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DE102009003408A1 - Vorrichtungen und zugehörige Verfahren zur Kühlung von Turbinen - Google Patents

Vorrichtungen und zugehörige Verfahren zur Kühlung von Turbinen Download PDF

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DE102009003408A1
DE102009003408A1 DE102009003408A DE102009003408A DE102009003408A1 DE 102009003408 A1 DE102009003408 A1 DE 102009003408A1 DE 102009003408 A DE102009003408 A DE 102009003408A DE 102009003408 A DE102009003408 A DE 102009003408A DE 102009003408 A1 DE102009003408 A1 DE 102009003408A1
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pressure
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DE102009003408A
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Ajit Singh Sengar
Nattamai Venkataraman Chennai Saravanan
Nagaraj Sathya Bangalore Subramanya
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen und/oder Abdichten einer Gasturbine (214) durch selektives Anheben des Druckes von bei einer niedrigeren Entnahmestufe entnommenen Luft bereitgestellt. Der Druck der entnommenen Luft (226) wird durch einen externen Verdichter (242) angehoben, bevor sie zur Kühlung und/oder Abdichtung der Turbinenkomponenten verfügbar wird. Eine Umgehungsleitung (228) beinhaltet eine höhere Entnahmestufe, die Luft für die Kühlung der Turbine liefert.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gasturbinen ("GT") verwenden im Allgemeinen aus einer oder mehreren Stufen/Anschlüssen des Haupt-GT-Verdichters abgezweigte Luft, um eine Kühlung und/oder Abdichtung der Komponenten in dem Pfad heißer Gase im Inneren der GT zu erbringen. Dem Verdichter wird Luft entnommen und extern den Stellen zugeführt, die eine Kühlung in dem Turbinenabschnitt erfordern. Jede in dem Verdichter verdichtete und nicht zur Erzeugung von Verbrennungsgasen verwendete Luft reduziert den Wirkungsgrad der Maschine. Daher ist es erwünscht, die Menge der aus dem Verdichter abgezweigten Kühlluft zu verringern.
  • Diese Luft muss einen ausreichend höheren Druck im Vergleich zu dem Druck der heißen Verbrennungsgase in der GT (Rückdruckabstand) haben, um eine unerwünschte Heißgaseinsaugung in das Kühlsystem zu vermeiden. Der von den Turbinenkomponenten benötigte Druck bestimmt die Stufe, bei der die Luft aus dem Verdichter entnommen wird. Um einen ausreichenden Zuführungsdruck sicherzustellen, ist es erwünscht, die Entnahme-Stufen/Anschlüsse mit höheren Drücken zu wählen. Die Lage der Entnahmeanschlüsse zum Ausschluss von Strömungsabriss- und Pumpvorgängen ist ein weiterer Parameter, der die verfügbaren Entnahmepunkte entlang der Verdichterstufen beschränkt. Jedoch erhöht die Entnahme von Luft aus der frühest möglichen Stufe des Verdichters den Verdichterwirkungsgrad, indem der verlorene Arbeitsaufwand in der entnommenen Luft verringert wird. Daher ist es erwünscht, den Kühlstrom für Turbinenkomponenten mit ausreichendem Rückdruckabstand unter Verwendung der niedrigst möglichen Entnahmestufe des Verdichters zu erhalten.
  • Verdichter haben an unterschiedlichen Stufen angeordnete Entnahmeanschlüsse zum Entnehmen von Luft bei einem geeigneten Druck zur Turbinenkühlung über die gesamten Gasturbinenbetriebszustände. Jedoch führt die Bemessung des Systems für die Erfüllung der Auslegungsanforderungen (beispielsweise minimale Strömung, Rückdruckabstand, Quellen/Senken-Druckverhältnis) unter ungünstigsten Betriebsbedingungen (d. h. Betriebsbelastung, Umgebungstemperatur) zu einer zu großen Verdichterluftentnahme unter anderen Betriebsbedingungen. Dieses führt zu einem Verlust sowohl in Nutzleistungsabgabe als auch Wirkungsgrad.
