用于燃料压力振荡的系统的制作方法_3

文档序号:9450139阅读:来源:国知局
如,该负载36可以是可经由该涡轮机系统10的旋转输出产生电力的任何适当的装置,例如外部机械负载。例如,该负载36可包括发电机、飞机的螺旋桨等。
[0041 ] 在该涡轮机系统10的实施例中,压缩机叶片被作为该压缩机20的部件包括在内。该压缩机20内的叶片联接于轴34,并且将在通过涡轮机22来驱动该轴34旋转时旋转,如上所述。压缩机20内的叶片的旋转将来自进气口 18的空气(或任何适当的氧化剂)38压缩成加压空气40 (例如,加压氧化剂)。随后将该加压氧化剂40供给到该燃烧器12的燃料喷嘴26中。燃料喷嘴26将加压氧化剂40与燃料28混合以产生用于燃烧(例如,致使燃料更充分地烧尽的燃烧)的适当混合比率从而并不浪费燃料或产生过量的排放物。
[0042]在某些实施例中,该系统10的该燃烧器12可以可操作地联接于该燃料压力振荡系统14。该燃料压力振荡系统14可以可操作地联接于燃烧器12的端盖42,并经由一个或多个燃料回路44接收燃料28。在某些实施例中,每一个燃料回路44都可与一个或多个燃料喷嘴26相关联,并且可被构造成向一个或多个燃料喷嘴26提供燃料28。特别地,该燃料压力振荡系统14可包括一个或多个旋转盘46 (例如,旋转装置、旋转结构、往复运动结构、振动结构等),这一个或多个旋转盘46被构造成致使流经该端盖42的燃料28产生压力振荡。在某些实施例中,该燃料压力振荡系统14的每一个旋转盘46都可与该燃料回路44相关联并与同该燃料回路44相关联的一个或多个燃料喷嘴26相关联。例如,在所示实施例中,第一燃料回路48可被构造成向一个或多个燃料喷嘴26提供燃料28并且可与该燃料压力振荡系统14的第一旋转盘50相关联。此外,该第一旋转盘50可被构造成致使从该第一燃料回路48向与该第一燃料回路48相关联的一个或多个燃料喷嘴26流动的燃料28产生压力振荡。第二旋转盘72可被构造成致使从第二燃料回路68向与该第二燃料回路68相关联的一个或多个燃料喷嘴26流动的燃料28产生压力振荡。该第二旋转盘72可被构造成引起相对于该第一旋转盘50异相(例如,在时间方面延迟)的燃料压力振荡,使得流经该燃烧器12的总燃料流随着时间的流逝被保持成是大致恒定的。
[0043]在某些实施例中,该系统10内的一组燃烧器12、相邻燃烧器12、每隔一个燃烧器12、或每一个燃烧器12可被构造成具有该燃料压力振荡系统14。在这种实施例中,为了使相干性干扰最大化和/或使燃烧器12之间的相位延迟最大化,与一个或多个燃烧器12 (或一组或多组燃烧器12)相关联的燃料压力振荡系统14可使通过该燃烧器12 (或该组燃烧器12)的燃料喷嘴26的燃料压力以相对于通过另一燃烧器12 (或另一组燃烧器12)的燃料喷嘴26的燃料压力异相的方式振荡。例如,在所示实施例中,第一燃烧器52的燃料压力振荡系统14可引起燃料28的压力振荡,以致于第一燃烧器52最终得到的燃烧动力学频率以相对于第二燃烧器54异相的方式振荡。实际上,由于该第一燃烧器52的燃烧动力学频率随着时间的流逝(through time)以与该第二燃烧器52相比不同的方式变化(例如该频率在该第一燃烧器52中通过最大值同时该频率在该第二燃烧器54中通过最小值),因此燃烧器之间的燃烧动力学频率的变化会增大,这有望降低相干性。作为选择,使经过燃烧器的燃料流振荡使得该燃料流在第一燃烧器52中以与第二燃烧器54相比异相的方式振荡会特别(但是并非排它地)在燃料压力振荡频率接近所感兴趣的该燃烧不稳定性的频率时致使第一燃烧器52与第二燃烧器54之间的燃烧动力学的相位延迟增大。
[0044]作为另一示例,一组燃烧器12(其中,每一组都包括一个或多个燃烧器12)可装备有燃料压力振荡系统14,该燃料压力振荡系统14在配置方面相对于另一燃烧器12的该燃料压力振荡系统14有所不同。例如,一个燃烧器12的燃料压力振荡系统14可在它产生的振荡的一个或多个频率、它产生的振荡的幅度和/或它产生的振荡的时间延迟(例如,相位)方面不同于另一燃烧器的燃料压力振荡系统14。
[0045]此外,应该注意的是,在某些实施例中,可将单个燃料压力振荡系统14用于该燃气涡轮机系统10的一个或多个燃烧器12 (或一组或多组燃烧器12)。例如,全局机器级的燃料压力振荡系统14可被构造成接收燃料28并在向该系统10的每一个燃烧器12提供燃料28之前引起该燃料28的压力振荡。
