EP0775870B1 - Vorrichtung zur Dämpfung thermoakustischer Druckschwingungen - Google Patents
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- F23R2900/00013—Reducing thermo-acoustic vibrations by active means
Definitions
- control device 10 In series connection, the control device 10 a measured value processing 7, the input side with the Pressure sensor 6 is connected, a measured value processing 8 and a control 9, the connection on the output side of the voltage source 11.
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Description
Um derartige thermoakustische Schwingungen zu dämpfen, sind bereits verschiedene Vorrichtungen und Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen die Brennkammer beispielsweise in ihren Schwingungseigenschaften beeinflusst wird.
Eine periodische Variation der Strömungsmengen von Brennstoffen ist ebenfalls zur Schwingungsreduktion vorgeschlagen worden.
Diesen Vorrichtungen und den mit ihnen durchgeführten Regelungsverfahren zur Schwingungsreduktion ist gemeinsam, dass sie die Resonanzfrequenz einer Brenner-/Brennkammeranordnung verstimmen und damit thermoakustische Schwingungen dämpfen. Es werden also hier Vorrichtungen vorgeschlagen, die eine indirekte Reduktion der Druckschwingungen bewirken mit vergleichsweise langsamem Regelausgleichsverhalten.
Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Teillängsschnitt eines Brennersystems mit einem Regelkreis;
- Fig. 2
- eine Draufsicht auf ein Hitzeschutzschild.
Das Hitzeschutzschild 12 besteht aus einer hitzebeständigen, elektrisch leitenden Metallegierung und ist mit einer Anzahl von Isolationsverschraubungen 2 sowohl elektrisch als auch thermisch isoliert mit der Brennkammer-Frontplatte 13 verschraubt.
Der Brenner 3 wird über eine Brennstoffleitung 5 mit Brennstoff und über Lufteinlässe 4 mit Verbrennungsluft versorgt. Die durch inhomogene Verbrennung einer Flamme 16 auftretenden thermoakustischen Druckschwingungen werden mit einem in der Brennkammer 1 installierten Drucksensor 6 erfasst. Der Drucksensor 6 ist über eine Regeleinrichtung 10 mit einer Spannungsquelle 11 und einer Elektrode 14 verbunden, und die Elektrode 14 hat eine elektrische Verbindung mit dem isoliert installierten Hitzeschutzschild 12.
Das erzeugte elektrische Feld bewirkt elektrische Kräfte auf die in der Flamme enthaltenen Ionen. Hierdurch entsteht eine Art elektrischer Wind innerhalb der Flamme 16, der sie markant in ihrer Verbrennungsgeschwindigkeit beeinflusst und sie stabilisiert.
Unter Ausnutzung dieses Phänomens mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung, wird die Verbrennung in der Flamme 16 so geregelt, dass die durch sie entstehenden lastabhängigen, thermoakustischen Druckschwingungen reduziert und/oder gedämpft werden. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass für die Einwirkung auf die Flamme 16 keine Massen bewegt werden müssen, und dass durch die direkte elektrische Steuerung der Flamme der Regelausgleich vergleichsweise schnell erfolgt.
Die Druckmesswerte werden an die Messwertaufbereitung 7 übertragen und im folgenden weiterverarbeitet in der Messwertverarbeitung 8. Die anschliessend installierte Steuereinheit 9 generiert entsprechende Signale für die Spannungsquelle 11. Die Spannungsquelle 11 beaufschlagt dann gemäss den lastabhängigen Druckschwingungen das Hitzeschutzschild 12 über die Elektrode 14 mit einer positiven Gleichspannung im Bereich bis zu einigen tausend Volt.
Ebenfalls denkbar im Sinn der Erfindung, ist die parallele Spannungsbeaufschlagung aller in einem Ring angeordneten Hitzeschutzschilder 12 einer Brennkammer 1.
- 1
- Brennkammer
- 2
- Isolationsverschraubung
- 3
- Brenner
- 4
- Lufteinlass
- 5
- Brennstoffleitung
- 6
- Drucksensor
- 7
- Ansteuerung
- 8
- Messwertverarbeitung
- 9
- Messwertaufbereitung
- 10
- Regeleinrichtung
- 11
- Spannungsquelle
- 12
- Hitzeschutzschild
- 12a
- Hitzeschutzschild
- 13
- Brennnkammer-Frontplatte
- 14
- Elektrode
- 15
- Öffnung
- 16
- Flamme
- 17
- Luftspalt
- 18
- Luftspalt
- 19
- Luftspalt
Claims (2)
- Vorrichtung zur Dämpfung thermoakustischer Druckschwingungen in einer Brennkammer (1), insbesondere in einer Brennkammer einer Gasturbine, umfassend einen in der Brennkammer installierten Drucksensor (6) zur Erfassung der auftretenden thermoakustischen Druckschwingungen, der mit dem Eingang einer Regeleinrichtung (10) verbunden ist und die Regeleinrichtung (10, welche eine Spannungsquelle (11) beinhaltet, an ihrem Ausgang mit Mitteln zur elektronischen Steuerung der Flamme in der Brennkammer (1) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mittel zur elektronischen Steuerung der Flamme aus einer einzigen Elektrode (14) in der Brennkammer (1) bestehen, welche ein elektrisches Feld in der Brennkammer (1) erzeugt. - Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die einzige Elektrode (14) mit einem Hitzeschutzschild (12) verbunden ist, welches die Abströmseite eines Brenners (3) ringförmig umgibt.
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