  • 1 stellt das Arbeitsprinzip herkömmlicher Kühlsysteme in einer Turbomaschine dar. Der Verdichter 10 hat einen Einlass 16 zum Ansaugen von Umgebungsluft. Die Verdichterluft kann von verschiedenen Stellen des Verdichters entnommen und verschiedenen Stellen in der Turbine 14, die Kühlung erfordern, zugeführt werden. Die Entnahmestellen sind so gewählt, dass sie Luft bei den erforderlichen Drücken liefern. Die restliche Verdichterluft 18 wird der Brennkammer 12 zugeführt, wo sie sich mit Brennstoff 20 vermischt. Das heiße Verbrennungsgas wird dann der Turbinenkomponente 14 über einen Gasstrom 22 zugeführt. Eine Einzelwelle 34 treibt den Generator 32 an. Durchflussströme 26, 28 und 30 repräsentieren Kühlluftentnahmen aus dem Verdichter, die dem Turbinenabschnitt der Turbomaschine zur Kühlung von Heißgaspfadkomponenten zugeführt werden. Die Ströme 26 und 28 liefern das Nieder- bzw. Zwischendruckkühlmittel, und sie können mittels externer Rohrleitungen den Teilen zugeführt werden, die Kühlung benötigen. Der Strom 30 liefert das Hochdruckkühlmittel und wird aus einer höheren Stufeneinheit (z. B. Stufe 15 oder Stufe 16 oder aus dem Verdichterauslass) entnommen, um den Rückdruckabstand sowie die Massenstromanforderung zu erfüllen. Der Strom 30 wird typischerweise innerhalb der Turbomaschine beispielsweise durch die Bohrung des Verdichter/Turbinen-Rotors zugeführt.
  • Die Zischen- und/oder Niederdruckluft wird durch eine herkömmliche Lochblende geführt, welche den zur Kühlung gelieferten Massenstrom regelt und den Überdruck reduziert, bevor er in die Turbine 14, beispielsweise die Düse der Turbinenstufe, eintritt. Jedoch passt sich die statische Lochblende nicht an Tagesschwankungen in der Umgebungstemperatur an. Da die Schwankung in der Umgebungstemperatur eine Schwankung in dem Luftdruck bewirkt, führt diese Auslegung zu einer übermäßigen Kühlstromentnahme und einer gleichzeitig damit verbundenen Leistungseinbuße.
  • Als eine Modifikation des vorstehenden Systems wird typischerweise ein Durchflussmodulationsventil in dem Pfad der Zwischen- und/oder Niederdruckluft eingefügt, um zur Regelung der Kühlmassenstromrate bei Tagesumgebungsschwankungen beizutragen. Dieses erübrigt jedoch nicht die Drosselungsanforderung.
  • Eine weitere Modifikation, wie sie in US 6,550,253 erläutert ist, beinhaltet die Verwendung einer Strahlpumpe in dem Zwischendruckstrompfad. In diesem modifizierten System dient der Strom der niedrigeren Stufe (beispielsweise die Entnahmeluft der 9-ten Stufe) als der Saugstrom und die entnommene Luft der Zwischenstufe (z. B. der 13-ten Stufe) wird als der Antriebsstrom verwendet. Dieses führt zu Einsparungen in der teueren Zwischenstufen-Kühlluft und der zugeordneten Verdichtungsarbeit. Die Leistungsfähigkeit einer Stahlpumpe ist sehr empfindlich gegenüber anstromseitigen Saugdruck sowie Auslass druckschwankung. Aus diesem Grund wird die Leistung stark von Tagesumgebungsschwankungen beeinflusst.
  • Priestley ( US 6 389 793 ) offenbart ein alternatives Kühlverfahren, in welchem ein Umgebungsluft einatmender externer Verdichter parallel zu dem Haupt-GT-Verdichter installiert ist. Dieses erhöht die Verfügbarkeit für Luft für die Verbrennung und steigert daher die GT-Leistungsabgabe. 2 stellt ein Beispiel dieses alternativen Verfahrens dar. Zur Vereinfachung werden Bezugszeichen ähnlich den in 1 verwendeten für entsprechende Komponenten, jedoch unter Voranstellung von "1" verwendet. Die entsprechenden Nieder-, Zwischen- und Hochdruck-Kühlluftströme 126, 128 und 130 werden von einem getrennten externen, von einem Motor 138 angetriebenen, Verdichter 136 erzeugt. Dieses Verfahren erfordert jedoch, dass der externe Verdichter hohe Druckverhältnisse liefert und somit entsprechend ausgelegt sein muss. Zusätzlich sind die beteiligten Volumenstromraten hoch und erhöhen somit Abmessung, Gewicht und demzufolge die Kosten des externen Verdichters.
