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涡轮系统

阅读：590发布：2021-02-23

IPRDB可以提供涡轮系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供一种涡轮系统，该涡轮系统包括：压缩机单元，用于压缩流体；燃烧室单元，将燃料与压缩的流体一起燃烧；涡轮单元，通过在燃烧室单元燃烧燃料时所产生的燃烧气体而被驱动；第一装置，接收在涡轮单元被驱动时所产生的动力。所述至少一个压缩机单元至少使用所述产生的动力而运转，并与涡轮单元和第一装置中的至少一个分开设置。，下面是涡轮系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种涡轮系统，包括：

至少一个压缩机单元，用于压缩流体；

燃烧室单元，将燃料与压缩的流体一起燃烧；

涡轮单元，通过在燃烧室单元燃烧燃料时所产生的燃烧气体而被驱动；

第一装置，接收在涡轮单元被驱动时所产生的动力，其中，所述至少一个压缩机单元至少使用所述产生的动力而运转，并与涡轮单元和第一装置中的至少一个分开设置。

2.如权利要求1所述的涡轮系统，其中，所述至少一个压缩机单元通过齿轮结合来接收所述产生的动力。

3.如权利要求1所述的涡轮系统，还包括：

第一旋转轴，机械地结合到压缩机单元；

第二旋转轴，机械地结合到涡轮单元，

其中，第一旋转轴和第二旋转轴可拆卸地彼此结合。

4.如权利要求3所述的涡轮系统，其中，第一旋转轴和第二旋转轴通过第一结合构件彼此结合。

5.如权利要求3所述的涡轮系统，其中，所述至少一个压缩机单元的数目为两个或更多个，所述至少一个压缩机单元中的至少两个压缩机单元被齿轮结合到第一旋转轴。

6.如权利要求3所述的涡轮系统，其中，第一旋转轴和第二旋转轴一体地形成，以被齿轮结合到压缩机单元。

7.如权利要求3所述的涡轮系统，其中，所述至少一个压缩机单元的数目为两个或更多个，所述至少一个压缩机单元中的至少两个压缩机单元被轴结合到第一旋转轴。

8.如权利要求3所述的涡轮系统，其中，所述至少一个压缩机单元包括围绕第三旋转轴旋转的叶轮，所述第三旋转轴被结合到第一旋转轴上的第一齿轮并根据预定的传动比而旋转。

9.如权利要求8所述的涡轮系统，其中，所述至少一个压缩机单元的数目为两个或更多个，所述至少一个压缩机单元中的至少两个压缩机单元被轴结合到第三旋转轴。

10.如权利要求1所述的涡轮系统，还包括：至少一个中间冷却器，用于冷却从所述至少一个压缩机单元中排出的流体。

11.如权利要求10所述的涡轮系统，其中，所述至少一个中间冷却器的数目为两个或更多个。

12.如权利要求1所述的涡轮系统，还包括：换热器，通过至少使用从涡轮单元中排出的废气来加热由所述至少一个压缩机单元压缩的流体。

13.如权利要求12所述的涡轮系统，还包括：增湿器，将水分添加到由所述至少一个压缩机单元压缩的流体，以将所述流体提供到换热器。

14.如权利要求1所述的涡轮系统，其中，第一装置包括用于产生电力的功率发生器。

15.如权利要求14所述的涡轮系统，其中，功率发生器的输出不大于100MW，并且涡轮系统的效率为约40％至约60％。

16.如权利要求14所述的涡轮系统，其中，功率发生器的输出不大于50MW，并且涡轮系统的效率为约40％至约55％。

17.如权利要求14所述的涡轮系统，其中，功率发生器的输出不大于20MW，并且涡轮系统的效率为约40％至约50％。

18.如权利要求1所述的涡轮系统，还包括：彼此分开的第一外壳和第二外壳，其中，第一外壳至少容纳所述至少一个压缩机单元，第二外壳至少容纳然烧室单元、涡轮单元和第一装置。

