DE19928226A1 - Verfahren zur Unterdrückung bzw. Kontrolle von thermoakustischen Schwingungen in einem Verbrennungs-System sowie Verbrennungssystem zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Unterdrückung bzw. Kontrolle von thermoakustischen Schwingungen in einem Verbrennungs-System sowie Verbrennungssystem zur Durchführung des VerfahrensInfo
- Publication number
- DE19928226A1 DE19928226A1 DE19928226A DE19928226A DE19928226A1 DE 19928226 A1 DE19928226 A1 DE 19928226A1 DE 19928226 A DE19928226 A DE 19928226A DE 19928226 A DE19928226 A DE 19928226A DE 19928226 A1 DE19928226 A1 DE 19928226A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- vibrations
- combustion system
- combustion
- control loop
- sensor
- 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.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- 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
- F23M20/005—Noise absorbing means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2210/00—Noise abatement
-
- 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
-
- 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
- F23R2900/00014—Reducing thermo-acoustic vibrations by passive means, e.g. by Helmholtz resonators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Abstract
Bei einem Verfahren zur Unterdrückung bzw. Kontrolle von thermoakustischen Schwingungen, welche in einem Verbrennungssystem mit einem in eine Brennkammer (12) arbeitenden Brenner (11) durch Ausbildung kohärenter bzw. Wirbelstrukturen und einer damit verbundenen periodischen Wärmefreisetzung entstehen, bei welchem Verfahren in einer geschlossenen Regelschleife (24') die Schwingungen detektiert und in Abhängigkeit von den detektierten Schwingungen akustische Schwingungen einer bestimmten Amplitude und Phase erzeugt und in das Verbrennungssystem (10) eingekoppelt werden, wird eine verbesserte Unterdrückung dadurch erreicht, daß innerhalb der Regelschleife (24') die Amplitude der erzeugten akustischen Schwingungen proportional zur Amplitude der detektierten Schwingungen gewählt wird.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verbrennungstechnik,
wie sie insbesondere für Gasturbinen eine Rolle spielt. Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Unterdrückung bzw. Kontrolle von thermoakustischen Schwingun
gen in einem Verbrennungssystem gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verbrennungssystem zur Durchführung des
Verfahrens gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Ein derartiges Verfahren bzw. Verbrennungssystem ist beispielsweise aus dem
Artikel von Paschereit, C. O., Gutmark, E., und Weisenstein, W., "Structure and
Control of Thermoacoustic Instabilities in a Gas-Turbine Combustor", 36th" AIAA
Aerospace Science Meeting and Exhibit, Reno, Nevada, January 12-15, 1998,
bekannt.
Thermoakustische Schwingungen stellen eine Gefahr für jede Art von Verbren
nungsanwendungen bzw. -systemen dar. Sie führen zu Druckschwingungen hoher
Amplitude, zu einer Einschränkung des Betriebsbereiches, und können die uner
wünschten Schadstoffemissionen erhöhen. Dies trifft insbesondere für Verbren
nungssysteme mit geringer akustischer Dämpfung zu, wie sie üblicherweise bei
Gasturbinen vorliegen. Um im Bezug auf Pulsationen und Emissionen eine hohe
Leistungskonversion über einen weiten Betriebsbereich zu ermöglichen, kann eine
aktive Kontrolle bzw. Unterdrückung der Verbrennungsschwingungen notwendig
sein.
In der Vergangenheit sind bereits verschiedene aktive Kontrollsysteme vorge
schlagen worden, die nach dem Prinzip des "Antischalls" arbeiten, d. h., die ther
moakustischen Schwingungen werden detektiert, in der Phase um 180 Grad ge
dreht und in entsprechend verstärkter Form in das System eingekoppelt, um auf
grund dann bei Ueberlagemng mit den thermoakustischen Schwingungen auf
grund der Gegenphasigkeit zu einer Auslöschung zu führen. Die Antischall-Lösun
gen haben sich bei Verbrennungssystemen geringer Leistung als brauchbar er
wiesen. Bei Verbrennungssystemen hoher Leistung mit entsprechend starken
Druckschwankungen wird es jedoch zunehmend schwierig, entsprechende akusti
sche Schwingungen mit vertretbarem Aufwand zu erzeugen und einzukoppeln.
