DE10058688A1

DE10058688A1 - Dämpferanordnung zur Reduktion von Brennkammerpulsationen

Info

Publication number: DE10058688A1
Application number: DE10058688A
Authority: DE
Inventors: Jaan Hellat; Stefan Tschirren; Peter Stuber; Christian Oliver Paschereit
Original assignee: Alstom Schweiz AG
Current assignee: Ansaldo Energia IP UK Ltd
Priority date: 2000-11-25
Filing date: 2000-11-25
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2020-11-26
Also published as: US20020100281A1; GB2373847B; GB0128169D0; GB2373847A; DE10058688B4; US6546729B2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dämpferanordnung zur Reduktion von sich innerhalb einer Gasturbine (1) ausbildenden Brennkammerpulsationen, mit einem Brennkammergehäuse (8), das stromauf eine Frontplatte (2) mit einer Vielzahl, die Frontplatte (2) durchragende, einzelner Brenner (6) sowie Dämpfungselemente (7, 7a, 7b) vorsieht, stromab mit einer Turbinenstufe (9) verbunden und von einem Turbinengehäuse (3) umgeben ist, das an die Brenner (6) angepasste, erste Öffnungen (5a) aufweist, durch die die Brenner (6) stromauf hindurchragen. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass innerhalb des Turbinengehäuses (9) neben den an die Brenner (6) angepassten ersten Öffnungen (5a) verschließbare, zweite Öffnungen (5b) vorgesehen sind, durch die ein Einsetzen und Abstimmen der Dämpfungselemente (7, 7a, 7b) möglich ist.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Strömungsmaschinen. Sie betrifft eine Dämpferanordnung für die Reduktion von Brennkammerpulsationen in einer Gasturbine.