19.如权利要求18所述的涡轮系统，还包括：至少一个中间冷却器，用于冷却从所述至少一个压缩机单元中排出的流体，其中，第一外壳还容纳所述至少一个中间冷却器。

20.如权利要求18所述的涡轮系统，还包括：换热器，通过至少使用从涡轮单元中排出的废气来加热由所述至少一个压缩机单元压缩的流体，其中，第二外壳还容纳换热器。

21.如权利要求20所述的涡轮系统，还包括：增湿器，将水分添加到由所述至少一个压缩机单元压缩的流体，以将该流体提供到换热器，其中，第一外壳还容纳增湿器。

22.如权利要求1所述的涡轮系统，其中，涡轮单元被设置在第一装置和所述至少一个压缩机单元之间。

23.如权利要求1所述的涡轮系统，还包括：变速箱，用于改变涡轮单元的输出轴和第一装置的输入轴的转速。

24.如权利要求1所述的涡轮系统，其中，所述至少一个压缩机单元、涡轮单元、第一装置和燃烧室单元中的至少一个被设置在至少一个可移动的底座上。

25.如权利要求1所述的涡轮系统，还包括：变速箱，用于改变涡轮单元的输出轴、第一装置的输入轴和压缩机单元的输入轴的转速，其中，变速箱通过独立的轴被结合到所述压缩机单元、涡轮单元和第一装置。

说明书全文

涡轮系统

[0001] 本申请要求于2010年3月16日提交到韩国知识产权局的第10-2010-0023412号韩国专利申请的优先权，该申请公开的全部内容通过引用被包含于此。

技术领域

[0002] 与本发明的构思一致的设备涉及一种涡轮系统，更具体地讲，涉及一种涡轮系统的结构。

背景技术

[0003] 通常，涡轮系统通过从流动的压缩流体(例如，蒸汽或气体)中获得旋转动力作为推进力或作用力来产生动力。可通过使用流动的压缩流体来运转涡轮发动机或涡轮动力产生系统。例如，与现有的往复式发动机相比，涡轮发动机更轻，产生更高的动力并排放更少的空气污染物，并因此被认为是高功率密度的清洁发动机。涡轮发动机可包括：压缩机，用于压缩空气；燃烧室，用于使与压缩空气混合的燃料燃烧；涡轮，用于通过从由于出现在燃烧室中的燃烧而产生的高温高压而迅速膨胀的气体中获得的旋转动力来驱动压缩机，并用于排出废气。通过压缩机压缩的空气被提供到燃烧室，燃烧室使与压缩空气混合的燃料燃烧。与在涡轮发动机中一样，涡轮动力产生系统可通过由从在燃烧室中燃烧的高温高压流体的膨胀中获得的旋转动力驱动涡轮来产生电力。

发明内容

[0004] 根据示例性实施例，提供一种涡轮系统，该涡轮系统包括：至少一个压缩机单元，用于压缩流体；燃烧室单元，将燃料与压缩的流体一起燃烧；涡轮单元，通过在燃烧室单元燃烧燃料时所产生的燃烧气体而被驱动；第一装置，接收在涡轮单元被驱动时所产生的动力，其中，所述至少一个压缩机单元至少使用所述产生的动力而运转，并与涡轮单元和第一装置中的至少一个分开设置。

[0005] 所述至少一个压缩机单元可通过齿轮结合来接收所述产生的动力。

[0006] 所述涡轮系统还可包括：第一旋转轴，机械地结合到压缩机单元；第二旋转轴，机械地结合到涡轮单元，第一旋转轴和第二旋转轴能够被可拆卸地彼此结合。

[0007] 第一旋转轴和第二旋转轴可通过第一结合构件彼此结合。

[0008] 所述至少一个压缩机单元的数目可以为两个或更多个，所述至少一个压缩机单元中的至少两个压缩机单元可被齿轮结合到第一旋转轴。

[0009] 第一旋转轴和第二旋转轴可一体地形成，以被齿轮结合到压缩机单元。

[0010] 所述至少一个压缩机单元中的至少两个压缩机单元可被轴结合到第一旋转轴。

[0011] 所述至少一个压缩机单元可包括围绕第三旋转轴旋转的叶轮，所述第三旋转轴被结合到第一旋转轴上的第一齿轮并根据预定的传动比而旋转。

[0012] 所述至少一个压缩机单元中的至少两个压缩机单元可被轴结合到第三旋转轴。

[0013] 所述涡轮系统还可包括：至少一个中间冷却器，用于冷却从所述至少一个压缩机单元中排出的流体。涡轮系统可包括至少两个中间冷却器。

[0014] 所述涡轮系统还可包括：换热器，通过至少使用从涡轮单元中排出的废气来加热压缩的流体和/或水分。

[0015] 所述涡轮系统还可包括：增湿器，将水分添加到由所述至少一个压缩机单元压缩的流体，以将所述流体提供到换热器。

[0016] 第一装置可包括用于产生电力的功率发生器。在这种情况下，功率发生器的输出可不大于100MW，并且涡轮系统的效率可以为约40％至约60％。功率发生器的输出可不大于50MW，并且涡轮系统的效率可以为约40％至约55％。功率发生器的输出可不大于20MW，并且涡轮系统的效率可以为约40％至约50％。

