[實(shí)用新型]一種用于燃燒設(shè)備的燃燒振蕩控制結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821206627.2
• 申請(qǐng)日: 2018-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208671059U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐豪杰;朱鼎;王毅;陶舒暢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司;東方電氣潔能科技成都有限公司
• 主分類號(hào): F23N5/00
• 分類號(hào): F23N5/00;F23M20/00;G10K11/16;G10K11/172
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蔣斯琪

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于燃燒設(shè)備的燃燒振蕩控制結(jié)構(gòu)，包括消音器及其控制機(jī)構(gòu)、壓力波動(dòng)測(cè)量設(shè)備、信號(hào)采集和處理控制器；信號(hào)采集和處理控制器通過(guò)壓力波動(dòng)測(cè)量設(shè)備采集壓力波動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)信號(hào)分析和建立的聲學(xué)模型，計(jì)算得到消音器特性，然后通過(guò)控制機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)消音器，經(jīng)消音器加強(qiáng)壓力波動(dòng)的耗散，從而抑制或消除燃燒振蕩；本實(shí)用新型基于雙側(cè)點(diǎn)壓力波動(dòng)技術(shù)，通過(guò)聲學(xué)分析理論，可預(yù)測(cè)燃燒設(shè)備內(nèi)燃燒振蕩以及壓力波動(dòng)特性，再利用消音器的可調(diào)共振腔室容積的特點(diǎn)，可根據(jù)燃燒振蕩的發(fā)生頻率進(jìn)行調(diào)整，從而提高燃燒振蕩的頻段控制范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及燃燒振蕩控制技術(shù)，特別是一種用于燃燒設(shè)備的燃燒振蕩控制結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

燃燒振蕩是各種氣體和液體燃燒設(shè)備，例如燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)忮仩t、燃油鍋爐、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)及各種燃燒機(jī)等中常見(jiàn)的問(wèn)題。燃燒振蕩本質(zhì)上是一種聲學(xué)過(guò)程，在某些運(yùn)行工況下，燃燒放熱和壓力波動(dòng)產(chǎn)生耦合，形成正反饋，導(dǎo)致壓力波動(dòng)能量持續(xù)產(chǎn)生，并與耗散過(guò)程平衡形成周期性的、幅值較為固定、持續(xù)的脈動(dòng)過(guò)程。在少數(shù)特殊的應(yīng)用領(lǐng)域，燃燒振蕩是設(shè)備工作所需要的，例如對(duì)于脈動(dòng)鍋爐，可以利用脈動(dòng)燃燒提高傳熱和傳質(zhì)速率，提高燃燒速率。大部分情況下，燃燒振蕩導(dǎo)致的脈動(dòng)過(guò)程，會(huì)引起流動(dòng)、燃燒放熱和壓力脈動(dòng)，這可能造成傳熱惡化，引起燃燒設(shè)備固體振動(dòng)，縮短設(shè)備使用壽命，甚至?xí)苯訐p害控制系統(tǒng)，需要采取措施抑制燃燒振蕩的發(fā)生。

目前燃燒振蕩的防治措施分為主動(dòng)控制和被動(dòng)控制。主動(dòng)控制是在燃燒設(shè)備中加裝壓力波動(dòng)測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)檢測(cè)燃燒振蕩的特性；壓力波動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集和處理，并結(jié)合一定的控制模型，計(jì)算得到控制信號(hào)；接著通過(guò)快速動(dòng)態(tài)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)某一參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。該控制信號(hào)往往具有與燃燒振蕩過(guò)程相同的頻率。通過(guò)對(duì)控制參數(shù)的高速響應(yīng)控制，達(dá)到削弱或者消除燃燒振蕩的目的。這種控制方法雖然具有更改方便，使用范圍廣的特點(diǎn)，但往往在發(fā)展動(dòng)態(tài)控制模型以及尋找響應(yīng)靈敏、工作可靠性上遇到困難，這大大限制了這種控制方案的應(yīng)用。被動(dòng)控制是基于聲學(xué)理論，在燃燒設(shè)備合適位置加裝消音設(shè)備。通過(guò)消音設(shè)備來(lái)加強(qiáng)壓力波動(dòng)的耗散，從而抑制或消除燃燒振蕩。被動(dòng)控制雖然性能可靠，應(yīng)用較多，但是被動(dòng)控制措施中加裝的消音設(shè)備結(jié)構(gòu)固定，因此只能消除特定頻段的燃燒振蕩，一旦工況變化導(dǎo)致燃燒振蕩特性遷移，已有的被動(dòng)控制措施將無(wú)能為力。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種用于燃燒設(shè)備的燃燒振蕩控制結(jié)構(gòu)，充分利用燃燒振蕩被動(dòng)控制措施的優(yōu)點(diǎn)，依靠消音器來(lái)強(qiáng)化壓力波動(dòng)的耗散；該消音器結(jié)構(gòu)合理，根據(jù)該結(jié)構(gòu)可以實(shí)時(shí)調(diào)整消音特性，通過(guò)對(duì)燃燒振蕩特性實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，基于聲學(xué)分析模型，獲取消音器消音特性的最佳方案，通過(guò)一定的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)消音特性進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種用于燃燒設(shè)備的燃燒振蕩控制結(jié)構(gòu)，其特征在于：主要包括消音器及其控制機(jī)構(gòu)、壓力波動(dòng)測(cè)量設(shè)備、信號(hào)采集和處理控制器；消音器及其控制機(jī)構(gòu)、壓力波動(dòng)測(cè)量設(shè)備分別與燃燒設(shè)備的燃燒室連接，又分別與信號(hào)采集和處理控制器連接；通過(guò)信號(hào)采集和處理控制器采集壓力波動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)信號(hào)分析和建立的聲學(xué)模型，計(jì)算得到消音器特性，對(duì)消音器進(jìn)行調(diào)整以加強(qiáng)壓力波動(dòng)的耗散，從而抑制或消除燃燒振蕩。

所述燃燒振蕩控制結(jié)構(gòu)可用于的燃燒設(shè)備包括燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)忮仩t、燃油鍋爐或各種工業(yè)用燃燒機(jī)，尤其適用于燃?xì)廨啓C(jī)；利用該結(jié)構(gòu)可以有效抑制或者消除燃燒振蕩的發(fā)生，提高燃燒設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行范圍。所述燃燒設(shè)備主要包括燒嘴、燃燒室、燃燒室燃燒設(shè)備殼體。

燒嘴可以是預(yù)混燒嘴或擴(kuò)散燒嘴，用來(lái)燃燒氣體或者液體材料。

燃燒室根據(jù)實(shí)際需要可以采用金屬材料或者耐火材料，燃燒室與燃燒室燃燒設(shè)備殼體之間往往存在夾層，夾層內(nèi)可以是空氣（如燃?xì)廨啓C(jī)），或者隔熱材料（高溫窯爐）或者冷卻介質(zhì)（如冷卻水設(shè)計(jì)的鍋爐）等。