CH700995A2 - Brennkammer für eine Turbinenmaschine mit Flammenrückschlagdetektion für eine Brennstoffdüse. - Google Patents
Brennkammer für eine Turbinenmaschine mit Flammenrückschlagdetektion für eine Brennstoffdüse. Download PDFInfo
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Abstract
Es ist eine Brennkammer einer Turbinenmaschine mit einer darin definierten Verbrennungszone geschaffen, wobei die Brennkammer eine Brennstoffdüse, die zwei oder mehrere Brenner (60) enthält, wobei jeder der Brenner (60) einen darin definierten Durchgang (80) aufweist, durch den brennbaren Materialien gestattet wird, zu der Verbrennungszone zu strömen, mehrere Sensoren (120), die in relativer Verbindung mit jedem der Brenner (60) angeordnet sind, um jeweils statische Drücke innerhalb der Durchgänge (80) jedes Brenners (60) zu erfassen und um jeweils entsprechend erfasste statische Drucksignale auszugeben, und eine Steuerungseinrichtung (130) enthält, die mit den Sensoren (120) gekoppelt und in der Lage ist, die Signale entgegenzunehmen, wobei die Steuerungseinrichtung (130) konfiguriert ist, um anhand einer Analyse der Signale festzustellen, ob irgendwelche von den Brennern (60) mit einer Flammenrückschlaggefahr verbunden sind, und um die Flammenrückschlaggefahr entsprechend der Feststellung zu mindern.
Description
Hintergrund der Erfindung [0001] Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft die Detektion eines Flammenrückschlags einer Brennstoffdüse. [0002] Eine Brennkammer einer Gasturbinenmaschine bzw. eines Gasturbinentriebwerks weist eine darin definierte Verbrennungszone auf und enthält eine oder mehrere Brennstoffdüsen, die der Verbrennungszone brennbare Materialien zuführen. Die Brennstoffdüsen enthalten Anordnungen mit einem oder mehreren Brennern, die jeweils darin definierte Durchgänge aufweisen, durch die die brennbaren Materialien, wie beispielsweise Gemische aus Brennstoff und Luft, zu der Verbrennungszone hin verlaufen bzw. strömen. Wenn die brennbaren Materialien die hinteren Enden der Brenner erreichen, werden sie gezündet, und sie verbrennen. Allgemein tritt diese Verbrennung innerhalb der primären und sekundären Rezirkulationszone der Verbrennungszone auf, und, obwohl die Temperaturen in den Brennern relativ hohe erhöhte Niveaus erreichen können, liegen diese Temperaturen gewöhnlich innerhalb festgelegter Temperaturparameter, damit der Brennerbetrieb ohne wesentlichen Schaden ablaufen kann. [0003] Gelegentlich treten jedoch Flammenrückschläge auf. Während der Flammenrückschläge findet die Verbrennung der brennbaren Materialien abnormal nahe an oder innerhalb der Brenner statt, und Temperaturen an den Brennern überschreiten die festgelegten Temperaturparameter. Da die Brennerkomponenten gewöhnlich nicht dazu ausgelegt sind, derartigen Bedingungen zu widerstehen, kann sich eine Beschädigung an den Brennern und den Brennstoffdüsen ergeben. Diese Beschädigung kann eine kostspielige Abschaltung der Gasturbinenmaschine, Reparaturen und/oder einen Austausch der Brenner und der Brennstoffdüsen erforderlich machen. [0004] Eine Minderung der Gefahr eines Flammenrückschlags für irgendeine spezielle Brennstoffdüse oder irgendeinen speziellen Brenner kann eine Auslegung der Brennstoffdüse mit einer 20%-igen Sicherheitsreserve hinsichtlich der Brennerrohrgeschwindigkeit für gegebene Brennstoffe umfassen. Das heisst, jede spezielle Brennstoffdüse wird zur Verwendung mit ausgewählten Brennstoffen unter der Erwartung ausgelegt, dass während des Gasturbinenbetriebs bestimmte Mengen dieser Brennstoffe zu den Brennstoffdüsen mit bestimmten Geschwindigkeiten geliefert würden. Jedoch liegen mit der 20%-igen Sicherheitsreserve verbundene