[0017] 所述涡轮系统还可包括：彼此分开的第一外壳和第二外壳，第一外壳可至少容纳所述至少一个压缩机单元，第二外壳可至少容纳燃烧室单元、涡轮单元和第一装置。

[0018] 所述涡轮系统还可包括：至少一个中间冷却器，用于冷却从所述至少一个压缩机单元中排出的流体，第一外壳还可容纳所述至少一个中间冷却器。

[0019] 所述涡轮系统还可包括：换热器，通过至少使用从涡轮单元中排出的废气来加热压缩的流体和/或水分，第二外壳还可容纳换热器。

[0020] 所述涡轮系统还可包括：增湿器，将水分添加到压缩的流体，以将该流体提供到换热器，第一外壳还可容纳增湿器。

[0021] 涡轮单元可被设置在第一装置和所述至少一个压缩机单元之间。

[0022] 所述涡轮系统还可包括：变速箱，用于改变涡轮单元的输出轴和第一装置的输入轴的转速。

[0023] 所述至少一个压缩机单元、涡轮单元、第一装置和燃烧室单元中的至少一个可被设置在至少一个可移动的底座上。

[0024] 所述涡轮系统还可包括：变速箱，用于改变涡轮单元的输出轴、第一装置的输入轴和压缩机单元的输入轴的转速，变速箱可通过独立的轴被结合到所述压缩机单元、涡轮单元和第一装置。

[0025] 根据本发明的构思，可提高涡轮系统的效率。

附图说明

[0026] 通过参照附图对本发明的示例性实施例进行的详细描述，本发明的上述和其他方面将会变得更加清楚，其中：

[0027] 图1是根据示例性实施例的涡轮系统的示意性的结构图；

[0028] 图2是根据示例性实施例的图1中示出的涡轮系统的示意性的透视图；

[0029] 图3是根据示例性实施例的图1中示出的涡轮系统的传递单元的俯视图；

[0030] 图4是根据示例性实施例的与其他系统比较的图1中示出的涡轮系统的输出和效率之间的相互关系的曲线图；

[0031] 图5是根据另一示例性实施例的涡轮系统的示意性的结构图；

[0032] 图6是根据另一示例性实施例的涡轮系统的示意性的结构图；

[0033] 图7是根据另一示例性实施例的涡轮系统的示意性的结构图。

具体实施方式

[0034] 以下，将通过参照附图解释示例性实施例来详细地描述本发明的构思。

[0035] 现在将参照图1至图4描述根据示例性实施例的涡轮系统。图1是根据示例性实施例的涡轮系统1的示意性的结构图。图2是根据示例性实施例的图1中示出的涡轮系统1的示意性的透视图。图3是根据示例性实施例的图1中示出的涡轮系统1的传递单元140的俯视图。图4是根据示例性实施例的与其他系统比较的图1中示出的涡轮系统1的输出和效率之间的相互关系的曲线图。

[0036] 参照图1，涡轮系统1可包括压缩机单元110a-110d、中间冷却器120a-120c、增湿器130、燃烧室单元210、涡轮单元220、第一装置230和换热器240。在本示例性实施例中，如图1所示，设置四个压缩机单元110a-110d。然而，压缩机单元110的数目可大于或小于四。另外，在如图1所示的本示例性实施例中，还设置三个中间冷却器120a-120c。然而，中间冷却器120的数目可大于或小于三。例如，图2示出涡轮系统1可包括一个压缩机单元110和一个中间冷却器120。

[0037] 参照图1和图3，压缩机单元110a-110d可压缩提供的流体I。如图3所示，压缩机单元110a-110d中的每个可包括叶轮111，并可通过叶轮111的旋转而使流体I加速。在这种情况下，流体I可以是环境空气。流体I不限于此，并且流体I可以是废气或任何其他类型的各种各样的流体。

