具有动力阻尼的功率增大系统的制作方法
【专利摘要】本申请提供了一种用于燃气涡轮发动机的具有动力阻尼的功率增大系统。功率增大系统可包括燃烧器的过渡件和定位在过渡件周围的蒸汽歧管。过渡件可包括许多穿过其的过渡件通路，并且蒸汽歧管可包括许多穿过其的歧管通路。歧管通路可与过渡件通路对准。
【专利说明】具有动力阻尼的功率增大系统
【技术领域】
[0001]本申请大体涉及燃气涡轮发动机，并且更特别地，涉及蒸汽歧管，其定位在燃烧器的过渡件周围，以便提供功率增大和动力阻尼。
【背景技术】
[0002]使用贫燃料空气混合物是已知的减少NOx排放物的方法，并且当前用于燃气涡轮燃烧系统的多种设计中。贫燃料空气混合物包括预混合有大量的过量空气的一定量的燃料。虽然这种贫混合物减少NOx排放物的量，但是高频率燃烧不稳定性可发生。这种不稳定性可指的是燃烧动力。这些不稳定性可由燃烧速率波动引起，并且可产生可影响燃气涡轮耐用性的损坏压力振荡。由于这些不稳定性，故阻尼或谐振装置可与燃烧器一起使用。
[0003]提供附加的质量流到燃气涡轮中是已知的增强整体燃气涡轮发动机功率输出和效率的方法。蒸汽喷射通常用于该目的。例如，大约百分之五(5%)的蒸汽添加到燃气涡轮混合循环系统可导致大约百分之十(10%)的输出增加。然而，问题可出现，这是因为蒸汽可影响火焰稳定性并且冻结燃烧器中的CO氧化。就此而言，使用蒸汽喷射可限制整体排放物，并且降低燃气涡轮的能力。
[0004]因此，存在对改进的燃烧动力阻尼以及功率增大系统和方法的期望。优选地，这种系统和方法可提高整体系统性能和效率，同时减少燃烧动力。
【发明内容】
[0005]因此，本申请提供了一种用于燃气涡轮发动机的功率增大系统。功率增大系统可包括燃烧器的过渡件和定位在过渡件周围的蒸汽歧管。过渡件可包括许多穿过其的过渡件通路，并且蒸汽歧管可包括许多穿过其的歧管通路。歧管通路可与过渡件通路对准。
[0006]本申请进一步提供了一种用于燃气涡轮发动机的功率增大系统。功率增大系统可包括燃烧器的过渡件和定位在过渡件周围的蒸汽歧管。过渡件可包括许多延伸穿过其的孔口，并且蒸汽歧管可包括许多延伸穿过其的管，使得孔口与管对准。管可包括基于燃烧器的频率的预定尺寸。
[0007]本申请进一步提供了一种用于燃气涡轮发动机的功率增大系统。功率增大系统可包括燃烧器和定位在燃烧器周围的蒸汽歧管。燃烧器可包括许多延伸穿过其的孔口，并且蒸汽歧管可包括许多延伸穿过其的管。管可包括基于燃烧器的频率的预定尺寸。
[0008]本申请的这些和其它的特征和改进在审阅结合若干附图进行的下列详细描述和所附权利要求之后对本领域技术人员而言将变得显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是燃气涡轮发动机的示意图。
[0010]图2是如本文中描述的蒸汽歧管系统的透视图。
[0011]图3是图2的蒸汽歧管系统的侧视截面图。[0012]图4是图2的蒸汽歧管系统的又一个侧视截面图。
[0013]部件列表
[0014]10燃气涡轮发动机
[0015]20压缩机
[0016]30燃烧器
[0017]40 涡轮
[0018]50外部负载
[0019]100蒸汽歧管系统
[0020]110 端部
[0021]120过渡件
[0022]125 排气
[0023]130 孔口
[0024]140蒸汽歧管
[0025]150 空腔
[0026]160 管
[0027]170清洗孔
[0028]180蒸汽通道
[0029]190 阀
[0030]200后框架
[0031]210 蒸汽。
【具体实施方式】
[0032]现在参考附图，其中，同样的标记遍及若干视图表示同样的元件，图1示出了燃气涡轮发动机10的示意图。如已知的，燃气涡轮发动机10可包括用以压缩空气入流的压缩机20。压缩机20将压缩的空气流输送到燃烧器30。燃烧器30将压缩的空气流与压缩的燃料流混合并且点燃混合物。(虽然仅示出单个燃烧器30，但是燃气涡轮发动机10可包括任何数量的燃烧器30。)热燃烧气体进而输送至涡轮40。热燃烧气体驱动涡轮40以便产生机械功。涡轮40中产生的机械功驱动压缩机20和外部负载50，诸如发电机等。燃气涡轮发动机10可使用天然气、各种类型的合成气以及其它类型的燃料。燃气涡轮10可具有许多其它构造并且可使用其它类型的构件。多个燃气涡轮发动机10、其它类型的涡轮以及其它类型的功率生成装备可在本文中一起使用。
