[发明专利]用于控制燃烧系统中的燃烧动力的系统及方法

说明书

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和第一燃料喷射器。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、第二燃料喷射器，以及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。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，并且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。

技术领域

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

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

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。

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。

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。