CN109424444B - 燃气涡轮发动机及其操作方法和振动管理组件 - Google Patents

燃气涡轮发动机及其操作方法和振动管理组件 Download PDF

Info

Publication number
CN109424444B
CN109424444B CN201810987273.8A CN201810987273A CN109424444B CN 109424444 B CN109424444 B CN 109424444B CN 201810987273 A CN201810987273 A CN 201810987273A CN 109424444 B CN109424444 B CN 109424444B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas turbine
turbine engine
section
vibrator
vibrations
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810987273.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109424444A (zh
Inventor
D·E·莫尔曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN109424444A publication Critical patent/CN109424444A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109424444B publication Critical patent/CN109424444B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
    • F23N5/245—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electrical or electromechanical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/04—Antivibration arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M20/00—Details of combustion chambers, not otherwise provided for, e.g. means for storing heat from flames
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F05D2220/323—Application in turbines in gas turbines for aircraft propulsion, e.g. jet engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/14—Purpose of the control system to control thermoacoustic behaviour in the combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/334—Vibration measurements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2241/00—Applications
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本公开内容涉及一种用于操作燃气涡轮发动机的方法包括接收表示燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据；并且将电力提供至机械地联接到所述燃气涡轮发动机的区段的一个或多个部件上的振动器，以生成抵消振动来减小或最小化所述燃气涡轮发动机的区段内的所述操作振动。本公开内容还涉及一种燃气涡轮发动机振动管理组件和一种燃气涡轮发动机。

Description

燃气涡轮发动机及其操作方法和振动管理组件
技术领域
本主题大体上涉及一种用于燃气涡轮发动机内使用的振动控制组件及其使用方法。
背景技术
燃气涡轮发动机中的某些燃烧器可能特别易受燃烧动态(combustion dynamics)的影响。在某些发动机操作条件下，确切地说，在环形燃烧室中可存在大量瞬变压力波(“声脉冲信号”)。这些压力波如果足够大，则可引起发动机的燃烧区段内的一个或多个部件振动，在正常操作下需要替换硬件之前，所述振动便可能导致这些部件的高周疲劳。
一种已知的针对燃烧器动态问题的方法可涉及使用具有多个燃烧器仪表压力传感器的测试发动机来谨慎规划问题方案。然后可从此过程开发飞行器燃料计划，且随后编程到发动机控制器中以解决这些问题中的至少某些。然而，尽管存在此规划射，但发动机之间的细微差别仍可能不利地影响燃烧动态行为。这些变化可能归因于包括制造变化、发动机劣化、燃料成分或非预期飞行条件的参数。
因此，可能有益的是在发动机的现场操作期间监测燃烧器动态。此外，本公开内容的发明人发现，除简单地试图防止燃烧器动态引起的振动外，抵消此振动以最小化发动机的燃烧区段内的此振动的影响可能是有益的。
发明内容
本发明的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本发明的实践而得知。
在本发明的一个示范性方面中，提供一种用于操作燃气涡轮发动机的方法。该方法包括接收表示燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据；并且将电力提供至机械地联接到燃气涡轮发动机的区段的一个或多个部件上的振动器，以生成抵消振动来减小或最小化燃气涡轮发动机的区段内的操作振动。
在某些示例性方面中，燃气涡轮发动机的区段是燃气涡轮发动机的燃烧区段。
例如，在某些示例性方面中，接收表示燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动的数据包括从燃气涡轮发动机的燃烧区段内的一个或多个加速计接收数据。
例如，在某些示例性方面中，一个或多个加速计配置成测量燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃烧器的燃烧器衬套、燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃料喷嘴、燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃料歧管，或燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃烧器壳中的一个或多个的振动。
在某些示例性方面中，接收表示燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据包括接收表示操作振动的频率、振幅或相位中的至少一者的数据。
例如，在某些示例性方面中，将电力提供至机械地联接到燃气涡轮发动机的区段的一个或多个部件上的振动器以生成抵消振动包括生成与操作振动异相的抵消振动。
在某些示例性方面中，将电力提供至机械地联接到燃气涡轮发动机的区段的一个或多个部件上的振动器包括响应于表示燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的接收到的数据，调制提供至振动器的电力。
例如，在某些示例性方面中，调制提供至振动器的电力包括调制提供至振动器的电力的电压、提供至振动器的电力的电流、提供至振动器的电力的频率，或提供至振动器的电力的相位中的至少一者。
例如，在某些示例性方面中，调制提供至振动器的电力包括使用功率放大器调制提供至振动器的电力。
在某些示例性方面中，燃气涡轮发动机的区段是燃气涡轮发动机的燃烧区段，其中燃气涡轮发动机的燃烧区段包括外燃烧器壳，并且其中振动器机械地联接到外燃烧器壳上。
在某些示例性方面中，振动器是第一振动器，其中抵消振动是第一抵消振动，并且其中该方法还包括将电力提供至机械地联接到燃气涡轮发动机的一个或多个燃烧部件上的第二振动器，以生成第二抵消振动来减小或最小化燃气涡轮发动机的区段内的操作振动。
例如，在某些示例性方面中，将电力提供至机械地联接到燃气涡轮发动机的区段的一个或多个部件上的第二振动器包括响应于表示燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的接收到的数据，调制提供至第二振动器的电力。
在本公开内容的示例性实施例中，提供了一种燃气涡轮发动机的振动管理组件。振动管理组件包括配置成在安装在燃气涡轮发动机中时测量燃气涡轮发动机的燃烧区段内的振动的传感器，以及构造成在安装在燃气涡轮发动机中时机械地联接到燃气涡轮发动机的燃烧区段上的振动器。振动管理组件还包括可操作地连接到传感器和振动器上的控制器，控制器包括存储器和一个或多个处理器，存储器储存指令，指令在由一个或多个处理器执行时引起振动管理组件执行功能。功能包括从传感器接收表示燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动的数据；以及将电力提供至振动器以生成抵消振动来减小或最小化燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动。
