本发明专利技术涉及包括紧凑宽频带阻尼装置用于电力设备的燃气涡轮机组件，具体而言，涉及一种用于电力设备的燃气涡轮机，燃气涡轮机具有轴线并包括：用于压缩周围空气的压缩机段；用于将压缩空气与至少一种燃料混合并燃烧的燃烧器段；燃烧器段包括限定燃烧室的至少一个衬里，燃烧室具有轴向方向；用于使离开燃烧器的燃烧的热气体流膨胀并在转子上做功的至少一个涡轮段；布置在燃烧室外并包括阻尼体积和穿孔板的至少一个阻尼装置，穿孔板构造成用来将燃烧室流体地连接至阻尼体积，以阻尼在燃烧室内产生的压力波动；其中穿孔板是倾斜的，使得穿孔板的径向厚度沿着轴向燃烧器方向和/或沿着周向燃烧器方向变化。着周向燃烧器方向变化。着周向燃烧器方向变化。
【技术实现步骤摘要】
包括紧凑宽频带阻尼装置用于电力设备的燃气涡轮机组件
[0001]相关申请的交叉引用此专利申请要求2020年9月3日提交的欧洲专利申请第20197905.1号的优先权，其整个公开通过引用结合在本文中。
[0002]本专利技术涉及用于电力设备的燃气涡轮机组件的
如已知的那样，在燃气涡轮机组件（下文中仅称燃气涡轮机）中进入空气流在压缩机中压缩，且然后与燃料混合并在燃烧器中点燃以产生要在涡轮中膨胀的热气体流，用来在转子上产生旋转功，转子又连接至发电机。在燃烧器内会出现燃烧/火焰不稳定性。这些燃烧/火焰不稳定性在燃烧室内产生压力波动，其会在燃烧器结构中产生机械损伤。在此
中，本专利技术具体地涉及如何以对于燃烧器外可用空间最小的影响来阻尼宽频带范围的燃烧压力波动。
技术介绍
[0003]如已知的那样，用于电力设备的燃气涡轮机（下文中仅称燃气涡轮机）包括设有上游压缩机段、燃烧器段和下游涡轮段的转子。术语下游和上游参考穿过燃气涡轮机的主气体流的方向。特别地，压缩机包括被供应空气的入口和压缩经过的空气的多个叶片。离开压缩机的压缩空气流入气室，即，被外壳体限界的闭合的体积，并从那里进入燃烧器。压缩空气在燃烧器内与至少一种燃料混合。燃料与压缩空气的混合物流入燃烧器，在那里此混合物被燃烧。得到的热气体离开燃烧器并在涡轮中膨胀，从而在转子上做功。
[0004]为了实现高效率，需要高涡轮入口温度。然而，由于此高温，产生了高NOx排放。
[0005]为了减少这些排放，并增大操作灵活性，现今已知执行顺序燃烧循环的特定类型的燃气涡轮机。
[0006]通常，顺序燃气涡轮机包括串联的两个燃烧器，其中每个燃烧级都设有烧嘴(burner)和燃烧室。沿着主气体流方向，上游燃烧器被称作“预混”燃烧器并且用压缩空气供应。下游燃烧器被称作“顺序”或“再热”燃烧器并且用离开第一燃烧室的热气体供应。根据第一类型的顺序燃气涡轮机，两个燃烧器物理上被称作高压涡轮的涡轮叶片的级隔开。
[0007]沿着主气体流，此第一类型的顺序燃气涡轮机包括压缩机、第一燃烧器、高压涡轮、第二燃烧器和低压涡轮。压缩机和两个涡轮可以连接到公共的转子上，该公共的转子围绕轴线旋转并且由同心的壳体包围。
[0008]现今已知第二类型的顺序燃气涡轮机，其中此类型的燃气涡轮机不设有高压涡轮，且预混和再热燃烧器在布置成围绕涡轮轴线的环的多个罐状燃烧器内布置成一个直接在另一个的下游。每个罐状燃烧器均设有衬里，即，限制内燃烧室的壳体，其分成相对于再热烧嘴分别在上游和下游的两个部分。衬里的上游部分称作预混衬里，而下游部分称作顺序衬里，并且在下游与面向涡轮称作画框的凸缘连接。通常，顺序衬里和画框实现为称作过渡导管的单一件，其构造成用来将离开燃烧器的热气体引向涡轮，特别是引向涡轮的第一静叶。
[0009]当然，根据现有技术实践，可能实现具有单一燃烧级的罐状燃烧器，并且因此包括单一烧嘴和限定单一燃烧室的单一衬里。
[0010]因为本专利技术可以在所有这两种不同类型的罐状燃烧器中应用，所以提及了上述不同类型的燃气涡轮机。
[0011]在操作中，在燃烧室内，会出现燃烧/火焰不稳定性，并且这些燃烧/火焰不稳定性产生压力波动。这些压力波动会在燃烧器结构中导致机械损伤，并限制操作规程。燃气涡轮机通常必须以贫燃模式操作以符合污染排放。此操作模式期间烧嘴火焰对流扰动极度敏感，并且会容易地与燃烧室的动态变化耦合而导致热声学不稳定性。
[0012]据此，现今已知给燃烧室设置阻尼装置，以便阻尼这些压力波动。传统的阻尼器包括流体地连接至燃烧室的阻尼体积，其充当谐振器体积。现今已知两种不同类型的阻尼装置。第一种类型称作赫姆霍兹阻尼器，并包括一个或更多称作颈部的小管，它们将燃烧室连接至谐振器体积。如已知的那样，赫姆霍兹阻尼器不是那么宽频带。然后，通过添加其他的体积和颈部，可以使阻尼更加宽频带，指向更多频率。备选地，可以提供平行地以另一个频率调谐的多个赫姆霍兹阻尼器，每个均连接到燃烧室。也可以提供多体积阻尼器。从连接到燃烧室的第一体积，可以用另一个颈部插入(plug)后面的体积。因此，流将进入第一体积，然后是颈部，然后是第二体积，且然后穿过第二颈部流向燃烧室。不幸的是，这种类型的阻尼器涉及对压缩空气在那里流动的燃烧器外的可用空间（“气室”）有大的实质影响的缺点。
