JP2006138272A - 減衰付加装置、燃焼器及びガスタービン - Google Patents

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Abstract

【課題】容易に幅広い周波数領域の振動を減衰でき、且つ、耐久性を確保すること。
【解決手段】燃焼室11の燃焼領域12に開口された開口部22を有し、複数の共鳴空間25が設けられた減衰付加装置20を、前記燃焼室11に装備する。開口部22には、複数の共鳴空間25のうちの1つのみが接続されている。また、前記複数の共鳴空間25同士の間には、開閉バルブ50を設ける。前記燃焼領域12で燃料が燃焼すると、燃焼振動が発生する場合があるが、この振動は開口部22から共鳴空間25に入り、共鳴空間25で共鳴して減衰される。また、燃焼振動は複数の周波数領域を含んでいるが、前記開閉バルブ50を開閉すると、振動を共鳴させる共鳴空間25の容積は変化して、その容積に応じた周波数領域の振動を減衰できる。これらの結果、容易に幅広い周波数領域の振動を減衰でき、且つ、耐久性を確保することができる。
【選択図】 図3

Description

本発明は、減衰付加装置、燃焼器及びガスタービンに関するものである。特に、この発明は、幅広い周波数領域の振動を抑制することのできる減衰付加装置、燃焼器及びガスタービンに関するものである。
ガスタービンは、圧縮機と、燃焼器と、タービンとを有しており、圧縮機では空気を取り込んで圧縮して高圧にし、高圧になった空気を燃焼器に送り込む。燃焼器では、高圧の空気に対して燃料を吹き出して燃料を燃焼させる。燃料が燃焼することにより発生する高温の燃焼ガスは、前記タービンに送られ、この高温の燃焼ガスがタービンを駆動する。このタービンの回転軸と前記圧縮機の回転軸とは一体となって回転するため、タービンがこのように駆動することにより、圧縮機も駆動し、上述したように空気を取り入れて圧縮をする。
このように作動するガスタービンは、上記のように燃料が燃焼する際に燃焼振動が発生する場合があり、この燃焼振動は、ガスタービン運転時の騒音や振動の原因となっていた。特に、近年のガスタービンでは、運転時の環境への影響を考慮して排出ガスの低NOx(窒素酸化物)化が図られているが、低NOx化を図るためには燃料の希薄燃焼が多用される。しかし、希薄燃焼は燃焼が不安定になり易く、このため燃焼振動が発生し易くなっていた。また、この燃焼振動は、幅広い周波数領域、或いは複数の周波数領域を有しているが、この燃焼振動を抑制するには、共鳴空間を設けることなどによって振動を減衰する必要があるが、この共鳴空間は、容積によって減衰できる振動の周波数領域が決まっている。そこで、従来のガスタービンでは、共鳴空間の容積を変化させることのできる減衰付加装置を燃焼器に装備し、ガスタービンの運転中に燃焼振動の周波数領域に合わせて前記共鳴空間の容積を変化させ、幅広い周波数領域を有する燃焼振動を減衰していた。
例えば、特許文献1では、燃焼器に共鳴空間を備える減衰付加装置を装備し、共鳴空間と燃焼器とを、途中に開閉手段を有する配管によって接続している。減衰する振動の周波数領域が広い場合には、共鳴空間にピストンを設け、ピストンを作動させることにより共鳴空間の容積を変化させ、複数の周波数領域の振動を減衰していた。または、共鳴空間と燃焼器とを接続する配管を複数設け、それぞれの配管の径、或いは長さを異ならせ、このうち共鳴空間と燃焼器とを連通させる配管を前記開閉手段によって選択することにより、複数の周波数領域の振動を減衰していた。
特開2003−130350号公報
しかしながら、上記のガスタービンに設けられる減衰付加装置では、共鳴空間の容積を変化させず、共鳴空間と燃焼器を接続する配管の径や長さも変化させない場合には、共鳴する領域が一定であるため、幅広い周波数領域の振動を減衰するのは困難な虞があった。また、共鳴空間にピストンを設け、ピストンを作動させることにより共鳴空間の容積を変化させる場合には、共鳴容積は変化するので幅広い周波数領域の振動を減衰することはできるが、ガスタービンに燃焼器が多数設けられている場合には、多数のピストンを制御しなければならず、構造が複雑化する虞があった。また、共鳴空間と燃焼器との間に、それぞれ径、或いは長さが異なる配管を複数設け、これにより共鳴空間と燃焼器とを接続し、開閉手段により共鳴空間と燃焼器とを連通させる配管を選択する場合には、さまざまな振動が発生するため強固な構造にすべき燃焼器に複数の配管を設ける必要があり、耐久性が低減する虞があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容易に幅広い周波数領域の振動を減衰でき、且つ、耐久性を確保できる減衰付加装置、燃焼器及びガスタービンを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る減衰付加装置は、振動が発生する部分である振動発生領域に対して開口している1つの開口部と、前記開口部に接続されている減衰部と、前記減衰部が有する複数の共鳴空間と、前記共鳴空間同士の間に位置し、前記共鳴空間同士の開閉を行う複数の開閉手段と、を具備することを特徴とする。
この発明では、減衰部に共鳴空間を複数設け、共鳴空間同士の間には開閉手段が設けられているので、開閉手段を開閉することにより複数の共鳴空間が連通、或いは遮断され、開口部に連通している共鳴空間全体の容積を容易に変更できる。また、共鳴空間は複数設けられているが、複数の共鳴空間は前記開閉手段を介して接続されているので、振動発生領域に対する開口部は共鳴空間と同数である必要なく、開口部は1つでよい。これらの結果、容易に幅広い周波数領域の振動を減衰でき、且つ、耐久性を確保することができる。
また、この発明に係る減衰付加装置は、前記複数の共鳴空間は、少なくとも3つの前記共鳴空間が直列に接続されていることを特徴とする。
この発明では、共鳴空間を直列に接続することにより、容易に複数の共鳴空間を接続して設けることができる。この結果、さらに容易に幅広い周波数領域の振動を減衰できる。
また、この発明に係る減衰付加装置は、前記複数の共鳴空間は、1つの前記共鳴空間に対して少なくとも2つの前記共鳴空間が並列に接続されていることを特徴とする。
この発明では、共鳴空間を並列に接続することにより、開閉手段を開いた際に連通する共鳴手段の組合せが増加する。これにより、より細かく共鳴空間の容積を変化させることができる。例えば、1つの共鳴空間に異なる大きさの複数の共鳴空間を並列で接続することにより、1つの共鳴空間はいずれの共鳴空間とも連通できるので、共鳴空間が連通することにより形成される容積は、どの共鳴空間を合わせた容積も形成することができる。この結果、容易に、且つ、より確実に幅広い周波数領域の振動を減衰できる。
また、この発明に係る減衰付加装置は、前記共鳴空間には、流体抵抗部材が設けられていることを特徴とする。
この発明では、共鳴空間に流体抵抗部材を設けることにより、振動を共鳴空間のみでなく、流体抵抗部材によっても減衰できる。また、減衰する振動の周波数領域を調整する際に、共鳴空間の容積の変更のみでなく、流体抵抗部材による抵抗値を変更することによっても調整することができる。この結果、減衰性能を向上させることができる。
また、この発明に係る減衰付加装置は、前記流体抵抗部材は複数設けられており、前記複数の流体抵抗部材は、それぞれ離間していることを特徴とする。
この発明では、流体抵抗部材を複数設け、それぞれを離間させることにより、複数の周波数領域の振動を減衰することができる。この結果、減衰性能を、より確実に向上させることができる。
