操作具有可变燃烧室的燃烧器的方法技术

一种操作燃气涡轮的燃烧器的方法，燃烧器包括燃烧器衬里，燃烧器衬里限定总燃烧室体积并且具有限定初级体积的初级燃烧区。燃烧器衬里包括可移动部分，可移动部分被布置成被致动以调节初级体积相对于总燃烧室体积的百分比。该方法包括在燃气涡轮的第一操作状态下，通过致动可移动部分以调节初级体积的大小，来将初级体积的大小调节到总燃烧室体积的第一百分比，和在与第一操作状态不同的燃气涡轮的第二操作状态下，通过致动可移动部分以调节初级体积的大小，来将初级体积的大小调节到总燃烧室体积的第二百分比。体积的第二百分比。体积的第二百分比。

【技术实现步骤摘要】
操作具有可变燃烧室的燃烧器的方法


[0001]本公开涉及燃气涡轮中的燃烧室。更具体地，本公开涉及操作可变收缩扩张燃烧室的方法，该可变收缩扩张燃烧室在燃气涡轮的整个不同操作状态下调节初级燃烧区的体积。

技术介绍

[0002]在常规燃气涡轮发动机中，提供燃烧器衬里以限定燃烧室。燃烧室大体上限定在最靠近燃料喷嘴的燃烧室的前端处的初级燃烧区和混合器组件，混合器组件将燃料和空气混合物喷射到燃烧室中，燃料和空气混合物在燃烧室中被点燃并燃烧以形成燃烧气体。燃烧室还可以包括在初级燃烧区下游的稀释区，在稀释区处，通过燃烧器衬里提供稀释空气，以使燃烧气体骤冷(quench)。燃烧室可以进一步包括次级燃烧区，在次级燃烧区处，骤冷的燃烧气体在流过涡轮喷嘴进入燃气涡轮发动机的涡轮区段之前进一步与稀释空气混合。通常，燃烧器衬里具有固定的长度和几何结构，使得燃烧室的各个区(例如，初级区、稀释区、次级区)具有固定的体积，用于在所有各种操作状态(诸如启动、起飞、巡航和进近)下操作。
附图说明
[0003]本公开的特征、优点和实施例将从以下如附图中所示的各种示例性实施例的更具体的描述中变得显而易见，其中相似的参考数字大体上表示相同的、功能类似的和/或结构类似的元件。
[0004]图1是根据本公开的实施例的示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机的示意性局部截面侧视图。
[0005]图2是根据本公开的实施例的示例性燃烧区段的截面侧视图。
[0006]图3是根据本公开的一方面的在图2的详细视图100处截取到的燃烧器衬里和收缩扩张区段的局部截面侧视图。
[0007]图4是根据本公开的一方面的在图2的详细视图100处截取到的燃烧器衬里和收缩扩张区段的局部截面侧视图。
[0008]图5是根据本公开的一方面的在图2的详细视图100处截取到的燃烧器衬里和收缩扩张区段的局部截面侧视图。
[0009]图6是根据本公开的另一方面的在图2的详细视图100处截取到的燃烧器衬里和收缩扩张区段的局部截面侧视图。
[0010]图7是根据本公开的又一方面的在图2的详细视图164处截取到的燃烧器衬里和稀释衬里区段的局部截面侧视图。
[0011]图8是根据本公开的一方面的在图7的视图8
‑
8处截取到的稀释衬里区段的一部分的顶视图。
[0012]图9是根据本公开的又一方面的在图2的详细视图164处截取到的燃烧器衬里和稀释衬里区段的局部截面侧视图。
[0013]图10是根据本公开的再又一方面的在图2的详细视图164处截取到的燃烧器衬里和稀释衬里区段的局部截面侧视图。
[0014]图11是根据本公开的又一方面的在图2的详细视图164处截取到的燃烧器衬里和稀释衬里区段的局部截面侧视图。
[0015]图12是根据本公开的再一方面的在图2的详细视图164处截取到的燃烧器衬里和稀释衬里区段的局部截面侧视图。
[0016]图13是根据本公开的又一方面的在图2的详细视图164处截取到的燃烧器衬里和稀释衬里区段的局部截面侧视图。
[0017]图14是根据本公开的再又一方面的在图2的详细视图100处截取到的燃烧器衬里和稀释衬里区段的局部截面侧视图。
[0018]图15是根据本公开的一方面的操作燃气涡轮的方法的方法步骤的流程图。
具体实施方式
[0019]下面详细讨论各种实施例。尽管讨论了特定实施例，但是这仅是为了例释的目的。相关领域的技术人员将认识到，在不背离本公开的精神和范围的情况下，可以使用其他部件和构造。
[0020]如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以使一个部件区别于另一个部件，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
[0021]术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，以及“下游”是指流体向其流动的方向。
[0022]本公开的各种特征、优点和实施例出于以下详细描述、附图和权利要求的考虑而被阐述或显而易见。此外，应当理解，以下详细描述是示例性的并且旨在在不限制所要求保护的公开的范围的情况下，提供进一步的解释。
