[發明專利]用于燃燒系統中的相干性降低的系統和方法

在審

• 申請號: 201510280947.7
• 申請日: 2015-05-28
• 公開（公告）號: CN105318354A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: S.L.克羅瑟斯;J.V.齊特諾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;肖日松

技術領域

本公開的主題大體涉及燃氣渦輪系統，并且更具體而言，涉及用于控制燃燒動態，并且更具體地而言，用于降低燃燒動態的模態耦合的系統和方法。

背景技術

燃氣渦輪系統大體包括燃氣渦輪發動機，其具有壓縮機區段、燃燒器區段、和渦輪區段。燃燒器區段可包括具有燃料噴嘴的一個或更多個燃燒器(例如，燃燒罐)，該燃料噴嘴構造為在各燃燒器內將燃料和氧化劑(例如空氣)噴射到燃燒室中。在各燃燒器中，燃料和氧化劑的混合物燃燒來生成熱燃燒氣體，其然后流入渦輪區段中的一個或更多個渦輪級中并驅動其。各燃燒器可生成燃燒動態，該燃燒動態在火焰動態(也公知為熱釋放的振蕩成分)與燃燒器的一個或更多個聲學模式交互作用或激勵其時發生，來導致燃燒器中的壓力振蕩。

燃燒動態可在多個離散的頻率下或橫跨頻率范圍而發生，并且可向相對于相應燃燒器向上游和下游兩者行進。例如，壓力和/或聲波可例如穿過一個或更多個渦輪級向下游行進到渦輪區段中，或向上游行進到燃料系統中。渦輪區段的某些下游構件可潛在地響應于燃燒動態，尤其是如果由單獨的燃燒器生成的燃燒動態呈現出與彼此的同相和相干關系，并且具有在構件的固有或共振頻率處或附近的頻率。如本文中所論述的，“相干性”可指在兩個動態信號之間的線性關系的強度，并且可較強地受到它們之間的頻率重疊度影響。在一些情況中，“相干性”是由燃燒系統呈現的模態耦合、或燃燒器與燃燒器聲學交互作用的測量結果。因此，需要控制燃燒動態、和/或燃燒動態的模態耦合，以降低在渦輪系統中的構件的任何不需要的共鳴振動響應(例如，共振行為)的可能性。

發明內容

在下面總結了在范圍上與原始主張保護的發明相適的某些實施例。這些實施例不意圖限制本主張保護的發明的范圍，而是這些實施例意圖僅提供本發明的可能形式的簡要總結。事實上，本發明可涵蓋可與在下面提出的實施例相似或不同的多種形式。

在第一實施例中，系統包括燃氣渦輪發動機，其具有第一燃燒器和第二燃燒器。第一燃燒器包括第一組燃料噴嘴和第一個多個注入柱塞。該第一個多個注入柱塞沿第一燃料路徑以第一構造配置在該第一組燃料噴嘴的上游，并且該第一個多個注入柱塞構造為使燃料前進至該第一組燃料噴嘴。該系統還包括具有第二組燃料噴嘴和第二個多個注入柱塞的第二燃燒器。該第二個多個注入柱塞沿第二燃料路徑以第二構造配置在該第二組燃料噴嘴的上游，并且該第二個多個注入柱塞構造為使燃料前進至該第二組燃料噴嘴。該第二構造相對于該第一構造具有至少一個差異。

在第二實施例中，系統包括第一渦輪燃燒器。第一燃燒器包括第一個多個燃料噴嘴，該第一個多個燃料噴嘴構造為使空氣-燃料混合物前進至該第一渦輪燃燒器的燃燒室。該第一多個燃料噴嘴包括第一組燃料噴嘴和第二組燃料噴嘴。該系統還包括第一個多個注入柱塞，該第一個多個注入柱塞構造為使燃料前進至該第一個多個燃料噴嘴。該第一多個注入柱塞包括與該第一組燃料噴嘴相關的第一組注入柱塞和與該第二組燃料噴嘴相關的第二組注入柱塞。該第一組注入柱塞相對于該第二組注入柱塞具有至少一個差異。

在第三實施例中，方法包括利用沿第一燃料路徑配置在該第一組燃料噴嘴的上游的第一多個注入柱塞的第一構造控制第一燃燒器的第一燃燒動態或該第一燃燒器的第一組注入柱塞的第一對流時間。該方法還包括，利用沿第二燃料路徑配置在該第二組燃料噴嘴的上游的第二多個注入柱塞的第二構造控制第二燃燒器的第二燃燒動態或該第二燃燒器的第二組注入柱塞的第二對流時間。該第二多個注入柱塞相對于該第一多個注入柱塞具有至少一個差異。

技術方案1：一種系統，包括：

燃氣渦輪發動機，包括：

第一燃燒器，其具有第一組燃料噴嘴和第一多個注入柱塞，其中，所述第一多個注入柱塞沿第一燃料路徑以第一構造配置在所述第一組燃料噴嘴的上游，并且所述第一多個注入柱塞構造成使燃料前進至所述第一組燃料噴嘴；和

第二燃燒器，其具有第二組燃料噴嘴和第二多個注入柱塞，其中，所述第二多個注入柱塞沿第二燃料路徑以第二構造配置在所述第二組燃料噴嘴的上游，并且所述第二多個注入柱塞構造成使燃料前進至所述第二組燃料噴嘴，且所述第二構造相對于所述第一構造具有至少一個差異。

技術方案2：根據技術方案1所述的系統，其特征在于，所述至少一個差異構造成通過相對于所述第二組注入柱塞的第二對流時間改變所述第一組注入柱塞的第一對流時間，來降低所述第一燃燒器與所述第二燃燒器之間的相干性。