Nachteile insofern vor, als die gegebenen Brennstoffe zu einem späteren Zeitpunkt ohne wenigstens ein intensives Testen und Gefahren von Beschädigungen nicht durch alternative Brennstoffe ersetzt werden können. Kurzbeschreibung der Erfindung [0005] Gemäss einem Aspekt der Erfindung ist eine Brennkammer einer Turbinenmaschine bzw. eines Turbinentriebwerks mit einer darin definierten Verbrennungszone geschaffen, und sie enthält eine Brennstoffdüse, die zwei oder mehrere Brenner enthält, wobei jeder der Brenner einen darin definierten Durchgang aufweist, durch den brennbaren Materialien gestattet wird, sich zu der Verbrennungszone auszubreiten, mehrere Sensoren, die in relativer Verbindung mit jedem der Brenner angeordnet sind, um jeweils statische Drücke innerhalb des Durchgangs eines jedes der Brenner zu erfassen und um jeweils entsprechend erfasste statische Drucksignale auszugeben, und eine Steuerungseinrichtung, die mit den Sensoren gekoppelt und für die Signale empfangsbereit ist und die konfiguriert ist, um anhand einer Analyse der Signale festzustellen, ob irgendwelche(r) der Brenner mit einer Gefahr eines Flammenrückschlags verbunden sind, und um die Flammenrückschlaggefahr entsprechend der Feststellung zu mindern. [0006] Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Brenner einer Brennstoffdüse einer Brennkammer einer Turbinenmaschine bzw. eines Turbinentriebwerks mit einer darin definierten Verbrennungszone geschaffen, und er enthält einen kreisringförmigen Mantel, der an einem vorderen Ende der Brennkammer endet, einen Mittelkörper, der im Innenraum des ringförmigen Mantels angeordnet ist, um einen kreisringförmigen Durchgang zu definieren, der sich zwischen dem ringförmigen Mantel und dem Mittelkörper erstreckt und durch den brennbare Materialien in Richtung auf die Verbrennungszone verlaufen, und mehrere Sensoren, die in relativer Verbindung mit dem Mantel angeordnet sind, um jeweils statische Drücke innerhalb des Durchgangs zu erfassen und um jeweils entsprechend erfasste statische Drucksignale zur Verwendung bei der Feststellung einer Flammenrückschlaggefahr und zur Verwendung bei der Minderung der Flammenrückschlaggefahr auszugeben. [0007] Gemäss einem noch weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung einer Brennstoffdüse einer Turbinenmaschinen- bzw. Turbinentriebwerksbrennkammer, die zwei oder mehrere Brenner enthält, geschaffen, wobei das Verfahren enthält: Erfassen statischer Drücke innerhalb eines in jedem der Brenner definierten Durchgangs, Analyse der statischen Drücke, um einen mittleren statischen Druck innerhalb des Durchgangs in jedem der Brenner zu berechnen, Vergleichen der mittleren statischen Drücke miteinander, Feststellen anhand eines Ergebnisses des Vergleichs, ob einer oder mehrere der Brenner mit einer Flammenrückschlaggefahr verbunden ist, und Mindern der Flammenrückschlaggefahr, die entsprechend der Feststellung mit dem einen oder den mehreren der Brenner verbunden ist. [0008] Diese und weitere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen offensichtlicher. Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0009] Der als die Erfindung angesehene Gegenstand ist in den Ansprüchen am Schluss der Beschreibung besonders angegeben und klar und deutlich beansprucht. Die vorstehenden und sonstigen Merkmale und Vorteile der Erfindung erschliessen sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen: <tb>Fig. 1<sep>eine seitliche Schnittansicht einer Brennkammer einer Turbinenmaschine; <tb>Fig. 2<sep>eine Perspektivansicht einer Brennstoffdüse der Brennkammer nach Fig. 1; <tb>Fig. 3<sep>eine vergrösserte seitliche Schnittansicht eines Brenners und eines statischen