燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)及方法與流程

本文公開(kāi)的主題涉及功率生成系統(tǒng)，且更具體地涉及燃料氣體壓縮機(jī)系統(tǒng)。

合成氣燃料廣泛地用于帶有燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的功率生成設(shè)備。例如，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)燃燒器，燃燒器可燃燒燃料以產(chǎn)生熱燃燒氣體。產(chǎn)生的熱燃燒氣體可然后用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)渦輪。大體上，供應(yīng)至燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的燃燒器的燃料在升高的壓力下供應(yīng)。然而，在起動(dòng)運(yùn)行期間將燃料充分加壓且高效率運(yùn)行可能是困難的。

本發(fā)明的簡(jiǎn)要描述

與原始要求保護(hù)的發(fā)明的范圍一致的某些實(shí)施例在下文概述。這些實(shí)施例不意在限制要求保護(hù)的發(fā)明的范圍，而是，這些實(shí)施例僅意在提供本發(fā)明的可能形式的簡(jiǎn)要概要。實(shí)際上，本發(fā)明可包含與下文闡述的實(shí)施例類(lèi)似或不同的多種形式。

在第一實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括具有第一燃料氣體壓縮機(jī)的燃料供應(yīng)系統(tǒng)，第一燃料氣體壓縮機(jī)聯(lián)接至壓縮機(jī)軸且構(gòu)造成將用于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的燃料加壓。燃料供應(yīng)系統(tǒng)包括第一離合器和第二離合器。第一離合器構(gòu)造成將壓縮機(jī)軸區(qū)段選擇性地接合至馬達(dá)的馬達(dá)軸。第二離合器構(gòu)造成將壓縮機(jī)軸選擇性地接合至燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的渦輪軸。

在第二實(shí)施例中，一種方法包括接合第一離合器以將第一燃料氣體壓縮機(jī)的壓縮機(jī)軸聯(lián)接至馬達(dá)的馬達(dá)軸。第一燃料氣體壓縮機(jī)使用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)以便將燃料加壓。第一離合器脫離以將燃料壓縮機(jī)軸從馬達(dá)軸分離。第二離合器接合以將壓縮機(jī)軸聯(lián)接至燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的渦輪軸。第一燃料氣體壓縮機(jī)使用燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的渦輪驅(qū)動(dòng)以將燃料加壓。

在第三實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括構(gòu)造成控制用于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的燃料的壓縮的控制器，其中控制器構(gòu)造成選擇性地接合第一離合器或第二離合器以使用相應(yīng)的馬達(dá)軸或渦輪軸來(lái)驅(qū)動(dòng)燃料氣體壓縮機(jī)。

附圖的簡(jiǎn)要描述

本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)在參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)將變得更好理解，附圖中相似的符號(hào)貫穿附圖表示相似的部分，在附圖中：

圖1是具有帶有提高燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的操作性的特征的燃料供應(yīng)系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；

圖2是具有兩個(gè)串聯(lián)的燃料氣體壓縮機(jī)和兩個(gè)離合器以將燃料氣體壓縮機(jī)中的一個(gè)選擇性地接合至馬達(dá)的圖1的燃料供應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；

圖3是圖2的燃料供應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖，示出了離合器處于使用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)第一燃料氣體壓縮機(jī)且使用渦輪軸驅(qū)動(dòng)第二燃料氣體壓縮機(jī)的位置；

圖4是圖2的燃料供應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖，示出了離合器在第一位置和第二位置之間轉(zhuǎn)換；

圖5是圖2的燃料供應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖，示出了離合器處于使用渦輪軸驅(qū)動(dòng)兩個(gè)燃料氣體壓縮機(jī)的位置；

圖6是具有三個(gè)串聯(lián)的燃料氣體壓縮機(jī)和多個(gè)離合器以將燃料氣體壓縮機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)選擇性地接合至馬達(dá)的圖1的燃料供應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；以及