  • Kozak ( US 4 901 520 ) offenbart ein Kühlsystem für eine GT-Maschine, bei der Luft aus dem Endverdichter abgezweigt wird und anschließend zusätzlich durch einen zweiten Verdichter unter Druck gesetzt wird, um den Druck zu erhöhen, bevor sie an den Turbinenabschnitt der Maschine geliefert wird. Jedoch befindet sich in dem vorstehenden Kühlsystem der zweite Verdichter in Inneren der Gasturbine eine Verlängerung des ersten Hauptverdichters. Zusätzlich dazu, dass der Entnahmedruck hoch ist, bleibt die Endtemperatur der Luft nach dem zweiten Verdichter hoch. Somit würden keinerlei Reduzierung in dem Kühlstrombedarf und zugeordnete nicht-verrechenbare Luftreduzierungsvorteile vorliegen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Hier werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Regeln des Fluidstroms in einer Turbomaschine durch selektives Anheben des Druckes des aus einer Entnahmestufe entnommenen Fluidstroms beschrieben. Ein erster Fluidstrom wird bei einem Verdichter der Turbomaschine erzeugt und einer externen Komponente der Turbomaschine zum selektiven Anheben des Druckes des Fluidstroms zugeführt. Der sich ergebende zweite Fluidstrom wird einer Innenkomponente der Turbomaschine zur Kühlung zugeführt. Das Verfahren erübrigt die Notwendigkeit einer Erhöhung des Druckes weit über dem Zuführungspunktdruck hinaus, wie er von den verfügbaren Verdichterentnahmeanschlüssen vorgegeben ist, wie es in herkömmlicher Auslegung geschieht, und erhöht somit den Wirkungsgrad der gekühlten Turbomaschine, wie z. B. den von Gasturbinen. Die sich ergebende Verringerung in der Ausgabetemperatur der Kühlluft ergibt eine Verringerung der aus dem Verdichter entnommenen Gesamtmasse und erzeugt somit weniger verrechenbare Luft, die stromabwärts der Brennkammer der Turbomaschine hinzugefügt wird. Der erhöhte Massenstrom in die Brennkammer erzeugt mehr Leistungsabgabe, indem mehr Brennstoff in der Gasturbine verbrannt wird.
  • In einer Ausführungsform enthält die Vorrichtung eine Entnahmeanschluss, aus welcher ein erster Fluidstrom erzeugt und einer ersten Stelle außerhalb der Turbomaschine zugeführt wird und eine Komponente außerhalb der Turbomaschine, welche einen zweiten Fluidstrom mit einem höheren Druck als dem Druck des ersten Stroms erzeugt. Anschließend wird der zweite Strom einer zweiten Stelle im Inneren der Turbomaschine zum Kühlen und/oder Abdichten der Komponente darin zugeführt.
  • In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Liefern von Kühl- und/oder Dichtungsluft in das Innere ei ner Turbomaschine die Entnahme eines ersten Fluidstroms aus einer Entnahmenstufe, die Zuführung des Stroms einer ersten Stelle außerhalb der Turbomaschine und die Erzeugung eines zweiten Stroms mit einem höheren Druck als dem des ersten Stroms, und die Zuführung des zweiten Stroms mit dem angehobenen Druck zu Komponenten im Inneren der Turbomaschine.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Kühlverfahrens für Gasturbinen.
  • 2 stellt eine Variante eines herkömmlichen Kühlverfahrens unter Verwendung eines Umgebungsluft einatmenden externen Verdichters dar.
  • 3 ist eine schematische Darstellung eines Kühlverfahrens für Gasturbinen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 3 stellt eine exemplarische veranschaulichende Ausführungsform zur Steuerung der Eigenschaften des Fluidstroms in einer Turbomaschine unter Verwendung einer selektiven Druckanhebung dar. Wiederum werden zur Vereinfachung Bezugszeichen ähnlich den in 1 verwendeten für entsprechende Komponenten, jedoch unter Voranstellung von "2" verwendet. Der Begriff selektive Druckanhebung bezeichnet eine Anhebung des Druckes von Luft, die wenigstens teilweise aus einer Entnahmestufe eines Verdichters der Turbomaschine entnommen wird, auf einen gewünschten Wert, und dann die Verwendung dieser Luft zur Kühlung und/oder Abdichtung der Gasturbinenkomponenten der Turbomaschine anstelle der direkten Verwendung von Verdichterluft mit hohem Druck als Kühlluft.
  • In einer exemplarischen veranschaulichenden Ausführungsform wird Luft 226 aus einer Verdichterstufe mit Luft bei relativ niedrigerem Druck (beispielsweise der 9-ten Stufe) entnommen, welche nach Passieren eines Absperrventils 240 den externen Druckanhebeverdichter 242 erreicht. Der externe Verdichter erhöht den Druck der Eingangsluft auf einen erforderlichen Wert und macht sie für die Kühlung und/oder Abdichtung einer Komponente, beispielsweise der Düse und des Hohlraums der Turbinenstufe, der Turbine 214 stromabwärts von dem externen Druckanhebeverdichter verfügbar. Im Gegensatz dazu wird in herkömmlichen Kühlsystemen eine Entnahme aus einer höheren Stufe als einer niedrigeren Stufe (z. B. der 13-ten Stufe des Verdichters) verwendet, um Kühlluft bereitzustellen, welche der Rückdruckanforderung genügt.
