CN101765744B - 燃气轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于，提供一种能够提高配置在燃烧器的尾筒上的燃烧振动降低装置的外观性的燃气轮机。为了解决所述课题，燃烧振动降低装置(34)配置在燃烧器的尾筒(32)上而形成气体空间(S)，并且经由多个通气孔(343)将气体空间(S)和尾筒(32)的内部连通。另外，燃烧振动降低装置(34)具有：第一部件(341)，其具有冲压加工而成的大致U字型截面形状，并且使大致U字型截面形状的开口部朝向尾筒(32)侧而配置在尾筒(32)的外周；以及第二部件(342)，其堵塞第一部件(341)的大致U字型截面形状的开口部而在与第一部件(341)之间形成气体空间(S)，并且具有多个通气孔(343)。而且，从尾筒(32)的径方向截面看，在尾筒(32)的外径随着朝向尾筒(32)的轴方向而发生变化时，将从尾筒(32)的轴(L)到第一部件(341)的大致U字型截面形状的各弯曲部的距离(d1、d2)设定为大致恒定。

Description

燃气轮机
技术领域
本发明涉及一种燃气轮机，更详细地说，涉及能够提高配置于燃烧器的尾筒上的燃烧振动降低装置的外观性的燃气轮机。
背景技术
近年来的燃气轮机为了降低由燃烧器产生的燃烧振动，在燃烧器的尾筒上设有燃烧振动降低装置(声衬)。作为采用这样构成的目前的燃气轮机，公知有专利文献1记载的技术。目前的燃气轮机的燃烧振动降低装置(模块型共振器)为压缩机、燃烧器组装体、转移部以及涡轮组装体划定流路的燃气轮机发电厂的组件形共振器，由具有实际上比流路的直径小的尺寸且形成有多个开口的第一部件、和维持与第一部件的隔离关系且在与第一部件之间形成气体空间的第二部件构成，第一部件的开口与流路有流体连通关系。
专利文献1：(日本)特表2004-509313号公报
但是，在目前的燃气轮机的燃烧振动装置中，形成气体空间的第一部件相对于尾筒(壳体)的壁面平行地设置。因此，在尾筒具有锥形状时，在冲压加工成的第一部件的弯曲部上容易发生折皱。于是，担心产品的吸音面及结构面的性能会降低。
发明内容
于是，本发明是鉴于上述问题而开发的，其目的是提供一种能够提高配置于燃烧器的尾筒上的燃烧振动降低装置的外观性的燃气轮机。
为了实现上述目的，本发明的燃气轮机具备燃烧振动降低装置，该燃烧振动降低装置配置在燃烧器的尾筒上而形成气体空间，并且经由多个通气孔将所述气体空间和所述尾筒的内部连通，由此降低由所述燃烧器产生的燃烧振动，其特征为，所述燃烧振动降低装置包括：第一部件，其具有冲压加工而成的大致U字型截面形状，并且使大致U字型截面形状的开口部朝向所述尾筒侧而配置在所述尾筒的外周；以及第二部件，其堵塞所述第一部件的大致U字型截面形状的开口部而在与所述第一部件之间形成所述气体空间，并且具有多个所述通气孔，并且，从所述尾筒的径方向截面看，在所述尾筒的外径随着朝向所述尾筒的轴方向而发生变化时，将从所述尾筒的轴L到所述第一部件的大致U字型截面形状的各弯曲部的距离d1、d2设定为大致恒定。
该燃气轮机中，从尾筒的轴L到第一部件的大致U字型截面形状的各弯曲部的距离d1、d2设定为大致恒定。因此，第一部件的大致U字型截面形状的底面相对于尾筒的轴L大致平行地配置。在该构成中，在将第一部件成型为大致U字型截面形状时，具有其冲压加工容易的优点。
另外，本发明的燃气轮机具备燃烧振动降低装置，该燃烧振动降低装置配置在燃烧器的尾筒上而形成气体空间，并且经由多个通气孔将所述气体空间和所述尾筒的内部连通，由此降低由所述燃烧器产生的燃烧振动，其特征为，所述燃烧振动降低装置由形成所述气体空间的第一部件及第二部件构成，并且所述第二部件具有多个所述通气孔，且从所述尾筒的径方向截面看，将所述尾筒的径方向上从所述第二部件到所述第一部件的距离称为所述气体空间的高度h，并且在所述气体空间的高度h随着朝向所述尾筒的轴方向而发生变化时，所述通气孔的开口率σp根据所述气体空间的高度h进行调整。
