19之間提供直接聯(lián)軸器。該負(fù)載由此以與動(dòng)力渦輪機(jī)相同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。在動(dòng)力渦輪機(jī)7與負(fù)載21之間可設(shè)置一個(gè)或多個(gè)接頭，例如一個(gè)或多個(gè)柔性接頭，以對(duì)角度錯(cuò)配進(jìn)行調(diào)節(jié)和/或?qū)υ撀?lián)軸器的熱膨脹進(jìn)行補(bǔ)償。在未示出的其它實(shí)施例中，例如當(dāng)動(dòng)力渦輪機(jī)7和負(fù)載21以不同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，可在動(dòng)力渦輪機(jī)7與負(fù)載21之間設(shè)置諸如變速器之類的速度操縱系統(tǒng)。
[0049]在一些實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪機(jī)的冷端、即與動(dòng)力渦輪機(jī)7相對(duì)的端部可連接至可逆電機(jī)，即可選擇性地作為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)起作用的電動(dòng)機(jī)?？赡骐姍C(jī)在下文中將被稱之為電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23。
[0050]電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23可電氣地連接至以G示意性地示出的配電網(wǎng)。優(yōu)選地，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23與諸如變頻驅(qū)動(dòng)器25之類的電力調(diào)節(jié)單元相結(jié)合。出于將稍后變得更為清楚的目的，變頻驅(qū)動(dòng)器25使電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23能夠以不受到電網(wǎng)G上的電頻率的影響的速度旋轉(zhuǎn)，使得電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23可用于使動(dòng)力渦輪機(jī)3起動(dòng)和/或用于向該系統(tǒng)I提供補(bǔ)充機(jī)械動(dòng)力，例如當(dāng)可從燃?xì)鉁u輪機(jī)3獲得的動(dòng)力減少時(shí)，使燃?xì)鉁u輪機(jī)能夠以不受到電網(wǎng)頻率的影響的速度旋轉(zhuǎn)。同一變頻驅(qū)動(dòng)器還使電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)能夠在發(fā)電機(jī)模式中運(yùn)轉(zhuǎn)并向該電網(wǎng)供給電力，從而使電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23以不同于電網(wǎng)頻率且不受到該電網(wǎng)頻率的影響的速度旋轉(zhuǎn)。
[0051]在具體情況中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)I可包括具有恒定旋轉(zhuǎn)速度的發(fā)電機(jī)23。在該情況下，發(fā)電機(jī)23需要以大致恒定的速度旋轉(zhuǎn)以便以電網(wǎng)頻率向該電網(wǎng)供給電力。在該構(gòu)造中，無(wú)需VFD (變頻驅(qū)動(dòng)器)。
[0052]由于發(fā)電機(jī)23的大致恒定的旋轉(zhuǎn)速度是令人需要的，因此需要正確地調(diào)節(jié)軸6處供給的動(dòng)力。
[0053]動(dòng)力渦輪機(jī)7的可移動(dòng)的噴嘴導(dǎo)葉15允許對(duì)高壓渦輪機(jī)11中的焓降進(jìn)行恒定的調(diào)節(jié)，由此調(diào)節(jié)可被保持成大致恒定的軸6的旋轉(zhuǎn)速度和發(fā)電機(jī)23的速度。
[0054]在燃?xì)獍l(fā)生器5的軸6與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23之間可設(shè)置輔助變速器27。該變速器27可用于驅(qū)動(dòng)與該燃?xì)鉁u輪機(jī)3相結(jié)合的諸如潤(rùn)滑油泵等之類的一個(gè)或多個(gè)輔助設(shè)施。在其它實(shí)施例中，變速器27可被省略掉并且可在電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23與燃?xì)獍l(fā)生器5之間提供直接驅(qū)動(dòng)。
[0055]在一些實(shí)施例中，離合器29可被插置在電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23與輔助變速器27之間。在其它實(shí)施例中，離合器29可設(shè)置在變速器27與燃?xì)獍l(fā)生器5的軸6之間。如果未設(shè)置變速器，則可在電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23與燃?xì)獍l(fā)生器5的軸6之間設(shè)置離合器29。
[0056]迄今為止描述的該系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)如下。
[0057]為了使該系統(tǒng)起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23被切換至電動(dòng)機(jī)模式并被通電以作為起動(dòng)器起作用。經(jīng)過(guò)變頻驅(qū)動(dòng)器25，以逐漸增大的電頻率對(duì)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23通電，使得電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23的旋轉(zhuǎn)速度可加速。離合器29將電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)軸23A的旋轉(zhuǎn)向輔助變速器27傳送并向燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)子5R傳送。
[0058]當(dāng)在燃?xì)獍l(fā)生器壓縮機(jī)9的出口處已經(jīng)獲得了足夠大的空氣流量時(shí)，可點(diǎn)燃該燃燒器13并且燃?xì)獍l(fā)生器5開始運(yùn)轉(zhuǎn)。熱的加壓燃燒氣體的流動(dòng)在該燃燒器13中形成并經(jīng)過(guò)高壓渦輪機(jī)11并經(jīng)過(guò)動(dòng)力渦輪機(jī)7遞送，該高壓渦輪機(jī)11逐漸接管了旋轉(zhuǎn)該燃?xì)獍l(fā)生器壓縮機(jī)9的工作。
[0059]燃?xì)獍l(fā)生器5的驅(qū)動(dòng)最后全部由高壓渦輪機(jī)11接管并且動(dòng)力渦輪機(jī)7逐漸加速，從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載21旋轉(zhuǎn)。
[0060]當(dāng)燃?xì)鉁u輪機(jī)I已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)狀況時(shí)，如果在電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23與燃?xì)鉁u輪機(jī)3之間未設(shè)置離合器，則電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23可被設(shè)定成處于非操作狀況中并且可被驅(qū)動(dòng)成自由旋轉(zhuǎn)(自由輪轉(zhuǎn))。作為選擇，如果設(shè)置有離合器29，則電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23可保持靜止。燃?xì)鉁u輪機(jī)3提供用于驅(qū)動(dòng)該負(fù)載21的足夠多的動(dòng)力。然而，如將通過(guò)下列說(shuō)明而變得明白的那樣，在一些情形中，會(huì)需要電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23向燃?xì)鉁u輪機(jī)補(bǔ)充動(dòng)力。電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)將被切換至電動(dòng)機(jī)模式并且作為輔助器(還被稱之為輔助器工作狀態(tài))起作用。在一些其它情形中，會(huì)需要電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23來(lái)吸收可從燃?xì)鉁u輪機(jī)獲得的機(jī)械動(dòng)力，以產(chǎn)生電力。電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)23將隨后被切換至發(fā)電機(jī)模式。
[0061]更具體地，例如當(dāng)由動(dòng)力渦輪機(jī)3產(chǎn)生的并可在動(dòng)力渦輪機(jī)軸17上獲得的動(dòng)力不足以以所需的速度驅(qū)動(dòng)該負(fù)載21時(shí)，會(huì)需要使電動(dòng)機(jī)/發(fā)