圖7是具有多個(gè)燃料氣體壓縮機(jī)和單個(gè)離合器以將燃料氣體壓縮機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)選擇性地接合至馬達(dá)的圖1的燃料供應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖。

本發(fā)明的詳細(xì)描述

下文將描述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)特定實(shí)施例。在致力于提供這些實(shí)施例的簡(jiǎn)明描述中，可不在說(shuō)明書(shū)中描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式的所有特征。應(yīng)了解的是，在任何這樣的實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式的開(kāi)發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中那樣，必須作出許多實(shí)現(xiàn)方式特定的決定來(lái)達(dá)到開(kāi)發(fā)者的諸如符合系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束的特定目的，這些目的可從一種實(shí)現(xiàn)方式到另一種實(shí)現(xiàn)方式變化。此外，應(yīng)了解的是，這樣的開(kāi)發(fā)努力可能是復(fù)雜和耗時(shí)的，但對(duì)于那些具有本公開(kāi)的益處的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將不過(guò)是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造的例行任務(wù)。

當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞“一個(gè)”、“一種”、“該”和“所述”意在表示存在一個(gè)或多個(gè)元件。用語(yǔ)“包括”、“包含”和“具有”意在為包含性的且意味著可存在除了列出的元件之外的額外元件。

本公開(kāi)涉及將用于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的燃料加壓的系統(tǒng)和方法。在正常運(yùn)行期間，某些燃?xì)鉁u輪將氧化劑(例如，空氣、氧或富氧空氣)和燃料氣體(即，氣相燃料)的混合物燃燒成燃燒產(chǎn)物。燃燒產(chǎn)物迫使渦輪的葉片旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)渦輪軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的渦輪軸驅(qū)動(dòng)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的某些構(gòu)件，諸如將用于燃?xì)鉁u輪的燃料氣體加壓的一個(gè)或多個(gè)燃料氣體壓縮機(jī)。在正常運(yùn)行期間，渦輪軸的旋轉(zhuǎn)速度使燃料氣體壓縮機(jī)能夠?qū)⑷剂蠚怏w充分地加壓以用于輸送至燃?xì)鉁u輪。然而，在燃?xì)鉁u輪的起動(dòng)期間，渦輪軸的旋轉(zhuǎn)速度可能太低以致不能將燃料氣體充分地壓縮。在某些實(shí)施例中，在起動(dòng)過(guò)程的初始階段期間，液體燃料傳送至燃?xì)鉁u輪，且一旦渦輪軸的速度足夠，燃料氣體就被引入。遺憾的是，基于液體燃料的起動(dòng)可能困難且相對(duì)昂貴。

為了貫穿起動(dòng)過(guò)程使用燃料氣體，馬達(dá)(例如，電動(dòng)馬達(dá))可在渦輪軸的旋轉(zhuǎn)速度較低時(shí)用于驅(qū)動(dòng)燃料氣體壓縮機(jī)。一旦渦輪軸的速度足夠高以加壓燃料氣體，燃料氣體壓縮機(jī)就可由渦輪軸驅(qū)動(dòng)。為此，離合器沿渦輪軸布置以便將燃料氣體壓縮機(jī)選擇性地聯(lián)接至馬達(dá)或渦輪軸。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，圖1是燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10的實(shí)施例的示意圖。燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10包括壓縮機(jī)12、燃燒器14和渦輪16。燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10的實(shí)施例可構(gòu)造成以多種氧化劑18(諸如，空氣、氧或富氧空氣)運(yùn)行。然而，為了論述的目的，系統(tǒng)10描述為以空氣作為氧化劑18。壓縮機(jī)12從空氣供應(yīng)20接收空氣18且將空氣18壓縮以用于輸送到燃燒器14中。燃燒器從燃料供應(yīng)系統(tǒng)24接收空氣18和加壓的燃料22。如下文更加詳細(xì)地描述的那樣，燃料供應(yīng)系統(tǒng)24包括一個(gè)或多個(gè)離合器26以使燃料氣體壓縮機(jī)28能夠選擇性地由渦輪16或馬達(dá)30驅(qū)動(dòng)(例如，電動(dòng)馬達(dá)、燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)或其它驅(qū)動(dòng))。

