CN109654539B - 一种干低排放燃气涡轮发动机燃烧室 - Google Patents

一种干低排放燃气涡轮发动机燃烧室 Download PDF

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Abstract

本申请属于燃气涡轮发动机结构领域，特别涉及一种干低排放燃气涡轮发动机燃烧室。包括：火焰筒、一级喷嘴、二级喷嘴以及控制器。火焰筒包括一级燃烧区以及二级燃烧区，所述一级燃烧区与所述二级燃烧区通过中心体分隔开，所述一级燃烧区中设置有一级火焰探测器，所述二级燃烧区中设置有二级火焰探测器；一级喷嘴用于为所述一级燃烧区供应燃料；二级喷嘴用于为所述二级燃烧区供应燃料；控制器能够根据所述一级火焰探测器以及所述二级火焰探测器的信号来控制燃烧室在不同的工作模式下进行切换。本申请根据火焰探测器进行不同工作模式切换，不仅能够保证燃烧室模式切换的可靠性，同时能够防止燃烧室中的预混室出现回火，大大降低燃烧室工作的风险。

Description

一种干低排放燃气涡轮发动机燃烧室
技术领域
本申请属于燃气涡轮发动机结构领域，特别涉及一种干低排放燃气涡轮发动机燃烧室。
背景技术
为降低干低排放燃气涡轮发动机燃烧室污染物的排放，现有燃烧室一般采用分级燃烧方式，燃烧室具有一级喷嘴和二级喷嘴，在不同工况下进行各个工作模式的切换，包括初级模式、贫贫模式、二级模式和预混模式。初级模式下，仅将燃料输送到一级燃料喷嘴，用于起动点火。在贫贫模式下，将燃料输送到一级燃料喷嘴和二级燃料喷嘴。在二级模式下，燃料仅被输送到二级燃料喷嘴。在预混模式下，燃料输送到一级燃料喷嘴和二级燃料喷嘴。火焰状态作为模式切换的判据，但在模式切换过程中无法观测到燃烧室内部的火焰状态。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种干低排放燃气涡轮发动机燃烧室，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
一种干低排放燃气涡轮发动机燃烧室，包括：
火焰筒，所述火焰筒包括一级燃烧区以及二级燃烧区，所述一级燃烧区与所述二级燃烧区通过中心体分隔开，所述一级燃烧区中设置有一级火焰探测器，所述二级燃烧区中设置有二级火焰探测器；
一级喷嘴，用于为所述一级燃烧区供应燃料；
二级喷嘴，用于为所述二级燃烧区供应燃料；
控制器，所述控制器能够根据所述一级火焰探测器以及所述二级火焰探测器的信号来控制燃烧室在不同的工作模式下进行切换。
可选地，所述火焰筒上开设有主燃孔；
所述燃烧室还包括：衬套以及机匣，所述衬套同轴套设在所述火焰筒的外侧，所述机匣同轴套设在所述衬套的外侧，所述衬套与所述机匣上均开设有一级通孔，所述一级通孔与所述主燃孔在同一轴线上。
可选地，所述机匣的所述一级通孔处焊接固定安装座，所述安装座上螺栓固定转接座，所述转接座通过螺纹连接与所述一级火焰探测器固定。
可选地，所述二级喷嘴上开设有二级通孔，所述二级通孔与所述二级燃烧区在同一轴线上。
可选地，所述二级火焰探测器通过焊接方式固定在所述二级喷嘴的所述二级通孔处。
可选地，所述一级火焰探测器和所述二级火焰探测器均为紫外线光学火焰探测器，且所述一级火焰探测器和所述二级火焰探测器均通过光纤管与所述控制器相连。
可选地，所述工作模式包括：初级模式、贫贫模式、二级模式以及预混模式。
可选地，由所述初级模式切换到所述贫贫模式的过程包括：
二级喷嘴向二级燃烧区供入燃料，若二级火焰探测器探测到火焰信号，则成功进入贫贫模式；若二级火焰探测器未探测到火焰信号，则继续通入燃料，直至二级火焰探测器探测到火焰信号为止。
可选地，由所述贫贫模式切换到所述二级模式的过程包括：
一级燃烧区停止燃料供应，同时二级燃烧区增大燃料量，若一级火焰探测器的信号消失超过3秒，则进入二级模式。
可选地，由所述二级模式切换到所述预混模式的过程包括：
一级喷嘴向一级燃烧区供入燃料，一级燃烧区转变为预混室，二级燃烧区同步降低燃料量，进入预混模式；
预混模式下，若一级火焰探测器探测到一级燃烧区内重新出现火焰，则立即切断一级燃烧区的燃料供应，避免因回火造成的火焰筒烧蚀。
发明至少存在以下有益技术效果：
本申请的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室，采用火焰探测器作为不同工作模式切换的判据，不仅能够保证燃烧室模式切换的可靠性，同时能够防止燃烧室中的预混室出现回火，大大降低燃烧室工作的风险。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室示意图；