在某些示例性实施例中，从传感器接收表示燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动的数据包括从燃气涡轮发动机的燃烧区段内的一个或多个加速计接收数据。
例如，在某些示例性实施例中，一个或多个加速计配置成测量燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃烧器的燃烧器衬套、燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃料喷嘴、燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃料歧管，或燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃烧器壳中的一个或多个的振动。
在某些示例性实施例中，从传感器接收表示燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动的数据包括接收表示操作振动的频率、振幅或相位中的至少一者的数据。
例如，在某些示例性实施例中，将电力提供至振动器以生成抵消振动包括生成与操作振动异相的抵消振动。
在本发明的另一示范性实施例中，提供一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括压缩机区段；涡轮区段；设置在压缩机区段下游和涡轮区段上游的燃烧区段；以及振动管理组件。振动管理组件包括用于感测表示燃气涡轮发动机的压缩机区段、涡轮区段或燃烧区段中的一者内的振动的数据的传感器，以及振动器。振动器机械地联接到压缩机区段、涡轮区段或燃烧区段中的一个或多个部件上，以在操作期间生成抵消振动来减小或最小化燃气涡轮发动机的压缩机区段、涡轮区段或燃烧区段内的操作振动。
在某些示例性实施例中，振动管理组件的传感器配置为加速计。
在某些示例性实施例中，振动管理组件还包括多个传感器，并且其中多个传感器包括以下至少一个：配置成测量表示燃烧器衬套的振动的数据的燃烧器衬套传感器、配置成测量表示燃料喷嘴的振动的数据的燃料喷嘴传感器，或配置成测量表示燃烧器壳的振动的数据的燃烧器壳传感器。
技术方案1.一种用于操作燃气涡轮发动机的方法，包括：
接收表示所述燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据；以及
将电力提供至机械地联接到所述燃气涡轮发动机的区段的一个或多个部件上的振动器，以生成抵消振动来减小或最小化所述燃气涡轮发动机的区段内的所述操作振动。
技术方案2.根据技术方案1所述的方法，其中所述燃气涡轮发动机的区段是所述燃气涡轮发动机的燃烧区段。
技术方案3.根据技术方案2所述的方法，其中接收表示所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动的数据包括从所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的一个或多个加速计接收数据。
技术方案4.根据技术方案3所述的方法，其中所述一个或多个加速计配置成测量所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃烧器的燃烧器衬套、所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃料喷嘴、所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃料歧管，或所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃烧器壳中的一个或多个的振动。
技术方案5.根据技术方案1所述的方法，其中接收表示所述燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据包括接收表示所述操作振动的频率、振幅或相位中的至少一者的数据。
技术方案6.根据技术方案5所述的方法，其中提供电力至机械地联接到所述燃气涡轮发动机的区段的一个或多个部件上的所述振动器来生成所述抵消振动包括生成与所述操作振动异相的抵消振动。
技术方案7.根据技术方案1所述的方法，其中提供电力至机械地联接到所述燃气涡轮发动机的区段的一个或多个部件上的所述振动器包括响应于接收到的表示所述燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据来调制提供至所述振动器的电力。
技术方案8.根据技术方案7所述的方法，其中调制提供至所述振动器的电力包括调制提供至所述振动器的电力的电压、提供至所述振动器的电力的电流、提供至所述振动器的电力的频率、或提供至所述振动器的电力的相位中的至少一者。
技术方案9.根据技术方案7所述的方法，其中调制提供至所述振动器的电力包括使用功率放大器调制提供至所述振动器的电力。
技术方案10.根据技术方案1所述的方法，其中所述燃气涡轮发动机的区段是所述燃气涡轮发动机的燃烧区段，其中所述燃气涡轮发动机的燃烧区段包括外燃烧器壳，并且所述振动器机械地联接到所述外燃烧器壳上。
技术方案11.根据技术方案1所述的方法，其中所述振动器是第一振动器，其中所述抵消振动是第一抵消振动，并且所述方法还包括：
将电力提供至机械地联接到所述燃气涡轮发动机的一个或多个燃烧部件上的第二振动器，以生成第二抵消振动来减小或最小化所述燃气涡轮发动机的区段内的操作振动。
技术方案12.根据技术方案11所述的方法，其中提供电力至机械地联接到所述燃气涡轮发动机的区段的一个或多个部件上的所述第二振动器包括响应于接收到的表示所述燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据来调制提供至所述第二振动器的电力。
技术方案13.一种燃气涡轮发动机的振动管理组件，包括：
传感器，所述传感器配置成在安装于所述燃气涡轮发动机中时测量所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的振动；
振动器，所述振动器构造成在安装于所述燃气涡轮发动机中时机械地联接到所述燃气涡轮发动机的燃烧区段上；以及
可操作地连接到所述传感器和所述振动器上的控制器，所述控制器包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器储存了指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使得所述振动管理组件执行以下功能：
从所述传感器接收表示所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动的数据；以及
将电力提供至所述振动器来生成抵消振动，以减小或最小化所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的所述操作振动。
技术方案14.根据技术方案13所述的振动管理组件，其中从所述传感器接收表示所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动的数据包括从所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的一个或多个加速计接收数据。
技术方案15.根据技术方案14所述的振动管理组件，其中所述一个或多个加速计配置成测量所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃烧器的燃烧器衬套、所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃料喷嘴、所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃料歧管、或所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃烧器壳中的一个或多个的振动。
技术方案16.根据技术方案13所述的振动管理组件，其中从所述传感器接收表示所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动的数据包括接收表示所述操作振动的频率、振幅或相位中的至少一者的数据。
技术方案17.根据技术方案16所述的振动管理组件，其中将电力提供至所述振动器来生成所述抵消振动包括生成与所述操作振动异相的抵消振动。
技术方案18.一种燃气涡轮发动机，其包括：
压缩机区段；
涡轮区段；
设置在所述压缩机区段下游且在所述涡轮区段上游的燃烧区段；以及
振动管理组件，所述振动管理组件包括用于感测数据的传感器，所述数据表示所述燃气涡轮发动机的所述压缩机区段、所述涡轮区段或所述燃烧区段中的一者内的振动，所述振动管理组件还包括振动器，所述振动器机械地联接到所述压缩机区段、所述涡轮区段或所述燃烧器区段中的一个或多个部件上，以在操作期间生成抵消振动来减小或最小化所述燃气涡轮发动机的压缩机区段、涡轮区段或燃烧区段内的操作振动。
