用于对涡轮机燃烧室内的压力振荡进行阻尼的阻尼设备制造技术

一种用于对涡轮机（102;202;302;402;402;502）的燃烧室（106;206;306;406;506）内的压力振荡进行阻尼的阻尼设备（122;222;322;422;522），其包括径向延伸的阻尼设备主体（123;223;323;423;523），其中所述阻尼设备主体（123;223;323;423;523）包括径向内圆周边缘部分（124;224;324;424;524）和径向外圆周边缘部分（126;226;326;426;526），其中在所述阻尼设备主体（123;223;323;423;523）中形成有通孔（136a;236a;336a;436a;536a），其中，所述通孔（136a;236a;336a;436a;536a）包括锥形形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于对涡轮机燃烧室内的压力振荡进行阻尼（或称衰减）的阻尼设备。此外，本专利技术涉及一种用于涡轮机的燃烧装置。此外，本专利技术涉及一种涡轮机。此外，本专利技术涉及一种对涡轮机燃烧室内的压力振荡进行阻尼的方法。
技术介绍
燃气涡轮机的燃烧装置通常包括燃烧室，其被布置在外罩内并且限定了用于燃烧燃料和压缩空气混合物的空间。这种燃烧装置的一个例子是干式低排放（DLE）燃烧装置，其以燃料和压缩空气的贫油混合物工作，由此产生少量NOx（氮氧化物）和小型火焰（compact flames）。众所周知，在燃气涡轮机操作期间，燃烧室内会出现压力振荡，这会影响燃烧室的操作条件并因此妨碍燃烧室的性能。因此，会降低燃气涡轮机的性能或效率。燃烧室内气体（特别是用于DLE的空气和燃料的贫油混合物）的燃烧流体动力学特性可导致产生这些压力振荡。燃烧流体动力学特性可在燃烧过程期间由燃烧室内的火焰激励或空气动力学特性诱导激励产生。此外，燃烧室外壳的阻尼不足也会引起燃烧室内的压力振荡，因为外壳的振荡可以改变燃烧室外壳所限定的空间。进一步地，气体的流体动力学特性可能会导致在阻尼室中出现压力振荡，特别是限定在燃烧装置的外罩和燃烧室的外壳之间的空间中的压缩空气的气体流体动力学特性可能会导致在阻尼室中出现压力振荡，特别是当这一气流进入燃烧室时。例如，当在燃烧室的进料入口处布置旋流器时，可能会改变燃烧室中的流体动力学特性，从而导致在燃烧室中出现压力振荡。通常希望提供包括高马赫数的气体进入流，以减弱由围绕燃烧装置的外部流导致的燃烧室压力振荡。为了对燃烧室中的这种压力振荡进行阻尼，已知有不同的措施。可以修改燃烧室的几何形状，例如可以改变燃烧室的延伸长度。此外，为了对特定频率或甚至频谱的压力振荡进行阻尼，可以将阻尼设备布置在燃烧室内或燃烧室外。可以将这些阻尼设备特别地布置在压力振荡的反节点处。以下述方式布置阻尼设备，即使得，阻尼设备可以围绕燃烧室，但是与供应到燃烧室的入口供料隔开，可向燃烧室提供无扰动的气流。然而，可能会改变燃烧室的全负荷特性，随着燃烧室内的压力振荡意外产生振荡共振，最终导致燃烧室中的燃烧动力学特性增加。因此，可能不能充分地对燃烧室的罩内的某频率或频谱的压力振荡和/或泄涡进行阻尼。SE 522 064 C2公开了一种包括外罩和燃烧室的燃烧装置。环形支撑件被布置在燃烧室中心的上游并且从燃烧室延伸到外罩。所述环形支撑件包括薄形主体，在该薄形主体中形成有不同形状的通孔。US 4,122,674公开了可通过在燃烧室内布置有孔的环形盘来抑制燃气涡轮机燃烧装置的燃烧室内的压力振荡。所述盘与燃烧室的表面壁垂直地延伸。此外，在有孔的环形盘的上游表面处布置有亥姆霍兹号筒。然而，上述措施可能会导致对燃烧室中压力振荡的阻尼不足。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是要提供一种具有改进的压力振荡阻尼能力的、用于对涡轮机燃烧室内的压力振荡进行阻尼的阻尼设备、涡轮机的燃烧装置、涡轮机以及对燃烧室内的压力振荡进行阻尼的方法。