用于控制燃烧系统中的燃烧动力的系统及方法
【技术领域】
[0001]公开的主题大体上涉及燃气涡轮系统，并且更具体地涉及用于控制燃烧动力(并且更具体地用于减小燃烧动力的模态耦合)的系统及方法。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮系统大体上包括燃气涡轮发动机，其具有压缩机区段、燃烧器区段和涡轮区段。燃烧器区段可包括一个或更多个燃烧器(例如，燃烧筒)，其具有燃料喷嘴，该燃料喷嘴构造成将燃料和氧化剂(例如，空气)喷射到各个燃烧器内的燃烧室中。在各个燃烧器中，燃料和氧化物的混合物燃烧来生成热燃烧气体，其接着流入涡轮区段中的一个或更多个涡轮级并且驱动该一个或更多个涡轮级。各个燃烧器可生成燃烧动力，其在燃烧器的声振荡与火焰动力(也称为热释放的振荡分量)相互作用时出现，导致燃烧器中的自动维持的压力振荡。燃烧动力可以以多个离散频率或横跨一定范围的频率发生，并且可关于相应的燃烧器在上游和下游两者行进。例如，压力和/或声波可向下游行进到涡轮区段中，例如，穿过一个或更多个涡轮级，或向上游进入燃料系统中。涡轮系统的某些构件可潜在地响应于燃烧动力，特别是如果由独立的燃烧器生成的燃烧动力呈现出与彼此同相和相干的关系，并且具有处于或接近构件的自然频率或共振频率的频率。如本文所述的，"相干"可表示两个动态信号之间的线性关系的强度，并且可由它们之间的频率重叠程度较强地影响。在燃烧动力的背景下，"相干"是由燃烧系统呈现出的模态耦合或燃烧器与燃烧器的声学交互的量度。因此，需要控制燃烧动力和/或燃烧动力的模态耦合，以减小涡轮系统中的构件的任何不需要的共振响应(例如，共振行为)的可能性。
【发明内容】
[0003]在下面概括在范围上与最初要求权利的本发明相称的某些实施例。这些实施例不意图限制要求权利的本发明的范围，而是相反地，这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要概括。实际上，本发明可包含可与在下面提出的实施例相似或不同的各种形式。
[0004]在第一实施例中，一种系统包括燃气涡轮发动机，其包括第一燃烧器和第二燃烧器。第一燃烧器包括设置在第一燃烧器的第一头端室中的第一燃料喷嘴。第一燃料喷嘴构造成将第一燃料和氧化剂喷射到第一燃烧器的第一燃烧室中。第一燃烧器还包括第一燃料喷射器，其构造成将第二燃料喷射到第一燃料喷嘴上游的氧化剂，或第一燃料喷嘴下游的第一燃烧室，或它们的任何组合中的至少一个中。第二燃烧器包括设置在第二燃烧器的第二头端室中的第二燃料喷嘴。第二燃料喷嘴构造成将第一燃料和氧化剂喷射到第二燃烧器的第二燃烧室中。第二燃烧器还包括第二燃料喷射器，其构造成将第二燃料喷射到第二燃料喷嘴上游的氧化剂，或第二燃料喷嘴下游的第二燃烧室，或它们的任何组合中的至少一个中。第二燃烧器还包括设置在第二燃料喷射器上游的第二燃料通路中的第二孔板，其中第二孔板构造成有助于减小第一燃烧器与第二燃烧器之间的模态耦合。
[0005]在第二实施例中，一种系统包括第一涡轮燃烧器，其包括设置在第一燃烧器的第一头端室中的第一燃料喷嘴。第一燃料喷嘴构造成将第一燃料和氧化剂喷射到第一燃烧器的第一燃烧室中。第一涡轮燃烧器还包括第一燃料喷射器，其构造成将第二燃料喷射到第一燃料喷嘴上游的氧化剂，或第一燃料喷射下游的第一燃烧室，或它们的任何组合中的至少一个中。第一涡轮燃烧器还包括设置在第一燃料喷射器上游的第二燃料通路中的第一孔板。第一孔板构造成至少部分地控制第一涡轮燃烧器中的第一燃烧动力。
[0006]在第三实施例中，一种方法包括使用设置在第一燃烧器的第一头端室中的第一燃料喷嘴来将第一燃料和氧化剂喷射到第一燃烧室中，使用第一燃料喷射器将第二燃料喷射到第一燃料喷嘴上游的氧化剂，或第一燃料喷嘴下游的第一燃烧室，或它们的任何组合中的至少一个中，使用设置在第二燃烧器的第二头端室中的第二燃料喷嘴来将第一燃料和氧化剂喷射到第二燃烧器的第二燃烧室中，使用第二燃料喷射器将第二燃料喷射到第二燃料喷嘴上游的氧化剂，或第二燃料喷嘴下游的第二燃烧室，或它们的任何组合中的至少一个中，以及利用设置在第二燃料喷射器上游的第二燃料通路中的第二孔板控制第二燃烧器中的第二燃烧动力，其中第二孔板构造成有助于减小第一燃烧器与第二燃烧器之间的模态耦入口 O
[0007]技术方案L 一种系统，包括:
燃气涡轮发动机，其包括:
第一燃烧器，其包括:
设置在所述第一燃烧器的第一头端室中的第一燃料喷嘴，其中所述第一燃料喷嘴构造成将第一燃料和氧化剂喷射到所述第一燃烧器的第一燃烧室中；以及
第一燃料喷射器，其构造成将第二燃料喷射到所述第一燃料喷嘴上游的氧化剂，或所述第一燃料喷嘴下游的所述第一燃烧室，或它们的任何组合中的至少一个中；以及第二燃烧器，其包括:
设置在所述第二燃烧器的第二头端室中的第二燃料喷嘴，其中所述第二燃料喷嘴构造成将所述第一燃料和所述氧化剂喷射到所述第二燃烧器的第二燃烧室中；