[0046]图2是图1的燃烧器12中的一个的实施例的示意图,其中,燃烧器12可操作地联接于该燃料压力振荡系统14 (例如,旋转盘装置14)。该燃烧器12包括具有端盖42的头端16、燃烧器盖罩组件56和主要燃烧区30。该端盖42和该燃烧器盖罩组件56可被构造成在该头端16中支承主要燃料喷嘴26。在所示实施例中,主要燃料喷嘴26向该主要燃烧区30传递燃料28。此外,燃料喷嘴26从该燃烧器12的环形区域58 (例如,位于衬垫60与流动套管62之间)接收加压氧化剂(例如,加压空气)40并将加压氧化剂40与燃料28相结合以形成氧化剂/燃料混合物,该氧化剂/燃料混合物在主要燃烧区30中被点燃并燃烧以形成向涡轮机22流动的燃烧气体32 (例如,排气)。
[0047]如上所述,该主要燃烧区30内的燃烧动力学会在下游部件中并在燃烧器自身中导致不需要的振动响应。因此,会是有益的是,控制该系统10的多个燃烧器12之间的燃烧动力学、和/或该燃烧动力学的模式耦合和/或该燃烧动力学的相位以便帮助降低该系统10内的部件产生任何不需要的共振响应(例如,共振行为)的可能性。
[0048]如在上文中关于图1所提到的那样,该系统10的燃烧器12可被构造有该燃料压力振荡系统14。该燃料压力振荡系统14可被放置在该燃烧器12的该端盖42上,并可经由一个或多个燃料回路44接收燃料28。在某些实施例中,每一个燃料回路44都可与一个或多个燃料喷嘴26相关联,并且可被构造成向一个或多个燃料喷嘴26提供燃料28。例如,该第一燃料回路48可被构造成向第一燃料喷嘴64和第二燃料喷嘴66提供燃料28。同样,第二燃料回路68可被构造成向第三燃料喷嘴70提供燃料28。此外,该燃料压力振荡系统14可包括一个或多个旋转盘(spinning disk) 46 (例如,旋转装置、旋转结构、往复运动结构、振动结构等),这一个或多个旋转盘46被构造成致使流经该端盖42的燃料28产生压力振荡。在某些实施例中,该燃料压力振荡系统14的每一个旋转盘46都可与该燃料回路44相关联并与同该燃料回路44相关联的一个或多个燃料喷嘴26相关联。因此,第一旋转盘50可致使由第一燃料回路48分别向第一燃料喷嘴64和第二燃料喷嘴66提供的燃料28产生压力振荡。同样,第二旋转盘72可致使由第二燃料回路68向第三燃料喷嘴70提供的燃料28产生压力振荡。特别地,该燃料压力振荡系统14可被构造成使燃料28振荡,使得燃料28的压力振荡以及因此通过第三燃料喷嘴70的燃料流的压力振荡与第一燃料喷嘴64和第二燃料喷嘴66相比是不同的,并且相对于第一燃料喷嘴64和第二燃料喷嘴66是异相的。
[0049]在某些实施例中,该燃料压力振荡系统14包括驱动电机84 (在图3中描绘),该驱动电机84被构造成经由一个或多个齿轮74驱动一个或多个旋转盘46的旋转。例如,该齿轮74可以是一种中心盘,该中心盘被构造成可操作地啮合该第一旋转盘50和该第二旋转盘72以使其旋转。特别地,一个或多个齿轮74可被用于利用一个驱动电机驱动多个旋转盘46,并且可被构造成将旋转运动从驱动电机84 (描绘在图3中)向该旋转盘46传递。如上文中提到的那样,在第一旋转盘50和第二旋转盘72旋转时,燃料28可被脉动通过旋转盘46以引起燃料28的压力振荡并且因此引起燃料28的燃料流振荡。尽管所示实施例描绘了具有两个旋转盘46和一个齿轮74的燃料压力振荡系统14,但是应该注意的是,在其它实施例中,可在不同的结构中使用任意数量的旋转盘46(例如,1、3、4、5、6个或更多个)和齿轮74(例如,2、3、4、5个或更多个)。作为选择或者另外,每一个旋转盘46都可具有驱动电机,以致于在该系统中没有齿轮74。
[0050]在某些实施例中,具有处理器78和存储器80的控制器76可被用于远程地和/或自动地控制该系统10的部件。例如,该控制器76可被用于控制可操作地联接于齿轮74的驱动电机或者用于控制燃料回路44的一个或多个燃料阀82。该处理器78可通常为本领域中己知的任何适当的处理装置,并且可包括用于存储可由该处理器78执行的指令的
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