为了达到上述目的，提供了根据各独立权利要求所述的用于对涡轮机燃烧室内的压力振荡进行阻尼的阻尼设备、涡轮机的燃烧装置、涡轮机以及对燃烧室内的压力振荡进行阻尼的方法。根据本专利技术的一个示例性方面，可以提供一种用于对涡轮机的燃烧室内的压力振荡进行阻尼的阻尼设备，所述阻尼设备包括径向延伸的阻尼设备主体，其中所述阻尼设备主体可包括径向内圆周边缘部分和径向外圆周边缘部分，其中在所述阻尼设备主体中可形成通孔，其中所述通孔可包括锥形形状。根据本专利技术的另一示例性方面，可以提供一种用于涡轮机的燃烧装置，所述燃烧装置包括：外罩；燃烧室，用于限定燃烧燃料的燃烧空间，其中所述燃烧室可被布置在所述外罩内；以及如上文限定的阻尼设备，其中所述阻尼设备可被布置在所述外罩内且在所述燃烧室外。根据本专利技术的另一示例性方面，可以提供一种涡轮机，特别是燃气涡轮机，所述涡轮机包括上文限定的燃烧装置。根据本专利技术的另一示例性方面，可以提供一种对涡轮机燃烧室内的压力振荡进行阻尼的方法，所述方法利用了上文限定的阻尼设备。在本申请的背景下，用语“阻尼燃烧室内的压力振荡”可特别地表示至少部分减小或抑制或消除燃烧室中（气体）流体的压力振荡或振动。特别地，可以通过减小燃烧室中出现的压力振荡和/或通过减小燃烧室外出现的压力振荡来抑制压力振荡，燃烧室外出现的压力振荡会影响燃烧室内的流体动力学特性并因此会在燃烧室内产生压力振荡。特别地，可以减小特定频率或频谱的压力振荡。特别地，会减小燃烧室的环境的（自然）频率，这会导致燃烧室内的共振振荡，特别是在受到燃烧室内的流体动力学特性影响的情况下。在有效地减小或甚至消除燃烧室中某频率或频谱的压力振荡方面，根据本专利技术各示例性方案的阻尼设备、燃烧装置、涡轮机以及方法可提高阻尼能力，这特别是由于阻尼设备的构造设计和/或燃烧室中阻尼设备的布置方式而实现的。进一步地，不会影响燃烧室的操作情况，因此不会降低燃烧室以及燃气涡轮机的性能或效率。将阻尼设备布置在燃烧室外且在外罩和燃烧室（的外壳）之间限定的空间内可提高阻尼燃烧室内压力振荡的能力，这是因为改变了限定在外罩和燃烧室之间的空间的体积。因此，可以有效地减小或阻止燃烧室的环境导致燃烧室内出现的压力振荡，该燃烧室环境是外罩和燃烧室之间所限定的空间中的外罩和/或气体流体振荡。进一步地，在阻尼设备中设置通孔可允许燃烧室外的无扰动的流体动力学特性，这是因为可以提供通过阻尼设备的通道。因此，燃烧室进料入口处和/或燃烧室中的流体动力学特性不会受阻尼设备影响。因此，燃烧室的操作情况可保持不变，从而不会降低燃烧室的性能或效率。该通孔可用作亥姆霍兹共振器（特别是由于其形状），从而使得可进一步提高阻尼设备的阻尼能力。通孔的锥形形状可进一步提供修改阻尼设备的质量，从而通过改变燃烧室外出现的压力振荡的特定频率或频谱来调整阻尼设备阻尼能力的可能性。此外，由于通孔末端部分的不同直径使得可以修改通孔末端部分处的流量系数，因此限定在外罩和燃烧室（的外壳）之间的空间中的流体动力学特性可被引导。特别地，相比通孔的另一锥形末端部分具有更大横截面的通孔末端部分的流量系数可以大于所述另一锥形末端部分的流量系数。因此，沿通孔的逐渐变小的锥形形状方向可减小通过通孔的流量（体积）。接下来，将解释用于对涡轮机燃烧室内的压力振荡进行阻尼的其它示例性实施例。然而，这些实施例也应用于涡轮机的燃烧装置、涡轮机以及对涡轮机燃烧室内的压力振荡进行阻尼的方法。阻尼设备主体可包括环形形状，特别是环形的轴对称形状，其中，可以沿阻尼设备主体的圆周将通孔布置在任意合适的位置。与阻尼设备主体沿阻尼设备主体径向方向的延伸相比，阻尼设备主体的厚度可以较小，从而形成小型且紧凑的燃烧装置设计。阻尼设备，特别是阻尼设备主体，可以是单件式的和/或可以由具有高导热系数的金属制成。通孔可以沿阻尼设备主体的上表面和下表面中的至少一个（特别是上表面和下表面两者）本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.17 EP 10166291.41. 