[发明专利]环形赫尔姆霍茨阻尼器

说明书

技术领域

本发明涉及阻尼器布置。特别地，阻尼器布置用于使在燃气涡轮的运行期间产生的压力振荡衰减，该燃气涡轮设有贫乏的预混合式低排放燃烧系统。

背景技术

已知燃气涡轮包括一个或更多个燃烧室，其中，燃料被喷射，与空气流混合并且燃烧，以产生高压烟道气，该高压烟道气在涡轮中膨胀。

在运行期间，可产生压力振荡，该压力振荡可引起对燃烧室的机械损害，并且限制运行状况。然而，这些压力振荡的频率可由于燃气涡轮的不同而略微改变，并且另外，对于相同的燃气涡轮，在燃气涡轮运行(例如部分负载、基本负载、过渡负载等)期间，该压力振荡的频率可略微改变。

通常，燃气涡轮必须在贫乏模式中运行，用于遵守污染排放。在该运行模式期间的喷燃器火焰对流扰动极其敏感，并且可与燃烧室的动力容易地耦合，以导致热声学不稳定性。出于该原因，通常对燃烧室提供衰减装置，诸如四分之一波长管、赫尔姆霍茨阻尼器或声学屏障，以使这些压力振荡衰减。

参照图1，传统的赫尔姆霍茨阻尼器1包括衰减容积2(即，共振器容积)和颈部3(入口部分)，衰减容积2和颈部3连接于燃烧室5的前面板壁4(由直线图案显示)，喷燃器6连接在燃烧室5中。由于燃烧而产生的压力振荡需要衰减。

赫尔姆霍茨阻尼器的共振频率(即，衰减的频率)取决于共振器容积2和颈部3的几何形状特征，并且必须对应于燃烧室5中产生的压力振荡的频率。

特别地，容积和颈部几何形状确定赫尔姆霍茨阻尼器的本征频率。赫尔姆霍茨阻尼器的最大衰减特性在本征频率下实现，并且其典型地处于非常窄的频带。

通常，因为赫尔姆霍茨阻尼器用于处理低频率范围压力脉冲(50-500 Hz)，所以赫尔姆霍茨阻尼器的容积大小增大。在一些情况下，赫尔姆霍茨阻尼器的容积甚至可比得上喷燃器大小。这在前面板壁4周围留下用于这些阻尼器的安装的非常小的空间。此外，为了使足够大的带宽中的压力振荡衰减，多个赫尔姆霍茨阻尼器需要连接于燃烧室。

由于在前面板壁4上存在有限的空间，故存在安装传统的赫尔姆霍茨阻尼器1的有限选择。这在图2中显示，其中在前面板壁4上，必须移除一个喷燃器6，以便定位赫尔姆霍茨阻尼器1。这最终在燃烧室5可容纳的喷燃器6的数量和传统的赫尔姆霍茨阻尼器1的数量之间折衷。

因此，上面提到的解决方案遭受用于阻尼器安装的喷燃器前面板壁周围的空间约束。此外，这些解决方案不允许阻尼器在燃烧室中具有宽带衰减频率。

发明内容

因此本发明的技术目标包括提供一种解决上面提到的现有技术的问题的阻尼器布置。

在该技术目标的范围内，本发明的一方面提供一种阻尼器布置及其设计方法，该方法容许将阻尼器定位在燃烧室的喷燃器周围。

本发明的又一方面提供一种能够应付压力振荡的频率偏移，而不需要精调或对精调的需要有限的阻尼器布置。

本发明的另一方面提供一种阻尼器布置，其能够通过连接于多于一个位置处的燃烧室而同时使宽带范围中的多个脉冲频率衰减。

本发明的另一方面提供一种阻尼器布置，特别是在与上面描述的传统阻尼器布置相比时，该阻尼器布置是非常简单的。

本发明的再一方面提供一种阻尼器布置，其包括两个同心的中空形状，它们均具有壁，其中，两个壁在它们之间形成环形容积，并且阻尼器布置包括用于在对应的一个或更多个接触点处连接于燃烧室的一个或更多个颈部。一个或更多个颈部连接于环形容积。

在本发明的另一方面，一个或更多个接触点对应于一个或更多个脉冲频率。

在本发明的再一方面，环形容积和一个或更多个颈部的组合调谐成使一个或更多个脉冲频率衰减。

根据本发明通过提供根据所附权利要求的阻尼器布置及其设计方法来达到技术目标以及这些和另外的方面。

附图说明

从在附图中经由非限制性示例示出的阻尼器布置的优选但非穷尽性的实施例的描述，本发明的另外的特性和优点将为更加显而易见的，其中：

图1是根据现有技术的连接于燃烧室的传统的赫尔姆霍茨阻尼器的示意图；

图2显示喷燃器前面板的俯视图，该喷燃器前面板具有根据现有技术的传统的赫尔姆霍茨阻尼器；

图3显示根据本发明的实施例的环形赫尔姆霍茨阻尼器的示意图；

图4A和4B显示根据本发明的实施例的定位在喷燃器前面板中的喷燃器周围的环形赫尔姆霍茨阻尼器的俯视图；

图5是根据本发明的实施例的设计环形赫尔姆霍茨阻尼器的方法的流程图；