[发明专利]亥姆霍兹减振器和带有这种亥姆霍兹减振器的燃气涡轮

说明书

本发明涉及亥姆霍兹减振器和带有这种亥姆霍兹减振器的燃气涡轮。一种尤其用于对燃气涡轮的燃烧器中的脉动减振的亥姆霍兹减振器(24)，包括可通过颈部管(26)连接到被减振空间(19)的减振器腔(25)，并且还包括活塞(27)，其可在所述减振器腔(25)内移动并且将所述减振器腔(25)划分成在所述活塞(27)的一侧的可变第一部分(V1)，以及在所述活塞(27)的另一侧的相应地可变的第二部分(V2)，所述可变第一部分(V1)连接到所述颈部管(26)。以较紧凑的设计显著简化控制机制，因为所述活塞(27)由所述减振器腔(25)的所述第一部分和所述第二部分(V1,V2)之间的压降(∆p)来驱动。

技术领域

本发明涉及燃烧技术领域。它涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的亥姆霍兹(Helmholtz)减振器。

它还涉及带有这种亥姆霍兹减振器的燃气涡轮。

背景技术

图1以透视图显示GT13 E2类型的示范性的固定或者工业燃气涡轮。燃气涡轮10在壳体13包括转子12，其围绕机器轴线旋转并且在壳体13内限定在周向方向上延伸通过机器的环形热气通道。带有若干级运转叶片的压缩机14压缩通过空气入口11进入机器的空气。具有压缩机出口压力pk2的压缩空气填充稳压室并且进入燃烧器15，在那里，其与由多个喷燃器16供应的燃料混合。在这种情况下，喷燃器16构造成所谓的AEV(或者高级环境涡旋)喷燃器，其例如在文献WO 2009/109454中有描述。

图2显示通用亥姆霍兹减振器构造的主要参数。图2的亥姆霍兹减振器20包括具有容积V的减振器腔21，其经由长度为L_N且内径为D_N的颈部管22与被减振空间(燃烧器)19处于流体连接；u表示平均偏流。该减振器的共振频率f大约可由以下公式来计算：

音速为c，并且颈部管22的面积为A_N以及长度为L_N。

这表示，

。

当亥姆霍兹减振器20被附连在图1的燃气涡轮10的燃烧器15上时，亥姆霍兹减振器20由燃气轮机的稳压室包围，稳压室充满具有压缩机出口压力pk2的压缩空气。通过孔口23将冷却空气引入减振器腔21中，由于在(较高的)压缩器出口压力pk2与燃烧器的燃烧室内的(较低的)压力之间的差值，冷却空气经历压降∆p。

此外，已知燃烧器内的脉动频率取决于燃气涡轮的运行模式。尤其，当燃气涡轮从部分负荷运行改变到基本负荷运行时，脉动频率f_P中存在改变，反之亦然。对于在图1中显示的类型的燃气涡轮，在部分负荷与基本负荷之间，脉动频率f_P可存在高达20%的改变，脉动频率随着负荷增长而增长。

为了维持这种燃气涡轮所使用的亥姆霍兹减振器的最大减振属性，减振器的共振频率需调整到脉动频率，即使燃气涡轮的负荷工况改变。根据以上给出的公式，减振器容积V应根据负荷工况的改变而改变。

在现有技术中，描述了通过移动的活塞在亥姆霍兹减振器中进行闭环容积调整的解决方案。但是，由于控制设备(环路)、步进马达和活塞制造公差的高成本，该方案不是用于实际发动机的解决方案。

另外现存的解决方案是仅放置更多调整到不同的频率的减振器。

如下引用一些已知的解决方案：

文献EP 2 397 761 A1公开了一种亥姆霍兹减振器和一种用于调节亥姆霍兹减振器的共振频率的方法。尤其，它涉及连接到燃气涡轮的贫燃预混、低排放的燃烧系统的亥姆霍兹减振器，其中所述亥姆霍兹减振器包括封罩，颈部从该封罩延伸，并且管子插入颈部中且匹配颈部。尤其，执行器连接到管子以调整其插入颈部的部分。