燃燒器14使空氣18和燃料22的混合物燃燒成熱燃燒氣體。這些燃燒氣體流到渦輪16中且迫使渦輪葉片32旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)軸34(例如，渦輪軸)旋轉(zhuǎn)。軸34的旋轉(zhuǎn)為壓縮機(jī)12提供能量以將空氣18加壓。更特別地，軸34使附接至壓縮機(jī)12內(nèi)的軸34的壓縮機(jī)葉片36旋轉(zhuǎn)，從而將空氣18加壓。此外，旋轉(zhuǎn)軸34可旋轉(zhuǎn)或驅(qū)動(dòng)負(fù)載38，諸如發(fā)電機(jī)或能夠利用軸34的機(jī)械能的任何裝置。在渦輪16從燃燒產(chǎn)物獲取有用功之后，燃燒產(chǎn)物傳送至熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)39。HRSG 39例如可從燃燒產(chǎn)物回收廢熱以產(chǎn)生蒸汽，蒸汽可進(jìn)一步用于驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪。

在燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10的正常運(yùn)行(例如，穩(wěn)態(tài)或滿負(fù)荷運(yùn)行)期間，旋轉(zhuǎn)軸34也可用于驅(qū)動(dòng)燃料氣體壓縮機(jī)28。例如，如圖所示，燃料氣體壓縮機(jī)28從燃料供應(yīng)40接收燃料22。燃料22可通過(guò)可用于控制燃料22的流率的多個(gè)入口導(dǎo)向?qū)~(IGV)42進(jìn)入燃料氣體壓縮機(jī)28。更特別地，IGV 42的槳距可變化，從而使到燃料氣體壓縮機(jī)28中的燃料22的輸入流節(jié)流。在燃料氣體壓縮機(jī)28內(nèi)，聯(lián)接至壓縮機(jī)軸46的壓縮機(jī)葉片44的旋轉(zhuǎn)將燃料22加壓以用于輸送至燃燒器14。

在正常運(yùn)行(例如穩(wěn)態(tài)運(yùn)行)期間，壓縮機(jī)軸46可經(jīng)由離合器48聯(lián)接至渦輪軸34且由其驅(qū)動(dòng)。因此，離合器48能夠?qū)⒐β蕪臏u輪16傳輸至燃料氣體壓縮機(jī)28(例如，從渦輪軸34至壓縮機(jī)軸46)。如將了解的那樣，離合器48在其利用來(lái)自其它源的功率驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)軸46可能有利的某些運(yùn)行時(shí)期期間可脫離。例如，在運(yùn)行的起動(dòng)或瞬態(tài)時(shí)期期間，旋轉(zhuǎn)軸34的速度可能不足以驅(qū)動(dòng)燃料氣體壓縮機(jī)28的壓縮機(jī)軸46。充足的功率(例如，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))可由馬達(dá)30的馬達(dá)軸50提供。因?yàn)轳R達(dá)30的運(yùn)行獨(dú)立于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10的運(yùn)行，馬達(dá)30在燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10處于瞬態(tài)或起動(dòng)狀態(tài)時(shí)可用于驅(qū)動(dòng)燃料氣體壓縮機(jī)28。如圖所示，壓縮機(jī)軸46經(jīng)由離合器52聯(lián)接至馬達(dá)軸50且由其驅(qū)動(dòng)。在某些實(shí)施例中，壓縮機(jī)軸46、馬達(dá)軸50和渦輪軸34可為同軸的。

控制器54通信地聯(lián)接至渦輪16、燃料氣體壓縮機(jī)28、入口導(dǎo)向?qū)~42、馬達(dá)30以及離合器48和52。如下文進(jìn)一步描述的那樣，控制器54執(zhí)行指令以便基于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10的運(yùn)行模式來(lái)使每個(gè)離合器48和52接合或脫離。例如，渦輪軸34的低速度可表示起動(dòng)模式。控制器54可執(zhí)行指令以使用馬達(dá)30驅(qū)動(dòng)燃料氣體壓縮機(jī)28，例如通過(guò)脫離離合器48且接合離合器52以將壓縮機(jī)軸46聯(lián)接至馬達(dá)軸50。