图2是本申请一个实施方式的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室的一级火焰探测器安装示意图；
图3是本申请一个实施方式的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室起动点火过程流程图；
图4是本申请一个实施方式的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室由初级模式切换至贫贫模式流程图；
图5是本申请一个实施方式的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室由贫贫模式切换至二级模式流程图；
图6是本申请一个实施方式的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室由二级模式切换至预混模式流程图。
其中：
1-火焰筒；2-一级燃烧区；3-二级燃烧区；4-中心体；5-燃烧室；6-一级火焰探测器；7-二级火焰探测器；8-控制器；9-一级喷嘴；10-二级喷嘴；11-衬套；12-机匣；13-主燃孔；14-一级通孔；15-二级通孔；16-光纤管；17-安装座；18-转接座。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1至图6对本申请做进一步详细说明。
本申请提供了一种干低排放燃气涡轮发动机燃烧室，该燃烧室5包括：火焰筒1、一级火焰探测器6、二级火焰探测器7、控制器8、一级喷嘴9以及二级喷嘴10。
具体的，火焰筒1包括一级燃烧区2和二级燃烧区3，其中，一级燃烧区2位于火焰筒1外侧，二级燃烧区3位于火焰筒1中心；火焰筒1还具有中心体4，中心体4整体呈环状，一级燃烧区2与二级燃烧区3通过火焰筒1的中心体4分隔开来。一级喷嘴9设置在火焰筒1上，用于向一级燃烧区2供应燃料，二级喷嘴10通过紧固螺栓紧固连接在中心体4中，用于向二级燃烧区3供应燃料。火焰筒1外侧开设有与一级燃烧区2相互对应的主燃孔13，燃烧室5还包括衬套11和机匣12，衬套11同轴套设在火焰筒1的外侧，机匣12同轴套设在衬套11的外侧，衬套11与机匣12均具有一级通孔14，一级通孔14与主燃孔13在同一轴线上，一级火焰探测器6定位在一级通孔14处，一级火焰探测器6用于探测一级燃烧区2内的火焰信号。在二级喷嘴10上具有二级通孔15，二级通孔15与二级燃烧区3在同一轴线上，二级火焰探测器7定位在二级通孔15处，二级火焰探测器7用于探测二级燃烧区3内的火焰信号。控制器8被编程为基于来自一级火焰探测器6和二级火焰探测器7的信号来控制燃烧室5在不同工作模式下进行切换。
如图2所示，在本实施例中，一级火焰探测器6的安装方式为，在机匣12的一级通孔14处焊接固定有安装座17，安装座17上螺栓紧固连接转接座18，转接座18通过螺纹连接与一级火焰探测器6固定。二级火焰探测器7的安装方式为，通过焊接方式固定在二级喷嘴10的二级通孔15处。
本实施例中，优选一级火焰探测器6和二级火焰探测器7均为紫外线光学火焰探测器，且一级火焰探测器6和二级火焰探测器7均通过光纤管16与控制器8相连。
本申请的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室的工作模式包括初级模式、贫贫模式、二级模式以及预混模式。
如图3所示，本申请的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室的起动点火过程具体为：先由一级喷嘴9向一级燃烧区2内供入燃料，点火电嘴打火，若一级火焰探测器6探测到火焰信号，则成功进入初级模式；若一级火焰探测器6未探测到火焰信号，则继续向一级燃烧区2供入燃料，重新点火，直至一级火焰探测器6探测到火焰信号为止。
如图4所示，本申请的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室的从初级模式进入贫贫模式的过程具体为：二级喷嘴10开始向二级燃烧区3内供入燃料，若二级火焰探测器7探测到火焰信号，则成功进入贫贫模式；若二级火焰探测器7未探测到火焰信号，则继续通入燃料，直至二级火焰探测器7探测到火焰信号为止。
如图5所示，本申请的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室的从贫贫模式切换至二级模式的过程具体为：停止向一级燃烧区2供应燃料，同时二级燃烧区3增大燃料量，若一级火焰探测器6信号消失超过3秒，则说明一级燃烧区2火焰已经熄灭，成功进入二级模式。
