用于燃气轮机的减振设备、燃气轮机和用于衰减热声振动的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于燃气轮机的减振设备，所述减振设备具有至少一个亥姆霍茨共振器和至少一个具有通道外壳的通道。亥姆霍茨共振器包括共振器壳体和至少一个共振器颈管，其中共振器壳体包围亥姆霍茨共振器的共振体积，声振动能够借助于共振器颈管耦合输入到所述共振体积中。通道具有至少一个排出开口。
[0002]本发明也涉及一种具有至少一个燃烧室和至少一个这种减振设备的燃气轮机以及一种用于衰减热声振动的方法。
【背景技术】
[0003]燃气轮机在最简单的情况下包括压缩机、燃烧室以及涡轮机。在压缩机中将抽吸的空气压缩，所述空气随后与燃料混合。在燃烧室中燃烧混合物，其中产生热的做功气流，所述做功气流被输送给涡轮机。所述涡轮机从热的做功气体提取能量并且将其转变成机械會K。
[0004]在燃烧室中在放热时能够引起声振动和波动的交互作用，所述振动和波动能够彼此增大。这种尤其在燃气轮机的燃烧室中出现的热声振动在燃气轮机运行时能够引起构件的明显损坏并且迫使设施关断。
[0005]因此，为了减少热声振动，在现有技术中例如将亥姆霍茨共振器用于振动衰减，所述亥姆霍茨共振器在特定的频带之内有效地衰减振动的幅度。
[0006]为了防止热气进入到亥姆霍茨共振器中，与热气进入方向相反地将冲洗空气导入到共振器颈部中。
[0007]EP O 597 138 Al公开了一种燃气轮机燃烧室。在燃烧器的区域中设置有用冲洗空气冲洗的亥姆霍茨共振器。亥姆霍茨共振器分别包括共振器壳体和减振管，所述共振器壳体包围共振体积减振，所述减振管也能够称作共振器颈管或共振器颈部。减振管将共振体积与环境连接，使得声振动能够耦合输入到共振体积中。导入冲洗空气的输送管通到共振器壳体中，使得将冲洗空气导入到共振体积中并且与热气进入反向地冲洗减振管。
[0008]所述现有技术的缺点是:亥姆霍茨共振器的性能随着冲洗空气在减振管中的速度的增大而降低。用于冲洗的压缩空气也不作为燃烧空气提供，这负面地影响燃气轮机的所实现的排放值。
【发明内容】
[0009]本发明基于下述目的，提出一种开始提到类型的减振设备和一种具有这种减振设备的燃气轮机，所述燃气轮机能够实现尤其有效地衰减热声振动。
[0010]所述目的根据本发明在开始提到类型的减振设备中通过下述方式实现:穿流燃烧器风箱和燃烧室的流体流的声振动能够耦合输入到通道的排出开口中，并且能够由冷却流体加载通道，其中至少一个共振器颈管在热气侧在至少一个排出开口的上游通入这种通道中。
[0011]因此，根据本发明，不再冲洗亥姆霍茨共振器的共振器颈管，而是共振器颈管的热气侧的输出端通到由冷却流体加载的通道中。由此，共振器颈管的通口区域中的声波的传递介质的温度相对于在燃气轮机的燃烧室或燃烧器风箱中存在的温度下降。因此，通道的借助于冷却流体冷却的部段将共振器颈管的进口和产生热的、热声振动的源始终分开。仅通道的至少一个排出开口能够暴露于热气进入。例如，通道能够加载有冷却流体，使得所述通道与热气进入方向反向地由冲洗空气冲洗。但是，通道也能够以其他的类型和方式冷却。在此，主要的仅有，通道加载有冷却流体，使得声振动的位于通道内部的传递介质从排出开口直至共振器颈管的进口冷却。在本发明的范围中，关于通道用“上游”表示下述方向，所述方向从排出开口开始进入到通道中并且指向共振器颈管的通口的方向。
[0012]根据本发明，冲洗空气穿过共振器颈管的热气侧的输入端的速度能够明显更小地选择或穿过共振器颈管的冲洗空气能够完全取消，因为共振器颈管中的声学波动的速度与到要减振的室中的排出开口脱耦。在此借助室表示燃烧室的壳体等，在所述壳体中包围具有要衰减的振动的体积。