Drucksensors; <tb>Fig. 4<sep>eine schematisierte Ansicht eines Brenners, der statische Drucksensoren enthält; und <tb>Fig. 5<sep>ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffdüse veranschaulicht. [0010] Die detaillierte Beschreibung erläutert Ausführungsformen der Erfindung gemeinsam mit Vorteilen und Merkmalen anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Detaillierte Beschreibung der Erfindung [0011] Unter Bezugnahme auf Fig. 1ist eine Brennkammer 20 einer Turbinenmaschine bzw. eines Turbinentriebwerks 10 geschaffen. Die Brennkammer 20 weist eine darin definierte Verbrennungszone 21, in der brennbare Materialien für die Zwecke der Leistungserzeugung verbrannt werden. Die Brennkammer 20 ist mit einem Übergangsstück 30 gekoppelt, durch den Produkte aus der Verbrennung zu einer Turbine zugeführt werden, in der die Verbrennungsprodukte eine Rotation von Turbinenlaufschaufel an einem Rotor bewirken. [0012] Unter Bezugnahme auf die Figuren 1und 2 enthält die Brennkammer 20 ein Kopfende 11, das selbst wenigstens eine einzelne Brennstoffdüse 40 enthält. Die Brennstoffdüse 40 kann in verschiedenen Konfigurationen vorgesehen sein, zu denen die Konfigurationen DLN 2.0, DLN 2+, DLN 2.5+, DLN 2.6 und DLN 2.6+ gehören, ohne darauf beschränkt zu sein. Als ein Beispiel repräsentiert die Brennstoffdüse 40 nach Fig. 2 die DLN 2.6+ Konfiguration und enthält eine Düsenanordnung 50, in der ein Brenner 60 von fünf zusätzlichen Brennern 60 umgeben ist, wobei jeder Brenner 60 parallel zu den anderen ausgerichtet ist. Die Brenner 60 sind in dieser Anordnung durch eine ebene Basis 61, die durch das Kopfstück 11 strukturell getragen ist, und Basiselemente 62, die die Brenner 60 mit der Basis 61 koppeln, gehaltert. [0013] Unter Bezugnahme auf Fig. 3enthält jeder der Brenner 60 einen kreisringförmigen Mantel 70, der in der Nähe der Verbrennungszone 21 der Brennkammer 20 endet, und einen Mittelkörper 71, der innerhalb des ringförmigen Mantels 70 angeordnet ist. Auf diese Weise ist innerhalb jedes Brenners 60 in dem kreisringförmigen Zwischenraum zwischen dem ringförmigen Mantel 70 und dem Mittelkörper 71 ein kreisringförmiger Durchgang bzw. Kanal 80 definiert. Den brennbaren Materialien ist gestattet, sich durch den ringförmigen Durchgang 80 hindurch zu der Verbrennungszone hin auszubreiten. [0014] Die brennbaren Materialien enthalten Gemische aus Luft und Brennstoff in variierenden Mengen, basierend auf Lastanforderungen, Emissionsanforderungen und weiteren Erwägungen in Bezug auf die Turbinenmaschine. Die Luft kann in Form von durch einen Kompressor erzeugter Druckluft bereitgestellt werden, die in den Durchgang 80 über Einlasse 90 und 91 eintritt. Der Brennstoff kann in verschiedenen Formen von vorgemischtem Brennstoff, Verteilungsbrennstoff und/oder Flüssigbrennstoff bereitgestellt werden und wird in wenigstens einer oder mehreren dieser Formen zu dem ringförmigen Durchgang 80 über Brennstoffinjektoren 92 mittels eines Brennstoffzufuhrsystems 100 geliefert, das mit einer Brennstoffquelle gekoppelt ist und das Leitungen 101, 102 und 103 enthält. An jeder Leitung 101, 102 und 103 sind Ventile 110 vorgesehen, die eine Steuerung der Brennstoffmengen, die zu dem Durchgang 80 geliefert werden können, ermöglichen. [0015] Unter Bezugnahme auf die Fig. 3und 4 sind drei o-der mehrere Drucksensoren 120 in relativer Zuordnung zu bzw. Verbindung mit jedem der Brenner 60 angeordnet, um jeweils statische Drücke innerhalb der Durchgänge 80 jedes Brenners 60 zu erfassen. Die Drucksensoren 120 sind ferner konfiguriert, um jeweils erfasste statische Drucksignale auszugeben, die den erfassten statischen Drücken entsprechen. Die Drucksensoren 120 können