[0038] 当流体I经过多个压缩机单元110a-110d时，流体I的压力增加。例如，通过压缩机单元110a压缩的流体I吸收在压缩期间产生的热量，并因此当通过后面的压缩机单元110b、110c或110d中的压缩机级进行压缩时需要更多的能量。因此，中间冷却器120a、120b或120c分别被设置在每两个连续的压缩机单元之间，从而使流体I冷却以去除通过压缩而产生的热量，并将冷却的流体I提供到随后的压缩机单元，并因此可降低压缩机单元需要的能量。例如，可降低用于产生压缩所需的旋转动力的电动机的负载或者用于将旋转动力传递到外部装置的旋转轴的负载。中间冷却器120a-120c可通过空气冷却法或水冷却法来冷却流体I。中间冷却器120a-120c的制冷剂不限于水等，可使用各种制冷剂。

[0039] 增湿器130可将水分添加到通过压缩机单元110a-110d压缩的流体I，以将流体I提供到换热器240。增湿器130可通过将水分添加到流体I而使流体I的绝对湿度、相对湿度和水蒸汽的量中的至少一个增加。然而，如果涡轮系统1停止或其负载发生变化，则流体I可在不经过增湿器130的情况下被直接提供到换热器240。如果将水分添加到压缩的流体I，则可提高换热器240的热传递效率，并可因质量的增加而使换热器240的输出和效率提高。

[0040] 燃烧室单元210使燃料和通过压缩机单元110压缩的流体I燃烧以产生燃烧气体。燃烧室单元210的燃烧气体使涡轮单元220的涡轮(未示出)旋转。第一装置230可以是通过使用从涡轮单元220接收的旋转动力而运转的任何机械装置。例如，第一装置230可以是通过使用从涡轮单元220接收的旋转动力而产生电力的功率发生器。第一装置230还可以是通常的机械装置或系统，例如，气体压缩机、冷却系统或净水系统。以下，为了便于说明，第一装置230被称为功率发生器230。

[0041] 通过燃烧室单元210产生的燃烧气体可使涡轮单元220的涡轮旋转，并且涡轮的旋转动力可被传递到功率发生器230以产生电力。在这种情况下，功率发生器230可用作功率发生器和电动机中的至少一个。

[0042] 尽管在图1中功率发生器230被设置在压缩机单元110a-110d和涡轮单元220之间，但是功率发生器230的位置不限于此。尽管未在图1中示出，但是(例如)涡轮单元220可被设置在压缩机单元110a-110d和功率发生器230之间。即，压缩机单元110a-110d、涡轮单元220和功率发生器230可依次设置，并且，在这种情况下，变速箱单元260(如图7所示)可被设置在功率发生器230和涡轮单元220之间，以改变涡轮单元220的旋转动力的转速并将旋转动力提供到功率发生器230。稍后将参照图7对变速箱单元260进行描述。

[0043] 换热器240可用作从涡轮单元220中排出的废气和经过增湿器130的流体I之间的热交换器。换热器240可包括(例如)多个管子，从而当废气接触管子的外表面并且压缩的流体经过管子时，可通过管壁发生热交换。这样，可降低废气的温度，并可提高压缩的流体的温度。换热器240可加热不经过增湿器130而直接由压缩机单元110提供的流体I。换热器240还可加热由压缩机单元110提供的经过增湿器130的流体I。换热器240通过将涡轮单元220的废气中的热量的量传递给增湿的流体I来回收从涡轮单元220中散发的热量的量，并因此减少了用于产生热气的燃烧室单元210中所需的燃料的量，提高了涡轮系统1的效率。根据废气的状态、安装位置或使用目的，换热器240可以是各种类型的换热器，例如，通道型、辐射性或烟管型。

[0044] 涡轮系统1可不包括增湿器130、中间冷却器120a-120c、换热器240或功率发生器230中的至少一个。例如，如果不包括增湿器130和换热器240，则涡轮系统1可仅包括压缩机单元110a-110d中的至少一个、中间冷却器120a-120c中的至少一个、燃烧室单元210、涡轮单元220和功率发生器230。

[0045] 现在将参照图4对涡轮系统1的效率进行描述。图4示出在简单的循环涡轮系统(◆)、注蒸汽燃气轮机(STIG)以及换热器(Recup.)和中间冷却器(I/C)系统(■)、组合的循环涡轮系统(●)中的根据输出的总效率的分布。在图4中，◆表示在简单的循环涡轮系统(◆)中的根据输出的总效率值，■表示在STIG以及Recup.和I/C系统(■)中的根据输出的总效率值，●表示在组合的循环涡轮系统(●)中的根据输出的总效率值。