Stand der Technik

Bei der Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen in einer Brennkammer einer Gasturbine hat sich die sogenannte magere Vormischverbrennung etabliert. Hierbei werden der Brennstoff und die Verbrennungsluft möglichst gleichmässig vorgemischt und anschliessend in die Brennkammer geleitet. Um ökologischen Gesichtspunkten gerecht zu werden, achtet man auf eine niedrige Flammentemperatur mittels einem grossen Luftüberschuss. Auf diese Weise kann die Stickoxidbildung klein gehalten werden. Eine Brennkammer einer Gasturbine mit Vormischbrennern ist beispielsweise bekannt aus der EP 387 532 A1.
In derartigen Brennkammern entstehen durch sich gegenseitiges Aufschaukeln zwischen thermischen und akustischen Störungen sogenannte thermoakustische Schwingungen, die derart grosse Schwingungsamplituden annehmen können, bei denen die Gasturbine an ihre Grenze mechanischer Belastbarkeit stösst. Um dem vorzubeugen, sind in heutigen Gasturbinenbrennkammern Dämpfer vorgesehen, mit denen die möglichen Schwingungsamplituden verkleinert oder sogar eliminiert werden.
Beispielhaft zeigt die EP 597 138 B1 eine Ringbrennkammer mit innerhalb der Frontplatte der Ringbrennkammer befestigten Brennern und Dämpfern, die abwechselnd nebeneinander in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Dämpfer sind über ein verschliessbares Mannloch in der äusseren Mantelfläche der Ringbrennkammer zugänglich und damit in ihrer Dämpfungsfrequenz manuell einstellbar. Diese Einstellbarkeit ist deshalb wichtig, da nach Neuinbetriebnahme einer Gasturbine erst unter Betriebsbedingungen die Pulsationsfrequenzen sowie die räumliche Ausbildung der Brennkammerpulsationen in der Brennkammer erfasst werden können, und entsprechende dämpfende Massnahmen ergriffen werden können. Bekanntermassen handelt es sich bei der zu erzielenden Dämpfung um die Dämpfung von sogenannten Reintonkomponenten, wobei einzelne Frequenzpeaks im Lärmspektrum verkleinert werden sollen. Typischerweise findet man die schmalbandigen Schwingungsanregungen hoher Amplitude im Frequenzbereich von 50 bis 600 Hz. Als Dämpfer kommen sogenannte Helmholz-Resonatoren und λ/4- Rohre zum Einsatz, die entsprechend der zu dämpfenden Schwingungsamplitude hinsichtlich ihrer Dämpfungsfrequenz abzustimmen sind.
Ein Eingriff in die Dämpfungsfrequenz der Dämpfer bedingt das Abdecken der Gasturbine insoweit, als dass das Öffnen der Ringbrennkammer und anschliessend die Montage von entsprechend abgestimmten Dämpfungselementen möglich ist. Hinsichtlich des Maschinenausfalls ist dieser Eingriff in die Gasturbine entsprechend Zeit- und auch kostenintensiv und bedingt höchste Sorgfalt in Bezug auf die Arbeitstechnik, denn in der Gasturbine dürfen keinerlei Gegenstände verbleiben, die anschliessend gegebenenfalls zum Defekt der hochempfindlichen Beschaufelung einer Grenzleistungsmaschine führen könnten. Darüber hinaus ist die Abstimmung der Dämpfungsfrequenz der Dämpfungselemente nur in gewissen Grenzen möglich. Eine Begrenzung ist in den Platzverhältnissen zu sehen, die in der Brennkammer zur Verfügung stehen. Zudem können nicht vollumfänglich die unterschiedlichen Brennkammerpulsationen bei verschiedenen Betriebszuständen der Gasturbine, wie Vollast oder Teillast, Gasbetrieb oder Ölbetrieb in Verbindung mit einer variierenden Umgebungstemperatur und unterschiedlichen Brennstoff/Luft-Verhältnissen bei der fixen Installation der Dämpfer berücksichtigt werden. Es können somit bei besonderen Lastpunkten und Betriebszuständen Frequenzpeaks verbleiben, deren Wirkung zwar nicht unmittelbar schädlich sind, deren Höhe dennoch wünschenswerterweise zu senken sind.
