JPH07501137A - Combustion vibration suppression device in the combustion chamber of gas turbine equipment - Google Patents
Combustion vibration suppression device in the combustion chamber of gas turbine equipmentInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 ガスタービン設備の燃焼室内の燃焼振動抑制装置本発明は、ガスタービン設備の 燃焼室であって、音響振動の能力がありまた音響的に燃焼室に連結されている供 給管を通して供給され得る燃料を運ぶ流体を燃焼させるための燃焼器を有すると ともに音響振動の能力がある燃焼室における燃焼振動を抑制するための装置に関 する。[Detailed description of the invention] Combustion vibration suppression device in the combustion chamber of gas turbine equipment a combustion chamber, which is capable of acoustic vibration and is acoustically coupled to the combustion chamber; having a combustor for burning a fluid carrying fuel that may be supplied through a feed pipe; Both related to devices for suppressing combustion vibrations in combustion chambers that have the ability to generate acoustic vibrations. do.
ガスタービン設備の燃焼室、なかんずく予混合燃焼器を備えた燃焼室は作動状態 に応して自動の燃焼振動を生ずる傾向がある。このような燃焼振動は、燃焼室ま たは燃焼室を含めた他の振動能力がある構造物の共振振動数に相当する振動数を 有する。振動能力がある構造物の大きさに応じてこれらの振動数は数Ｈｚと数ｋ Ｈｚとの間、ガスタービン設備では典型的に１ ｋＨｚ以下にある。このような 燃焼振動には、しばしばかなりの高さの特に燃焼室の定常的な圧力損失の高さま での圧力の振幅を有する圧力振動が結びつけられている。このような圧力変動は 場合によっては燃焼室およびガスタービン設備の他の構成要素に機械的損傷を惹 起し得る。The combustion chamber of a gas turbine installation, in particular the combustion chamber with a premix combustor, is in working condition. There is a tendency for automatic combustion oscillations to occur in response to Such combustion oscillations occur in the combustion chamber or or the resonant frequency of other structures capable of vibrating, including combustion chambers. have Depending on the size of the structure capable of vibrating, these frequencies range from a few Hz to a few k Hz, typically below 1 kHz in gas turbine installations. like this Combustion oscillations often involve appreciable high steady-state pressure losses, especially in the combustion chamber. A pressure oscillation with an amplitude of pressure at is coupled. Such pressure fluctuations May cause mechanical damage to the combustion chamber and other components of the gas turbine installation. It can happen.
内部に配置された燃焼器を有するガスタービン設備に対する燃焼室はヨーロッパ 特許第０１９３８３８Ｂ１号明細書に記載されている。そこに記載されている燃 焼器はいわゆる゛ハイプリント燃焼器”、すなわち拡散燃焼器および予混合燃焼 器からの組み合わせである。予混合燃焼器が作動させられると、場合によっては 拡散燃焼器からの追加的な゛パイロットフレーム“による燃焼のサポートが必要 である。The combustion chamber for gas turbine installations with an internally located combustor is It is described in Patent No. 0193838B1. The fuel listed there The combustor is a so-called ``high print combustor'', i.e. a diffusion combustor and a premix combustion combustor. It is a combination of vessels. When the premix combustor is activated, in some cases Requires combustion support with additional “pilot flame” from diffusion combustor It is.
ガスタービン設備に対する燃焼室を構成するための示唆はドイツ特許第２５２３ ４４９０３号明細書に記載されている。そこに記載されている燃焼室はケーシン グ内に配置されている煙管から成っており、その際に燃焼のための空気は煙管と ケーシングとの間の環状間隙を通じて煙管の一端に配置されている燃焼器に供給 される。Suggestions for configuring the combustion chamber for gas turbine installations are given in German Patent No. 2523 No. 44903. The combustion chamber described there is the casing. It consists of a smoke pipe placed inside a smoke pipe, in which the air for combustion flows between the smoke pipe and the smoke pipe. feeds the combustor, which is located at one end of the smoke pipe through an annular gap between the casing and be done.
燃焼器を通って燃焼空気が煙管に流入し、その際にそれは燃料により置換される 。Combustion air enters the smoke pipe through the combustor, where it is replaced by fuel .
煙管内で燃焼が行われる。燃焼の廃ガスは場合によっては空気の混合の後にガス タービンに供給される。Combustion takes place in the smoke pipe. The waste gases of combustion are sometimes mixed with air before becoming gas supplied to the turbine.
ガス状の燃料により作動させられるガスタービン設備は、石炭からガス状の燃料 を発生する石炭ガス化装置と関連して注目されている０石炭ガス化装置および廃 熱利用のための蒸気発電設備と組み合わせたガスタービン設備は、アルンヘム（ オランダ）で開催されたセミナー［電気発生のための石炭ガス化」で１９９０年 ４月２６日付のジョイスの講演で詳細に取り扱われた。この講演の予稿はセミナ ー期間中に配付された。Gas turbine equipment, which is operated by gaseous fuel, converts coal to gaseous fuel. 0 Coal gasification equipment and waste that are attracting attention in connection with coal gasification equipment that generates Gas turbine equipment combined with steam power generation equipment for heat utilization was installed in Arnhem ( 1990 at a seminar [Coal Gasification for Electricity Generation] held in the Netherlands) It was covered in detail in Joyce's lecture on April 26th. The preliminary version of this talk is from the seminar - distributed during the period.
ガスタービン設備の燃焼室に使用するための予混合燃焼器およびハイブリッド燃 焼器の他の詳細はヨーロッパ特許第０１０８３６１Ｂ１号明細書、ヨーロッパ特 許第０２７６６９６Ｂ１号明細書および国際特許出願公開第８９１０８８０３Ａ １号明細書に記載されている。最後にあげた刊行物は、使用される燃料内の特定 の有害物質の結合に対する追加物質の供給のための燃焼室の改良に関する。Premix combustors and hybrid combustors for use in combustion chambers of gas turbine equipment. Other details of the pottery can be found in European Patent No. 0108361B1, Patent No. 0276696B1 and International Patent Application Publication No. 89108803A It is stated in the specification of No. 1. The last publication listed specifies the specifics within the fuel used. Concerning the improvement of combustion chambers for the supply of additional substances for the binding of harmful substances.
自動の燃焼振動の原因は以前から原理的に知られている。燃焼振動とは非定常的 に進行する燃焼過程により生ぜしめられる音響振動、すなわち音波の形式の振動 をいう、燃焼振動の振動数は主として燃焼室のジオメトリにより決定されている 。燃焼振動の振動数は、燃焼室が属する振動能力がある構造物に生じている音響 波により定義されている共振振動数に相当する。The causes of automatic combustion oscillations have been known in principle for some time. Combustion oscillation is unsteady Acoustic vibrations, i.e. vibrations in the form of sound waves, produced by the combustion process that takes place in The frequency of combustion oscillations is mainly determined by the geometry of the combustion chamber. . The frequency of combustion vibration is the acoustic frequency occurring in a vibrating structure to which the combustion chamber belongs. Corresponds to the resonant frequency defined by the wave.
