燃氣輪機轉子專利技術綜述

陳力濤（國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心,江蘇　蘇州　215000）

燃氣輪機轉子專利技術綜述

陳力濤
（國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心,江蘇蘇州215000）

燃氣輪機轉子是燃氣輪機部件中最重要的，燃氣輪機的研究和設計都是圍繞轉子的設計開始的。本文通過對燃氣輪機轉子技術領域的國內外專利申請趨勢、專利類型、申請地域分布及主要申請人等多個方面的統計，從專利文獻的視角對燃氣輪機轉子的發展進行了系統分析，為我國燃氣輪機發展提供一些參考。

燃氣輪機；轉子；專利；技術綜述

0　前言

隨著世界經濟的迅猛增長，以天然氣為燃料的燃氣輪機聯合循環發電機組正逐步成為各國電力生產的“新寵兒”。在我國，發展燃氣輪機聯合循環發電技術也在國家能源結構調整中占有重要地位。

在燃氣輪機聯合循環具有良好的發展前景下，我國在燃氣輪機設備設計和制造方面的技術卻十分匱乏。目前，燃氣輪機尤其是大型燃氣輪機在我國尚未能實現機組整套設備的自行設計和制造，擁有自主知識產權的重型燃氣輪機的產品也處于短缺狀態。燃氣輪機是一個復雜的系統，其結構方案也比較多，但燃氣輪機的研究和設計都應圍繞轉子的設計開始。

因此，為了了解燃氣輪機轉子技術的發展情況，對燃氣輪機轉子的結構形式進行分析研究至關重要。

1　燃氣輪機轉子概況

燃氣輪機轉子的結構形式很多，例如整體轉子、紅套轉子、焊接轉子、拉桿轉子等，拉桿轉子進一步可以分為分布式拉桿轉子和中心拉桿轉子。但總的可以分為可拆式和不可拆式。不可拆式轉子主要為整體轉子、焊接轉子和紅套轉子，可拆式轉子主要為中心式拉桿轉子、分布拉桿式轉子。

2　燃氣輪機轉子專利技術分析

2.1原創國申請量分布

通過對各原創國的申請量分布情況分析可知，在燃氣輪機轉子技術上，美國的原創實力要高于其他國家，日本位列第二，歐盟和原創國德國的申請量緊隨其后；上述排名前四的原創國在燃氣輪機轉子技術方面具有核心地位。

2.2專利申請趨勢

通過對各申請國歷年申請量趨勢分析可知，美國的技術發展最早，其在燃氣輪機轉子技術領域一直保持著相應的研究，緊隨其后的日本從20世紀80年代開始該領域的研究并具有較大的申請量；歐盟和原創國德國主要申請始于20世紀90年代，其申請量在進入21世紀以來處于逐漸上升的趨勢；相比之下，其他申請國在燃氣輪機轉子技術領域的研究沒有持續性，申請量也不穩定。另外，中國申請在21世紀初開始著手燃氣輪機轉子技術領域的研究，填補了該領域專利申請的空白。

2.3不同技術分支申請情況分析

通過對專利技術分支分布情況分析可知，在燃氣輪機轉子常用的五種類型中，專利申請所占比重最大的是分布式拉桿轉子，為48%；剩下的焊接轉子和中心欄桿轉子比重相當，分別為26%和24%；而相比之下，整體轉子和紅套轉子的比重均僅為1%。由此可知，整體轉子和紅套轉子并不多用于燃氣輪機轉子，分布式拉桿轉子、焊接轉子和中心欄桿轉子是應用較為普遍的三種燃氣輪機轉子結構型式。

2.4申請人排名及申請人在各技術分支的專利情況分析

通過對燃氣輪機轉子技術領域重要申請人及其在各技術分支的專利申請情況分析可知，申請人通用電氣公司的申請量高居榜首，日本兩家公司日立和三菱的申請量緊隨其后，另外，申請人聯合工藝、西門子和阿爾斯通的申請量也占有較大的比重，在全球范圍內都具備一定的競爭實力。

從申請人在各技術分支的專利申請量情況來看，采用分布式拉桿轉子的生產廠家主要為通用電氣公司、日立和三菱，采用中心拉桿轉子的生產廠家主要為聯合工藝和西門子，而采用焊接轉子的生產廠家主要為阿爾斯通和通用電氣公司；且同時對上述三種燃氣輪機轉子結構型式保持一定的研究份額的生產廠家有通用電氣公司、聯合工藝和西門子，但從研究的重心來看，通用電氣公司主要方向為分布式拉桿轉子，聯合工藝和西門子主要方向為中心拉桿轉子。另外，從各燃氣輪機轉子結構型式的申請量還可以看出，目前在市場上占有市場份額最大的轉子結構型式為分布式拉桿轉子。在我國，引進的燃氣輪機及聯合循環機組中，采用分布式拉桿轉子的燃氣輪機占有很大一部分。

3　結語

由上述專利分析可知，在燃氣輪機轉子技術領域中分布式拉桿轉子的申請量最大并在市場上占有較大的市場份額，而關于整體轉子和紅套轉子的申請量最小，所占市場份額幾乎為零。由于我國發展燃氣輪機技術較晚，因而具有自主知識產權的燃氣輪機轉子的申請量很少。

為了達到更高的生產效率，燃氣輪機轉子技術領域中的重要申請人針對各自研究的重心不斷地對各自的產品進行改進，以保證其在全球范圍內的競爭力。其中美國、日本和德國的技術發展具有領先地位，需要重點關注的主要有美國的通用電氣公司和聯合工藝、日本的日立和三菱、德國的西門子以及法國的阿爾斯通。

從目前的發展趨勢來看，分布式拉桿轉子、中心拉桿轉子和焊接轉子的研究較為廣泛，整體轉子和紅套轉子的研究比較匱乏，且目前國內上網的燃氣輪機機組多采用直接引進國外的生產技術，其中以分布式拉桿轉子居多，因而我國可以以研究比較匱乏的整體轉子和紅套轉子作為進入燃氣輪機轉子技術領域的首選研究方向，以填補我國在該領域上的空缺。

[1]何鵬.分布式拉桿轉子動力學特性分析[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學,2009.

[2]高銳等.燃氣輪機拉桿轉子有限元模型研究及臨界轉速計算[J].熱能動力工程,2009,24(03):305-308.

[3]周傳月等.燃氣輪機轉子動力特性分析的旋轉對稱有限元模型[J].航空動力學報,1999,14(02):1-6.

[4]曹紅波.F級燃氣輪機轉子加工工藝研究[J].熱力透平,2012,41(02):168-170.

陳力濤，男，江蘇南京人，碩士，研究實習員。