该燃气轮机中，根据气体空间的高度h而调整通气孔的开口率σp，由此能够改变装置的吸音特性。由此，具有能够使装置的吸音特性适宜化的优点。
另外，本发明的燃气轮机中，在上述气体空间的高度h随着朝向所述尾筒的轴方向而减小时，所述通气孔的开口率σp减小。
该燃气轮机中，气体空间的高度h随着朝向尾筒的轴方向而减小，由此吸音率取峰值的频率向高域侧移动。另一方面，通过减小通气孔的开口率σp，吸音率取峰值的频率向低域侧移动。通过有效利用这些的相乘效果，在气体空间的高度h不一样的情况下，也具有燃烧振动降低装置的吸音特性相对于尾筒的轴方向均匀化的优点。
另外，本发明的燃气轮机中，在所述气体空间的高度h随着朝向所述尾筒的轴方向而减小时，所述通气孔的开口率σp增加。
该燃气轮机中，气体空间的高度h随着朝向尾筒的轴方向而减小，由此吸音率取峰值的频率向高域侧移动。另外，通过增加通气孔的开口率σp，吸音率取峰值的频率向低域侧移动。通过有效利用这些的相乘效果，具有能够使需要的吸音特性适宜化的优点。
另外，本发明的燃气轮机中，多个所述通气孔的直径随着朝向所述尾筒的轴方向而发生变化，由此调整所述通气孔的开口率σp。
该燃气轮机中，例如由于能够将通气孔的配置间隔维持为恒定而调整通气孔的开口率σp，因此与通气孔的配置间隔不均匀的构成进行比较，具有维持第二部件的强度为适宜的优点。
另外，本发明的燃气轮机中，多个所述通气孔的配置间隔随着朝向所述尾筒的轴方向而发生变化，由此调整所述通气孔的开口率σp。
该燃气轮机中，例如由于能够将通气孔的直径φ维持为恒定而调整通气孔的开口率σp，因此与通气孔的直径不均匀的构成进行比较，具有通气孔的加工容易的优点。
另外，本发明的燃气轮机中，调整特定频带的吸音特性的吸音管配置在所述第一部件上。
该燃气轮机中，由于通过吸音管调整特定频带的吸音特性，所以具有能够更高效地使装置的吸音特性适宜化的优点。例如，通过配置该吸音管，能够使频率特性宽频化。
本发明的燃气轮机中，从尾筒的轴L到第一部件的大致U字型截面形状的各弯曲部的距离d1、d2设定为大致恒定。因此第一部件的大致U字型截面形状的底面相对于尾筒的轴L大致平行地配置。该构成具有如下优点：在将第一部件成型为大致U字型截面形状时，其冲压加工容易。
另外，该燃气轮机中，根据气体空间的高度h调整通气孔的开口率σp，由此能够改变装置的吸音特性。由此，具有能够使装置的吸音特性适宜化的优点。
附图说明
图1是表示本发明实施例的燃气轮机的整体构成图；
图2是表示图1所示的燃气轮机的燃烧器的剖面图；
图3是表示图2所示的燃烧器的燃烧振动降低装置的构成图；
图4是表示图3所示的振动降低装置的A-A向视图；
图5是表示图3所示的振动降低装置的B-B向剖面图；
图6是表示图3所示的燃烧振动降低装置的变形例的说明图；
图7是表示图3所示的燃烧振动降低装置的变形例的说明图；
图8是表示图3所示的燃烧振动降低装置的变形例的说明图；
图9是表示图3所示的燃烧振动降低装置的变形例的说明图；
图10是表示图3所示的燃烧振动降低装置的变形例的说明图；
图11是表示图3所示的燃烧振动降低装置的变形例的说明图。
标号说明
1     燃气轮机
2     压缩机
3     燃烧器
4     涡轮
5     转子
21    机室
31    内筒
32    尾筒
33    燃料喷嘴
34    燃烧振动降低装置
341   第一部件
342   第二部件
343   通气孔
344   吸音管
345   调整部件
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明详细进行说明。另外，本发明并不限定于本实施例。另外，本实施例的构成要素包括本领域技术人员能够容易地替换的要素，或者实际上相同的要素。另外，本实施例所述的多个变形例可以在本领域技术人员自明的范围内进行任意组合。
实施例
