用于燃燒系統(tǒng)中的相干性降低的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開的主題大體涉及燃氣渦輪系統(tǒng)，并且更具體而言，涉及用于控制燃燒動態(tài)，并且更具體地而言，用于降低燃燒動態(tài)的模態(tài)耦合的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]燃氣渦輪系統(tǒng)大體包括燃氣渦輪發(fā)動機，其具有壓縮機區(qū)段、燃燒器區(qū)段、和渦輪區(qū)段。燃燒器區(qū)段可包括具有燃料噴嘴的一個或更多個燃燒器(例如，燃燒罐)，該燃料噴嘴構(gòu)造為在各燃燒器內(nèi)將燃料和氧化劑(例如空氣)噴射到燃燒室中。在各燃燒器中，燃料和氧化劑的混合物燃燒來生成熱燃燒氣體，其然后流入渦輪區(qū)段中的一個或更多個渦輪級中并驅(qū)動其。各燃燒器可生成燃燒動態(tài)，該燃燒動態(tài)在火焰動態(tài)(也公知為熱釋放的振蕩成分)與燃燒器的一個或更多個聲學(xué)模式交互作用或激勵其時發(fā)生，來導(dǎo)致燃燒器中的壓力振蕩。
[0003]燃燒動態(tài)可在多個離散的頻率下或橫跨頻率范圍而發(fā)生，并且可向相對于相應(yīng)燃燒器向上游和下游兩者行進。例如，壓力和/或聲波可例如穿過一個或更多個渦輪級向下游行進到渦輪區(qū)段中，或向上游行進到燃料系統(tǒng)中。渦輪區(qū)段的某些下游構(gòu)件可潛在地響應(yīng)于燃燒動態(tài)，尤其是如果由單獨的燃燒器生成的燃燒動態(tài)呈現(xiàn)出與彼此的同相和相干關(guān)系，并且具有在構(gòu)件的固有或共振頻率處或附近的頻率。如本文中所論述的，“相干性”可指在兩個動態(tài)信號之間的線性關(guān)系的強度，并且可較強地受到它們之間的頻率重疊度影響。在一些情況中，“相干性”是由燃燒系統(tǒng)呈現(xiàn)的模態(tài)耦合、或燃燒器與燃燒器聲學(xué)交互作用的測量結(jié)果。因此，需要控制燃燒動態(tài)、和/或燃燒動態(tài)的模態(tài)耦合，以降低在渦輪系統(tǒng)中的構(gòu)件的任何不需要的共鳴振動響應(yīng)(例如，共振行為)的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在下面總結(jié)了在范圍上與原始主張保護的發(fā)明相適的某些實施例。這些實施例不意圖限制本主張保護的發(fā)明的范圍，而是這些實施例意圖僅提供本發(fā)明的可能形式的簡要總結(jié)。事實上，本發(fā)明可涵蓋可與在下面提出的實施例相似或不同的多種形式。
[0005]在第一實施例中，系統(tǒng)包括燃氣渦輪發(fā)動機，其具有第一燃燒器和第二燃燒器。第一燃燒器包括第一組燃料噴嘴和第一個多個注入柱塞。該第一個多個注入柱塞沿第一燃料路徑以第一構(gòu)造配置在該第一組燃料噴嘴的上游，并且該第一個多個注入柱塞構(gòu)造為使燃料前進至該第一組燃料噴嘴。該系統(tǒng)還包括具有第二組燃料噴嘴和第二個多個注入柱塞的第二燃燒器。該第二個多個注入柱塞沿第二燃料路徑以第二構(gòu)造配置在該第二組燃料噴嘴的上游，并且該第二個多個注入柱塞構(gòu)造為使燃料前進至該第二組燃料噴嘴。該第二構(gòu)造相對于該第一構(gòu)造具有至少一個差異。
[0006]在第二實施例中，系統(tǒng)包括第一渦輪燃燒器。第一燃燒器包括第一個多個燃料噴嘴，該第一個多個燃料噴嘴構(gòu)造為使空氣-燃料混合物前進至該第一渦輪燃燒器的燃燒室。該第一多個燃料噴嘴包括第一組燃料噴嘴和第二組燃料噴嘴。該系統(tǒng)還包括第一個多個注入柱塞，該第一個多個注入柱塞構(gòu)造為使燃料前進至該第一個多個燃料噴嘴。該第一多個注入柱塞包括與該第一組燃料噴嘴相關(guān)的第一組注入柱塞和與該第二組燃料噴嘴相關(guān)的第二組注入柱塞。該第一組注入柱塞相對于該第二組注入柱塞具有至少一個差異。
