燃烧器和用这种燃烧器控制燃气轮机的方法技术

本发明专利技术涉及一种燃气轮机的燃烧器（1），包括燃烧室、燃烧室内部（2）和燃烧室壁（5）以及设在燃烧室下游的涡轮叶片排，它具有第一涡轮导向叶片排，燃烧器包括固定燃烧器与燃烧室壁的燃烧器安装件（3），燃烧器安装件具有燃烧室插板（9），燃烧室插板朝燃烧室内部的方向位于前面，燃烧器包括至少一个混合燃料导管（23），它在混合燃料工作时供给混合燃料，在不用混合燃料工作时它设计为燃料拦截管，在燃烧器用混合燃料工作时，在燃烧室插板上或其附近设光学传感器，在燃烧器不用混合燃料工作时，在燃料拦截管内设至少一个光学传感器，从而可通过设置光学传感器监测第一涡轮导向叶片排。本发明专利技术还涉及一种用这种燃烧器控制燃气轮机的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于燃气轮机的燃烧器。此外本专利技术还涉及ー种用这种燃烧器控制燃气轮机的方法。
技术介绍
燃烧室是燃气轮机主要的组成部分，在许多领域燃气轮机用于驱动发电机或做功机械。在这里利用燃料的能含量产生涡轮轴的旋转运动。为此，燃料被燃烧器在连接在其下游的燃烧室内燃烧，与此同时从压气机输入经压缩的空气。可以为每个燃烧器配设单独的燃烧室，其中，从燃烧室流出的エ质可以聚集在涡轮部件之前或之内。但也可以与之不同，燃烧室可以设计为所谓环形燃烧室的结构形式，此时，多个、尤其全部燃烧器，汇入ー个共同的通常为环形的燃烧室内。 燃料燃烧产生高温高压的エ质。这种エ质在连接在燃烧室下游的涡轮部件中膨胀做功。为此，涡轮部件有ー些与涡轮轴连接并可旋转的涡轮工作叶片。涡轮工作叶片环状布设在涡轮轴上并因而构成ー些工作叶片排。此外，涡轮还包括ー些固定的涡轮导向叶片，它们同样环状固定在涡轮的内机匣上，构成导向叶片排。涡轮工作叶片在这里通过传递流过涡轮的エ质的脉量驱动涡轮轴。涡轮导向叶片则用于每两个沿エ质流向看相继的工作叶片排或工作叶片环之间エ质的流动导引。在这种情况下，由一个涡轮导向叶片环或导向叶片排以及一个沿エ质流向看顺序连接的涡轮工作叶片环或工作叶片排组成的相继的一対，构成ー个涡轮级。在这种燃气轮机的设计參数中，除了能达到的功率外，通常还有ー个设计目标是特别高的效率。在这方面，基于热动力学原理，高的效率原则上可通过高的出ロ温度达到，エ质以此出ロ温度从燃烧室流出并流入涡轮部件。因此这种燃气轮机カ求而且也已达到大约1220°C至1500°C的温度。然而在如此高的エ质温度时，与这种エ质遭遇的部件和构件遭受到高的热负荷。为了尽管如此仍能保证所涉及部件在可靠性高的同时有比较长的使用寿命，所涉及的部件，尤其燃烧室，通常有必要采用特别耐热的材料和进行冷却。为此燃烧室壁通常在其内侧设有热屏元件组成的内衬，它们可以提供特别耐热的保护层，以及它们通过原本的燃烧室壁冷却。由于燃烧室内热屏元件高的热负荷和动カ负荷，工作中在少有的情况下可能因为基本材料内形成裂纹导致部分热屏元件或整个热屏元件脱落。在这种情况下外壳不再防御燃烧室内存在的高温。由此导致起氧化皮。此外当部分热屏元件碎裂脱落发生在涡轮进口前时，会粗暴地破坏在它们后面的涡轮叶片和引起燃气轮机的严重损坏。涡轮的最大危险出现在，燃烧室内热屏元件的碎块直接处于涡轮进口前，亦即在涡轮导向叶片前或内。此时由于阻挡流动使涡轮工作叶片受到不同的热负荷。其结果是激励叶片，在最严重的情况下由于激励固有频率造成叶片共振的灾祸。在热屏缺失的情况下，在燃烧室壁上热屏元件的脱落与涡轮工作叶片由于热屏元件卡死引发紊流造成第一次断裂之间，一般要经过几分钟。在涡轮部件损坏时，除了修理费用外尤其还同时产生燃气轮机生产中断成本，从而在总体上可造成很高的总费用。按现有技术的燃烧器通过固定在燃烧室外売上的加速度传感器检测热屏缺失。它们检测在燃烧室内热屏碰撞的特征的振动，并在用其他參数校准后发出警报。然而这种系统易出故障。