[0033]图2-4示出了如本文中描述的具有动力阻尼或蒸汽歧管系统100的功率增大系统。蒸汽歧管系统100可定位在燃烧器30的过渡件120的端部110处。如上所述，过渡件120将热排气流125从燃烧器30引导至涡轮40。过渡件120可具有定位在其端部110周围的许多孔口 130。可使用任何数量的孔口 130。孔口 130中的一些可以以相对于穿过燃烧器30的热排气流125的方向的一角度定位。虽然可在本文中使用任何期望的角度，但是该角度可为大约30度至大约60度。如在下面更详细地描述的，孔口 130可具有任何期望的尺寸或形状。
[0034]蒸汽歧管系统100可包括在孔口 130附近定位在过渡件120的端部110周围的蒸汽歧管140。蒸汽歧管140可具有任何期望的尺寸或形状。蒸汽歧管140可包括内部空腔150。空腔150可环绕过渡件120的端部110。蒸汽歧管140可具有在其一个端部上的许多管160。管160可与过渡件120的孔口 130连通。可使用任何数量的管160。管160还可以以相对于热排气流125的一角度定位。如上，虽然可使用任何角度，但是该角度可为大约30度至大约60度。如在下面更详细地描述的，管160可具有任何期望的尺寸或形状。蒸汽歧管140还可具有定位在其中的许多清洗孔。可在本文中使用任何数量的清洗孔170。清洗孔170可具有任何期望的尺寸或形状。
[0035]蒸汽歧管系统100可具有蒸汽通道180。蒸汽通道180可与蒸汽歧管140的空腔150连通。蒸汽管道180可具有安装在其上的阀190。蒸汽通道180可安装在过渡件120的后框架200上。可在本文中使用其它位置。蒸汽通道180可向蒸汽歧管140的空腔150提供一定体积的蒸汽210。蒸汽210的质量和特性可变化。
[0036]在使用中，来自蒸汽通道180的蒸汽210可通到蒸汽歧管140的空腔150中。大部分体积的蒸汽210穿过蒸汽歧管140的管160，穿过过渡件120的孔口 130并且进入朝向涡轮40的热排气流125。小体积的蒸汽210可穿过清洗孔170并且进入压缩机排放区域，与压缩机空气流混合并接着通到燃烧器中，因此减少NOx排放物。
[0037]在操作的第二模式中，蒸汽通道180的阀190可闭合。来自压缩机排放区域的空气因此可穿过蒸汽歧管140的清洗孔170、空腔150、管160，并且穿过过渡件120的孔口 130。
[0038]蒸汽歧管系统100可使用在由纽约Schenectdy的通用电气公司提供的MS6001V燃烧器上。蒸汽歧管系统100可在过渡件120或其它部件的后端处装配在任何类型的罐形，环形或罐-环形类型的燃烧系统上。
[0039]涡轮40的正上游的蒸汽210的喷射因此提供增强的功率输出和效率。蒸汽歧管140定位在过渡件120的端部110周围确保，蒸汽210在燃烧器30的反应区域的下游和在涡轮40的正上游喷射。蒸汽210的喷射40因此不影响燃烧器30的反应温度，使得CO排放物不会增加。对框架稳定性的影响也被减少。
[0040]蒸汽歧管系统100还可充当一种Helmboltz谐振器。Helmboltz谐振器提供了具有带穿过其的开口的侧壁的空腔。在孔口 130和管160的式样内的气体的流体惯性可被闭合空腔150的体积刚度反作用，以便产生穿过其的蒸汽流210的速度的谐振。孔口 130、管160的数量、长度、直径、形状和位置，以及空腔150的体积可关于阻尼频率范围变化。具体地，设计标准可包括孔口 130和管160的尺寸、孔口 130和管160的直径、孔口 130和管160的数量、穿过空腔150的质量流率，以及空腔150的体积。
