一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件制造技术

本发明专利技术公开了一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件，以解决当前出现的慢车状态贫油熄火的问题。其中的衬套外壁，呈环状，衬套外壁上游端具有安装孔；密封套管，呈圆柱状，与安装孔同轴固定，密封套管内部形成浮动通道；浮动体，同轴放置在密封套管内侧，可以在浮动通道内上下移动；运动机构，与浮动体相连接，控制浮动体的上下移动。通过改变衬套外壁的高度来改变空气流道面积，从而改变空气流速，最终影响进气孔的射流角度，达到调节环形区空气流量的效果，通过调节环形区空气流量可以调节环形区油气比，从而防止在燃烧室慢车状态下的贫油熄火现象，同时当燃烧室在预混模式下工作时，可以增加环形区空气量，从而强化燃料与空气的预混效果。

【技术实现步骤摘要】
一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件
本专利技术属于燃气轮机低排放燃烧室领域，涉及一种衬套组件，具体涉及一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件。
技术介绍
典型的燃气涡轮机燃烧器具有主燃料喷嘴和辅助燃料喷嘴。此类燃烧器具有四种运行模式，即主模式、贫燃-贫燃模式(lean-lean)、辅助模式和预混模式。主模式用于仅将燃料输送至主喷嘴时燃烧器的点火。在贫燃-贫燃模式下，辅助喷嘴也被点燃，且燃料被输送至主喷嘴和辅助喷嘴。在辅助模式下，燃料仅被输送至辅助喷嘴，从而在主喷嘴处熄灭火焰。而在预混模式下，燃料被输送至主喷嘴和辅助喷嘴，但是火焰仅存在于辅助喷嘴区域，且预混的燃料气体混合物被优化以获得包括降低的一氧化氮排放在内的理想性能。为了寻求降低燃烧器的一氧化氮排放，燃烧器常工作在贫燃条件下。然而，在贫燃条件下工作有贫燃熄火的危险。当工作在贫燃条件下并发生变化如流扰动时，就会产生贫燃熄火。如上所讨论的，熄火导致燃烧室转回贫燃-贫燃模式或甚至停机，并相应导致重转换至预混模式或要求重新点火。为了避免贫燃熄火，许多燃烧器运行在较为富燃的条件下，但是这些条件导致更高的火焰温度和更大的一氧化氮排放。现有燃烧室采用贫预混燃烧降低燃烧室污染物排放，称为DLN燃烧室，在慢车状态下，燃料量较低，贫油熄火风险较大。为降低燃烧室贫油熄火风险，需要调节燃烧室进气孔空气流量。众所周知，火焰筒进气孔流动不仅由孔本身尺寸和压力降决定，还由空气流速决定，用有效流动面积与流量系数来表示这一影响。
技术实现思路
针对现有技术的缺点和不足，本专利技术的目的是提供一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件，通过调节火焰筒进气孔处的空气流道面积来改变空气流速，继而调节环形区空气流量，通过调节环形区空气流量可以调节环形区油气比，以解决当前出现的燃烧室在慢车状态贫油熄火的问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件，所述衬套组件设置在燃烧室机匣上，其特征在于，所述衬套组件包括：一衬套外壁，呈环状，设置在所述燃烧室机匣的内侧，二者之间具有间隙，所述衬套外壁的上游具有安装孔，所述安装孔在轴向上与燃烧室的主燃孔对齐，用于调节所述主燃孔的进气流量；一密封套管，呈两端开口的圆柱状，一端同轴固定套设在所述安装孔内，另一端向外延伸至所述燃烧室机匣的外壁面且与所述燃烧室机匣固定连接，所述密封套管内部形成一浮动通道；一浮动体，同轴设置在所述密封套管内，并可沿所述密封套管的内壁在所述浮动通道内上下移动；所述浮动体的侧壁上开有密封槽，所述密封槽内放置有密封圈；一运动机构，设置在所述燃烧室机匣的外壁面上，与所述浮动体的顶端相连接，用以控制所述浮动体的上下移动。优选地，所述浮动体与密封套管之间的距离不少于0.5mm。优选地，所述密封圈截面半径不小于1.25mm。优选地，所述浮动体的长度不小于20mm。优选地，所述运动机构包括电动机、曲柄、连杆和套管，其中，所述电动机设置在所述燃烧室机匣的外壁面上；所述曲柄的一端固定设置在所述电动机的转轴上，所述套管同轴套设在所述曲柄的另一端；所述连杆一端同轴固定在所述浮动体的顶部，另一端与所述套管铰接。优选地，所述浮动体向上或向下运动至其极限位置时，所述密封圈均处于所述浮动通道内。本专利技术的可调节燃烧区空气流量的衬套组件，其工作原理为：燃烧室工作在预混模式下，燃烧室的环形区不发生燃烧，只用于燃料与空气的预混，此时运动机构带动浮动体向上运动，从而增加空气流道的流动面积，从而降低空气流动速度，增加环形区空气量，从而强化在环形区燃料与空气的预混效果，有益于降低燃烧室的排放量；当燃烧室工作在主模式下，燃烧室的环形区用于扩散燃烧，此时环形区油气比较低，存在贫油熄火风险，此时运动机构带动浮动体向下运动，从而加快空气流速，使环形区空气量减少，增加环形区油气比，从而降低燃烧室的贫油熄火风险。本专利技术的有益效果：通过改变衬套外壁的高度来改变空气流道面积，从而改变空气流速，最终影响进气孔的射流角度，达到调节环形区空气流量的效果，通过调节环形区空气流量可以调节环形区油气比，从而防止在燃烧室慢车状态下的贫油熄火现象，同时当燃烧室在预混模式下工作时，可以增加环形区空气量，从而强化燃料与空气的预混效果。附图说明图1是本专利技术的适用于燃气轮机燃烧室的可调节燃烧区空气流量的衬套组件的截面的示意图；图2是图1中的预混模式下运动机构的截面的细节视图；图3是图1中的初级模式下运动机构的截面的细节视图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。参考图1所示，显示了本专利技术实施例的燃气轮机燃烧室20的可调节燃烧区空气流量的衬套组件21。该衬套组件21包括衬套外壁22，厚度3mm，呈环状，衬套外壁22的上游具有安装孔23，安装孔23位置在轴向上与燃烧室20的主燃孔24对齐，用于调节主燃孔24进气流量；密封套管25，厚度2mm，呈圆柱状，与安装孔23通过焊接的方式同轴固定，密封套管25内部形成浮动通道26，同时密封套管25与燃烧室机匣37也通过焊接的方式固定，防止燃烧室20内部的空气泄露；浮动体28，呈圆柱状，长度为20mm，同轴放置在密封套管25内侧，与密封套管25保持0.5mm的径向间隙31，且可以在浮动通道26内上下移动，浮动体28下端设有密封槽30，密封槽30内放置密封圈29，使浮动体28与密封套管25形成径向密封，防止空气泄露；密封圈29截面半径为1.4mm，浮动体28上下移动的距离需要保证密封圈29处于浮动通道26内。衬套组件21还包括一运动机构32，运动机构32包括电动机33、曲柄34、连杆35和套管36，电动机33设置在燃烧室机匣37外侧，并通过焊接的方式固定在燃烧室机匣37上；电动机33转动带动曲柄34转动；套管36同轴套设在曲柄34上，并能沿曲柄34轴向自由移动；连杆35与浮动体28成同轴关系，并在一端与浮动体28焊接固定，另一端与套管36铰接，保证能够绕套管36自由转动；曲柄34转动带动连杆35轴向移动，从而可使浮动体28轴向移动；浮动体28的移动能够调节空气流道的面积，进而调节空气流动速度，改变主燃孔24的进气角度与有效流通面积，最终影响主燃孔24的进气流量。参考图2所示，燃烧室20工作在预混模式下，环形区38不发生燃烧，只用于燃料与空气的预混，此时在电动机33的作用下曲柄34沿箭头方向顺时针转动，从而带动浮动体28向上运动，增加空气流动面积，从而降低空气流动速度，增加环形区38空气量，从而强化在环形区38燃料与空气的预混效果，有益于降低燃烧室20排放量。参考图3所示，燃烧室20工作在主模式下，环形区38用于扩散燃烧，此时环形区38油气比较低，存在贫油熄火风险，在电动机33的作用下曲柄34沿箭头方向逆时针转动，进而带动浮动体28向下运动，加快空气流速，使环形区38空气量减少，增加环形区38油气比，从而降低燃烧室20的贫油熄火风险，需要注意的是在调节过程中需要保证密封圈29处于浮动通道26内。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件，所述衬套组件设置在燃烧室机匣上，其特征在于，所述衬套组件包括：一衬套外壁，呈环状，设置在所述燃烧室机匣的内侧，二者之间具有间隙，所述衬套外壁的上游具有安装孔，所述安装孔在轴向上与燃烧室的主燃孔对齐，用于调节所述主燃孔的进气流量；一密封套管，呈两端开口的圆柱状，一端同轴固定套设在所述安装孔内，另一端向外延伸至所述燃烧室机匣的外壁面且与所述燃烧室机匣固定连接，所述密封套管内部形成一浮动通道；一浮动体，同轴设置在所述密封套管内，并可沿所述密封套管的内壁在所述浮动通道内上下移动；所述浮动体的侧壁上开有密封槽，所述密封槽内放置有密封圈；一运动机构，设置在所述燃烧室机匣的外壁面上，与所述浮动体的顶端相连接，用以控制所述浮动体的上下移动。