しばしば燃焼振動は、音響振動の能力がある燃焼室内の音響振動が同じく音響振 動の能力がある供給管（燃焼室に燃料を供給するための管）内の音響振動を惹起 することにより生ずる。供給管内の音響振動はそれと結び付けられる圧力衝撃に より燃焼室への非定常的な燃料の流れを惹起し、またこうして非定常的な燃焼を 生じさせ、この非定常的な燃焼が燃焼室内の音響振動に影響を及ぼす、非定常的 な燃焼と燃焼室内の音響振動との間の位相関係に応じて、燃焼器において、燃焼 から機械的エネルギーを解放する熱力学的プロセスが生じ、このエネルギーが次 いで燃焼室内の音響振動に流入し得る。こうして、燃焼室および供給管を含んで いる振動能力がある全体システム内に自己励起が生じ、その際に自己励起のため に必要な（燃焼振動に対するエネルギーを供給する）閉じられた帰還ループは、 供給管から燃焼室への振動の熱力学的伝達と結び付けて燃焼室から供給管に振動 を音響的に伝達することにより形成される。Combustion vibrations are often caused by acoustic vibrations in the combustion chamber that are capable of acoustic vibrations as well as acoustic vibrations. cause acoustic vibrations in the supply pipe (tube for supplying fuel to the combustion chamber) capable of It is caused by doing. Acoustic vibrations in the supply pipe lead to pressure shocks associated with it. This causes an unsteady flow of fuel into the combustion chamber, and thus unsteady combustion. This unsteady combustion causes an unsteady combustion that affects the acoustic vibration inside the combustion chamber. In the combustor, depending on the phase relationship between the combustion and the acoustic vibrations in the combustion chamber, A thermodynamic process occurs that releases mechanical energy from the This can lead to acoustic vibrations within the combustion chamber. Thus, including the combustion chamber and supply pipes Self-excitation occurs within the entire system with the vibrational capacity that The closed feedback loop (which supplies the energy for the combustion oscillations) required for Vibration from the combustion chamber to the supply pipe in conjunction with the thermodynamic transfer of vibrations from the supply pipe to the combustion chamber It is formed by acoustically transmitting the
しかし燃焼室と供給管との間の°“音響的結合”は必ずしも燃焼室内のガス柱と 供給管内のガス柱との間の直接的な結合である必要はない、この結合は、燃焼室 の壁が音響振動の伝達を許す供給管の壁と接続していることによって実現されて いてもよい、一般には、供給管と燃焼室との間の音響的結合が非常に複雑であり 、また場合によっては多くの種々の伝達経路を介して実現されていることから出 発すべきである。しかしどの場合にも、音響的結合は、燃焼が存在しないときに も存在し、またこうしてたとえば燃焼なしで貫流される燃焼室配置における測定 により決定可能である結合である。また供給管と燃焼室との間の熱力学的結合は 、たとえば燃焼室が音響遮断材料で満たされ、それに基づいて燃焼室内で、燃焼 を介して供給管内で発生される音響振動により惹起される音響振動が測定される ことによって測定可能である。さらに一般に音響的に接続されている構造物では なく、単に燃焼室とならんで高温ガスチャヱルなどをも含む振動能力がある一層 大きい構造物の構成部分である通常の燃焼室の構造上の複雑さにより、燃焼振動 に通じ得る音響的共振の生起および周波数に関する確実な予測は寞際上はとんど 可能でない。However, the “acoustic coupling” between the combustion chamber and the supply pipe does not necessarily correspond to the gas column inside the combustion chamber. This connection does not have to be a direct connection between the gas column in the supply pipe and the combustion chamber. This is achieved by the wall being connected to the wall of the supply pipe allowing the transmission of acoustic vibrations. Generally, the acoustic coupling between the feed pipe and the combustion chamber is very complex. , and in some cases through many different transmission routes. should be issued. But in all cases, the acoustic coupling is also exist, and thus measurements in a combustion chamber arrangement that is flowed through without combustion, for example. is a combination that can be determined by Also, the thermodynamic coupling between the supply pipe and the combustion chamber is , for example, the combustion chamber is filled with acoustic insulation material, on the basis of which the combustion The acoustic vibrations caused by the acoustic vibrations generated in the supply pipe are measured through It can be measured by Furthermore, structures that are generally acoustically connected It is not just a combustion chamber, but also a high-temperature gas chamber that has the ability to vibrate. The structural complexity of a typical combustion chamber, which is a component of a large structure, causes combustion vibrations. Reliable predictions regarding the occurrence and frequency of acoustic resonances that can lead to It's not possible.
工業的燃焼装置内の燃焼振動は文献「工業上の燃焼部動形振動」アメリカンエル セビーア出版社、ニューヨーク（１９７１）に記載されている。第１章および第 ２章に燃焼振動の原因および生起が、以下の章に特殊の燃焼装置が、また第９章 に燃焼振動の抑制が記載されている。ここでは燃焼が高い圧力のもとで行われ、 また特にガスタービン設備に使用される燃焼装置の特殊な問題は指摘されていな い。Combustion vibration in industrial combustion equipment is described in the document “Dynamic Vibration of Industrial Combustion Parts” American L. Sevier Publishing, New York (1971). Chapter 1 and Chapter 2 explains the causes and occurrence of combustion vibrations, the following chapters explain special combustion equipment, and Chapter 9 describes the suppression of combustion oscillations. Here combustion takes place under high pressure, In addition, no special problems have been pointed out especially with combustion equipment used in gas turbine equipment. stomach.
ガスタービン設備において°゛燃焼振動”とはなかんずく、圧力振幅が定常的作 動中に燃焼室に生ずる圧力損失のオーダーに達しており、特にそのつどの圧力損 失の約ｌＯ％のオーダーを越えている音響振動をいう０通常の圧力損失は飛行伝 動装置−ガスタービンでは約２００ｋＰａであり、また発電所ガスタービンでは 約５０ｋＰａである。従って、許容可能な音響振動は約１０ｋＰａ前後の値を大 幅に超過してはならない、また燃焼振動の不存在はほとんど常に絶対的に低ノイ ズの燃焼を意味し得す、ガスタービンの燃焼室内には一般に常に全（騒々しい特 性的なノイズが生じ、その作用が燃焼室の設計の際に顧慮され、またこのノイズ が燃焼室の作動中の音響負荷に対する下限を決定する。In gas turbine equipment, ``combustion oscillations'' are, among other things, caused by steady operation of pressure amplitude. The pressure loss that occurs in the combustion chamber during operation is on the order of magnitude, and especially the pressure loss at each time Normal pressure loss refers to acoustic vibrations that exceed the order of about 10% of the loss in flight transmission. Power equipment - about 200kPa for gas turbines, and for power plant gas turbines It is approximately 50kPa. Therefore, the permissible acoustic vibration is around 10 kPa. width must not be exceeded, and the absence of combustion oscillations almost always ensures an absolutely low noise There is generally always a lot of noise in the combustion chamber of a gas turbine, which can mean the combustion of This noise is generated and its effects are taken into account when designing the combustion chamber, and this noise determines the lower limit for the operational acoustic load of the combustion chamber.
これまでは、ガスタービン設備の燃焼室内の燃焼振動に燃焼室の燃焼器または他 の構成要素におけるジオメトリの変更により、燃焼室内に導入される空気の再分 配により、または供給管の出口への絞り個所の挿入により対処することが試みら れた。後者の対処は、供給管への燃焼室内の音響振動の反作用に対処するために 行われた。従来公知の措置により達成される結果は常に制約があった。前二者の 措置は、特にその作用の十分な予測可能性に欠けるために十分に目的にかなって 実行可能でないので、あまり有用でなかった。これに対し後者の措置は、供給管 内の十分に有効な絞り個所がかなりの圧力損失を伴い、またこうして燃料供給シ ステム内の非実際的に高い圧力を必要とするので、実際的な意義があまりなかっ た。Until now, combustion vibrations within the combustion chamber of gas turbine equipment have caused redistribution of the air introduced into the combustion chamber by changing the geometry in the components of Attempts have been made to address this issue by installing a constriction point at the outlet of the supply pipe. It was. The latter is done in order to deal with the reaction of acoustic vibrations in the combustion chamber to the feed pipe. It was conducted. The results achieved by hitherto known measures have always been limited. the first two Measures may not be sufficiently fit for purpose, especially because they lack sufficient predictability of their effects. It wasn't very useful because it wasn't executable. In contrast, the latter measure A sufficiently effective throttling point in the has little practical significance as it requires impractically high pressures in the stem. Ta.
