CN105202579A - 用于燃料压力振荡的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于燃料压力振荡的系统，该系统包括燃气涡轮发动机。该燃气涡轮发动机包括包含第一燃料喷嘴的第一燃烧器、包含第二燃料喷嘴的第二燃烧器以及第一燃料压力振荡系统。该第一燃料压力振荡系统包括联接于第一燃料回路的第一旋转装置。该第一燃料回路沿着通向该第一燃料喷嘴的第一燃料通道设置。该第一旋转装置被构造成产生通过该第一燃料喷嘴的第一燃料压力振荡。该燃气涡轮发动机还包括第二燃料压力振荡系统，该第二燃料压力振荡系统具有联接于第二燃料回路的第二旋转装置。该第二燃料回路沿着通向该第二燃料喷嘴的第二燃料通道设置，并且该第二旋转装置被构造成产生通过该第二燃料喷嘴的第二燃料压力振荡。

Description

用于燃料压力振荡的系统

技术领域

本发明中公开的主题涉及用于减少燃烧动力学(combustiondynamics)的模式耦合(modalcoupling)的系统。特别地，涉及用于燃料压力振荡的系统，该系统可被结合到燃气涡轮机或其它涡轮机械中。

背景技术

燃气涡轮机系统通常包括具有压缩机区段、燃烧器区段和涡轮机区段的燃气涡轮发动机。该燃烧器区段可包括一个或多个燃烧器(例如，燃烧罐)，每一个燃烧器都具有主要燃烧区。燃料和/或燃料-空气(例如，氧化剂)混合物可被通过燃料喷嘴传递到该主要燃烧区中，并且该燃烧区可被构造成使燃料和氧化剂的混合物燃烧以产生驱动该涡轮机区段中的一个或多个涡轮机级的热的燃烧气体。

该热的燃烧气体的产生会产生燃烧动力学，该燃烧动力学在火焰动力学(也被称之为放热的振荡分量)与该燃烧器的一个或多个声学模式相互作用或激励这一个或多个声学模式以便在该燃烧器中引起压力振荡时出现。例如，燃烧不稳定性的一种机理可在声压脉动在燃料端口处引起质量流量波动时出现，该质量流量波动随后在火焰区中导致燃料-空气比波动。当最终获得的燃料/空气比波动(例如，放热振荡)和该声压振荡具有某种相位行为(例如，同相)时，一种自激反馈回路产生。

燃烧动力学可以在多个离散的频率或在一定范围的频率上出现，并且可相对于相应的燃烧器既向上游又向下游行进。例如，该压力波可例如通过一个或多个涡轮机级向下游行进到该涡轮机区段中，或者向上游行进到该燃料系统中。该涡轮机区段的某些下游部件能够潜在地响应该燃烧动力学，特别是在由各个燃烧器产生的燃烧动力学展现出彼此同相且相干的关系并且具有处于或接近于部件的固有频率或共振频率的频率的情况下更是如此。一般来说，“相干性”指的是两种动态信号之间的线性关系的强度，并且受到它们之间的频率重叠程度的强烈影响。在某些实施例中，“相干性”可被用作通过该燃烧系统展现出的该模式耦合或者燃烧器对燃烧器的声互作用(acousticinteraction)的量度。

因此，需要控制该燃烧动力学、和/或该燃烧动力学的模式耦合和/或该燃烧动力学的燃烧器对燃烧器的相位以降低该涡轮机系统中的部件出现任何不需要的共振响应(例如，共振行为)的可能性。

发明内容

在下文中总结了在范围方面与原始要求保护的发明相当的某些实施例。这些实施例并非意在限制所要求保护的发明的范围，而是这些实施例意在仅提供对于本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可涵盖可与下文中阐述的实施例类似或不同的多种形式。

在第一实施例中，一种系统包括燃气涡轮发动机。该燃气涡轮发动机包括包含第一燃料喷嘴的第一燃烧器、包含第二燃料喷嘴的第二燃烧器、以及第一燃料压力振荡系统。该第一燃料压力振荡系统包括联接至第一燃料回路的第一旋转装置。该第一燃料回路被沿着通向该第一燃料喷嘴的第一燃料通道设置。该第一旋转装置被构造成在该第一燃料喷嘴内产生第一燃料压力振荡。该燃气涡轮发动机也包括第二燃料压力振荡系统，该第二燃料压力振荡系统具有联接于第二燃料回路的第二旋转装置。该第二燃料回路被沿着通向该第二燃料喷嘴的第二燃料通道设置，并且该第二旋转装置被构造成在该第二燃料喷嘴内产生第二燃料压力振荡。

其中，所述第一燃料压力振荡不同于所述第二燃料压力振荡，并且燃料压力振荡的差异被构造成帮助减少所述第一燃烧器与所述第二燃烧器之间的模式耦合。

其中，所述第一燃料压力振荡不同于所述第二燃料压力振荡，并且燃料压力振荡的差异被构造成帮助改变所述第一燃烧器与所述第二燃烧器之间的相位。

其中，第一多个孔口设置在所述第一旋转装置上并且第二多个孔口设置在所述第二旋转装置上。

其中，所述第一多个孔口的第一几何结构相对于所述第二多个孔口的第二几何结构具有至少一个几何结构差异。

其中，所述至少一个几何结构差异是不同尺寸、不同形状、不同维度、不同有效面积、或不同间距、不同图案、或其任何组合中的至少一种。

其中，所述燃气涡轮发动机包括控制器，所述控制器被构造成控制所述第一旋转装置的第一驱动器或所述第二旋转装置的第二驱动器或两者，并且所述第一驱动器和所述第二驱动器被构造成分别旋转所述第一旋转装置和所述第二旋转装置。