[0007]在第三實施例中，方法包括利用沿第一燃料路徑配置在該第一組燃料噴嘴的上游的第一多個注入柱塞的第一構(gòu)造控制第一燃燒器的第一燃燒動態(tài)或該第一燃燒器的第一組注入柱塞的第一對流時間。該方法還包括，利用沿第二燃料路徑配置在該第二組燃料噴嘴的上游的第二多個注入柱塞的第二構(gòu)造控制第二燃燒器的第二燃燒動態(tài)或該第二燃燒器的第二組注入柱塞的第二對流時間。該第二多個注入柱塞相對于該第一多個注入柱塞具有至少一個差異。
[0008]技術(shù)方案1:一種系統(tǒng)，包括:
燃氣渦輪發(fā)動機，包括:
第一燃燒器，其具有第一組燃料噴嘴和第一多個注入柱塞，其中，所述第一多個注入柱塞沿第一燃料路徑以第一構(gòu)造配置在所述第一組燃料噴嘴的上游，并且所述第一多個注入柱塞構(gòu)造成使燃料前進至所述第一組燃料噴嘴；和第二燃燒器，其具有第二組燃料噴嘴和第二多個注入柱塞，其中，所述第二多個注入柱塞沿第二燃料路徑以第二構(gòu)造配置在所述第二組燃料噴嘴的上游，并且所述第二多個注入柱塞構(gòu)造成使燃料前進至所述第二組燃料噴嘴，且所述第二構(gòu)造相對于所述第一構(gòu)造具有至少一個差異。
[0009]技術(shù)方案2:根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個差異構(gòu)造成通過相對于所述第二組注入柱塞的第二對流時間改變所述第一組注入柱塞的第一對流時間，來降低所述第一燃燒器與所述第二燃燒器之間的相干性。
[〇〇1〇] 技術(shù)方案3:根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個差異構(gòu)造成通過相對于所述第二組燃料噴嘴的空氣-燃料混合物的第二比率改變所述第一組燃料噴嘴的空氣-燃料混合物的第一比率，來改變所述第一燃燒器與所述第二燃燒器之間的燃燒動態(tài)。
[0011]技術(shù)方案4:根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一多個注入柱塞與所述第二多個注入柱塞之間的所述至少一個差異包括所述第一多個注入柱塞中的至少一個注入柱塞與所述第二多個注入柱塞中的至少一個注入柱塞之間的差異。
[0012]技術(shù)方案5:根據(jù)技術(shù)方案4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一多個注入柱塞與所述第二多個注入柱塞之間的所述至少一個差異包括以下中的至少一者:不同軸向構(gòu)造、不同周向構(gòu)造、或不同幾何條件，或它們的任意組合。
[0013]技術(shù)方案6:根據(jù)技術(shù)方案5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述不同軸向構(gòu)造包括以下中的至少一者:所述第一或第二燃燒器的一個或更多個軸線之間的不同軸向放置、不同軸向場所、不同軸向位置、或不同軸向布置，或它們的任意組合。
[0014]技術(shù)方案7:根據(jù)技術(shù)方案5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述不同周向構(gòu)造包括以下中的至少一者:所述第一和第二燃燒器的第一軸線之間的不同周向放置、不同周向場所、不同周向位置、或不同周向布置、或它們的任意組合。
[0015]技術(shù)方案8:根據(jù)技術(shù)方案5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述不同幾何條件包括以下中的至少一者:所述第一多個注入柱塞與所述第二多個注入柱塞之間的不同角度、不同尺寸、或不同形狀、或它們的任意組合。