[0046] 在这种情况下，简单的循环涡轮系统(◆)可包括压缩机单元110a-110d、燃烧室单元210、涡轮单元220和功率发生器230。STIG系统(■)除了包括简单的循环涡轮系统(◆)的部件之外，还可包括增湿器130。Recup.系统(■)除了包括简单的循环涡轮系统(◆)的部件之外，还可包括换热器240。I/C系统(■)除了包括简单的循环涡轮系统(◆)的部件之外，还可包括中间冷却器120。组合的循环涡轮系统(●)除了包括简单的循环涡轮系统(◆)的部件之外，还可包括回热式蒸汽发生器(HRSG)。

[0047] 在功率发生器230的输出(例如)为约0MW至约20MW的范围内，简单的循环涡轮系统(◆)、STIG以及Recup.和I/C系统(■)、组合的循环涡轮系统(●)的效率不大于约40％。需要降低由压缩机单元110a-110d压缩流体I所需要的功率以提高涡轮系统1的效率，并可使用中间冷却器120a-120c中的至少一个来降低该功率。然而，如果压缩机单元110a-110d、燃烧室单元210和涡轮单元220被设置在单个外壳中，则可减小系统的总体积，但是由于空间限制，可能不会包括足够数目的中间冷却器。另外，如果仅增加单个外壳的尺寸，则用于结合压缩机单元110a-110d、涡轮单元220和功率发生器230的旋转轴的长度增加。在这种情况下，当以高速旋转的旋转轴的长度增加时，问题可出现在(例如)旋转轴的扭转强度以及由转子动力特性所引起的振动方面。更详细地讲，由于旋转轴的一端(即，涡轮单元220)因由燃烧室单元210所产生的膨胀的燃烧气体而以高速旋转，而旋转轴的另一端传递旋转轴的所述一端的旋转动力并使功率发生器230和压缩机单元110旋转，所以扭矩被施加在旋转轴的两端之间。因为扭矩被施加到旋转轴的两端，所以旋转轴的所述一端相对于旋转轴的所述另一端被扭转一定的角度。旋转轴的两端所扭转的角度被称为扭转角。在这种情况下，当扭矩的量增加且旋转轴的长度增加时，扭转角也增大。因此，如果考虑旋转轴的扭转角来设计旋转轴，则旋转轴的长度受到限制。更详细地讲，当通过使用单个旋转轴结合压缩机单元110a-110d、涡轮单元220和功率发生器230时，旋转轴的长度因扭转强度和/或转子动力特性而受到限制，从而涡轮系统1具有空间限制。因此，可出现这样的限制，使得(例如)足够数目的中间冷却器可能不会被包括在压缩机单元110a-110d之间。

[0048] 在涡轮系统1中，压缩机单元110a-110d可与涡轮单元220和功率发生器230中的至少一个分开设置。这样，可确保设置用于压缩机单元110a-110d的足够数目的中间冷却器(例如，中间冷却器120a-120c)的空间。另外，在涡轮系统1中，可通过(例如)齿轮来结合多个轴。如图1所示，第一旋转轴150可通过传递单元140被结合到多个第三旋转轴153。在这种情况下，传递单元140可具有各种结合结构，例如齿轮结合结构。例如，如图3所示，第一旋转轴150上的第一齿轮151和压缩机单元110a-110d的叶轮111可通过齿轮结合。在这种情况下，压缩机单元110的叶轮111可被结合到第三旋转轴153，并且第三旋转轴153上的第二齿轮152可被齿轮结合到第一旋转轴150上的第一齿轮151。叶轮111的转速可根据第一齿轮151和第二齿轮152之间的传动比增加或减小。由于第一旋转轴150和第三旋转轴153未被形成为同轴，所以可以在空间上减小第一旋转轴150的长度。
另外，可同时将多个叶轮111结合到第一旋转轴150。