また、この発明に係る減衰付加装置は、前記減衰部は、円形の配管によって形成された円形配管部を有しており、前記共鳴空間は、前記円形配管部によって形成されていることを特徴とする。
この発明では、共鳴空間を円形の配管、即ち円形配管部によって形成することにより、市販の配管部材を使用することができる。これにより、容易に共鳴空間を製造することができる。この結果、製造コストの低減を図ることができる。
また、この発明に係る減衰付加装置は、前記減衰部には、前記減衰部の外部の流体を前記共鳴空間に導入する外気導入部と、前記外気導入部から前記共鳴空間に導入する流体の流量を調整する流量調整手段と、が備えられていることを特徴とする。
この発明では、外気導入部と流量調整手段が設けられているので、流量調整手段を調整することにより、減衰部の外部の流体、例えば、減衰部の外部の空気を共鳴空間に導入することができる。この空気を共鳴空間に導入すると、共鳴空間での共鳴特性が変化するため振動の減衰特性を調整でき、特に、共鳴空間に前記流体抵抗部材が設けられている場合には、共鳴空間に空気を導入することにより流体抵抗部材での抵抗値を変化させることができ、減衰特性が大きく変化する。このため、前記流量調整手段で、共鳴空間に流れる空気の量を調整することにより、減衰特性を調整することができる。この結果、より確実に減衰性能を向上させることができる。
また、この発明に係る減衰付加装置は、前記振動発生領域の振動を検出する圧力センサと、前記圧力センサ及び前記開閉手段が接続され、且つ、前記圧力センサからの信号に基づき前記開閉手段を開閉する制御部と、を備えることを特徴とする。
この発明では、圧力センサは振動発生領域の振動を検出することができるので、この圧力センサからの信号により、制御部では振動の周波数を検出することができ、当該制御部は、この周波数に応じて開閉手段を開閉する。この開閉手段の開閉により、複数の共鳴空間が連通、或いは遮断され、共鳴空間全体の容積が変化して、共鳴空間の容積に応じた周波数領域の振動が共鳴空間で共鳴して、減衰する。これにより、振動発生領域で発生した振動の周波数領域の周波数に合わせて、開閉手段を開閉し、共鳴空間全体の容積を変えることができるので、より確実に振動を減衰できる。この結果、より確実に減衰性能を向上させることができる。
また、この発明に係る減衰付加装置は、前記振動発生領域の振動を検出する圧力センサと、前記圧力センサ、前記開閉手段及び前記流量調整手段が接続され、且つ、前記圧力センサからの信号に基づき前記開閉手段の開閉及び前記流量調整手段での前記流体の調整を行う制御部と、を備えることを特徴とする。
この発明では、上記の減衰付加装置からさらに、振動発生領域で発生した振動の周波数領域の周波数に合わせて流量調整手段を調整できるので、振動発生領域で発生した振動を、より確実に減衰できる。この結果、より確実に減衰性能を向上させることができる。
また、この発明に係る燃焼器は、燃料を燃焼する燃焼領域を有し、前記燃焼領域を前記振動発生領域として前記減衰付加装置を備えることを特徴とする。
この発明では、燃焼器に前記減衰付加装置を備え、燃焼器の燃焼領域を前記振動発生領域とすることにより、燃料の燃焼時の幅広い周波数領域の燃焼振動を、減衰付加装置で減衰できる。また、前記減衰付加装置では、開口部の数を複数形成された共鳴空間に合わせる必要がなく、開口部は1つでも良いので、燃焼器の運転時には高温・高圧になる燃焼領域に多数の開口部を設ける必要がない。これらの結果、容易に幅広い周波数領域の振動を減衰でき、且つ、耐久性を確保することができる。
また、この発明に係る燃焼器は、燃料を燃焼する燃焼領域と、前記燃焼領域での燃料の燃焼後の排ガスの成分を検出する排ガスセンサと、を有し、前記燃焼領域を前記振動発生領域として前記減衰付加装置を備え、前記制御部は、前記排ガスセンサからの信号に基づいて前記開閉手段の開閉及び前記流量調整手段での前記流体の調整を行うことを特徴とする。
この発明では、開閉手段の開閉及び流体調整手段での流体の調整を、前記圧力センサで検出した振動の周波数以外に、排ガスセンサで検出した排ガスに基づいても行っている。減衰付加装置では、前記外気導入部から入る空気を流量調整手段で調整して、多くの空気が共鳴空間に入るようにすることにより、振動を低減することができる。一方、燃焼の燃焼時の排ガスに含まれるNOxは、希薄燃焼であるほど低減できるが、振動を低減するために減衰付加装置の外部の空気を共鳴空間に流入させると、燃料の燃焼に使用する空気が減少してしまい、希薄燃焼にすることができず、NOxが増加する虞がある。このため、外気導入部から共鳴空間に空気を流入させる際には、振動とNOxの量との妥協点に応じた量の空気を流入させる必要があり、NOxを検出するために排ガスセンサで排ガスを検出している。この結果、振動の減衰と、排ガス性状の向上とを両立を図ることができる。
また、この発明に係るガスタービンは、前記燃焼器を備えることを特徴とする。
この発明では、ガスタービンに上述した燃焼器を備えることにより、ガスタービン運転時の燃焼振動のうち、幅広い周波数領域の振動を容易に減衰することができる。また、燃焼領域への開口部を最低限の数に抑えることができるので、燃焼器の耐久性を確保できる。これらの結果、容易に幅広い周波数領域の振動を減衰でき、且つ、耐久性を確保することができる。さらに、このような特性を有することにより、高品質なガスタービンを得ることができる。
本発明にかかる減衰付加装置、燃焼器及びガスタービンは、容易に幅広い周波数領域の振動を減衰でき、且つ、耐久性を確保することができる、という効果を奏する。
以下に、本発明にかかる減衰付加装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
図1は、本発明の実施例1に係る減衰付加装置を備えるガスタービンの断面図である。同図に示すガスタービン1には、空気の流れの上流側から下流側に向かって空気取入口2、圧縮機3、燃焼器10及びタービン4が設けられている。前記空気取入口2から取り込まれた空気は圧縮機3によって圧縮され、高温・高圧の圧縮空気となって燃焼器10へ送り込まれる。燃焼器10にはパイロットノズル(図示省略)やメインノズル(図示省略)が設けられており、圧縮機3から送られてきた圧縮空気に、パイロットノズルやメインノズルによって天然ガス等のガス燃料、或いは軽油や軽重油等の液体燃料を供給して燃料を燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスを生成させる。燃焼器10で、このようにして燃料が燃焼することにより生じた高温・高圧の燃焼ガスは、その後タービン4に噴射される。
図2は、本発明の実施例1に係る減衰付加装置の要部概略図である。前記燃焼器10には、減衰付加装置20が備えられている。この減衰付加装置20は、内側に燃焼領域12を有する燃焼室11の外側に備えられており、この燃焼室11及び減衰付加装置20は、燃焼器10の車室13(図1参照)に設けられている。この減衰付加装置20は減衰部21を有しており、この減衰部21は前記燃焼室11に接続され、前記燃焼領域12に対して開口部22によって開口している。また、減衰部21には、3つの共鳴室30が設けられており、共鳴室30同士は接続部40によって接続されている。この共鳴室30及び接続部40は、内側に空間を有しており、接続されている共鳴室30と接続部40の双方の内部の空間は連通している。また、これらの共鳴室30の内部空間、及び接続部40の内部空間は、共に共鳴空間25として形成されている。