應(yīng)注意的是，燃料供應(yīng)系統(tǒng)24可包括多個(gè)燃料氣體壓縮機(jī)。例如，燃料22可由第一壓縮機(jī)壓縮至中間壓力且隨后使用第二燃料氣體壓縮機(jī)壓縮至更高壓力。多級(jí)壓縮可增加燃料22的壓力以及燃料供應(yīng)系統(tǒng)24的效率。因此，燃料供應(yīng)系統(tǒng)24的某些實(shí)施例可包括1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)或更多的帶有關(guān)聯(lián)壓縮機(jī)軸和離合器的燃料氣體壓縮機(jī)28，如下文關(guān)于圖2進(jìn)一步論述的那樣。

圖2示出了具有兩級(jí)壓縮56和58的燃料供應(yīng)系統(tǒng)24的實(shí)施例。更特別地，來(lái)自燃料供應(yīng)40的燃料22由低壓燃料氣體壓縮機(jī)60(例如，28)壓縮且然后由高壓燃料氣體壓縮機(jī)62(例如，28)進(jìn)一步壓縮。在每一級(jí)壓縮56和58之后，燃料22在相應(yīng)的冷卻器64和66內(nèi)冷卻。如將了解的是，某些燃料22可包括一個(gè)或多個(gè)可冷凝組分(例如，蒸汽、烴、硫化物)。當(dāng)燃料22冷卻時(shí)，這些組分可冷凝成液體形式。因此，分離器68和70沿燃料流通路在每一級(jí)壓縮56和58中布置以便將液體冷凝物從剩余的氣態(tài)燃料22分離。應(yīng)當(dāng)注意的是，冷卻器64和66以及分離器68和70可占用燃料供應(yīng)系統(tǒng)24內(nèi)的各種位置。例如，冷卻器66和分離器70可在回流閥(spillback valve)78上游，如圖6和圖7中所示。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)回到圖2，放空裝置(flare)72和74也沿燃料22的每一級(jí)壓縮56和58中的流通路布置。放空裝置72和74實(shí)現(xiàn)燃料供應(yīng)系統(tǒng)24壓力控制，例如通過(guò)在壓力過(guò)高時(shí)將燃料22的一部分放出。燃料供應(yīng)系統(tǒng)24的壓力也可由回流閥76和78控制。更特別地，打開(kāi)回流閥76或78使壓縮機(jī)排出的一部分能夠回流至壓縮機(jī)入口，從而升高相應(yīng)的壓縮機(jī)60和62的排出壓力。此外，某些壓縮機(jī)可在完全回流模式中起動(dòng)，其中壓縮機(jī)排出的全部循環(huán)回壓縮機(jī)入口。

控制閥80布置在壓縮機(jī)60和62之間。取決于燃燒器14的運(yùn)行模式，可能期望增大或減小燃料22的流量。例如，在起動(dòng)運(yùn)行期間，燃料22的流量隨燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10起動(dòng)逐漸增大。在調(diào)低運(yùn)行期間，燃料22的流量可逐漸減小。甚至在正常運(yùn)行期間，燃料22的流率可略微調(diào)節(jié)以便維持燃燒器14內(nèi)的穩(wěn)定運(yùn)行條件。因此，控制閥80可如期望節(jié)流以便調(diào)節(jié)燃料22的流率。在某些實(shí)施例中，控制閥80可由控制器54調(diào)節(jié)。

