用于燃气轮机的燃料供给系统的制作方法_4

文档序号:9906869阅读:来源:国知局
混合组件74可包括多个旋转桨叶138(在图4中示意性地示出)以用于使由此行进的空气旋转。如通常所理解的,可在发动机操作循环期间一直提供燃料和空气到导向混合器78,使得在燃烧区62的中心部分内产生一个初级燃烧区140(如图2所示)。
[0074]应该意识到的是,本文已经简单地示出和描述了如上所述燃气轮机10的构造,特别地参考燃料喷嘴组件101的构造,以提供合适涡轮构造的一个示例,在该构造中可有利地利用所公开的燃料供给系统。然而,在其它实施例中,可在具有任何其它合适构造的燃气轮机内有利地利用本发明主题,包括具有燃料必须被供给到的燃料喷嘴的任何其它合适布置和/或构造例如,如上所述的初级导向燃料喷嘴104、次级导向燃料喷嘴106和/或主燃料喷嘴108的任何其它合适布置和/或构造)的发动机。
[0075]现在参考图5,按照本发明主题的各方面示出了用于被包括在燃烧器26内的多个燃料喷射器100的合适分级构造的一个实施例的示意图。具体地,在若干实施例中,该燃烧器26可包括燃料喷射器100的环形阵列。例如,在图5所示的实施例中,该燃烧器26包括二十二个燃料喷射器100。然而,在其它实施例中,燃烧器26可包括任何其它合适数目的燃料喷射器100。
[0076]如上所示,每个燃料喷射器100可包括燃料喷嘴组件101,其具有初级导向燃料喷嘴104(在图5中表示为PP),次级导向燃料喷嘴106(在图5中表示为PS)以及主燃料喷嘴108(在图5中表示为M)。在若干实施例中,两组单独的燃料喷射器100可用于在燃烧器26内分级,即第一组燃料喷射器100A(以下称为标准燃料喷射器100A)和第二组燃料喷射器100B(以下称为浓缩燃料喷射器100B)。如在示出的实施例中所示,该燃烧器包括十八个标准燃料喷射器100A和四个浓缩燃料喷射器100B。然而,在其它实施例中,该燃烧器可包括标准和浓缩燃料喷射器100A、100B的任何其它组合,诸如具有多于或少于四个的浓缩燃料喷射器10B0
[0077]在若干实施例中,浓缩燃料喷射器100B可位于邻近于燃烧器26的(多个)点火器88。在这种实施例中,被包括在浓缩燃料喷射器100B内的喷嘴的任何组合可构造成接收浓缩燃料流,以便在(多个)点火器88处或相邻于(多个)点火器88处提供增加的燃料-空气比。例如,这种浓缩燃料流可在燃气轮机1的启动或在发动机10的再点火期间(例如,在HPFC事件之后)是必需的。
[0078]现在参考图6,按照本发明主题的各方面示出了用于供给燃料到燃烧器26的多个燃料喷射器100A、100B的燃料供给系统200的一个实施例的示意图。为了简化该说明,燃料供给系统200的各种歧管在图6中示出为流体地连接到与标准燃料喷射器100A中的一个以及浓缩燃料喷射器100B中的一个相关联的单独燃料回路。本领域普通技术人员应该很容易意识到的是,相同的燃料歧管也可用于使用如图5所示的相同歧管/回路构造供给燃料到与包含在燃烧器26内的其它燃料喷射器100A、100B相关联的燃料回路。
[0079]如图所示,每个燃料喷射器100A、100B可与三个分离的燃料回路204、206、208流体连通和/或至少局部地容纳三个分离的燃料回路204、206、208,即用于引导燃料到初级导向燃料喷嘴104的初级燃料回路204,用于引导燃料到第二导向燃料喷嘴106的次级燃料回路206以及用于引导燃料到主燃料喷嘴108的主燃料回路208。此外,每个燃料喷射器100A、100B可包括在操作上与每个燃料回路204、206、208相关联地提供的一个或更多个阀210、212、214,以用于控制供给到每个相应喷嘴104、106、108的燃料流。例如,如图所示,每个燃料喷射器100A、100B可包括用于控制通过初级燃料回路204供给到初级导向燃料喷嘴104的燃料量的初级导向阀210,以及用于控制通过次级燃料回路206供给到次级导向燃料喷嘴106的燃料量的次级导向阀212。同样,每个燃料喷射器100A、100B可包括用于控制通过主燃料回路208供给到主燃料喷嘴108的燃料量的主阀214。如上所示,这种阀210、212、214可被容纳在每个燃料喷射器100A、100B的阀壳体89内。
[0080]此外,如图6所示,所公开的系统200可包括用于供给燃料到燃料喷射器100A、100B的各种燃料回路的四个分离的燃料歧管220、222、224、226。具体地,系统200可包括与每个燃料喷射器100A、100B的主燃料回路208流体连通的主燃料歧管220,以及与每个燃料喷射器100A、100B的次级燃料回路206流体连通的次级燃料歧管222。此外,系统200可包括用于分别供给燃料到标准和浓缩燃料喷射器100A、100B的初级燃料回路204的标准燃料歧管224和浓缩燃料歧管226。具体地,如图6所示,标准燃料歧管224可与各种标准燃料喷射器100A的初级燃料回路204流体连通,以允许来自这种歧管224的燃料被引导到每个标准燃料喷射器10A的初级导向燃料喷嘴104(例如,与标准燃料喷射器100相关联的十八个初级导向燃料喷嘴(PP),如图5所示)。同样,浓缩燃料歧管226可与各种浓缩燃料喷射器100B的初级燃料回路204流体连通,以允许来自这种歧管226的燃料被引导到每个浓缩燃料喷射器100B的初级导向燃料喷嘴104(如,与浓缩燃料喷射器100B相关联的四个初级导向燃料喷嘴(PP),如图5所示)。
