[发明专利]用于诱发燃烧动态的方法和系统

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及诱发燃烧动态(combustion dynamics)，并且更具体而言，涉及诱发燃烧动态以清除燃气涡轮发动机内的灰烬。

背景技术

一般而言，燃气涡轮发动机燃烧压缩空气和燃料的混合物以产生热燃烧气体。燃烧气体可流经一个或多个涡轮级以产生用于负载和/或压缩机的动力。由于对能量的需求日渐增加，燃气涡轮操作人员和制造人员不断开发重燃料油在燃气涡轮中的使用。然而，重燃料油的燃烧可能产生灰烬，灰烬可沉积在燃气涡轮发动机的构件上。

发明内容

将与原始主张权利的发明的范围相称的某些实施例归纳如下。这些实施例并非意图限制主张权利的发明的范围，相反，这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要归纳。实际上，本发明可包含可与以下阐述的实施例相似或不同的各种形式。

在第一实施例中，一种方法包括：测量涡轮发动机的第一参数；响应于第一参数的测量控制涡轮发动机的第二参数以增加燃烧动态，从而至少部分地清除涡轮发动机内的沉积物；以及控制涡轮发动机的第二参数以在清除沉积物后减少燃烧动态。

在第二实施例中，一种系统包括涡轮发动机控制器，其构造成暂时增加燃烧不稳定性以在涡轮发动机运行期间清除涡轮发动机内的燃烧沉积物。

在第三实施例中，一种系统包括涡轮发动机、燃烧器和燃料喷嘴。该燃料喷嘴设计成将多种流体供给到燃烧器中。流体包括燃料、雾化空气、水或它们的结合。该涡轮发动机设计成调节流体的流量以暂时增加燃烧动态，从而在涡轮发动机运行期间清除涡轮发动机内的沉积物。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，所有附图中相同的标记代表相同的零件，其中：

图1是带有用于诱发燃烧动态以清除灰烬的控制器的燃气涡轮发动机的一个实施例的示意性流程图；

图2是图1的燃气涡轮发动机的一个实施例经纵向轴线剖切的剖视图；

图3是图2所示的燃烧器的一个实施例的局部剖切图；

图4是图3所示的一个喷嘴级的一个实施例的一部分的详图；以及

图5是示出了用于诱发燃烧动态以清除灰烬的方法的流程图。

标号列表

10燃气涡轮发动机；12燃烧器；14燃料；16燃料供给系统；18加压空气；20雾化空气；22雾化空气系统；24水；26水喷射系统；28进气；30进气段；32压缩机；34燃烧气体；36涡轮；38轴；40负载；42排气段；44控制器；46传感器；48传感器；50建模系统；52燃料喷嘴；54头端；56连接部；58过渡段；60第一级；62叶片；64端盖；66燃烧室；68外壳；70衬套；72导流套筒；74方向；76第一级喷嘴；78灰烬；80翼型件；82内带；84方法；86步骤；88步骤；90步骤；92步骤；94步骤；96步骤

具体实施方式

下面将描述本发明的一个或多个具体实施例。为了致力于提供这些实施例的简明描述，说明书中可能未描述实际实施方案的所有特征。应当理解的是，在任何此类实际实施方案的开发过程中，与任何工程或设计项目一样，必须作出许多针对实施方案的决定以实现开发者的特定目标，例如服从系统相关和商业相关的约束，其可能因实施方案而异。此外，应当理解的是，此类开发努力可能是复杂和耗时的，但对于受益于本公开内容的普通技术人员来说却是一项日常的设计、制作和制造工作。

当介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述的”意指存在一个或多个元件。用语“包含”、“包括”和“具有”意图是包括性的并意味着可存在有别于所列元件的另外的元件。

本公开内容涉及设计成诱发燃烧动态以清除沉积物如灰烬的燃气涡轮发动机。一般而言，在燃烧期间，特别是重燃料油的燃烧期间，灰烬颗粒可沉积在燃气涡轮发动机构件，如第一级涡轮喷嘴导叶和涡轮叶片上。灰烬在燃气涡轮发动机内的积累可改变燃烧气体的流动通路，这又可损害燃气涡轮发动机的性能和/或效率。如下所述，在此公开的燃气涡轮发动机的某些实施例可采用用于诱发燃烧动态以清除灰烬的控制器，而不是执行可能导致动力减少或发动机停机的涡轮清洗，并且还可采用额外的硬件构件。