技术实现思路
因此本专利技术要解决的技术问题是，提供一种用于燃气轮机的改进的燃烧器。本专利技术另ー个技术问题是提供一种用这种燃烧器控制燃气轮机的方法。有关燃烧器的技术问题通过ー种用于燃气轮机的燃烧器得以解决。涉及方法的技术问题通过ー种用所述的燃烧器和光学传感器控制燃气轮机的方法得以解決。在这里，燃烧器包括燃烧室、燃烧室内部和燃烧室壁以及设在燃烧室下游的涡轮叶片排，它有第一涡轮导向叶片排。此外，燃烧器还包括固定燃烧器与燃烧室壁的燃烧器安装件。燃烧器安装件有燃烧室插板。燃烧室插板朝燃烧室内部的方向位于前面。燃烧器包 括至少ー个混合燃料导管，它在混合燃料工作时供给混合燃料，以及在不用混合燃料工作时它设计为燃料拦截管(Brennstofflanzenattrape)。按本专利技术，在燃烧器用混合燃料工作时，在燃烧室插板上或其附近设至少ー个光学传感器。除此之外或与之不同，在燃烧器不用混合燃料工作吋，按本专利技术在燃料拦截管内设至少ー个光学传感器。尤其设计为摄像机的光学传感器与第一涡轮导向叶片排直接相对置。由此光学传感器可以监测第一涡轮导向叶片排的尽可能大的区域和直接在它前面的区域。光学传感器通过所述配置提供图像，借助图像可以监测第一涡轮导向叶片排。若应监测第一涡轮导向叶片排的整个区域，则为此只需要少量传感器。与会遭受其他噪声影响的声学系统相比，这种具有光学传感器的燃烧器更为可靠。由此尤其还可以在燃气轮机不停止运行的情况下，光学地检测第一涡轮导向叶片排的状态。将光学传感器设置在燃料拦截管内带来的另ー个优点是，光学传感器可方便地装入和拆除。优选地，第一涡轮导向叶片排可借助光学传感器在线监測。因此当叶片处于危险状态或例如有异物直接处于第一涡轮导向叶片排前时，可以及时关闭燃气轮机。优选地，设至少两个燃烧器，它们沿燃烧室周向布设，其中，每个燃烧器包括ー个将各燃烧器与燃烧室壁固定的燃烧器安装件，其中，每个燃烧器安装件有燃烧室插板，以及，所述至少两个燃烧室插板沿燃烧室周向在留出间隙的情况下彼此相邻，以及在这里，光学传感器布置在间隙内。燃烧室插板在留出空隙的情况下与燃烧室壁相邻。与之不同或除此之外，光学传感器布置在燃烧室插板与燃烧室壁之间的空隙内。按所述配置，传感器与第一涡轮导向叶片排直接相对置，而且能特别简单地固定。在用燃烧器控制燃气轮机的方法中，由光学传感器提供图像以及在由光学传感器提供的图像中可借助适用的软件自动识别异物。当有事先规定大小的异物时，发出警报并使燃气轮机停止运行。由此可防止机器损坏，诸如叶片断裂或支承结构起氧化皮。附图说明由下面參见附图1-2的说明中提供本专利技术的其他特征、性质和优点。图I表示按现有技术有燃烧器和燃烧器安装件的燃烧室的ー个局部。图2表示按本专利技术有光学摄像机的燃烧器。具体实施例方式图I用剖视图表示一部分燃烧室。由图可见燃烧器I、环形围绕燃烧器I的燃烧器安装件3和部分燃烧室壁5。燃烧室设置在燃烧室充气腔4内以及环形地围绕涡轮轴(未表示)延伸。