[0013]因此，到至少一个共振器颈管中的热气输入通过至少一个通道由冷却流体加载来防止或减少。亥姆霍茨共振器的性能(即共振器可以多强地进行减振)以该方式不再受到损害。
[0014]由此，借助少量的这种减振设备能够实现热声振动的衰减，由此能够节约附加的冲洗空气。
[0015]不仅通到通道中的共振器颈管与通道、而且通道与室壁能够例如完全地或部分地一件式地构成。借助室壁在此表示燃烧室等的壳体，在所述壳体中包围具有要衰减的振动的体积。
[0016]根据本发明，通道构成为，使得声振动能够耦合输入到排出开口中。这就是说，至少在一个频带中，到达排出开口的声振动至少部分地在通道中传播。通道能够设置在燃气轮机上或设置在燃气轮机中，使得穿流燃烧器风箱和燃烧室的流体流的声振动的至少一个频带能够传播至通道的排出开口。用声振动表示在燃气轮机中出现且增大的热声压力波动，所述压力波动对于燃气轮机能够是典型的并且能够构成根据运行点确定的要衰减的优选频率。热声压力波动能够部分地传播到燃烧器风箱中并且传播超过燃烧器风箱，并且在此用术语“穿流燃烧器风箱和燃烧室的流体的声振动”来表示。根据本发明的减振设备的通道例如能够借助其至少一个排出开口直接通到燃烧室或燃烧器风箱中。尤其地，通道不同于燃烧器风箱。通道不必对于所有在燃气轮机的内部增大的频率是声学可穿透的。足够的是，所述通道在适当的频带中是声学可穿透的并且关于此与亥姆霍茨共振器以适当的方式相协调。
[0017]本发明的有利的设计方案在下面的描述和从属权利要求中说明，其特征能够单独地和以任意彼此组合的方式应用。
[0018]本发明的一个有利的设计方案能够提出，至少一个通道作为冲洗空气通道构成有至少一个进入开口和至少一个排出开口，使得冲洗空气通道能够由冲洗空气穿流。
[0019]通道的加载在本发明的该设计方案中借助冲洗空气进行，所述冲洗空气通过通道传导。冲洗空气例如能够为压缩机空气。冲洗空气的在此消耗的量与在用冲洗空气冲洗的根据现有技术的亥姆霍茨共振器中的量相比能够明显选择得更小。此外，所述冲洗空气不再损害亥姆霍茨共振器的性能。
[0020]也能够视为有利的是，减振设备的至少一个通道至少部分地能够由冷却流体环流。
[0021]本发明的该设计方案具有下述优点，冷却流体一一即压缩机空气一一还可用于燃烧。通道对此能够部分地在内部的燃烧室壳体之外通过压缩机空气流引导，使得空气掠过通道。与此无关地，但是，通道也能够附加地由冲洗气体穿流，以便提高冷却效果。
[0022]本发明的一个有利的设计方案能够提出，通道至少部分地由共振器壳体包围。
[0023]这能够实现减振设备的紧凑的结构。例如，共振器壳体能够具有环形的横截面。
[0024]也能够视为有利的是，通道至少部分地延伸穿过共振器壳体并且至少一个通到通道中的共振器颈管在共振器壳体的内部通入通道中。
[0025]通道的必要时设有进入开口的起始端和通道的至少一个排出开口在本发明的该设计方案中能够与共振器壳体齐平。但是，通道也能够以其他的方式延伸穿过共振器壳体。例如，通道能够从共振器壳体伸出。共振器颈管能够一件式地与通道的外壳构成，例如通过其为通道外壳中的开口的方式。共振器颈管但是也能够不同地构成，例如拧入到通道中，使得亥姆霍茨共振器的衰减频率能够通过更换共振器颈管而容易地改变。通道的通道外壳在本发明的范围中也能够称作通道壁。
[0026]此外，能够有利地提出，至少一个共振器颈管借助于通道的通道外壳的穿孔构成。
[0027]本发明的该构成方案具有尤其小的制造成本。
[0028]也能够视为有利的是:共振器壳体圆柱形地构成并且至少部分地同轴地包围通道。