图1是表示本发明的实施例的燃气轮机的整体构成图。图2是表示图1所示的燃气轮机的燃烧器的剖面图。图3是表示图2所示的燃烧器的燃烧振动降低装置的构成图。图4及图5是表示图3所示的振动降低装置的A-A向视图(图4)及B-B向剖面图(图5)。图6～图11是表示图3所示的燃烧振动降低装置的变形例的说明图。
[燃气轮机]
该燃气轮机1具有压缩机2、燃烧器3和涡轮4(参照图1)。压缩机2压缩从空气取入口取入的空气，生成压缩空气。燃烧器3将燃料喷射向该压缩空气，产生高温高压的燃烧气体。涡轮4将该燃烧气体的热能变换成转子5的旋转能，产生驱动力。然后，该驱动力被传送到与转子5连结的发电机(图示省略)等。
另外，燃烧器3位于压缩机2的出口部后方，且设置在涡轮4的入口部前方。另外，多个燃烧器3沿涡轮4的周方向配置成环状。各燃烧器3具有内筒31、尾筒(燃烧筒)32和燃料喷嘴33。内筒31为构成燃烧器3的燃烧室的筒状部件，固定设置于压缩机2的机室21中。尾筒32为将内筒31和涡轮4的入口部41连接的筒状部件。燃料喷嘴33为用于将燃料喷射到燃烧室的喷嘴，插入配置在内筒31内。
该燃气轮机1中，由压缩机2压缩后的空气(压缩空气)从燃烧器3的内筒31及尾筒32供给燃烧器3内部。在燃烧器3的燃烧室，该压缩空气和由燃料喷嘴33喷射的燃料的混合气进行燃烧，成为高温高压的燃烧气体。而且，该燃烧气体经由尾筒32供给到涡轮4。
[燃烧振动降低装置]
另外，该燃气轮机1中，燃烧器3具有燃烧振动降低装置(声衬)34(参照图2)。该燃烧振动降低装置34配置在燃烧室3的尾筒32上，形成气体空间S，另外，具有将该气体空间S和尾筒32的内部连通的多个通气孔343。而且，燃烧振动降低装置34使气体在气体空间S和尾筒32的内部之间进行流通，由此降低由燃烧器3产生的燃烧振动。在此，所谓燃烧振动，例如是指因燃烧速度的变化而产生的声能，在燃烧器3的尾筒32产生或增幅。另外，在本实施例中，燃烧振动降低装置34配置在尾筒32的外周。另外，多个燃烧振动降低装置34隔开规定间隔而遍及尾筒32的全周配置。
另外，燃烧振动降低装置34由第一部件341及第二部件342构成，配置在燃烧器3的尾筒32上(参照图3～图5)。第一部件341为在尾筒32的外周形成气体空间(背后层)S的部件(衬套箱)。该第一部件341具有将板状部件冲压加工而成的大致U字型截面形状，将大致U字型截面形状的开口部朝向尾筒32侧而配置在尾筒32的外周。第二部件342堵塞第一部件341的大致U字型截面形状的开口部，在与第一部件341之间形成气体空间S。另外，第二部件342具有将气体空间S和尾筒32的内部(燃烧气体的通路)连通的多个通气孔343。
例如，在本实施例中，第一部件341具有将金属制的板状部件冲压加工而成的箱型形状(参照图3～图5)。具体地说，第一部件341俯视为具有大致四角形的箱型形状，另外，具有大致U字型截面形状。另外，将第一部件341的弯曲部冲压加工成R截面形状。另外，第一部件341中，大致U字型截面形状的开口部朝向尾筒32(第二部件342)侧而配置在尾筒32的外周。另外，第二部件342和尾筒32一体形成。而且，第一部件341相对于第二部件342(尾筒32的壁面)焊接固定。另外，在第二部件(尾筒32的壁面)342上开出多个通气孔343，经由这些通气孔343，将气体空间S和尾筒32的内部连通。
在此，该燃烧振动降低装置34中，从尾筒32的径方向截面看，尾筒32的外径随着朝向尾筒32的轴方向(轴L的方向，燃烧气体的流向)而发生变化(参照图3)。例如，在本实施例中，尾筒32的外径朝向尾筒32的轴方向而逐渐扩张(锥形状)。此时，从尾筒32的轴L到第一部件341的内壁面(隔出气体空间S的壁面)的距离d设定成大致恒定(d1＝d2)。即，第一部件341的内壁面相对于尾筒32的轴L大致平行地配置。另一方面，气体空间S的高度(从第二部件342的壁面到第一部件341的壁面的尾筒32的径方向的距离)h随着朝向尾筒32的轴方向而发生变化。例如，在本实施例中，气体空间S的高度h随着朝向尾筒32的轴方向而逐渐变窄(h1＞h2)。