燃烧器I装入燃烧器安装件3的支座内。燃烧器安装件3与燃烧室壁5相邻并在端侧封闭燃烧室。燃烧器安装件3包括ー个设计为槽形环7的支架。在槽形环7朝燃烧室内部2方 向的前面存在燃烧器插板9，它同时成为燃烧室的围绕燃烧器I的隔板。因此燃烧室的端侧在一定程度上仅由燃烧器插件板9组成。在燃烧器安装件3的中心可以看到围绕燃烧器孔33的燃烧器壁27。在本实施例中，对于每个燃烧器I而言均存在ー个自己的燃烧器安装件3。相邻燃烧器安装件3的燃烧器插板9沿周向在留出间隙20 (图2)的情况下互相毗邻。此外，燃烧器插件板9在留出空隙30的情况下与燃烧室壁5相邻。不仅在空隙30内而且在间隙20 (图2)内均可设置密封件(未表示)。燃烧器I具有包括混合燃料导管23的混合燃烧器。在这里，燃烧器I可以用混合燃料或不用混合燃料工作。优选地，混合燃烧器用液态燃料例如燃油工作。若燃烧器I不用液态燃料工作，则混合燃料导管23用燃料拦截管(未表示)替换。燃烧室壁5在其内侧设有热屏元件(未表示)组成的保护层。图2表示按本专利技术尤其设计为监测摄像机22的光学传感器配置在两个燃烧室插板39之间的间隙20内。然而监测摄像机22还可以相邻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气轮机的燃烧器（1），包括燃烧室、燃烧室内部（2）和燃烧室壁（5）以及设在燃烧室下游的涡轮叶片排，它具有第一涡轮导向叶片排，其中，燃烧器（1）包括固定燃烧器（1）与燃烧室壁（5）的燃烧器安装件（3），其中，燃烧器安装件（3）具有燃烧室插板（9），以及其中，燃烧室插板（9）朝燃烧室内部（2）的方向位于前面，以及其中，燃烧器（1）包括至少一个混合燃料导管（23），该混合燃料导管在混合燃料工作时供给混合燃料，以及在不用混合燃料工作时它设计为燃料拦截管，其特征为：在燃烧器（1）用混合燃料工作时，在燃烧室插板（9）上或其附近布设至少一个光学传感器，和/或，在燃烧器（1）不用混合燃料工作时，在燃料拦截管内布设至少一个光学传感器，从而可通过设置光学传感器监测第一涡轮导向叶片排。

【技术特征摘要】
2011.05.12 EP 11165818.31.一种用于燃气轮机的燃烧器(1)，包括燃烧室、燃烧室内部(2)和燃烧室壁(5)以及设在燃烧室下游的涡轮叶片排，它具有第一涡轮导向叶片排，其中，燃烧器(I)包括固定燃烧器(I)与燃烧室壁(5)的燃烧器安装件(3)，其中，燃烧器安装件(3)具有燃烧室插板(9)，以及其中，燃烧室插板(9)朝燃烧室内部(2)的方向位于前面，以及其中，燃烧器(I)包括至少ー个混合燃料导管(23)，该混合燃料导管在混合燃料工作时供给混合燃料，以及在不用混合燃料工作时它设计为燃料拦截管，其特征为在燃烧器(I)用混合燃料工作时，在燃烧室插板(9)上或其附近布设至少ー个光学传感器，和/或，在燃烧器(I)不用混合燃料工作时，在燃料拦截管内布设至少ー个光学传感器，从而可通过设置光学传感器监测第一涡轮导向叶片排。2.按照权利要求I所述的燃烧器(I)，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：A贝彻，O黛丝，S格伦德尔，J克莱因菲尔德，A克鲁格，T克雷格，D沃格特曼，M泽豪斯特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：