[发明专利]用于控制静止时经受涡轮机运行的余热的涡轮机轴弯曲变形的方法

说明书

一种用于控制静止时经受涡轮机运行的余热的涡轮机(10)轴(14C)弯曲变形的方法，其中轴(14C)以每分钟0.1到50转之间的转速转动，这取决于涡轮机(10)静止时轴(14C)的弯曲变形偏转(F)。

技术领域

本公开涉及一种控制静止时经受涡轮机运行的余热的涡轮机轴弯曲变形的方法。

术语“涡轮机”表示产生驱动动力的所有燃气涡轮机，其中特别区分为通过对热气高速喷射的反应提供推进所需的推力的涡轮喷气发动机和由发动机轴的转动供应驱动动力的涡轮轴发动机。例如，涡轮轴发动机被用作直升机、船舶、火车的发动机，甚至用作工业发动机。涡轮螺旋桨发动机(驱动螺旋桨的涡轮轴发动机)也是用作飞机发动机的涡轮轴发动机。

当燃烧室熄灭时，认为涡轮机处于静止，而当燃烧室点燃时，涡轮机是运行的。

背景技术

诸如涡轮喷气发动机的涡轮机在静止时有反复出现的散热问题。事实上，在其运行期间，涡轮机储存了相当多的热量，特别是在靠近其燃烧室的区域，这些热量必须散失。在运行期间，转子的转动提供热量的散失。然而，一旦涡轮机处于静止，所储存热量的散失就带来了几个问题。

事实上，储存的热量、特别是在燃烧室中的热量将自然地通过涡轮机传播，然后通过对流现象将其自身基本局限于涡轮机的上部。其结果是不同部件、特别是高压涡轮的轴的不均匀膨胀导致通常由“弓形转子”的名称表示的轴弯曲现象，如果轴的长度延长且涡轮机的运行温度升高，这种现象会更严重。

纠正这一现象的传统解决方案包括延长涡轮机的启动时间，然后通过起动机产生的通风效应来散热。然而，考虑到对涡轮机的启动施加的限制，特别是由于空中交通的增加，这种延长启动的方法不再是可接受的。会想到的是，在通风的原则下，基于从发动机中排出的热量，轴的转速大于每分钟100转。

因此，本公开寻求提出允许对该问题进行至少部分响应的解决方案。

发明内容

一个实施例涉及一种涡轮机，包括：壳体；相对于壳体可转动的轴；驱动系统，该驱动系统构造成在涡轮机静止时驱动轴转动；传感器，该传感器构造成在涡轮机静止时测量轴的弯曲变形偏转；以及控制单元，当涡轮机静止时，该控制单元构造成当传感器测量到轴的变形偏转大于第一预定值时致动驱动系统。

一个实施例涉及一种控制静止时经受涡轮机运行的余热的涡轮机轴弯曲变形的方法，其中仅当偏转大于第一预定值时，轴以每分钟0.1到50转之间的转速转动。

例如，涡轮机轴是高压转子的轴，但不是一定的。可以理解的是，轴的偏转是其相对于轴的轴线的最大弯曲变形。因此，偏转取决于轴的弯曲而变化。还可以理解的是，轴绕其轴线相对于涡轮机的固定(或定子)部分、例如涡轮机的壳体转动。

通过在涡轮机静止时转动轴，使轴的温度均匀化，这允许减少和/或控制由于热效应导致的轴弯曲现象。此外，通过取决于轴的偏转控制轴的转动，仅当认为必要时才可以转动轴。这允许优化涡轮机静止时专用于驱动轴转动的系统所消耗的能量。此外，通过容许一定的偏转、并因此一定的弯曲变形，使轴只有在认为真的有必要时、即当偏转变得太大时才转动。这允许优化涡轮机静止时专用于驱动轴转动的系统所消耗的能量。

在一些实施例中，轴以每分钟0.1到20转之间、或每分钟0.1到10转之间、或每分钟0.1到5转之间、或每分钟0.1到2转之间、或等于每分钟1转的转速转动。

这些转速有利于避免由于热效应而导致的轴弯曲现象，同时有利于在涡轮机静止时保存专用于驱动轴转动的系统的能量储备。

在一些实施例中，在从偏转变得大于第一预定值的时间计算的第一预定时间段之后停止转动轴。

在某些情况下，可以认为在预定时间段之后，轴的温度充分均匀，使得轴的偏转再次被允许，并且因此能够停止轴的转动。当然，有可能在预定时间段之后系统地停止轴，或者考虑其它累积条件，例如验证偏转已再次变得小于第一预定值。