如上文論述的那樣，燃料供應(yīng)系統(tǒng)24包括使壓縮機(jī)60和62能夠由馬達(dá)30或渦輪16(圖1中所示)驅(qū)動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)離合器26。在示出的實(shí)施例中，低壓(LP)壓縮機(jī)60聯(lián)接至渦輪軸34，而高壓(HP)壓縮機(jī)62聯(lián)接至單獨(dú)的壓縮機(jī)軸46。LP壓縮機(jī)60由渦輪軸34連續(xù)地驅(qū)動(dòng)。然而，HP壓縮機(jī)62由壓縮機(jī)軸46驅(qū)動(dòng)，壓縮機(jī)軸46繼而可由渦輪軸34或馬達(dá)軸50驅(qū)動(dòng)。應(yīng)當(dāng)注意的是，在備選實(shí)施例中，LP壓縮機(jī)60也可包括由渦輪軸34或馬達(dá)軸50選擇性地驅(qū)動(dòng)的單獨(dú)的軸。

齒輪箱82聯(lián)接至壓縮機(jī)軸46。齒輪箱82包括使壓縮機(jī)軸46、渦輪軸34和馬達(dá)軸50能夠在不同速度下旋轉(zhuǎn)的一個(gè)或多個(gè)齒輪和/或齒輪系。取決于齒輪箱82的設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)軸(例如，渦輪軸34或馬達(dá)軸50)和從動(dòng)軸(例如壓縮機(jī)軸46)之間的軸速比可在大約10∶1至1∶10、5∶1至1∶5、2∶1至1∶2及其之間的所有子范圍之間。此外，傳動(dòng)比可基于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10的運(yùn)行條件選擇。例如，在正常運(yùn)行期間可期望較低的傳動(dòng)比，以便提高燃料供應(yīng)系統(tǒng)24的效率。然而，在起動(dòng)期間，當(dāng)軸34、46和50的速度大體較低時(shí)，較高的傳動(dòng)比可能更有效率。燃料供應(yīng)系統(tǒng)24的某些實(shí)施例可不包括齒輪箱82，而另一些可包括1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)或更多的齒輪箱82。

如之前注意的那樣，控制器54控制離合器48和52的位置，其確定壓縮機(jī)軸46是由渦輪軸34還是由馬達(dá)軸50驅(qū)動(dòng)。為此，控制器54包括處理器84和存儲(chǔ)器86以執(zhí)行指令來(lái)控制離合器48和52。這些指令可編碼在可由處理器84執(zhí)行的軟件程序中。此外，指令可存儲(chǔ)在有形、非瞬態(tài)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(諸如存儲(chǔ)器86)中。例如，存儲(chǔ)器86可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等。

控制器54通信地聯(lián)接至壓縮機(jī)60和62、離合器48和52、控制閥80以及傳感器88和90中的每一個(gè)。傳感器88和90檢測(cè)與相應(yīng)級(jí)壓縮56和58相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行條件。例如，傳感器88和90可檢測(cè)燃料22的流率、燃料22的壓力、燃料22的溫度、壓縮機(jī)速度、振動(dòng)等?？刂破?4可基于由傳感器88和90檢測(cè)的運(yùn)行條件來(lái)調(diào)節(jié)離合器48和52的位置。

在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器88和90檢測(cè)相應(yīng)壓縮機(jī)60和62的壓縮機(jī)速度作為燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10的運(yùn)行模式的指示。例如，當(dāng)渦輪軸34的速度小于閾值(例如，大約是額定速度的百分之60、50或40)時(shí)，控制器54可判斷燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10是處于起動(dòng)模式還是調(diào)低模式。在此情況下，使用馬達(dá)30而非渦輪軸34來(lái)驅(qū)動(dòng)HP壓縮機(jī)62可為有效率的。因此，控制器54使離合器48脫離且接合離合器52。結(jié)果，LP壓縮機(jī)60聯(lián)接至渦輪軸34且由其驅(qū)動(dòng)，而HP壓縮機(jī)62聯(lián)接至馬達(dá)軸50且由其驅(qū)動(dòng)。此構(gòu)造使燃料22能夠充分地加壓以用于輸送至燃燒器14，即使渦輪軸34的速度相對(duì)較低。