其中，所述控制器被构造成以不同于所述第二旋转装置的第二旋转速度的方式改变所述第一旋转装置的第一旋转速度。

在第二实施例中，一种系统包括第一燃烧器，该第一燃烧器具有带有第一燃料喷嘴的第一燃料回路、具有第二燃料喷嘴的第二燃料回路，和设置在该第一燃料喷嘴和该第二燃料喷嘴的上游的第一燃料压力振荡系统。该第一燃料压力振荡系统被构造成在燃料内产生压力振荡。该第一燃料压力振荡系统包括沿着该第一燃料回路的第一燃料通道设置并设置成通向该第一燃料喷嘴的第一旋转装置、沿着该第二燃料回路的第二燃料通道设置并设置成通向该第二燃料喷嘴的第二旋转装置、以及联接于第一齿轮的第一驱动器，其中，该第一齿轮被构造成提供使该第一旋转装置和该第二旋转装置旋转的旋转力。

其中，所述第一旋转装置被构造成在所述第一燃料喷嘴内产生第一燃料压力振荡并且所述第二旋转装置被构造成在所述第二燃料喷嘴内产生第二燃料压力振荡。

其中，所述第一燃料压力振荡不同于所述第二燃料压力振荡，并且燃料压力振荡的差异被构造成帮助减少所述第一燃烧器与所述第二燃烧器之间的模式耦合。

其中，所述第一燃料压力振荡不同于所述第二燃料压力振荡，并且燃料压力振荡的差异被构造成帮助改变所述第一燃烧器与所述第二燃烧器之间的相位。

其中，所述第一旋转装置包括第一多个孔口并且所述第二旋转装置包括第二多个孔口，并且所述第一多个孔口和所述第二多个孔口被构造成在所述燃料分别移动通过所述第一燃料通道和所述第二燃料通道时使所述燃料脉动。

其中，所述第一多个孔口相对于所述第二多个孔口具有至少一个几何结构差异，并且所述至少一个几何结构差异被构造成产生所述第一燃料喷嘴的第一燃料压力振荡，所述第一燃料压力振荡与所述第二燃料喷嘴的第二燃料压力振荡是异相的。

其中，所述至少一个几何结构差异是不同尺寸、不同形状、不同维度、不同有效面积、或不同图案、不同间距、或其任何组合中的至少一种。

其中，所述系统包括控制器，所述控制器被构造成控制所述第一驱动器，从而控制所述第一旋转装置和所述第二旋转装置的旋转速度。

在第三实施例中，一种方法包括向燃料压力振荡系统的第一旋转装置提供燃料。该第一旋转装置被沿着通向燃烧器的第一燃料喷嘴的第一燃料回路的第一燃料通道设置，并且该第一旋转装置包括第一多个孔口。该方法也包括向该燃料压力振荡系统的第二旋转装置提供燃料。该第二旋转装置被沿着通向该燃烧器的第二燃料喷嘴的第二燃料回路的第二燃料通道设置，并且该第二旋转装置包括第二多个孔口。该方法也包括使该燃料压力振荡系统的第一旋转装置和第二旋转装置旋转，并且使燃料脉动通过第一旋转装置的第一多个孔口以便产生第一燃料压力振荡。该方法也包括使燃料脉动通过第二旋转装置的第二多个孔口以便产生第二燃料压力振荡。第一燃料压力振荡不同于第二燃料压力振荡。

其中，所述第一多个孔口相对于所述第二多个孔口具有至少一个几何结构差异，并且所述至少一个几何结构差异被构造成产生所述第一燃料压力振荡与所述第二燃料压力振荡之间的所述差异。

其中，所述至少一个几何结构差异是不同尺寸、不同形状、不同维度、不同有效面积、不同间距、或不同图案、或其任一组合中的至少一种。

其中，所述方法包括控制所述第一旋转装置和所述第二旋转装置的旋转速度。

附图说明

当参照附图阅读下列详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面、以及优点将得到更好的理解，其中，遍及附图，相似的附图标记表示相同的部件，其中：

图1是具有多个燃烧器的燃气涡轮机系统的实施例的示意图，其中，这多个燃烧器中的每一个燃烧器都装备有燃料压力振荡系统；

图2是图1的燃烧器中的一个的实施例的截面示意图，其中，该燃烧器被可操作地联接于该燃料压力振荡系统和控制器；

图3是图2的该燃烧器的端盖的实施例的示意图，其图示了驱动电机和被构造成围绕该燃料压力振荡系统的一个或多个旋转盘的壳体；和

图4是图3的该燃料压力振荡系统的壳体的实施例的示意图。

具体实施方式

下面将描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供对于这些实施例的简要说明，在本说明书中可能未描述实际实施方案的所有特征。应该理解的是，在任何这种实际实施方案的发展中，如在任何工程或设计方案中一样，必须作出多种为实施方案所特定的决定以实现研发者的具体目标，例如遵守可从一个实施方案到另一个实施方案变化的与系统相关并与商业相关的约束。此外，应该理解的是，这种研发努力可能是复杂而耗时的，但是尽管如此对于受益于本公开的本领域技术人员而言仍然会是设计、建造、和制造的一种常规任务。

当引入本发明的多种实施例的元件时，冠词“一”、“一种”、“该”和“所述”意指存在该元件中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”意在是包含性的并且意指除了所列元件之外可存在附加元件。

