燃气轮机转子专利技术综述

陈力涛（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心,江苏　苏州　215000）

燃气轮机转子专利技术综述

陈力涛
（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心,江苏苏州215000）

燃气轮机转子是燃气轮机部件中最重要的，燃气轮机的研究和设计都是围绕转子的设计开始的。本文通过对燃气轮机转子技术领域的国内外专利申请趋势、专利类型、申请地域分布及主要申请人等多个方面的统计，从专利文献的视角对燃气轮机转子的发展进行了系统分析，为我国燃气轮机发展提供一些参考。

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0　前言

随着世界经济的迅猛增长，以天然气为燃料的燃气轮机联合循环发电机组正逐步成为各国电力生产的“新宠儿”。在我国，发展燃气轮机联合循环发电技术也在国家能源结构调整中占有重要地位。

在燃气轮机联合循环具有良好的发展前景下，我国在燃气轮机设备设计和制造方面的技术却十分匮乏。目前，燃气轮机尤其是大型燃气轮机在我国尚未能实现机组整套设备的自行设计和制造，拥有自主知识产权的重型燃气轮机的产品也处于短缺状态。燃气轮机是一个复杂的系统，其结构方案也比较多，但燃气轮机的研究和设计都应围绕转子的设计开始。

因此，为了了解燃气轮机转子技术的发展情况，对燃气轮机转子的结构形式进行分析研究至关重要。

1　燃气轮机转子概况

燃气轮机转子的结构形式很多，例如整体转子、红套转子、焊接转子、拉杆转子等，拉杆转子进一步可以分为分布式拉杆转子和中心拉杆转子。但总的可以分为可拆式和不可拆式。不可拆式转子主要为整体转子、焊接转子和红套转子，可拆式转子主要为中心式拉杆转子、分布拉杆式转子。

2　燃气轮机转子专利技术分析

2.1原创国申请量分布

通过对各原创国的申请量分布情况分析可知，在燃气轮机转子技术上，美国的原创实力要高于其他国家，日本位列第二，欧盟和原创国德国的申请量紧随其后；上述排名前四的原创国在燃气轮机转子技术方面具有核心地位。

2.2专利申请趋势

通过对各申请国历年申请量趋势分析可知，美国的技术发展最早，其在燃气轮机转子技术领域一直保持着相应的研究，紧随其后的日本从20世纪80年代开始该领域的研究并具有较大的申请量；欧盟和原创国德国主要申请始于20世纪90年代，其申请量在进入21世纪以来处于逐渐上升的趋势；相比之下，其他申请国在燃气轮机转子技术领域的研究没有持续性，申请量也不稳定。另外，中国申请在21世纪初开始着手燃气轮机转子技术领域的研究，填补了该领域专利申请的空白。

2.3不同技术分支申请情况分析

通过对专利技术分支分布情况分析可知，在燃气轮机转子常用的五种类型中，专利申请所占比重最大的是分布式拉杆转子，为48%；剩下的焊接转子和中心栏杆转子比重相当，分别为26%和24%；而相比之下，整体转子和红套转子的比重均仅为1%。由此可知，整体转子和红套转子并不多用于燃气轮机转子，分布式拉杆转子、焊接转子和中心栏杆转子是应用较为普遍的三种燃气轮机转子结构型式。

2.4申请人排名及申请人在各技术分支的专利情况分析

通过对燃气轮机转子技术领域重要申请人及其在各技术分支的专利申请情况分析可知，申请人通用电气公司的申请量高居榜首，日本两家公司日立和三菱的申请量紧随其后，另外，申请人联合工艺、西门子和阿尔斯通的申请量也占有较大的比重，在全球范围内都具备一定的竞争实力。

从申请人在各技术分支的专利申请量情况来看，采用分布式拉杆转子的生产厂家主要为通用电气公司、日立和三菱，采用中心拉杆转子的生产厂家主要为联合工艺和西门子，而采用焊接转子的生产厂家主要为阿尔斯通和通用电气公司；且同时对上述三种燃气轮机转子结构型式保持一定的研究份额的生产厂家有通用电气公司、联合工艺和西门子，但从研究的重心来看，通用电气公司主要方向为分布式拉杆转子，联合工艺和西门子主要方向为中心拉杆转子。另外，从各燃气轮机转子结构型式的申请量还可以看出，目前在市场上占有市场份额最大的转子结构型式为分布式拉杆转子。在我国，引进的燃气轮机及联合循环机组中，采用分布式拉杆转子的燃气轮机占有很大一部分。

3　结语

由上述专利分析可知，在燃气轮机转子技术领域中分布式拉杆转子的申请量最大并在市场上占有较大的市场份额，而关于整体转子和红套转子的申请量最小，所占市场份额几乎为零。由于我国发展燃气轮机技术较晚，因而具有自主知识产权的燃气轮机转子的申请量很少。

为了达到更高的生产效率，燃气轮机转子技术领域中的重要申请人针对各自研究的重心不断地对各自的产品进行改进，以保证其在全球范围内的竞争力。其中美国、日本和德国的技术发展具有领先地位，需要重点关注的主要有美国的通用电气公司和联合工艺、日本的日立和三菱、德国的西门子以及法国的阿尔斯通。

从目前的发展趋势来看，分布式拉杆转子、中心拉杆转子和焊接转子的研究较为广泛，整体转子和红套转子的研究比较匮乏，且目前国内上网的燃气轮机机组多采用直接引进国外的生产技术，其中以分布式拉杆转子居多，因而我国可以以研究比较匮乏的整体转子和红套转子作为进入燃气轮机转子技术领域的首选研究方向，以填补我国在该领域上的空缺。

[1]何鹏.分布式拉杆转子动力学特性分析[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学,2009.

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[3]周传月等.燃气轮机转子动力特性分析的旋转对称有限元模型[J].航空动力学报,1999,14(02):1-6.

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陈力涛，男，江苏南京人，硕士，研究实习员。