一种用于对涡轮机（102; 202; 302; 402; 402; 502）的燃烧室（106; 206; 306; 406; 506）内的压力振荡进行阻尼的阻尼设备（122; 222; 322; 422; 522），所述阻尼设备（122; 222; 322; 422; 522）包括径向延伸的阻尼设备主体（123; 223; 323; 423; 523），其中所述阻尼设备主体（123; 223; 323; 423; 523）包括径向内圆周边缘部分（124; 224; 324; 424; 524）和径向外圆周边缘部分（126; 226; 326; 426; 526），其中在所述阻尼设备主体（123; 223; 323; 423; 523）中形成有通孔（136a; 236a; 336a; 436a; 536a），其中所述通孔（136a; 236a; 336a; 436a; 536a）包括锥形形状。
2. 根据权利要求1所述的阻尼设备（122; 222; 322; 422; 522），其中，所述阻尼设备主体（123; 223; 323; 423; 523）包括截圆锥形状。
3. 根据权利要求1所述的阻尼设备（122; 222; 322; 422; 522），其中，所述阻尼设备主体（123; 223; 323; 423; 523）包括扁平形状。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的阻尼设备（122; 222; 322; 422; 522），其中，所述通孔（136a; 236a; 336a; 436a; 536a）的末端部分（138a; 238a; 338a; 438a; 538a）被倒角。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的阻尼设备（122; 222; 322; 422; 522），在被定向为平行于所述通孔（136a; 236a; 336a; 436a; 536a）的纵向方向的截面中，所述通孔（136a; 236a; 336a; 436a; 536a）的末端部分（138a; 238a; 338a; 438a; 538a）包括圆化形状。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的阻尼设备（122; 222; 322; 422; 522），其中，所述阻尼设备主体（123; 223; 323; 423; 523）包括至少一个另外的通孔（136b; 236b; 336b; 436b; 536b），其中所述至少一个另外的通孔（136b; 236b; 336b; 436b; 536b）包括锥形形状，其中所述通孔（136a; 236a; 336a; 436a; 536a）和所述至少一个另外的通孔（136b; 236b; 336b; 436b; 536b）包括相反方向的锥形形状。
7. 根据权利要求6所述的阻尼设备（122; 222; 322; 422; 522），其中所述通孔（136a; 236a; 336a; 436a; 536a）和所述至少一个另外的通孔（136b; 236b; 336b; 436b; 536b）被布置在与所述阻尼设备（122; 222; 322; 422; 522）的中心（364）相距不同径向距离处。
8. 一种用于涡轮机（102; 202; 302; 402; 402; 502）的燃烧装置（100; 200; 300; 400; 500），所述燃烧装置（100; 200; 300; 400; 500）包括：
· 外罩（104; 204; 304; 404; 504）；
· 燃烧室（106; 206; 306; 4...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·布拉特，J·D·马尔特森，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：