[0049] 再次参照图1，压缩机单元110a-110d通过传递单元140接收第一旋转轴150的旋转动力。第一压缩机单元110a可接收并压缩提供的流体I。压缩的流体I被第一中间冷却器120a冷却，然后冷却的流体I被提供到第二压缩机单元110b。被第二压缩机单元110b压缩的流体I被第二中间冷却器120b冷却。被第三压缩机单元110c压缩的流体I被第三中间冷却器120c冷却。被第四压缩机单元110d压缩的流体I流向增湿器130。如上所述，压缩机单元和中间冷却器的数目和布置不限于在图2中所示出的，并可由本领域的普通技术人员进行各种改变。涡轮系统1可包括至少两个或三个中间冷却器。这样，可提高涡轮系统1的效率。尽管由于第一旋转轴150和第二旋转轴250以及涡轮系统1的尺寸的限制，可能不会容易地包括两个或更多个中间冷却器，但是如上所述，如果通过将压缩机单元110a-110d与功率发生器230和涡轮单元220中的至少一个分开来确保足够的空间，则可包括足够数目的中间冷却器120。另外，如果压缩机单元110a-110d和第一旋转轴150通过传递单元140齿轮结合，则可减小第一旋转轴150的长度，并因此可解决由第一旋转轴
150和第二旋转轴250的长度的增加而引起的第一旋转轴150和第二旋转轴250的脆弱的扭转强度的问题。

[0050] 这里，用于结合压缩机单元110a-110d、功率发生器230和涡轮单元220的第一旋转轴150和第二旋转轴250能够被可拆卸地结合。例如，可通过第一结合构件C来结合第一旋转轴150和第二旋转轴250。第一结合构件C可通过(例如)联轴器或法兰而形成轴结合。由于第一旋转轴150和第二旋转轴250被可拆卸地结合，所以可容易地将压缩机单元110a-110d与功率发生器230和涡轮单元220分开。另外，如果因由于通过第一结合构件C结合第一旋转轴150和第二旋转轴250而在涡轮单元220和压缩机单元110a-110d之间产生的扭矩差异导致出现扭转，则第二旋转轴250可相对于第一旋转轴150在一定范围之内扭转，并因此可减小扭矩差异。例如，可通过使用法兰来结合第一旋转轴150和第二旋转轴250。在法兰结合中，螺孔可被形成为沿着平行于轴向的方向穿过第一旋转轴150和第二旋转轴250。额外的空间可出现在每个螺孔和将被螺纹结合到该螺孔的结合构件之间。如果第一旋转轴150和第二旋转轴250之间的扭矩差异足够大，则可根据额外空间的量，通过相对于第一旋转轴150旋转第二旋转轴250来补偿扭矩差异。因此，可根据第一旋转轴
150和第二旋转轴250的结合方式来减小扭矩差异。

[0051] 可选地，第一旋转轴150和第二旋转轴250可一体地形成。在这种情况下，可不使用第一结合构件C，并且第一旋转轴150和第二旋转轴250能够被可拆卸地结合到传递单元140。例如，第一旋转轴150和第二旋转轴250可一体地形成，并且一体地形成的第一旋转轴150和第二旋转轴250可被齿轮结合到传递单元140。

[0052] 如图4所示，在区域A、B和C中示出涡轮系统1的输出和效率之间的相互关系。区域A表示在功率发生器230的输出为约0MW至约20MW的范围内涡轮系统1的输出值与效率值之间的关系，区域B表示在功率发生器230的输出为约20MW至约50MW的范围内涡轮系统1的输出值与效率值之间的关系，区域C表示在功率发生器230的输出为约50MW至约100MW的范围内涡轮系统1的输出值与效率值之间的关系。例如，在约0MW至约20MW的范围内，简单的循环涡轮系统(◆)、STIG以及Recup.和I/C系统(■)、组合的循环涡轮系统(●)，即，现有的系统具有几乎不大于40％的总效率，但是涡轮系统1具有约40％至约50％的效率。这意味着涡轮系统1的效率大大提高。例如，在约50MW至约100MW的范围内，简单的循环涡轮系统(◆)、STIG以及Recup.和I/C系统(■)的输出值与效率值之间的关系大部分都不包括在区域C中，但是涡轮系统1的输出值与效率值之间的关系包括在区域C中。即，在功率发生器230的输出为约50MW至约100MW的范围内，涡轮系统1的效率为约50％至约60％，这高于现有的涡轮系统的效率。在这种情况下，以百分比(％)表示的涡轮系统1的效率的范围可在误差极限内变化。

[0053] 因此，在功率发生器230的输出为约0MW至约100MW的范围内，涡轮系统1的效率为约40％至约60％。另外，在功率发生器230的输出为约0MW至约50MW的范围内，涡轮系统1的效率可以为约40％至约55％。特别地，在功率发生器230的输出为约0MW至约20MW的范围内，涡轮系统1的效率可以为约40％至约50％。