技术方案19.根据技术方案18所述的燃气涡轮发动机，其中所述振动管理的传感器配置为加速计。
技术方案20.根据技术方案18所述的燃气涡轮发动机，其中所述振动管理组件还包括多个传感器，并且所述多个传感器包括以下至少一个：配置成测量表示燃烧器衬套的振动的数据的燃烧器衬套传感器、配置成测量表示燃料喷嘴的振动的数据的燃料喷嘴传感器、或配置成测量表示燃烧器壳的振动的数据的燃烧器壳传感器。
参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入于本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例，且连同所述描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
本说明书中针对所属领域的技术人员来阐述本发明的完整和启发性公开内容，包括其最佳模式，本说明书参考了附图，在附图中：
图1是根据本主题的多种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。
图2是根据本公开内容的示例性实施例的燃烧器组件和涡轮的示意性横截面视图。
图3是根据本公开内容的示例性实施例的燃烧器组件的轴向视图。
图4是根据本公开内容的示例性实施例的燃烧区段中可感测的振动的图表。
图5是根据本公开内容的示例性实施例的可使用振动管理系统生成的抵消振动的图表。
图6是覆盖燃烧区段内感测到的振动和可由示例性振动管理系统生成的抵消振动的图表。
图7是描绘根据本公开内容的示例性方面的用于操作燃气涡轮发动机的方法的流程图。
图8是根据本公开内容的示例性实施例的控制系统的示意图。
具体实施方式
现将详细参考本发明的当前实施例，其中的一个或多个实例示于附图中。详细描述中使用数字和字母标号来指代图中的特征。图中和描述中使用相同或类似的标示来指代本发明的相同或类似部分。
如本文中所使用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以区分一个部件与另一部件，而并非意欲表示个别部件的位置或重要性。
术语“前”和“后”指代燃气涡轮发动机或运载工具内的相对位置，且指代所述燃气涡轮发动机或运载工具的正常操作姿态。例如，相对于燃气涡轮发动机，前是指更接近发动机入口的位置，而后是指更接近发动机喷嘴或排气口的位置。
术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流的相对方向。举例来说，“上游”是指流体从其流出的方向，而“下游”是指流体流到的方向。
术语“联接”，“固定”，“附接到”等是指直接联接，固定或附接，以及通过一个或多个中间部件或特征间接联接，固定或附接，除非在本文中另有说明。
除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一”以及“所述”包括复数参考物。
如在整个说明书和权利要求书中所用的近似语言用于修饰任何定量表示，这些定量表示可容许变化而不会导致其相关的基本功能变化。因此，由例如“约”、“大约”和“大体上”等词语修饰的值并不限于所指定的确切值。在至少一些情况下，估计性措辞可对应于用于测量值的仪器的精确度，或对应于用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精确度。例如，近似语言可表示百分之10裕度内。
此处以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制会进行组合和/或互换，除非上下文或措辞另外表示，否则认定此类范围包括其中含有的所有子范围。举例来说，本文公开的所有范围包括端点，且所述端点可独立地彼此组合。
现参看附图，其中相同的标记贯穿各图表示相同的元件，图1是根据本发明的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。更确切地说，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机为高旁路涡扇喷气发动机(high-bypass turbofan jet engine)10，其在本文中被称为“涡扇发动机10”。如图1所示，涡扇发动机10界定了轴向A(平行于提供用于参考的纵向中心线12延伸)、径向R和圆周(即，围绕轴向A延伸的方向；未图示)。通常，涡扇10包括风扇区段14和定位在风扇区段14下游的核心涡轮发动机16。
所描绘的示范性核心涡轮发动机16通常包括限定了环形入口20的大体上为管状的外壳体18。外壳体18包覆了具有串联流关系的：压缩机区段，其包括增压器或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；燃烧区段26；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30；以及喷气排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或转轴34将HP涡轮28传动地连接到HP压缩机24。低压(LP)轴或转轴36将LP涡轮30传动地连接到LP压缩机22。压缩机区段、燃烧区段26、涡轮区段和喷气排气喷嘴区段32一起限定了通过核心涡轮发动机16的核心空气流动路径37。
对于图示的实施例，风扇区段14包括变距风扇38，所述变距风扇38具有以相互间隔开的方式联接到盘42的多个风扇叶片40。如图示的，风扇叶片40大体上沿着径向R从盘42向外延伸。每个风扇叶片40能够围绕间距轴线P相对于盘42旋转，原因是风扇叶片40可操作地联接到合适的致动构件44，所述致动构件44被构造成联合地共同改变风扇叶片40的间距。风扇叶片40、盘42和致动构件44能够通过跨越动力齿轮箱46的LP轴36围绕纵向轴线12一起旋转。动力齿轮箱46包括多个齿轮，以用于将LP轴36的旋转速度逐步降低到更高效的旋转风扇速度。
仍参考图1的示例性实施例，盘42由可旋转的前部机舱48覆盖，前部机舱48具有空气动力学轮廓以促使空气流通过多个风扇叶片40。另外，示范性风扇区段14包括环形风扇壳体或外部机舱50，其沿圆周包围风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。机舱50相对于核心涡轮发动机16由多个沿周向间隔开的出口导叶52支承。此外，机舱50的下游段54在核心涡轮发动机16的外部部分上方延伸，以便在其间限定旁路空气流通路56。
在涡扇发动机10的操作期间，一定体积的空气58通过机舱50的相关联入口60和/或风扇区段14进入涡扇10。当所述体积的空气58横穿风扇叶片40时，如由箭头62指示的空气58的第一部分被引导或传送到旁通气流通路56中，且如由箭头64指示的空气58的第二部分被引导或传送到LP压缩机22中。空气的第一部分62和空气的第二部分64之间的比率通常称为旁路比。在空气的第二部分64被导引通过高压(HP)压缩机24并进入燃烧区段26时，空气的第二部分64的压力增加，在燃烧区段26处，空气与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体66。
燃烧气体66从燃烧区段26传送通过HP涡轮28，在HP涡轮28处经由联接到外壳体18的HP涡轮定子轮叶68和联接到HP轴或转轴34的HP涡轮转子叶片70的顺序级抽取来自燃烧气体66的热能和/或动能的一部分，因此使得HP轴或转轴34旋转，由此支持HP压缩机24的操作。燃烧气体66接着被导引通过LP涡轮30，在LP涡轮30处经由连接到外壳体18的LP涡轮定子轮叶72和连接到LP轴或转轴36的LP涡轮转子叶片74的顺序级提取来自燃烧气体66的热能和动能的第二部分，因此使LP轴或转轴36旋转，进而支持LP压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。
燃烧气体66随后被导引通过核心涡轮发动机16的喷气排气喷嘴区段32以提供推进力。同时，当空气的第一部分62在从涡扇10的风扇喷嘴排气区段76排出之前被导引通过旁路空气流通路56时，空气的第一部分62的压力明显增加，从而也提供推进力。HP涡轮28、LP涡轮30和喷气排气喷嘴区段32至少部分地限定了热气体路径78，以用于将燃烧气体66导引通过核心涡轮发动机16。
然而，应了解，图1中仅以举例方式示出了示例性涡扇发动机10，并且在其它示例性实施例中，涡扇发动机10可以具有任何其它合适的配置。此外或可替代地，本发明的各方面可以与比如为涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机等等任何其它合适的航空燃气涡轮发动机一起使用。此外，本发明的各方面可以进一步与比如为发电燃气涡轮发动机的任何其它陆基燃气涡轮发动机或比如为船用燃气涡轮发动机的任何航改燃气涡轮发动机一起使用。
现在参看图2，提供了根据本公开内容的示例性实施例的燃气涡轮发动机的燃烧区段100和涡轮101的侧部特写横截面视图。在至少某些示例性方面中，图2的燃烧区段100可以以大致与图1中的示例性涡扇发动机10的燃烧区段26相同的方式构造，且类似地，图2中的涡轮101可以以大致与图1中的示例性涡扇发动机10的HP涡轮28相同的方式构造。