Druckentnahmemittel 121 enthalten, die die ringförmigen Mäntel 70 jedes Brenners 60 beispielsweise an einer axialen Position der Brenner 60 zwischen derjenigen der Verwirbler hinter den Einlassen 90 und 91 und derjenigen der Brennstoffinjektoren 92 durchdringen. Die Drucksensoren 120 können ferner eine Leitung 122 enthalten, die an einer Aussenseite der Mäntel 70 installiert ist oder, als eine Alternative, innerhalb und als ein Teil der Mäntel 70 selbst definiert ist. [0016] Unter Bezugnahme auf Fig. 4sind die Drucksensoren 120 eines jeden der Brenner 60 längs des Umfangs rings um den entsprechenden Brenner 60 angeordnet, und sie können in regelmässigen Abständen voneinander getrennt angeordnet sein. Folglich sind, wie in Fig. 4 veranschaulicht, worin drei Drucksensoren 120 in relativer Verbindung mit jedem Brenner 60 angeordnet sind, die Drucksensoren 120 jedes Brenners 60 um 120[deg.] voneinander getrennt. Natürlich ist es zu verstehen, dass mehr als drei Drucksensoren 120 in relativer Verbindung mit jedem Brenner 60 angeordnet sein könnten und in derartigen Fällen der Trennabstand zwischen den Drucksensoren 120 entsprechend verringert ist. [0017] Während die vorstehend beschriebenen Konfigurationen der Drucksensoren 120 Konfigurationen mit drei oder mehreren Drucksensoren 120 für jeden Brenner 60 betreffen, sind diese Konfigurationen lediglich beispielhafter Natur, und es ist zu verstehen, dass Konfigurationen mit einem oder zwei Drucksensoren 120 ebenfalls möglich sind. [0018] Die Brennkammer 20 enthält ferner eine Steuerungseinrichtung 130, die mit jedem der Drucksensoren 120 gekoppelt ist. Die Steuerungseinrichtung 130 ist in der Lage, die erfassten statischen Drucksignale zu empfangen, und enthält eine Verarbeitungseinheit 131 und eine Speichereinheit 132, die mit der Verarbeitungseinheit 131 gekoppelt ist. Die Speichereinheit 132 kann in Form eines Computer lesbaren Mediums verwirklicht sein, auf dem ausführbare Instruktionen gespeichert sind, die, wenn sie ausgeführt werden, die Verarbeitungseinheit 131 veranlassen, anhand einer Analyse der Signale zu bestimmen, ob irgendeiner oder irgendwelche der Brenner 60 mit einer Flammenrückschlaggefahr verbunden ist bzw. sind. [0019] Die Verarbeitungseinheit 131 analysiert die Signale, indem sie zunächst einen mittleren statischen Druck innerhalb der Durchgänge 80 jedes der Brenner 60 berechnet. Die Verarbeitungseinheit 131, die als ein Komparator wirkt, vergleicht anschliessend die mittleren statischen Drücke all der Brenner 60 miteinander. Hier beurteilt die Verarbeitungseinheit 131, dass einer oder mehrere der Brenner 60 mit der Flammenrückschlaggefahr verbunden ist bzw. sind, wenn die mittleren statischen Drücke innerhalb ihrer jeweiligen Durchgänge 80 um einen Grenzwert kleiner sind als die Mittelwerte der anderen einzelnen der Brenner. Der Grenzwert kann anhand von Tests, die zum Zeitpunkt der Herstellung des Brenners 60 vorgenommen werden, festgelegt werden. Der Grenzwert kann auch über den gesamten Lebenszyklus der Turbinenmaschine hinweg entsprechend fortlaufenden Leistungsanalysen aktualisiert werden. [0020] Mit der Verarbeitungseinheit 131 der Steuerungseinrichtung 30, die beurteilt, dass ein Brenner 60 mit einer Flammenrückschlaggefahr verbunden ist, ist die Steuerungseinrichtung 30 ferner konfiguriert, um die Flammenrückschlaggefahr zu mindern. Zu diesem Zweck kann die Steuerungseinrichtung 130 mit wenigstens den Ventilen 110 des Brennstoffzufuhrsystems 100 in steuerbarer Weise gekoppelt sein. Auf diese Weise kann die Steuerungseinrichtung 130 die Ventile 110 öffnen oder schliessen, um bei Gefahr eine Brennstoffmenge, die zu dem Brenner 60 geliefert werden kann, zu erhöhen