使用CCA-ACC优化EGT和性能改进的间隙设计过程和策略制造技术

公开了一种方法，设备，系统和制品，以说明具有用于排气温度(EGT)和性能改进的CCA

Gap design process and strategy for optimizing EGT and performance improvement using cca-acc

A method, apparatus, system and article of manufacture are disclosed to illustrate the cca

【技术实现步骤摘要】
使用CCA
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ACC优化EGT和性能改进的间隙设计过程和策略


[0001]本公开大体上涉及一种燃气涡轮发动机，更具体地，涉及一种具有冷却的冷却空气(cooled cooling air，CCA)和排气温度(exhaust gas temperature，EGT)的主动间隙控制(The Active Clearance Control，ACC)优化以及性能改进的间隙设计处理和策略。

技术介绍

[0002]燃气涡轮发动机通常以串联流动顺序包括入口区段，压缩机区段，燃烧区段，涡轮区段和排气区段。在操作中，空气进入入口区段并流到压缩机区段，其中一个或多个轴向压缩机逐渐压缩空气直到其到达燃烧区段。燃料与压缩空气混合并在燃烧区段内燃烧，从而产生燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段流过限定在涡轮部分内的热气路，然后经由排气区段离开涡轮部分。
[0003]通常，希望燃气涡轮发动机在燃气涡轮发动机中的叶片的尖端和燃气涡轮发动机的固定部件(例如，燃气涡轮发动机壳体，定子等)之间保持间隙。在操作期间，燃气涡轮发动机暴露于热负荷(例如，泵入燃气涡轮发动机的热和冷空气等)和机械负荷(例如，燃气涡轮发动机上的叶片上的离心力等)，这可以膨胀和收缩燃气涡轮发动机壳体和转子。燃气涡轮发动机壳体的膨胀和收缩可以改变燃气涡轮发动机的叶片尖端和固定部件之间的间隙。控制在燃气涡轮发动机的正常操作期间波动的在叶片尖端和发动机壳体之间的间隙的需求一直存在，以实现更紧密的间隙，从而获得更好的性能并避免对燃气涡轮发动机的损坏(例如，磨损，破损等)。