前記の問題点を顧慮して、本発明の課題は、ガスタービン設備の音響振動能力が ある燃焼室内の燃焼振動を抑制するための装置であって、確実に作用し、ガスタ ービン設備の作動のために必要な他の装置を著しく阻害せず、さらに必要に応じ てできるかぎり簡単に既存のガスタービン設備に組み込み可能である装置を提供 することにある。In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to improve the acoustic vibration capacity of gas turbine equipment. A device for suppressing combustion vibrations within a certain combustion chamber, which works reliably and - without significantly interfering with other equipment necessary for the operation of the bin equipment, and as necessary. Provide equipment that can be integrated into existing gas turbine equipment as easily as possible. It's about doing.
ガスタービン設備の燃焼室であって、音響振動の能力がありまた音響的に燃焼室 に連結されている供給管を通じて供給され得る燃料を運ぶ流体を燃焼させるため の燃焼器を有し、また音響振動の能力がある燃焼室内の燃焼振動を抑制するため の本発明による装置の第１の実施態様は、供給管に連結されており音響的に有効 な要素が設けられており、この要素により供給管が、非定常的な燃焼が供給管内 の音響振動に基づいてほぼ排除されるように、音響的に同調させられていること を特徴とする。The combustion chamber of a gas turbine installation, which is capable of acoustic vibration and which is acoustically for burning a fluid carrying fuel that may be supplied through a supply pipe connected to To suppress combustion vibrations in the combustion chamber, which has a combustor and also has the ability of acoustic vibrations. A first embodiment of the device according to the invention is connected to a supply pipe and is acoustically effective. This element prevents unsteady combustion from occurring in the supply pipe. be acoustically tuned so that it is nearly eliminated based on the acoustic vibrations of the It is characterized by
この実施ＵＳの範囲内で本発明は、供給管内の音響振動が主に定常波として検出 可能であることから出発する。このことは、供給管内に音響振動の振動数に相応 して高い振幅を有する区域と低い振幅または実際上消滅した振幅を有する区域と が交互に続いていることを意味する０本発明によれば、供給管内の定常波の配置 が、供給管の一端をなす燃焼器のところに低い振幅、好ましくはほぼ消滅した振 幅を有する区域が位置するように影響される。燃焼器の場所における圧力状況は 直接的に燃焼を決定するので、燃焼器の場所における供給管内の十分に小さい圧 力変動の保証は十分に均等で非定常的でない燃焼に通ずる。それに応じて、自己 励起が生し得る閉しられた帰還ループが開かれ、こうして燃焼振動の生起が有効 に防止され得る。Within the scope of this implementation US, the present invention detects acoustic vibrations in the supply pipe primarily as standing waves. Start with what is possible. This means that the frequency of acoustic vibrations within the supply pipe is areas with high amplitudes and areas with low or virtually extinct amplitudes. According to the invention, the arrangement of standing waves in the supply pipe However, at the combustor, which forms one end of the feed pipe, there is a low amplitude, preferably almost extinguished, vibration. The area with the width is influenced to be located. The pressure situation at the combustor location is A sufficiently small pressure in the supply pipe at the location of the combustor, since it directly determines the combustion The guarantee of force fluctuations leads to a sufficiently uniform and unsteady combustion. accordingly, self A closed feedback loop is opened in which excitation can occur, thus making it possible to generate combustion oscillations. can be prevented.
ガスタービン設備の燃焼室であって、音響振動の能力がありまた音響的に燃焼室 に連結されている供給管を通じて供給され得る燃料を運ぶ流体を燃焼させるため の燃焼器を有し、また音響振動の能力がある燃焼室内の燃焼振動を抑制するため の本発明による装置の第２の実施態様は、供給管に連結されており音響的に有効 な要素が設けられており、この要素により供給管が、供給管内の音響振動に基づ く非定常的な燃焼により引き起こされる、供給管内の音響振動から燃焼室内の音 響振動への反作用が燃焼振動の生起に反対作用するように、音響的に同調させら れていることを特徴とする。The combustion chamber of a gas turbine installation, which is capable of acoustic vibration and which is acoustically for burning a fluid carrying fuel that may be supplied through a supply pipe connected to To suppress combustion vibrations in the combustion chamber, which has a combustor and also has the ability of acoustic vibrations. A second embodiment of the device according to the invention is connected to the supply pipe and is acoustically effective. An element is provided which allows the supply pipe to be Sound inside the combustion chamber is caused by acoustic vibrations in the supply pipe caused by unsteady combustion. Acoustically tuned so that the reaction to acoustic vibrations counteracts the generation of combustion vibrations. It is characterized by being
第２の実施Ｂ様の範囲内で本発明は、供給管の音響的特性の同調により熱力学的 に生ずる反作用の位相が燃焼室と供給管との間の音響的結合の位相に対して相対 的に影響可能であることから出発する０本発明によれば、供給管は、音響的結合 に対して相対的な熱力学的な反作用の位相が自己励起のために必要な正の帰還で はなく負の帰還に相当するように、相応の音響的に作用する要素の挿入により同 調される。負の帰還は自己励起を排除し、さらに、燃焼室および供給管を含んで いる振動能力があるシステムの“″能動的な音響的ダンピングを生ずる。“能動 的”と呼ぶのは、燃焼を介して行われる熱力学的な反作用が振動能力があるシス テムから実際にエネルギーを取り出すからである０本発明の第１の実施態様によ れば、振動能力があるシステムからのエネルギーの取り出しは、システム内に摩 擦などに基づいて存在するその他のダンピングによってのみ行われ得る。Within the scope of the second embodiment B, the present invention provides thermodynamic The phase of the reaction occurring in the combustion chamber is relative to the phase of the acoustic coupling between the combustion chamber and the supply pipe According to the invention, the supply pipe can be influenced acoustically. The phase of the thermodynamic reaction relative to is the positive feedback required for self-excitation. The same can be achieved by inserting a corresponding acoustically acting element, so that it corresponds to a negative feedback rather than a negative feedback. will be adjusted. Negative feedback eliminates self-excitation and further includes combustion chamber and supply pipes This results in active acoustic damping of a system with vibrational capabilities. "active "target" means that the thermodynamic reaction that takes place through combustion is a system that has the ability to oscillate. According to the first embodiment of the present invention, energy is actually extracted from the system. If so, the extraction of energy from a system capable of vibration will result in This can only be done by other damping that is present due to rubbing etc.
本発明のどの実施態様による装置もどの燃焼器とも関連して使用可能である。Devices according to any embodiment of the invention can be used in conjunction with any combustor.
それは特にたとえばハイブリッド燃焼器の部分である予混合燃焼室と関連して使 用するのに適している。その際に１００ＭＷまでおよびそれ以上の定格電力を存 する発電所のガスタービン設備の燃焼振動の確実な抑制が可能である。It is particularly useful in connection with premix combustion chambers, which are part of hybrid combustors, for example. suitable for use. In this case, the rated power up to and above 100MW is available. It is possible to reliably suppress combustion vibrations in gas turbine equipment at power plants.
燃料はガス、たとえば天然ガスまたは石炭ガス化プロセスで得られた製品であっ てよく、その際に場合によっては燃料を運ぶ流体はガス自体である。また燃料は 、場合によってはそれ自体燃焼可能なガス内に分散させられた固体または液体燃 料、たとえば石炭粉末または油であってもよい、最後に液体燃料、たとえば油の 使用も考えられる。油−水エマルジョンなどの使用も考えられる。The fuel may be a gas, for example natural gas or a product obtained from a coal gasification process. The fluid carrying the fuel may then be the gas itself. Also, the fuel , a solid or liquid fuel dispersed within a gas that is itself combustible. liquid fuel, e.g. coal powder or oil, and finally a liquid fuel, e.g. It is also possible to use it. The use of oil-water emulsions and the like is also conceivable.
