用于控制燃燒系統(tǒng)中的燃燒動力的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]公開的主題大體上涉及燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于控制燃燒動力(并且更具體地用于減小燃燒動力的模態(tài)耦合)的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)大體上包括燃?xì)鉁u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)段可包括一個或更多個燃燒器(例如，燃燒筒)，其具有燃料噴嘴，該燃料噴嘴構(gòu)造成將燃料和氧化劑(例如，空氣)噴射到各個燃燒器內(nèi)的燃燒室中。在各個燃燒器中，燃料和氧化物的混合物燃燒來生成熱燃燒氣體，其接著流入渦輪區(qū)段中的一個或更多個渦輪級并且驅(qū)動該一個或更多個渦輪級。各個燃燒器可生成燃燒動力，其在燃燒器的聲振蕩與火焰動力(也稱為熱釋放的振蕩分量)相互作用時出現(xiàn)，導(dǎo)致燃燒器中的自動維持的壓力振蕩。燃燒動力可以以多個離散頻率或橫跨一定范圍的頻率發(fā)生，并且可關(guān)于相應(yīng)的燃燒器在上游和下游兩者行進(jìn)。例如，壓力和/或聲波可向下游行進(jìn)到渦輪區(qū)段中，例如，穿過一個或更多個渦輪級，或向上游進(jìn)入燃料系統(tǒng)中。渦輪系統(tǒng)的某些構(gòu)件可潛在地響應(yīng)于燃燒動力，特別是如果由獨立的燃燒器生成的燃燒動力呈現(xiàn)出與彼此同相和相干的關(guān)系，并且具有處于或接近構(gòu)件的自然頻率或共振頻率的頻率。如本文所述的，"相干"可表示兩個動態(tài)信號之間的線性關(guān)系的強度，并且可由它們之間的頻率重疊程度較強地影響。在燃燒動力的背景下，"相干"是由燃燒系統(tǒng)呈現(xiàn)出的模態(tài)耦合或燃燒器與燃燒器的聲學(xué)交互的量度。因此，需要控制燃燒動力和/或燃燒動力的模態(tài)耦合，以減小渦輪系統(tǒng)中的構(gòu)件的任何不需要的共振響應(yīng)(例如，共振行為)的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在下面概括在范圍上與最初要求權(quán)利的本發(fā)明相稱的某些實施例。這些實施例不意圖限制要求權(quán)利的本發(fā)明的范圍，而是相反地，這些實施例僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡要概括。實際上，本發(fā)明可包含可與在下面提出的實施例相似或不同的各種形式。
[0004]在第一實施例中，一種系統(tǒng)包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，其包括第一燃燒器和第二燃燒器。第一燃燒器包括設(shè)置在第一燃燒器的第一頭端室中的第一燃料噴嘴。第一燃料噴嘴構(gòu)造成將第一燃料和氧化劑噴射到第一燃燒器的第一燃燒室中。第一燃燒器還包括第一燃料噴射器，其構(gòu)造成將第二燃料噴射到第一燃料噴嘴上游的氧化劑，或第一燃料噴嘴下游的第一燃燒室，或它們的任何組合中的至少一個中。第二燃燒器包括設(shè)置在第二燃燒器的第二頭端室中的第二燃料噴嘴。第二燃料噴嘴構(gòu)造成將第一燃料和氧化劑噴射到第二燃燒器的第二燃燒室中。第二燃燒器還包括第二燃料噴射器，其構(gòu)造成將第二燃料噴射到第二燃料噴嘴上游的氧化劑，或第二燃料噴嘴下游的第二燃燒室，或它們的任何組合中的至少一個中。第二燃燒器還包括設(shè)置在第二燃料噴射器上游的第二燃料通路中的第二孔板，其中第二孔板構(gòu)造成有助于減小第一燃燒器與第二燃燒器之間的模態(tài)耦合。
