[发明专利]用于燃烧系统中的相干性降低的系统和方法

说明书

技术领域

本公开的主题大体涉及燃气涡轮系统，并且更具体而言，涉及用于控制燃烧动态，并且更具体地而言，用于降低燃烧动态的模态耦合的系统和方法。

背景技术

燃气涡轮系统大体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。燃烧器区段可包括具有燃料喷嘴的一个或更多个燃烧器(例如，燃烧罐)，该燃料喷嘴构造为在各燃烧器内将燃料和氧化剂(例如空气)喷射到燃烧室中。在各燃烧器中，燃料和氧化剂的混合物燃烧来生成热燃烧气体，其然后流入涡轮区段中的一个或更多个涡轮级中并驱动其。各燃烧器可生成燃烧动态，该燃烧动态在火焰动态(也公知为热释放的振荡成分)与燃烧器的一个或更多个声学模式交互作用或激励其时发生，来导致燃烧器中的压力振荡。

燃烧动态可在多个离散的频率下或横跨频率范围而发生，并且可向相对于相应燃烧器向上游和下游两者行进。例如，压力和/或声波可例如穿过一个或更多个涡轮级向下游行进到涡轮区段中，或向上游行进到燃料系统中。涡轮区段的某些下游构件可潜在地响应于燃烧动态，尤其是如果由单独的燃烧器生成的燃烧动态呈现出与彼此的同相和相干关系，并且具有在构件的固有或共振频率处或附近的频率。如本文中所论述的，“相干性”可指在两个动态信号之间的线性关系的强度，并且可较强地受到它们之间的频率重叠度影响。在一些情况中，“相干性”是由燃烧系统呈现的模态耦合、或燃烧器与燃烧器声学交互作用的测量结果。因此，需要控制燃烧动态、和/或燃烧动态的模态耦合，以降低在涡轮系统中的构件的任何不需要的共鸣振动响应(例如，共振行为)的可能性。

发明内容

在下面总结了在范围上与原始主张保护的发明相适的某些实施例。这些实施例不意图限制本主张保护的发明的范围，而是这些实施例意图仅提供本发明的可能形式的简要总结。事实上，本发明可涵盖可与在下面提出的实施例相似或不同的多种形式。

在第一实施例中，系统包括燃气涡轮发动机，其具有第一燃烧器和第二燃烧器。第一燃烧器包括第一组燃料喷嘴和第一个多个注入柱塞。该第一个多个注入柱塞沿第一燃料路径以第一构造配置在该第一组燃料喷嘴的上游，并且该第一个多个注入柱塞构造为使燃料前进至该第一组燃料喷嘴。该系统还包括具有第二组燃料喷嘴和第二个多个注入柱塞的第二燃烧器。该第二个多个注入柱塞沿第二燃料路径以第二构造配置在该第二组燃料喷嘴的上游，并且该第二个多个注入柱塞构造为使燃料前进至该第二组燃料喷嘴。该第二构造相对于该第一构造具有至少一个差异。

在第二实施例中，系统包括第一涡轮燃烧器。第一燃烧器包括第一个多个燃料喷嘴，该第一个多个燃料喷嘴构造为使空气-燃料混合物前进至该第一涡轮燃烧器的燃烧室。该第一多个燃料喷嘴包括第一组燃料喷嘴和第二组燃料喷嘴。该系统还包括第一个多个注入柱塞，该第一个多个注入柱塞构造为使燃料前进至该第一个多个燃料喷嘴。该第一多个注入柱塞包括与该第一组燃料喷嘴相关的第一组注入柱塞和与该第二组燃料喷嘴相关的第二组注入柱塞。该第一组注入柱塞相对于该第二组注入柱塞具有至少一个差异。

在第三实施例中，方法包括利用沿第一燃料路径配置在该第一组燃料喷嘴的上游的第一多个注入柱塞的第一构造控制第一燃烧器的第一燃烧动态或该第一燃烧器的第一组注入柱塞的第一对流时间。该方法还包括，利用沿第二燃料路径配置在该第二组燃料喷嘴的上游的第二多个注入柱塞的第二构造控制第二燃烧器的第二燃烧动态或该第二燃烧器的第二组注入柱塞的第二对流时间。该第二多个注入柱塞相对于该第一多个注入柱塞具有至少一个差异。

技术方案1：一种系统，包括：

燃气涡轮发动机，包括：

第一燃烧器，其具有第一组燃料喷嘴和第一多个注入柱塞，其中，所述第一多个注入柱塞沿第一燃料路径以第一构造配置在所述第一组燃料喷嘴的上游，并且所述第一多个注入柱塞构造成使燃料前进至所述第一组燃料喷嘴；和

第二燃烧器，其具有第二组燃料喷嘴和第二多个注入柱塞，其中，所述第二多个注入柱塞沿第二燃料路径以第二构造配置在所述第二组燃料喷嘴的上游，并且所述第二多个注入柱塞构造成使燃料前进至所述第二组燃料喷嘴，且所述第二构造相对于所述第一构造具有至少一个差异。

技术方案2：根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述至少一个差异构造成通过相对于所述第二组注入柱塞的第二对流时间改变所述第一组注入柱塞的第一对流时间，来降低所述第一燃烧器与所述第二燃烧器之间的相干性。