  • In einer weiteren exemplarischen veranschaulichenden Ausführungsform ist eine Umgehungsleitung, welche die Turbine mit aus einer Zwischendruckstufe (beispielsweise der 13-ten Stufe des Verdichters) entnommenen Luft 228 kühlt, vorgesehen. Die Luft 228 passiert ein Modulationsventil 244, bevor sie der Turbine 214 zugeführt wird. Die Bereitstellung einer existierenden Leitung (siehe beispielsweise 1 und die Leitung 28 darin), um als die Umgehungsleitung zu dienen, ermöglicht einen Kühlstrom im Falle des Ausfalls des externe Verdichters und stellt somit die Kühlung und/oder Abdichtungsoperation für die Turbine wieder her, was die Zuverlässigkeit des Kühlungs- und/oder Abdichtsystems verbessert, und eine leichte Nachrüstung dieser Konstruktion für existierende Systeme.
  • Zusätzlich zu der Hauptleitung und der Umgehungsleitung kann eine von der Hauptleitung 226 abzweigende Leitung 236 vorgesehen sein. Diese entspricht derselben Niederdruckentnahmeleitung, welche hintere Turbinenstufen wie bei herkömmlichen Kühlsystemen versorgt. Die Luft 236 passiert das Modulationsventil 244, bevor sie an einer anderen Stelle der Turbine verfügbar wird. Ferner stellt die Leitung 230 eine Abzweigluft mit relativ hohem Druck dar, die beispielsweise aus der Stufe 15 oder der Stufe 16 des Verdichters oder einem Verdichtungsauslasspunkt entnommen wird. Diese Luft wird intern geleitet und wird zur Kühlung anderer Stellen der Turbine beispielsweise der Brennkammereinsätze, der Schaufeln der Stufe 1 und/oder 2, vorderer Stufen und Düsen verwendet.
  • Die Verwendung von Druckluft aus einer niedrigeren Stufe erübrigt die Notwendigkeit hoher Verdichtungsverhältnisse für den Verdichter. Ferner werden die Volumenflussraten deutlich reduziert, nahezu auf ein Siebtel im Vergleich zu einem herkömmlichen Umgebungsluft atmenden Kühlsystem, und somit die gewünschte Verdichterabmessung, Gewicht und Kosten reduziert.
  • Das Kühlverfahren der hierin dargestellten exemplarischen veranschaulichenden Ausführungsform erübrigt die zum Anheben des Druckes weit über dem Versorgungspunktdruck für die Turbinenkomponentenkühlung erforderliche Verdichterarbeit. Dieses verbessert den Gasturbinenwirkungsgrad und die Nettoabgabeleistung der Gasturbine selbst nach Berücksichtigung der Leistung des Druckanhebeverdichters, die erforderlich ist.
  • Zusätzlich führt die Verringerung in der Ausgabetemperatur der Kühlluft aufgrund verringerten Auslassdruckes zu einer daraus folgenden Verringerung der aus dem Verdichter entnommenen Gesamtluftmasse. Dieses erhöht die nicht verrechenbare Luftverfügbarkeit, was zu einem erhöhten Massenstrom in die Brennkammer führt. Die vermehrte Luft kann für die Erhöhung der Leistungsabgabe durch die Verbrennung von mehr Brennstoff in der GT genutzt werden.
  • Das selektive Druckanhebung anwendende Kühl- und Dichtungssystem nutzt externe kommerziell verfügbare Verdichter, welche beispielsweise unter Anwendung einer thermischen, elektrischen, hydraulischen, chemischen Quelle oder einer Kombination von diesen angetrieben werden können, welche im Vergleich zu Vorrichtungen, wie z. B. Strahlpumpen, weitaus effizienter sind. Ferner ist deren Leistung nicht sehr empfindlich gegen Tagesumgebungsschwankungen.
  • Diese niedergeschriebene Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung einschließlich der besten Ausführungsart zu offenbaren, und um auch jedem Fachmann auf diesem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen, einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Vorrichtungen oder Systeme und Durchführung aller enthaltenen Verfahren. Der patentierbare Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten Obwohl die Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben wurde, was derzeit für die praktikabelste und bevorzugteste Ausführungsform betrachtet wird, dürfte es sich verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen, die in dem Erfindungsgedanken und Schutzumfang der nachstehenden Ansprüche enthalten sind, abdecken soll.
  • Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen und/oder Abdichten einer Gasturbine 214 durch selektives Anheben des Druckes von bei einer niedrigeren Entnahmestufe entnommenen Luft bereitgestellt. Der Druck der entnommenen Luft 226 wird durch einen externen Verdichter 242 angehoben, bevor sie zur Kühlung und/oder Abdichtung der Turbinenkomponenten verfügbar wird. Eine Umgehungsleitung 228 beinhaltet eine höhere Entnahmestufe, die Luft für die Kühlung der Turbine liefert.
    • 10, 110, 210
    Verdichter
    12, 112, 212
    Brennkammer
    14, 114, 214
    Turbine
    16, 116, 216
    Einlassluft
    18, 118, 218
    in Brennkammer eingegebene Verdichterluft
    136
    Externer Verdichter
    138
    Motor
    20, 120, 220
    Brennstoff
    22, 122, 222
    in Turbine eingegebene Brennkammerluft
    26, 126, 226
    Entnahmeluft mit niedrigerem Druck
    28, 128, 228
    Entnahmeluft mit mittlerem Druck
    226
    Hauptleitung
    228
    Nebenstromleitung
    236
    Entnahmeleitung mit niedrigem Druck
    240
    Absperrventil
    242
    externer Druckanhebeverdichter
    244
    Modulationsventil
    30, 130, 230
    Entnahmeluft mit hohem Druck
    32, 132, 232
    Generator
    34, 134, 234
    Welle
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 6550253 [0007]
    • - US 6389793 [0008]
    • - US 4901520 [0009]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Zuführung eines kühlenden und/oder abdichtenden Fluidstroms in Turbomaschinen, mit den Schritten: a) Erzeugen eines ersten Fluidstroms (226) in der Turbomaschine und Leiten des ersten Fluidstroms an eine erste Stelle außerhalb der Turbomaschine; b) Erzeugen eines zweiten Fluidstroms an der ersten Stelle, wobei der zweite Fluidstrom einen höheren Druck als den Druck des ersten Fluidstroms hat; und c) Liefern des zweiten Fluidstroms an eine zweite Stelle im Inneren der Turbomaschine, wobei der Schritt der Erzeugung eines ersten Fluidstroms (226) die Entnahme des ersten Fluidstroms (226) aus einer Stufe eines einen Teil der Turbomaschine bildenden Verdichters (210) beinhaltet, der Schritt der Erzeugung eines zweiten Fluidstroms, das Durchleiten des ersten Fluidstroms (226) durch einen externen Druckanhebeverdichter (242) beinhaltet, und wobei der Schritt der Lieferung des zweiten Fluidstroms an eine zweite Stelle die Zuführung des zweiten Fluidstroms an eine einen Teil der Turbomaschine bildende Gasturbinenkomponente (214) beinhaltet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner den Schritt der Durchleitung des ersten Fluidstroms (226) durch ein erstes Absperrventil (240) aufweist, bevor er in den externen Druck anhebeverdichter (242) eintritt, und der Durchleitung des den externen Druckanhebeverdichters (242) verlassenden Fluidstroms durch ein zweites Absperrventil (240) aufweist, bevor er an die zweite Stelle geliefert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner die Erzeugung eines dritten Fluidstroms (228) in der Turbomaschine und die Lieferung des dritten Fluidstroms in die zweite Stelle der Turbomaschine aufweist, wobei der Schritt der Erzeugung eines dritten Fluidstroms (228) in der Turbomaschine die Entnahme des dritten Fluidstroms (228) aus einer weiteren Stufe des einen Teil der Turbomaschine bildenden Verdichters (210) bei einem höheren Druck als dem Druck des ersten Fluidstroms (226) aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, welches ferner den Schritt der Durchleitung des dritten Fluidstroms (228) durch ein Modulationsventil (244) aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Temperatur des zweiten Fluidstroms niedriger als die des dritten Fluidstroms (228) ist, was zu verringerten Kühlmassenstromanforderungen führt, die einen erhöhten Massenstrom zu einer einen Teil der Turbomaschine bildenden Brennkammer (212) und eine Erhöhung der Ausgangsleistung der Turbomaschine bewirken.