Um auch bei hohen Leistungen eine aktive Kontrolle zu ermöglichen, hat man
deshalb vorgeschlagen, entweder die Brennerflamme selbst über die Brennstoff
zufuhr in Abhängigkeit von den detektierten Instabilitäten zu modulieren (US-A-
5,145,355), oder einen Schwingungserzeuger in Form eines pulsierend betriebe
nen Hilfsbrenners einzuführen (US-A-5,428,951). In beiden Fällen können so über
gezielt erzeugte Schwankungen in der Wärmefreisetzung die gewünschten akusti
schen Schwingungen hoher Leistung erzeugt werden. Nachteilig ist dabei jedoch,
dass diese Art der Schwingungserzeugung massive Eingriffe in das Verbren
nungssystem erfordert und daher beispielsweise bei vorhandenen Konstruktionen
nicht ohne weiteres nachgerüstet werden kann. Darüber hinaus lässt sich ein sol
ches System wegen der Komplexität der dabei ins Spiel kommenden Verbren
nungsvorgänge nur schwer über einen grösseren Betriebsbereich gezielt und sta
bil beeinflussen und regeln.
In der eingangs genannten Druckschrift ist nun eine aktive Kontrolle der thermoa
kustischen Schwingungen vorgeschlagen worden, die nicht auf der Schallaus
löschung beruht, sondern in die Entstehung der Schwingungen eingreift und wie
folgt beschrieben werden kann: Kohärente Strukturen spielen eine entscheidende
Rolle bei Mischungsvorgängen zwischen Luft und Brennstoff. Die Dynamik dieser
Strukturen beeinflusst demzufolge die Verbrennung und damit die Wärmefreiset
zung. Durch Beeinflussung der Scherschicht zwischen dem Frischgasgemisch und
dem rezirkulierten Abgas ist eine Kontrolle der Verbrennungsinstabilitäten möglich.
Eine Möglichkeit der Beeinflussung ist die in der eingangs genannten Druckschrift
beschriebene akustische Anregung. Die akustische Anregung erlaubt eine Unter
drückung der verbrennungsgetriebenen Schwingungen, indem sie die Ausbildung
kohärenter Strukturen verhindert. Durch die Verhinderung der Entstehung von
Wirbelstrukturen am Brenneraustritt wird eine periodische Wärmefreisetzung und
damit die Grundlage für das Auftreten thermoakustischer Schwingungen unter
bunden.
Anders als beim Prinzip des Antischalls, bei dem ein vorhandenes Schallfeld
durch Einbringen eines phasenverschobenen Schallfeldes gleicher Energie aus
gelöscht wird, basiert diese Methode auf der direkten Beeinflussung der Scher
schicht. Diese direkte Beeinflussung der Scherschicht hat den Vorteil, dass die
von aussen eingebrachten Störungen in der Scherschicht selbst verstärkt werden
und daher weniger Energie zur Erzeugung der Störungen benötigt wird als im Fall
der direkten Auslöschung eines Schallfeldes durch Antischall. Die Scherschicht
kann dabei sowohl stromab als auch stromauf des Brenners angeregt werden. Da
nur geringe Leistungen notwendig sind, kann die Schallenergie z. B. von akusti
schen Treibern, insbesondere Lautsprechern oder dgl., in die Strömung einge
bracht werden. Durch Wahl der korrekten Phasendifferenz zwischen Pulsation und
akustischem Anregungssignal kann die Kohärenz der sich entwickelnden Instabi
litätswellen gestört und können die Pulsationsamplituden verringert werden.
Ein beispielhaftes Verbrennungssystem, wie es in der eingangs genannten Druck
schrift verwendet worden ist und sich auch für die vorliegende Erfindung eignet, ist
schematisch in Fig. 1 wiedergegeben. Das Verbrennungssystem 10 umfasst einen
(drallstabilisierten) Brenner 11, der in einer Brennkammer 12 arbeitet. Der Brenner
11 erhält die notwendige Verbrennungsluft über eine Luftzuführung 13. Für die
Brennstoffversorgung ist eine entsprechende Brennstoffzuführung 14 vorgesehen.
Zur Detektion der thermoakustischen Schwingungen, die im Bereich der Flamme
15 entstehen, sind Sensoren 20, . ., 22 vorgesehen, die an der Luftzuführung (Sen
soren 20) und/oder an der Brennkammer (Sensoren 21, 22) angeordnet sein kön
nen. Die Sensoren 20, . ., 22 können zur direkten Detektion der Druckschwankun
gen bzw. -schwingungen als (wassergekühlte) Mikrophone oder andere dynami
sche Druckaufnehmer ausgebildet sein. Die Sensoren 20, . ., 22 können aber auch
ganz oder teilweise als optische Sensoren ausgebildet sein, mit denen über die
Chemilumineszenz z. B. der OH-Moleküle die Schwankungen in der Wärmefreiset
zung detektiert werden können, die mit den thermoakustischen Schwingungen
direkt verknüpft sind.
