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Info
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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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- combustion
- pressure
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C99/00—Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
- F23C99/001—Applying electric means or magnetism to combustion
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/16—Systems for controlling combustion using noise-sensitive detectors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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- F23N2241/20—Gas turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
- F23R2900/00013—Reducing thermo-acoustic vibrations by active means
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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1】制御回路を有するバーナー系の部分縦断面図で
ある。
ある。
【図2】防熱シールドの平面図である。
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
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)
- 【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。 - 【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。 - 【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。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19542918.4 | 1995-11-17 | ||
DE19542918A DE19542918A1 (de) | 1995-11-17 | 1995-11-17 | Vorrichtung zur Dämpfung thermoakustischer Druckschwingungen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09170707A true JPH09170707A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=7777735
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8305249A Pending JPH09170707A (ja) | 1995-11-17 | 1996-11-15 | 熱音響的圧力振動を減衰する装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5784889A (ja) |
EP (1) | EP0775870B1 (ja) |
JP (1) | JPH09170707A (ja) |
CN (1) | CN1130554C (ja) |
DE (2) | DE19542918A1 (ja) |
Families Citing this family (63)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US6354071B2 (en) * | 1998-09-25 | 2002-03-12 | General Electric Company | Measurement method for detecting and quantifying combustor dynamic pressures |
EP1048898B1 (de) * | 1998-11-18 | 2004-01-14 | ALSTOM (Switzerland) Ltd | Brenner |
EP1010939B1 (de) * | 1998-12-15 | 2004-02-11 | ALSTOM (Switzerland) Ltd | Brennkammer mit akustisch gedämpftem Brennstoffversorgungssystem |
DE19934612A1 (de) | 1999-07-23 | 2001-01-25 | Abb Alstom Power Ch Ag | Verfahren zur aktiven Unterdrückung von strömungsmechanischen Instabilitäten in einem Verbrennungssystem sowie Verbrennungssystem zur Durchführung des Verfahrens |
US6205765B1 (en) * | 1999-10-06 | 2001-03-27 | General Electric Co. | Apparatus and method for active control of oscillations in gas turbine combustors |
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FR2859272B1 (fr) * | 2003-09-02 | 2005-10-14 | Snecma Moteurs | Systeme d'injection air/carburant, dans une chambre de combustion de turbomachine, ayant des moyens de generation de plasmas froids |
DE102004046814B3 (de) * | 2004-09-27 | 2006-03-09 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung von Verbrennungsvorgängen, insbesondere zum Betrieb einer Gasturbine |
DE102004061300B3 (de) | 2004-12-20 | 2006-07-13 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung von Verbrennungsvorgängen |
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