本公开针对降低燃烧动力学和/或燃烧动力学的模式耦合和/或改变该燃烧动力学的燃烧器对燃烧器的相位延迟，以便减少燃气涡轮机系统中的下游部件和/或燃烧器自身中的不需要的振动响应。如上所述，该燃气涡轮机系统内的燃烧器使氧化剂-燃料混合物燃烧以便产生驱动该燃气涡轮机中的一个或多个涡轮机级的热的燃烧气体。在一些情形中，该燃烧系统会由于该燃烧过程、进入到该燃烧器中的入口流体流的特性(例如，燃料、氧化剂、稀释液等)、和多种其它因素而产生燃烧动力学。在特定的运转状况下，同相的且相干的处于特定频率下且具有足够大的幅度的燃烧动力学会在该涡轮机区段和/或其它下游部件中产生不受欢迎的共振。例如，该燃烧动力学(例如，处于特定频率、频率范围、幅度、燃烧器对燃烧器的相位等)可在该燃气涡轮机系统中向下游行进。如果该燃气涡轮机燃烧器和/或下游部件具有由这些压力波动(即燃烧动力学)驱动的固有频率或共振频率，则该压力波动会潜在地引起振动、应力、疲劳等。这些部件可包括涡轮机喷嘴、涡轮机叶片、涡轮机护罩、涡轮机叶轮、轴承、燃料供给组件、或其任一组合。下游部件具有特定的益处，这是因为它们对于同相且相干的燃烧声调(tone)是更为敏感的。由此，降低相干性和/或增大燃烧器对燃烧器的相位(例如更为异相的(outofphase))尤其降低了下游部件中出现不需要的振动的可能性。

在考虑到前述内容的情况下，本公开的多种实施例包括用于经由一个或多个燃料压力振荡系统减少燃烧动力学的模式耦合和/或增大燃烧器对燃烧器的相位的系统和方法。特别地，燃气涡轮机系统可包括多个燃烧器，并且每一个燃烧器都可包括燃料压力振荡系统，该燃料压力振荡系统被构造成位于该燃烧器的端盖的上游并且可操作地联接于一个或多个燃料回路。该燃料压力振荡系统可被构造成引起经过该燃烧器的头端向一个或多个燃料喷嘴流动的燃料的压力振荡和/或压力调制。相应地，使该燃料压力振荡有望引起通过燃烧器的燃料流振荡。在一些情形中，改变经过处于特定燃烧器内的燃料喷嘴和/或一个或多个燃烧器之间的燃料流的压力振荡和/或压力调制可被称之为“抖动(dithering)”。该燃料压力振荡的正时和幅度可以是随机的、预定的、和/或响应于由该燃烧系统产生的该燃烧不稳定性的幅度、相位、相干性、和/或频率中的一个或多个。因此，该燃料压力振荡系统可改变两个或更多燃烧器之间的频率关系以便整体上降低该燃烧系统的相干性，并且有望帮助降低任何燃烧器对燃烧器的耦合。作为选择，该燃料压力振荡系统有望改变该燃烧动力学的燃烧器对燃烧器的相位。结果，该燃料压力振荡系统有望降低该燃烧器声调在该系统的下游部件内和/或在燃烧器自身内引起振动响应的能力。

在某些实施例中，燃料压力振荡系统可以可操作地联接于该燃气涡轮机系统的特定燃烧器的一个或多个燃料回路并且可使该压力振荡，并且因此，使得经这一个或多个燃料回路的燃料喷嘴燃料流振荡，这可相应地使一个或多个燃料回路的燃料喷嘴的燃料喷嘴压力比和/或等效比率振荡。源自到达给定燃料喷嘴或给定组燃料喷嘴的燃料流量的差异的燃料喷嘴压力比和/或等效比率的变化会直接影响该特定燃烧器中的燃烧不稳定性的频率和/或幅度。在这种实施例中，该燃料压力振荡系统可被构造成振荡(例如，改变)该燃料喷嘴压力比和/或等效比率，从而使该燃烧器的频率振荡。使特定燃烧器的频率振荡有望通过驱使该特定燃烧器的频率远离另一燃烧器的频率来降低相干性。作为选择，使经过特定燃烧器的燃料流振荡可有望改变该燃烧器与其它燃烧器之间的相位关系。

在其它实施例中，该系统内的一组燃烧器、每隔一个燃烧器、或每一个燃烧器都可被构造有燃料压力振荡系统。使该燃料流在燃烧器之间或之中具有时间滞差的情况下振荡在燃烧器之中的燃料压力振荡中引入相位延迟，该相位延迟有望由于燃烧器之中的频率变化的增大而降低相干性。在这种实施例中，由于该燃料压力振荡通过燃料喷嘴，因此该燃料喷嘴压力比以及因此该燃烧动力学频率发生振荡。如果在特定燃烧器的频率振荡与至少一个其它燃烧器的频率振荡之间存在时间延迟，则除了振荡波形交叉所在的点(例如，特定燃烧器中的该波形在燃料喷嘴压力比方面是渐减的，同时另一燃烧器中的该波形在燃料喷嘴压力比方面是渐增的)之外，该频率将在任一给定的瞬间时刻下在燃烧器之间是不同的，从而导致增大了燃烧器之间的燃烧动力学频率变化。为了使相干性干扰(coherencedisruption)最大化，与每一个燃烧器(或每一组燃烧器)相关联的燃料压力振荡系统可使该燃料压力并且因此使该频率振荡，以使得特定燃烧器或特定组的燃烧器中的燃烧动力学频率与至少一个其它燃烧器或至少一个其它组的燃烧器相比反相地振荡。换句话说，最大的相干性干扰会在该燃烧动力学频率在一个燃烧器中经历最大值同时它在另一燃烧器中经历最小值时出现。

