[發明專利]用于在燃氣渦輪中消減燃燒振蕩的消振器

有效

• 申請號: 201410398884.0
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104373958A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: B.舒爾曼斯;M.R.博蒂恩
• 申請（專利權）人: 阿爾斯通技術有限公司
• 主分類號: F23R3/00
• 分類號: F23R3/00;F23M20/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;李婷

技術領域

本發明涉及燃氣渦輪，具體而言，涉及用于在燃氣渦輪中消減燃燒振蕩的消振器。

背景技術

在發動機運行期間，例如，由于在燃燒室的內部的燃燒速率有波動，可在燃燒室中形成處于不合乎需要的頻率的聲壓振蕩。這樣的壓力振蕩可損害燃燒室的構件。為了避免這種損害，一個或多個消聲裝置可與燃氣渦輪的燃燒室相關聯。一種類型的普遍使用的消聲裝置為亥姆霍茲(Helmholtz)共振器。亥姆霍茲共振器的各種示例公開在美國專利No.6,530,221和No.7,080,514中。

用于在燃氣渦輪發動機的燃燒室中使用的亥姆霍茲共振器公開在EP?1862739?B1中，其中共振器包括共振腔體和共振器頸部。共振器頸部具有圓形橫截面，多個沿周向間隔開的冷卻孔形成在管壁中。在使用中，因而用傳送通過孔陣列的冷卻空氣來持續吹掃共振器。吹掃空氣將共振腔體保持在不出現熱損害的溫度下，并且有益地在頸部中產生從腔體行進到燃燒室的空氣流，從而冷卻頸部和防止吸入熱的燃燒器氣體。

用于燃氣渦輪的燃燒裝置公開在EP?2295864?B1中，其包括設有第一和第二壁的部分，第一和第二壁設有將第一和第二壁之間的區域連接到燃燒裝置的內部的第一通道和將第一和第二壁之間的所述區域連接到燃燒裝置的外部的第二通道，其中在第一和第二壁之間，限定多個室，各個室與一個第一通道和至少一個第二通道連接，并且限定亥姆霍茲消振器，其中室由置于第一和第二壁之間的至少第一板限定，并且室由在所述第一板中凹陷的孔限定。

EP?0?892?216公開了具有第一和第二壁的燃燒裝置，第一和第二壁具有將壁之間的區域連接到燃燒裝置的內部的第一通道，以及將壁之間的區域連接到燃燒裝置的外部的第二通道。EP?0?892?216還公開第一和第二壁之間的板，用以限定連接到第一和第二通道上的室(蜂窩結構)。

實際上，在燃燒室的運行期間，熱氣可從燃燒室進入共振腔體和燃燒室之間的頸部中且再次流出，回到燃燒室中，這稱為熱氣吸入(HGI)。通常在出現這個時，熱氣可改變共振腔體內部的溫度，借助于此，改變亥姆霍茲共振器的共振頻率。因而，消振器的消振性能被降低。此外，熱氣吸入可使共振器的通常由普通材料制成的構件產生嚴重的熱疲勞。

傳統上通過使用足夠大量的冷卻空氣吹掃頸部以便抑制熱氣的吸入來阻止熱氣吸入。但是，冷卻空氣的量不能選擇得太大，由于消振性能會退化，并且由此會導致增加NOx的排放。

在本領域中已經進行甚至更多的開發，但是仍然需要消振器來消減燃燒振蕩，這可禁止熱氣吸入，并且進一步可以成本高效的方式進行。

發明內容

本發明的目標是提供一種可滿足上面的至少一個方面的消減燃燒振蕩的消振器。

根據本發明的一個示例實施例，提供了用于消減燃氣渦輪的燃燒振蕩的消振器，其中消振器包括具有箱或圓柱形狀的共振腔體、與共振腔體處于流連通的頸部，以及燃燒室，其中頸部的長度L_neck等于或大于從燃燒室吸入的熱氣在頸部中達到的最大距離l_max，其中最大距離l_max根據以下等式來確定：

lmax=∫t1t2U-p^ρUζsin(ωt)dt]]>

其中U表示頸部中的平均流速，表示燃燒室中的壓力幅度，ρ表示流密度，ζ表示壓力損失系數。