oder zu verringern. Auf diese Weise kann ein gefahrenbehafteter Brenner 60 durch Schliessen seines zugehörigen Ventils 110 des Brennstoffs beraubt werden, und ein Flammenrückschlagvorfall in Bezug auf diesen Brenner 60 kann vermieden werden. Ausserdem oder alternativ kann die Steuerungseinrichtung 130 konfiguriert sein, um eine Turbinenmaschinenlast zu verringern. Auf diese Weise wird ein gesamter Brennstoffbedarf der Turbinenmaschine gemeinsam mit den Temperaturen innerhalb wenigstens der Verbrennungs-zone 21 gesenkt. Hier wird die Möglichkeit, dass ein Flammenrückschlag in irgendeinem bestimmten Brenner 60 auftritt, entsprechend verringert. [0021] Unter Bezugnahme auf Fig. 5und entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung einer Brennstoffdüse 40 einer Turbinenmaschinenbrenn-kammer bzw. Turbinentriebwerksbrennkammer, die zwei oder mehrere Brenner 60 enthält, geschaffen. Das Verfahren enthält, dass statische Drücke innerhalb eines Durchgangs 80, der in jedem der Brenner definiert ist, erfasst werden, 500, die statischen Drücke analysiert werden, um einen mittleren statischen Druck innerhalb des Durchgangs 80 in jedem der Brenner zu berechnen, 510, und die mittleren statischen Drücke miteinander verglichen werden, 520. Anhand eines Ergebnisses des Vergleichs wird anschliessend festgestellt, ob ein oder mehrere der Brenner 60 mit einer Flammenrückschlaggefahr verbunden ist bzw. sind, 530. Wenn festgestellt wird, dass kein Brenner 60 gefährdet ist, kehrt die Steuerung zu der Erfassung des statischen Drucks 510 entlang einer Schleife 550 zurück. Wenn umgekehrt festgestellt wird, dass irgendein Brenner 60 gefährdet ist, wird die mit dem einen oder den mehreren der Brenner 60 verbundene Flammenrückschlaggefahr gemindert, 540. Anschliessend kehrt die Steuerung zu der Erfassung des statischen Drucks 510 entlang einer Schleife 551 zurück. [0022] Wie vorstehend beschrieben, enthält die Feststellung eine Beurteilung, dass der eine oder die mehreren der Brenner 60 mit der Flammenrückschlaggefahr verbunden ist bzw. sind, falls zugehörige einzelne der mittleren statischen Drücke um einen Grenzwert kleiner sind als die mittleren statischen Drücke der anderen einzelnen Brenner 60. In ähnlicher Weise enthält die Minderung eine Verringerung einer zu dem einen oder den mehreren gefährdeten Brennern 60 zuführbaren Brennstoffmenge und/oder eine Verringerung einer Turbinenmaschinenlast. [0023] Während die Erfindung in Verbindung mit lediglich einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen im Detail beschrieben worden ist, sollte es ohne weiteres verständlich sein, dass die Erfindung nicht auf derartige offenbarte Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um jede beliebige Anzahl von Modifikationen, Veränderungen, Substitutionen oder äquivalenten Anordnungen zu enthalten, die hier vorstehend nicht beschrieben sind, die jedoch dem Rahmen und Umfang der Erfindung entsprechen. Ausserdem ist es zu verstehen, dass, obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, Aspekte der Erfindung lediglich einige von den beschriebenen Ausführungsformen enthalten können. Dem-gemäss ist die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung beschränkt anzusehen, sondern ist nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkt. [0024] Es ist eine Brennkammer 20 einer Turbinenmaschine 10 mit einer darin definierten Verbrennungszone 21 geschaffen, wobei die Brennkammer 20 eine Brennstoffdüse 40, die zwei oder mehrere Brenner 60 enthält, wobei jeder der Brenner 60 einen darin definierten Durchgang 80 aufweist, durch den brennbaren Materialien gestattet wird, zu der Verbrennungszone 21 zu strömen, mehrere Sensoren 120, die