如图所示，燃烧区段100大体上包括燃烧器组件，其具有大致沿轴向A在后端104与前端106之间延伸的内衬套102，以及大致沿轴向A也在后端110与前端112之间延伸的外衬套108。内衬套102和外衬套108一起至少部分地在其间限定了燃烧室114。内衬套102和外衬套108分别附接到环形圆顶上，或与环形圆顶整体形成。更具体而言，环形圆顶包括与内衬套102的前端106整体形成的内圆顶区段116，以及大体上与外衬套108的前端112一起形成的外圆顶区段118。此外，内圆顶区段116和外圆顶区段118可分别整体成形(或备选地，可由以适合的方式附接的多个部件所形成)，且可分别沿周向C(见图3)延伸以限定环形。
对于所描绘的实施例，内衬套102和外衬套108分别由陶瓷基质复合物(CMC)材料形成，该材料是具有高温能力的非金属材料。用于此衬套102、108的示例性CMC材料可包括碳化硅、硅、二氧化硅或氧化铝基质材料、及其组合。然而，在其它示例性实施例中，内衬套102和外衬套108中的一个或两个可改为由任何其它适合的材料形成，如，适合的金属材料。
此外，应认识到，在其它实施例中，所示燃烧区段100的燃烧器组件可不包括内圆顶区段116和/或外圆顶区段118；可包括附接到相应内衬套102和外衬套108上的单独形成的内圆顶区段116和/或外圆顶区段118；或可具有任何其它适合的构造。
仍参看图2，燃烧区段100还包括沿周向C(见以下图3)间隔开且至少部分地定位在环形圆顶内的多个燃料喷嘴，也称为燃料空气混合器124。更具体而言，多个燃料空气混合器124沿径向R至少部分地设置在外圆顶区段118与内圆顶区段116之间。燃料经由燃料歧管125提供至燃料空气混合器124，且来自燃气涡轮发动机的压缩机区段(例如，来自涡扇发动机10的HP压缩机24)的压缩空气流入或流过燃料空气混合器124，在燃料空气混合器124处，压缩空气与燃料混合并点燃，以在燃烧室114内产生燃烧气体。内圆顶区段116和外圆顶区段118构造成有助于将压缩空气流从压缩机区段提供入或穿过燃料空气混合器124。例如，外圆顶区段118包括前端处的外整流罩126，且内圆顶区段116类似地包括前端处的内整流罩130。外整流罩126和内整流罩130可有助于将压缩空气流从压缩机区段引导入或穿过一个或多个燃料空气混合器124。然而，再次，在其它实施例中，环形圆顶可以以任何其它适合的方式构造。
此外，如上文所述，燃烧气体从燃烧室114流入且穿过燃气涡轮发动机的涡轮区段的涡轮101，其中热能和/或动能的一部分经由涡轮定子轮叶和涡轮转子叶片的连续级从燃烧气体提取。如图所示，图2的示例性涡轮101包括定位在涡轮101的前端处、燃烧室114下游的位置处、或紧靠燃烧室114的下游的第一级涡轮喷嘴132。此外，第一级涡轮喷嘴132直接定位在涡轮转子叶片134的第一级上游。如将认识到，第一级涡轮喷嘴132可构造成将来自燃烧室114的燃烧气体定向成沿期望的流动方向，以提高涡轮101的性能。对于所示实施例，第一级涡轮喷嘴132包括多个独立的涡轮喷嘴，涡轮喷嘴沿周向C(见图3)间隔开，且大致沿径向R从内涡轮衬套136延伸至外涡轮衬套138。内涡轮衬套136和外涡轮衬套138至少部分地限定了延伸穿过涡轮区段的涡轮101的核心空气流路径的一部分。对于所示实施例，外涡轮衬套138在前端处联接到燃烧器组件的外衬套108上，且向后/向下游延伸穿过涡轮转子叶片134的第一级。
也如图2中所示，燃气涡轮发动机还包括至少部分地包围燃烧器组件的壳，燃烧器组件包括外衬套108。更确切地说，燃气涡轮发动机还包括至少部分地包围燃烧器组件的外燃烧器壳140，以及至少部分地包围涡轮101的外涡轮衬套138的涡轮壳142。外燃烧器壳140和涡轮壳142中的每个限定了邻近且面对相应的衬套108、138的第一侧144(即，径向内侧)，以及与第一侧144相对的第二侧146(即，径向外侧)。
如将认识到，在燃气涡轮发动机的操作期间，非期望的燃烧动态可通过喷嘴124提供的且在燃烧室114内被点燃的燃料空气混合物的连续燃烧来生成。更具体而言，在至少某些操作条件下，瞬变压力波如果具有相关的频率和足够的大小，则可导致燃气涡轮发动机的燃烧区段100内的一个或多个构件的操作振动。为了在燃气涡轮发动机的操作期间最小化或减小燃气涡轮发动机的燃烧区段100内的这些操作振动，图2的示例性实施例还包括振动管理组件200。值得注意的是，如本文使用的术语“最小化或减小”操作振动是指相对于在不使用振动管理组件的情况下的燃烧区段100的一个或多个部件的振动，这些部件的振动有所减小。此外，如本文使用的术语“操作振动”是指例如可由燃烧器动态、部件不平衡等引起的发动机操作期间的部件的实际振动。
大体上绘出的示例性振动管理组件200包括配置成测量表示燃气涡轮发动机的燃烧区段100内的振动的数据的传感器(即，在安装于燃气涡轮发动机中时)、构造成机械地联接到燃气涡轮发动机的燃烧区段100上的振动器202(即，也在安装于燃气涡轮发动机中时)，以及可操作地连接到传感器和振动器202上的控制器204。值得注意的是，在某些示例性方面中，控制器204可为单独的控制器，或备选地，控制器204可集成到示例性燃气涡轮发动机的一个或多个控制器中(如，FADEC)、示例性燃气涡轮发动机安装到其上的飞行器的控制器，等。无论如何，在某些示例性实施例中，控制器204可以以类似于下文参照图8所述的示例性控制系统400的方式配置。
更确切地说，对于所示示例性实施例，振动管理组件200包括配置成测量表示燃气涡轮发动机的燃烧区段100内的一个或多个部件的振动的数据的多个传感器。例如，绘出的示例性振动管理组件200包括联接到燃料空气混合物/喷嘴124中的一个上的喷嘴传感器206，以测量表示燃料空气混合器/喷嘴124的振动的数据。此外，振动管理组件200包括测量表示燃料歧管125的振动的数据的燃料歧管传感器127、联接到外衬套108上以测量表示外衬套108的振动的数据的衬套传感器208、以及联接到外燃烧器壳140上以测量表示外燃烧器壳140的振动的数据的燃烧器壳传感器210。在至少某些示例性实施例中，这些传感器206、208、210中的每个可配置成加速计。然而，在其它示例性实施例中，任何其它适合的传感器可用于确定传感器(例如，应变仪、压力传感器等)附接的相应部件的振动。例如，在其它示例性实施例中，传感器206、208、210中的一个或多个可配置成压力传感器，压力传感器配置成测量此部件中或周围的压力，且更具体而言，测量此部件中或周围的压力波动，如，燃烧室114内。此压力波动可表示燃烧器动态，燃烧器动态继而又可表示燃烧区段100内的一个或多个部件的操作振动。
此外，尽管示例性振动管理组件200包括喷嘴传感器206、衬套传感器208和燃烧器壳传感器210，但在其它示例性实施例中，振动管理组件200可不包括每个传感器，且还可包括未绘出的一个或多个附加传感器，附加传感器配置成测量一个或多个其它部件的振动(例如，配置成测量例如燃烧室114内的压力的压力传感器)。此外，将认识到，控制器204可配置成基于从振动管理组件200的多个传感器206、208、210中的一个或多个接收到的数据确定燃气涡轮发动机的燃烧区段100内的操作振动。例如，可通过例如实验数据来确定燃气涡轮发动机的燃烧区段100内的实际操作振动是表示来自联接到相应部件上的多个传感器206、208、210中的一个或多个的操作振动的感测数据的函数。
仍参看图2的实施例，对于所示的实施例，振动器202机械地联接到外燃烧器壳140上，且更确切地说，机械地联接到外燃烧器壳140和涡轮壳142两者上。此外，如所述，振动器202可操作地联接到控制器204上，且更确切地说，控制器204配置成在操作期间将电力提供至振动器202。更确切说，仍然，示例性振动管理组件200还包括功率放大器212，并且控制器204配置成经由功率放大器212将电力提供至振动器202。功率放大器可为配置成例如从控制器204或别处接收输入电力的装置，且基于从控制器204接收到的输入提供输出电力，其相对于输入电力在电压、振幅、频率或相位中的一个或多个中不同。
然而，应认识到，尽管对于所示实施例，振动器202绘制为在后部位置处连接到外燃烧器壳140上，但在其它示例性实施例中，振动器202可改为在任何其它适合的位置处联接到外燃烧器壳体140上(例如，在沿轴向A与多个燃料喷嘴124中的一个或多个对准的位置、在沿轴向A与燃烧室114对准的位置等)。此外，尽管振动器202绘制为定位在燃烧器壳140的径向外侧144上，但在其它实施例中，振动器202可联接到外燃烧器壳140的径向内侧146上，且因此沿外燃烧器壳140的径向R向内定位。此外，在其它示例性实施例中，振动器202可机械地联接到燃料喷嘴124、外衬套108或衬套102中的一个或多个，等上。
