纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室和波长管调节方法与流程

allin2025-03-06  66


本公开的实施例涉及燃烧室,具体涉及纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室和波长管调节方法。


背景技术:

1、燃烧室是燃气轮机的重要组成部件之一,大多数燃气轮机燃烧室在贫燃条件下工作时存在热声振荡问题。目前,在抑制燃烧室的热声振荡时,通常采用的方式为:采用动态压力传感器获取燃烧室声压主频,控制系统根据声压主频驱动传动装置调控活塞位置,改变波长管有效长度以抑制热声振荡。

2、然而,发明人发现,当采用上述方式抑制燃烧室的热声振荡时,经常会存在如下技术问题一:采用动态压力传感器获取燃烧室声压主频,控制系统监测主频率位于波长管,该位置的主频率与燃烧室整体的热声振荡频率的贴合度较低,且在监测主频率时未考虑到气体温度对于主频率的影响,导致计算得到的管内声速的准确率较低,从而造成抑制热声振荡的效果较差,进而导致燃烧室燃烧的稳定性较低。

3、在采用技术方案来解决背景技术中的技术问题一时,往往又会伴随着如下问题:氢气反应活性强,燃烧速率显著高于碳氢燃料,高频振荡燃烧频率超过2200hz,分布在较宽的频带上,如何确定波长管的调节频率以更好的抑制热声振荡。针对这些问题,常规的解决方案一般是:预先设定波长管调节的频率类型减少热声振荡现象。然而,上述解决方案存在如下技术问题二:当燃气轮机运行参数或燃料组分发生变化时,热声振荡特性随之变化,不同的燃气轮机运行参数或燃料组分采用相同的调节频率,导致抑制热声振荡的效果较差,从而造成燃烧室燃烧的稳定性较低。

4、该背景技术部分中所公开的以上信息仅用于增强对本公开构思的背景的理解,并因此,其可包含并不形成本国的本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现思路

1、本公开的内容部分用于以简要的形式介绍构思,这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本公开的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征,也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

2、本公开的一些实施例提出了纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室和波长管调节方法,来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

3、第一方面,本公开的一些实施例提供了一种纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室,该纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室包括:燃烧室主体组件、控制组件和热声振荡抑制组件,上述燃烧室主体组件包括燃烧室喷嘴和燃烧室火焰筒,上述热声振荡抑制组件包括至少一个波长管调节组件、温度传感器组件和压力传感器组件,每个波长管调节组件包括波长管和传动组件,上述至少一个波长管调节组件包括的各个波长管设置在上述燃烧室喷嘴上;每个传动组件包括传动杆、导向筒和挡板,导向筒的一端与对应的挡板固定连接,传动杆的一端设置在对应的导向筒内,与对应的导向筒传动连接,每个挡板可移动设置在对应的波长管内;上述温度传感器组件设置在上述各个波长管内,上述温度传感器组件用于采集上述各个波长管内的各个波长管温度值,上述压力传感器组件设置在上述燃烧室火焰筒内壁上,上述压力传感器组件用于采集燃烧室火焰筒内部的火焰筒压力值;上述控制组件与上述温度传感器组件、上述压力传感器组件通信连接。

4、可选地,上述燃烧室主体组件还包括燃烧室端盖,每个传动组件还包括电机,各个电机设置在上述燃烧室端盖上,每个电机与对应的传动杆的另一端传动连接,上述控制组件与各个电机通信连接。

5、可选地,传动杆的一端的外侧面设置有内螺纹,对应的导向筒的内侧面设置有外螺纹,传动杆与对应的导向筒通过螺纹传动连接。

6、可选地,上述燃烧室主体组件还包括燃烧室机匣,上述压力传感器组件包括引压管和压力传感器,上述引压管的一端设置在上述燃烧室火焰筒内壁上,另一端与上述压力传感器连接,上述压力传感器设置在上述燃烧室机匣上,上述压力传感器与上述控制组件通信连接。