作为选择，使经过一个或多个燃烧器的一个或多个燃料回路的燃料喷嘴的燃料流振荡会改变燃烧器之间的燃烧动力学的相位关系。在位于两个或更多燃烧器之间的燃料流振荡中引入时间延迟会增大燃烧器之间的相位延迟，从而改变燃烧器对燃烧器的相位关系。具体地，使燃烧器之间和/或之中的燃料压力异相振荡可增大另外“同相的”声调的燃烧器对燃烧器的相位延迟。证据充分的是，关于燃烧器(或燃烧系统)内的该燃烧动力学的燃料压力振荡的相位来控制该燃料压力振荡的相位能够通过改变放热(例如，火焰动力学)与燃烧器声振荡之间的相位而在降低燃烧动力学幅度方面会是有效的。然而，通过改变来自燃烧器对燃烧器的放热(火焰动力学)的相位而将燃烧器之中的燃料压力振荡的相位控制成是异相的有望产生控制燃烧器对燃烧器的相位的附加益处。最大的燃烧器对燃烧器的相位有望在燃料压力振荡的频率接近所感兴趣的燃烧动力学声调的频率(或分谐波频率的频率)时出现，并且该燃料压力振荡在燃烧器之间是异相的。由于下游涡轮机部件对于同相的、相干的声调是更为敏感的，因此使相干性干扰和/或增大燃烧器之间的燃烧器对燃烧器的相位可有望减少位于该燃烧系统下游的部件中的不需要的振动响应。结果，本发明的多种实施例有望降低燃烧器声调在下游部件中引起振动响应的能力。

在考虑到前述内容的情况下，图1是具有多个燃烧器12的燃气涡轮机系统10的实施例的示意图，其中，每一个燃烧器12都装备有燃料压力振荡系统14(例如，旋转盘系统14、旋转装置或结构、往复运动结构、振动结构等)，该燃料压力振荡系统14可操作地联接于该燃烧器12的端盖42。

如所示，该燃气涡轮机系统10包括进气口18、压缩机20、涡轮机22和排气装置24。该燃气涡轮机系统10包括具有多个燃料喷嘴26(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个燃料喷嘴26)的一个或多个燃烧器12，这些燃料喷嘴26将燃料28(例如液态燃料和/或气态燃料)传递到该燃烧器12中用于在主要燃烧区30内燃烧。燃烧器12点燃氧化剂-燃料混合物并使该氧化剂-燃料混合物燃烧，并随后使热的燃烧气体32进入到该涡轮机22中。该涡轮机22包括联接于轴34的涡轮机叶片，该轴34也联接于遍及该系统10的若干其它部件。当燃烧气体32通过该涡轮机22中的涡轮机叶片时，该涡轮机22被驱动旋转，这致使该轴34旋转。最后，燃烧气体32经由排气装置24离开该涡轮机系统10。此外，该轴34可联接于负载36，该负载36经由该轴34的旋转而被供能。例如，该负载36可以是可经由该涡轮机系统10的旋转输出产生电力的任何适当的装置，例如外部机械负载。例如，该负载36可包括发电机、飞机的螺旋桨等。

在该涡轮机系统10的实施例中，压缩机叶片被作为该压缩机20的部件包括在内。该压缩机20内的叶片联接于轴34，并且将在通过涡轮机22来驱动该轴34旋转时旋转，如上所述。压缩机20内的叶片的旋转将来自进气口18的空气(或任何适当的氧化剂)38压缩成加压空气40(例如，加压氧化剂)。随后将该加压氧化剂40供给到该燃烧器12的燃料喷嘴26中。燃料喷嘴26将加压氧化剂40与燃料28混合以产生用于燃烧(例如，致使燃料更充分地烧尽的燃烧)的适当混合比率从而并不浪费燃料或产生过量的排放物。

在某些实施例中，该系统10的该燃烧器12可以可操作地联接于该燃料压力振荡系统14。该燃料压力振荡系统14可以可操作地联接于燃烧器12的端盖42，并经由一个或多个燃料回路44接收燃料28。在某些实施例中，每一个燃料回路44都可与一个或多个燃料喷嘴26相关联，并且可被构造成向一个或多个燃料喷嘴26提供燃料28。特别地，该燃料压力振荡系统14可包括一个或多个旋转盘46(例如，旋转装置、旋转结构、往复运动结构、振动结构等)，这一个或多个旋转盘46被构造成致使流经该端盖42的燃料28产生压力振荡。在某些实施例中，该燃料压力振荡系统14的每一个旋转盘46都可与该燃料回路44相关联并与同该燃料回路44相关联的一个或多个燃料喷嘴26相关联。例如，在所示实施例中，第一燃料回路48可被构造成向一个或多个燃料喷嘴26提供燃料28并且可与该燃料压力振荡系统14的第一旋转盘50相关联。此外，该第一旋转盘50可被构造成致使从该第一燃料回路48向与该第一燃料回路48相关联的一个或多个燃料喷嘴26流动的燃料28产生压力振荡。第二旋转盘72可被构造成致使从第二燃料回路68向与该第二燃料回路68相关联的一个或多个燃料喷嘴26流动的燃料28产生压力振荡。该第二旋转盘72可被构造成引起相对于该第一旋转盘50异相(例如，在时间方面延迟)的燃料压力振荡，使得流经该燃烧器12的总燃料流随着时间的流逝被保持成是大致恒定的。

在某些实施例中，该系统10内的一组燃烧器12、相邻燃烧器12、每隔一个燃烧器12、或每一个燃烧器12可被构造成具有该燃料压力振荡系统14。在这种实施例中，为了使相干性干扰最大化和/或使燃烧器12之间的相位延迟最大化，与一个或多个燃烧器12(或一组或多组燃烧器12)相关联的燃料压力振荡系统14可使通过该燃烧器12(或该组燃烧器12)的燃料喷嘴26的燃料压力以相对于通过另一燃烧器12(或另一组燃烧器12)的燃料喷嘴26的燃料压力异相的方式振荡。例如，在所示实施例中，第一燃烧器52的燃料压力振荡系统14可引起燃料28的压力振荡，以致于第一燃烧器52最终得到的燃烧动力学频率以相对于第二燃烧器54异相的方式振荡。实际上，由于该第一燃烧器52的燃烧动力学频率随着时间的流逝(throughtime)以与该第二燃烧器52相比不同的方式变化(例如该频率在该第一燃烧器52中通过最大值同时该频率在该第二燃烧器54中通过最小值)，因此燃烧器之间的燃烧动力学频率的变化会增大，这有望降低相干性。作为选择，使经过燃烧器的燃料流振荡使得该燃料流在第一燃烧器52中以与第二燃烧器54相比异相的方式振荡会特别(但是并非排它地)在燃料压力振荡频率接近所感兴趣的该燃烧不稳定性的频率时致使第一燃烧器52与第二燃烧器54之间的燃烧动力学的相位延迟增大。