[0005]在第二實施例中，一種系統(tǒng)包括第一渦輪燃燒器，其包括設(shè)置在第一燃燒器的第一頭端室中的第一燃料噴嘴。第一燃料噴嘴構(gòu)造成將第一燃料和氧化劑噴射到第一燃燒器的第一燃燒室中。第一渦輪燃燒器還包括第一燃料噴射器，其構(gòu)造成將第二燃料噴射到第一燃料噴嘴上游的氧化劑，或第一燃料噴射下游的第一燃燒室，或它們的任何組合中的至少一個中。第一渦輪燃燒器還包括設(shè)置在第一燃料噴射器上游的第二燃料通路中的第一孔板。第一孔板構(gòu)造成至少部分地控制第一渦輪燃燒器中的第一燃燒動力。
[0006]在第三實施例中，一種方法包括使用設(shè)置在第一燃燒器的第一頭端室中的第一燃料噴嘴來將第一燃料和氧化劑噴射到第一燃燒室中，使用第一燃料噴射器將第二燃料噴射到第一燃料噴嘴上游的氧化劑，或第一燃料噴嘴下游的第一燃燒室，或它們的任何組合中的至少一個中，使用設(shè)置在第二燃燒器的第二頭端室中的第二燃料噴嘴來將第一燃料和氧化劑噴射到第二燃燒器的第二燃燒室中，使用第二燃料噴射器將第二燃料噴射到第二燃料噴嘴上游的氧化劑，或第二燃料噴嘴下游的第二燃燒室，或它們的任何組合中的至少一個中，以及利用設(shè)置在第二燃料噴射器上游的第二燃料通路中的第二孔板控制第二燃燒器中的第二燃燒動力，其中第二孔板構(gòu)造成有助于減小第一燃燒器與第二燃燒器之間的模態(tài)耦入口 O
[0007]技術(shù)方案L 一種系統(tǒng)，包括:
燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，其包括:
第一燃燒器，其包括:
設(shè)置在所述第一燃燒器的第一頭端室中的第一燃料噴嘴，其中所述第一燃料噴嘴構(gòu)造成將第一燃料和氧化劑噴射到所述第一燃燒器的第一燃燒室中；以及
第一燃料噴射器，其構(gòu)造成將第二燃料噴射到所述第一燃料噴嘴上游的氧化劑，或所述第一燃料噴嘴下游的所述第一燃燒室，或它們的任何組合中的至少一個中；以及第二燃燒器，其包括:
設(shè)置在所述第二燃燒器的第二頭端室中的第二燃料噴嘴，其中所述第二燃料噴嘴構(gòu)造成將所述第一燃料和所述氧化劑噴射到所述第二燃燒器的第二燃燒室中；
第二燃料噴射器，其構(gòu)造成將所述第二燃料噴射到所述第二燃料噴嘴上游的氧化劑，或所述第二燃料噴嘴下游的所述第二燃燒室，或它們的任何組合中的至少一個中；以及設(shè)置在所述第二燃料噴射器上游的第二燃料通路中的第二孔板，其中所述第二孔板構(gòu)造成有助于減小所述第一燃燒器與所述第二燃燒器之間的模態(tài)耦合。
[0008]技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括設(shè)置在所述第一燃料噴射器上游的所述第二燃料通路中的第一孔板。
[0009]技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一孔板的第一有效孔口面積不同于所述第二孔板的第二有效孔口面積。
[0010]技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一孔板具有關(guān)于所述第二孔板的至少一個差異。
[0011]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，所述至少一個差異構(gòu)造成有助于減小所述第一燃燒器與所述第二燃燒器之間的模態(tài)耦合。
[0012]技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一孔板構(gòu)造成至少部分地控制所述第一燃燒器中的第一燃燒動力，其中所述第二孔板構(gòu)造成至少部分地控制所述第二燃燒器中的第二燃燒動力，并且所述第一孔板與所述第二孔板之間的至少一個差異引起所述第一燃燒動力與所述第二燃燒動力之間的差異。