7、可选地,每个波长管上设置有空气孔。

8、可选地,上述至少一个波长管调节组件包括的各个波长管调节组件的数量为燃料孔区域数量,上述各个波长管调节组件包括的各个波长管呈圆周阵列均匀分布在上述燃烧室喷嘴上。

9、可选地,上述至少一个波长管调节组件包括一阶波长管调节组件集合和二阶波长管调节组件集合,一阶波长管调节组件为用于调节一阶热声振荡频率的波长管调节组件,二阶波长管调节组件为用于调节二阶热声振荡频率的波长管调节组件,上述一阶波长管调节组件集合包括的各个一阶波长管调节组件的数量与上述二阶波长管调节组件集合包括的各个二阶波长管调节组件的数量的和为上述燃料孔区域数量。

10、可选地,上述热声振荡抑制组件还包括各个距离传感器,每个挡板上设置有一个距离传感器,上述各个距离传感器与上述控制组件通信连接。

11、第二方面,本公开的一些实施例提供了一种波长管调节方法,应用于如上述第一方面任一实现方式所描述的纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室,该方法包括:响应于当前时间满足预设时长条件,通过上述温度传感器组件采集对应各个波长管标识的各个波长管当前温度信息,其中,上述各个波长管标识对应上述至少一个波长管调节组件包括的各个波长管;通过上述压力传感器组件采集火焰筒当前压力信息;确定对应上述各个波长管标识的各个波长管调节类型;对上述各个波长管标识包括的每个波长管标识,执行以下步骤:根据上述波长管当前温度信息,生成气体平均声速;根据对应上述波长管标识的波长管调节类型,对上述火焰筒当前压力信息进行傅里叶变换处理,得到波长管共振频率信息;根据上述气体平均声速和上述波长管共振频率信息,生成波长管长度;根据上述波长管长度,生成对应上述波长管标识的传动杆移动距离;控制相关联的显示设备显示所生成的各个传动杆移动距离以供用户调节各个波长管。

12、可选地,每个传动组件还包括电机;以及上述方法还包括:根据所生成的各个传动杆移动距离,控制对应上述各个波长管的各个电机执行传动杆移动操作。

13、本公开的上述各个实施例具有如下有益效果:通过本公开的一些实施例的纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室可以提高抑制热声振荡的效果和燃烧室燃烧的稳定性。具体来说,造成抑制热声振荡的效果较差,燃烧室燃烧的稳定性较低的原因在于:采用动态压力传感器获取燃烧室声压主频,控制系统监测主频率位于波长管,该位置的主频率与燃烧室整体的热声振荡频率的贴合度较低,且在监测主频率时未考虑到气体温度对于主频率的影响,导致计算得到的管内声速的准确率较低,从而造成抑制热声振荡的效果较差,进而导致燃烧室燃烧的稳定性较低。基于此,本公开的一些实施例的纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室包括:燃烧室主体组件、控制组件和热声振荡抑制组件,上述燃烧室主体组件包括燃烧室喷嘴和燃烧室火焰筒,上述热声振荡抑制组件包括至少一个波长管调节组件、温度传感器组件和压力传感器组件,每个波长管调节组件包括波长管和传动组件,上述至少一个波长管调节组件包括的各个波长管设置在上述燃烧室喷嘴上;每个传动组件包括传动杆、导向筒和挡板,导向筒的一端与对应的挡板固定连接,传动杆的一端设置在对应的导向筒内,与对应的导向筒传动连接,每个挡板可移动设置在对应的波长管内;上述温度传感器组件设置在上述各个波长管内,上述温度传感器组件用于采集上述各个波长管内的各个波长管温度值,上述压力传感器组件设置在上述燃烧室火焰筒内壁上,上述压力传感器组件用于采集燃烧室火焰筒内部的火焰筒压力值;上述控制组件与上述温度传感器组件、上述压力传感器组件通信连接。因为抑制热声振荡燃烧室中设置有温度传感器组件实时监测波长管内的温度,用于实时计算管内声速,从而提高了管内声速的准确率,进而可以提高抑制热声振荡的效果。也因为压力传感器组件用于监测火焰筒内的压力,从而提高了计算得到的主频率与燃烧室整体的热声振荡频率的贴合度,进而可以通过调节波长管的长度提高抑制热声振荡的效果,由此,可以提高抑制热声振荡的效果和燃烧室燃烧的稳定性。


