JPH09170707A - 熱音響的圧力振動を減衰する装置 - Google Patents

熱音響的圧力振動を減衰する装置

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JPH09170707A
JPH09170707A JP8305249A JP30524996A JPH09170707A JP H09170707 A JPH09170707 A JP H09170707A JP 8305249 A JP8305249 A JP 8305249A JP 30524996 A JP30524996 A JP 30524996A JP H09170707 A JPH09170707 A JP H09170707A
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flame
combustion chamber
combustion
pressure
thermoacoustic
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JP8305249A
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Franz Joos
ヨース フランツ
Marcel Schirbach
シルバッハ マルツェル
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ABB Management AG
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    • F23C99/001—Applying electric means or magnetism to combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/16—Systems for controlling combustion using noise-sensitive detectors
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 流入する燃料の燃焼時に燃焼室内で発生する
火炎を直接制御することによって熱音響的な圧力振動を
消振及び／又は減衰する。 【構成手段】 制御装置１０の入力端子と接続された圧
力センサ６を有する、燃焼室１、特にガスタービンの燃
焼室内における熱音響的圧力振動を減衰する装置におい
て、制御装置１０が出力端子で、燃焼室１内の火炎を電
気的に制御する手段と接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１に上位概
念として記載した通り、制御装置の入力端子と接続され
た圧力センサを有する、燃焼室、特にガスタービンの燃
焼室内における熱音響的圧力振動を減衰する装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】燃焼室内における燃料の燃焼時には燃焼
プロセスに基づいて圧力変動が発生し、該圧力変動は相
応の条件下で熱音響的な振動を励振する。この振動は、
燃焼の不均一性に基づいて汚染物質放出の増加を助成す
る。共鳴振動の場合には前記圧力振動は燃焼室に不都合
な材料応力をかけることになり、かつ消炎点に達するま
での影響を火炎に及ぼす。
【０００３】このような減衰のために従来、例えば燃焼
室の振動特性に影響を及ぼして熱音響的な振動を減衰し
ようとする多種多様の装置と方法が提案されている。
【０００４】また消振させるために燃料の流量を周期的
に変化させることも同じく提案されている。
【０００５】前記公知の消振装置及び該装置によつて実
施される制御法に共通な点は、バーナー／燃焼室ユニッ
トの共振周波数を変調させ、これによって熱音響的な振
動を減衰することである。要するに、公知技術では圧力
振動を、比較的緩慢な制御補償挙動によって間接的に消
振させる装置が提案されている訳である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、流入
する燃料の燃焼時に燃焼室内で発生する火炎を直接制御
することによって熱音響的な圧力振動を消振及び／又は
減衰することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の構成手段は、制御装置が出力端子で、燃焼室
内の火炎を電気的に制御する手段と接続されている点に
ある。
【０００８】つまり本発明の要旨は、減衰すべき振動の
変化時に、電圧源に接続された制御回路を介して火炎に
適正な電気的な影響を及ぼすように熱音響的な圧力振動
減衰装置を設計することである。
【０００９】本発明の顕著な利点は、本発明によって提
案される振動減衰手段が火炎前面に直接作用し、これに
よって制御回路の比較的迅速な補償が生じる点にある。
【００１０】
【実施例】次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説す
る。但し、図面では本発明を理解する上で重要な構成エ
レメントだけが図示されているにすぎない。また燃料及
び供給される燃焼空気の流動方向並びに制御回路の作用
方向は夫々矢印で図示されている。
【００１１】図１に横断面図で示した燃焼室１内にはバ
ーナー３が侵入している。該バーナー３の流出側は、バ
ーナー３を防熱シールド１２と接触させることなしに、
燃焼室正面板１３の開口及び防熱シールド１２の開口１
５を通って配置されている。
【００１２】防熱シールド１２は、耐熱性の導電性金属
合金から成り、かつ所定数の絶縁ねじ機構２によって電
気絶縁式並びに断熱式に燃焼室正面板１３とねじ締結さ
れている。
【００１３】バーナー３には燃料導管５を介して燃料
が、また空気取入れ口４を介して燃焼空気が供給され
