[发明专利]用于燃料压力振荡的系统

说明书

技术领域

本发明中公开的主题涉及用于减少燃烧动力学(combustiondynamics)的模式耦合(modalcoupling)的系统。特别地，涉及用于燃料压力振荡的系统，该系统可被结合到燃气涡轮机或其它涡轮机械中。

背景技术

燃气涡轮机系统通常包括具有压缩机区段、燃烧器区段和涡轮机区段的燃气涡轮发动机。该燃烧器区段可包括一个或多个燃烧器(例如，燃烧罐)，每一个燃烧器都具有主要燃烧区。燃料和/或燃料-空气(例如，氧化剂)混合物可被通过燃料喷嘴传递到该主要燃烧区中，并且该燃烧区可被构造成使燃料和氧化剂的混合物燃烧以产生驱动该涡轮机区段中的一个或多个涡轮机级的热的燃烧气体。

该热的燃烧气体的产生会产生燃烧动力学，该燃烧动力学在火焰动力学(也被称之为放热的振荡分量)与该燃烧器的一个或多个声学模式相互作用或激励这一个或多个声学模式以便在该燃烧器中引起压力振荡时出现。例如，燃烧不稳定性的一种机理可在声压脉动在燃料端口处引起质量流量波动时出现，该质量流量波动随后在火焰区中导致燃料-空气比波动。当最终获得的燃料/空气比波动(例如，放热振荡)和该声压振荡具有某种相位行为(例如，同相)时，一种自激反馈回路产生。

燃烧动力学可以在多个离散的频率或在一定范围的频率上出现，并且可相对于相应的燃烧器既向上游又向下游行进。例如，该压力波可例如通过一个或多个涡轮机级向下游行进到该涡轮机区段中，或者向上游行进到该燃料系统中。该涡轮机区段的某些下游部件能够潜在地响应该燃烧动力学，特别是在由各个燃烧器产生的燃烧动力学展现出彼此同相且相干的关系并且具有处于或接近于部件的固有频率或共振频率的频率的情况下更是如此。一般来说，“相干性”指的是两种动态信号之间的线性关系的强度，并且受到它们之间的频率重叠程度的强烈影响。在某些实施例中，“相干性”可被用作通过该燃烧系统展现出的该模式耦合或者燃烧器对燃烧器的声互作用(acousticinteraction)的量度。

因此，需要控制该燃烧动力学、和/或该燃烧动力学的模式耦合和/或该燃烧动力学的燃烧器对燃烧器的相位以降低该涡轮机系统中的部件出现任何不需要的共振响应(例如，共振行为)的可能性。

发明内容

在下文中总结了在范围方面与原始要求保护的发明相当的某些实施例。这些实施例并非意在限制所要求保护的发明的范围，而是这些实施例意在仅提供对于本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可涵盖可与下文中阐述的实施例类似或不同的多种形式。

在第一实施例中，一种系统包括燃气涡轮发动机。该燃气涡轮发动机包括包含第一燃料喷嘴的第一燃烧器、包含第二燃料喷嘴的第二燃烧器、以及第一燃料压力振荡系统。该第一燃料压力振荡系统包括联接至第一燃料回路的第一旋转装置。该第一燃料回路被沿着通向该第一燃料喷嘴的第一燃料通道设置。该第一旋转装置被构造成在该第一燃料喷嘴内产生第一燃料压力振荡。该燃气涡轮发动机也包括第二燃料压力振荡系统，该第二燃料压力振荡系统具有联接于第二燃料回路的第二旋转装置。该第二燃料回路被沿着通向该第二燃料喷嘴的第二燃料通道设置，并且该第二旋转装置被构造成在该第二燃料喷嘴内产生第二燃料压力振荡。

其中，所述第一燃料压力振荡不同于所述第二燃料压力振荡，并且燃料压力振荡的差异被构造成帮助减少所述第一燃烧器与所述第二燃烧器之间的模式耦合。

其中，所述第一燃料压力振荡不同于所述第二燃料压力振荡，并且燃料压力振荡的差异被构造成帮助改变所述第一燃烧器与所述第二燃烧器之间的相位。

其中，第一多个孔口设置在所述第一旋转装置上并且第二多个孔口设置在所述第二旋转装置上。

其中，所述第一多个孔口的第一几何结构相对于所述第二多个孔口的第二几何结构具有至少一个几何结构差异。

其中，所述至少一个几何结构差异是不同尺寸、不同形状、不同维度、不同有效面积、或不同间距、不同图案、或其任何组合中的至少一种。

其中，所述燃气涡轮发动机包括控制器，所述控制器被构造成控制所述第一旋转装置的第一驱动器或所述第二旋转装置的第二驱动器或两者，并且所述第一驱动器和所述第二驱动器被构造成分别旋转所述第一旋转装置和所述第二旋转装置。

其中，所述控制器被构造成以不同于所述第二旋转装置的第二旋转速度的方式改变所述第一旋转装置的第一旋转速度。