进一步，仍然，尽管对于所示实施例，振动管理组件200绘制为包括单个振动器202，但在其它示例性实施例中，振动管理组件200还可包括多个振动器202。例如，现在参看图3，其提供了图2的示例性燃气涡轮发动机的燃烧区段100的沿轴向A的示意图，将认识到，在某些示例性实施例中，振动管理组件200还可包括沿周向C间隔开的多个振动器202。例如，对于图3中所示的示例性实施例，振动管理组件200包括沿周向C大致均匀间隔开的三个振动器202，每个振动器202经由功率放大器212可操作地连接到控制器204上。然而，在其它示例性实施例中，振动管理组件200可包括以任何其它适合的方式间隔开，且/或联接到燃烧区段100内的任何其它适合的部件上的任何其它适合数量的振动器202，如，两个振动器202、四个振动器202等。例如，在其它示例性实施例中，振动管理组件200可包括一个或多个振动器202，其附接到外燃烧器壳140、外衬套108、一个或多个燃料喷嘴124等上。
回头参看图2，如本文使用的术语“振动器”大体上是指能够响应于接收电力来产生预定振幅、频率和/或相位下的振动的机器。因此，振动器202可构造为用于生成此振动的任何适合的机器。对于所示实施例，振动器202构造为旋转式振动器，包括附接到转子216上的配重214，转子216在操作期间可由振动器202的电动机(未示出)旋转来生成期望的振动。电动机可经由功率放大器212从控制器204接收电力。以此方式，在燃气涡轮发动机的操作期间，振动器202可操作成生成抵消振动来减小或最小化燃气涡轮发动机的燃烧区段100内的操作振动。抵消振动可通过例如功率放大器212的使用改变其频率、振幅或相位中的一个或多个，以便有效地抵消或减小或最小化燃烧区段100内的操作振动。
更确切地说，振动管理组件200的控制器204可从一个或多个传感器接收表示燃气涡轮发动机的燃烧区段100内的操作振动的数据，且作为响应，可提供电力至振动器202(例如，通过功率放大器212)，使得振动器202可生成期望的抵消振动来减小或最小化燃气涡轮发动机的燃烧区段100内的操作振动。值得注意的是，在某些示例性方面中，控制器204可改变(例如，使用功率放大器212)提供至振动器202的电力的电流、提供至振动器202的电力的电压、提供至振动器202的电力的频率，和/或提供至振动器202的电力的相位中的一个或多个。这可允许控制器204改变由振动器202生成的抵消振动的某些性质，使得抵消振动更有效地抵消、减小或最小化操作振动。值得注意的是，提供至振动器202的电力的此改变可响应于接收到的表示燃烧区段100内的操作振动的数据。以此方式，示例性振动管理组件200可动态地减小或最小化燃气涡轮发动机的操作期间的燃气涡轮发动机的燃烧区段100内的操作振动。
例如，大体上参看图4至6，将简要阐释本公开内容的示例性方面。图4提供了绘出根据示例性实施例(例如，图1和2)的燃气涡轮发动机的燃烧区段内感测到的操作振动的图表218。例如，图4的图表218中绘出的操作振动可源自经由传感器感测到的一个或多个测量结果，如，图2的示例性振动管理组件200的示例性喷嘴传感器206、外衬套传感器208或燃烧器壳传感器210中的一个或多个。如图所示，图4中的示例性操作振动限定了振幅220(如将认识到，其可表示操作振动的力)和频率/波长222。相比之下，图5提供了绘出由振动器提供的抵消振动的图表224，如，来自图2中的示例性振动管理组件200的振动器202。由振动管理组件200的振动器提供的抵消振动还限定了振幅226(如将认识到那样，其可表示抵消振动的力)和/或频率/波长228。现在参看图6，提供的图表230示出了图4中绘出的操作振动与图5中绘出的抵消振动的重叠。将认识到，抵消振动与操作振动大致一百八十度异相，使得抵消振动可减小或最小化或更确切地说是对于所示实施例抵消操作振动。
因此，将认识到，在某些示例性实施例中，振动管理组件可配置成确定燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动，振动管理组件使用一个或多个传感器，安装到燃烧区段内。振动管理组件然后可提供电力至振动器，使得振动器可生成抵消振动来减小或最小化燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动。振动管理系统可调制提供至振动器的电力，使得振动器生成期望振幅、频率和/或相位的抵消振动，以提供燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动的期望减小。
然而，值得注意的是，尽管示例性振动管理系统200在上图中绘制成感测燃烧区段100内的振动且使用联接到燃烧区段的一个或多个部件上的振动器202施加抵消振动，但在其它示例性实施例中，振动管理系统200可结合燃气涡轮发动机的任何其它适合区段操作。例如，在其它实施例中，示例性振动管理系统200可配置成感测燃气涡轮发动机的压缩机区段内的振动，且因此使用联接到压缩机区段的一个或多个部件上的振动器202来施加抵消振动。类似地，在又一些示例性实施例中，示例性振动管理系统200可配置成用于感测燃气涡轮发动机的涡轮区段内的振动，且因此使用联接到涡轮区段的一个或多个部件上的振动器202来施加抵消振动。
现在参看图7，提供了用于操作根据本公开内容的示例性方面的燃气涡轮发动机的方法300的流程图。示例性方法300可结合上文参照图1至3所述的示例性燃气涡轮发动机来使用，且更确切地说，可结合上文参照图2至图6所述的更多示例性振动管理组件来使用。因此，例如，燃气涡轮发动机可包括压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段，且振动管理组件可包括传感器、振动器或控制器。
如图所示，示例性方法300大体上包括(302)接收表示燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据。更确切地说，对于所示的示例性方面，(302)接收表示燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据包括(304)从燃气涡轮发动机的燃烧区段内的一个或多个加速计接收数据。一个或多个加速计可配置成测量燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃烧器的燃烧器衬套、燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃料喷嘴，或燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃烧器壳中的一个或多个的振动。值得注意的是，从这些一个或多个加速计测得的振动可用于确定燃气涡轮发动机内的操作振动。例如，可通过例如实验程序获知，燃气涡轮发动机内的实际操作振动与测得的燃料喷嘴的振动相差一个已知因子。
然而，值得注意的是，在其它示例性方面中，(302)接收表示燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据可附加地或备选地包括从能够感测表示燃气涡轮发动机的区段的一个或多个部件的操作振动的数据的任何其它适合的传感器接收数据。例如，在其它示例性方面中，(302)接收表示燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据可包括从一个或多个压力传感器接收数据。一个或多个压力传感器可感测区段中的一个或多个部件内或周围的压力波动，压力波动可表示燃烧器动态，燃烧器动态继而又可表示操作振动。此外，尽管在某些示例性方面中，(302)接收表示燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据可包括接收表示燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动的数据，在其它方面中，(302)接收数据可附加地或备选地包括接收表示燃气涡轮发动机的涡轮区段内、燃气涡轮发动机的压缩机区段内，或两者内的操作振动的数据。
此外，对于所示的示例性方面，(302)接收表示燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据还包括(305)接收表示操作振动的振幅、频率、波长或相位中的一个或多个的数据。
仍参看图7，示例性方法300还包括(306)提供电力至机械地联接到燃气涡轮发动机的区段内的一个或多个部件上的振动器，以生成抵消振动来减小或最小化燃气涡轮发动机的区段内的操作振动。对于所示示例性方面，(306)提供电力至机械地联接到燃气涡轮发动机的区段内的一个或多个部件的振动器包括(308)响应于(302)中接收到的表示燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据来调制提供至振动器的电力。
更确切地说，对于所示示例性方面，(308)调制提供给振动器的电力包括(310)调制提供至振动器的电力的电压、提供至振动器的电力的电流、提供至振动器的电力的频率、或提供至振动器的电力的相位中的至少一者。在至少某些示例性方面中，(308)调制提供至振动器的电力可包括响应于表示(302)中的燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的接收到数据来调制提供至振动器的电力。例如，在至少某些示例性方面中，方法300可基于(302)中表示操作振动的接收到的数据确定基准振动水平，然后可在(308)中调制提供至振动器的电力，然后可基于(308)中的调制期间或调制之后接收到的表示操作振动的另外的数据来确定更新的振动水平，并且还可基于更新的振动水平与基准振动水平之间的差异(例如，基于更新的振动水平是否相比基准振动水平得到改善)调制提供给振动器的电力。