[效果]
该燃气轮机1中，从尾筒32的轴L到第一部件341的大致U字型截面形状的各弯曲部的距离d1、d2设定成大致恒定。因此，第一部件341的大致U字型截面形状的底面相对于尾筒32的轴L大致平行地配置(参照图3)。该构成的优点是，在将第一部件341成型为大致U字型截面形状时，其冲压加工容易。另外，第一部件341的冲压加工容易的结果是，具有能够降低产品成本的优点。例如，在尾筒具有锥形状时，第一部件的内壁面相对于该尾筒的外壁面平行地配置的构成(图示省略)中，在第一部件的冲压加工时，在第一部件的一侧(尾筒的外径小的一侧)的弯曲部上容易发生折皱。于是，担心会降低成品的外观性。
[燃烧振动降低装置的吸音特性]
通常，当气体空间S的高度h、通气孔的开口率σp发生变化时，燃烧振动降低装置34的吸音特性(燃烧振动的频率和吸音率的关系)发生变化。例如，当通气孔的开口率σp或气体空间S的高度h发生变化时，吸音率取峰值的频带发生变化。
因此，该燃气轮机1中，从尾筒32的径方向截面看，在气体空间S的高度h随着朝向尾筒32的轴方向而发生变化时，优选通气孔343的开口率σp根据气体空间S的高度h进行调整(参照图6)。在该构成中，通过根据气体空间S的高度h调整通气孔343的开口率σp，能够改变装置的吸音特性(参照图7)。例如，通过调整通气孔343的开口率σp，能够使吸音率取峰值的频带移动或分散。由此，具有能够使装置的吸音特性适宜化的优点。另外，所谓通气孔343的开口率σp，是指第二部件342的每单位面积的通气孔343的面积。
例如，在上述的构成中，在气体空间S的高度h随着朝向尾筒32的轴方向而减小时，优选通气孔343的开口率σp减小(参照图6)。在该构成中，气体空间S的高度h随着朝向尾筒32的轴方向而减少，由此吸音率取峰值的频率向高域侧移动。另一方面，通过减小通气孔343的开口率σp，吸音率取峰值的频率向低域侧移动(参照图7)。通过有效利用这些的相乘效果，具有能够使需要的吸音特性适宜化的优点。例如，即使在气体空间S的高度h不一样的情况下，也具有燃烧振动降低装置34的吸音特性相对于尾筒32的轴方向均匀化的优点。
另外，例如在上述构成中，在气体空间S的高度h随着朝向尾筒32的轴方向而减小时，通气孔343的开口率σp也可以增加(参照图8)。在该构成中，气体空间S的高度h随着朝向尾筒32的轴方向而减小，由此，吸音率取峰值的频率向高域侧移动。另外，通过增加通气孔343的开口率σp，吸音率取峰值的频率向高域侧移动。通过有效利用这些的相乘效果，具有能够使需要的吸音特性适宜化的优点。
另外，在上述的构成中，优选通过多个通气孔343的直径φ随着朝向尾筒32的轴方向而发生变化，来调整通气孔343的开口率σp(参照图6)。在该构成中，例如由于能够将通气孔343的配置间隔维持为恒定而调整通气孔343的开口率σp，所以与通气孔的配置间隔不均匀的构成比较，具有维持第二部件342的强度为适宜的优点。
例如，在图6所示的实施例中，气体空间S的高度h随着朝向尾筒32的轴方向而减小，且多个通气孔343的直径φ1、φ2、...、φn随着朝向尾筒32的轴方向而减小(φ1＞φ2＞...＞φn)。由此，调整成气体空间S的高度h越小则通气孔343的开口率σp越小。
另外，在上述的构成中，优选通过多个通气孔343的配置间隔P随着朝向尾筒32的轴方向而发生变化，来调整通气孔343的开口率σp(参照图8)。在该构成中，例如由于能够将通气孔343的直径φ维持为恒定而调整通气孔343的开口率σp，所以与通气孔的直径不均匀的构成比较，具有通气孔343的加工容易的优点。
例如，在图9所示的实施例中，气体空间S的高度h随着朝向尾筒32的轴方向而减小，且多个通气孔343的配置间隔P1、P2...、Pn随着朝向尾筒32的轴方向而变窄(P1＞P2＞...＞Pn)。由此，调整成气体空间S的高度h越小则通气孔343的开口率σp越大。
[吸音管]
