[发明专利]抑制燃烧不稳定的燃料供应装置、燃烧设备及控制方法

说明书

本公开提供一种抑制燃烧不稳定的燃料供应装置、燃烧设备及控制方法，该抑制燃烧不稳定的燃料供应装置包括：油箱、增压泵以及相位频率调节装置；油箱用于储存燃油，用于为管路中的燃油增压，相位频率调节装置根据管路中和燃烧室内燃油相位的差值，实时调整喷入燃烧室的燃油的频率及相位，抑制燃烧室内的压力脉动。本公开提供的抑制燃烧不稳定的燃料供应装置通过设置第一动态压力传感器和高频动态压力传感器实时测量管路中与燃烧室中的燃油的相位，并且通过设置高频电磁阀和移相器实时调整供油的频率和相位，从而能够在管路中和燃烧室中的燃油相位差值小于90°时，及时调整供油的频率和相位，有效抑制燃烧室内燃烧产生的压力脉动。

技术领域

本公开涉及动力装置燃烧不稳定控制技术领域，尤其涉及一种抑制燃烧不稳定的燃料供应装置、燃烧设备及控制方法。

背景技术

在燃气轮机或航空发动机燃烧室工作时，采用贫油预混燃烧可降低燃烧温度和NOx排放，同时贫油预混燃烧也容易出现燃烧不稳定现象，不稳定的燃烧过程所产生的低频高幅压力脉动，不但影响燃烧性能，严重时可导致燃烧室结构的破坏，因此解决贫油预混燃烧中容易出现的燃烧不稳定问题十分重要。燃烧中热声不稳定现象产生的机理由瑞利准则判定决定：当火焰热释放脉动和燃烧室声场相同时，燃烧室内的压力振荡不断加强，最后形成大幅压力振荡。热释放脉动和燃烧室声压波动相位相差0～90度时，热释放率的波动加强压力的振动；热释放脉动和燃烧室声压波动相位相差90～180度时，热释放率的波动减小压力的振动。在燃烧系统中，不稳定的热释放传递能量到声场，并非必然导致燃烧不稳定。在热释放脉动和燃烧室声压波动相位相差0～90度时，只有周期性的热释放过程给声场提供能量的速度快于声波通过燃烧时的边界条件衰减和扩散的能量速度时，燃烧过程才变得不稳定。

现有技术中的燃烧不稳定控制方法主要采用被动控制方法，被动控制方法通过为某特定工况的燃烧器开发特定的燃烧室结构，从设计上解决燃烧热声不稳定现象的发生。

然而在实现本公开的过程中，本申请发明人发现，由于燃烧热声不稳定很难预测，因此被动燃烧控制方法存在两方面的不足：一是应用有效范围小，被动控制仅仅针对某特定的设备运行状态起作用，而且往往在低频区域失去效果，而低频振荡的破坏力相当大；二是被动控制只能是针对某一具体类型燃烧器进行开发，不具备通用性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本公开提供一种抑制燃烧不稳定的燃料供应装置、燃烧设备及控制方法，以缓解现有技术中的被动燃烧控制方法应用有效范围小，只能是针对某一具体类型燃烧器进行开发，不具备通用性的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供一种抑制燃烧不稳定的燃料供应装置，包括：油箱，用于储存燃油；增压泵，与所述油箱连接，用于为管路中的燃油增压；以及相位频率调节装置，分别与所述增压泵和燃烧室连接，其根据所述管路中和所述燃烧室内燃油相位的差值，实时调整喷入所述燃烧室的燃油的频率及相位，抑制所述燃烧室内的压力脉动。

在本公开的一些实施例中，所述相位频率调节装置包括：高频电磁阀，设置在所述增压泵和所述燃烧室之间，用于调整供油的频率；移相器，设置在所述高频电磁阀和所述燃烧室之间，用于调整供油的相位；第一动态压力传感器，设置在所述移相器的下游，用于测量移相器下游管路中燃油的相位；高频动态压力传感器，与所述燃烧室连接，用于测量所述燃烧室内的燃油的相位；以及控制器，其分别与所述高频电磁阀、所述移相器、所述第一动态压力传感器和所述高频动态压力传感器连接，并执行如下操作：若所述第一动态压力传感器和所述高频动态压力传感器采集的燃油的相位差值小于90°，控制器调节所述高频电磁阀和所述移相器来调整实时喷入燃烧室的燃油的频率及相位，直至所述第一动态压力传感器与所述高频动态压力传感器采集的燃油相位之间的差值大于90°为止。