[发明专利]涡轮传动系设备

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及涡轮，并且更具体而言，涉及构造成使得能够进行稳定的低速涡轮运行的设备。

背景技术

诸如某些核能动力装置系统、简单循环动力装置系统和联合循环动力装置系统的一些动力装置系统在它们的设计和运行中采用涡轮。因为各个涡轮直到其实现其设计全轴速度的较高百分比(介于设计全轴速度的大约90％和大约100％之间)才变得自持，所以各个涡轮可操作地连接到传动轴上，借此涡轮可接收协助它达到自持速度的动力输入。一个或多个传动系可联接到传动轴(传动系部分地用于过渡运行)上，以在映射、启动和冷却时期期间操纵涡轮和涡轮转子，以及对涡轮和涡轮转子提供动力。在运行中，这些传动系使涡轮加速，通过低轴速到达涡轮自持时所处的速度。

为了满足涡轮的高的轴动力需求，在传动系中设计了大型扭矩变换器和马达。但是，这些高动力构件可具有机械限制，这会导致有无法以介于全轴设计速度的大约2％和大约30％之间的稳定低速来运行涡轮的系统。由于这些机械限制而引起的有限工作范围会导致压缩机摩擦增加，导致开动(cranking)和冷却运行效率低，以及导致在空气动力学映射和用来产生压缩机和涡轮内的流动特性和元件性能的轮廓的测试计划中有差距。因此，合乎需要的是增大涡轮的工作范围，从而使得能够在一定的设计速度范围内运行，包括以介于全轴设计速度的大约2％和大约30％之间的低设计速度稳定地运行。一些动力装置系统使用次规模(sub-scale)系统来模拟和计算涡轮的映射值，从而产生然后能够在全速度范围内运行的较小版本的系统。这些系统昂贵且需要长时间来创建和测试。它们提供映射值，映射值被变换成实际尺寸的涡轮上的稳定低速运行的估计值，而且它们对冷却和启动运行的质量或持续时间没有影响。

发明内容

公开了用于增大涡轮的工作范围的系统。在一个实施例中，一种设备包括：联接到传动轴上的涡轮；联接到传动轴上的传动系；联接到传动系上的第一扭矩变换器，第一扭矩变换器构造成将工作扭矩输送给传动系；联接到第一扭矩变换器上的第二扭矩变换器，第二扭矩变换器构造成将扭矩输送给第一扭矩变换器；联接到第二扭矩变换器上的第一马达，第一马达构造成将动力输入输送给第二扭矩变换器；以及可操作地连接到第一扭矩变换器和第二扭矩变换器中的至少一个上的控制系统，控制系统构造成监测传动系的速度，以及通过控制第一扭矩变换器所提供的工作扭矩和第二扭矩变换器所提供的扭矩中的至少一个来调节传动系的速度。

本发明的第一方面提供了一种设备，其包括：联接到传动轴上的涡轮；联接到传动轴上的传动系；联接到传动系上的第一扭矩变换器，第一扭矩变换器构造成将工作扭矩输送给传动系；联接到第一扭矩变换器上的第二扭矩变换器，第二扭矩变换器构造成将扭矩输送给第一扭矩变换器；联接到第二扭矩变换器上的第一马达，第一马达构造成将动力输入输送给第二扭矩变换器；以及可操作地连接到第一扭矩变换器和第二扭矩变换器中的至少一个上的控制系统，控制系统构造成监测传动系的速度，以及通过控制第一扭矩变换器所提供的工作扭矩和第二扭矩变换器所提供的扭矩中的至少一个来调节传动系的速度。

本发明的第二方面提供了一种系统，其包括：电机；可操作地连接到电机上的涡轮，涡轮包括传动轴；以及可操作地连接到涡轮上的设备，该设备包括：联接到涡轮的传动轴上的传动系；联接到传动系上的第一扭矩变换器，第一扭矩变换器构造成将工作扭矩输送给传动系；联接到第一扭矩变换器上的第二扭矩变换器，第二扭矩变换器构造成将扭矩输送给第一扭矩变换器；联接到第二扭矩变换器上的第一马达，第一马达构造成将动力输入输送给第二扭矩变换器；以及可操作地连接到第一扭矩变换器和第二扭矩变换器中的至少一个上的控制系统，控制系统构造成监测传动系的速度，以及通过控制第一扭矩变换器所提供的工作扭矩和第二扭矩变换器所提供的扭矩中的至少一个来调节传动系的速度。

本发明的第三方面提供了一种设备，其包括：传动系；联接到传动系上的第一扭矩变换器，第一扭矩变换器构造成将工作扭矩输送给传动系；联接到第一扭矩变换器上的第二扭矩变换器，第二扭矩变换器构造成将扭矩输送给第一扭矩变换器；联接到第二扭矩变换器上的第一马达，第一马达构造成将动力输入输送给第二扭矩变换器；以及可操作地连接到第一扭矩变换器和第二扭矩变换器中的至少一个上的控制系统，控制系统适于通过执行包括下者的动作来控制和调节传动系的速度：调整第一马达对第二扭矩变换器的输入；监测传动系的速度；以及控制第一扭矩变换器和第二扭矩变换器中的至少一个中的扭矩变换量。

附图说明