改变喷射器以减小燃烧系统中的相干性的系统和方法
【技术领域】
[0001]本文公开的主题大体涉及燃气涡轮系统，并且更特别地，涉及用于减小燃烧动态特性并且更特别地用于减小燃气涡轮发动机内的燃烧动态特性的模态耦合的系统和方法。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮系统大体包括燃气涡轮发动机，燃气涡轮发动机具有压缩机区段、燃烧器区段和涡轮区段。燃烧器区段可包括一个或多个燃烧器(例如燃烧罐)，各个燃烧器具有一级燃烧系统和在一级燃烧系统下游的二级燃烧系统(例如，迟贫喷射(LLI)系统)。燃料和/或氧化剂-氧化剂(例如，氧化剂)混合物可通过燃料喷嘴发送到一级和二级燃烧系统中，并且各个燃烧系统可构造成燃烧燃料和氧化剂-氧化剂的混合物，以产生热的燃烧气体，热的燃烧气体驱动涡轮区段中的一个或多个涡轮级。
[0003]产生热的燃烧气体可产生各种各样的燃烧动态特性，当火焰动态特性(也被称为热释放的振荡分量)与燃烧器的一个或多个声学模式相互作用或者激励声学模式时，发生燃烧动态特性，在燃烧器中引起压力振荡。燃烧动态特性可按多个离散频率或者在一系列频率内出现，而且可向相应的燃烧器的上游和下游传播。例如，压力波例如可通过一个或多个涡轮级向下游传播到涡轮区段中，或者向上游传播到燃料系统中。涡轮系统的某些构件可潜在地响应于燃烧动态特性，特别是在由单独的燃烧器产生的燃烧动态特性展现彼此同相和相干关系，并且具有在构件的自然共振频率处或其附近的频率的情况下。一般而言，“相干性”指的是两个动态信号之间的线性关系的强度，并且相干性受到它们之间的频率交迭程度的强烈影响。在某些实施例中，“相干性”可用作燃烧系统所展现的模态耦合或燃烧器-燃烧器声学相互作用的度量。
[0004]因此，存在控制燃烧动态特性和/或燃烧动态特性的模态耦合的需要，以降低涡轮系统中的构件有任何不合需要的交感振动响应(例如共振行为)的可能性。
【发明内容】
[0005]在下面概述在范围上与原来声明的发明相当的某些实施例。这些实施例不意于限制声明的发明的范围，这些实施例而是仅意于提供本发明的可行形式的简要概述。实际上，本发明可包含可与下面阐述的实施例相似或不同的多种形式。
[0006]在第一实施例中，一种系统包括燃气涡轮发动机，燃气涡轮发动机具有第一燃烧器和第二燃烧器。第一燃烧器包括具有第一多个喷射器的第一燃料管道。第一多个喷射器在第一燃烧器内沿着第一燃料路径设置成第一构造，并且第一多个喷射器构造成将燃料发送到第一燃烧室。系统进一步包括第二燃烧器，第二燃烧器包括第二燃料管道，第二燃料管道具有第二多个喷射器。第二多个喷射器在第二燃烧器内沿着第二燃料路径设置成第二构造，并且第二多个喷射器构造成将燃料发送到第二燃烧室。第二构造相对于第一构造具有至少一个区别。
[0007]在第二实施例中，一种系统包括第二涡轮燃烧器，第二涡轮燃烧器具有第二燃料管道，第二燃料管道包括具有第二布置的第二多个燃料喷射器。第二多个燃料喷射器构造成将燃料发送到第二涡轮燃烧器的第二二级燃烧区。第二多个燃料喷射器包括第三喷射器，第三喷射器相对于第四喷射器具有至少一个区别。
[0008]在第三实施例中，一种方法包括控制第一燃烧器的第一燃烧动态特性或第一燃烧器的第一组燃料喷射器的第一火焰动态特性，其中第一组燃料喷射器为第一布置。该方法进一步包括控制第二燃烧器的第二燃烧动态特性或第二燃烧器的第二组燃料喷射器的第二火焰动态特性，其中第二组燃料喷射器为第二布置。第一布置相对于第二布置包括至少一个区别。
[0009]技术方案1.一种系统，包括:
燃气涡轮发动机，其包括:
第一燃烧器，其包括具有第一多个喷射器的第一燃料管道，其中，所述第一多个喷射器在所述第一燃烧器内沿着第一燃料路径设置成第一构造，并且所述第一多个喷射器构造成将燃料发送到第一燃烧室；以及
第二燃烧器，其包括具有第二多个喷射器的第二燃料管道，其中，所述第二多个喷射器在所述第二燃烧器内沿着第二燃料路径设置成第二构造，其中，所述第二多个喷射器构造成将所述燃料发送到第二燃烧室，以及其中，所述第二构造相对于所述第一构造具有至少一个区别。
[0010]技术方案2.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，所述至少一个区别构造成通过相对于所述第二多个喷射器的第二热释放能量分布或第二火焰动态特性改变所述第一多个喷射器的第一热释放能量分布或第一火焰动态特性，来改变所述第一燃烧室和所述第二燃烧室之间的火焰动态特性，并且从而改变燃烧动态特性。