此外，对于绘出的示例性方面，调制(308)中提供至振动器的电力包括(312)使用功率放大器来调制提供至振动器的电力。在(310)中调制提供至振动器的电力的一个或多个这些参数可允许抵消振动更紧密地反映操作振动，使得抵消振动可更有效地抵消或减小燃气涡轮发动机的操作期间的操作振动。更确切地说，例如，对于所示的方法300的示例性实施例，(306)将电力提供至机械地联接到燃气涡轮发动机的区段内的一个或多个部件上的振动器还包括(314)生成与操作振动大约180度异相的抵消振动，以减小或最小化操作振动。
此外，将认识到，在图7中所示的方法300的至少某些示例性方面中，振动器可为第一振动器，且抵消振动可为第一抵消振动。就此示例性方面而言，方法还可包括如虚线所示，(316)提供电力至机械地联接到燃气涡轮发动机的区段内的一个或多个部件上的第二振动器，以生成第二抵消振动来减小或最小化燃气涡轮发动机的区段内的操作振动。就此示例性方面而言，(316)提供电力至机械地联接到燃气涡轮发动机的区段内的一个或多个部件上的第二振动器还可包括(318)响应于接收到的表示燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据来调制提供至第二振动器的电力。因此，将认识到，就此示例性方面而言，第一振动器和第二振动器可一起用于生成组合的抵消振动，组合的抵消振动设计成抵消/减小或最小化燃气涡轮发动机的区段内的操作振动。然而，在其它示例性实施例中，方法300可改为感测表示一个或多个局部操作振动的数据，并且独立地控制多个振动器来减小或最小化燃气涡轮发动机的区段内的这些相应的局部操作振动中的每个。
此外，将认识到，对于所示示例性方面，(306)提供电力至振动器可大体上包括在燃气涡轮发动机的操作期间大致连续地操作振动器。然而，在其它示例性方面中，(302)接收表示燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据还可包括确定燃气涡轮发动机的区段内的操作振动高于预定阈值，并且在(306)中提供电力至振动器可改为包括响应于确定了燃气涡轮发动机的区段内的操作振动高于预定阈值来将电力提供至振动器。
根据本文所述的一个或多个示例性方面操作燃气涡轮发动机可导致更耐用的燃气涡轮发动机。例如，使用本文所述的振动管理组件可导致燃气涡轮发动机的操作期间的燃烧器动态引起的操作振动减小，减小了燃气涡轮发动机的燃烧区段内的某些部件由于这些部件的高周疲劳导致的过早磨损。
值得注意的是，将认识到，尽管本公开内容大体上针对使用具有机械振动器的振动管理系统来产生抵消振动来抵消操作振动，但在其它示例性实施例中，其它手段可用于减小例如燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动。例如，替代使用机械振动器，在其它示例性实施例中，操作振动可通过调制例如穿过通向燃气涡轮发动机的燃烧区段内的多个燃料喷嘴的歧管的燃料流的一个或多个方面来减小。例如，系统可感测例如燃气涡轮发动机的燃烧区段内的一个或多个部件的操作振动，且作为响应，可调制流向多个燃料喷嘴的燃料流的某些参数来减小此操作振动。例如，在某些示例性实施例中，系统可通过燃料线内的专用阀(如，专用脉宽调制阀)来调制燃料流压力，或备选地，使用燃料供应阀来减小燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动。此类调制可响应于燃烧区段内的一个或多个部件的感测的振动来动态完成。此外，在其它实施例中，系统可调制燃料流的任何其它适合的参数。
图8绘出了根据本公开内容的示例性实施例的示例性计算系统400。计算系统400例如可用作振动管理组件中管的控制器，如，上文所述的振动管理组件200的控制器204。计算系统400可包括一个或多个计算装置410。计算装置410可包括一个或多个处理器410A和一个或多个存储器装置410B。一个或多个处理器410A可包括任何合适处理装置，例如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑装置和/或其它合适处理装置。一个或多个存储器装置410B可包括一个或多个计算机可读媒体，包括但不限于非暂时性计算机可读媒体、RAM、ROM、硬盘驱动器、闪存驱动器和/或其它存储器装置。
一个或多个存储器装置410B可存储可由一个或多个处理器410A存取的信息，包括可由一个或多个处理器410A执行的计算机可读指令410C。指令410C可以是在由一个或多个处理器410A执行时致使一个或多个处理器410A执行操作的任一组指令。在一些实施例中，指令410C可以由一个或多个处理器410A执行以致使一个或多个处理器410A执行操作，如，上文参照图7所述的示例性方法300，或计算系统400和/或计算装置410被配置成进行的任何操作和功能，和/或一个或多个计算装置410的任何其它操作或功能。指令410C可以是以任何合适编程语言编写的软件，或可以在硬件中实施。此外和/或替代地，指令410C可以在处理器410A上的逻辑上和/或虚拟上分离的线程中执行。存储器装置410B可进一步存储可由处理器410A存取的数据410D。例如，数据410D可包括表示功率流的数据、表示发动机内的振动的数据，和/或本文所述的其它数据和/或信息。
计算装置410还可包括用以例如与系统400的其它部件通信(例如经由网络)的网络接口410E。网络接口410E可包括用于与一个或多个网络介接的任何合适部件，包括例如发射器、接收器、端口、控制器、天线，和/或其它合适部件。一个或多个外部显示装置(未描绘)可被配置成从计算装置410接收一个或多个命令。
本文中所论述的技术参考了基于计算机的系统和由基于计算机的系统采取的行动以及发送到基于计算机的系统和来自基于计算机的系统的信息。所属领域的技术人员应认识到，基于计算机的系统的固有灵活性允许大量可能的配置、组合以及任务和功能性在部件之间和当中的划分。例如，本文中所论述的过程可使用单个计算装置或组合工作的多个计算装置来实施。数据库、存储器、指令和应用程序可在单个系统上实施或跨越多个系统分布。分布式部件可依序或并行操作。
虽然各种实施例的具体特征可能在一些图中示出而未在其它图中示出，但这仅仅是为了方便起见。根据本发明的原理，可结合任何其它附图的任何特征来引用和/或要求保护某一附图的任何特征。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使所属领域的技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书限定，且可包括所属领域的技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例包括并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们既定在权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种用于操作燃气涡轮发动机的方法，包括：
接收表示所述燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据，所述操作振动是由燃烧器动态、部件不平衡引起的燃气涡轮发动机操作期间的部件的实际振动；以及
将电力提供至机械地联接到所述燃气涡轮发动机的区段的一个或多个部件上的振动器，以生成抵消振动来减小或最小化所述燃气涡轮发动机的区段内的所述操作振动；
其中，所述燃气涡轮发动机的区段是所述燃气涡轮发动机的燃烧区段，其中所述燃气涡轮发动机的燃烧区段包括外燃烧器壳，并且其中所述振动器机械地联接到所述外燃烧器壳上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中接收表示所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动的数据包括从所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的一个或多个加速计接收数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述一个或多个加速计配置成测量所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃烧器的燃烧器衬套、所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃料喷嘴、所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃料歧管，或所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃烧器壳中的一个或多个的振动。
4.根据权利要求1所述的方法，其中接收表示所述燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据包括接收表示所述操作振动的频率、振幅或相位中的至少一者的数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其中提供电力至机械地联接到所述燃气涡轮发动机的区段的一个或多个部件上的所述振动器来生成所述抵消振动包括生成与所述操作振动异相的抵消振动。
