配备有亥姆霍兹共振器的燃气涡轮机燃烧器组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种配备有亥姆霍兹共振器的涡轮机燃烧器组件。
【背景技术】
[0002]如已知的，在大型燃气涡轮机中，特别是在用于电力生产的设备中使用的那些大型燃气涡轮机中，需要解决可能导致火焰不稳定和燃烧品质明显降低的热声振荡的问题。因此，根据功率和效率的机器性能以及设备灵活性显著恶化。排放也会降低。
[0003]正在流行的解决方案包括使用亥姆霍兹共振器，其在给定频带中具有减弱声学振荡的效果。亥姆霍兹共振器包括共振室，共振室被设置为通过流体开口或通道与外部流体连通，特别是与燃烧室流体连通。共振室的容量和流体通道的特征决定共振器有效时所在的频带。
[0004]已知的共振器通常相对于燃烧室安装，安装在燃烧器插入件上或直接安装在燃烧器上。
[0005]在第一种情况下，共振器固定于燃烧室的外壁并且通过侧壁本身与内部连通。该解决方案允许产生高容量共振器，但在另一方面具有许多缺点。首先，为了容纳共振器，需要特别改进燃烧室。此外，共振器的存在影响冷却步骤并且导致结构承受大的重量。
[0006]安装在插入件上的共振器很容易被应用，但仅允许获得给定的小的可用空间的适度的容量。
[0007]安装在燃烧器上的共振器被设置为共振室直接与燃烧器内部流体连续，特别地，与空气和流体混合通道流体连续。通常通过流体注射喷嘴下游的开口获得连接。该解决方案是关键的，因为其直接作用于从燃烧区域传播到混合通道内的压力振荡。如果共振器不能完全被调整到要被减弱的频率，则压力振荡不能被充分减弱，甚至可能被放大。
【发明内容】
[0008]因此，本发明的目标是提供一种用于涡轮机的燃烧器，其允许克服所述的限制。
[0009]根据本发明，提供一种如权利要求1限定的涡轮机燃烧器组件。
[0010]附图的简要说明
[0011]现在将参照附图描述本发明，附图示出其中的一些非限制实施方式，其中:
[0012]-图1是沿纵向平面截取的燃气涡轮机系统的一部分的侧视图；
[0013]-图2是沿纵向平面截取的、包含在图1中的系统中的、根据本发明的实施方式的燃烧器组件的侧视图；
[0014]-图3是沿不同的纵向平面截取的并且为了清晰而部分被移除的、图2中的燃烧器组件的放大细节的透视图；以及
[0015]-图4是图3中细节的不同透视图，其中为了清晰而部分被移除。
[0016]实施本发明的最优方式
[0017]参照图1，用于产生电力的燃气涡轮机系统作为一个整体通过附图标记I表示，并且包括压缩机2、燃烧室3和涡轮机5。
[0018]压缩机2、燃烧室3和涡轮机5形成为涡轮机组件，涡轮机组件可被供给多种形式的液体燃料，特别地、但是不仅仅是天然气、合成气、柴油。
[0019]压缩机2和涡轮机5安装至相同轴以形成转子7，转子7容纳在壳体8中并且沿轴线A延伸。
[0020]更详细地，转子7设置有多个排列为环形阵列的压缩机转子叶片10和涡轮机转子叶片11，压缩机转子叶片10和涡轮机转子叶片11沿转子7自身的轴线A顺次布置。
[0021]压缩机定子叶片12和涡轮机定子叶片13的阵列固定于壳体8，并且各自在压缩机转子叶片10和涡轮机转子叶片11之间被分隔开。
[0022]在此描述的实施方式中，燃烧室3是圆环类型的，并且围绕压缩机2和涡轮机5之间的转子7布置。然而，这不应认为是限制，因为本发明也可有利地使用不同类型、特别是筒仓类型的燃烧室。
[0023]燃烧室3包括多个燃烧器组件15，其被布置在圆周上并且被均匀地、成角度地隔开。燃烧器组件15通过各自的燃烧器插入件17安装至燃烧室的各自的燃烧器座16。
