[发明专利]涡轮发动机组件及其操作方法

说明书

提供了一种涡轮发动机组件。组件包括压缩机，以及联接成与压缩机流动连通的空气导管。空气导管构造成将来自压缩机的放出空气流导送穿过其。组件还包括联接成与空气导管流动连通的流体供应系统，其中流体供应系统构造成朝空气导管导送流体流以基于涡轮发动机组件的操作状态来修改放出空气的温度。

技术领域

本公开大体上涉及涡轮发动机，并且更具体地涉及用于调节压缩机放出空气的系统及方法。

背景技术

至少一些已知的燃气涡轮发动机包括以串流关系联接在一起的至少一个压缩机、燃烧器和高压涡轮。更具体而言，压缩机和高压涡轮通过轴联接来形成高压转子组件。进入涡轮发动机的空气与燃料混合并且点燃来形成高能气体流。高能气体流流过高压涡轮来可旋转地驱动高压涡轮，使得轴可旋转地驱动压缩机。在从高压涡轮排放之后，气体流在其流过定位在高压涡轮后方的低压涡轮时继续膨胀。低压涡轮包括联接于传动轴和风扇的转子组件。低压涡轮通过传动轴可旋转地驱动风扇。在一些实施例中，从涡轮排放的气体流导送穿过余热回收蒸汽发生器。就此而言，产生热蒸汽，并且蒸汽导送穿过蒸汽涡轮组件用于进一步产生动力。

许多现代商业涡轮发动机在不断升高的温度下操作，以便于提高发动机性能和效率。然而，在不断升高的温度下操作可导致在延长的操作时段内对热气体路径构件的损坏。就此而言，至少一些已知的涡轮发动机包括主动冷却系统，其便于降低热气体路径构件的温度。例如，热气体路径构件典型地利用从高压压缩机排放的压缩机放出空气流冷却。在一些应用中，压缩机放出空气在朝热气体路径构件导送之前冷却用于冷却目的。然而，从压缩机放出大量旁通空气可导致总体发动机效率的降低。

发明内容

在一方面，提供了一种涡轮发动机组件。组件包括压缩机，以及联接成与压缩机流动连通的空气导管。空气导管构造成将来自压缩机的放出空气流导送穿过其。组件还包括联接成与空气导管流动连通的流体供应系统，其中流体供应系统构造成朝空气导管导送流体流以基于涡轮发动机组件的操作状态来修改放出空气的温度。

在另一方面，提供了一种用于在冷却包括压缩机的涡轮发动机组件中的压缩机放出空气时使用的系统。系统包括联接成与压缩机流动连通的空气导管。空气导管构造成将来自压缩机的放出空气流导送穿过其。系统还包括联接成与空气导管流动连通的流体供应系统，其中流体供应系统构造成朝空气导管导送流体流以基于涡轮发动机组件的操作状态来修改放出空气的温度。

在又一方面，提供了一种操作涡轮发动机组件的方法。该方法包括朝空气导管导送流体流，该空气导管将放出空气流导送穿过其，以及将流体流喷射到空气导管中或将流体流排放到空气导管的外表面上中的至少一种，使得放出空气的温度基于涡轮发动机组件的操作状态修改。

技术方案1. 一种涡轮发动机组件，包括：

压缩机；

空气导管，其联接成与所述压缩机流动连通，所述空气导管构造成将来自所述压缩机的放出空气流导送穿过其；以及

流体供应系统，其联接成与所述空气导管流动连通，其中所述流体供应系统构造成朝所述空气导管导送流体流，以基于所述涡轮发动机组件的操作状态来修改所述放出空气的温度。

技术方案2. 根据技术方案1所述的组件，其特征在于，所述流体供应系统包括水源和蒸汽源，所述流体供应系统构造成朝所述空气导管选择性地导送水或蒸汽中的一种。

技术方案3. 根据技术方案2所述的组件，其特征在于，所述流体供应系统包括构造成预热从所述水源排放的水的换热装置。

技术方案4. 根据技术方案1所述的组件，其特征在于，所述流体供应系统构造成在所述涡轮发动机组件处于稳态操作状态时朝所述空气导管导送具有低于预定阈值的温度的流体，并且构造成在所述涡轮发动机组件处于瞬变操作状态时朝所述空气导管导送具有大于所述预定阈值的温度的流体。