6.根据权利要求1所述的方法，其中提供电力至机械地联接到所述燃气涡轮发动机的区段的一个或多个部件上的所述振动器包括响应于接收到的表示所述燃气涡轮发动机的区段内的操作振动的数据来调制提供至所述振动器的电力。
7.根据权利要求6所述的方法，其中调制提供至所述振动器的电力包括调制提供至所述振动器的电力的电压、提供至所述振动器的电力的电流、提供至所述振动器的电力的频率、或提供至所述振动器的电力的相位中的至少一者。
8.一种燃气涡轮发动机的振动管理组件，包括：
传感器，所述传感器配置成在安装于所述燃气涡轮发动机中时测量所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的振动；
振动器，所述振动器构造成在安装于所述燃气涡轮发动机中时机械地联接到所述燃气涡轮发动机的燃烧区段上；以及
可操作地连接到所述传感器和所述振动器上的控制器，所述控制器包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器储存了指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使得所述振动管理组件执行以下功能：
从所述传感器接收表示所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动的数据，所述操作振动是由燃烧器动态、部件不平衡引起的燃气涡轮发动机操作期间的部件的实际振动；以及
将电力提供至所述振动器来生成抵消振动，以减小或最小化所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的所述操作振动；
其中所述燃气涡轮发动机的燃烧区段包括外燃烧器壳，并且其中所述振动器机械地联接到所述外燃烧器壳上。
9.一种燃气涡轮发动机，其包括：
压缩机区段；
涡轮区段；
设置在所述压缩机区段下游且在所述涡轮区段上游的燃烧区段；以及
振动管理组件，所述振动管理组件包括用于感测数据的传感器，所述数据表示所述燃气涡轮发动机的所述压缩机区段、所述涡轮区段或所述燃烧区段中的一者内的振动，所述振动管理组件还包括振动器，所述振动器机械地联接到所述燃烧器区段中的一个或多个部件上，以在操作期间生成抵消振动来减小或最小化所述燃气涡轮发动机的燃烧区段内的操作振动，所述操作振动是由燃烧器动态、部件不平衡引起的燃气涡轮发动机操作期间的部件的实际振动；
其中所述燃气涡轮发动机的燃烧区段包括外燃烧器壳，并且其中所述振动器机械地联接到所述外燃烧器壳上。
CN201810987273.8A 2017-08-29 2018-08-28 燃气涡轮发动机及其操作方法和振动管理组件 Active CN109424444B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/689,460 2017-08-29
US15/689,460 US11421877B2 (en) 2017-08-29 2017-08-29 Vibration control for a gas turbine engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109424444A CN109424444A (zh) 2019-03-05
CN109424444B true CN109424444B (zh) 2021-10-22

Family

ID=63371581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810987273.8A Active CN109424444B (zh) 2017-08-29 2018-08-28 燃气涡轮发动机及其操作方法和振动管理组件

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11421877B2 (zh)
EP (1) EP3450700A1 (zh)
JP (1) JP2019066162A (zh)
CN (1) CN109424444B (zh)
CA (1) CA3014460A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016113684A1 (en) * 2015-01-15 2016-07-21 King Abdullah University Of Science And Technology Systems and methods for controlling flame instability
US10962448B2 (en) * 2016-06-17 2021-03-30 Airbus Operations Sas Method for monitoring the engines of an aircraft
JP6916755B2 (ja) * 2018-03-09 2021-08-11 三菱重工業株式会社 回転機械
EP3950291A4 (en) 2019-03-29 2022-05-25 Nitto Denko Corporation PROCESS FOR PRODUCTION OF GLASS-RESIN LAMINATED BODY
US20220195886A1 (en) * 2020-12-18 2022-06-23 General Electric Company System and method for mitigating bowed rotor in a gas turbine engine
CN114484495B (zh) * 2022-04-18 2022-07-01 北京航空航天大学 基于金属粒子添加的热声振荡主动控制装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003328778A (ja) * 2002-05-15 2003-11-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービンの燃焼振動制御システムおよび燃焼振動制御方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8329218D0 (en) * 1983-11-02 1983-12-07 Ffowcs Williams J E Reheat combustion system for gas turbine engine
US4808863A (en) 1987-07-15 1989-02-28 The Boeing Company Active control system and method for reducing engine noise and vibration
US5370340A (en) 1991-11-04 1994-12-06 General Electric Company Active control of aircraft engine noise using vibrational inputs
US5397949A (en) * 1993-06-10 1995-03-14 Westinghouse Electric Corporation Vibration cancellation apparatus with line frequency components
US6464489B1 (en) 1997-11-24 2002-10-15 Alstom Method and apparatus for controlling thermoacoustic vibrations in a combustion system
DE19928226A1 (de) 1999-05-07 2001-02-01 Abb Alstom Power Ch Ag Verfahren zur Unterdrückung bzw. Kontrolle von thermoakustischen Schwingungen in einem Verbrennungs-System sowie Verbrennungssystem zur Durchführung des Verfahrens
JP2002031188A (ja) 2000-07-17 2002-01-31 Osaka Gas Co Ltd アクティブ防振装置
JP4056232B2 (ja) 2001-08-23 2008-03-05 三菱重工業株式会社 ガスタービン制御装置、ガスタービンシステム及びガスタービン遠隔監視システム
GB2406369B (en) 2003-09-24 2007-05-09 Ultra Electronics Ltd Active vibration absorber and method
CN100510539C (zh) * 2004-05-05 2009-07-08 阿尔斯通技术有限公司 燃气轮机用的燃烧室