另外，该燃气轮机1中，优选将调整特定频带的吸音特性的吸音管344配置在第一部件341上(参照图9)。在该构成中，通过吸音管344调整特定频带的吸音特性，因此具有能够更高效地使装置的吸音特性适宜化的优点。例如，通过配置该吸音管344，能够使频率特性宽频化(参照图10)。
例如，在本实施例中，将金属制且单一的吸音管344配置在第一部件341上(参照图9)。该吸音管344在内部具有由多孔质金属等构成的调整部件(阻力)345。而且，通过该调整部件345的位置变化，能够改变应调整的频带(参照图10)。另外，通过吸音管344的全长也可改变应调整的频带。另外，吸音管344也可以配置在第一部件341的任何位置(例如图9中的虚线的位置)。
[第一部件的壁厚]
另外，利用第一部件341的壁厚t也能够调整装置的吸音特性(参照图3及图11)。例如，第一部件341的壁厚t越薄，装置的吸音特性越宽频化。
产业上的利用可能性
如上所述，本发明的燃气轮机在能够提高配置在燃烧器的尾筒上的燃烧振动降低装置的外观性这一点上是有效的。

Claims (9)

1.一种燃气轮机，具备燃烧振动降低装置，该燃烧振动降低装置配置在燃烧器的尾筒上而形成气体空间，并且经由多个通气孔将所述气体空间和所述尾筒的内部连通，由此降低由所述燃烧器产生的燃烧振动，其特征在于，
所述燃烧振动降低装置包括：第一部件，其具有冲压加工而成的大致U字型截面形状，并且使大致U字型截面形状的开口部朝向所述尾筒侧而配置在所述尾筒的外周；以及第二部件，其堵塞所述第一部件的大致U字型截面形状的开口部而在与所述第一部件之间形成所述气体空间，并且具有多个所述通气孔，并且，
从所述尾筒的径方向截面看，在所述尾筒的外径随着朝向所述尾筒的轴方向而发生变化时，将从所述尾筒的轴L到所述第一部件的大致U字型截面形状的各弯曲部的距离d1、d2设定为大致恒定。
2.一种燃气轮机，具备燃烧振动降低装置，该燃烧振动降低装置配置在燃烧器的尾筒上而形成气体空间，并且经由多个通气孔将所述气体空间和所述尾筒的内部连通，由此降低由所述燃烧器产生的燃烧振动，其特征在于，
所述燃烧振动降低装置包括：第一部件，其具有大致U字型截面形状，并且使大致U字型截面形状的开口部朝向所述尾筒侧而配置在所述尾筒的外周；以及第二部件，其堵塞所述第一部件的大致U字型截面形状的开口部而在与所述第一部件之间形成所述气体空间，并且具有多个所述通气孔，并且，
从所述尾筒的径方向截面看，在所述尾筒的外径随着朝向所述尾筒的轴方向而发生变化时，将从所述尾筒的轴L到所述第一部件的大致U字型截面形状的各弯曲部的距离d1、d2设定为大致恒定，
从所述尾筒的径方向截面看，将所述尾筒的径方向上从所述第二部件到所述第一部件的距离称为所述气体空间的高度h，并且在所述气体空间的高度h随着朝向所述尾筒的轴方向而发生变化时，所述第二部件的每单位面积的通气孔的面积即所述通气孔的开口率σp根据所述气体空间的高度h进行调整。
3.如权利要求2所述的燃气轮机，其特征在于，在所述气体空间的高度h随着朝向所述尾筒的轴方向而减小时，所述通气孔的开口率σp减小。
4.如权利要求2所述的燃气轮机，其特征在于，在所述气体空间的高度h随着朝向所述尾筒的轴方向而减小时，所述通气孔的开口率σp增加。
5.如权利要求2或3所述的燃气轮机，其特征在于，将调整特定频带的吸音特性的吸音管配置在所述第一部件上。
6.如权利要求3所述的燃气轮机，其特征在于，多个所述通气孔的直径随着朝向所述尾筒的轴方向而发生变化，由此调整所述通气孔的开口率σp。
7.如权利要求6所述的燃气轮机，其特征在于，将调整特定频带的吸音特性的吸音管配置在所述第一部件上。
8.如权利要求3所述的燃气轮机，其特征在于，多个所述通气孔的配置间隔随着朝向所述尾筒的轴方向而发生变化，由此调整所述通气孔的开口率σp。
9.如权利要求8所述的燃气轮机，其特征在于，将调整特定频带的吸音特性的吸音管配置在所述第一部件上。
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