第二燃料喷射器，其构造成将所述第二燃料喷射到所述第二燃料喷嘴上游的氧化剂，或所述第二燃料喷嘴下游的所述第二燃烧室，或它们的任何组合中的至少一个中；以及设置在所述第二燃料喷射器上游的第二燃料通路中的第二孔板，其中所述第二孔板构造成有助于减小所述第一燃烧器与所述第二燃烧器之间的模态耦合。
[0008]技术方案2.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，所述系统包括设置在所述第一燃料喷射器上游的所述第二燃料通路中的第一孔板。
[0009]技术方案3.根据技术方案2所述的系统，其特征在于，所述第一孔板的第一有效孔口面积不同于所述第二孔板的第二有效孔口面积。
[0010]技术方案4.根据技术方案2所述的系统，其特征在于，所述第一孔板具有关于所述第二孔板的至少一个差异。
[0011]技术方案5.根据技术方案4所述的系统，其特征在于，所述至少一个差异构造成有助于减小所述第一燃烧器与所述第二燃烧器之间的模态耦合。
[0012]技术方案6.根据技术方案4所述的系统，其特征在于，所述第一孔板构造成至少部分地控制所述第一燃烧器中的第一燃烧动力，其中所述第二孔板构造成至少部分地控制所述第二燃烧器中的第二燃烧动力，并且所述第一孔板与所述第二孔板之间的至少一个差异引起所述第一燃烧动力与所述第二燃烧动力之间的差异。
[0013]技术方案7.根据技术方案4所述的系统，其特征在于，所述至少一个差异包括所述第一孔板与所述第二孔板之间的不同孔口直径、不同孔口形状、不同数量的孔口、不同孔口几何布置，或相邻孔口之间的不同距离，或它们的任何组合中的至少一个。
[0014]技术方案8.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，所述第一燃料喷射器和所述第二燃料喷射器包括延迟贫喷射器或四级燃料喷射器或它们的任何组合中的至少一个。
[0015]技术方案9.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，所述第二燃烧器包括:
第三燃料喷射器，其构造成将所述第二燃料喷射到所述第二燃料喷嘴上游的所述氧化剂，或所述第二燃料喷嘴下游的所述第二燃烧室，或它们的任何组合中的至少一个中；以及设置在所述第三燃料喷射器上游的所述第二燃料通路中的第三孔板，其中所述第三孔板构造成有助于减小所述第一燃烧器与所述第二燃烧器之间的模态耦合。
[0016]技术方案10.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，所述系统包括:
第一多个第一燃烧器；以及
第二多个第二燃烧器，其中所述第一燃烧器和所述第二燃烧器布置成一种图案，以有助于减小所述第一多个第一燃烧器与所述第二多个第二燃烧器之间的模态耦合。
[0017]技术方案11.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，所述系统包括第三孔板，其设置在所述第一燃料喷嘴、或所述第二燃料喷嘴或它们的任何组合中的至少一个上游的第一燃料通路中，其中所述第三孔板构造成有助于减小所述第一燃烧器与所述第二燃烧器之间的模态耦合。
[0018]技术方案12.—种系统，包括:
第一涡轮燃烧器，其包括:
设置在所述第一燃烧器的第一头端室中的第一燃料喷嘴，其中所述第一燃料喷嘴构造成将第一燃料和氧化剂喷射到所述第一燃烧器的第一燃烧室中；
第一燃料喷射器，其构造成将第二燃料喷射到所述第一燃料喷嘴上游的所述氧化剂，或所述第一燃料喷嘴下游的所述第一燃烧室，或它们的任何组合中的至少一个中；以及设置在所述第一燃料喷射器上游的第二燃料通路中的第一孔板，其中所述第一孔板构造成至少部分地控制所述第一涡轮燃烧器中的第一燃烧动力。
[0019]技术方案13.根据技术方案12所述的系统，其特征在于，所述第一孔板构造成至少部分地控制穿过所述第二燃料通路的第二燃料流速、第二燃料速度或它们的任何组合中的至少一个。
[0020]技术方案14.根据技术方案12所述的系统，其特征在于，所述系统包括第二燃烧器，其中所述第二燃烧器包括:
设置在所述第二燃烧器的第二头端室中的第二燃料喷嘴，其中所述第二燃料喷嘴构造成将所述第一燃料和所述氧化剂喷射到所述第二燃烧器的第二燃烧室中；
第二燃料喷射器，其构造成将所述第二燃料喷射到所述第二燃料喷嘴上游的所述氧化剂，或所述第二燃料喷嘴下游的所述第二燃烧室，或它们的任何组合中的至少一个中；以及设置在所述第二燃烧器上游的所述第二燃料通路中的第二孔板，并且所述第一孔板和所述第二孔板具有至少一个差异以关于所述第一燃烧动力改变所述第二燃烧动力。
[0021]技术方案15.根据技术方案12所述的系统，其特征在于，所述系统包括设置在所述第一燃料喷嘴上游的第一燃料通路中的第三孔板，其中所述第三孔板构造成至少部分地控制所述第一涡轮燃烧器中的第一燃烧动力。
[0022]技术方案16.—种方法，包括:
使用设置在所述第一燃烧器的第一头端室中的第一燃料喷嘴将第一燃料和氧化剂喷射到第一燃烧器的第一燃烧室中；