  6. Vorrichtung zum Zuführen eines kühlenden und/oder abdichtenden Fluidstroms in Turbomaschinen, aufweisend: a) einen ersten Entnahmeanschluss zum Erzeugen eines ersten Fluidstroms (226) in der Turbomaschine und Leiten des ersten Fluidstroms an eine ersten Stelle außerhalb der Turbomaschine; b) eine Komponente (242) außerhalb der Turbomaschine an der ersten Stelle zum Erzeugen eines zweiten Fluidstroms an der ersten Stelle, wobei der zweite Fluidstrom einen höheren Druck als den Druck des ersten Fluidstroms hat; wobei der zweite Strom an eine zweite Stelle im Inneren der Turbomaschine geliefert wird, wobei der erste Fluidstrom (226) aus einem ersten Entnahmeanschluss eines einen Teil der Turbomaschine bildenden Verdichters (210) entnommen wird und wobei der erste Fluidstrom (226) einen externen Druckanhebeverdichter (242) durchläuft, um den zweiten Fluidstrom zu erzeugen, und wobei der zweite Fluidstrom an eine einen Teil der Turbomaschine bildende Gasturbinenkomponente (214) geliefert wird.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, welche ferner ein zwischen dem ersten Entnahmeanschluss und dem externen Druckanhebeverdichter (242) angeordnetes erstes Absperrventil (240) und ein zwischen dem externen Druckanhebeverdichter (242) und der zweiten Stelle angeordnetes zweites Absperrventil (240) aufweist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6, welche ferner eine Umgehungsleitung (222) enthält, die einen dritten Fluidstrom (228) in der Turbomaschine erzeugt und den dritten Fluidstrom (228) in die zweite Stelle der Turbomaschine liefert, um die Zuverlässigkeit des Turbomaschinensystems und die Nachrüstfähigkeit des existierenden Systems zu erhöhen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, welche ferner ein zwischen dem zweiten Entnahmeanschluss und der zweiten Stelle angeordnetes Modulationsventil (244) aufweist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Temperatur des zweiten Fluidstroms niedriger als die des dritten Fluidstroms (228) ist, was zu verringerten Kühlmassenstromanforderungen führt, die einen erhöhten Massenstrom zu einer ein Teil der Turbomaschine bildenden Brennkammer (212) und eine Erhöhung der Ausgangsleistung der Turbomaschine bewirken.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2362081A1 (de) * 2010-02-19 2011-08-31 United Technologies Corporation System zur Druckluftbeaufschlagung von Lagergehäusen und zur Wellenbelüftung
EP2562369A1 (de) * 2011-08-22 2013-02-27 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage sowie Gasturbinenanlage zur Durchführung des Verfahrens
US8997500B2 (en) 2010-02-19 2015-04-07 United Technologies Corporation Gas turbine engine oil buffering

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2003264C2 (en) * 2009-07-23 2011-01-25 Micro Turbine Technology B V Method for manufacturing a micro gas turbine.
JP5595232B2 (ja) * 2010-11-09 2014-09-24 三菱重工業株式会社 ガスタービンおよび冷却方法
US10724431B2 (en) * 2012-01-31 2020-07-28 Raytheon Technologies Corporation Buffer system that communicates buffer supply air to one or more portions of a gas turbine engine
US9194248B2 (en) * 2012-06-07 2015-11-24 General Electric Company Reheat steam bypass system
RU2563445C2 (ru) * 2012-07-13 2015-09-20 Альстом Текнолоджи Лтд Способ и устройство для регулирования помпажа газотурбинного двигателя
US10480418B2 (en) 2012-10-26 2019-11-19 Powerphase Llc Gas turbine energy supplementing systems and heating systems, and methods of making and using the same
JP6290909B2 (ja) 2012-10-26 2018-03-07 パワーフェイズ・エルエルシー ガスタービンエネルギー補助システムおよび加熱システム、ならびに、その製造方法および使用方法
US10272475B2 (en) 2012-11-07 2019-04-30 General, Electric Company Offline compressor wash systems and methods
US9670796B2 (en) 2012-11-07 2017-06-06 General Electric Company Compressor bellmouth with a wash door
US8893510B2 (en) * 2012-11-07 2014-11-25 Siemens Aktiengesellschaft Air injection system in a gas turbine engine
JP6030462B2 (ja) * 2013-01-30 2016-11-24 株式会社Ihi 加圧焼却設備及び加圧焼却方法
US20160069264A1 (en) * 2013-07-22 2016-03-10 Joseph D. Brostmeyer Gas turbine engine with turbine cooling and combustor air preheating
EP2857656A1 (de) * 2013-10-01 2015-04-08 Alstom Technology Ltd Gasturbine mit Kühlluftkühlsystem und Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine bei niedriger Teillast
