一种环缝帽罩进气面积智能调节系统及调节方法技术方案

本发明专利技术公开了一种环缝帽罩进气面积智能调节系统及调节方法，属于燃气轮机燃烧领域。本发明专利技术在环缝帽罩与内/外环气流接触壁面设置若干个与内/外环气流接触的空气挡板；工况变化时，控制终端根据进口压力计算出当前工况所需的燃油流量，利用提前标定的燃油调节规律与空气挡板沿环缝帽罩内外环壁面的径向移动量的对应关系，计算出当前工况所需的空气挡板沿环缝帽罩内/外环壁面的移动量，将其转化成液压系统的调节信号，利用液压原理控制相应伸缩支杆的伸缩来控制空气挡板沿环缝帽罩内/外环壁面的移动，改变环缝帽罩的进气面积，从而改变经旋流器进入火焰筒的空气量，智能调节主燃区油气比，拓宽点熄火边界，提高燃烧效率，降低污染物排放。污染物排放。污染物排放。

【技术实现步骤摘要】
一种环缝帽罩进气面积智能调节系统及调节方法


[0001]本专利技术属于燃气轮机燃烧领域，涉及一种环缝帽罩进气面积智能调节系统及调节方法。

技术介绍

[0002]燃气轮机技术的发展对其燃烧性能、污染物排放量、点熄火边界等方面的要求越来越严苛，智能燃烧调控技术的不断发展为燃气轮机燃烧室提供了新的发展方向。
[0003]对于燃气轮机燃烧室而言，其燃油供给量随着运行工况的变化而变化。小状态时，所需的燃油供给量较小；当燃气轮机需要加大推力或功率时，所需的燃油供给量增加。而一般的燃气轮机燃烧室中，帽罩、火焰筒等的几何结构是固定的，其几何结构决定了各工况下的空气流量分配比例，因此各工况下通过帽罩和旋流器进入火焰筒主燃区的空气量基本是保持不变的。因此，随着发动机工况的改变，火焰筒主燃区油气比会出现不同程度的贫油或富油，对燃烧稳定性、燃烧效率以及污染物排放量等产生较大的影响。