る。火炎１６の不均一燃焼によって発生する熱音響的圧
力振動は、燃焼室１内に内設された圧力センサ６によっ
て検出される。該圧力センサ６は制御装置１０を介して
電圧源１１及び電極１４と接続されており、かつ該電極
１４は、絶縁設置された防熱シールド１２と導電接続し
ている。
【００１４】前記制御装置１０は、圧力センサ６に入力
側で接続された信号調整装置７と、該信号調整装置に後
置された測定値処理プロセッサ８と、該測定値処理プロ
セッサに後置されていて前記電圧源１１に出力側を接続
された制御アクチュエータ９とから成っている。
【００１５】図２の平面図には、燃料流動方向とは逆向
きに見た防熱シールド１２が示されている。ここでは防
熱シールド１２は、環状のガスタービン燃焼室のリング
セグメントとして構成されており、かつ夫々１つの円形
の開口１５を有している。絶縁ねじ機構２は前記開口１
５をめぐって分配配置されており、かつ防熱シールド１
２は電極１４と導電接続されている。バーナー３と防熱
シールド１２の開口１５との間には、電気絶縁作用と断
熱作用とを有する環状の空隙１８が介在している。更に
また防熱シールド１２は空隙１９によって隣接防熱シー
ルド１２ａに対して絶縁され、かつ図１に示したように
同じく空隙１７によって燃焼室１の壁に対して絶縁され
ている。
【００１６】このように防熱シールド１２を電気絶縁式
及び断熱式に構成したことに基づいて、該防熱シールド
１２は界磁電極として、電圧源１１によって発生された
電位によって印加可能である。該電位を使用するのは、
火炎１６を調節・制御するためである。
【００１７】ここで念のために述べておくが、以下の説
明において火炎１６は、高イオン化された導電性プラズ
マと見做され、従って電位を印加することによって、そ
の燃焼特性を制御することができる。例えば燃焼をコン
トロールするためには、火炎の近傍に配置された１つの
電極の僅か数千ボルトの電圧で充分である。その際に発
生する、印加電圧源の比較的僅かなエネルギ損失は、制
御される燃焼エネルギの約０．０１％である。
【００１８】電界は、火炎に含まれるイオンに対して電
気力を生ぜしめる。これによって火炎１６の内部に一種
の電気的な風が生じ、該電気的な風は火炎の燃焼速度に
著しく影響を及ぼして該火炎を安定化させる。
【００１９】本発明の装置により前記現象を利用するこ
とによって火炎１６の燃焼は、該火炎の燃焼によって生
じる負荷に関連した熱音響的圧力振動を低下させかつ／
又は減衰するように制御される。この場合、火炎１６に
対する作用のために質量体を運動させる必要がないよう
にし、かつ火炎の直接的な電気的制御によって制御補償
を比較的迅速に行い得るようにするのが特に有利であ
る。
【００２０】制御装置１０のための制御量としては、燃
焼室１内の圧力が最適であり、該圧力は圧力センサ６に
よって検出される。
【００２１】圧力測定値は信号調整装置７に伝達され、
次いで測定値処理プロセッサ８において処理される。該
測定値処理プロセッサに接続して設置された制御アクチ
ュエータ９は電圧源１１のための相応の信号を発生させ
る。該電圧源１１は次いで、負荷に関連した圧力振動に
即して電極１４を介して数千ボルトの範囲に及ぶ正の直
流電圧で防熱シールド１２を印加する。
【００２２】バーナー３の出口、ひいては火炎１６の火
炎前面が防熱シールド１２の開口１５によって包囲され
ているので、該防熱シールド１２は陽電荷の環状電極の
ように火炎１６に対して作用し、かつ該火炎は前記の制
御法によって制御され、その場合装置を制御するために
如何なる可動質量体も必要としないようにするのが特に
有利である。
【００２３】勿論、本発明は図示の前記実施例に限定さ
れるものではない。例えば本発明では負電圧又は交番電
圧で防熱シールド１２を負荷することも考えられる。更
にまた本発明では火炎１６の領域内に幾何学的に異なっ
た形状の電極を配置することも可能である。この場合例
えば棒電極を使用することも可能である。
【００２４】同じく本発明では、燃焼室１のリング状に
配置された全ての防熱シールド１２に電圧を並列に印加
することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】制御回路を有するバーナー系の部分縦断面図で
ある。
【図２】防熱シールドの平面図である。
【符号の説明】
１ 燃焼室、 ２ 絶縁ねじ機構、 ３ バーナ
ー、 ４ 空気取入れ口、 ５ 燃料導管、 ６
圧力センサ、 ７ 信号調整装置、 ８測定値処理
プロセッサ、 ９ 制御アクチュエータ、 １０
制御装置、１１ 電圧源、 １２ 防熱シールド、
１２ａ 隣接防熱シールド、１３ 燃焼室正面
板、 １４ 電極、 １５ 開口、 １６ 火
炎、１７，１８，１９ 空隙

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 制御装置（１０）の入力端子と接続され
    た圧力センサ（６）を有する、燃焼室（１）、特にガス
    タービンの燃焼室内における熱音響的圧力振動を減衰す
    る装置において、制御装置（１０）が出力端子で、燃焼
    室（１）内の火炎を電気的に制御する手段と接続されて
    いることを特徴とする、熱音響的圧力振動を減衰する装
    置。
  2. 【請求項２】 火炎を電気的に制御する手段が、電圧源
    （１１）と電極（１４）とから成っている、請求項１記
    載の装置。
  3. 【請求項３】 電極（１４）が、バーナー（３）の流出
    側を包囲する防熱シールド（１２）と接続されている、
    請求項２記載の装置。
JP8305249A 1995-11-17 1996-11-15 熱音響的圧力振動を減衰する装置 Pending JPH09170707A (ja)

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