[发明专利]包括减振器的燃气涡轮燃料管

说明书

本发明涉及燃气涡轮燃料管(10)，其包括：燃料管线(12)，燃料管线(12)包括燃料管线腔(14)、燃料管线外壁(16)和燃料管线外壁(16)中的开口；减振器(13)，其包括减振器腔(18)和减振器外壁(20)，并且附连成与燃料管线(12)处于流体连通，其中，减振器(13)覆盖燃料管线外壁(16)中的开口；以及穿孔衬套(21)，其延伸跨过燃料管线外壁(16)中的开口的至少一部分。还描述了各种实施例，以及使用该设备的方法。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮燃料管，并且更特别地涉及包括减振器的燃气涡轮燃料管。

背景技术

由于燃烧不稳定性，所以在燃气涡轮的燃烧室中产生声脉动。这些脉动可在燃料分配系统(FDS)中传播，并且可为当量比源，并且因此可为热释放波动源，这进而使得增强在燃烧器中的燃烧不稳定性。FDS中的另一个脉动源是流在燃料管线中引起的脉动。这个燃料供给不稳定性机构可导致燃烧室中有燃烧不稳定性。在燃烧器测试期间已经观察到FDS中的脉动达到较高的幅度。这些高幅脉动对FDS产生结构振动，结构振动可损害结构完整性。燃烧不稳定性对于燃烧系统的性能是有害的。它们会缩短燃烧器硬件的寿命，并且因此可对燃气涡轮排放有不利影响。因此已经理解的是，需要缓解措施来减弱FDS中的脉动。

在现有技术中，燃料管线压降提高，以对燃烧室和燃料分配系统之间的脉动进行声去耦。这个提高会造成以下问题：需要较高的压力来将燃料驱动到发动机中。此外，燃料压力要求提高可增加发动机的成本，因为可能需要专用燃料压缩系统来实现足够的燃料压力。另外，这个解决方案仅抵销燃料管线和燃烧室之间的耦合，但对于燃料管线(燃料供给不稳定性机构)内部产生的任何脉动没有任何减振作用。对燃烧室和燃料管线之间的脉动去耦的其它可能性是使用气体限流器，以及使燃料喷嘴动态地平衡。这些解决方案对燃烧室和燃料管线之间的脉动提供去耦，但对燃料管线内部产生的脉动没有减振作用。

可用来减少燃烧室和燃料管线之间的耦合，而且还可减小燃料管线内部产生的脉动的现有解决方案使用赫尔姆霍茨(Helmholtz)减振器或扩张室减振器。扩张室解决方案提供窄带声吸收，而且是被动减振器。被动减振器提供声传输损耗(TL)，因为会反射进入波，使输出波减少到最小。被动减振器的缺点在于，由于减振器的反射特性，在进入波在其中传播的燃料管线中可产生高脉动。这些高脉动可引起高结构振动，这对于结构完整性是有害的。

已经理解的是，可作出改进来减轻上面提到的问题。

发明内容

在现在应参照的所附独立权利要求中限定本发明。在从属权利要求中阐述本发明的有利特征。

根据本发明的第一方面，提供一种燃气涡轮燃料管，它包括：燃料管线，燃料管线包括燃料管线腔、燃料管线外壁和在燃料管线外壁中的开口；减振器，其包括减振器腔和减振器外壁，并且附连成与燃料管线处于流体连通，其中，减振器覆盖燃料管线外壁中的开口；以及延伸跨过燃料管线外壁中的开口的至少一部分的穿孔衬套。这使得能够对燃料管线和燃烧室进行声去耦，而且还可减弱在燃料管线内产生的脉动。减振还在一定范围的频率上出现。

大体上，燃气涡轮燃烧器的燃料分配系统(FDS)的穿孔管减振器(或减振器)是有耗散的被动减振器。被动特征是由于扩张室(减振器腔)引起的，而耗散则是由于流在穿孔衬套中的孔眼处与声波相互作用引起的。耗散特性可最大程度地减少在扩张室减振器中观察到的管道系统中的高脉动累积。FDS穿孔管减振器仅引起最小压降，这最大程度地降低了燃料供给压力要求。

穿孔管减振器可减小燃气涡轮燃烧器的FDS中的波动引起的振动和脉动。FDS穿孔管减振器可对在FDS中传播的波提供声吸收。这可减少燃烧室和燃料管线之间的声耦合。此外，这个减振器可减弱燃料管线(燃料供给不稳定性机构)内部产生的脉动。因此减振器可减弱脉动，而且实际上还减弱脉动产生的振动。燃料管线的振动可损害硬件。脉动可直接影响燃烧。

在实施例中，穿孔衬套从始至终延伸跨过开口。