Die aus der genannten EP 597 138 bekannte Dämpferinstallation erlaubt zwar ausreichend gute Dämpfungseigenschaften, ist aber in ihrer Flexibilität dahingehend eingeschränkt, sich auf veränderte Situationen im Gesamtsystem Gasturbine auf einfache Art anzupassen.
Die DE 196 40 980 zeigt ebenfalls eine Vorrichtung zur Dämpfung von thermoakustischen Schwingungen in einer Brennkammer, bei der die Dämpferanordnung einen Helmholtz-Resonator mit einem Resonanzvolumen und einem Dämpfungsrohr umfasst. Zur Erzielung einer grösseren Dämpferleistung ist der Helmholtz-Resonator mit einer Wandung, die als mechanische Feder ausgebildet ist, versehen. Zudem ist an dieser schwingenden Wandung des Resonanzvolumens eine mechanische Masse angeordnet, mit der das virtuelle Volumen des Helmholtz- Resonators beeinflusst wird. Auch dieser bekannte Helmholtz-Resonator ist nicht ohne weiteres zwecks nachträglichem Anpassen der Dämpfungsfrequenz zugänglich. Vielmehr bedingt auch diese Installation entsprechend zeit- und kostenintensive Demontage- bzw. Montagemassnahmen, für die Abstimmung der Dämpfungsfrequenzen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dämpferanordnung für die Reduktion von sich innerhalb einer Gasturbine ausbildenden Brennkammerpulsationen derart vorzusehen, so dass es möglich ist, bessere Dämpfungseigenschaften durch einfach installierbare und einfach zugängliche Dämpferanordnungen zu erzielen, deren Dämpfungseigenschaften darüber hinaus ohne grossen Aufwand einstellbar sind. Dabei soll zumindest die Einstellbarkeit der Dämpfungsfrequenzen ohne ein Abschalten oder gar Abdecken der Gasturbine möglich sein. Darüber hinaus soll die Verwendung grösserer Dämpfervolumina ohne wesentlichen Eingriff in bekannte Brennkammergeometrien möglich sein, wobei diese grösseren Dämpfervolumina Dämpfungseigenschaften aufweisen, die bisher nicht erzielbar waren.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Die erfindungsgemässe Dämpferanordnung für eine Gasturbine zeichnet sich dadurch aus, dass innerhalb des Turbinengehäuses neben den, an die Brenner angepassten Öffnungen weitere verschliessbare Öffnungen vorgesehen sind, durch die Dämpfungselemente einsetzbar und abstimmbar sind. Von besonderem Vorteil ist, dass zum Einsetzen und/oder Abstimmen eines Dämpfungselements lediglich diese verschliessbare Öffnung abgedeckt werden muss, was im Vergleich zu den nötigen Massnahmen an konventionellen Gasturbinenanlagen einfacher und schneller möglich ist. Die Dämpfungselemente sind quasi von aussen durch das Turbinengehäuse einsetzbar, ohne dass in Zeit- und kostenintensiven Verfahren wesentliche Bereiche einer Gasturbine abgedeckt werden müssen, nur um Zugang zu dem Inneren des Gasturbinengehäuses zu gewähren.
Von weiterer Bedeutung ist, dass Brenner und Dämpfungselemente gegeneinander austauschbar sind, da die in einer bevorzugten Ausführungsform Öffnungen für die Brenner und die Öffnungen für die Dämpfungselemente identisch ausgebildet sind. Identisch ausgebildete Öffnungen für Brenner und Dämpfungselemente erlauben nämlich in der unmittelbaren Nähe von Orten mit erhöhten Brennkammerpulsationen in einer Brennkammer, Brenner gegen Dämpfungselemente und an Orten mit niedrigen thermoakustischen Störungen Dämpfungselemente durch Brenner auszutauschen. Auf diese Weise besteht grösst mögliche Flexibilität, um eine optimale Dämpfung von Brennkammerpulsationen herbeizuführen. Somit kommt man mit der erfindungsgemässen Ausgestaltung auch dem lange bestehenden Bedarf entgegen, eine vollkommen individuelle Anpassung einer Gasturbine vor Ort auf einfache Art vornehmen zu können. Bekanntermassen kann nämlich erst eine Erfassung der Brennkammerpulsationen in verschiedenen Lastpunkten nach Erstinbetriebnahme vorgenommen werden. Dieses Vorgehen stellt sich durch von aussen einsetzbare und einstellbare Dämpfungselemente besonders einfach dar und erlaubt ein überaus schnelles Vorgehen in der gesamten Abstimmung.
Vorteilhaft sind die Öffnungen für die Brenner in einer Frontplatte unmittelbar zur Brennkammer hin derart ausgestaltet, dass an diese Öffnungen auch die Dämpfungselemente anflanschbar sind. Zwischen den Öffnungen in der Frontplatte und den verschliessbaren Öffnungen im Turbinengehäuse ist ein Abstand derart vorgesehen, so dass Dämpfungselemente darin vollständig einbringbar sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Dämpfungselemente durch die verschliessbaren Öffnungen aus dem Turbinengehäuse herausragen. Die Dämpfungselemente sind in diesem Fall von aussen äusserst einfach manipulierbar, so dass auch während des Betriebs der Gasturbine ein Abstimmen installierter Dämpfungselemente einfach möglich ist. Somit kann die Abstimmung der Dämpfungselemente in der Gasturbine bei verschiedenen Lastpunkten vorgenommen werden, ohne die Maschine zwischenzeitlich abstellen zu müssen. Demzufolge ist es nicht mehr nötig ein äusserst zeitintensives iteratives Verfahren durchzuführen, um spezielle Lastpunkte anzufahren und anschliessend eine zugehörige Abstimmung vorzunehmen.
Bei einer modernen Gasturbine mit Ringbrennkammer können die Dämpferelemente jede Position einnehmen, die auch ein Brenner einnehmen kann, nämlich radial nebeneinander oder in Umfangsrichtung nebeneinander.
Mit Vorteil gelangen λ/4-Rohre und Helmholz-Resonatoren als Dämpferelemente zum Einsatz, die zudem nach aussen hin mit einer Abstimmvorrichtung versehen sind, die eine unmittelbare Beeinflussung der Dämpfervolumina erlaubt. Typischerweise können mit λ/4-Rohren höhere Schwingungsfrequenzen gedämpft werden und mit Helmholz-Resonatoren tiefere Schwingungsfrequenzen, wobei der Frequenzbereich der thermoakustischen Störungen bei etwa 50 Hz nach unten und etwa bei 600 Hz nach oben begrenzt ist.
Ferner ist es möglich mittels einer Abstimmvorrichtung jedes Dämpfungselement, ob mit einem offenen oder geschlossenen Regelkreis, einzustellen. Bei einem geschlossenen Regelkreis werden diesem die Schwingungsfrequenzen der Brennkammerpulsationen direkt zugeführt. Der geschlossene Regelkreis ermöglicht ein selbständiges Abstimmen der Dämpferelemente, so dass eine möglichst genau Anpassung der Dämpfungsfrequenzen an die Schwingungsfrequenzen der thermoakustischen Störungen in jedem Betriebspunkt der Gasturbine erfolgt.
Im Rahmen eines offenen Regelkreises hingegen können die Dämpfungselemente mit externen Steuer- und Regelgrößen eingestellt werde.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Pfeile in den Figuren symbolisieren Massenströmungen. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise Schnittdarstellung durch eine Gasturbinenanlage mit einem Dämpfungselement;
Fig. 2a eine weitere teilweise Schnittdarstellung der Gasturbine mit vergrössert dargestelltem Dämpfungselement;
Fig. 2b eine weitere teilweise Schnittdarstellung der Gasturbine mit vergrössert dargestelltem Dämpfungselement;
Fig. 3a eine teilweise Abwicklung von in Umfangsrichtung einer Gasturbine nebeneinander angeordneten Brennern und Dämpfungselementen;
Fig. 3b eine weitere teilweise Abwicklung von in Umfangsrichtung einer Gasturbine nebeneinander angeordneten Brennern und Dämpfungselementen;
Fig. 4a einen Helmholz-Resonator mit einer Abstimmvorrichtung;
Fig. 4b ein λ/4-Rohr mit einer Abstimmvorrichtung; und
Fig. 5 ein mit einer Regelung verbundenes Dämpfungselement.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit

Fig. 1 zeigt von einer Gasturbinenanlage 1 die oberhalb einer Maschinenachse 11 liegende Hälfte. Stromaufwärts einer Brennkammer 12 ist auf einem Rotor 14 ein Verdichter 10 angeordnet ist und stromabwärts dieser Brennkammer 12 eine Turbinenstufe 9. Die Gasturbine 1 ist mit einem Turbinengehäuse 3 abgedeckt. Durch Öffnungen 5a in diesem Turbinengehäuse 3 ragen Brenner 6 in die Gasturbine 1 hinein, wobei die Brenner 6 innerhalb der Gasturbine 1 ebenfalls durch ein Brennkammergehäuse 8 bis zu einer die Brennkammer 12 begrenzenden Frontplatte 2 reichen. Neben diesen Öffnungen 5a in dem Turbinengehäuse 3 existieren weitere Öffnungen 5b, durch die erfindungsgemäss ein Dämpfungselement 7 eingebracht ist. Das dargestellte Dämpfungselement 7 ragt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus dem Turbinengehäuse 3 heraus. Die Öffnungen 5a und 5b sind von identischer Grösse, so dass wahlweise durch diese Öffnungen 5a und 5b Brenner 6 oder Dämpfungselemente 7 installierbar sind. Gleiches trifft auch für entsprechende Öffnungen in der Frontplatte 2 zu, wie anhand der Fig. 2a und Fig. 2b weiter unten erläutert ist.
Die Brenner 6 arbeiten vorzugsweise nach dem Prinzip der Vormischung, das heisst, vor dem Einleiten in die Brennkammer 12 wird hochverdichtete Luft (durch Pfeile symbolisiert) aus dem Verdichter 10 zum Brennern 6 geführt und mit Brennstoff vermischt. Die sogenannte Vormischverbrennung sorgt für niedrige Verbrennungstemperaturen und somit für gewünscht niedrigen Schadstoffwerte, und hier insbesondere für einstellige NOx-Werte.
Thermoakustische Schwingungen, wie sie bei der Vormischverbrennung auftreten können, werden mittels der bereits erwähnten Dämpfungselemente 7 auf ein unschädliches Niveau reduziert. Da die thermoakustischen Störungen erst nach Inbetriebnahme der Gasturbinenanlage 1 ermittelt werden können, ist die Installation von Dämpfungselementen auch dann erst sinnvoll und effektiv möglich. Gasturbinen zeigen nämlich eher ein individuelles Schwingungsverhalten, so dass erst nach Fertigstellung das individuelle Schwingungsverhalten im Hinblick auf Anregungsfrequenz und Anregungsort der Störungen ermittelt werden kann. Erfindungsgemäss ist nun vorgesehen, das Turbinengehäuse einer Gasturbinenanlage 1 mit Öffnungen 5a und 5b zu versehen, so dass im betriebsfertigen Zustand Brenner 6 und Dämpfungselemente 7 gemäss einer Schwingungsanalyse ausgetauscht werden können.
Die Erfindung geht noch einen Schritt weiter: Durch dass Hinausragen von Dämpfungselementen 7 über das Turbinengehäuse nach Aussen, ist ein Abstimmen der Dämpfungselemente 7 sogar während des Betriebs der Gasturbinenanlage 1 möglich. Hierfür ist das Dämpfungselement 7 mit einer Abstimmvorrichtung 15 versehen, mit der unmittelbar das Dämpfungsvolumen an betriebsbedingte thermoakustische Störungen angepasst werden kann. Die bisher bekannten iterativen und damit zeitintensiven Verfahren zur Beseitigung thermoakustischer Störungen, nämlich Erfassen von Schwingungsfrequenzen und Orten höchster Anregung unter verschiedenen Betriebsbedingungen, anschliessend Abstellen und Abdecken der Anlage, um Dämpfungselemente in ihren Eigenschaften an die Störungen abzustimmen und Wiederverschliessen der Anlage, entfallen mit den Dämpfungselementen nach der Erfindung vollständig. Sind die Dämpfungselemente 7 installiert, so können die Dämpfungselemente 7 über die Abstimmvorrichtung 15 direkt und während des Betriebs der Gasturbine 1 in verschiedenen Lastpunkten angepasst werden.
Damit das Dämpfungselement 7 ein stabiles und damit von Temperaturschwankungen weitgehend unabhängiges Dämpfungsverhalten zeigt, ist an dem Dämpfungselement 7 eine Spülleitung 13 angeordnet, durch die im Betriebsfall komprimierte Luft des Verdichters 10 dem Dämpfungsvolumen zwecks Kühlung zugeführt wird. Aus dem Dämpfungsvolumen strömt somit permanent eine bestimmte Luftmenge in die Brennkammer 12. Das Dämpfungsverhalten eines auf diese Weise gespülten und damit gekühlten Dämpfungselementes 7 bleibt dabei unbeeinflusst von der eigentlichen Luftströmung.