また、接続部40によってそれぞれ接続されている3つの共鳴室30の接続の形態は、共鳴室30全体では直列に接続されている。即ち、3つの共鳴室30のうち、1つの共鳴室30は他の2つの共鳴室30の双方に接続され、この2つの共鳴室30同士は接続されていない。また、直列に接続された共鳴室30のうち、一方の端部に位置する共鳴室30は、接続部40によって前記燃焼室11に接続されており、この接続部40は前記燃焼領域12に開口している。この部分が、前記開口部22として形成しており、また、このように接続部40のうちの1つが燃焼室11に接続される事により、減衰部21は燃焼室11に接続されている。このように直列に接続される3つの共鳴室30及び接続部40は、共鳴室30については、燃焼室11に近い方から順に、第1共鳴室31、第2共鳴室32、第3共鳴室33として形成され、接続部40については、燃焼室11に近い方、つまり、燃焼室11に接続している接続部40から順に、第1接続部41、第2接続部42、第3接続部43として形成されている。これにより、共鳴室30と接続部40を合わせた順番は、燃焼室11側から順に、第1接続部41、第1共鳴室31、第2接続部42、第2共鳴室32、第3接続部43、第3共鳴室33、となって形成されている。
また、共鳴室30同士を接続している接続部40には、開閉手段となる開閉バルブ50が設けられている。この開閉バルブ50は、全ての接続部40に設けられており、第1接続部41に設けられる開閉バルブ50は第1開閉バルブ51、第2接続部42に設けられる開閉バルブ50は第2開閉バルブ52、第3接続部43に設けられる開閉バルブ50は第3開閉バルブ53として形成されている。これらの開閉バルブ50は、当該開閉バルブ50を操作することにより流路の開閉を行う事ができるので、上記の各開閉バルブ50の開閉操作を行うと、接続部40の開閉を行う事ができる。このため、共鳴室30同士の間にある接続部40に設けられている開閉バルブ50を開閉した場合には、当該接続部40の両端に位置する共鳴室30同士が連通、或いは遮断される。また、共鳴室30と燃焼室11との間の接続部40に設けられた開閉バルブ50、即ち第1開閉バルブ51を開閉した場合には、減衰部21と燃焼領域12とが連通、或いは遮断される。
この実施例1に係る減衰付加装置20は以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。前記ガスタービン1を作動させると、圧縮機3が作動することによって圧縮された高温・高圧の空気が前記燃焼器10に送り込まれ、この圧縮空気に対して前記パイロットノズルや前記メインパイロットノズルから燃料を噴射することにより、前記燃焼室11の燃焼領域12で燃料が燃焼する。前記燃焼領域12で燃料が燃焼すると、その燃焼により燃焼振動が発生する場合がある。特に、排出ガスの低NOx化を図るため燃料を希薄燃焼させると、燃焼が不安定になり易く、燃焼振動が発生し易くなる。燃料室11で燃料を燃焼させると、このように燃焼領域12で燃焼振動が発生する場合があるため、燃焼室11の内側は燃焼領域12であると同時に、振動発生領域としても形成されている。
このように燃焼振動が発生すると、燃焼振動による空気振動(圧力波)が前記減衰部21の開口部22から、当該開口部22を有している接続部40、即ち第1接続部41の内側に入る。これにより、燃焼振動による振動は、前記開口部22から、減衰付加装置20の減衰部21が有する共鳴空間25に入る。このように振動が共鳴空間25に入った際に、第1接続部41に設けられている第1開閉バルブ51を閉じると、開口部22から共鳴空間25に入った振動は第1開閉バルブ51に遮断され、第1開閉バルブ51よりも奥、つまり、第1開閉バルブ51よりも前記共鳴室30側に振動は進むことができない。
ここで、燃焼領域12から共鳴空間25に振動が入ると、その共鳴空間25の容積に応じた周波数領域の振動が共鳴空間25で共鳴し、この共鳴によりその周波数領域の振動は減衰する。共鳴空間25にはこのような作用があるため、開口部22から第1接続部41の共鳴空間25に入った振動は、当該第1接続部41に設けられた前記第1開閉バルブ51が閉じている場合には、開口部22から第1開閉バルブ51までの間の共鳴空間25で、振動は共鳴する。このため、開口部22から共鳴空間25に入った振動は、開口部22から第1開閉バルブ51までの間の共鳴空間25の容積に応じた周波数領域の振動が共鳴し、この周波数領域の振動が減衰される。
また、第2開閉バルブ52を閉じ、第1開閉バルブ51を開いた場合には、第1接続部41と第1共鳴室31、さらに、第2接続部42における第1共鳴室31から第2開閉バルブ52までの共鳴空間25が連通される。このため、開口部22からの振動は第1開閉バルブ51を通過して第1共鳴室31に入り、さらに、第2接続部42の中に入り、第2開閉バルブ52で遮断される。これにより、第1接続部41と第1共鳴室31の各共鳴空間25、さらに、第2接続部42の、第1共鳴室31から第2開閉バルブ52までの共鳴空間25が、燃焼領域12の振動を減衰する共鳴空間25の容積となる。振動を減衰する共鳴空間25は、容積が大きいほど低い周波数の周波数領域の振動を減衰する特性があるが、上記のように第1開閉バルブ51を開くことにより、第1開閉バルブ51を閉じた場合と比較して共鳴空間25の容積が大きくなるため、より低い周波数領域の振動を減衰できる。
また、第3開閉バルブ53を閉じ、第1開閉バルブ51及び第2開閉バルブ52を共に開いた場合には、第1接続部41、第1共鳴室31、第2接続部42、第2共鳴室32の各共鳴空間25、さらに、第3接続部43の、第2共鳴室32から第3開閉バルブ53までの共鳴空間25が、燃焼領域12の振動を減衰する共鳴空間25の容積となる。このため、第3開閉バルブ53を閉じ、第1開閉バルブ51及び第2開閉バルブ52を共に開いた場合の共鳴空間25の容積は、上記のように第2開閉バルブ52を閉じた場合の共鳴空間25の容積と比較して大きくなるため、第2開閉バルブ52を閉じた場合と比較して、より低い周波数領域の振動を減衰できる。
また、第1開閉バルブ51、第2開閉バルブ52及び第3開閉バルブ53を全て開いた場合には、第1接続部41、第1共鳴室31、第2接続部42、第2共鳴室32、第3接続部43、第3共鳴室33の全ての共鳴空間25が、燃焼領域12の振動を減衰する共鳴空間25の容積となる。このため、開閉バルブ50を全て開いた場合の共鳴空間25の容積は、上記のように第3開閉バルブ53を閉じた場合の共鳴空間25の容積と比較して大きくなるため、第3開閉バルブ53を閉じた場合と比較して、より低い周波数領域の振動を減衰できる。
以上の減衰付加装置20は、減衰部21に共鳴室30や接続部40を複数設けることにより、これらの内側の空間である共鳴空間25を複数設けている。また、複数設けられた接続部40にそれぞれ開閉バルブ50を設けることにより、共鳴室30や接続部40の各共鳴空間25を連通、或いは遮断している。これにより、共鳴空間25全体の容積を、容易に変更することができる。燃焼領域12で生じた振動は、共鳴空間25の容積に応じた周波数領域の振動が共鳴空間25で共鳴することにより、その周波数領域の振動が減衰されるが、前記のように共鳴空間25全体の容積を容易に変更できるので、減衰する振動の周波数領域も容易に変更できる。また、燃焼領域12では、様々な周波数領域の燃焼振動が発生するが、このように、減衰する振動の周波数領域を容易に変更できるので、複数の周波数領域、或いは、幅広い周波数領域の振動を減衰できる。