[0054] 另外，当功率发生器230的输出不大于约50MW时，涡轮系统1的效率可以为约40％至约55％。特别地，当功率发生器230的输出不大于约20MW时，涡轮系统1的效率可以为约40％至约50％。

[0055] 因此，这示出了涡轮系统1的效率大大提高。如上所述，提高涡轮系统1的效率的因素可包括(例如)：用于多个中间冷却器120a-120c的足够的空间，这通过将压缩机单元110a-110d与功率发生器230或涡轮单元220分开来确保；多个旋转轴，即，第一旋转轴150、第二旋转轴250和第三旋转轴153，所述多个旋转轴相互齿轮结合，以减小导致设计上的限制的第一旋转轴150和第二旋转轴250的长度。

[0056] 此外，涡轮系统1可包括彼此分开的第一外壳100和第二外壳200，如图1所示。第一外壳100可容纳压缩机单元110a-110d，第二外壳200可容纳燃烧室单元210、涡轮单元220和功率发生器230。第一外壳100还可容纳中间冷却器120a-120c。还可包括后冷却器(未示出)。第二外壳200还可容纳换热器240。增湿器130可被包括在第一外壳100或第二外壳200中，或者可被设置在第一外壳100的出口附近，通过压缩机单元110压缩的流体I经过增湿器130朝着第二外壳200运动。如图1或图2所示，因为第一外壳100和第二外壳200分开，所以可确保用于多个压缩机单元110a-110d和多个中间冷却器120a-120c的空间。在这种情况下，可以不形成第一外壳100和第二外壳200中的至少一个。例如，可以不形成第一外壳100，并且第二外壳200可容纳燃烧室单元210、涡轮单元220和功率发生器230中的至少一部分。在这种情况下，压缩机单元110可与第二外壳200分开。

[0057] 这样，可进一步减小第一旋转轴150和第二旋转轴250的长度，并可增大用于压缩机单元110a-110d和中间冷却器120a-120c的空间，同时保持第一旋转轴150和第二旋转轴250的刚度。

[0058] 另外，因为第一旋转轴150和第二旋转轴250可拆卸地相互结合，所以压缩机单元110a-110d可易于与功率发生器230或涡轮单元220分离。如果将涡轮系统1应用于在安装或操作或其他方面不受空间限制的设备(例如，飞行器或船舶)，则可实现上述效果。另外，涡轮系统1可包括分离的组件作为单独的模块，并可以以易于移动的形式进行重构。例如，涡轮系统1的组件可被设置在标准化的空间(例如，容器系统)内。在这种情况下，可在没有任何空间限制的情况下容易地安装涡轮系统1。即，涡轮系统1可被分成一个或多个组件，并可被重新设置在至少一个易于移动的底座上。例如，压缩机单元110a-110d、涡轮单元220、功率发生器230和燃烧室单元210中的至少一个可被设置在至少一个可移动底座上。在这种情况下，可移动的涡轮系统1或者可移动的组件可通过移动装置(例如，拖车)或者通过在底座之下增加移动装置来移动。

[0059] 现在将参照图5对在图1中示出的涡轮系统1的第一改进示例进行描述。图5是根据另一示例性实施例的涡轮系统2的示意性的结构图。参照图5，至少两个压缩机单元110可被齿轮结合到第一旋转轴150。压缩机单元110的数目可以为至少两个或更多个。例如，多个传递单元140可被形成在第一旋转轴150上，以将压缩机单元110齿轮结合到第一旋转轴150。第一旋转轴150和压缩机单元110可通过传递单元140被齿轮结合。这样，可减小第一旋转轴150和第二旋转轴250的长度。更详细地讲，例如，如果压缩机单元110被直接结合到单个旋转轴(即，第一旋转轴150)，而不是被齿轮结合到第一旋转轴150，则必须增加第一旋转轴150的长度以使其与八个压缩机单元110结合。因此，由于压缩机单元
110和第一旋转轴150彼此齿轮结合，所以涡轮系统2可具有紧凑的尺寸。另外，压缩机单元110可与涡轮单元220或功率发生器230分开，并因此可确保用于压缩机单元110以及结合到压缩机单元110的中间冷却器120的空间。如关于图1以上所述的，可通过使用第一结合构件C易于使第一旋转轴150和第二旋转轴250可拆卸地彼此结合。第一外壳100可至少容纳压缩机单元110，第二外壳200可至少容纳燃烧室单元210、涡轮单元220和功率发生器230。第一外壳100还可容纳中间冷却器120，第二外壳200还可容纳换热器240。