作为另一示例，一组燃烧器12(其中，每一组都包括一个或多个燃烧器12)可装备有燃料压力振荡系统14，该燃料压力振荡系统14在配置方面相对于另一燃烧器12的该燃料压力振荡系统14有所不同。例如，一个燃烧器12的燃料压力振荡系统14可在它产生的振荡的一个或多个频率、它产生的振荡的幅度和/或它产生的振荡的时间延迟(例如，相位)方面不同于另一燃烧器的燃料压力振荡系统14。

此外，应该注意的是，在某些实施例中，可将单个燃料压力振荡系统14用于该燃气涡轮机系统10的一个或多个燃烧器12(或一组或多组燃烧器12)。例如，全局机器级的燃料压力振荡系统14可被构造成接收燃料28并在向该系统10的每一个燃烧器12提供燃料28之前引起该燃料28的压力振荡。

图2是图1的燃烧器12中的一个的实施例的示意图，其中，燃烧器12可操作地联接于该燃料压力振荡系统14(例如，旋转盘装置14)。该燃烧器12包括具有端盖42的头端16、燃烧器盖罩组件56和主要燃烧区30。该端盖42和该燃烧器盖罩组件56可被构造成在该头端16中支承主要燃料喷嘴26。在所示实施例中，主要燃料喷嘴26向该主要燃烧区30传递燃料28。此外，燃料喷嘴26从该燃烧器12的环形区域58(例如，位于衬垫60与流动套管62之间)接收加压氧化剂(例如，加压空气)40并将加压氧化剂40与燃料28相结合以形成氧化剂/燃料混合物，该氧化剂/燃料混合物在主要燃烧区30中被点燃并燃烧以形成向涡轮机22流动的燃烧气体32(例如，排气)。

如上所述，该主要燃烧区30内的燃烧动力学会在下游部件中并在燃烧器自身中导致不需要的振动响应。因此，会是有益的是，控制该系统10的多个燃烧器12之间的燃烧动力学、和/或该燃烧动力学的模式耦合和/或该燃烧动力学的相位以便帮助降低该系统10内的部件产生任何不需要的共振响应(例如，共振行为)的可能性。

如在上文中关于图1所提到的那样，该系统10的燃烧器12可被构造有该燃料压力振荡系统14。该燃料压力振荡系统14可被放置在该燃烧器12的该端盖42上，并可经由一个或多个燃料回路44接收燃料28。在某些实施例中，每一个燃料回路44都可与一个或多个燃料喷嘴26相关联，并且可被构造成向一个或多个燃料喷嘴26提供燃料28。例如，该第一燃料回路48可被构造成向第一燃料喷嘴64和第二燃料喷嘴66提供燃料28。同样，第二燃料回路68可被构造成向第三燃料喷嘴70提供燃料28。此外，该燃料压力振荡系统14可包括一个或多个旋转盘(spinningdisk)46(例如，旋转装置、旋转结构、往复运动结构、振动结构等)，这一个或多个旋转盘46被构造成致使流经该端盖42的燃料28产生压力振荡。在某些实施例中，该燃料压力振荡系统14的每一个旋转盘46都可与该燃料回路44相关联并与同该燃料回路44相关联的一个或多个燃料喷嘴26相关联。因此，第一旋转盘50可致使由第一燃料回路48分别向第一燃料喷嘴64和第二燃料喷嘴66提供的燃料28产生压力振荡。同样，第二旋转盘72可致使由第二燃料回路68向第三燃料喷嘴70提供的燃料28产生压力振荡。特别地，该燃料压力振荡系统14可被构造成使燃料28振荡，使得燃料28的压力振荡以及因此通过第三燃料喷嘴70的燃料流的压力振荡与第一燃料喷嘴64和第二燃料喷嘴66相比是不同的，并且相对于第一燃料喷嘴64和第二燃料喷嘴66是异相的。

在某些实施例中，该燃料压力振荡系统14包括驱动电机84(在图3中描绘)，该驱动电机84被构造成经由一个或多个齿轮74驱动一个或多个旋转盘46的旋转。例如，该齿轮74可以是一种中心盘，该中心盘被构造成可操作地啮合该第一旋转盘50和该第二旋转盘72以使其旋转。特别地，一个或多个齿轮74可被用于利用一个驱动电机驱动多个旋转盘46，并且可被构造成将旋转运动从驱动电机84(描绘在图3中)向该旋转盘46传递。如上文中提到的那样，在第一旋转盘50和第二旋转盘72旋转时，燃料28可被脉动通过旋转盘46以引起燃料28的压力振荡并且因此引起燃料28的燃料流振荡。尽管所示实施例描绘了具有两个旋转盘46和一个齿轮74的燃料压力振荡系统14，但是应该注意的是，在其它实施例中，可在不同的结构中使用任意数量的旋转盘46(例如，1、3、4、5、6个或更多个)和齿轮74(例如，2、3、4、5个或更多个)。作为选择或者另外，每一个旋转盘46都可具有驱动电机，以致于在该系统中没有齿轮74。

