[发明专利]一种主燃孔空气流量分配智能调节系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种主燃孔空气流量分配智能调节系统及其工作方法，属于燃气轮机领域，利用液压能控制液压支杆径向伸缩，带动上/下游推拉支杆运动，使得与上/下游推拉支杆铰链的上/下游遮挡板前后轴向移动，遮挡部分主燃孔流通面积，实现对主燃孔空气流量的调节，即改变主燃孔的流通面积，从而改变从主燃孔回流到火焰筒主燃区的空气流量，从而保证主燃区油气比处于设计状态燃烧；通过对主燃区空气流量分配进行智能控制，从而精准控制燃烧室在不同工况下的油气比，拓宽燃烧室燃烧边界、提高燃烧效率、降低污染物排放。

技术领域

本发明属于燃气轮机领域，具体是一种主燃孔空气流量分配智能调节系统及其工作方法。

背景技术

由于燃气轮机性能要求越来越高，对燃烧室的燃烧性能提出了较高要求，而燃气轮机从小状态切换到大状态对燃烧室有着较高要求，需保证燃烧室从小工况的小油量到大工况的大油量变化时，燃烧室主燃区依然处于良好的燃烧状态。目前，为了实现燃烧室在不同工况不同燃油流量下的稳定燃烧工作，一般采用技术是空气分级和燃油分级策略，小工况时仅值班级喷油，这时只需要少量的空气参与燃烧，而在最大工况时，在值班级喷嘴外围的一圈主级喷嘴开始工作，此时喷油量较大，需要提供更多的空气来参与燃烧。为了保证在任何工况下空气流量都能达到设计要求，通常采用多级旋流技术。然而由于燃烧室火焰筒上开孔面积保持固定不变，因此不论在任何工况下，进入燃烧室火焰筒主燃区的流量分配占比是固定不变的，慢车工况只有中心旋流器进入的空气参与燃烧，大工况时头部进入的所有空气参与燃烧。

发明内容

本发明公开的主燃孔流量分配的智能调节系统，通过改变燃烧室主燃区的空气流量，从而保证主燃区在任意工况下的燃油空气混合气均处于设计油气比燃烧，对燃烧室的燃烧稳定性、燃烧效率以及污染物排放量有较大的改善。

本发明是这样实现的：

一种主燃孔空气流量分配智能调节系统，包括机匣以及机匣内部设置的燃烧室火焰筒，燃烧室火焰筒上设置有主燃孔，其特征在于，所述的主燃孔的上/下游分别活动设置有上游遮挡板、下游遮挡板；所述的上游遮挡板的外侧铰接有若干上游推拉支杆，所述的下游遮挡板的外侧铰接有若干下游推拉支杆；上游推拉支杆以及下游推拉支杆的另一端部均与液压支杆铰接，所述的液压支杆为伸缩结构；所述的液压支杆的径向的伸长带动下游推拉支杆、上游推拉支杆前后三维运动，该三维运动因而对下游遮挡板、上游遮挡板施加推力推动遮挡板向远离主燃孔中心方向移动，减小被遮挡板遮挡的主燃孔流通面积；反之，所述的液压支杆的径向的缩短，从而增大主燃孔流通面积。

本发明的结构是利用下游遮挡板、上游遮挡板遮挡主燃孔的流通面积的方式，从而改变燃烧室主燃区空气流量的机械结构。下游推拉支杆、上游推拉支杆受到液压支杆牵引而产生空间运功，所以在液压支杆上设置提供下游推拉支杆、上游推拉支杆旋转的铰支座；同理，下游推拉支杆、上游推拉支杆与下游遮挡板、上游遮挡板也采用铰支座的连接形式。

本发明的智能调节系统中，由于上/下推拉支杆发生的空间运动是一个三维旋转，所以推拉支杆与液压支杆和遮挡板的连接均采用铰支座连接，支座分别位于遮挡板和液压支杆上。

上游遮挡板、下游遮挡板是环绕在火焰筒外壁面的表面，当液压支杆收缩，推拉支杆夹角变小时，上/下游遮挡只能向主燃孔中间移动。

进一步，所述的液压支杆伸出机匣的外壁面与液压总路连接。

进一步，所述的主燃孔设置上/下游同步遮挡，或者仅从上游或者下游一个方向遮挡，或者是火焰筒周向移动遮挡。

进一步，所述的上游遮挡板、下游遮挡板内表面，即位置贴近主燃孔的一侧设置轴向凹槽，且凹槽里面放置高温合金钢珠。该设计是为了降低下游遮挡板、上游遮挡板移动时与火焰筒外壁面之间的摩擦阻力，将遮挡板的移动方式由滑动转变为滚动，从而降低液压系统的机械负荷，提高使用寿命。

本发明还公开了一种主燃孔空气流量分配智能调节系统的工作方法，其特征在于，所述的方法为：