當(dāng)渦輪軸34的速度增加至高于閾值(例如，大約是額定速度的百分之40、50或60)時(shí)，使用渦輪軸34而非馬達(dá)軸50來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)軸46可為更有效率的。為此，控制器54接合離合器48且使離合器52脫離。結(jié)果，壓縮機(jī)60和62都聯(lián)接至渦輪軸34且由其驅(qū)動(dòng)。在某些實(shí)施例中，閾值壓縮機(jī)速度可為不同的。例如，控制器54可在渦輪軸的速度在額定速度的大約百分之10至90、百分之20至80或百分之30至70之間時(shí)接合或脫離離合器48和52。另外或備選地，控制器54可基于其他運(yùn)行條件(諸如壓力、流量、溫度等)控制離合器48和52。例如，響應(yīng)于警告設(shè)置點(diǎn)，控制器54可使離合器48和52兩者脫離以降低至燃燒器14的燃料22的流率。

圖3至圖5示出了燃料供應(yīng)系統(tǒng)24的離合器48和52的各種位置。例如，離合器48和52的位置可首先在第一構(gòu)造92(圖3)且可通過(guò)第二構(gòu)造94(圖4)轉(zhuǎn)換至第三構(gòu)造96(圖5)。在某些實(shí)施例中，第一構(gòu)造92可表示燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10的起動(dòng)模式，而第三構(gòu)造96可表示穩(wěn)態(tài)或正常運(yùn)行。應(yīng)當(dāng)注意的是，構(gòu)造92、94和96的順序可互換且可取決于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10的運(yùn)行條件。

圖3示出了離合器48和52的構(gòu)造92使馬達(dá)30能夠驅(qū)動(dòng)HP壓縮機(jī)62。如圖所示，離合器48從渦輪軸34脫離，而離合器52接合至馬達(dá)軸50。例如，當(dāng)渦輪軸34的速度相對(duì)較低且馬達(dá)30能夠提供壓縮機(jī)軸46的較高旋轉(zhuǎn)時(shí)(例如，在燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10的起動(dòng)期間)，可期望示出的構(gòu)造92。

圖4示出了離合器48和52的另一種構(gòu)造94，其允許圖3和圖5的構(gòu)造之間的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。如將了解的是，當(dāng)壓縮機(jī)60和62由不同的軸(例如，分別由渦輪軸34和馬達(dá)軸50)驅(qū)動(dòng)時(shí)，壓縮機(jī)60和62可以以不同的速度或以不同量的轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)。因此，可能期望的是平衡各種軸速和/或轉(zhuǎn)矩以允許圖3和圖5的構(gòu)造之間的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。如圖所示，當(dāng)離合器48和52中的每一個(gè)接合時(shí)，各個(gè)軸34、46和50聯(lián)接在一起且表現(xiàn)為單個(gè)軸，從而產(chǎn)生更加穩(wěn)定的軸速。

如之前注意的那樣，齒輪箱82使各個(gè)軸34、46和50能夠以不同速度旋轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)離合器48和52接合時(shí)，軸34、46和50可繼續(xù)以不同的速度旋轉(zhuǎn)。然而，在某些實(shí)施例中，可能期望的是各個(gè)軸34、46和50在圖3和圖5的構(gòu)造之間轉(zhuǎn)換時(shí)以大約一致的速度旋轉(zhuǎn)。例如，一致的軸速度可通過(guò)使用齒輪箱82用大約1∶1的傳動(dòng)比實(shí)現(xiàn)。

圖5示出了使渦輪軸34能夠驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)60和62兩者的離合器48和52的構(gòu)造96。如圖所示，離合器48接合至渦輪軸34，而離合器52從馬達(dá)軸50脫離。在燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10的穩(wěn)態(tài)或正常運(yùn)行期間，當(dāng)渦輪軸34能夠提供壓縮機(jī)軸46的較高旋轉(zhuǎn)時(shí)，可期望示出的構(gòu)造96。