また、共鳴室30や接続部40が複数設けられることにより、共鳴空間25は複数設けられているが、共鳴室30や接続部40はそれぞれ他の共鳴室30、或いは接続部40に接続されているので、燃焼室11に接続される部分は第1接続部41のみであり、燃焼領域12に開口している部分は前記開口部22のみとなっている。この燃焼領域12は、燃料が燃焼することにより高温、高圧の燃焼ガスが発生し、さらに、燃焼振動も発生するため、燃焼室11は耐久性を持たせるために強靭な作りにする必要があるが、この燃焼室11に開口部22を複数形成すると、耐久性が低下する虞がある。そこで、開口部22を1つにすることにより、耐久性の低減を抑制できる。これらの結果、容易に幅広い周波数領域の振動を減衰でき、且つ、耐久性を確保することができる。
また、接続部40や共鳴室30の接続は、空気の流れ方向における端部に次々と接続し、接続部40や共鳴室30、つまり、複数の共鳴空間25を直列に接続している。これにより、容易に複数の共鳴空間25を接続して設けることができる。この結果、さらに容易に幅広い周波数領域の振動を減衰できる。
また、燃焼領域12を前記減衰付加装置20で減衰する振動の振動発生領域として当該減衰付加装置20を燃焼器10に備えることにより、燃焼器10での燃料の燃焼時の燃焼振動を、減衰付加装置20で減衰でき、さらに、幅広い周波数領域の振動を容易に減衰できる。また、高温・高圧になる燃焼領域12を有する燃焼器10の耐久性を確保できる。また、この燃焼器10をガスタービン1に備えることにより、ガスタービン1運転時の燃焼振動のうち、幅広い周波数領域の振動を容易に減衰でき、且つ、耐久性を確保することができる。また、ガスタービン1に前記減衰付加装置20を備えた燃焼器10を設けることにより、減衰性能に優れ、耐久性に優れた高品質のガスタービンを得ることができる。
なお、共鳴室30や接続部40はそれぞれ3つ以外でもよい。当該減衰付加装置20を装備する燃焼器10の燃焼特性や、それぞれの共鳴室30及び接続部40の共鳴空間25の容積に応じて、燃焼振動を効果的に減衰できる数であれば、共鳴室30や接続部40の数は問わない。
この減衰付加装置は、実施例1に係る減衰付加装置と略同様の構成であるが、共鳴空間が並列に接続されている点に特徴がある。他の構成は実施例1と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図3は、本発明の実施例2に係る減衰付加装置の要部概略図である。同図に示す減衰付加装置60は、実施例1に係る減衰付加装置20と同様に、燃焼室11には第1接続部71を接続し、これらの接続部分には燃焼領域12に開口した開口部22が形成されている。この第1接続部71の、開口部22側の端部と反対側の端部は、第1共鳴室61に接続されている。この第1接続部71と第1共鳴室61とは、双方とも内部に共鳴空間25を有しており、双方の共鳴空間25は連通している。また、この第1共鳴室61には、第2接続部72、第3接続部73、第4接続部74が、それぞれ別の位置に接続されている。これらの第2接続部72、第3接続部73及び第4接続部74は、全て内部が共鳴空間25として形成されており、それぞれ第1共鳴室61に対して別々の位置で、第1共鳴室61の共鳴空間25と連通している。
また、第2接続部72、第3接続部73、第4接続部74の、それぞれの第1共鳴室61に接続されている側の端部の反対側の端部には共鳴室30が接続されており、第2接続部72には第2共鳴室62、第3接続部73には第3共鳴室63、第4接続部74には第4共鳴室64が接続されている。これらの第2共鳴室62、第3共鳴室63及び第4共鳴室64は、内部に共鳴空間25を有しており、第2共鳴室62は第2接続部72、第3共鳴室63は第3接続部73、第4共鳴室64は第4接続部74の、共鳴空間25と連通されている。一方、第2共鳴室62、第3共鳴室63及び第4共鳴室64の共鳴空間25は、お互いに他の共鳴室30の共鳴空間25とは、第1共鳴室61の共鳴空間25を介した経路以外では連通していない。つまり、共鳴室30は並列に接続されており、これにより、複数形成されている共鳴空間25は、並列に接続されている。
このように形成される共鳴室30は、第1共鳴室61と第3共鳴室63とが、ほぼ同じ容積の共鳴空間25を有しており、第2共鳴室62と第4共鳴室64とがほぼ同じ容積の共鳴空間25を有しており、さらに、第2共鳴室62及び第4共鳴室64の共鳴空間25は、第1共鳴室61や第3共鳴室63の共鳴空間25よりも容積が小さくなっている。
また、各接続部40には開閉手段となる開閉バルブ50が設けられており、第1接続部71には第1開閉バルブ81、第2接続部72には第2開閉バルブ82、第3接続部73には第3開閉バルブ83、第4接続部74には第4開閉バルブ84が設けられている。
この実施例2に係る減衰付加装置60は以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。第1開閉バルブ81を閉じると、燃焼領域12で発生した振動を減衰する共鳴空間25は、第1接続部71の共鳴空間25のうち、前記開口部22から第1開閉バルブ81までの共鳴空間25となる。このため、燃焼領域12で発生した燃焼振動のうち、この共鳴空間25の容積に応じた周波数領域の振動を減衰できる。
また、第1開閉バルブ81を開け、第2開閉バルブ82、第3開閉バルブ83及び第4開閉バルブ84を閉じると、第1接続部71と第1共鳴室61の共鳴空間25、さらに、第2接続部72の、第1共鳴室61から第2開閉バルブ82までの共鳴空間25、第3接続部73の、第1共鳴室61から第3開閉バルブ83までの共鳴空間25、第4接続部74の、第1共鳴室61から第4開閉バルブ84までの共鳴空間25が、燃焼領域12の振動を減衰する共鳴空間25の容積となる。このため、第1開閉バルブ81を開け、第2開閉バルブ82、第3開閉バルブ83及び第4開閉バルブ84を閉じた場合の共鳴空間25の容積は、上記のように第1開閉バルブ81を閉じた場合の共鳴空間25の容積と比較して大きくなるため、第1開閉バルブ81を閉じた場合と比較して、より低い周波数領域の振動を減衰できる。
また、前記の状態から第2開閉バルブ82を開けると、燃焼領域12の振動を減衰する共鳴空間25の容積は、前記共鳴空間25の容積から、第2接続部72の、第2開閉バルブ82から第2共鳴室62までの共鳴空間25、及び第2共鳴室62の共鳴空間25が追加される。このため、燃焼領域12の振動を減衰する共鳴空間25が、前記の場合と比較して大きくなるため、より低い周波数領域の振動を減衰できる。
また、前記の状態から第2開閉バルブ82を閉じ、代わりに第3開閉バルブ83を開けると、第2開閉バルブ82の部分で第2接続部72が遮断されるので、第2接続部72の、第2開閉バルブ82から第2共鳴室62までの共鳴空間25、及び第2共鳴室62の共鳴空間25の分の容積が使用されなくなり、第3接続部73の、第3開閉バルブ83から第3共鳴室63までの共鳴空間25、及び第3共鳴室63の共鳴空間25が追加される。ここで、第2共鳴室62の共鳴空間25と第3共鳴室63の共鳴空間25とを比較すると、第2共鳴室62の共鳴空間25の容積よりも第3共鳴室63の共鳴空間25の容積の方が大きいため、第2開閉バルブ82を閉じて第3開閉バルブ83を開けた方が、燃焼領域12の振動を減衰する共鳴空間25の容積が大きくなる。これにより、より低い周波数領域の振動を減衰できる。