[0024]图2示出用于将燃料、特别是燃气供给到燃烧室3的一个燃烧器组件15的细节。燃烧器组件15沿轴线B延伸，并且包括主外围燃烧器20、与主燃烧器20同轴的中心辅助燃烧器21以及亥姆霍兹共振器22。
[0025]主燃烧器20是预混合型的，其围绕辅助燃烧器21布置并且固定于各自的燃烧器插入件17。更详细地，主燃烧器20延伸穿过燃烧器插入件17的中心开口 17a，使得主燃烧器20的出口在燃烧器室3中。
[0026]主燃烧器20设置有涡流或湍流产生装置，称为对角旋流器，表示为附图标记23。
[0027]对角旋流器23围绕轴线B延伸，并且径向地限定在主燃烧器20的内部主体25和外部主体26之间。内部主体25具有其中容纳辅助燃烧器21的圆柱形轴向室，并且基本上是朝向外部的截头圆锥形。外部主体26是轴向空心的，并且包括通过接合部分26c互相连接的截头圆锥形壁26a和圆柱形壁26b。截头圆锥形壁26a容纳内部主体25，使得形成用于供给空气-燃料混合物的通路的、基本环形的空间限定在外部主体26的截头圆锥形壁26a和内部主体25之间。
[0028]对角旋流器23进一步包括成排的叶片28，叶片28在内部主体25和外部主体26之间的空间中延伸并且限定各自的混合通道30，以朝相对于轴线B具有对角形式的燃烧室3输送燃烧供给空气和燃料的混合物。叶片28通过特殊螺母29a固定于外部主体16，特殊螺母29a布置为穿过沿圆周形成在截头圆锥形壁26a中的各自的孔2%。密封件29c确保共振器22的容积和预混合通道30之间的流体分离。混合通道30的进口 31限定在外部主体26的截头圆锥形壁26a的较大基部处，并且允许引入来自压缩机2的空气流。靠近混合通道30的进口 31布置的喷嘴32连接至预混供给管路(未示出)，并且允许混合通道30自身内部的受控燃料流量的喷射。在实施方式中，喷嘴32布置在叶片28上。来自压缩机2的空气和通过喷嘴32喷射的燃料在混合通道30中混合。因此，产生的空气-燃料混合物向通入燃烧室3的圆柱形壁26b扩展。
[0029]亥姆霍兹共振器22包括共振室35和短管36，短管36用于将共振室35流体连接至外部。
[0030]共振室35基本是环形的，并且围绕外部本体26的截头圆锥形壁26a布置、在对角旋流器23的进口 31和燃烧器插入件17之间。在一个实施方式中，特别地，共振室35设置在外部本体26的、邻近对角旋流器23的进口 31的边缘处。更详细地，共振室35通过外部本体26的截头圆锥形壁26a在内部被限定，并且通过环形封闭壁38在外部被限定。在轴向上，环形封闭壁38在压缩机2侧延伸至外部本体26的、对应于混合通道30的进口 31的边缘。相反，朝向燃烧器插入件17，环形封闭壁38通过外部主体26的连接环39限定，燃烧器组件15通过连接环39被连接至燃烧器插入件17本身。在一个实施方式中，环形封闭壁38可逆地耦合至外部本体26的截头圆锥形壁26a，例如，通过螺钉紧固装置(未示出)耦合。可选地，环形封闭壁38可以焊接至截头圆锥形壁26a或者与截头圆锥形壁26a —体制成。环形封闭壁38具有多个连接孔37，连接孔37沿圆周布置并且限定通路，以允许空气流从压缩机2引入共振室35。
[0031]连接环39(图3)具有T形交叉部，以及第一部分39a和第二部分39b。第一部分39a，其是平坦的并且限定T形部的腿部，其基本在垂直于燃烧器组件15的轴线B的平面上延伸，并且在朝向燃烧器插入件17和燃烧器室3的一侧、在轴向上限定共振室35。连接环39的第二部分39b基本是圆柱形的