在某些实施例中，具有处理器78和存储器80的控制器76可被用于远程地和/或自动地控制该系统10的部件。例如，该控制器76可被用于控制可操作地联接于齿轮74的驱动电机或者用于控制燃料回路44的一个或多个燃料阀82。该处理器78可通常为本领域中己知的任何适当的处理装置，并且可包括用于存储可由该处理器78执行的指令的存储器80。该存储器80可通常为任何适当的计算机可读取介质或媒介，其包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘驱动器、闪盘驱动器、或其它存储装置。如通常理解的那样，该存储器80可被构造成存储可由该处理器78存取的信息，这些信息包括可被该处理器78执行的指令。这些指令可以是当被该处理器78执行时致使该处理器78提供预期功能的任一组指令。例如，这些指令可以是以计算机可读取的形式呈现的软件指令。当使用软件时，可将任何适当的编制程序、脚本、或其它类型的语言或语言的组合用于实现本发明中所包含的教导。作为选择，这些指令可由硬件连接的逻辑电路或其它电路执行，该电路包括但不限于为专用电路。

在某些实施例中，该控制器76可被构造成调节由该燃料压力振荡系统14产生的燃料28的燃料压力振荡的正时(例如，多个旋转盘46之间的和/或燃料压力振荡系统14之间的相位)、频率、和/或幅度。例如，该控制器76可被构造成通过驱动电机来控制旋转盘46的旋转速度，从而调节在燃料28内产生的燃料压力振荡的幅度和频率。在其它实施例中，燃料28的燃料压力振荡的正时和/或幅度可以是随机的、预定的、和/或响应于表明该燃烧系统的燃烧不稳定性的幅度、相位、相干性和/或频率中的一个或多个的传感器反馈。此外，应该注意的是，尽管将该控制器76描述成可操作地联接于单个燃料压力振荡系统12，但在其它实施例中，该控制器76可被可操作地联接于一个或多个燃料压力振荡系统12，这一个或多个燃料压力振荡系统12可操作地联接于与该系统10的一个或多个燃烧器12相关联的一个或多个燃料回路44。

图3是图2的该燃烧器12的头端16的实施例的视图，其图示了驱动电机84和被构造成围绕该燃料压力振荡系统14的一个或多个旋转盘46的壳体86。特别地，该燃料压力振荡系统14可被可操作地联接于位于该端盖42的上游的该燃烧器12。在某些实施例中，在该端盖42的上游结合该燃料压力振荡系统14可使该端盖42的预制孔口能够被结合到该燃料压力振荡系统14中，从而将该预制孔口从该端盖42上移除。换句话说，该燃料压力振荡系统14的旋转盘46可被构造成用于充当被构造成从燃料供给接收燃料28的预制孔口。

在某些实施例中，燃料28经由一个或多个管道附件或尾纤连接器(pigtailconnector)进入每一个旋转盘46。例如，该第一旋转盘50可被联接于第一尾纤连接器(pigtailconnector)88，该第一尾纤连接器88可被构造成从该第一燃料回路48接收燃料28。同样，该第二旋转盘72可被联接于第二尾纤连接器90，该第二尾纤连接器90可被构造成从该第二燃料回路68接收燃料28。应该注意的是，在其它实施例中，任意数量的旋转盘46可被构造成处于该壳体86内，并且可被构造成从任意数量的燃料回路44接收燃料28。

一旦燃料28进入该燃料压力振荡系统14，该驱动电机84就可啮合齿轮74以便旋转旋转盘46并引起流经该端盖42的燃料28的压力振荡。特别地，在燃料28流过旋转盘46上的一个或多个孔口时，燃料28脉动并引起压力振荡，如关于图4进一步描述的那样。特别地，如在上文中提到的那样，旋转盘46的旋转可以是规定的、预定的、和/或定时的，以致由该第一旋转盘50引起的压力振荡可不同于由该第二旋转盘72引起的压力振荡。例如，旋转盘46上的孔口可被以有助于使处于该第一燃料回路44内的燃料28产生压力振荡的方式确定尺寸、间隔开或设置，如进一步关于图4描述的那样，其中该压力振荡相对于处于该第二燃料回路68内的燃料28的压力振荡是异相的。此外，该控制器76可被构造成经由驱动电机84调节旋转盘46的旋转速度以便控制每一个燃料回路44内的压力振荡的产生。在燃料28脉动并且在燃料流内产生压力振荡使得它们在每一个燃料回路44之间通常是异相的之后，燃料28经由该端盖42离开该燃料压力振荡系统14并且可将燃料28向适当的燃料喷嘴26传递。以这种方式，通过一个或多个燃料喷嘴26的燃料28的压力振荡可以相对于通过另一燃料喷嘴26的燃料28的压力振荡是异相的。因此，如上所提及的那样，在燃料回路44内相对于彼此产生异相的燃料压力振荡可大致保持随着时间的流逝流过该燃烧器的总燃料流量。