in relativer Verbindung mit jedem der Brenner 60 angeordnet sind, um jeweils statische Drücke innerhalb der Durchgänge 80 jedes Brenners 60 zu erfassen und um jeweils entsprechend erfasste statische Drucksignale auszugeben, und eine Steuerungseinrichtung 130 enthält, die mit den Sensoren 120 gekoppelt und in der Lage ist, die Signale entgegenzunehmen, wobei die Steuerungseinrichtung 130 konfiguriert ist, um anhand einer Analyse der Signale festzustellen, ob irgendwelche von den Brennern 60 mit einer Flammenrückschlaggefahr verbunden sind, und um die Flammenrückschlaggefahr entsprechend der Feststellung zu mindern. Bezugszeichenliste [0025] <tb>10<sep>Turbinenmaschine, Turbinentriebwerk <tb>11<sep>Kopfende, Kopfstück <tb>20<sep>Brennkammer <tb>21<sep>Verbrennungszone <tb>30<sep>Übergangsstück <tb>40<sep>Brennstoffdüse <tb>50<sep>Düsenanordnung <tb>60<sep>Brenner <tb>61<sep>Ebene Basis <tb>62<sep>Basiselemente <tb>70<sep>Ringförmiger Mantel <tb>71<sep>Mittelkörper <tb>80<sep>Ringförmiger Durchgang <tb>90, 91<sep>Einlasse <tb>92<sep>Brennstoffinjektoren <tb>100<sep>Brennstoffzufuhrsystem <tb>101, 102, 103<sep>Leitungen <tb>110<sep>Ventile <tb>120<sep>Drucksensoren <tb>121<sep>Druckentnahmemittel <tb>122<sep>Leitung <tb>130<sep>Steuerungseinrichtung <tb>131<sep>Verarbeitungseinheit <tb>132<sep>Speichereinheit <tb>500<sep>Erfassung der statischen Drücke <tb>510<sep>Analyse der statischen Drücke <tb>520<sep>Vergleich der statischen Drücke <tb>530<sep>Feststellung einer Flammenrückschlaggefahr <tb>540<sep>Minderung der Flammenrückschlaggefahr <tb>550, 551<sep>Schleife
Claims (10)
1. Brennkammer (20) einer Turbinenmaschine (10), die eine darin definierte Verbrennungszone (21) umfasst und aufweist:
eine Brennstoffdüse (40), die zwei oder mehrere Brenner (60) enthält, wobei jeder der Brenner (60) einen darin definierten Durchgang (80) aufweist, durch den eine Ausbreitung brennbarer Materialien zu der Verbrennungszone (21) hin gestattet wird;
mehrere Sensoren (120), die in relativer Verbindung mit jedem der Brenner (60) angeordnet sind, um jeweils statische Drücke innerhalb der Durchgänge (80) eines jeden der Brenner (60) zu erfassen und um jeweils entsprechend erfasste statische Drucksignale auszugeben; und
eine Steuerungseinrichtung (130), die mit den Sensoren (120) gekoppelt und für die Signale aufnahmefähig ist und die konfiguriert ist, um anhand einer Analyse der Signale festzustellen, ob irgendwelche der Brenner (60) mit einer Flammenrückschlaggefahr verbunden sind, und um die Flammenrückschlaggefahr entsprechend der Feststellung zu mindern.
2. Brennkammer (20) nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinrichtung (130) die Signale durch Berechnung eines mittleren statischen Drucks jedes der Brenner (60) und Vergleich des Mittelwertes mit Mittelwerten der anderen einzelnen Brenner (60) analysiert.
3. Brennkammer (20) nach Anspruch 2, wobei der eine oder die mehreren der Brenner (60) mit der Flammenrückschlaggefahr verbunden ist bzw. sind, falls ein zugehöriger einzelner oder zugehörige mehrere der Mittelwerte um einen Grenzwert kleiner als die Mittelwerte der anderen einzelnen der Brenner (60) ist bzw. sind.
4. Brennkammer (20) nach Anspruch 3, wobei der Grenzwert anhand von Tests festgesetzt wird.
5. Brennkammer (20) nach Anspruch 4, wobei der Grenzwert anhand von Tests festgesetzt und während eines Lebenszyklus der Turbinenmaschine (10) aktualisiert wird.
6. Brennkammer (20) nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinrichtung (130) mit einem Brennstoffsystem (100), durch das eine Brennstoffmenge zu jedem der Brenner (60) geliefert werden kann, steuerbar gekoppelt ist, um die Brennstoffmenge zu modifizieren.