US20160237905A1 (en) * 2015-02-12 2016-08-18 United Technologies Corporation Intercooled cooling air
US10731560B2 (en) 2015-02-12 2020-08-04 Raytheon Technologies Corporation Intercooled cooling air
US9856793B2 (en) 2015-02-12 2018-01-02 United Technologies Corporation Intercooled cooling air with improved air flow
US11808210B2 (en) 2015-02-12 2023-11-07 Rtx Corporation Intercooled cooling air with heat exchanger packaging
US10371055B2 (en) 2015-02-12 2019-08-06 United Technologies Corporation Intercooled cooling air using cooling compressor as starter
US10145269B2 (en) 2015-03-04 2018-12-04 General Electric Company System and method for cooling discharge flow
US9797310B2 (en) 2015-04-02 2017-10-24 General Electric Company Heat pipe temperature management system for a turbomachine
CN106414902B (zh) 2015-04-02 2017-12-19 通用电气公司 用于涡轮机中的叶轮和轮叶的热管温度管理系统
US9850819B2 (en) 2015-04-24 2017-12-26 United Technologies Corporation Intercooled cooling air with dual pass heat exchanger
US10830148B2 (en) 2015-04-24 2020-11-10 Raytheon Technologies Corporation Intercooled cooling air with dual pass heat exchanger
US10480419B2 (en) 2015-04-24 2019-11-19 United Technologies Corporation Intercooled cooling air with plural heat exchangers
US10221862B2 (en) 2015-04-24 2019-03-05 United Technologies Corporation Intercooled cooling air tapped from plural locations
US10100739B2 (en) 2015-05-18 2018-10-16 United Technologies Corporation Cooled cooling air system for a gas turbine engine
EP3109438B1 (de) * 2015-06-22 2019-09-18 United Technologies Corporation Zwischengekühlte kühlluft mit mehreren wärmetauschern
EP3109436B1 (de) * 2015-06-22 2020-02-26 United Technologies Corporation Gasturbine mit zwischengekühlter kühlluft mit verbessertem luftstrom
EP3109437A1 (de) * 2015-06-22 2016-12-28 United Technologies Corporation Zwischengekühlte kühlluft mit hilfskompressorsteuerung
US9752503B2 (en) * 2015-06-29 2017-09-05 General Electric Company Power generation system exhaust cooling
US10794288B2 (en) 2015-07-07 2020-10-06 Raytheon Technologies Corporation Cooled cooling air system for a turbofan engine
US10578028B2 (en) 2015-08-18 2020-03-03 General Electric Company Compressor bleed auxiliary turbine
US10711702B2 (en) * 2015-08-18 2020-07-14 General Electric Company Mixed flow turbocore
US10066632B2 (en) * 2015-12-10 2018-09-04 General Electric Company Inlet bleed heat control system
US10330010B2 (en) * 2015-12-14 2019-06-25 United Technologies Corporation Compressor core inner diameter cooling
US10443508B2 (en) 2015-12-14 2019-10-15 United Technologies Corporation Intercooled cooling air with auxiliary compressor control
US20170218844A1 (en) * 2016-02-01 2017-08-03 United Technologies Corporation Cooling air for variable area turbine
US20170241340A1 (en) * 2016-02-19 2017-08-24 United Technologies Corporation Turbocompressor for aircraft environmental control system
US20170306847A1 (en) * 2016-04-26 2017-10-26 United Technologies Corporation Combined Drive for Cooling Air Using Cooing Compressor and Aircraft Air Supply Pump
US10746181B2 (en) 2016-08-22 2020-08-18 Raytheon Technologies Corporation Variable speed boost compressor for gas turbine engine cooling air supply
US10563577B2 (en) * 2016-08-22 2020-02-18 United Technologies Corporation Low rotor boost compressor for engine cooling circuit
US10669940B2 (en) 2016-09-19 2020-06-02 Raytheon Technologies Corporation Gas turbine engine with intercooled cooling air and turbine drive
JP6218095B2 (ja) * 2016-10-20 2017-10-25 株式会社Ihi 加圧焼却設備
US10794290B2 (en) 2016-11-08 2020-10-06 Raytheon Technologies Corporation Intercooled cooled cooling integrated air cycle machine
US10550768B2 (en) 2016-11-08 2020-02-04 United Technologies Corporation Intercooled cooled cooling integrated air cycle machine
US11242799B2 (en) 2016-12-09 2022-02-08 Powerphase International, Llc Air logic control for auxiliary air injection system
JP2018096352A (ja) * 2016-12-16 2018-06-21 川崎重工業株式会社 ガスタービンエンジンおよびその制御方法
US10961911B2 (en) 2017-01-17 2021-03-30 Raytheon Technologies Corporation Injection cooled cooling air system for a gas turbine engine
US10995673B2 (en) 2017-01-19 2021-05-04 Raytheon Technologies Corporation Gas turbine engine with intercooled cooling air and dual towershaft accessory gearbox