燃焼振動を抑制するための上記の措置は既存のガスタービン設備の目的にかなっ た改良をも許す。The above measures to suppress combustion oscillations serve the purpose of existing gas turbine installations. Allows for further improvements.
音響的に有効な要素はその音響的パラメータに関して、予め定められた燃焼室の 特性と、供給管内のそれが連結または接続されるべき特定の場所とに適合されな ければならないことは明らかである。そのために場合によっては、燃焼室内に生 起する燃焼振動を測定する必要がある。特に場合によっては供給管内の音響波を 検査する必要がある。このようなデータの評価は次いで、供給管に連結すべき音 響的に有効な要素に対する正しい設定に通ずる。ガスタービン設備の燃焼室内の 燃焼振動を抑制するためには、前記のように、なかんずく燃焼器の供給管内の音 響的現象が評価され得る。このような供給管の形態は一般に簡単であるから、生 起する音響的現象は、状況に応して変化するときにも、比較的簡単に測定可能で あり、また理論的に検出可能である。どの場合にも、どのように燃焼振動に反対 作用され得るかについての確実な予測を導き出すことが可能である。An acoustically effective element is a predetermined combustion chamber component with respect to its acoustic parameters. characteristics and the specific location in the supply pipe where it is to be coupled or connected. It is clear that there must be In some cases, this may result in the formation of It is necessary to measure the combustion oscillations that occur. In particular, in some cases acoustic waves in the supply pipes Needs to be inspected. Evaluation of such data then determines the sound to be connected to the supply pipe. Leads to correct settings for acoustically effective elements. Inside the combustion chamber of gas turbine equipment In order to suppress combustion vibration, above all, it is necessary to reduce the noise in the supply pipe of the combustor. Acoustic phenomena can be evaluated. The shape of such supply pipes is generally simple, so The acoustic phenomena that occur can be measured relatively easily, even when they change depending on the situation. Yes, and theoretically detectable. How to oppose combustion oscillations in any case It is possible to derive reliable predictions as to what may be affected.
音響的に有効な要素としてはへルムホルッ共振器が使用され得る。これは主とし て閉じられた中空空間またはっばから成っており、その中に管片またはネックが 導き入れられている。ヘルムホルツ共振器の作用の仕方はそれ自体知られており 、従ってここで詳細に説明する必要はない、しかしながら、それ自体振動能力が ある構造物であり、また特定の共振振動数を有するヘルムホルツ共振器がいまの 関連では必ずしもこのような共振振動数で作動させられないことに言及しておく 。それに反して、ヘルムホルツ共振器はあらゆる音響波、すなわちヘルムホルツ 共振器の共振振動数よりも低い振動数の波を与えられた際にも完全に定められた 挙動を示すことが利用される。A Helmholt resonator can be used as an acoustically effective element. This is mainly It consists of a hollow space or neck that is closed with a tube inside which a tube piece or neck is placed. being guided. The way Helmholtz resonators work is known per se. , so there is no need to explain it in detail here, however, the vibrational capacity itself A Helmholtz resonator, which is a certain structure and has a specific resonant frequency, is now It should be mentioned in this connection that it is not necessarily possible to operate at such a resonant frequency. . On the contrary, a Helmholtz resonator is a Helmholtz resonator for any acoustic wave, i.e. a Helmholtz resonator completely defined even when a wave with a frequency lower than the resonant frequency of the resonator is applied. Demonstration of behavior is used.
ヘルムホルツ共振器は特に場所をとらない仕方で、供給管を同軸に囲む中空空間 として燃焼エンジンの排気システム内の排気消音器の形態で構成され得る。The Helmholtz resonator is a hollow space coaxially surrounding the supply pipe in a particularly space-saving manner. It can be configured in the form of an exhaust silencer in the exhaust system of a combustion engine.
音響的に有効な要素を実現するための別の可能性は、閉じられた管片、すなわち 共振管を供給管に接続することである。このような共振管は“四分の一波長管１ として当業者に知られている。しかしながら、既にヘルムホルツ共振器について 言及したように、共振管も必ずしもその共振振動数で作動させられない。Another possibility for realizing an acoustically effective element is a closed tube piece, i.e. It is to connect the resonant tube to the supply tube. Such a resonant tube is called a “quarter wavelength tube 1”. known to those skilled in the art. However, already regarding the Helmholtz resonator As mentioned, a resonant tube also cannot necessarily be operated at its resonant frequency.
その音響的特性の変更のために調節可能である音響的に有効な要素が使用される ことは特に有利である。このような調節可能な音響的に有効な要素は長さを調節 可能なネックまたは可変の体積を有するつぼを有するヘルムホルツ共振器であっ てよい、また、調節可能なスライダー板により閉じられており、またこうしてそ のつどの個別の場合の要求への音響的特性のマツチングを許す共振管も使用され 得る。特に既存の燃焼室に後から設ける場合を顧慮して、調節可能な音響的に有 効な要素の使用が好ましい、なぜならば、このような要素は予め定められた設備 へマツチングを許すからである。音響的に有効な要素をガスタービン設備の作動 状態に関係して調節することも適切であり得る。なぜならば、経験的に燃焼振動 の生起はガスタービン設備のそのつどの負荷に比較的強（関係するからである。Acoustically effective elements are used that are adjustable for modification of their acoustic properties This is particularly advantageous. Adjustable acoustically effective elements such as adjustable length A Helmholtz resonator with a possible neck or acupoint with variable volume. It can also be closed by an adjustable slider plate and thus Resonant tubes are also used which allow matching of the acoustic properties to the requirements of each individual case. obtain. Adjustable and acoustically effective, especially for retrofitting existing combustion chambers. The use of effective elements is preferred, since such elements This is because it allows hemming. Acoustically effective elements in the operation of gas turbine equipment Condition-related adjustments may also be appropriate. This is because, empirically, combustion vibration This is because the occurrence of is relatively strongly related to the respective load on the gas turbine equipment.
音響的に有効な要素を実現するための別の可能性は、供給管内に中空空間を挿入 することであり、その際に中空空間は音響的な意味で“開いた端”をなす、この ような中空空間により、直接に燃焼器に接続されている供給管部分が、燃焼振動 が有効に回避されるように目的に即して影響され得る。中空空間の“音響的な有 効性”はこの関連では供給管を通って中空空間内に流入する音響波への特定の“ 回答挙動”ではなく、単に音響波が完全に定められた仕方でまた実際上完全に供 給管の入口において反射されるという事実である。こうして燃焼器と中空空間と の間の供給管部分は供給管のその他の部分から音響的に膜結合されている。従っ て、それはその音響的特性を容易に理論的に検出し得るし、またそのつどの要求 に同調され得る。Another possibility for realizing an acoustically effective element is to insert a hollow space within the supply pipe In this case, the hollow space forms an “open end” in an acoustic sense. This hollow space prevents combustion vibrations in the supply pipe section directly connected to the combustor. can be objectively influenced so that the effects are effectively avoided. The “acoustic existence” of hollow space "Efficacy" in this context refers to the specific "efficiency" to the acoustic waves entering the hollow space through the supply pipe. ``responsive behavior'', but simply that acoustic waves are provided in a completely defined manner and practically completely. The fact is that it is reflected at the inlet of the feed pipe. In this way, the combustor and hollow space The portion of the feed tube between is acoustically membrane-coupled from the rest of the feed tube. follow Therefore, its acoustic characteristics can be easily detected theoretically, and it can also be adapted to the respective requirements. can be tuned to
指摘すべきこととして、ガスタービン設備では供給管内の″閉しられた終端”の 形式による音響的終端は、たとえば絞り装置の一部であってよい臨界的に通流さ れる絞りによりほとんど実現可能でなかった。知られているように、臨界的に通 流される絞りは音響波に対する反射器として作用する。なぜならば、それは本発 明により音速で通流され、またこうして通流する流れに抗する波伝播が可能でな いからである。しかしながらこのような“臨界的な通流”の保証は絞りの両端で のかなりの圧力降下を必要とし、このことは圧力負荷される燃焼室と関連して供 給管内の非実際的な高さの圧力によってのみ達成可能である。こうして、ガスタ ービン設備の従来技術では燃料−供給管内に音響的終端を形成することは実際的 でなかった。It should be pointed out that in gas turbine equipment, "closed ends" in the supply pipes are The acoustic termination in the form of a This was hardly possible due to the limited aperture. As is known, critical communication The flowing aperture acts as a reflector for acoustic waves. Because it is the original The current flows at the speed of sound due to light, and wave propagation against the current flowing in this way is not possible. It is the body. However, such “critical flow” cannot be guaranteed at both ends of the aperture. This requires a significant pressure drop of This can only be achieved with impractically high pressures in the supply pipes. In this way, Gusta In the prior art of fuel-bottle installations, it is not practical to form acoustic terminations in the fuel-supply pipes. It wasn't.