技术实现思路

[0004]公开了用于具有用于EGT和性能改进的CCA和ACC优化的间隙设计过程和策略的方法，设备，系统和制品。
[0005]某些示例提供了一种设备，其包括围绕涡轮发动机的至少一部分的壳体，该涡轮发动机的至少一部分包括涡轮或压缩机；第一压缩机，用于获得外部空气；第二压缩机，用于获得冷却的冷却空气；热交换器，用于控制由第二压缩机提供的冷却的冷却空气的温度，该热交换器由第一控制信号触发；以及壳体冷却器，其向壳体提供主动间隙控制空气以控制壳体的偏转，其中主动间隙控制空气是来自第一压缩机的外部空气和冷却的冷却空气的组合，壳体冷却器使用第一阀联接到热交换器，第一阀由第二控制信号触发。
[0006]某些示例提供了一种设备，其包括围绕涡轮发动机的至少一部分的壳体，该涡轮发动机的至少一部分包括涡轮或压缩机；第一压缩机，用于获得外部空气；第二压缩机，用于获得冷却的冷却空气；混合器，其通过混合由所述第一压缩机提供的外部空气和由所述第二压缩机提供的冷却的冷却空气来产生热混合空气，该混合器调节所述热混合空气的温度，该混合器由第一控制信号触发；以及壳体冷却器，用于将来自混合器的热混合空气提供到壳体以控制壳体的偏转，壳体冷却器使用第一阀联接到混合器，第一阀由第二控制信号触发。
[0007]某些示例提供一种包括指令的非暂时性计算机可读介质，该指令在被执行时致使至少一个处理器至少从涡轮发动机中的传感器装置获得条件参数；监测条件参数；确定条件何时指示叶片尖端和壳体之间的温度升高或间隙减小，该壳体围绕涡轮发动机的至少一部分；响应于确定该条件指示叶片尖端与壳体之间的温度升高或间隙减小：传输第一控制信号以调节阀的流速以增加气流；以及传输第二控制信号以调节通过涡轮发动机的至少一部分的气流的温度。
[0008]某些示例提供了包括存储器的发动机控制器；以及联接到存储器的处理器，该存储器包括指令，当指令在被执行时使该处理器至少：从涡轮发动机中的传感器装置获得条件参数；监测条件参数；确定条件何时指示叶片尖端和壳体之间的温度升高或间隙减小，该壳体围绕涡轮发动机的至少一部分；响应于确定该条件指示叶片尖端与壳体之间的温度升高或间隙减小：传输第一控制信号以调节阀的流速以增加气流；以及传输第二控制信号以调节通过涡轮发动机的至少一部分的气流的温度。
附图说明
[0009]图1是根据本文公开的教导的示例性燃气涡轮发动机的示意性截面图。
[0010]附2A、2B是示例性的现有主动间隙控制(ACC)和冷却的冷却空气(CCA)系统的框图。
[0011]图3是根据本文公开的实施例的示例性CCA
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ACC系统的示例控制器的框图。
[0012]图4是根据本文公开的教导的示例性CCA
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ACC系统的框图。
[0013]图5是根据本文公开的教导的替代示例性CCA
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ACC系统的框图。
[0014]图6是图4的示例性CCA
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ACC系统的示例性发动机传感器，示例性控制器，示例性热交换器和三个示例性阀之间的示例性交互作用的过程控制图。
[0015]图7是图5的示例性CCA
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ACC系统的示例性发动机传感器，示例性控制器，示例性混合器和三个示例性阀之间的示例性交互的过程控制图。
[0016]图8A、8B是示例性现有ACC系统的间隙的示例性图形表示。
[0017]图9A、9B是用于图4、5的示例性CCA
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ACC系统的间隙的示例性图形表示。
[0018]图10是图4、5的示例性CCA
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ACC系统的排气温度(EGT)和翼上时间(Time
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on
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Wing，TOW)改进的示例性图形表示。
[0019]图11是用于示例性现有ACC系统和图4、5的示例性CCA
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ACC系统的传统压缩机的典型二维间隙闭合的示例图形。
[0020]图12是没有ACC系统的示例的压缩机转子相对径向运动的示例性示意图。
[0021]图13是用于图4、5的示例性CCA
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ACC系统的压缩机转子相对径向运动的示例性示意图。
[0022]图14是表示机器可读指令的流程图，该机器可读指令可以被执行以结合图4的示例性CCA
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ACC系统来实现图3的示例性控制器。
[0023]图15是表示机器可读指令的流程图，该机器可读指令可以被执行以结合图5的示例性CCA
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ACC系统来实现图3的示例性控制器。
[0024]图16是被构造成执行图14、15的指令以实施图3的示例性控制器的示例性处理平台的框图。
[0025]附图不是按比例绘制的。相反，在附图中可以扩大层或区域的厚度。尽管附图示出了具有清晰线和边界的层和区域，但是这些线和/或边界中的一些或全部可以是理想化的。实际上，边界和/或线可以是不可观察的，混合的和/或不规则的。通常，在整个附图和随附的书面描述中将使用相同的附图标记来表示相同或类似的部件。如本文所用，除非另有说明，否则术语“以上”描述两个部件相对于地球的关系。如果第二部件在地球和第一部件之间具有至少一个部件，则第一部件在第二部件之上。同样，如这里所使用的，当第一部件比第二部件更靠近地球时，第一部件在第二部件“以下”。如上所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于涡轮发动机中的间隙控制的设备，其特征在于，所述设备包括：壳体，所述壳体包围所述涡轮发动机的至少一部分，所述涡轮发动机的所述至少一部分包括涡轮或压缩机；第一源，所述第一源用于获得外部空气，所述第一源包括低压压缩机、风扇或增压器中的至少一个；第二源，所述第二源用于获得冷却的冷却空气，所述第二源包括低压压缩机或高压压缩机中的至少一个；热交换器，所述热交换器用于控制由所述第二源提供的所述冷却的冷却空气的温度，所述热交换器由第一控制信号触发；和壳体冷却器，所述壳体冷却器用于向所述壳体提供主动间隙控制空气以控制所述壳体的偏转，其中，所述主动间隙控制空气是来自所述第一源的所述外部空气和所述冷却的冷却空气的组合，所述壳体冷却器使用第一阀联接至所述热交换器，所述第一阀由第二控制信号触发。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其中，所述热交换器向所述壳体内的旋转部件提供冷却的冷却空气，以控制所述旋转部件的温度，从而调整转子和所述壳体之间的间隙。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其中，所述热交换器向所述壳体冷却器提供冷却的冷却空气，以控制所述壳体的温度，从而调整转子和所述壳体之间的间隙。4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，其中所述第一源使用第二阀联接到所述壳体冷却器，所述第二阀由第三控制信号触发。5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，其中，所述壳体冷却器是第一壳体冷却器，并且所述壳体冷却器使用第三阀将所述主动间隙控制空气输出到第二壳体冷却器，以及所述热交换器使用第四阀将所述冷却的冷却空气输出到所述旋转部件，所述第三阀由第四控制信号触发，并且所述第四阀由第五控制信号触发。6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述设备进一步包括控制器，所述控制器用于使用传感器来监测涡轮发动机的所述至少一部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：金珆弘，玛西亚，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：