【技术特征摘要】
1.一种可调节燃烧区空气流量的衬套组件，所述衬套组件设置在燃烧室机匣上，其特征在于，所述衬套组件包括：一衬套外壁，呈环状，设置在所述燃烧室机匣的内侧，二者之间具有间隙，所述衬套外壁的上游具有安装孔，所述安装孔在轴向上与燃烧室的主燃孔对齐，用于调节所述主燃孔的进气流量；一密封套管，呈两端开口的圆柱状，一端同轴固定套设在所述安装孔内，另一端向外延伸至所述燃烧室机匣的外壁面且与所述燃烧室机匣固定连接，所述密封套管内部形成一浮动通道；一浮动体，同轴设置在所述密封套管内，并可沿所述密封套管的内壁在所述浮动通道内上下移动；所述浮动体的侧壁上开有密封槽，所述密封槽内放置有密封圈；一运动机构，设置在所述燃烧室机匣的外壁面上，与所述浮动体的顶端相连接，用以控制所述浮动体的上下移动。2.根据权利要求1所述的衬套组件，其特征在于，所述浮动体与密封套管内壁之间具有间隙，且所述间隙的距离不少于0.5mm。3.根据上述权利要求所述的衬套组件，其特征在于，所述密封圈截面半径不小于1.25mm。4.根据上述权利要求所述的衬套组件，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，尚伟，张志超，张兴磊，孟丽，杨超，井彬，
申请(专利权)人：中科合肥微小型燃气轮机研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34