このような意味での音響的に有効な要素は、供給管に連結された音響送信器、た とえばスピーカ、振動ピストンまたは振動ダイアフラムであってもよい、このよ うな要素は、燃焼室から取り出されそこの音響的状況を示す音響信号を与えられ る。このような音響信号はたとえば燃焼室に、好ましくは直接に煙管に音響的に 連結されているピックアップ、たとえばマイクロホンにより得られる。マイクロ ホンから信号が信号線を介して増幅器に、またそこから別の信号線を介して音響 送信器に供給され得る。送信器により燃焼振動の”能動的な”抑制が既に説明し た”受動的な”抑制とならんで、またはその代わりに可能にされ、その際に供給 管は外部から、ある意味で強制的に、燃焼振動に反対作用する音響信号を与えら れる。こうして、燃焼室からの振動が非常にわずかしか供給管に大結合されない ときにも、またそのときには特に、燃焼振動の抑制が行われ得る。これは特に、 燃焼室からの大結合とならんで供給管への振動の大結合のための可能性も利用さ れるためである。前記のように、燃焼振動の抑制は事情によっては燃焼室内の音 響振動と供給管内の音響振動との間の特定の位相関係の保証に結び付けられてい る。それに応じて供給管の負荷がこのような位相関係を有する送信器により行わ れるように配慮されなければならない、そのために場合によっては相応の調節要 素をたとえば電子移相器として送信器に通ずる信号線に設ける必要がある。基本 的には送信器の供給のために、自ら位相の調節のためのこのような可能性を与え る増幅器も使用可能である。音響ピックアップから負荷される送信器が液体燃料 と関連して有利に使用される。An acoustically effective element in this sense is an acoustic transmitter connected to the supply pipe, e.g. Such devices may for example be loudspeakers, vibrating pistons or vibrating diaphragms. such an element is removed from the combustion chamber and provided with an acoustic signal indicative of the acoustic conditions therein. Ru. Such an acoustic signal is e.g. acoustically transmitted into the combustion chamber, preferably directly into the flue. This is obtained by a coupled pickup, for example a microphone. micro The signal from the phone goes through a signal line to the amplifier, and from there it goes through another signal line to the audio can be supplied to the transmitter. The “active” suppression of combustion oscillations by transmitters has already been described. In addition to, or instead of, “passive” suppression, the supply The tube is forced from the outside in a sense to receive an acoustic signal that counteracts the combustion vibrations. It will be done. In this way, very little vibration from the combustion chamber is coupled into the feed pipe. Sometimes, and especially then, suppression of combustion oscillations can be carried out. This is especially In addition to the large coupling from the combustion chamber, the possibility for a large coupling of vibrations to the feed pipe is also exploited. This is for the purpose of As mentioned above, suppression of combustion vibrations can be achieved depending on the circumstances. is tied to the guarantee of a specific phase relationship between the acoustic vibrations and the acoustic vibrations in the supply pipe. Ru. The loading of the supply pipe is carried out by a transmitter with such a phase relationship accordingly. care must be taken to ensure that the It is necessary to provide an element, for example as an electronic phase shifter, on the signal line leading to the transmitter. basic In particular, for the supply of the transmitter, it gives such a possibility for adjustment of the phase by itself. Amplifiers can also be used. The transmitter loaded from the acoustic pickup is liquid fueled. Used advantageously in conjunction with.
複数個の燃焼器を有する燃焼室内の燃焼振動の抑制がどのように行われるかは、 基本的には個々のケースにより異なる。なぜならば、なかんずくそれは燃焼器に 通ずる供給管内の振動が互いにどの程度に影響するかにかかっているからである 。How combustion oscillations in a combustion chamber with multiple combustors are suppressed is Basically, it depends on each individual case. Because, above all, it is the combustor. This is because it depends on how much the vibrations in the supply pipes influence each other. .
特に燃焼振動が燃焼室の比較的低い共振振動数で行われるときには、第２の燃焼 器の供給管への第１の燃焼器の供給管の音響的結合が比較的小さいことから出発 すべきである。このような状況のもとでは供給管の音響的作用はほぼ互いに無関 係であり、その結果、各供給管内に燃焼振動の抑制のための固有の音響的に有効 な要素が必要である。供給管から供給管へのとるに足るほどの反作用が存在しな い他の場合には、供給管の一部分のみに音響的に有効な要素を設けることが可能 であり、またそれで十分であり得る。Especially when combustion oscillations take place at relatively low resonant frequencies of the combustion chamber, the second combustion Starting from the fact that the acoustic coupling of the first combustor feed pipe to the combustor feed pipe is relatively small. Should. Under these conditions, the acoustic effects of the supply pipes are almost independent of each other. and, as a result, there is a unique acoustically effective structure within each feed pipe for the suppression of combustion vibrations. elements are necessary. There must be no significant reaction from supply pipe to supply pipe. In other cases, it is possible to provide acoustically effective elements on only part of the supply pipe. and that may be sufficient.
本装置の特に有利な実施態様は、供給管内に少なくとも２つの音響的に有効な要 素が設けられていることを特徴とする。その際に音響的に有効な要素が供給管の 音響的に開いた端をなす中空空間であり、また別の音響的に有効な要素が中空空 間と燃焼器との間に挿入されていることは特に好ましい、この実施例の範囲内で 中空空間は、燃焼器に続いている供給管の片を音響的に閉し、またその他の供給 管から膜結合するために利用される。別の音響的に有効な要素は、供給管のこう して得られた片を燃焼振動の抑制のために同調させるために利用され得る。いず れの場合にも、供給管への多くの音響的に有効な要素の挿入は、多くのパラメー タが供給管の同調のために利用されることを意味し、このことは燃焼振動の抑制 を著しく簡単化し得る。A particularly advantageous embodiment of the device provides at least two acoustically effective elements in the supply pipe. It is characterized by having an element. In this case, the acoustically effective element is the supply pipe. A hollow space with an acoustically open end and another acoustically effective element It is particularly preferred within the scope of this embodiment that the combustor be inserted between the The hollow space acoustically closes the piece of supply pipe leading to the combustor and also Used for membrane binding from tubes. Another acoustically effective element is the The resulting piece can be used to tune the combustion oscillations. Izu In both cases, the insertion of many acoustically effective elements into the supply pipe is dependent on many parameters. This means that the cylinder is used for tuning the supply pipe, which means that combustion oscillations can be suppressed. can be significantly simplified.