[0023]在常规燃气涡轮发动机中，燃烧器衬里具有固定的长度和几何结构，使得燃烧室的各种区(例如，初级区、稀释区、次级区)具有固定的体积，用于在所有各种操作状态(诸如启动、起飞、巡航和进近)下操作。然而，由于对燃气涡轮发动机的排放要求越来越严格，因此需要继续减少NOx排放并获得燃料和空气混合物的更有效的燃烧。本公开旨在通过减少燃烧室的总体长度并在整个各种操作状态下调节初级燃烧区的体积来减少NOx排放并提高可操作性。根据本公开，燃烧器衬里包括在稀释区中的可平移的收缩扩张区段。收缩扩张区段可以通过致动器在整个各种操作状态下基于功率变化而在上游方向和下游方向两者上平移，以便调节初级燃烧区的体积。例如，在地面启动期间，收缩扩张区段可以被致动，以调节初级燃烧区的大小，从而被设定为整体总燃烧室体积的第一百分比。然后，在功率需求增加的起飞和爬升期间，收缩扩张区段被致动，以将初级燃烧区体积调节到第二百分比，第二百分比可以小于第一百分比，从而使初级燃烧区较小。因此，较小的初级燃烧区在高功率操作期间可以为初级燃烧区中的燃料和空气混合物提供更有效的燃烧，而同时增加下游的次级体积，从而为燃烧气体与稀释空气的混合提供更长的时段。结果，可以增加燃烧器的可操作性和效率，并且可以减少排放。
[0024]现在参考附图，图1是示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机10的示意性局部截面侧视图，示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机10在本文中称为“发动机10”，可结合本公开的各
种实施例。尽管下文参考涡轮风扇发动机进一步描述了本公开，但是本公开也适用于一般的涡轮机械，包括涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴燃气涡轮发动机，包括船用和工业涡轮发动机以及辅助动力单元。如图1所示，发动机10具有从上游端98延伸通过其中到下游端99的轴向中心线轴线12，以供参考。一般而言，发动机10可以包括风扇组件14和设置在风扇组件14下游的核心发动机16。
[0025]核心发动机16大体上可以包括限定环形入口20的外壳体18。外壳体18以串行流动关系包入或至少部分地形成具有增压器或低压(LP)压缩机和高压(HP)压缩机24的压缩机区段、燃烧器26、包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30的涡轮区段以及喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)转子轴34将HP涡轮28驱动连接到HP压缩机24。低压(LP)转子轴36将LP涡轮30驱动连接到LP压缩机22。LP转子轴36也可以连接到风扇组件14的风扇轴38。在特定实施例中，如图1所示，LP转子轴36可以通过减速齿轮40，诸如以间接驱动构造或齿轮驱动构造，连接到风扇轴38。在其他实施例中，尽管未示出，但是发动机10可以进一步包括中压(IP)压缩机和能够随中压轴旋转的涡轮。
[0026]如图1所示，风扇组件14包括联接到风扇轴38并从风扇轴38径向向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种操作燃气涡轮的燃烧器的方法，其特征在于，所述燃烧器包括燃烧器衬里，所述燃烧器衬里在其内限定燃烧室，所述燃烧室限定总燃烧室体积，所述燃烧室包括限定初级体积的在所述燃烧室的上游端处的初级燃烧区，所述燃烧器衬里包括可移动部分，所述可移动部分被布置成被致动以调节所述初级体积相对于所述总燃烧室体积的百分比，所述方法包括：在所述燃气涡轮的第一操作状态下，通过致动所述可移动部分以调节所述初级体积的大小，将所述初级体积的所述大小调节到所述总燃烧室体积的第一百分比；以及在与所述第一操作状态不同的所述燃气涡轮的第二操作状态下，通过致动所述可移动部分以调节所述初级体积的所述大小，将所述初级体积的所述大小调节到所述总燃烧室体积的第二百分比。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述第一操作状态是地面起动状态，并且所述第二操作状态是起飞状态或爬升状态。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述可移动部分包括通过其中的至少一个稀释开口，并且通过通过所述稀释开口的稀释氧化剂流在所述流的上游方向上和在所述流的下游方向上的平移，在空气动力学上调节所述初级体积的所述百分比。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：