また、前記の状態から第3開閉バルブ83を閉じ、第2開閉バルブ82と第4開閉バルブ84とを開けると、第3開閉バルブ83の部分で第3接続部73が遮断されるので、第3接続部73の、第3開閉バルブ83から第3共鳴室63までの共鳴空間25、及び第3共鳴室63の共鳴空間25の分の容積が使用されなくなり、第2接続部72の、第2開閉バルブ82から第2共鳴室62までの共鳴空間25、第2共鳴室62の共鳴空間25、第4接続部74の、第4開閉バルブ84から第4共鳴室64までの共鳴空間25、及び第4共鳴室64の共鳴空間25が追加される。ここで、第2共鳴室62の共鳴空間25、第3共鳴室63の共鳴空間25、第4共鳴室64の共鳴空間25を比較すると、第3共鳴室63の共鳴空間25よりも、第2共鳴室62の共鳴空間25と第4共鳴室64の共鳴空間25とを足した容積の方が小さいため、第3開閉バルブ83を閉じて第2開閉バルブ82と第4開閉バルブ84とを開けると、第2開閉バルブ82と第4開閉バルブ84とを閉じて第3開閉バルブ83を開けた状態よりも、燃焼領域12の振動を減衰する共鳴空間25の容積が小さくなる。これにより、減衰できる振動は、前記の状態よりも周波数領域が高くなる。
また、開閉バルブ50を全て開いた場合には、第1接続部71、第1共鳴室61、第2接続部72、第2共鳴室62、第3接続部73、第3共鳴室63、第4接続部74、第4共鳴室64の全ての共鳴空間25が、燃焼領域12の振動を減衰する共鳴空間25の容積となる。このため、開閉バルブ50を全て開いた場合の共鳴空間25の容積は、上述した各状態の共鳴空間25の容積と比較して大きくなるため、より低い周波数領域の振動を減衰できる。なお、開閉バルブ50を開閉することにより、複数の接続部40及び複数の共鳴室30の各共鳴空間25を連通させる組合せは、上述した以外の組合せでもよい。
以上の減衰付加装置60は、複数設けられている共鳴室30が並列に接続されているため、複数設けられた開閉バルブ50の開閉により、様々な組合せで共鳴室30及び接続部40の共鳴空間25を連通させることができる。このため、複数形成される共鳴室30の共鳴空間25の大きさを異ならせた場合に、複数の開閉バルブ50の開閉によって、これらを組み合わせて連通させることにより、共鳴空間25全体の容積の大きさを、より細かく変化させることができる。従って、燃焼領域12で発生した燃焼振動のうち、減衰できる振動の周波数領域を増加させることができる。この結果、容易に、且つ、より確実に幅広い周波数領域の振動を減衰できる。
なお、共鳴室30や接続部40は、実施例1に係る減衰付加装置20と同様に、それぞれ4つ以外でもよい。当該減衰付加装置60を装備する燃焼器10の燃焼特性や、それぞれの共鳴室30及び接続部40の共鳴空間25の容積に応じて、燃焼振動を効果的に減衰できる数であれば、共鳴室30や接続部40の数は問わない。
この減衰付加装置は、実施例2に係る減衰付加装置と略同様の構成であるが、共鳴空間に流体抵抗部材を設けた点に特徴がある。他の構成は実施例2と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図4は、本発明の実施例3に係る減衰付加装置の要部概略図である。同図に示す減衰付加装置90は、実施例2に係る減衰付加装置60と同様に、複数の接続部40及び複数の共鳴室30が並列に接続されている。さらに、接続部40の共鳴空間25には、流体抵抗部材となる多孔質金属91が設けられている。この多孔質金属91は、ポーラス状の金属、即ち、小さな孔が多数形成されている金属からなり、この多孔質金属91が、各接続部40の共鳴空間25の一部に、それぞれの接続部40の内部形状、つまり、共鳴空間25の形状とほぼ同形状となって設けられている。詳細には、第1接続部41の共鳴空間25に設けられる多孔質金属91は、開口部22と第1開閉バルブ81との間に設けられており、第2接続部72、第3接続部73、及び第4接続部74の各共鳴空間25に設けられる多孔質金属91は、それぞれ接続部40の各開閉バルブ50と第1共鳴室61との間に設けられている。このため、各接続部40の共鳴空間25に設けられることにより複数設けられる多孔質金属91は、それぞれ他の多孔質金属91と離間している。
この実施例3に係る減衰付加装置90は以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。前記多孔質金属91は、接続部40の共鳴空間25に形成されており、多孔質金属91には無数の小さな孔が形成されているため、接続部40の共鳴空間25に伝えられたガスタービン1運転時の燃焼振動は、多孔質金属91の孔を通過する。その際に、燃焼振動を伝達する空気と多孔質金属91の孔の壁面との摩擦により、振動は熱に変換されて減衰する。つまり、燃焼振動は、多孔質金属91の抵抗によって減衰される。
また、上述した燃焼器10による燃料の燃焼振動は、複数の周波数領域の振動が含まれているが、上記のように多孔質金属91を複数設け、それぞれ離間させることにより、複数の周波数領域の振動を減衰することができる。或いは、減衰することのできる振動の周波数領域を広げることができる。
以上の減衰付加装置90は、共鳴空間25に流体抵抗部材である多孔質金属91を設けることにより、燃焼領域12で発生した振動を、共鳴空間25での共鳴による減衰のみでなく、多孔質金属91の抵抗によっても減衰できる。この結果、減衰性能を、さらに向上させることができる。
また、減衰する振動の周波数領域を調整する際に、共鳴室30や接続部40が有する共鳴空間25の容積の変更のみでなく、多孔質金属91の大きさや多孔質金属91に形成される孔の大きさ、密度などを変更することによっても調整することができる。即ち、燃焼振動が多孔質金属91の孔を通過する際の抵抗値を変更することによって、減衰付加装置90で減衰する振動の周波数領域を調整することができる。この結果、減衰性能を、より確実に向上させることができる。
また、燃焼振動には複数の周波数領域の振動を含んでおり、振動の波長は周波数によって異なっているが、上記のように多孔質金属91を複数設け、それぞれを離間させることにより、それぞれ異なる波長を有する複数の周波数の振動を減衰することができる。この結果、減衰性能を、より確実に向上させることができる。
なお、共鳴空間25に設ける多孔質金属91は、各接続部40の共鳴空間25に1つずつでなく、1つの共鳴空間25に2つ以上、または、多孔質金属91が設けられない共鳴空間25があってもよい。多孔質金属91の抵抗値のみでなく、数や位置を調整することによっても減衰できる振動の周波数領域は変化するので、これらを調整することにより、減衰性能を、より確実に向上させることができる。また、流体抵抗部材としては、多孔質金属91以外のものでもよく、例えば、複数の孔が形成された多孔板や、小さな孔が形成されたオリフィスなどを用いてもよい。共鳴空間25を流れる空気や振動の抵抗になり、差圧を発生させるものであれば、流体抵抗部材は多孔質金属91以外のものでもよい。また、複数の共鳴室30や複数の接続部40の構成は、上述した以外の数、及び接続形態でも構わない。
この減衰付加装置は、実施例3に係る減衰付加装置と略同様の構成であるが、共鳴空間に外気導入部と流量調整手段を設けた点に特徴がある。他の構成は実施例3と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図5は、本発明の実施例4に係る減衰付加装置の要部概略図である。同図に示す減衰付加装置95は、実施例3に係る減衰付加装置90と同様に、複数の接続部40及び複数の共鳴室30が並列に接続され、共鳴空間25には複数の多孔質金属91が設けられている。また、共鳴室30からは、前記接続部40以外に外気導入路96が接続されている。この外気導入路96は、接続部40と同様に内部に共鳴空間25を有しており、この共鳴空間25には多孔質金属91が設けられている。また、外気導入路96は複数形成されており、一部の外気導入路96には前記接続部40と同様に開閉バルブ50が設けられている。