Die Sensoren 20, . . 22 sind an eine Regelung 23 angeschlossen, die ausgangssei
tig verschiedene Lautsprecher 16, . ., 19 ansteuert, die symmetrisch zur Achse des
Verbrennungssystems 10 wahlweise im Bereich der Luftzuführung 13 und/oder
der Brennkammer 12 angeordnet sind. Die Lautsprecher 16, . ., 19 erzeugen nach
Massgabe der Regelung 23 akustische Schwingungen, die dann in das Verbren
nungssystem 10 eingekoppelt werden und dort die beschriebenen Scherschichten
beeinflussen. Das Verbrennungssystem 10 nach dem Stand der Technik mit den
Sensoren 20, . ., 22 und den Lautsprechern 16, . . 19 bildet - wenn die Schwingungen
an der Brennkammer 12 detektiert werden - die in Fig. 2 dargestellte geschlos
sene Regelschleife 24. Die von den Sensoren 21 und/oder 22 detektierten
Schwingungen in der Brennkammer 12 werden in einem nachfolgenden Filter 25
gefiltert und ggf. verstärkt und anschliessend mittels eines Phasenschiebers 26
mit vorgebbarer Phaseneinstellung 29 in der Phase um einen gewünschten Betrag
verschoben. Das phasenverschobene Signal triggert dann einen Signalgenerator
27, dessen Ausgangssignal in einem Leistungsverstärker 28 mit vorgebbarer Am
plitudeneinstellung 30 verstärkt und zum Ansteuern der Lautsprecher 16, . ., 19 ver
wendet wird. Mit dieser bekannten Regelung, bei der die akustischen Schwingun
gen synthetisch erzeugt werden und die Amplitude dieser Schwingungen fest ein
gestellt ist, ist bei dem verwendeten System bereits eine Unterdrückung (Schwä
chung) der verbrennungsgetriebenen Schwingungen um bis zu 6 dB erreicht wor
den.
Es wäre jedoch wünschenswert, mit einer Anordnung gemäss Fig. 1 eine noch
bessere Unterdrückung zu erreichen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der akustischen Kontrolle ther
moakustischer Schwingungen anzugeben, welches unter Einsatz des Prinzips der
akustischen Anregung der Scherschicht eine deutlich verbesserte Unterdrückung
ermöglicht, sowie ein Verbrennungssystem zur Durchführung eines solchen Ver
fahrens anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 8 ge
löst. Der Kern der Erfindung besteht darin, innerhalb der geschlossenen Regel
schleife, die durch das Verbrennungssystem mit den Sensoren und akustischen
Anregungsmitteln (z. B. Lautsprechern) gebildet wird, eine proportionale Regelung
vorzusehen, d. h., die Amplitude der erzeugten akustischen Schwingungen direkt
proportional zur Amplitude der detektierten Schwingungen auszusteuern. Durch
die proportionale Regelung ergeben sich überraschenderweise Werte für die Un
terdrückung, die bei einem System gemäss Fig. 1 bis zu 20 dB betragen können.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, dass zur Detektion der thermoakustischen Schwingungen entwe
der die damit verbundenen Druckschwankungen akustisch gemessen werden,
oder die damit verbundenen Schwankungen in der Wärmefreisetzung optisch ge
messen werden, wobei zur optischen Messung der Schwankungen in der Wärme
freisetzung insbesondere die Schwankungen in der Chemilumineszenz der OH-
Moleküle gemessen werden.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens
zeichnet sich dadurch aus, dass zur Erzeugung der akustischen Schwingungen
Lautsprecher verwendet werden, welche akustisch an das Verbrennungssystem
angekoppelt sind.
Die im erfindungsgemässen Verbrennungssystem verwendeten Sensoren können
gemäss einer bevorzugten Ausführungsform entweder als Druckschwankungen
aufnehmende Drucksensoren, insbesondere als Mikrophon, ausgebildet sein, oder
als optische Sensoren zur Messung der Chemilumineszenz.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusam
menhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 die schematische Darstellung eines Verbrennungssystems mit
akustischer Kontrolle der thermoakustischen Schwingungen nach
dem Stand der Technik, wie es beispielhaft auch zur Realisierung
der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann;
Fig. 2 das aus dem Stand der Technik bekannte Regelschema des Sy
stems nach Fig. 1;
Fig. 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Regelschemas für das
System nach Fig. 1, wie es bei dem Verfahren nach der Erfindung
Anwendung findet; und
Fig. 4 beispielhafte Messkurven, welche die Unterdrückung einer Druck
schwingung im 100 Hz-Bereich in einem System nach Fig. 1 mit
einem Regelschema gemäss Fig. 3 zeigen.