US10577964B2 (en) 2017-03-31 2020-03-03 United Technologies Corporation Cooled cooling air for blade air seal through outer chamber
US10711640B2 (en) 2017-04-11 2020-07-14 Raytheon Technologies Corporation Cooled cooling air to blade outer air seal passing through a static vane
US10738703B2 (en) * 2018-03-22 2020-08-11 Raytheon Technologies Corporation Intercooled cooling air with combined features
US10808619B2 (en) 2018-04-19 2020-10-20 Raytheon Technologies Corporation Intercooled cooling air with advanced cooling system
US10830145B2 (en) 2018-04-19 2020-11-10 Raytheon Technologies Corporation Intercooled cooling air fleet management system
US10718233B2 (en) 2018-06-19 2020-07-21 Raytheon Technologies Corporation Intercooled cooling air with low temperature bearing compartment air
US11255268B2 (en) 2018-07-31 2022-02-22 Raytheon Technologies Corporation Intercooled cooling air with selective pressure dump
PL435035A1 (pl) * 2020-08-20 2022-02-21 General Electric Company Polska Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Gazowe silniki turbinowe zawierające wbudowane maszyny elektryczne i powiązane układy chłodzenia
US11815022B2 (en) * 2021-08-06 2023-11-14 Rtx Corporation Platform serpentine re-supply

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4901520A (en) 1988-08-12 1990-02-20 Avco Corporation Gas turbine pressurized cooling system
US6389793B1 (en) 2000-04-19 2002-05-21 General Electric Company Combustion turbine cooling media supply system and related method
US6550253B2 (en) 2001-09-12 2003-04-22 General Electric Company Apparatus and methods for controlling flow in turbomachinery

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2940257A (en) * 1953-03-27 1960-06-14 Daimler Benz Ag Cooling arrangement for a combustion turbine
US5724806A (en) 1995-09-11 1998-03-10 General Electric Company Extracted, cooled, compressed/intercooled, cooling/combustion air for a gas turbine engine
US5782076A (en) 1996-05-17 1998-07-21 Westinghouse Electric Corporation Closed loop air cooling system for combustion turbines
US5755556A (en) * 1996-05-17 1998-05-26 Westinghouse Electric Corporation Turbomachine rotor with improved cooling
US5778675A (en) 1997-06-20 1998-07-14 Electric Power Research Institute, Inc. Method of power generation and load management with hybrid mode of operation of a combustion turbine derivative power plant
US6038849A (en) 1998-07-07 2000-03-21 Michael Nakhamkin Method of operating a combustion turbine power plant using supplemental compressed air
JP2001271655A (ja) * 2000-03-24 2001-10-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 循環空冷式ガスタービン
JP3872407B2 (ja) * 2002-09-24 2007-01-24 株式会社日立製作所 コンバインド発電プラントおよびクローズド空気冷却ガスタービンシステム
US7581401B2 (en) * 2005-09-15 2009-09-01 General Electric Company Methods and apparatus for cooling gas turbine engine components

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4901520A (en) 1988-08-12 1990-02-20 Avco Corporation Gas turbine pressurized cooling system
US6389793B1 (en) 2000-04-19 2002-05-21 General Electric Company Combustion turbine cooling media supply system and related method
US6550253B2 (en) 2001-09-12 2003-04-22 General Electric Company Apparatus and methods for controlling flow in turbomachinery

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2362081A1 (de) * 2010-02-19 2011-08-31 United Technologies Corporation System zur Druckluftbeaufschlagung von Lagergehäusen und zur Wellenbelüftung
US8516828B2 (en) 2010-02-19 2013-08-27 United Technologies Corporation Bearing compartment pressurization and shaft ventilation system
US8997500B2 (en) 2010-02-19 2015-04-07 United Technologies Corporation Gas turbine engine oil buffering
EP2562369A1 (de) * 2011-08-22 2013-02-27 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage sowie Gasturbinenanlage zur Durchführung des Verfahrens
US9752504B2 (en) 2011-08-22 2017-09-05 Ansaldo Energia Ip Uk Limited Method for operating a gas turbine plant and gas turbine plant for implementing the method

Also Published As

Publication number Publication date
CH698465A2 (de) 2009-08-14
US8096747B2 (en) 2012-01-17
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