また、これらの外気導入路96の、前記共鳴室30に接続されている側の端部と反対側の端部には、当該外気導入路96が有する共鳴空間25を、減衰付加装置95の外部の空間に開口している部分である外気導入部97が形成されている。さらに、外気導入路96には、外気導入部97から共鳴室30までの経路において外気導入部97と前記共鳴室30との間に位置し、且つ、外気導入部97の近傍には、流体調整手段となる流量調整バルブ98が設けられている。この流量調整バルブ98を操作すると、流量調整バルブ98の開度が変化し、当該流量調整バルブ98を通過する流体の量を調整することができる。
この実施例4に係る減衰付加装置95は以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。前記減衰付加装置95は燃焼室11に備えられているが、前記燃焼室11は、燃焼器10の車室13(図1参照)に設けられている。燃焼器10には、前記圧縮機3から圧縮された空気が送られるが、この圧縮した空気は、まず、車室13に送られる。その後、車室13から前記燃焼室11の燃焼領域12に流れる。このため、燃焼領域12の内圧よりも、車室13の内圧の方が高くなっており、燃焼領域12に連通している共鳴室30、接続部40、外気導入路96の各共鳴空間25の内圧は、車室13の内圧よりも低くなっている。また、外気導入路96には前記外気導入部97が形成されており、さらに、外気導入部97の近傍には流量調整バルブ98が設けられているが、外気導入路96の共鳴空間25は、当該減衰付加装置95が設けられている車室13よりも内圧が低いため、流量調整バルブ98を開くと、車室13と前記共鳴空間25との圧力差により、車室13の空気は、外気導入部97から外気導入路96の共鳴空間に流れ込む。
この空気は、各接続部40に設けられている開閉バルブ50を開閉することにより、その開閉に応じて共鳴室30と接続部40の各共鳴空間25に流れる。また、前記流量調整バルブ98を操作すると流量調整バルブ98の開度が変化するので、当該流量調整バルブ98を通過する流体の量を調整できるが、前記各共鳴空間25に流れる空気は、外気導入部97から前記共鳴空間25内に導入され、流量調整バルブ98を通過後の空気が共鳴空間を流れる。このため、前記流量調整バルブ98を操作することにより、共鳴空間25を流れる空気の量は変化する。共鳴空間25では、共鳴空間25を流れる空気の量によって共鳴する振動の周波数領域が変化するので、流量調整バルブ98を操作して外気導入部97からの空気の導入量を変化させることにより、共鳴空間25で減衰する振動の周波数領域を変化させることができる。
また、共鳴空間25に設けられている前記多孔質金属91は、当該多孔質金属91を通過する空気の量によって流れの抵抗が変化する。つまり、多孔質金属91は、空気の流量によって抵抗値が変化するが、抵抗値が変化すると、減衰する振動の周波数領域が変化する。このため、燃焼領域12で発生する振動の周波数領域に応じて流量調整バルブ98を操作して空気の流量を変化させ、多孔質金属91の抵抗値を変化させることにより、任意の周波数領域の振動を減衰することができる。
また、流量調整バルブ98を開くと共鳴室30、接続部40、外気導入路96の各共鳴空間25のうち、複数の開閉バルブ50により空気の経路が確保された部分に外気導入部97からの空気が流入するため、当該共鳴空間25はパージされる。この共鳴空間25には、燃焼領域12から高温の空気や未燃焼の燃料が入り込む場合があるが、その場合に、当該共鳴空間25をパージすることにより、これらの高温の空気や未燃焼の燃料は燃焼領域12の方向に押し戻される。
以上の減衰付加装置95は、外気導入路96を設け、この外気導入路96に外気導入部97を設けているので、減衰付加装置95周辺の空気、つまり、車室13の空気を外気導入部97から外気導入路96の共鳴空間25に導入し、共鳴室30や接続部40の共鳴空間25に、この空気を送ることができる。さらに、外気導入部97の近傍には、流量調整バルブ98が設けられているので、外気導入部97から導入された空気の流量を調整しつつ、前記各共鳴空間25に送ることができる。共鳴空間25では、上述したように共鳴空間25を流れる空気の量によって共鳴する振動の周波数領域が変化するので、流量調整バルブ98で空気の流量を調整することにより、共鳴空間25で減衰する振動の周波数領域を変化させることができる。
また、多孔質金属91は、当該多孔質金属91を通過する空気の流量によって抵抗値が変化し、この抵抗値が変化することにより、多孔質金属91で減衰する振動の周波数領域が変化する。このため、流量調整バルブ98で外気導入部97から導入する空気の量を調整することにより、多孔質金属91を通過する空気の流量を調整できる。このため、流量調整バルブ98を操作することにより、多孔質金属91で減衰する周波数領域を調整することができる。従って、流量調整バルブ98を操作して外気導入部97から共鳴空間25に導入される空気の量を調整することにより、共鳴空間25での振動の減衰特性を変化させることができ、さらに、多孔質金属91の抵抗値を変化させて振動の減衰特性を変化させることができるので、より確実に振動の減衰特性を変化させることができる。この結果、より確実に減衰性能を向上させることができる。
また、外気導入部97を設けることにより、共鳴室30、接続部40及び外気導入路96の共鳴空間25をパージし、燃焼領域12から共鳴空間25に入り込んだ高温の空気や未燃焼の燃料を燃焼領域12に押し戻すことができる。従って、これらの共鳴空間25を綺麗な状態に維持できる。この結果、燃料の燃焼時の燃焼振動を安定して減衰させることができる。
なお、前記外気導入路96は、共鳴室30に接続されているが、外気導入路96は接続部40に接続してもよい。共鳴室30や接続部40は、共鳴空間25が直接、或いは間接的に全て連通しているので、外気導入路96を接続する部分は、共鳴室30や接続部40のいずれの部分でもよい。また、外気導入路96はいくつ設けてもよく、また、1つの外気導入路96に設けられる外気導入部97や流量調整バルブ98は、いくつ設けてもよい。燃焼領域12で発生する燃焼振動の周波数領域や、共鳴空間25の容積、または、車室13と共鳴空間25の内圧などに応じて、より確実に燃焼振動を減衰できる形態であれば、外気導入路96の位置や数、外気導入部97の数は、どのように設けても構わない。
この減衰付加装置は、実施例4に係る減衰付加装置と略同様の構成であるが、燃焼領域の圧力を検出する圧力センサと、開閉バルブ及び流量調整バルブを制御する制御部を設けた点に特徴がある。他の構成は実施例4と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図6は、本発明の実施例5に係る減衰付加装置の要部概略図である。同図に示す減衰付加装置100は、実施例4に係る減衰付加装置95と同様に、外気導入部97や流量調整バルブ98が設けられており、さらに、この流量調整バルブ98や開閉バルブ50が全て接続され、且つ、これらの流量調整バルブ98や開閉バルブ50を制御する制御部101が設けられている。また、燃焼室11には、燃焼領域12の圧力を検出する圧力センサ102が設けられており、この圧力センサ102は、前記制御部101に接続されている。