Die Fig. 2a und Fig. 2b zeigen in Schnittdarstellungen zwei weitere Ausgestaltungen der Erfindung. So ist in der Fig. 2a ein Dämpfungselement 7 vollständig zwischen der Frontplatte 2 und der verschliessbaren Öffnung 5b angeordnet, wohingegen das Dämpfungselement 7 in der Fig. 2b durch die verschliessbare Öffnung 5b aus dem Turbinengehäuse 3 herausragt. Wie die Fig. 2a und Fig. 2b zeigen, sind die Dämpfungselemente 7 nicht mit einer Abstimmvorrichtung 15 ausgestattet. Weiterhin ersichtlich ist, dass die Öffnungen 5b in dem Turbinengehäuse 3 fluchtend zu weiteren Öffnungen 4 in der Frontplatte 2 angeordnet sind, so dass Dämpfungselemente 7 durch die Öffnung 5b bis zur Brennkammer 12 hin eingeführt werden können. Diese Massnahme eröffnet eine äussert einfache und schnelle Montage bzw. Demontage von Dämpfungselementen 7 oder Brennern 6, wie strichliert angedeutet ist. Da Dämpfungselemente 7 und Brenner 6 über die gleiche Anschlußstruktur verfügen, ist es möglich Dämpfungselemente und Brenner beliebig miteinander auszutauschen und in die Öffnungen 4 einzusetzen.
Die Fig. 3a und Fig. 3b zeigen jeweils eine teilweise Abwicklung von ansonsten in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Brenner 6 und Dämpfungselemente 7a, 7b. Die Fig. 3a enthält als Dämpfungselement 7a einen Helmholz-Resonator und die Fig. 3b offenbart als Dämpfungselement 7b ein λ/4-Rohr 7b. Beide gelangen bei verschiedenen Frequenzen mit Vorzug zum Einsatz. Ein Helmholz-Resonator 7a dient eher der Dämpfung von Schwingungen mit tiefen Frequenzen, hingegen wird ein λ/4-Rohr 7b eher bei höheren Frequenzen eingesetzt; dabei erstreckt sich der Frequenzbereich für thermoakustische Störungen in Gasturbinenanlagen von etwa 50 Hz bis 600 Hz, vorzugsweise 70-300 Hz.
Aus Fig. 4a geht hervor, wie mittels einer bereits oben beschriebenen Abstimmvorrichtung 15 Einfluss auf das Volumen in einem Helmholz-Resonator 7a genommen werden kann. Hierbei ist innerhalb des Volumens des Helmholz- Resonators eine stempelartig ausgebildete Abstimmvorrichtung 15 vorgesehen, die längs Ihres Stempelhubs (siehe Doppelpfeildarstellung) beweglich ist, wodurch das Helmholzvolumen variabel angepasst werden kann. Fig. 4b zeigt eine derartige Abstimmvorrichtung 15 in einem λ/4-Rohr 7b. Durch die Einflussnahme auf die Grösse des Volumens des Helmholz-Resonators 7a bzw. des λ/4-Rohrs 7b kann auf eine zu dämpfende Schwingungsfrequenz individuell abgestimmt werden.
Eine weiterführende Ausgestaltung der Abstimmung wird durch Fig. 5 verdeutlicht. Hier ist die Abstimmvorrichtung 15 über eine Stellvorrichtung 16 mit einer Regelung 17 verbunden. Wird der Regelung 17 eine feste Schwingungsfrequenz f_p vorgegeben, so stellt die Regelung 17 über die Stellvorrichtung 16 das Volumen des Dämpfungselements 7 entsprechend ein, um das Dämpfungselement 7 auf die zu dämpfende Schwingungsfrequenz f_p abzustimmen. Man spricht hierbei von einem offenen Regelkreis. Alternativ zu dieser offenen Regelung, kann die Schwingungsfrequenz f_p in der Brennkammer 12 gemessen werden und direkt der Regelung 17 als Istwert zugeführt werden, woraufhin die Volumengrösse als Sollwert an die Stellvorrichtung 16 übermittelt wird. Somit ergibt sich ein geschlossener Regelkreis, der eine schnelle und individuelle Abstimmung auf thermoakustische Störungen in jedem Betriebspunkt der Gasturbinenanlage selbständig ermöglicht.
Es wird darauf hingewiesen, dass jeder Brenner 6 bzw. jedes Dämpfungselement 7 in einer Gasturbine 1 jede geeignete Position einnehmen kann; somit können Brenner 6 und/oder Dämpfungselemente 7 sowohl radial nebeneinander als auch in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnet sein. Dabei kann gegebenenfalls auf eine Spülung zwecks Kühlung zurückgegriffen werden, wie oben beschrieben. Bezugszeichenliste 1 Gasturbinenanlage
2 Frontplatte
3 Turbinengehäuse
4 Öffnung in der Frontplatte
5a, 5b Öffnung im Turbinengehäuse
6 Brenner
7 Dämpfer
7a Helmholzresonator
7b λ/4-Rohr
8 Brennkammergehäuse
9 Turbinenstufe
10 Verdichter
11 Maschinenachse
12 Brennkammer
13 Spülleitung
14 Rotor
15 Abstimmvorrichtung
16 Stellvorrichtung
17 Regelung
f_p Schwingungsfrequenz

