陳力濤（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心,江蘇　蘇州　215000）

燃氣輪機轉(zhuǎn)子專利技術(shù)綜述

陳力濤
（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心,江蘇蘇州215000）

燃氣輪機轉(zhuǎn)子是燃氣輪機部件中最重要的，燃氣輪機的研究和設(shè)計都是圍繞轉(zhuǎn)子的設(shè)計開始的。本文通過對燃氣輪機轉(zhuǎn)子技術(shù)領(lǐng)域的國內(nèi)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(tǒng)計，從專利文獻的視角對燃氣輪機轉(zhuǎn)子的發(fā)展進行了系統(tǒng)分析，為我國燃氣輪機發(fā)展提供一些參考。

燃氣輪機；轉(zhuǎn)子；專利；技術(shù)綜述

0　前言

隨著世界經(jīng)濟的迅猛增長，以天然氣為燃料的燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組正逐步成為各國電力生產(chǎn)的“新寵兒”。在我國，發(fā)展燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)也在國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中占有重要地位。

在燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)具有良好的發(fā)展前景下，我國在燃氣輪機設(shè)備設(shè)計和制造方面的技術(shù)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(xiàn)機組整套設(shè)備的自行設(shè)計和制造，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的重型燃氣輪機的產(chǎn)品也處于短缺狀態(tài)。燃氣輪機是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)方案也比較多，但燃氣輪機的研究和設(shè)計都應(yīng)圍繞轉(zhuǎn)子的設(shè)計開始。

因此，為了了解燃氣輪機轉(zhuǎn)子技術(shù)的發(fā)展情況，對燃氣輪機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式進行分析研究至關(guān)重要。

1　燃氣輪機轉(zhuǎn)子概況

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

2　燃氣輪機轉(zhuǎn)子專利技術(shù)分析

2.1原創(chuàng)國申請量分布

通過對各原創(chuàng)國的申請量分布情況分析可知，在燃氣輪機轉(zhuǎn)子技術(shù)上，美國的原創(chuàng)實力要高于其他國家，日本位列第二，歐盟和原創(chuàng)國德國的申請量緊隨其后；上述排名前四的原創(chuàng)國在燃氣輪機轉(zhuǎn)子技術(shù)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(shù)發(fā)展最早，其在燃氣輪機轉(zhuǎn)子技術(shù)領(lǐng)域一直保持著相應(yīng)的研究，緊隨其后的日本從20世紀80年代開始該領(lǐng)域的研究并具有較大的申請量；歐盟和原創(chuàng)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(zhuǎn)子技術(shù)領(lǐng)域的研究沒有持續(xù)性，申請量也不穩(wěn)定。另外，中國申請在21世紀初開始著手燃氣輪機轉(zhuǎn)子技術(shù)領(lǐng)域的研究，填補了該領(lǐng)域?qū)＠暾埖目瞻住?/p>

2.3不同技術(shù)分支申請情況分析

通過對專利技術(shù)分支分布情況分析可知，在燃氣輪機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子，為48%；剩下的焊接轉(zhuǎn)子和中心欄桿轉(zhuǎn)子比重相當，分別為26%和24%；而相比之下，整體轉(zhuǎn)子和紅套轉(zhuǎn)子的比重均僅為1%。由此可知，整體轉(zhuǎn)子和紅套轉(zhuǎn)子并不多用于燃氣輪機轉(zhuǎn)子，分布式拉桿轉(zhuǎn)子、焊接轉(zhuǎn)子和中心欄桿轉(zhuǎn)子是應(yīng)用較為普遍的三種燃氣輪機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)型式。

2.4申請人排名及申請人在各技術(shù)分支的專利情況分析

通過對燃氣輪機轉(zhuǎn)子技術(shù)領(lǐng)域重要申請人及其在各技術(shù)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(lián)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(nèi)都具備一定的競爭實力。

從申請人在各技術(shù)分支的專利申請量情況來看，采用分布式拉桿轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)廠家主要為通用電氣公司、日立和三菱，采用中心拉桿轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)廠家主要為聯(lián)合工藝和西門子，而采用焊接轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)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(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)型式保持一定的研究份額的生產(chǎn)廠家有通用電氣公司、聯(lián)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(zhuǎn)子，聯(lián)合工藝和西門子主要方向為中心拉桿轉(zhuǎn)子。另外，從各燃氣輪機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)型式為分布式拉桿轉(zhuǎn)子。在我國，引進的燃氣輪機及聯(lián)合循環(huán)機組中，采用分布式拉桿轉(zhuǎn)子的燃氣輪機占有很大一部分。

3　結(jié)語

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

為了達到更高的生產(chǎn)效率，燃氣輪機轉(zhuǎn)子技術(shù)領(lǐng)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(chǎn)品進行改進，以保證其在全球范圍內(nèi)的競爭力。其中美國、日本和德國的技術(shù)發(fā)展具有領(lǐng)先地位，需要重點關(guān)注的主要有美國的通用電氣公司和聯(lián)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(fā)展趨勢來看，分布式拉桿轉(zhuǎn)子、中心拉桿轉(zhuǎn)子和焊接轉(zhuǎn)子的研究較為廣泛，整體轉(zhuǎn)子和紅套轉(zhuǎn)子的研究比較匱乏，且目前國內(nèi)上網(wǎng)的燃氣輪機機組多采用直接引進國外的生產(chǎn)技術(shù)，其中以分布式拉桿轉(zhuǎn)子居多，因而我國可以以研究比較匱乏的整體轉(zhuǎn)子和紅套轉(zhuǎn)子作為進入燃氣輪機轉(zhuǎn)子技術(shù)領(lǐng)域的首選研究方向，以填補我國在該領(lǐng)域上的空缺。

[1]何鵬.分布式拉桿轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性分析[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué),2009.

[2]高銳等.燃氣輪機拉桿轉(zhuǎn)子有限元模型研究及臨界轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子動力特性分析的旋轉(zhuǎn)對稱有限元模型[J].航空動力學(xué)報,1999,14(02):1-6.

[4]曹紅波.F級燃氣輪機轉(zhuǎn)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(xí)員。