[0013]为了有更紧凑的阻尼装置，第二种类型的阻尼器没有前述的颈部，但是具有穿孔板，其中此穿孔板的内面是燃烧衬里的一部分，即，与热气体直接接触。穿孔板的外面面向谐振器体积。此解决方案确实比赫姆霍兹阻尼器更紧凑。
[0014]虽然穿孔板阻尼器相对于单体积赫姆霍兹阻尼器更加宽频带，具有将燃烧室连接至谐振器体积的穿孔板的该已知阻尼装置不允许阻尼大范围的频率。
[0015]从此现有技术出发，现今需要改善具有穿孔板的前述阻尼器，以便以对于燃烧器外的可用空间最小的影响而扩展阻尼器的频率范围。
技术实现思路
[0016]本专利技术的一个主要目标是提供用于燃气涡轮机燃烧器的改善的阻尼装置。为了实现上述目标，本专利技术涉及一种用于电力设备的燃气涡轮机，其中此燃气涡轮机具有轴线，并包括：
‑ꢀ
用于压缩周围空气的压缩机段，
‑ꢀ
用于将压缩空气与至少一种燃料混合并燃烧的燃烧器段，其中该燃烧器段包括限定燃烧室的至少一个衬里，燃烧室具有轴向方向A和周向燃烧器方向C；
‑ꢀ
用于使离开燃烧器的燃烧的热气体流膨胀并在转子上做功的至少一个涡轮段；
‑ꢀ
布置在燃烧室外并包括阻尼体积和穿孔板的至少一个阻尼装置，穿孔板构造成用来将燃烧室流体地连接至阻尼体积，以阻尼在燃烧室内产生的压力波动。
[0017]以上列举的特征被本领域技术人员所公知，使得不需要另外的细节。如前文提及的那样，燃烧器段可根据许多不同的构造实现。优选地，燃烧器段包括布置成围绕燃气涡轮机轴线的环的多个罐状燃烧器。
[0018]根据本专利技术的主要方面，穿孔板是倾斜的板，使得穿孔板的径向延伸或径向厚度
沿着轴向燃烧器方向A和/或沿着周向燃烧器方向C变化。
[0019]普通穿孔板阻尼器（沿着轴向燃烧器方向A或者沿着周向燃烧器方向C具有恒定的径向延伸或径向厚度）的使用在某些功能机制下（其处于低斯特鲁哈尔数(St<0.5)）允许有宽频带频率阻尼器。然而，在高频率范围内，难以停留在低斯特鲁哈尔机制下，其与目标频率成比例。另外，不管是在低频率范围内或高频率范围内，许多频率都落入阻尼范围之外。如已知的那样，在这种阻尼器中，穿孔板厚度通过改变阻尼器响应的频率来起作用。有利地，并且优选地由于制造工艺的新的増材/打印能力，根据本专利技术预见到对于相同的阻尼体积打印具有不同厚度的穿孔板。因此，这将提供由配备通道的穿孔板闭合的单一阻尼体积（或后腔），通道具有适合于阻尼宽频带频率范围的不同的径向延伸，此技术方案因而仅用一个阻尼体积提供了频率范围上的大的响应，最小化对于燃烧器外可用空间的影响。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于电力设备的燃气涡轮机；所述燃气涡轮机(1)具有轴线(9)并包括：
‑ꢀ
用于压缩周围空气的压缩机段(2)，
‑ꢀ
用于将压缩空气与至少一种燃料混合并燃烧的燃烧器段(4)；所述燃烧器段(4)包括限定燃烧室(6, 21, 23)的至少一个衬里(7, 26)，所述燃烧室(6, 21, 23)具有轴向方向(A)和周向方向(C)；
‑ꢀ
用于使离开所述燃烧器(4)的燃烧的热气体流膨胀并在转子(8)上做功的至少一个涡轮段(3)；
‑ꢀ
布置在所述燃烧室(6, 21, 23)外并包括阻尼体积(29)和穿孔板(30)的至少一个阻尼装置(28)，所述穿孔板(30)构造成用来将所述燃烧室(6, 21, 23)流体地连接至所述阻尼体积(29)，以阻尼在所述燃烧室(6, 21, 23)内产生的压力波动；其特征在于所述穿孔板(30)是倾斜的，使得所述穿孔板(30)的径向厚度沿着轴向燃烧器方向(A)和/或沿着周向燃烧器方向(C)变化。2.如权利要求1所述的燃气涡轮机，其中，至少所述穿孔板(30)通过增材制造工艺实现，优选地为打印制造工艺。3.如任一前述权利要求所述的燃气涡轮机，其中，所述穿孔板(30)包括内面(31)、外面(32)和从所述内面(31)延伸至所述外面(32)的多个通道(33)。4.如权利要求3所述的燃气涡轮机，其中，所述内面(31)是所述燃烧器衬里的一部分，使得内面(31)直接面向所述燃烧室。5.如权利要求3所述的燃气涡轮机，其中，所述内面(31)布置在对于所述燃烧器衬里的外表面上；所述燃烧器衬里包括在所述通道(33)处的多个孔，用于流体地将所述燃烧室(6, 21, 23)连接至所述阻尼体积(29)。6.如权利要求3或4或5所述的燃气涡轮机，其中，所述内面(31)是平坦的并...
【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：安萨尔多能源瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。