ガスタービン設備の燃焼室内の燃焼振動の抑制は一方では供給管に連結されてい る音響的に有効な要素により、供給管内で非定常的な燃焼に通じ得る音響振動が ほぼ抑制されるように実現され得る。これは事情によっては、供給管内で燃焼室 の共振振動数にほぼ相当する共振振動数を回避することを目的とする。On the one hand, suppression of combustion vibrations in the combustion chamber of gas turbine equipment is achieved by The acoustically effective elements eliminate acoustic vibrations in the feed pipe that can lead to unsteady combustion. It can be realized to be almost suppressed. Depending on the circumstances, this may occur within the supply pipe to the combustion chamber. The purpose is to avoid a resonant frequency that approximately corresponds to the resonant frequency of .
燃焼室内の燃焼振動の抑制は他方では、音響的に有効な要素により供給管の音響 的特性が、供給管内で励起される振動が燃焼室内の燃焼振動に反対作用するよう に調節されることによって、供給管内の振動を明確に甘受して実行され得る。Combustion vibrations in the combustion chamber are suppressed on the other hand by acoustically effective elements, which reduce the acoustics of the feed pipes. characteristics such that the vibrations excited in the feed pipe counteract the combustion vibrations in the combustion chamber. This can be carried out with a clear tolerance for vibrations in the supply pipe.
この措置は、燃焼室内の振動により励起される供給管内の振動が燃焼振動に対し て特定の位相関係を有していなければならないことから出発する。こうして前記 の振動の相互結合が、振動が互いに助成せずに互いに反対作用するように、影響 され得る。振動の間の位相関係のこの調節は燃焼プロセスの動特性を顧慮しなけ ればならない、その際に特に、燃焼器から出る燃料の燃焼が特定の時間的遅れを もって始めて開始し、さらに特定の時間を必要とするように注意すべきである。This measure prevents vibrations in the supply pipe, which are excited by vibrations in the combustion chamber, from responding to combustion vibrations. The starting point is that the phase relationship must have a certain phase relationship. Thus the above The mutual coupling of the vibrations in the can be done. This adjustment of the phase relationship between the oscillations must take into account the dynamics of the combustion process. In particular, the combustion of the fuel exiting the combustor must undergo a certain time delay. Care should be taken to start from the beginning and also require a certain amount of time.
燃焼振動と供給管内の振動との間の位相関係はこの遅れの顧慮のもとに測定され なければならない。The phase relationship between the combustion oscillations and the oscillations in the feed pipe is measured taking into account this delay. There must be.
以下の本発明の説明は図面に示されている実施例により行われる。特別な特徴を 明らかにするため図面は概略的に示されており、また実際とは異なる尺度で示さ れている。The following description of the invention is based on the embodiments shown in the drawings. special features For clarity, the drawings are shown schematically and may not be drawn to scale. It is.
第１図は燃焼振動の抑制装置を追加された燃料供給管を有する燃焼室、第２図お よび第３図は供給管内の音響的に有効な要素の実施例、第４図および第５図は供 給管内の設定可能または制御可能な音響的に有効な要素の実施例である。Figure 1 shows a combustion chamber with a fuel supply pipe equipped with a combustion vibration suppression device; and FIGS. 3 and 3 are examples of acoustically effective elements in the supply pipe, and FIGS. 4 and 5 are 2 is an example of a configurable or controllable acoustically effective element in a supply pipe;
第１図には、場合によっては複数個の燃焼室の１つとして、ガスタービン設備（ 図示せず）において使用可能であり、それぞれ供給管３により燃料を運ぶガスを 与えられ得る２つの燃焼器２を有する燃焼室ｌが示されている。燃焼室１および 供給管３は、ガスタービン設備の構成要素において一般にそうであるように、音 響振動の能力があることが仮定されている。そのために重要なことは特に、ガス タービン設備の供給管３および燃焼室１が通常のように音響遮断物質により製造 または充満されていないという事実である。なぜならば、このような物質は燃焼 室１または供給管３内に惹起される圧力損失を高め、このことはガスタービン設 備の効率に対して常に非常に不利であるからである。燃焼室１は、燃焼器２が入 れられている底部９を有する煙管８から形成されている。煙管８はほぼ同心的に 外管ｌＯにより囲まれている。煙管８と外管１０との間を燃焼空気がガスタービ ン設備の圧縮機から燃焼器２へ流れ得る。燃焼器２内で燃焼空気は燃料と置換さ れる。燃焼は主として煙管８で行われ、そこから燃焼ガスが続いてガスタービン 設備のガスタービンへ流れ出る。FIG. 1 shows a gas turbine installation (possibly one of several combustion chambers). (not shown), each with a gas carrying fuel via a supply pipe 3. A combustion chamber l is shown with two combustors 2 that can be provided. Combustion chamber 1 and The supply pipe 3 is provided with a It is assumed that there is a capability of acoustic vibration. For this purpose, it is especially important to The supply pipe 3 and the combustion chamber 1 of the turbine installation are normally made of acoustically insulating material. Or the fact that it is not filled. Because such substances burn This increases the pressure loss induced in the chamber 1 or the supply pipe 3, which This is because it is always very disadvantageous to the efficiency of preparation. Combustion chamber 1 contains combustor 2. It is formed from a smoke pipe 8 with a bottom 9 that is closed. Pipe 8 is almost concentric It is surrounded by an outer tube lO. Combustion air passes through the gas turbine between the smoke pipe 8 and the outer pipe 10. from the compressor of the combustion facility to the combustor 2. Combustion air is replaced with fuel in combustor 2. It will be done. Combustion mainly takes place in the smoke pipe 8, from which the combustion gas continues to the gas turbine. Flows out to the equipment's gas turbine.
燃焼器２はいわゆる予混合燃焼器である。燃料を運ぶガスは燃焼空気の主ノズル １１を通して供給され、バケッ［２で強く燃焼空気と混合され、また煙管８に入 る際に始めて点火される。The combustor 2 is a so-called premix combustor. The gas that carries the fuel is the main nozzle for combustion air. 11, is strongly mixed with the combustion air in the bucket [2, and also enters the smoke pipe 8. It is ignited for the first time when it is lit.
各燃焼器２の安定化のために各燃焼器２は、燃料の特定部分を直接に煙管８内に 導入する副ノズル１３をも設けられている。そこで燃料は拡散炎内で燃焼され、 またこうして予混合燃焼の安定化のための″パイロット炎”を供給する。To stabilize each combustor 2, each combustor 2 directs a specific portion of the fuel into the smoke pipe 8. An auxiliary nozzle 13 for introduction is also provided. There the fuel is burned in a diffusion flame, In this way, a "pilot flame" for stabilizing premix combustion is also supplied.
下側の供給管３は音響的に有効な要素として、側部に接続されているヘルムホル ツ共振器４を有する。上側の供給管３には、それを同軸に囲んで配置されている ヘルムホルツ共振器５が設けられている。各ヘルムホルツ共振器４．５の主要な 要素はネック１４すなわち狭い雪片と、つぼ１５すなわちネック１４に続く比較 的体積の大きい中空空間とである。ヘルムホルツ共振器４．５の作用の仕方は既 に説明されている。The lower supply pipe 3 has a helm hole connected to the side as an acoustically active element. It has two resonators 4. The upper supply pipe 3 is arranged coaxially surrounding it. A Helmholtz resonator 5 is provided. The main of each Helmholtz resonator 4.5 Comparison of elements following neck 14 or narrow snowflake and vase 15 or neck 14 It is a hollow space with a large target volume. We have already seen how the Helmholtz resonator 4.5 works. is explained in.