[0013]技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個差異包括所述第一孔板與所述第二孔板之間的不同孔口直徑、不同孔口形狀、不同數(shù)量的孔口、不同孔口幾何布置，或相鄰孔口之間的不同距離，或它們的任何組合中的至少一個。
[0014]技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一燃料噴射器和所述第二燃料噴射器包括延遲貧噴射器或四級燃料噴射器或它們的任何組合中的至少一個。
[0015]技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二燃燒器包括:
第三燃料噴射器，其構(gòu)造成將所述第二燃料噴射到所述第二燃料噴嘴上游的所述氧化劑，或所述第二燃料噴嘴下游的所述第二燃燒室，或它們的任何組合中的至少一個中；以及設(shè)置在所述第三燃料噴射器上游的所述第二燃料通路中的第三孔板，其中所述第三孔板構(gòu)造成有助于減小所述第一燃燒器與所述第二燃燒器之間的模態(tài)耦合。
[0016]技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:
第一多個第一燃燒器；以及
第二多個第二燃燒器，其中所述第一燃燒器和所述第二燃燒器布置成一種圖案，以有助于減小所述第一多個第一燃燒器與所述第二多個第二燃燒器之間的模態(tài)耦合。
[0017]技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括第三孔板，其設(shè)置在所述第一燃料噴嘴、或所述第二燃料噴嘴或它們的任何組合中的至少一個上游的第一燃料通路中，其中所述第三孔板構(gòu)造成有助于減小所述第一燃燒器與所述第二燃燒器之間的模態(tài)耦合。
[0018]技術(shù)方案12.—種系統(tǒng)，包括:
第一渦輪燃燒器，其包括:
設(shè)置在所述第一燃燒器的第一頭端室中的第一燃料噴嘴，其中所述第一燃料噴嘴構(gòu)造成將第一燃料和氧化劑噴射到所述第一燃燒器的第一燃燒室中；
第一燃料噴射器，其構(gòu)造成將第二燃料噴射到所述第一燃料噴嘴上游的所述氧化劑，或所述第一燃料噴嘴下游的所述第一燃燒室，或它們的任何組合中的至少一個中；以及設(shè)置在所述第一燃料噴射器上游的第二燃料通路中的第一孔板，其中所述第一孔板構(gòu)造成至少部分地控制所述第一渦輪燃燒器中的第一燃燒動力。
[0019]技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一孔板構(gòu)造成至少部分地控制穿過所述第二燃料通路的第二燃料流速、第二燃料速度或它們的任何組合中的至少一個。
[0020]技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括第二燃燒器，其中所述第二燃燒器包括:
設(shè)置在所述第二燃燒器的第二頭端室中的第二燃料噴嘴，其中所述第二燃料噴嘴構(gòu)造成將所述第一燃料和所述氧化劑噴射到所述第二燃燒器的第二燃燒室中；
第二燃料噴射器，其構(gòu)造成將所述第二燃料噴射到所述第二燃料噴嘴上游的所述氧化劑，或所述第二燃料噴嘴下游的所述第二燃燒室，或它們的任何組合中的至少一個中；以及設(shè)置在所述第二燃燒器上游的所述第二燃料通路中的第二孔板，并且所述第一孔板和所述第二孔板具有至少一個差異以關(guān)于所述第一燃燒動力改變所述第二燃燒動力。
[0021]技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括設(shè)置在所述第一燃料噴嘴上游的第一燃料通路中的第三孔板，其中所述第三孔板構(gòu)造成至少部分地控制所述第一渦輪燃燒器中的第一燃燒動力。
[0022]技術(shù)方案16.—種方法，包括:
使用設(shè)置在所述第一燃燒器的第一頭端室中的第一燃料噴嘴將第一燃料和氧化劑噴射到第一燃燒器的第一燃燒室中；