技术实现思路

[0004]针对上述的燃气轮机燃烧室在不同工况下由于燃油供给量改变导致的主燃区的油气比出现贫油或富油状态的缺陷，本专利技术提出了一种环缝帽罩进气面积智能调节系统与方法，通过该系统以及工作方法可智能调节火焰筒主燃区的油气比，拓宽发动机点熄火边界，提高燃烧室的燃烧效率，降低污染物排放。
[0005]本专利技术是这样实现的：一种环缝帽罩进气面积智能调节系统与调节方法，包括燃烧室机匣，所述的燃烧室机匣内部设置有火焰筒，所述的火焰筒沿来流方向依次设有环缝帽罩和旋流器；所述的环缝帽罩在其与外环气流接触壁面设置若干个与外环气流接触的空气挡板，在其与内环气流接触壁面设置若干个与内环气流接触的空气挡板；为实现空气挡板沿环缝帽罩内外环壁面的径向移动，若干空气挡板不可完全连接成完整的圆环，而是采用分块周向布置的方式，且相邻空气挡板在整个移动范围内不能相互接触。所有与内环气流接触的空气挡板接到同一内环液压总路中，同理，所有与外环气流接触的空气挡板接到同一外环液压总路中，实现所有与外环气流接触的空气挡板沿帽罩壁面同步移动，所有与内环气流接触的空气挡板也沿帽罩壁面同步移动，从而保证环缝帽罩周向空气流量的均匀性。
[0006]所述的与外环气流接触的空气挡板利用第一伸缩支杆穿过燃烧室机匣外环通道壁面，与外环液压总路连接；所述的与内环气流接触的空气挡板利用第二伸缩支杆穿过燃烧室机匣内环通道壁面，与内环液压总路连接；通过伸缩支杆的伸缩控制空气挡板沿环缝帽罩内外环壁面的径向移动。
[0007]所述的空气挡板沿环缝帽罩内外环壁面的径向移动能够改变环缝帽罩的进气面积，从而改变经旋流器进入火焰筒的空气量，达到调节火焰筒主燃区油气比的目的。所述的与外环气流接触的空气挡板、与内环气流接触的空气挡板沿环缝帽罩内外环壁面的径向移
动分别通过液压系统控制第一伸缩支杆、第二伸缩支杆的伸缩进行控制。
[0008]本专利技术还公开了一种环缝帽罩进气面积智能调节方法，所述的方法具体如下：先标记所有工况下燃烧室进口压力、燃油流量所需要的经旋流器进入火焰筒主燃区的空气量占比，计算出空气挡板在各工况下沿环缝帽罩内外环壁面的径向移动量，在控制终端建立一套燃烧室进口压力、燃油流量与空气挡板移动量的控制算法。
[0009]标准工况下，与外环气流接触的空气挡板和与内环气流接触的空气挡板均沿环缝帽罩内外环壁面移动到合适位置，使火焰筒主燃区油气比处于设计状态。
[0010]当需要增加推力或功率时，燃油供给量增加，控制终端根据当前燃烧室进口总压计算当前工况的燃油流量，再根据标定好的进口压力、燃油流量与经旋流器进入火焰筒主燃区的空气量占比的对应关系确定气流经过环缝帽罩时所需的流通面积，最终计算出当前工况下所需的空气挡板沿环缝帽罩内外环壁面的径向移动量，并将其转换为液压系统的调节信号，控制第一伸缩支杆和第二伸缩支杆缩短，使与外环气流接触的空气挡板和与内环气流接触的空气挡板沿环缝帽罩内外环壁面背向移动一定距离，从而逐渐增大气流流经环缝帽罩时的流通面积，从而逐渐增大经旋流器进入火焰筒的空气量，调节火焰筒主燃区的油气比，达到依据燃烧室进口总压、燃油流量来智能控制燃烧室火焰筒在设计油气比下燃烧的效果。
[0011]同理，当发动机变化到小工况下工作时，燃油供给量减小，控制终端根据当前燃烧室进口总压计算当前工况的燃油流量，再根据燃油流量确定所需的经旋流器进入火焰筒的空气量占比，从而确定气流经过环缝帽罩时所需的流通面积，最终计算出当前工况下所需的空气挡板沿环缝帽罩内外环壁面的径向移动量，并将其转换为液压系统的调节信号，控制第一伸缩支杆和第二伸缩支杆伸长，使与外环气流接触的空气挡板和与内环气流接触的空气挡板沿环缝帽罩内外环壁面相向移动一定距离，从而逐渐减小气流流经环缝帽罩时的流通面积，减小经旋流器进入火焰筒的空气量，智能调节火焰筒主燃区的油气比。
[0012]本专利技术与现有技术相比的有益效果在于：1）本专利技术的环缝帽罩进气面积智能调节系统，通过空气挡板沿环缝帽罩内外环壁面的径向移动，调节环缝帽罩的进气面积，从而智能调节燃烧室中经旋流器进入火焰筒的空气量，保证燃烧室火焰筒主燃区的油气比在各工况下均处于设计状态，从而提高燃烧室火焰筒在变工况下的燃烧效率和燃烧稳定性；当燃烧室工况从小工况逐渐增大到最大工况时，燃油供给量逐渐增大，为了保证燃烧室火焰筒头部油气比基本保持不变，需要逐渐增大经旋流器进入火焰筒的空气量，因此通过控制空气挡板的径向移动，逐渐增大气流流经环缝帽罩的流通面积。通过上述智能调节方法，可以拓宽燃烧室的点、熄火边界，提高燃烧效率，减小污染物排放。
[0013]2）当燃气轮机推力或功率增加时，需要增大燃烧室燃油流量，通过控制空气挡板的径向移动，增大环缝帽罩进气面积后，经旋流器进入火焰筒主燃区的空气量逐渐增加，这部分气体经过旋流器后，更有效的增强了大工况下的头部油气雾化效果，进一步改善燃烧性能。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的环缝帽罩进气面积智能调节系统在标准工况时的状态；
图2是本专利技术的环缝帽罩进气面积智能调节系统在大工况时的状态；图3是本专利技术的环缝帽罩进气面积智能调节系统在小工况时的状态；图4是本专利技术的环缝帽罩进气面积智能调节系统的空气挡板周向布置示意图；图5是本专利技术的环缝帽罩进气面积智能调节系统的智能控制系统示意图。
[0015]其中， 1
‑
扩压器，2
‑
第一伸缩支杆，3
‑
外环液压总路，4
‑
与外环气流接触的空气挡板，5
‑
环缝帽罩，6
‑
燃烧室机匣，7
‑
火焰筒，8
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旋流器，9
‑
与内环气流接触的空气挡板，10
‑
内环液压总路，11第二伸缩支杆。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实例对本专利技术进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0017]如图1～3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环缝帽罩进气面积智能调节系统及方法，包括燃烧室机匣（6），其特征在于，所述的燃烧室机匣（6）内部设置有火焰筒（7），所述的火焰筒（7）沿来流方向依次设置有环缝帽罩（5）和旋流器（8）；所述的环缝帽罩（5）在其与外环气流接触壁面设置若干个与外环气流接触的空气挡板（4），所述的环缝帽罩（5）在其与内环气流接触壁面设置若干个与内环气流接触的空气挡板（9）；所述的与外环气流接触的空气挡板（4）、与内环气流接触的空气挡板（9）沿环缝帽罩（5）的内外环壁面的径向移动可改变环缝帽罩的进气面积，从而改变经旋流器进入火焰筒的空气量，调节火焰筒主燃区油气比；所述的空气挡板（4）利用第一伸缩支杆（2）穿过燃烧室机匣（6）外环通道壁面，与外环液压总路（3）连接；所述的空气挡板（9）利用第二伸缩支杆（11）穿过燃烧室机匣（6）内环通道壁面，与内环液压总路（10）连接；所述的若干与外环气流接触的空气挡板（4）连接到同一个外环液压总路（3）中，若干与内环气流接触的空气挡板（9）连接到同一个内环液压总路（10）中；所述的系统的调节方法具体如下：经压气机压缩后的空气经扩压器后分为三路：一部分进入外环通道，一部分进入内环通道，剩下部分经环缝帽罩（5），通过旋流器（8）进入火焰筒（7）中；当需要增加推力或功率时，燃油供给量增加，在控制终端中计算出当前工况下所需的燃油供给量，进而计算出所需的经环缝帽罩（5）、旋流器（8）进入火焰筒（7）头部的空气量占比，从而确定与外环气流接触的空气挡板（4）、与内环气流接触的空气挡板（9）的移动量，并将其转换成液压系统的调节信号，利用液压能带动第一伸缩支杆（2）和第二伸缩支杆（11）缩短，从而使与外环气流接触的空气挡板（4）...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈娅馨，刘云鹏，颜应文，李伟，李井华，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：