各供給管３にｔｌｉ節弁１６が挿入されている０画調節弁１６は分岐する制御線 １７を介して駆動可能であり、またこうして、場合によっては他の措置と結び付 いて、燃焼室１で発生される熱出力の！ｉｆ！Ｉｉおよびガスタービン設備の電 力調節を許す、事情によっては、調節弁１６（または８４ｇ１の構成要素）は供 給管３の音響的終端をなしてよい、これは、そこに圧力損失が著しい高さで生ず る場合である。The zero stroke control valve 16, in which the tli control valve 16 is inserted into each supply pipe 3, has a branching control line. 17 and thus possibly combined with other measures. of the heat output generated in combustion chamber 1! If! Ii and gas turbine equipment In some circumstances, a control valve 16 (or component of 84g1) may be provided to allow force adjustment. The acoustic termination of the supply pipe 3 may be made, provided that no pressure loss occurs there at a significant height. This is the case.
しかしながら、供給管３への絞り個所の挿入は、これらの供給管３が共通の送り 装置から燃料を与えられるときに通常行われており、また有利である。一般に供 給管３内の絞り個所は、これらの供給管３への燃料の配分を均等化する役割をす る。However, the insertion of the throttle point into the supply pipes 3 requires that these supply pipes 3 share a common feed. This is commonly done and advantageous when fuel is provided by the device. generally available The throttle points in the supply pipes 3 play the role of equalizing the distribution of fuel to these supply pipes 3. Ru.
第２図および第３図には音響的に有効な要素の構成に関する他の可能性が示され ている。第２図によれば、供給管３に共振管６が連結されている。共振管６の一 方の端は供給管３に開口している。供給管３と反対側の他方の端は閉じられてい る。供給管３内で励起された音響振動は共振管６に入結合される。共振管６の音 響的挙動は供給管３の音響的特性に影響する。共振管６は特に供給管３および共 振管６から成る構造物に対する共振振動数の調節のために使用される。2 and 3 show other possibilities for the configuration of acoustically effective elements. ing. According to FIG. 2, a resonance tube 6 is connected to the supply tube 3. One of the resonance tubes 6 The other end opens into the supply pipe 3. The other end opposite the supply pipe 3 is closed. Ru. Acoustic vibrations excited within the supply pipe 3 are coupled into the resonant pipe 6. Sound of resonance tube 6 The acoustic behavior influences the acoustic properties of the supply pipe 3. The resonant tube 6 is particularly connected to the supply tube 3 and the resonance tube 6. It is used to adjust the resonance frequency of the structure consisting of the vibration tube 6.
第３図によれば、供給管３に体積の大きい中空空間７が挿入されている。この中 空空間７は供給管３の音響的に開いた端をなす、それはそれと（図示されていな い）燃焼器との間の供給管３の片をそれから送り装置に通ずる供給管３の片から 脱結合する。中空空間７の適当な位置決めにより燃焼器２と中空空間７との間の 供給管３の音響的特性が、燃焼振動が抑制されるように同調させられている。According to FIG. 3, a hollow space 7 with a large volume is inserted into the supply pipe 3. Inside this The empty space 7 forms the acoustically open end of the supply pipe 3, with which it (not shown) b) from the piece of feed pipe 3 leading to the combustor and then from the piece of feed pipe 3 leading to the feeder; Decouple. By appropriate positioning of the hollow space 7, the distance between the combustor 2 and the hollow space 7 is reduced. The acoustic properties of the feed pipe 3 are tuned so that combustion vibrations are suppressed.
第４図には、第２図と同様に、音響的に有効な要素として供給管３に連結されて いる共振管６が示されている。第４図によれば、共振管６は端部側で、共振管６ の（たとえばその共振振動数の）調節を許す可動スライダ１８により閉じられて いる。スライダ１８の変位により共振管６は、供給管３が接続されている燃焼室 １の種々の作動状態に適合され得る。これは特に、ガスタービン設備を可能なか ぎり大きい電力範囲にわたり確実に作動させ得ることに寄与する。FIG. 4 shows, as in FIG. 2, an acoustically active element connected to the supply pipe 3. A resonant tube 6 is shown. According to FIG. 4, the resonance tube 6 is located at the end side, closed by a movable slider 18 allowing adjustment of (e.g. its resonant frequency) There is. Due to the displacement of the slider 18, the resonance tube 6 is moved into the combustion chamber to which the supply tube 3 is connected. 1 can be adapted to various operating conditions. This is especially true for gas turbine installations. This contributes to reliable operation over the widest possible power range.
第５図には、ケーシング２０内で供給管３に連結されまたは取付けられており、 煙管８から取り出された音響信号を与えられる音響的送信器、詳細にはスピーカ １９により音響的に有効な要素を実現するための可能性が示されている。この信 号はマイクロホン２１により煙管８から取り出され、また信号線２２を介して増 幅器２３に供給される。この信号は別の信号線２４を介してスピーカ１９に到達 する。供給管３内でスピーカ１９により惹起される音響振動の位相を調節するた め増幅器２３はその出力信号の位相のａｔ節のためにたとえば可変のキャパシタ ンスを有するコンデンサにより表されている調節要素２５を含んでいてよい、場 合によっては、煙管８におけるマイクロホン２１の位置の相応の選定により正し い位相関係が達成され得る。さらにもちろん、単一のマイクロホン２１の代わり に多数のこのようなマイクロホン２１を設けることも可能であり、このことは場 合によってはスピーカ１９に供給される信号の前処理に関して有利であり得る。In FIG. 5, it is connected or attached to the supply pipe 3 within the casing 20. an acoustic transmitter, in particular a loudspeaker, to which the acoustic signal taken out from the smoke pipe 8 is applied; 19 shows possibilities for realizing acoustically effective elements. This belief The signal is taken out from the pipe 8 by a microphone 21 and is also amplified via a signal line 22. It is supplied to the width gauge 23. This signal reaches the speaker 19 via another signal line 24. do. In order to adjust the phase of the acoustic vibration caused by the speaker 19 in the supply pipe 3. For example, the amplifier 23 uses a variable capacitor for the at node of the phase of its output signal. The field may include an adjustment element 25 represented by a capacitor with a Depending on the situation, the position of the microphone 21 in the flue 8 may be corrected by a corresponding selection of the position of the microphone 21. A good phase relationship can be achieved. Additionally, of course, instead of a single microphone 21 It is also possible to provide a large number of such microphones 21 in the In some cases it may be advantageous with regard to pre-processing of the signals supplied to the loudspeaker 19.
もちろん燃焼器２への供給管３に複数個の、たとえば２つの音響的に有効な要素 ７．１９が設けられていてよい、第５図に示されているような体積が大きい中空 空間７と他の音響的に有効な要素１９との組み合わせはその際に特に好ましい、 中空空間７は、中空空間７と燃焼器２との間の供給管３の片をその他の供給管３ から音響的に脱結合する役割をする。燃焼器２と中空空間７との間にスピーカ１ ９が接続されている。Of course, in the feed pipe 3 to the combustor 2 a plurality of, for example two acoustically effective elements 7.19 may be provided in a hollow space with a large volume as shown in Figure 5. The combination of space 7 with other acoustically effective elements 19 is then particularly preferred. The hollow space 7 connects a piece of the supply pipe 3 between the hollow space 7 and the combustor 2 to another supply pipe 3. It plays the role of acoustically decoupling from the Speaker 1 between combustor 2 and hollow space 7 9 is connected.