[0041]燃烧器30的动力脉动频谱可从已知的测试方法确定。孔口 130和管160定尺寸成允许低速度蒸汽排放到燃烧器30中。就此而言，任何频率处的动力压力脉动可被蒸汽歧管系统100阻尼。此外，频率可在不使用单独的谐振器的情况下被阻尼。可在本文中使用任何数量的蒸汽歧管140，使得许多不同频率可被阻尼。
[0042]因此，蒸汽歧管系统100为燃气涡轮发动机10提供了对增加CO排放物或框架稳定性具有最小影响的功率增大。同样地，蒸汽歧管系统100可有效地阻尼燃烧器30中的动力脉动，以便改进可操作性和减小耐用性风险。因此，蒸汽歧管系统100大体增加功率输出，同时还减少事故停机和燃烧检查间隔。就此而言，蒸汽歧管系统100可减少修理和操作成本。[0043]应当显而易见的是，前文仅涉及本申请的某些实施例，并且在不背离由下列权利要求及其等同物限定的本发明的大体精神和范围的情况下，本领域技术人员可在本文中作出许多改变和修改。
【权利要求】
1.一种用于燃气涡轮发动机的具有动力阻尼的功率增大系统，其包括: 燃烧器的过渡件； 蒸汽歧管，其定位在所述过渡件周围； 所述过渡件包括多个穿过其的过渡件通路；并且 所述蒸汽歧管包括多个穿过其的歧管通路； 所述多个歧管通路与所述多个过渡件通路对准。
2.如权利要求1所述的功率增大系统，其特征在于，所述多个过渡件通路包括多个穿过其的孔口。
3.如权利要求2所述的功率增大系统，其特征在于，所述多个孔口包括多个成角度的孔口。
4.如权利要求1所述的功率增大系统，其特征在于，所述蒸汽歧管包括其中的空腔。
5.如权利要求1所述的功率增大系统，其特征在于，所述多个歧管通路包括多个管。
6.如权利要求5所述的功率增大系统，其特征在于，所述多个管包括多个成角度的管。
7.如权利要求1所述的功率增大系统，其特征在于，所述蒸汽歧管包括多个清洗孔。
8.如权利要求1所述的功率增大系统,其特征在于,所述过渡件包括框架,并且其中，所述蒸汽歧管包括定位在所述框架上的蒸汽通道。
9.如权利要求1所述的功率增大系统，其特征在于，所述多个歧管通路包括基于所述燃烧器的频率的预定尺寸。
10.一种用于燃气涡轮发动机的具有动力阻尼的功率增大系统，其包括: 燃烧器的过渡件； 蒸汽歧管，其定位在所述过渡件周围； 所述过渡件包括多个延伸穿过其的孔口； 所述蒸汽歧管包括多个延伸穿过其的管； 所述多个管包括基于所述燃烧器的频率的预定尺寸；并且 所述多个孔口与所述多个管对准。
11.如权利要求10所述的功率增大系统，其特征在于，所述多个孔口包括多个成角度的孔口。
12.如权利要求10所述的功率增大系统，其特征在于，所述蒸汽歧管包括其中的空腔。
13.如权利要求10所述的功率增大系统，其特征在于，所述多个管包括多个成角度的管。
14.如权利要求10所述的功率增大系统，其特征在于，所述蒸汽歧管包括多个清洗孔。
15.如权利要求10所述的功率增大系统，其特征在于，所述过渡件包括框架，并且其中，所述蒸汽歧管包括定位在所述框架上的蒸汽通道。
16.一种用于燃气涡轮发动机的具有动力阻尼的功率增大系统，其包括: 燃烧器； 蒸汽歧管，其定位在所述燃烧器周围； 所述燃烧器包括多个延伸穿过其的孔口； 所述蒸汽歧管包括多个延伸穿过其的管；并且 所述多个管包括基于所述燃烧器的频率的预定尺寸；
17.如权利要求16所述的功率增大系统，其特征在于，所述燃烧器包括过渡件，并且其中，所述蒸汽歧管定位在所述过渡件周围。
18.如权利要求16所述的功率增大系统，其特征在于，所述多个孔口与所述多个管对准。
19.如权利要求16所述的功率增大系统，其特征在于，所述多个孔口包括多个成角度的孔口。
20.如权利 要求16所述的功率增大系统，其特征在于，所述多个管包括多个成角度的管。
【文档编号】F02C5/11GK103649468SQ201180069734
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2011年3月31日 优先权日:2011年3月31日
【发明者】I·A·斯洛博延斯基, S·M·海鲁林, D·V·特列亚科夫, S·古姆庞孔 申请人:通用电气公司