In Fig. 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Regelschemas wiederge
geben, das im Rahmen der Erfindung anstelle des aus dem Stand der Technik
bekannten Regelschemas (Fig. 2) in einem Verbrennungssystem nach Fig. 1 ein
gesetzt werden kann, um eine verbesserte Unterdrückung der thermoakustischen
Schwingungen zu erreichen. Bei der geschlossenen Regelschleife mit Proportio
nalregelung werden in Abweichung zu Fig. 2 die von den Sensoren 21, 22 abge
gebenen, für die thermoakustischen Schwingungen charakteristischen Detektions
signale an einen P-Regler 31 weitergegeben, der die Signale verstärkt und um
eine vorgegebene Zeitspanne verzögert. Die Verzögerung - die der Phasenver
schiebung in Fig. 2 entspricht - kann dabei direkt im P-Regler 31 erfolgen, oder -
wie in Fig. 3 gezeigt - in einer nachgeschalteten Verzögerungsschaltung 32 mit
Verzögerungszeiteinstellung 33. Das vorverstärkte, verzögerte Signal wird dann
direkt auf den Eingang eines Leistungsverstärkers 28' gegeben, der es auf das für
die Ansteuerung der Lautsprecher 16, . ., 19 erforderliche Leistungsniveau verstärkt.
Die Proportionalregelung bewirkt, dass die Amplitude der erzeugten akustischen
Schwingungen mit der Amplitude der detektierten Verbrennungsschwingungen
proportional steigt und fällt. Diese direkte regeltechnische Verknüpfung der beiden
Schwingungen führt nun überraschenderweise dazu, dass sich eine wesentlich
bessere Unterdrückung der Verbrennungsschwingungen ergibt.
In Fig. 4 sind beispielhafte Messergebnisse aufgetragen, welche die Unter
drückung (in dB) einer Druckschwingung im 100 Hz-Bereich in einem Verbren
nungssystem gemäss Fig. 1 mit einer Proportionalregelung gemäss Fig. 3 zeigen.
Dargestellt sind dabei die normierten Amplituden als Funktion der Phasenver
schiebung (in Grad) zwischen den detektierten und erzeugten Schwingungen für
die akustische Detektion mittels Mikrophon (offene Kreise) und die optische De
tektion über OH-Chemilumineszenz (gefüllte Kreise). Man erkennt, dass sich in
beiden Fällen annähernd gleich die maximale Unterdrückung von mehr als 20 dB
bei einer Phasenverschiebung von etwa 50 Grad ergibt.
Es versteht sich von selbst, dass die notwendige optimale Zeitverzögerung bzw.
Phasenverschiebung vom jeweiligen Verbrennungssystem abhängig ist. Bedeut
sam ist in jedem Fall, dass die akustischen Schwingungen mit einer Leistung er
zeugt und eingekoppelt werden können, die mehrere Zehnerpotenzen kleiner ist
als die thermische Leistung des Verbrennungssystems. Von den akustischen An
regungsmitteln (Lautsprechern 16, . ., 19) ist zu fordern, dass sie - wenn es sich bei
dem Verbrennungssystem 10 um das einer Gasturbine handelt - den in Gasturbi
nen üblichen Vorheiztemperaturen von ca. 400°C standhalten müssen. Weiterhin
sollten sie ca. 0,001% der thermischen Leistung pro Brenner 11 (bei mehreren
Brennern) an das jeweilige Gas (Luft oder Frischgemisch bei Anregung stromauf;
Abgas bei Anregung stromab des Brenners 11) abgeben können.