GB0419512D0 (en) * 2004-09-02 2004-10-06 Avon Vibration Man Syst Ltd Controlling vibrations
JP4015656B2 (ja) * 2004-11-17 2007-11-28 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器
US7853433B2 (en) 2008-09-24 2010-12-14 Siemens Energy, Inc. Combustion anomaly detection via wavelet analysis of dynamic sensor signals
US9354618B2 (en) 2009-05-08 2016-05-31 Gas Turbine Efficiency Sweden Ab Automated tuning of multiple fuel gas turbine combustion systems
DE102009032549A1 (de) * 2009-07-10 2011-01-13 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Mindern von Schwingungsamplituden
RU2508506C2 (ru) * 2009-09-01 2014-02-27 Дженерал Электрик Компани Способ и установка для ввода текучей среды в камеру сгорания газотурбинного двигателя
US9546558B2 (en) * 2010-07-08 2017-01-17 Siemens Energy, Inc. Damping resonator with impingement cooling
US8919131B2 (en) 2010-11-09 2014-12-30 General Electric Company System and method for combustion dynamics control by acoustic control/cancellation of fuel flow fluctuation at fuel injection location
US20120137690A1 (en) * 2010-12-03 2012-06-07 General Electric Company Wide frequency response tunable resonator
US20130291552A1 (en) * 2012-05-03 2013-11-07 United Technologies Corporation Electrical control of combustion
US9804054B2 (en) 2012-10-01 2017-10-31 Indian Institute Of Technology Madras System and method for predetermining the onset of impending oscillatory instabilities in practical devices
US9376963B2 (en) 2013-01-16 2016-06-28 Alstom Technology Ltd. Detecting flashback by monitoring engine-dynamic spikes
US9745896B2 (en) * 2013-02-26 2017-08-29 General Electric Company Systems and methods to control combustion dynamic frequencies based on a compressor discharge temperature
US20150370266A1 (en) * 2013-03-08 2015-12-24 Lord Corporation Active noise and vibration control systems and
KR101466503B1 (ko) 2013-09-05 2014-11-28 한밭대학교 산학협력단 연소불안정 제어장치 및 그 제어방법
CN107002999A (zh) * 2014-12-01 2017-08-01 西门子公司 用于燃气涡轮发动机的具有可互换计量管的共振器
CA2980280C (en) * 2015-03-19 2024-01-16 North American Wave Engine Corporation Systems and methods for improving operation of pulse combustors
EP3153777B1 (en) 2015-10-05 2021-03-03 Ansaldo Energia Switzerland AG Damper assembly for a combustion chamber

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003328778A (ja) * 2002-05-15 2003-11-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービンの燃焼振動制御システムおよび燃焼振動制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109424444A (zh) 2019-03-05
US11421877B2 (en) 2022-08-23
CA3014460A1 (en) 2019-02-28
US20190063747A1 (en) 2019-02-28
EP3450700A1 (en) 2019-03-06
JP2019066162A (ja) 2019-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109424444B (zh) 燃气涡轮发动机及其操作方法和振动管理组件
EP3828401B1 (en) Gas turbine engine inlet temperature sensor configuration
CN110475947B (zh) 用于涡轮发动机的压力传感器组件
US20220063826A1 (en) In-flight hybrid electric engine shutdown
US10815904B2 (en) Prognostic health management control for adaptive operability recovery for turbine engines
US11428171B2 (en) Electric machine assistance for multi-spool turbomachine operation and control
US20190383161A1 (en) Inspection Tool and Method
CN110566289B (zh) 操作涡轮机械的方法
EP2900941B1 (en) Combined high pressure turbine case and turbine intermediate case
EP3179071A1 (en) Geared gas turbine engine with reduced fan noise
CN110792514B (zh) 用于燃气涡轮发动机的流体歧管组件
US11725594B2 (en) Hybrid electric engine speed regulation
CN111336019B (zh) 用于热发动机的燃料系统
US20140238037A1 (en) Gas turbine engine and method for operating a gas turbine engine
EP3564495B1 (en) Gas turbine engine exhaust component
EP3431876B1 (en) Swirler for combustor of gas turbine engine
US12123308B2 (en) Clearance control system for a gas turbine engine
US20230323834A1 (en) Gas turbine engine with a compressed airflow injection assembly
EP3611358B1 (en) Bleed valve actuation system
CN117722279A (zh) 用于燃气涡轮发动机的氢燃料系统
CN117722278A (zh) 用于燃气涡轮发动机的氢燃料系统
CN117722280A (zh) 用于燃气涡轮发动机的氢燃料系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant