JPH07501137A - ガスタービン設備の燃焼室内の燃焼振動抑制装置 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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 。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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 。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

、、１１．、＝Ａ、、、、、、、、ＰＣＴ／ＤＥ　９２１００９２６国際調査報 告

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．ガスタービン設備の燃焼室（１）であって、音響振動の能力がありまた音響 的に燃焼室（１）に連結されている供給管（３）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（２）を有し、また音響振動の能力がある燃焼 室（１）内の燃焼振動を抑制するための装置において、供給管（３）に連結され 音響的に有効な要素（４、５；６；７；１９）が設けられており、この要素によ り供給管（３）が、非定常的な燃焼が供給管（３）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ガスタービン 設備の燃焼室内の燃焼振動抑制装置。
2. ２．ガスタービン設備の燃焼室（１）であって、音響振動の能力がありまた音響 的に燃焼室（１）に連結されている供給管（３）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（２）を有し、また音響振動の能力がある燃焼 室（１）内の燃焼振動を抑制するための装置において、供給管（３）に連結され 音響的に有効な要素（４、５；６；７；１９）が設けられており、この要素によ り供給管（３）が、供給管（３）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（３）内の音響振動から燃焼室（１）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 を特徴とするガスタービン設備の燃焼室内の燃焼振動抑制装置。
3. ３．音響的に有効な要素（４、５；６；７；１９）がヘルムホルッ共振器（４、 ５）であることを特徴とする請求の範囲１または２記載の装置。
4. ４．ヘルムホルツ共振器（５）が同軸に供給管（３）の周りを囲んでいることを 特徴とする請求の範囲３記載の装置。
5. ５．音響的に有効な要素（４、５；６；７；１９）が閉じられた共振管（６）で あることを特徴とする請求の範囲１または２記載の装置。
6. ６．音響的に有効な要素（４、５；６；７；１９）がその音響的特性の変更のた めに調節可能であることを特徴とする請求の範囲１ないし５の１つに記載の装置 。
7. ７．音響的に有効な要素（４、５；６；７；１９）が、供給管（３）内に組み込 まれており供給管（３）の音響的に開いた端部をなす中空空間（７）であること を特徴とする請求の範囲１または２記載の装置。
8. ８．音響的に有効な要素（４、５；６；７；１９）が、燃焼室（１）から取り出 された音響信号により作動可能である音響送信器、特にスピーカ（１９）である ことを特徴とする請求の範囲１または２記載の装置。
9. ９．音響送信器（１９）が、信号線（２２、２４）および増幅器（２３）を介し て燃焼室（１）、好ましくは煙管（８）に音響的に連結されている音響ピックア ップ（２１）と接続されているスピーカ（１９）であることを特徴とする請求の 範囲８記載の装置。
10. １０．少なくとも２つの音響的に有効な要素（４、５；６；７；１９）を有する ことを特徴とする請求の範囲１ないし９の１つに記載の装置。
11. １１．供給管（３）の音響的に開いた端部をなす中空空間（７）を有し、その際 に中空空間（７）と燃焼器（２）との間に別の音響的に有効な要素（４、５；６ ；１９）が供給管（３）に挿入されていることを特徴とする請求の範囲１０記載 の装置。