[0016]技術(shù)方案9:根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一組燃料噴嘴布置到一個或更多個燃料回路中，且其中，所述第一多個注入柱塞中的第一注入柱塞和第二注入柱塞分別與所述一個或更多個燃料回路中的第一燃料回路和第二燃料回路相關(guān)。
[0017]技術(shù)方案10:根據(jù)技術(shù)方案9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一注入柱塞相對于所述第二注入柱塞包括至少一個差異，且其中，所述至少一個差異包括不同軸向構(gòu)造、不同周向構(gòu)造、不同幾何條件、或它們的任意組合。
[0018]技術(shù)方案11:一種系統(tǒng)，包括:
第一渦輪燃燒器，包括:
第一多個燃料噴嘴，其構(gòu)造為使空氣-燃料混合物前進至所述第一渦輪燃燒器的燃燒室，其中，所述第一多個燃料噴嘴包括第一組燃料噴嘴和第二組燃料噴嘴；和第一多個注入柱塞，其構(gòu)造成使燃料前進至所述第一多個燃料噴嘴，其中，所述第一多個注入柱塞包括與所述第一組燃料噴嘴相關(guān)的第一組注入柱塞和與所述第二組燃料噴嘴相關(guān)的第二組注入柱塞，并且所述第一組注入柱塞相對于所述第二組注入柱塞具有至少一個差異。
[0019]技術(shù)方案12:根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個差異構(gòu)造成通過相對于所述第二組注入柱塞的第二對流時間改變所述第一組注入柱塞的第一對流時間，來降低第一燃燒器與第二燃燒器之間的相干性。
[0020]技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括第二渦輪燃燒器，所述第二渦輪燃燒器包括:
第二多個燃料噴嘴，其構(gòu)造成使所述空氣-燃料混合物前進至所述第二渦輪燃燒器的第二燃燒室，其中，所述第二多個燃料噴嘴包括第三組燃料噴嘴和第四組燃料噴嘴；且第二多個注入柱塞，其構(gòu)造成使所述燃料前進至所述第二多個燃料噴嘴，其中，所述第二多個注入柱塞包括與所述第三組燃料噴嘴相關(guān)的第三組注入柱塞和與所述第四組燃料噴嘴相關(guān)的第四組注入柱塞。
[0021]技術(shù)方案14:根據(jù)技術(shù)方案13所述的系統(tǒng)，其特征在于，相對于所述第三組注入柱塞或所述第四組注入柱塞，所述第一組注入柱塞或所述第二組注入柱塞包括至少一個差異。
[0022]技術(shù)方案15:根據(jù)技術(shù)方案14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個差異構(gòu)造成通過相對于所述第二組燃料噴嘴的空氣-燃料混合物的第二比率改變所述第一組燃料噴嘴的空氣-燃料混合物的第一比率，來改變所述第一燃燒器與所述第二燃燒器之間的燃燒動態(tài)。
[0023]技術(shù)方案16:根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一組注入柱塞與所述第二組注入柱塞之間的所述至少一個差異包括不同軸向構(gòu)造、不同周向構(gòu)造、不同幾何條件、或它們的任意組合。
[0024]技術(shù)方案17:根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一組注入柱塞或所述第二組注入柱塞包括一組零注入柱塞。
[0025]技術(shù)方案18:—種方法，包括:
利用沿第一燃料路徑配置在第一組燃料噴嘴上游的第一多個注入柱塞的第一構(gòu)造來控制第一燃燒器的第一燃燒動態(tài)或所述第一燃燒器的第一組注入柱塞的第一對流時間；且利用沿第二燃料路徑配置在第二組燃料噴嘴上游的第二多個注入柱塞