如图6所示，本申请的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室的从二级模式切换至预混模式的过程具体为：一级喷嘴9重新向一级燃烧区2供入燃料，一级燃烧区2转变为预混室，二级燃烧区3同步降低燃料量，成功进入预混模式。预混模式下，若一级火焰探测器6探测到一级燃烧区2内重新出现火焰，则代表预混室出现回火，此时立即切断一级燃烧区2燃料供应，避免因回火造成的火焰筒1烧蚀。
本申请的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室，采用火焰探测器作为不同工作模式切换的判据，不仅能够保证燃烧室模式切换的可靠性，同时能够防止燃烧室中的预混室出现回火，大大降低燃烧室工作的风险。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种干低排放燃气涡轮发动机燃烧室，其特征在于，包括：
火焰筒(1)，所述火焰筒(1)包括一级燃烧区(2)以及二级燃烧区(3)，所述一级燃烧区(2)与所述二级燃烧区(3)通过中心体(4)分隔开，所述一级燃烧区(2)中设置有一级火焰探测器(6)，所述二级燃烧区(3)中设置有二级火焰探测器(7)；
一级喷嘴(9)，用于为所述一级燃烧区(2)供应燃料；
二级喷嘴(10)，用于为所述二级燃烧区(3)供应燃料；
控制器(8)，所述控制器(8)能够根据所述一级火焰探测器(6)以及所述二级火焰探测器(7)的信号来控制燃烧室(5)在不同的工作模式下进行切换；
所述工作模式包括：初级模式、贫贫模式、二级模式以及预混模式；
由所述初级模式切换到所述贫贫模式的过程包括：
二级喷嘴(10)向二级燃烧区(3)供入燃料，若二级火焰探测器(7)探测到火焰信号，则成功进入贫贫模式；若二级火焰探测器(7)未探测到火焰信号，则继续通入燃料，直至二级火焰探测器(7)探测到火焰信号为止；
由所述贫贫模式切换到所述二级模式的过程包括：
一级燃烧区(2)停止燃料供应，同时二级燃烧区(3)增大燃料量，若一级火焰探测器(6)的信号消失超过3秒，则进入二级模式；
由所述二级模式切换到所述预混模式的过程包括：
一级喷嘴(9)向一级燃烧区(2)供入燃料，一级燃烧区(2)转变为预混室，二级燃烧区(3)同步降低燃料量，进入预混模式；
预混模式下，若一级火焰探测器(6)探测到一级燃烧区(2)内重新出现火焰，则立即切断一级燃烧区(2)的燃料供应，避免因回火造成的火焰筒(1)烧蚀。
2.根据权利要求1所述的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室，其特征在于，所述火焰筒(1)上开设有主燃孔(13)；
所述燃烧室(5)还包括：衬套(11)以及机匣(12)，所述衬套(11)同轴套设在所述火焰筒(1)的外侧，所述机匣(12)同轴套设在所述衬套(11)的外侧，所述衬套(11)与所述机匣(12)上均开设有一级通孔(14)，所述一级通孔(14)与所述主燃孔(13)在同一轴线上。
3.根据权利要求2所述的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室，其特征在于，所述机匣(12)的所述一级通孔(14)处焊接固定安装座(17)，所述安装座(17)上螺栓固定转接座(18)，所述转接座(18)通过螺纹连接与所述一级火焰探测器(6)固定。
4.根据权利要求3所述的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室，其特征在于，所述二级喷嘴(10)上开设有二级通孔(15)，所述二级通孔(15)与所述二级燃烧区(3)在同一轴线上。
5.根据权利要求4所述的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室，其特征在于，所述二级火焰探测器(7)通过焊接方式固定在所述二级喷嘴(10)的所述二级通孔(15)处。
6.根据权利要求5所述的干低排放燃气涡轮发动机燃烧室，其特征在于，所述一级火焰探测器(6)和所述二级火焰探测器(7)均为紫外线光学火焰探测器，且所述一级火焰探测器(6)和所述二级火焰探测器(7)均通过光纤管(16)与所述控制器(8)相连。
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