[0011]技术方案3.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，所述至少一个区别构造成通过相对于所述第二多个喷射器的氧化剂-燃料混合物的第一比率改变所述第一多个喷射器的氧化剂-燃料混合物的第二比率，来改变所述第一燃烧器和所述第二燃烧器之间的火焰动态特性，并且从而改变燃烧动态特性。
[0012]技术方案4.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，所述第一多个喷射器和所述第二多个喷射器之间的所述至少一个区别包括所述第一多个喷射器中的至少一个喷射器和所述第二多个喷射器中的至少一个喷射器之间的区别。
[0013]技术方案5.根据技术方案4所述的系统，其特征在于，所述第一多个喷射器和所述第二多个喷射器之间的所述至少一个区别包括下者中的至少一个:不同的轴向构造、不同的周向构造、不同的燃料进入量或不同的喷射器运行方式或者它们的组合。
[0014]技术方案6.根据技术方案5所述的系统，其特征在于，所述不同的轴向构造包括下者中的至少一个:在所述第一燃烧器和所述第二燃烧器之间的不同的轴向摆放、不同的轴向位置、不同的轴向定位或不同的轴向布置或者它们的任何组合。
[0015]技术方案7.根据技术方案5所述的系统，其特征在于，所述不同的周向构造包括下者中的至少一个:在所述第一燃烧器和所述第二燃烧器之间的不同的周向摆放、不同的周向位置、不同的周向定位或不同的周向布置或者它们的任何组合。
[0016]技术方案8.根据技术方案7所述的系统，其特征在于，所述不同的周向构造包括所述第一燃烧器和所述第二燃烧器之间的不同的偏移角中的至少一个。
[0017]技术方案9.根据技术方案I所述的系统，其特征在于，所述燃气涡轮发动机包括控制器，所述控制器构造成控制所述第一燃料管道或所述第二燃料管道，以相对于所述第二多个喷射器改变所述第一多个喷射器的燃料进入量。
[0018]技术方案10.根据技术方案9所述的系统，其特征在于，所述控制器构造成控制所述第一燃料管道，以相对于所述第一多个喷射器中的第二喷射器，来改变通入所述第一多个喷射器中的第一喷射器中的燃料进入量。
[0019]技术方案11.一种系统，包括:
第一涡轮燃烧器，其包括:
第一燃料管道，其包括在所述第一涡轮燃烧器内具有第一布置的第一多个燃料喷射器，其中，所述第一多个燃料喷射器构造成将燃料发送到所述第一涡轮燃烧器的第一二级燃烧区，以及其中，所述第一多个燃料喷射器包括相对于第二喷射器具有至少一个区别的第一喷射器；以及
控制器，其构造成控制所述第一燃料管道，以相对于所述第二喷射器的第二燃料流来改变所述第一喷射器的第一燃料流。
[0020]技术方案12.根据技术方案11所述的系统，其特征在于，所述系统包括:
第二涡轮燃烧器，其包括:
第二燃料管道，其包括在所述第二涡轮燃烧器内具有第二布置的第二多个燃料喷射器，其中，所述第二多个燃料喷射器构造成将燃料发送到所述第二涡轮燃烧器的第二二级燃烧区，以及其中，所述第二多个燃料喷射器包括相对于第四喷射器具有至少一个区别的第三喷射器。
[0021]技术方案13.根据技术方案12所述的系统，其特征在于，所述控制器构造成控制所述第二燃料管道，以相对于所述第四喷射器的第四燃料流来改变所述第三喷射器的第三燃料流，以改变所述第三喷射器和所述第四喷射器之间的火焰动态特性，并且从而改变燃烧动态特性。
[0022]技术方案14.根据技术方案13所述的系统，其特征在于，所述控制器构造成相对于所述第三燃料流或所述第四燃料流中的至少一个改变所述第一燃料流或所述第二燃料流，以改变所述第一燃烧器和所述第二燃烧器之间的火焰动态特性，并且从而改变燃烧动态特性。
[0023]技术方案15.根据技术方案11所述的系统，其特征在于，所述至少一个区别构造成通过相对于所述第二喷射器的第二热释放能量分布或第二火焰动态特性改变所述第一喷射器的第一热释放能量分布或第一火焰动态特性，来改变所述二级燃烧区内的火焰动态特性，并且从而改变燃烧动态特性。
[0024]技术方案16.根据技术方案11所述的系统，其特征在于，所述至少一个区别构造成通过相对于所述第二喷射器的氧化剂-燃料混合物的第一比率改变所述第一喷射器的氧化剂-燃料混合物的第二比率，来改变所述二级燃烧室内的火焰动态特性，并且从而改变燃烧动态特性。
[0025]技术方案17.根据技术方案11所述的系统，其特征在于，在所述第一喷射器和所述第二喷射器之间的所述至少一个区别包括下者中的至少一个:不同的轴向构造或