此外，在其它实施例中，为了使相干性干扰最大化和/或使燃烧器对燃烧器的相位差最大化，与一个或多个燃烧器12(或一组或多组燃烧器12)相关联的燃料压力振荡系统14可使通过与特定燃料回路44相关联的燃料喷嘴26的燃料压力以相对于通过与其它燃烧器12(或其它组燃烧器12)中的相同燃料回路44相关联的燃料喷嘴26的燃料压力振荡异相的方式振荡。当燃料压力振荡通过与一个或多个燃烧器12的特定燃料回路44相关联的燃料喷嘴26使得该燃料压力振荡对于与处于该系统10内的其它燃烧器12的相同燃料回路44相关联的燃料喷嘴的燃料压力振荡是异相的时，一个或多个燃烧器12的频率与处于该系统10内的其它燃烧器12相比是以异相的方式振荡。换句话说，当该燃料压力在该第一燃烧器52(或第一组燃烧器)中以与第二燃烧器54(或第二组燃烧器)相比反相的方式振荡时，该频率将在该第一燃烧器52(或第一组燃烧器)中处于最大，同时该频率将在该第二燃烧器54(或第二组燃烧器)中为最小，这将导致燃烧器声调频率对该系统10内的燃烧器对燃烧器间是分离的，从而整体上降低该系统10的相干性，这有望减少燃烧动力学的模式耦合。作为选择，在该燃料压力振荡通过与该第一燃烧器52(或第一组燃烧器)的特定燃料回路44相关联的燃料喷嘴26使得该燃料压力振荡对于与处于该系统10内的第二燃烧器54(或第二组燃烧器)的相同燃料回路44相关联的燃料喷嘴26的燃料压力振荡是异相的时，可改变燃烧器对燃烧器的相位，从而减少下游部件的任何不需要的振动响应。

图4是图3的该燃料压力振荡系统14的壳体86的实施例的示意图，其图示了放置在旋转盘46上的多个孔口92。如上文提及到的那样，旋转盘46可被放置在该壳体86内，该壳体86可以是被构造成保持由一个或多个燃料回路44供应的燃料28的密封罩。一个或多个齿轮74也可被放置在该壳体86内，并且可被可操作地联接于驱动电机84，该驱动电机84可被放置在该壳体86的内部和/或外部。如上文提及到的那样，该驱动电机84可被构造成驱动该齿轮74，从而向该燃料压力振荡系统14的一个或多个旋转盘46提供旋转速度。尽管所述实施例图示了两个旋转盘46和放置在它们之间的单个齿轮74，但在其它实施例中，可在壳体86内放置任意数量的旋转盘46(例如，1、3、4、5、6、7、或更多个)并且可利用适当数量的齿轮74将旋转运动从单个驱动电机84向多个旋转盘46传递。在某些实施例中，可利用一个或多个驱动电机84产生该旋转运动。

特别地，可在旋转盘46上设置多个孔口92。在燃料28通过燃料入口94进入每一个旋转盘46时，旋转盘46在燃料28流过孔口92时使燃料28脉动。孔口92可被构造成具有任何尺寸(例如，有效面积、半径96、周长98、长度、宽度、深度、位置等)或形状(例如，圆形、矩形、三角形、椭圆形、长形等)，并且可被以多种图案以及以多种间距设置在旋转盘46上。例如，在某些实施例中，该第一旋转盘50的孔口92可以是圆形的，而该第二旋转盘72的孔口92可具有不同的形状(例如，矩形、三角形、椭圆形、长形等)。作为另一示例，孔口92可具有不同的尺寸，使得该第一旋转盘50的孔口92的尺寸可大于或小于该第二旋转盘72的孔口92的尺寸。

特别地，孔口92可被设置在旋转盘46上呈现出多种图案(例如，随机图案、呈圆形布置、矩阵等)，并且可以不同量的间距定位在任何两个孔口92之间。例如，该第一旋转盘50上的两个孔口92之间的第一距离100可大于或小于该第二旋转盘72上的两个孔口92之间的第二距离102。孔口92的间距与孔口92的几何结构(尺寸、形状等)和旋转盘46的旋转速度相结合将影响该燃料压力振荡的幅度和频率。此外，第一旋转盘50和第二旋转盘72可相对于彼此是“时控的(clocked)”以便影响由第一旋转盘50和第二旋转盘72产生的燃料压力振荡的定相。例如，该第一旋转盘50的孔口92相对于该第一旋转盘50的燃料入口94的位置与该第二旋转盘72的孔口92相对于该第二旋转盘72的燃料入口94的位置相比可以是不同的。旋转盘46上的孔口92的相对定位可因此有助于调节该第一燃料回路48相对于该第二燃料回路68的相位控制。以这种方式，在燃料28脉动通过孔口92时，孔口92的尺寸、形状、和相对定位可有助于以相对于该第二燃料回路68的燃料压力振荡异相的方式驱该第一燃料回路48的燃料压力振荡，和/或改变第一燃料回路48和/或第二燃料回路68的燃料压力振荡的频率和/或幅度。

因此，该燃料压力振荡系统14可被构造有多种几何结构差异，如例如，旋转盘46的数量、齿轮74的数量、和/或孔口92的尺寸、形状、或相对定位。以这种方式，多种燃料压力振荡系统14可与燃烧器12一起形成和构造，以便获得该系统10内的频率的预期变化量和/或该系统10内的燃烧器12之间的预期相位行为。例如，可操作地联接于该第一燃烧器52的燃料压力振荡系统14可具有不同于可操作地联接于该第二燃烧器54的燃料压力振荡系统14的至少一个几何结构差异，从而帮助减少第一燃烧器12和第二燃烧器12之间的模式耦合，和/或帮助改变第一燃烧器12和第二燃烧器12之间的燃烧动力学的相位行为。作为另一示例，可操作地联接于第一组燃烧器12(其中，每一组都包括一个或多个燃烧器12)的燃料压力振荡系统14可具有不同于可操作地联接于第二组燃烧器12的燃料压力振荡系统14的至少一个几何结构差异，从而帮助减少第一组燃烧器12和第二组燃烧器12之间的模式耦合，和/或帮助改变第一组燃烧器12和第二组燃烧器12之间的燃烧动力学的相位行为。作为另一示例，该系统10的每一个燃烧器12都可被构造有单个燃料压力振荡系统14，其中，每一个振荡系统14都具有不同于该系统内的另一振荡系统14的至少一个几何结构差异，从而帮助减少该系统10的燃烧器12之间的模式耦合，和/或帮助改变该系统10的燃烧器12之间的燃烧动力学的相位行为。