[0081]此外,按照本发明主题的各方面,每个浓缩燃料喷射器100B可包括与浓缩燃料歧管226流体连通的旁通燃料回路230(在图6中虚线所示)。具体地,如图6所示,在若干实施例中,旁通燃料回路230可流体地连接在初级导向回路204和次级燃料回路206之间,以允许从浓缩燃料歧管226供给的一部分浓缩燃料流被引导进入供给到次级导向燃料喷嘴106的燃料流。因此,旁通燃料回路230可提供用于提高到次级导向燃料喷嘴106的燃料流能力的设备(以及整体上用于提高到次级导向燃料喷射器100B的浓缩燃料流能力的设备),其在启动和/或再点火事件(例如,在HPFC事件之后)期间可能特别地有利。
[0082]如图6所示,为了控制供给到次级燃料回路206的浓缩燃料流,可在操作上与旁通燃料回路230相关联地提供旁通阀232。在若干实施例中,旁通阀232可对应于构造成主动地控制的电子阀。例如,旁通阀232可对应于螺线管致动的压力调节阀,其构造成成比例地控制被供给通过旁通燃料回路230的燃料的压力。在这种实施例中,合适的控制信号可被传输到旁通阀232以用于控制其操作。例如,当期望在初级和次级导向燃料喷嘴104、106之间分流浓缩燃料流时,合适的控制信号可被传输以打开阀232,由此允许一部分浓缩燃料流被引导通过该旁通燃料回路230并进入次级燃料回路206。
[0083]备选地,旁通阀232的操作可构造成被动地控制。例如,在若干实施例中,旁通阀232可对应于压力致动阀(例如,弹簧偏压的溢流阀)。在这种实施例中,旁通阀232可构造成当浓缩燃料流的压力超过预定破裂压力时打开,由此允许一部分浓缩燃料流被引导通过旁通燃料回路230以及进入次级燃料回路206。例如,在一个实施例中,破裂压力可被选定为一个压力,该压力在相关联的燃气轮机10的正常操作期间超过浓缩燃料流的燃料压力,但小于对于非典型或非正常操作事件所需的燃料压力。例如,对于某些燃气轮机构造,供给通过每个初级燃料回路204的燃料的燃料压力对于正常操作可小于530镑每平方英寸压差(psid),而当对于HPFC再点火事件需要迫使足够量的浓缩燃料通过初级导向燃料喷嘴104时,燃料压力可超过1500psid。在这种情况下,破裂压力可被选为范围在530psid和1500psid之间的压力,以允许阀232在HPFC再点火事件期间打开,使得一部分浓缩燃料流被供给到每个浓缩燃料喷射器100B的次级导向燃料喷嘴106ο例如,在一个实施例中,破裂压力的范围可从约550psid到约1200psid,诸如从约560psid到约900psid或从约580psid到约700psid或从约590psid到约610psid,以及它们之间的任何其它子范围。
[0084]如图6所示,旁通回路230在初级阀210上游的位置流体地连接到初级燃料回路204以及在次级阀212下游的位置流体地连接到次级燃料回路206。因此,被引导通过旁通回路230并进入次级燃料回路206的燃料可用作对经由次级阀212的控制从次级燃料歧管22提供到次级导向燃料喷嘴106的规定量燃料的补充燃料。
[0085]现在参考图7,按照本发明主题的各方面示出了图6所示的系统200的另一个实施例。如图所示,每个浓缩燃料喷射器100B可包括一个与浓缩燃料歧管226流体连通的旁通燃料回路330(在图7中用虚线示出)。然而,与上述系统200的实施例不同,该旁通燃料回路330流体地连接在初级导向回路204和主回路208之间,以允许从浓缩燃料歧管226供给的一部分浓缩燃料流被引导进入供给到主燃料喷嘴108的燃料流。因此,该旁通燃料回路330可提供用于提高到主燃料喷嘴108的燃料流能力的设备。
[0086]与上述实施例类似,该系统200还可包括在操作上与旁通燃料回路330相关联地提供的旁通阀332,其构造成控制供给到主燃料回路208的浓缩燃料流。因此,该旁通阀332通常可对应于能够调节通过该旁通回路230的燃料流的任何合适阀,诸如构造成主动地控制的阀以及被动地控制的阀(例如,压力致动阀)。
[0087]如图7所示,该旁通回路330在初级阀210上游的位置流体地连接到初级燃料回路204并且在主阀214下游的位置流体地连接到主燃料回路208。因
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