圖6示出了具有三級(jí)壓縮98、100和102的燃料供應(yīng)系統(tǒng)24的實(shí)施例。更特別地，燃料22由流體地連接的串聯(lián)的三個(gè)壓縮機(jī)壓縮：LP壓縮機(jī)104、中壓(MP)壓縮機(jī)106和HP壓縮機(jī)108。如圖所示，HP壓縮機(jī)包括IGV 42，而LP壓縮機(jī)104和MP壓縮機(jī)106不包括。然而，在其它實(shí)施例中，任何或全部燃料氣體壓縮機(jī)28可包括IGV 42。

燃料供應(yīng)系統(tǒng)24包括冷卻器110、分離器112、放空裝置114、回流閥116、控制閥118和傳感器120，每個(gè)與圖2的相應(yīng)構(gòu)件具有類(lèi)似的功能。如圖所示，MP壓縮機(jī)106和HP壓縮機(jī)108具有獨(dú)立的壓縮機(jī)軸122和124。離合器126、128和130聯(lián)接在軸34、122、124和50之間以使渦輪16(圖1中所示)或馬達(dá)30能夠驅(qū)動(dòng)軸34、50、122和124。例如，在示出的構(gòu)造中，離合器126和130接合，而離合器128脫離。因此，LP壓縮機(jī)104和MP壓縮機(jī)106由渦輪軸34驅(qū)動(dòng)，而HP壓縮機(jī)108由馬達(dá)軸50驅(qū)動(dòng)。如之前注意的那樣，當(dāng)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10在起動(dòng)模式運(yùn)行時(shí)，可期望此構(gòu)造。在正常運(yùn)行期間，離合器126和128可接合，而離合器130脫離。因此，渦輪軸34可驅(qū)動(dòng)全部燃料氣體壓縮機(jī)104、106和108，而馬達(dá)30從渦輪軸34脫離。應(yīng)當(dāng)了解的是，其它數(shù)目的燃料氣體壓縮機(jī)28和離合器26被構(gòu)思且落入本公開(kāi)的范圍和精神內(nèi)。

圖7示出了具有離合器26、48的燃料供應(yīng)系統(tǒng)24的實(shí)施例以提高燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10的操作性。除了離合器26、52之外，圖7中所示的實(shí)施例類(lèi)似于圖2中所示的實(shí)施例。離合器26、52的移除可大體降低燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10的成本。在起動(dòng)運(yùn)行期間，離合器26、48可脫離。因此，HP壓縮機(jī)62由馬達(dá)軸50驅(qū)動(dòng)，且LP壓縮機(jī)60由渦輪軸34驅(qū)動(dòng)。當(dāng)離合器接合時(shí)，渦輪軸34驅(qū)動(dòng)HP壓縮機(jī)62和LP壓縮機(jī)60兩者，且馬達(dá)軸30保持聯(lián)接至渦輪軸34。在此構(gòu)造中，馬達(dá)30可在聯(lián)接至渦輪軸34時(shí)空轉(zhuǎn)以提高燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10的效率。

公開(kāi)的實(shí)施例的技術(shù)效果包括提高燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10的操作性的帶有一個(gè)或多個(gè)離合器26的燃料供應(yīng)系統(tǒng)24。具體而言，離合器26使燃料氣體壓縮機(jī)28能夠由渦輪16或馬達(dá)30驅(qū)動(dòng)，這取決于在運(yùn)行的給定時(shí)間或階段期望哪一個(gè)。因此，當(dāng)渦輪軸34的速度較低時(shí)，諸如在燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)10的起動(dòng)運(yùn)行期間，離合器26可接合或脫離以使用馬達(dá)30驅(qū)動(dòng)燃料氣體壓縮機(jī)28。當(dāng)渦輪軸34的速度足夠高時(shí)，離合器可接合或脫離以使用渦輪16驅(qū)動(dòng)燃料氣體壓縮機(jī)28。

此書(shū)面描述使用示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明可申請(qǐng)專(zhuān)利的范圍由權(quán)利要求限定，且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其它示例。如果這些其它示例具有不與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)要素，則意在使這些其它示例處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。