7. Brennkammer (20) nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinrichtung (130) konfiguriert ist, um eine Last der Turbinenmaschine (10) zu verringern.
8. Brenner (60) einer Brennstoffdüse (40) einer eine darin definierte Verbrennungszone (21) aufweisenden Brennkammer (20) einer Turbinenmaschine (10), der aufweist:
einen ringförmigen Mantel (70), der an einem vorderen Ende der Brennkammer (20) endet;
einen Mittelkörper (71), der im Inneren des ringförmigen Mantels (70) angeordnet ist, um einen ringförmigen Durchgang (80) zu definieren, der sich zwischen dem ringförmigen Mantel (70) und dem Mittelkörper (71) erstreckt und durch den brennbare Materialien zu der Verbrennungszone (21) verlaufen; und
mehrere Sensoren (120), die in relativer Verbindung mit dem Mantel (70) angeordnet sind, um jeweils statische Drücke innerhalb des Durchgangs (80) zu erfassen und um jeweils entsprechend erfasste statische Drucksignale zur Verwendung bei der Feststellung einer Flammenrückschlaggefahr und zur Verwendung bei der Minderung der Flammenrückschlaggefahr auszugeben.
9. Verfahren zur Steuerung einer Brennstoffdüse (40) einer Brennkammer (20) einer Turbinenmaschine (10), die zwei oder mehrere Brenner (60) enthält, wobei das Verfahren aufweist:
Erfassen statischer Drücke innerhalb eines Durchgangs (80), der in jedem der Brenner (60) definiert ist;
Analysieren der statischen Drücke, um einen mittleren statischen Druck innerhalb des Durchgangs (80) in jedem der Brenner (60) zu berechnen;
Vergleichen der mittleren statischen Drücke für alle Brenner (60) miteinander;
Feststellen anhand eines Ergebnisses des Vergleichs, ob ein oder mehrere der Brenner (60) mit einer Flammenrückschlaggefahr verbunden ist bzw. sind; und
Mindern der entsprechend der Feststellung mit dem einen oder den mehreren der Brenner (60) verbundenen Flammenrückschlaggefahr.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Feststellen ein Beurteilen aufweist, dass der eine oder die mehreren der Brenner (60) mit der Flammenrückschlaggefahr verbunden ist bzw. sind, falls zugehörige einzelne Mittelwerte um einen Grenzwert kleiner sind als die Mittelwerte der anderen einzelnen Brenner (60).
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US20140121998A1 (en) * | 2012-10-26 | 2014-05-01 | General Electric Company | Systems and Methods for Adverse Combustion Avoidance and Correction |
JP6058165B2 (ja) * | 2013-12-27 | 2017-01-11 | 三菱重工業株式会社 | 燃焼制御装置、燃焼システム、燃焼制御方法及びプログラム |
CN104534474B (zh) * | 2014-12-08 | 2018-02-09 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 一种燃气轮机及应用该燃气轮机检测回火的方法 |
JP6611341B2 (ja) * | 2016-03-30 | 2019-11-27 | 三菱重工業株式会社 | 燃焼器、及びガスタービン |
JP7179954B2 (ja) * | 2018-07-24 | 2022-11-29 | シーメンス エナジー インコーポレイテッド | ガスタービン燃焼部におけるフラッシュバックの音響検出 |
Family Cites Families (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2095065A (en) * | 1933-01-25 | 1937-10-05 | Joseph W Hays | Surface combustion process |
US2858671A (en) * | 1953-01-05 | 1958-11-04 | Phillips Petroleum Co | Pressure ratio control of gas turbine bypass during acceleration of turbojet engine |
US4570490A (en) * | 1981-07-06 | 1986-02-18 | Allied Corporation | Differential pressure ratio measurement system |
US4744670A (en) * | 1986-05-05 | 1988-05-17 | Honeywell, Inc. | Method and apparatus for monitoring the temperature of the propulsion gas at the inlet to a high-performance turbine wheel |
JP2954401B2 (ja) * | 1991-08-23 | 1999-09-27 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン設備およびその運転方法 |
US5943866A (en) * | 1994-10-03 | 1999-08-31 | General Electric Company | Dynamically uncoupled low NOx combustor having multiple premixers with axial staging |
US5628181A (en) * | 1995-06-07 | 1997-05-13 | Precision Combustion, Inc. | Flashback system |