図面に示されている音響的に有効な要素４．５．６．７．１９の作用の仕方は本 発明の各実施例に相応して利用され得る。なぜならば、両実施例はほぼ同一の構 造的措置を介して実現可能であるからである。詳細には音響的に有効な要素４． ５．６．７．１９の作用の仕方はその設計音響的な同調に関係し、その際に事情 によっては単一の共振振動数の位置だけでなく複数個または多数の共振振動数の 配置および場合によっては他の音響的特性に適合すべきである。最後に言及すべ きこととして、音響的に有効な要素４．５．６．７．１９の共振特性とならんで その減衰特性も重要である。これは特に、音響的に有効な要素が直接に供給管３ を通流する燃料により通流されないときに重要かつを利であり得る。その場合、 その望ましくは調節可能な減衰が有利に利用され得る。The manner of operation of the acoustically effective elements 4.5.6.7.19 shown in the drawings is explained in this book. It can be used in accordance with each embodiment of the invention. This is because both embodiments have almost the same structure. This is because it can be realized through creative measures. In detail, acoustically effective elements 4. 5.6.7.19 is related to its design acoustic tuning, and the circumstances In some cases, the position of not only a single resonant frequency but also multiple or multiple resonant frequencies may be determined. It should be adapted to the location and possibly other acoustic characteristics. Last thing to mention In addition to the resonant properties of the acoustically effective elements 4.5.6.7.19, Its damping characteristics are also important. This is especially true if the acoustically active element is directly connected to the supply pipe 3. This can be important and useful when the fuel is not flowing through it. In that case, Its preferably adjustable damping can be used to advantage.
本発明は簡単かつ確実な仕方でガスタービン設備の燃焼室内の燃焼振動の抑制を 可能にする。本発明による装置は容易に個々の場合の要求に適合可能であり、ま たガスタービン設備の確実で信転性に富む作動を可能にする。The present invention suppresses combustion vibrations in the combustion chamber of gas turbine equipment in a simple and reliable manner. enable. The device according to the invention can be easily adapted to the requirements of individual cases and This enables reliable and reliable operation of gas turbine equipment.
、、１１．、＝Ａ、、、、、、、、ＰＣＴ／ＤＥ ９２１００９２６国際調査報 告,,11. ,=A, , , , , , PCT/DE 92100926 International Research Report notice
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7832211B2 (en) | 2002-12-02 | 2010-11-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine combustor and a gas turbine equipped therewith |
| JP2011052954A (en) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | General Electric Co <Ge> | Acoustically stiffened gas turbine combustor supply |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4339094A1 (en) * | 1993-11-16 | 1995-05-18 | Abb Management Ag | Damping of thermal-acoustic vibrations resulting from combustion of fuel |
| DE4414232A1 (en) * | 1994-04-23 | 1995-10-26 | Abb Management Ag | Device for damping thermoacoustic vibrations in a combustion chamber |
| FR2731265B1 (en) * | 1995-03-02 | 1997-05-09 | Chaffoteaux Et Maury | GAS BURNER HAVING IMPROVED ACOUSTIC DISCRETION |
| EP0925472B1 (en) | 1996-09-16 | 2001-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for the suppression of combustion oscillations and device for combustion of fuel with air |
| WO1998034067A1 (en) * | 1997-02-04 | 1998-08-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion device and method for actively damping combustion vibrations |
| DE19704540C1 (en) * | 1997-02-06 | 1998-07-23 | Siemens Ag | Method for actively damping a combustion oscillation and combustion device |
| WO1999006767A1 (en) * | 1997-07-31 | 1999-02-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Burner |
| EP0926325A3 (en) * | 1997-12-23 | 2001-04-25 | United Technologies Corporation | Apparatus for use with a liquid fuelled combustor |
| DE59810032D1 (en) * | 1998-09-10 | 2003-12-04 | Alstom Switzerland Ltd | Process for minimizing thermoacoustic vibrations in gas turbine combustors |
| DE19851636A1 (en) | 1998-11-10 | 2000-05-11 | Asea Brown Boveri | Damping device for reducing vibration amplitude of acoustic waves for burner for internal combustion engine operation is preferably for driving gas turbo-group, with mixture area for air and fuel |
| US6615587B1 (en) | 1998-12-08 | 2003-09-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion device and method for burning a fuel |
| WO2000034715A1 (en) * | 1998-12-09 | 2000-06-15 | Abb Alstom Power Uk Ltd. | Modification of combustion reaction dynamics |
| DE59810760D1 (en) | 1998-12-15 | 2004-03-18 | Krasnojarskij Politekhn I Kras | Combustion chamber with acoustically damped fuel supply system |
| DE19948674B4 (en) * | 1999-10-08 | 2012-04-12 | Alstom | Combustion device, in particular for the drive of gas turbines |
| DE10100728A1 (en) * | 2001-01-10 | 2002-07-18 | Bosch Gmbh Robert | Process for operating a gas boiler |
| DE50108163D1 (en) * | 2001-05-01 | 2005-12-29 | Alstom Technology Ltd Baden | Vibration reduction in a combustion chamber |
| US7104065B2 (en) | 2001-09-07 | 2006-09-12 | Alstom Technology Ltd. | Damping arrangement for reducing combustion-chamber pulsation in a gas turbine system |
| CN100523615C (en) | 2002-01-16 | 2009-08-05 | 阿尔斯通技术有限公司 | Combustion chamber in a gas turbine plant |
| EP1342953A1 (en) | 2002-03-07 | 2003-09-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Gas turbine |
| EP1342952A1 (en) * | 2002-03-07 | 2003-09-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Burner, process for operating a burner and gas turbine |
| DE10257245A1 (en) * | 2002-12-07 | 2004-07-15 | Alstom Technology Ltd | Method and device for influencing thermoacoustic vibrations in combustion systems |
| US7272931B2 (en) | 2003-09-16 | 2007-09-25 | General Electric Company | Method and apparatus to decrease combustor acoustics |
| US7464552B2 (en) * | 2004-07-02 | 2008-12-16 | Siemens Energy, Inc. | Acoustically stiffened gas-turbine fuel nozzle |
| EP1662202B1 (en) * | 2004-11-30 | 2016-11-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Burner for a gas turbine |
| EP2119964B1 (en) | 2008-05-15 | 2018-10-31 | Ansaldo Energia IP UK Limited | Method for reducing emissons from a combustor |
| EP2119966A1 (en) | 2008-05-15 | 2009-11-18 | ALSTOM Technology Ltd | Combustor with reduced carbon monoxide emissions |
| EP2187125A1 (en) | 2008-09-24 | 2010-05-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for damping combustion oscillation |
| US8789372B2 (en) | 2009-07-08 | 2014-07-29 | General Electric Company | Injector with integrated resonator |
| EP2383514A1 (en) | 2010-04-28 | 2011-11-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion system and method for dampening such a combustion system |
| EP2383515B1 (en) | 2010-04-28 | 2013-06-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion system for dampening such a combustion system |
| EP2851618A1 (en) | 2013-04-24 | 2015-03-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion system of a flow engine comprising a resonator |
| US20160076766A1 (en) | 2013-04-23 | 2016-03-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion system of a flow engine and method for determining a dimension of a resonator cavity |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2350338C2 (en) * | 1973-10-06 | 1975-11-13 | Heinrich Koppers Gmbh, 4300 Essen | Device to avoid combustion chamber vibrations |
| US4546733A (en) * | 1983-03-22 | 1985-10-15 | Nippondenso Co., Ltd. | Resonator for internal combustion engines |
| GB8329218D0 (en) * | 1983-11-02 | 1983-12-07 | Ffowcs Williams J E | Reheat combustion system for gas turbine engine |
-
1992
- 1992-11-06 CZ CZ941149A patent/CZ114994A3/en unknown
- 1992-11-06 EP EP92922654A patent/EP0611434A1/en not_active Withdrawn
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- 1992-11-06 JP JP50886993A patent/JPH07501137A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7832211B2 (en) | 2002-12-02 | 2010-11-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine combustor and a gas turbine equipped therewith |
| JP2011052954A (en) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | General Electric Co <Ge> | Acoustically stiffened gas turbine combustor supply |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0611434A1 (en) | 1994-08-24 |
| WO1993010401A1 (en) | 1993-05-27 |
| CZ114994A3 (en) | 1994-08-17 |
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