[0060] 现在将参照图6对在图1中示出的涡轮系统1的第二改进示例进行描述。图6是根据另一示例性实施例的涡轮系统3的示意性的结构图。参照图6，可通过使用第一结合构件C来结合第一旋转轴150和第二旋转轴250。在这种情况下，在不使用第一结合构件C的情况下可使第一旋转轴150和第二旋转轴250一体地形成。多个压缩机单元110中的每个压缩机单元可包括围绕第三旋转轴153旋转的叶轮(未示出)。至少三个压缩机单元110可被轴结合到第三旋转轴153。第一旋转轴150和第三旋转轴153可被齿轮结合以减小第一旋转轴150的长度，并可因齿轮结合而改变第三旋转轴153的转速。涡轮系统3可包括彼此分开的第一外壳100和第二外壳200。第一外壳100可至少容纳压缩机单元110，第二外壳200可至少容纳燃烧室单元210、涡轮单元220和功率发生器230。在这种情况下，第一外壳100还可容纳中间冷却器120，第二外壳200还可容纳换热器240。另外，可不形成第一外壳100和第二外壳200中的至少一个。

[0061] 现在将参照图7对在图1中示出的涡轮系统1的第三改进示例进行描述。图7是根据另一示例性实施例的涡轮系统4的示意性的结构图。涡轮系统4类似于图5中示出的涡轮系统2，并因此将主要对涡轮系统4和涡轮系统2之间的差异进行描述。在这种情况下，相同的标号指示相同的元件。参照图7，涡轮系统4另外包括变速箱单元260。变速箱单元260可被轴结合到压缩机单元110、涡轮单元220和功率发生器230。更详细地讲，变速箱单元260可通过第一旋转轴150结合到压缩机单元110，可通过第二旋转轴250结合到涡轮单元220，并可通过第四旋转轴251结合到功率发生器230。变速箱单元260可改变作为涡轮单元220的输出轴的第二旋转轴250的转速、作为功率发生器230的输入轴的第四旋转轴251的转速以及作为压缩机单元110的输入轴的第一旋转轴150的转速。第一旋转轴150、第二旋转轴250和第四旋转轴251可不被设置成在一条直线上。即，如图7所示，变速箱单元260可通过独立的轴结合到压缩机单元110、涡轮单元220和功率发生器230。变速箱单元260可通过包括(例如)一个或多个齿轮来变速，以通过容易地调节第一旋转轴150、第二旋转轴250和第四旋转轴251的转速和扭矩来提高涡轮系统4的效率。由于变速箱单元260以高速旋转，并且具有不同的扭矩值的第一旋转轴150、第二旋转轴250和第四旋转轴251未被形成为单个轴，所以可减小第一旋转轴150、第二旋转轴250和第四旋转轴251的长度。因此，在包括变速箱单元260的涡轮系统4中，尽管第一旋转轴150、第二旋转轴250和第四旋转轴251高速旋转，仍可保持高稳定性，并可易于设计和布置第一旋转轴150、第二旋转轴250和第四旋转轴251。如图7所示，变速箱单元260可容纳在第二外壳200中。然而，变速箱单元260的位置不限于此。例如，变速箱单元260可容纳在第一外壳100中，并可通过第二旋转轴250和第四旋转轴251结合到涡轮单元220和功率发生器
230。可选地，变速箱单元260可被设置在涡轮单元220和功率发生器230之间，以改变涡轮单元220的输出轴和功率发生器230的输入轴的转速。

[0062] 如上所述，根据示例性实施例，可提高涡轮系统的效率。

[0063] 尽管已经参照本发明的构思的示例性实施例具体显示和描述了本发明的构思，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的构思的精神和范围的情况下，可以对本发明的构思进行形式和细节上的各种改变。

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涡轮机-专利编号CN101821481A	2020-05-13	669
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涡轮机-专利编号CN101709667A	2020-05-13	262
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涡轮机-专利编号CN101821481B	2020-05-13	419
涡轮-专利编号CN101617102A	2020-05-11	973
涡轮机的涡轮环-专利编号CN105189937A	2020-05-12	740
涡轮-专利编号CN101166890B	2020-05-11	1017
涡轮-专利编号CN101166890A	2020-05-11	377
涡轮-专利编号CN101617102B	2020-05-11	164

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