技术特征:

1.一种纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室,其中,所述抑制热声振荡燃烧室包括:燃烧室主体组件、控制组件和热声振荡抑制组件,

2.根据权利要求1所述的纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室,其中,所述燃烧室主体组件还包括燃烧室端盖,每个传动组件还包括电机,各个电机设置在所述燃烧室端盖上,每个电机与对应的传动杆的另一端传动连接,所述控制组件与各个电机通信连接。

3.根据权利要求1所述的纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室,其中,传动杆的一端的外侧面设置有内螺纹,对应的导向筒的内侧面设置有外螺纹,传动杆与对应的导向筒通过螺纹传动连接。

4.根据权利要求1所述的纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室,其中,所述燃烧室主体组件还包括燃烧室机匣,所述压力传感器组件包括引压管和压力传感器,所述引压管的一端设置在所述燃烧室火焰筒内壁上,另一端与所述压力传感器连接,所述压力传感器设置在所述燃烧室机匣上,所述压力传感器与所述控制组件通信连接。

5.根据权利要求4所述的纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室,其中,每个波长管上设置有空气孔。

6.根据权利要求1所述的纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室,其中,所述至少一个波长管调节组件包括的各个波长管调节组件的数量为燃料孔区域数量,所述各个波长管调节组件包括的各个波长管呈圆周阵列均匀分布在所述燃烧室喷嘴上。

7.根据权利要求6所述的纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室,其中,所述至少一个波长管调节组件包括一阶波长管调节组件集合和二阶波长管调节组件集合,一阶波长管调节组件为用于调节一阶热声振荡频率的波长管调节组件,二阶波长管调节组件为用于调节二阶热声振荡频率的波长管调节组件,所述一阶波长管调节组件集合包括的各个一阶波长管调节组件的数量与所述二阶波长管调节组件集合包括的各个二阶波长管调节组件的数量的和为所述燃料孔区域数量。

8.根据权利要求1所述的纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室,其中,所述热声振荡抑制组件还包括各个距离传感器,每个挡板上设置有一个距离传感器,所述各个距离传感器与所述控制组件通信连接。

9.一种波长管调节方法,应用于如权利要求1-8之一所述的纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室,所述抑制热声振荡燃烧室包括燃烧室主体组件和热声振荡抑制组件、所述热声振荡抑制组件包括至少一个波长管调节组件、温度传感器组件和压力传感器组件,每个波长管调节组件包括波长管和传动组件,所述方法包括:

10.根据权利要求9所述的方法,其中,每个传动组件还包括电机;以及所述方法还包括:


技术总结
本公开的实施例公开了纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室和波长管调节方法。该纯氢燃气轮机的抑制热声振荡燃烧室的一具体实施方式包括:燃烧室主体组件、控制组件和热声振荡抑制组件,燃烧室主体组件包括燃烧室喷嘴和燃烧室火焰筒,热声振荡抑制组件包括至少一个波长管调节组件、温度传感器组件和压力传感器组件,每个波长管调节组件包括波长管和传动组件,各个波长管设置在燃烧室喷嘴上;每个传动组件包括传动杆、导向筒和挡板;温度传感器组件设置在各个波长管内,压力传感器组件设置在燃烧室火焰筒内壁上;控制组件与温度传感器组件、压力传感器组件通信连接。该实施方式可以提高抑制热声振荡的效果和燃烧室燃烧的稳定性。

技术研发人员:王永志,杭开祥
受保护的技术使用者:无锡明阳氢燃动力科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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