US5791889A (en) * | 1996-04-26 | 1998-08-11 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Combustor oscillating pressure stabilization and method |
JP2858104B2 (ja) * | 1996-02-05 | 1999-02-17 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン燃焼器 |
US5857320A (en) * | 1996-11-12 | 1999-01-12 | Westinghouse Electric Corporation | Combustor with flashback arresting system |
US5961314A (en) * | 1997-05-06 | 1999-10-05 | Rosemount Aerospace Inc. | Apparatus for detecting flame conditions in combustion systems |
US6003296A (en) * | 1997-10-01 | 1999-12-21 | General Electric Co. | Flashback event monitoring (FEM) process |
EP0936406B1 (de) * | 1998-02-10 | 2004-05-06 | General Electric Company | Brenner mit gleichmässiger Brennstoff/Luft Vormischung zur emissionsarmen Verbrennung |
JP2001108237A (ja) * | 1999-10-07 | 2001-04-20 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼装置 |
US6357216B1 (en) * | 2000-09-27 | 2002-03-19 | Honeywell International, Inc. | Flashback control for a gas turbine engine combustor having an air bypass system |
JP2003035417A (ja) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン燃焼器のパイロットノズル |
US7017415B2 (en) * | 2001-09-27 | 2006-03-28 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Apparatus for sensing pressure fluctuations in a hostile environment |
US6857320B2 (en) * | 2001-11-21 | 2005-02-22 | General Electric Company | Combustion chamber dynamic pressure transducer tee probe holder and related method |
US6708568B2 (en) * | 2001-11-21 | 2004-03-23 | General Electric Company | Combustion chamber dynamic pressure transducer tee probe holder and related method |
US7454892B2 (en) * | 2002-10-30 | 2008-11-25 | Georgia Tech Research Corporation | Systems and methods for detection and control of blowout precursors in combustors using acoustical and optical sensing |
US6978680B2 (en) * | 2003-02-27 | 2005-12-27 | General Electric Company | Dynamic pressure probe holder and method of obtaining a dynamic pressure signal |
AU2005207563B2 (en) * | 2004-01-12 | 2011-04-07 | Combustion Science & Engineering, Inc. | System and method for flame stabilization and control |
US7111463B2 (en) * | 2004-01-23 | 2006-09-26 | Pratt & Whitney Rocketdyne Inc. | Combustion wave ignition for combustors |
US7036302B2 (en) * | 2004-03-15 | 2006-05-02 | General Electric Company | Controlled pressure fuel nozzle system |
US7185494B2 (en) * | 2004-04-12 | 2007-03-06 | General Electric Company | Reduced center burner in multi-burner combustor and method for operating the combustor |
US7775052B2 (en) * | 2004-05-07 | 2010-08-17 | Delavan Inc | Active combustion control system for gas turbine engines |
US7278266B2 (en) * | 2004-08-31 | 2007-10-09 | General Electric Company | Methods and apparatus for gas turbine engine lean blowout avoidance |
JP4175483B2 (ja) * | 2005-07-08 | 2008-11-05 | 三菱重工業株式会社 | 逆火検出装置、逆火検出方法、及びガスタービン |
US7721553B2 (en) * | 2006-07-18 | 2010-05-25 | Siemens Energy, Inc. | Method and apparatus for detecting a flashback condition in a gas turbine |
US7827797B2 (en) * | 2006-09-05 | 2010-11-09 | General Electric Company | Injection assembly for a combustor |
US9568197B2 (en) * | 2007-07-09 | 2017-02-14 | United Technologies Corporation | Integrated fuel nozzle with feedback control for a gas turbine engine |
US7853433B2 (en) * | 2008-09-24 | 2010-12-14 | Siemens Energy, Inc. | Combustion anomaly detection via wavelet analysis of dynamic sensor signals |
US8434291B2 (en) * | 2009-01-08 | 2013-05-07 | General Electric Company | Systems and methods for detecting a flame in a fuel nozzle of a gas turbine |
US20100180564A1 (en) * | 2009-01-21 | 2010-07-22 | General Electric Company | Systems and Methods for Mitigating a Flashback Condition in a Premixed Combustor |
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