[發明專利]拓寬重型燃氣輪機燃燒室貧燃熄火邊界的主動控制機構

有效

• 申請號: 201210352341.6
• 申請日: 2012-09-20
• 公開（公告）號: CN102877949A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 謝法
• 申請（專利權）人: 北京華清燃氣輪機與煤氣化聯合循環工程技術有限公司
• 主分類號: F02C9/00
• 分類號: F02C9/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明涉及一種主動控制機構，尤其涉及一種拓寬重型燃氣輪機燃燒室貧燃熄火邊界的主動控制機構。

背景技術

貧燃熄火邊界是地面重型燃氣輪機燃燒室的主要特性之一，直接關系到燃氣輪機在低負荷下運行的可靠性。為了滿足重型燃氣輪機在各種負荷下安全運行，減小機組跳車次數，增加燃氣輪機的運行壽命，則要求其燃燒室的貧燃熄火邊界很寬。從可視化貧燃熄火試驗可知：當燃燒室接近貧燃熄火狀態時，火焰只存在于火焰筒頭部附近的一部分空間，因此影響熄火特性的關鍵因素是火焰筒頭部的局部當量比，只要設法保持火焰筒頭部附近的局部當量比在一定的范圍內變化，就能夠保證燃氣輪機一直穩定運行。

在燃燒室貧燃熄火邊界控制技術方面，國外做了大量的研究，并申報了許多相關的專利。如美國GE公司申報的專利“Variable?geometry?air?swirler”（專利號：GB2244551A），是通過一種溫度敏感材料制造的變幾何旋流器來實現對燃燒室貧燃熄火邊界的控制，該控制技術主要通過改進燃燒室旋流器材料來實現。此外，還有其它的一些技術也采用了類似的方法，如已公開的專利文獻US3738106A，US5297385A。日本三菱公司通過多年的探索，逐步形成自己獨有的旁路閥設計，并通過該方法來實現對重型燃機燃燒室的貧燃熄火邊界進行控制，并申報了大量專利。還有一些研究機構的設計者，通過液壓控制裝置來實現對燃燒室貧燃熄火邊界的控制，并申報了專利，如已公開的專利US4044553A。

北京航空航天大學的黃勇教授領導的研究組曾申報過兩項專利技術，其申請號分別為：200910120022.0和200910120464.5。他們采用的控制技術都是應用在拓寬航空發動機燃燒室的貧燃熄火邊界中。此外，在他們所采用的兩種控制機構中，都采用了單個彈簧管結構，這種結構使得進入彈簧管內的燃料處于不流動狀態，所以當燃燒室內溫度較高時，彈簧管內的燃料容易出現結焦和積碳現象，從而堵塞彈簧管，影響該類控制機構的功能和壽命。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足和缺陷，提出一種用于拓寬地面重型燃氣輪機燃燒室貧燃熄火邊界的主動控制機構，該主動控制機構可使彈簧管內的燃料一直處于流動狀態，能有效避免彈簧管內的結焦和積碳現象，從而實現對重型燃氣輪機燃燒室貧燃熄火邊界的主動控制。

本發明所采用的技術方案如下：

一種拓寬重型燃氣輪機燃燒室貧燃熄火邊界的主動控制機構，該機構包括由供油系統、油泵、溢流閥、彈性元件、噴嘴、背壓閥、連桿、套筒及安裝于套筒上的葉片和軸向旋流器，其特征在于：所述的彈性元件由兩個并列布置的彈簧管和一個封閉腔體組成，兩個彈簧管的末端與封閉腔體相連通構成彈性元件的自由端；彈性元件的入口端與溢流閥的出口端相連；彈性元件的出口端與背壓閥的入口端相連；彈性元件的自由端與連桿鉸鏈；連桿與套筒鉸鏈；所述的噴嘴設置在套筒內，噴嘴通過支座固定在軸向旋流器上；所述油泵與供油系統相連通并分別通過管道與噴嘴和溢流閥的進口端相連；溢流閥的溢流口和背壓閥的出口端與供油系統相通。

本發明所述的彈性元件中每個彈簧管的橫截面優選為薄壁橢圓形。該彈性元件中每個彈簧管的橫截面長半軸與短半軸之比在3～5之間。該彈性元件中每個彈簧管橫截面的壁厚與短半軸之比在0.2～0.4之間。

本發明所述彈性元件中每個彈簧管的弧長優選為四分之三圓周長。所述彈性元件中每個彈簧管的曲率半徑在30～50mm之間。

本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性效果：

在本發明的主動控制機構中，采用了由兩個并列布置的彈簧管和一個封閉腔體組成的彈性元件，通過該彈性元件來實現對重型燃機燃燒室貧燃熄火邊界的主動控制。該主動控制機構能使彈簧管內的燃料一直處于流動狀態，克服了現有技術中由于彈簧管內燃料不流動引起的結焦和積碳問題，能有效延長彈性元件的使用壽命。

附圖說明

圖1為燃氣輪機燃燒室貧燃熄火邊界的主動控制機構的結構原理示意圖。

圖2為彈性元件的結構示意圖。

圖3為圖2的A-A剖視圖。

圖4為圖2的B-B剖視圖。

圖5為套筒主視圖。

圖6為套筒左視圖。

圖7a、7b、7c為不同供油壓力下燃燒室頭部進氣面積變化示意圖。

圖中符號說明如下：

1-供油系統；2-油泵；3-溢流閥；4-彈性元件；5-噴嘴；6-背壓閥；7-連桿；8-套筒；

9-軸向旋流器；10-葉片；11-彈簧管；12-封閉腔體。