また、前記制御部101には、さらに記憶部(図示省略)及び処理部(図示省略)が設けられている。前記記憶部には、本発明に係る減衰付加装置100を制御するコンピュータプログラムが格納されている。ここで、記憶部は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ(CD−ROM等のような読み出しのみが可能な記憶媒体)や、RAM(Random Access Memory)のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
また、上記コンピュータプログラムは、コンピュータシステムにすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、本発明に係る減衰付加装置を制御できるものであってもよい。また、前記処理部の機能を実現するための上記コンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたコンピュータプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより本発明に係る制御方法を実行してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器などのハードウェアを含むものとする。
前記処理部は、メモリ及びCPUにより構成されている。減衰付加装置100を制御するには、前記圧力センサ102で検出した燃焼領域12の圧力の変動に基づいて、処理部が前記コンピュータプログラムを当該処理部に組み込まれたメモリに読み込んで演算する。その際に処理部は、適宜記憶部へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、この処理部は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。
この実施例5に係る減衰付加装置100は以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。ガスタービン1を運転すると、燃焼器10では燃焼室11の燃焼領域12で燃料が燃焼するが、その際に燃焼振動が発生する。燃焼振動が発生すると、その振動によって燃焼領域12の内圧は変動する。この燃焼室11には圧力センサ102が設けられているため、燃焼領域12の内圧、即ち圧力は、この圧力センサ102で検出され、検出された圧力は、電気信号によって当該圧力センサ102が接続されている前記制御部101に伝達される。この圧力の電気信号は、時系列的に圧力センサ102から制御部101に伝達され、制御部101では、圧力の変動と時間との関係から圧力の変動、つまり、振動の周波数を導出する。この周波数は、燃焼領域12での燃焼振動の周波数であり、制御部101では、このようにして圧力センサ102で検出した圧力から、燃焼振動を導出する。
制御部101に設けられている前記記憶部には、燃焼領域12で発生した振動の周波数に応じて、その周波数の振動を減衰できるように、複数設けられている開閉バルブ50ごとの開閉、及び流量調整バルブ98の開度が、予め記憶されている。このため、前記圧力センサ102からの信号に基づいて燃焼振動の周波数を導出することにより、この周波数に応じて、制御部101に接続されている開閉バルブ50や流量調整バルブ98に対して、開閉バルブ50の開閉の信号や流量調整バルブ98の開度の信号が送られる。この信号により、複数設けられている開閉バルブ50は、開閉バルブ50ごとに開閉し、流量調整バルブ98は開度が変化する。これにより、共鳴室30や接続部40などの共鳴空間25は、実際に振動を共鳴させる容積が変化し、また、多孔質金属91の抵抗値が変化するので、燃焼振動は減衰する。
燃焼領域12の燃焼振動は、上記の減衰付加装置100の作用により振動が減衰されるが、前記圧力センサ102は燃焼領域12の圧力を検出し続けているので、制御部101では、減衰付加装置100で減衰後の振動を検出し、その振動の周波数に応じて、さらに開閉バルブ50や流量調整バルブ98を制御する。また、燃焼振動は、燃焼の状態によって燃焼振動の周波数は時々刻々と変化するが、圧力センサ102は燃焼領域12の圧力を検出し続けているので、その振動周波数に応じて、その周波数の振動を減衰できるように、制御部101で開閉バルブ50や流量調整バルブ98を制御する。
以上の減衰付加装置100は、燃焼室11に燃焼領域12の圧力を検出する圧力センサ102を設け、この圧力センサ102で検出した信号を制御部101に伝達することにより、制御部101では燃焼振動の周波数を導出することができる。この制御部101には開閉バルブ50と流量調整バルブ98が接続されているので、燃焼振動の周波数に応じて燃焼振動が減衰するように開閉バルブ50と流量調整バルブ98とを制御することにより、より確実に燃焼振動を減衰できる。この結果、より確実に減衰性能を向上させることができる。
図7は、実施例1の変形例に係る減衰付加装置の要部概略図である。図8は、実施例2の変形例に係る減衰付加装置の要部概略図である。なお、上述した減衰付加装置は、内部に共鳴空間を有する共鳴室を複数設け、共鳴室同士を接続部によって接続しているが、共鳴空間を設ける際に、それぞれ独立した共鳴室と接続部とを設けなくてもよい。例えば、図7や図8に示すように、減衰部に円形の配管によって形成された円形配管部を設け、この内側の空間を共鳴空間として形成してもよい。実施例1に係る減衰付加装置20のように、減衰付加装置110の共鳴空間25を直列に接続する場合には、図7に示すように、円形配管部111を連続的に形成し、共鳴空間25を複数形成するために、この円形配管部111に開閉バルブ50を複数設けてもよい。また、減衰付加装置115の共鳴空間25を並列に接続する場合には、図8に示すように、円形配管部111が複数の方向に分岐するように複数の円形配管を接続し、このように形成された円形配管部111に開閉バルブ50を複数設けてもよい。これにより、共鳴空間25を形成する際に、市販の配管部材を使用することができるので、容易に共鳴空間25を製造することができる。この結果、製造コストの低減を図ることができる。
なお、共鳴空間25を形成する際に、全ての共鳴空間25を円形配管部111で形成する必要はなく、共鳴空間25を形成する際には、円形配管部111と、共鳴室30及び接続部40を、併設しても構わない。また、これらのように円形配管部111によって形成された共鳴空間25を有する減衰付加装置110には、上述した実施例3〜5の減衰付加装置と同様に、流体抵抗部材となる多孔質金属91、外気導入路96、外気導入部97、流体調整手段となる流量調整バルブ98、制御部101及び圧力センサ102を設けてもよい。円形配管部111によって形成された共鳴空間25を有する減衰付加装置110に、これらを設けることにより、より確実に減衰性能を向上させることができる減衰付加装置110を、低コストで製造することができる。