Claims

1. Dämpferanordnung zur Reduktion von sich innerhalb einer Gasturbine (1) ausbildenden Brennkammerpulsationen, mit einem Brennkammergehäuse (8), das stromauf eine Frontplatte (2) mit einer Vielzahl einzelner, die Frontplatte (2) durchragende, Brenner (6) sowie Dämpfungselemente (7, 7a, 7b) vorsieht, stromab mit einer Turbinenstufe (9) verbunden und von einem Turbinengehäuse (3) umgeben ist, das an die Brenner (6) angepasste, erste Öffnungen (5a) aufweist, durch die die Brenner (6) stromauf hindurchragen, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Turbinengehäuses (9) neben den, an die Brenner (6) angepassten ersten Öffnungen (5a) verschliessbare, zweite Öffnungen (5b) vorgesehen sind, durch die ein Einsetzen und Abstimmen der Dämpfungselemente (7, 7a, 7b) möglich ist.

2. Dämpferanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die, an die Brenner (6) angepassten, ersten Öffnungen (5a) sowie die verschliessbaren, zweiten Öffnungen (5b) innerhalb des Turbinengehäuses (3) identisch ausgebildet sind.

3. Dämpferanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Frontplatte (2) dritte Öffnungen (4) vorgesehen sind, durch die die Brenner (6) sowie die Dämpfungselemente (7, 7a, 7b) hindurchragen, wobei diese dritten Öffnungen (4) derart ausgebildet sind, dass ein Einsetzen eines Brenners (6) oder Dämpfungselementes (7, 7a, 7b) möglich ist.

4. Dämpferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Öffnungen (4) innerhalb der Frontplatte (2), durch die die Brenner (6) oder die Dämpfungselemente (7, 7a, 7b) hindurchragen, identisch ausgebildet sind.

5. Dämpferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Frontplatte (2) und den verschliessbaren zweiten Öffnungen (5b) des Turbinengehäuses (3) ein Abstand vorgesehen ist, dass der Abstand derart bemessen ist, dass ein Dämpfungselement (7, 7a, 7b) vollständig zwischen der Frontplatte (2) und dem Turbinengehäuse (3) einbringbar ist.

6. Dämpferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Dämpfungselemente (7, 7a, 7b) vorgesehen sind, die stromauf jeweils durch eine verschliessbare, zweite Öffnung (5b) aus dem Turbinengehäuse (3) hindurchragen und mit diesem, lösbar fest verbindbar sind.

7. Dämpferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (12) eine Ringbrennkammer ist, deren Frontplatte (2) ringförmig ausgebildet ist, und dass die dritten Öffnungen (4) innerhalb der Frontplatte (2) in Umfangsrichtung und/oder in Radialrichtung zur ringförmigen Frontplatte (2) nebeneinander angeordnet sind.

8. Dämpferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Brenner (6) und/oder Dämpfungselemente (7, 7a, 7b) vorgesehenen, dritten Öffnungen (4) in der Frontplatte (2) sowie die ersten und zweiten Öffnungen (5a, 5b) innerhalb des Turbinengehäuses (3) koaxial zueinander angeordnet sind.

9. Dämpferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente (7, 7a, 7b) jeweils ein Dämpfungsvolumen aufweisen und in Art eines Helmholtz-Resonators (7a) oder eines λ/4-Rohrs (7b) ausgebildet sind.

10. Dämpferanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Dämpfungsvolumens eines Dämpfungselementes (7, 7a, 7b) das Turbinengehäuse (3) nach Aussen überragt.

11. Dämpferanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ausserhalb des Turbinengehäuses (3) eine das Dämpfungsverhalten jeweils eines Dämpfungselements (7, 7a, 7b) beeinflussende Abstimmvorrichtung (15) vorgesehen ist.

12. Dämpferanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimmvorrichtung (15) in einem offen Regelkreis, d. h. unabhängig von den sich ausbildenden Brennkammerpulsationen, oder in einem geschlossenen Regelkreis, d. h. in unmittelbarer Abhängigkeit der sich ausbildenden Brennkammerpulsationen, betreibbar ist.

13. Dämpferanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines geschlossenen Regelkreises diesem die Schwingungsfrequenz (f_p) der Brennkammerpulsationen zuführbar ist.

14. Dämpferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Dämpfungselement (7, 7a, 7b) zwecks Kühlung mit einer Spülleitung (13) verbunden ist.