本发明的技术效果包括提供用于经由一个或多个燃料压力振荡系统14减少燃烧动力学的模式耦合和/或改变燃烧动力学的燃烧器对燃烧器的相位行为的系统和方法。特别地，该燃料压力振荡系统14可被可操作地联接于一个或多个燃烧器12，并且可被构造成引起通过该燃烧器12的一个或多个燃料回路44流向一个或多个燃料喷嘴26的燃料28的压力振荡和/或压力调制。特别地，该燃料压力振荡系统14可被构造成在不同的燃料回路44和与那些燃料回路44相关联的燃料喷嘴26内引起压力振荡，从而致使该燃烧动力学频率变化，和/或致使燃烧动力学的相位被相对于另一燃烧器12的燃烧动力学的相位改变。在某些实施例中，单个燃烧器12可被装备有该燃料压力振荡系统14。在其它实施例中，一组燃烧器12(其中，每一组都包括一个或多个燃烧器12)可被装备有该燃料压力振荡系统14。此外，在某些实施例中，该系统10的每一个燃烧器12都可被装备有该燃料压力振荡系统14。以这种方式，该燃烧动力学频率可在单个燃烧器12内和/或在多个燃烧器之间发生改变，从而减少燃烧器12之间的燃烧动力学的模式耦合。作为选择或另外，可改变燃烧器12之间的燃烧动力学的相位。减少燃烧器12之间的模式耦合和/或增大燃烧器12之间的相位有望减少下游涡轮机部件中和/或燃烧器自身中的不需要的振动响应。

本书面说明利用示例来公开包括最佳方式的本发明，并且也使本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和利用任何装置或系统以及执行任何所结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。这种其它示例意在处于权利要求书的范围内，只要它们具有并非不同于权利要求书的发明字语言的结构元件，或者只要它们包括与该权利要求书的发明字语言具有非实质性区别的等效结构元件即可。

Claims (10)

1.一种用于燃料压力振荡的系统，其特征在于，包括：

燃气涡轮发动机，包括：

第一燃烧器，所述第一燃烧器包括第一燃料喷嘴；

第二燃烧器，所述第二燃烧器包括第二燃料喷嘴；

第一燃料压力振荡系统，所述第一燃料压力振荡系统具有联接至第一燃料回路的第一旋转装置，其中，所述第一燃料回路沿着通向所述第一燃料喷嘴的第一燃料通道设置，并且其中，所述第一旋转装置被构造成在所述第一燃料喷嘴内产生第一燃料压力振荡；和

第二燃料压力振荡系统，所述第二燃料压力振荡系统具有联接于第二燃料回路的第二旋转装置，其中，所述第二燃料回路沿着通向所述第二燃料喷嘴的第二燃料通道设置，并且其中，所述第二旋转装置被构造成在所述第二燃料喷嘴内产生第二燃料压力振荡。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一燃料压力振荡不同于所述第二燃料压力振荡，并且燃料压力振荡的差异被构造成帮助减少所述第一燃烧器与所述第二燃烧器之间的模式耦合或帮助改变所述第一燃烧器与所述第二燃烧器之间的相位。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，具有第一几何结构的第一多个孔口设置在所述第一旋转装置上，并且具有第二几何结构的第二多个孔口设置在所述第二旋转装置上，其中所述第一几何结构相对于所述第二几何结构具有至少一个几何结构差异。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述至少一个几何结构差异是不同尺寸、不同形状、不同维度、不同有效面积、或不同间距、不同图案、或其任何组合中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃气涡轮发动机包括控制器，所述控制器被构造成控制所述第一旋转装置的第一驱动器或所述第二旋转装置的第二驱动器或两者，并且所述第一驱动器和所述第二驱动器被构造成分别旋转所述第一旋转装置和所述第二旋转装置。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制器被构造成以不同于所述第二旋转装置的第二旋转速度的方式改变所述第一旋转装置的第一旋转速度。

7.一种用于燃料压力振荡的系统，其特征在于，包括：

第一燃烧器，包括：

第一燃料回路，所述第一燃料回路包括第一燃料喷嘴；

第二燃料回路，所述第二燃料回路包括第二燃料喷嘴；和

第一燃料压力振荡系统，所述第一燃料压力振荡系统被设置在所述第一燃料喷嘴和所述第二燃料喷嘴的上游，其中，所述第一燃料压力振荡系统被构造成在燃料内产生压力振荡，并且其中，所述第一燃料压力振荡系统包括：

第一旋转装置，所述第一旋转装置沿着所述第一燃料回路的第一燃料通道设置并设置成通向所述第一燃料喷嘴；

第二旋转装置，所述第二旋转装置沿着所述第二燃料回路的第二燃料通道设置并设置成通向所述第二燃料喷嘴；和

第一驱动器，所述第一驱动器联接于第一齿轮，其中，所述第一齿轮被构造成提供使所述第一旋转装置和所述第二旋转装置旋转的旋转力。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一旋转装置被构造成在所述第一燃料喷嘴内产生第一燃料压力振荡并且所述第二旋转装置被构造成在所述第二燃料喷嘴内产生第二燃料压力振荡。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一燃料压力振荡不同于所述第二燃料压力振荡，并且燃料压力振荡的差异被构造成帮助减少所述第一燃烧器与所述第二燃烧器之间的模式耦合或帮助改变所述第一燃烧器与所述第二燃烧器之间的相位。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第一旋转装置包括第一多个孔口并且所述第二旋转装置包括第二多个孔口，其中所述第一多个孔口相对于所述第二多个孔口具有至少一个几何结构差异，并且所述至少一个几何结构差异被构造成产生所述第一燃料喷嘴的第一燃料压力振荡，所述第一燃料压力振荡与所述第二燃料喷嘴的第二燃料压力振荡是异相的。