また、実施例5では、開閉バルブ50及び流量調整バルブ98を制御する際に、燃焼領域の圧力から導出する燃焼振動の周波数に基づいてのみ制御しているが、それ以外の要素によっても制御してもよい。例えば、近年のガスタービン1では、排ガスに含まれるNOxを低減するために希薄燃焼を行う傾向にあるが、振動を低減するために外気導入部97から車室13の空気を共鳴空間25に導入すると、車室13から燃焼室11に入り、燃料の燃焼用として使用する空気が低減するため、燃料の希薄燃焼が困難になる。このため、振動を低減するために、外気導入部97から多量の空気を共鳴空間25に導入すると、燃焼する燃料の量に対して空気の量が減るため、排ガスからNOxを低減することが困難になる。そこで、排ガスの流路に排ガス中のNOxを検出する排ガスセンサ(図示省略)を設け、当該排ガスセンサは電気的に前記制御部101に接続する。
この排ガスセンサは、運転中のガスタービン1の排ガス中に含まれるNOxを検出し、その結果を制御部101に伝達する。制御部101では、上述したように、振動を減衰するために開閉バルブ50を開閉したり、流量調整バルブ98の開度を変化させたりするが、外気導入部97から車室13の空気を共鳴空間25に導入することにより、排ガスセンサで検出した排ガス中のNOxが所定量以上に増加した場合には、流量調整バルブ98を、その時点での開度以上に開かないようにする、或いは、開度を小さくする。これにより、燃焼室11に多く空気を送り込むことができるので、燃料の希薄燃焼を保つことができ、排ガス中のNOxを低減することができる。即ち、ガスタービン1運転中の燃焼振動とNOxの量は、流量調整バルブ98の開度を変化させた場合、相反する傾向にあるので、これらの妥協点に応じた量の空気を外気導入部97から導入できるように、流量調整バルブ98の開度を調整する。この結果、振動の減衰と、排ガス性状の向上とを両立を図ることができる。なお、開閉バルブ50及び流量調整バルブ98を制御する際の要素としては、上述した排ガス中のNOxの量以外のものであってもよい。
以上のように、本発明にかかる減衰付加装置、燃焼器及びガスタービンは、燃焼器を有するガスタービンに有用であり、特に、燃焼器での燃料の燃焼時の振動を減衰する場合に適している。
本発明の実施例1に係る減衰付加装置を備えるガスタービンの断面図である。 本発明の実施例1に係る減衰付加装置の要部概略図である。 本発明の実施例2に係る減衰付加装置の要部概略図である。 本発明の実施例3に係る減衰付加装置の要部概略図である。 本発明の実施例4に係る減衰付加装置の要部概略図である。 本発明の実施例5に係る減衰付加装置の要部概略図である。 実施例1の変形例に係る減衰付加装置の要部概略図である。 実施例2の変形例に係る減衰付加装置の要部概略図である。
符号の説明
1 ガスタービン
2 空気取入口
3 圧縮機
4 タービン
10 燃焼器
11 燃焼室
12 燃焼領域
13 車室
20 減衰付加装置
21 減衰部
22 開口部
25 共鳴空間
30 共鳴室
31 第1共鳴室
32 第2共鳴室
33 第3共鳴室
40 接続部
41 第1接続部
42 第2接続部
43 第3接続部
50 開閉バルブ
51 第1開閉バルブ
52 第2開閉バルブ
53 第3開閉バルブ
60 減衰付加装置
61 第1共鳴室
62 第2共鳴室
63 第3共鳴室
64 第4共鳴室
71 第1接続部
72 第2接続部
73 第3接続部
74 第4接続部
81 第1開閉バルブ
82 第2開閉バルブ
83 第3開閉バルブ
84 第4開閉バルブ
90 減衰付加装置
91 多孔質金属
95 減衰付加装置
96 外気導入路
97 外気導入部
98 流量調整バルブ
100 減衰付加装置
101 制御部
102 圧力センサ
110 減衰付加装置
111 円形配管部
115 減衰付加装置

Claims (12)

  1. 振動が発生する部分である振動発生領域に対して開口している1つの開口部と、
    前記開口部に接続されている減衰部と、
    前記減衰部が有する複数の共鳴空間と、
    前記共鳴空間同士の間に位置し、前記共鳴空間同士の開閉を行う複数の開閉手段と、
    を具備することを特徴とする減衰付加装置。
  2. 前記複数の共鳴空間は、少なくとも3つの前記共鳴空間が直列に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の減衰付加装置。
  3. 前記複数の共鳴空間は、1つの前記共鳴空間に対して少なくとも2つの前記共鳴空間が並列に接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載の減衰付加装置。
  4. 前記共鳴空間には、流体抵抗部材が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の減衰付加装置。
  5. 前記流体抵抗部材は複数設けられており、
    前記複数の流体抵抗部材は、それぞれ離間していることを特徴とする請求項4に記載の減衰付加装置。
  6. 前記減衰部は、円形の配管によって形成された円形配管部を有しており、
    前記共鳴空間は、前記円形配管部によって形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の減衰付加装置。
  7. 前記減衰部には、前記減衰部の外部の流体を前記共鳴空間に導入する外気導入部と、
    前記外気導入部から前記共鳴空間に導入する流体の流量を調整する流量調整手段と、
    が備えられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の減衰付加装置。
  8. 前記振動発生領域の振動を検出する圧力センサと、
    前記圧力センサ及び前記開閉手段が接続され、且つ、前記圧力センサからの信号に基づき前記開閉手段を開閉する制御部と、
    を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の減衰付加装置。
  9. 前記振動発生領域の振動を検出する圧力センサと、
    前記圧力センサ、前記開閉手段及び前記流量調整手段が接続され、且つ、前記圧力センサからの信号に基づき前記開閉手段の開閉及び前記流量調整手段での前記流体の調整を行う制御部と、
    を備えることを特徴とする請求項7に記載の減衰付加装置。
  10. 燃料を燃焼する燃焼領域を有し、
    前記燃焼領域を前記振動発生領域として請求項1〜9のいずれか1項に記載の減衰付加装置を備えることを特徴とする燃焼器。
  11. 燃料を燃焼する燃焼領域と、前記燃焼領域での燃料の燃焼後の排ガスの成分を検出する排ガスセンサと、を有し、
    前記燃焼領域を前記振動発生領域として請求項9に記載の減衰付加装置を備え、
    前記制御部は、前記排ガスセンサからの信号に基づいて前記開閉手段の開閉及び前記流量調整手段での前記流体の調整を行うことを特徴とする燃焼器。
  12. 請求項10または11に記載の燃焼器を備えることを特徴とするガスタービン。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109556136A (zh) * 2017-09-25 2019-04-02 通用电气公司 燃气涡轮组件及用于抑制其的压力脉动的方法
US10941939B2 (en) 2017-09-25 2021-03-09 General Electric Company Gas turbine assemblies and methods
CN109556136B (zh) * 2017-09-25 2021-12-24 通用电气公司 燃气涡轮组件及用于抑制其的压力脉动的方法
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