10
Verbrennungssystem
11
Brenner (drallstabilisiert)
12
Brennkammer
13
Luftzuführung
14
Brennstoffzuführung
15
Flamme
16, . . 19 Lautsprecher
16, . . 19 Lautsprecher
20
Sensor (Luftzuführung)
21
,
22
Sensor (Brennkammer)
23
Regelung
24
,
24
' Regelschleife
25
Filter
26
Phasenschieber
27
Signalgenerator
28
,
28
' Leistungsverstärker
29
Phaseneinstellung
30
Amplitudeneinstellung
31
P-Regler
32
Verzögerungsschaltung
33
Verzögerungszeiteinstellung
Claims (12)
1. Verfahren zur Unterdrückung bzw. Kontrolle von thermoakustischen
Schwingungen, welche in einem Verbrennungssystem (10) mit einem in einer
Brennkammer (12) arbeitenden Brenner (11) durch Ausbildung kohärenter bzw.
Wirbelstrukturen und einer damit verbundenen periodischen Wärmefreisetzung
entstehen, bei welchem Verfahren in einer geschlossenen Regelschleife (24') die
Schwingungen detektiert und in Abhängigkeit von den detektierten Schwingungen
akustische Schwingungen einer bestimmten Amplitude und Phase erzeugt und in
das Verbrennungssystem (10) eingekoppelt werden, dadurch gekennzeichnet, das
innerhalb der Regelschleife (24') die Amplitude der erzeugten akustischen
Schwingungen proportional zur Amplitude der detektierten Schwingungen gewählt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion
der thermoakustischen Schwingungen die damit verbundenen Druckschwankun
gen akustisch gemessen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion
der thermoakustischen Schwingungen die damit verbundenen Schwankungen in
der Wärmefreisetzung optisch gemessen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur optischen
Messung der Schwankungen in der Wärmefreisetzung die Schwankungen in der
Chemilumineszenz der OH-Moleküle gemessen werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass zur Erzeugung der akustischen Schwingungen Lautsprecher (16, . ., 19) ver
wendet werden, welche akustisch an das Verbrennungssystem (10) angekoppelt
sind.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die akustischen Schwingungen mit einer Leistung erzeugt und eingekoppelt
werden, die mehrere Zehnerpotenzen kleiner ist als die thermische Leistung des
Verbrennungssystems (10).
7. Verbrennungssystem zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1, welches Verbrennungssystem (10) einen Brenner (11), eine Brennkammer (12),
eine Luftzuführung (13) für die Zuführung von Verbrennungsluft zum Brenner (11),
wenigstens einen Sensor (20, . ., 22) zur Detektion der thermoakustischen Schwin
gungen sowie Mittel (16, . ., 19) zur Erzeugung und Einkopplung der akustischen
Schwingungen in das Verbrennungssystem (10) umfasst, wobei der wenigstens
eine Sensor (20, . ., 22) und die Mittel (16, . ., 19) zur Erzeugung und Einkopplung der
akustischen Schwingungen in einer geschlossenen Regelschleife (24') angeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der Regelschleife (24') zwischen dem we
nigstens einen Sensor (20, . ., 22) und den Mitteln (16, . ., 19) zur Erzeugung und Ein
kopplung der akustischen Schwingungen ein P-Regler (31) vorgesehen ist.
8. Verbrennungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Sensor (21) als ein Druckschwankungen aufnehmender
Drucksensor, insbesondere als Mikrophon, ausgebildet ist.
9. Verbrennungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Sensor (22) als optischer Sensor zur Messung der Chemilu
mineszenz ausgebildet ist.
10. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung und Einkopplung der akustischen
Schwingungen als Lautsprecher (16, . ., 19) ausgebildet sind.
11. Verbrennungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
innerhalb der Regelschleife (24') dem P-Regler (31) ein Leistungsverstärker (28')
nachgeschaltet ist, welcher die Lautsprecher (16, . ., 19) ansteuert.
12. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch ge
kennzeichnet, dass in der Regelschleife (24') vor den Mitteln zur Erzeugung und
Einkopplung der akustischen Schwingungen bzw. vor den Lautsprechern (16, . ., 19)
Mittel (32) zur einstellbaren zeitlichen Verzögerung des Regelsignals vorgesehen
sind.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19928226A DE19928226A1 (de) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | Verfahren zur Unterdrückung bzw. Kontrolle von thermoakustischen Schwingungen in einem Verbrennungs-System sowie Verbrennungssystem zur Durchführung des Verfahrens |
DE50003241T DE50003241D1 (de) | 1999-05-07 | 2000-05-01 | Verfahren zur Unterdrückung bzw. Kontrolle von thermoakustischen Schwingungen in einem Verbrennungssystem sowie Verbrennungssystem zur Durchführung des Verfahrens |
EP00810369A EP1050713B1 (de) | 1999-05-07 | 2000-05-01 | Verfahren zur Unterdrückung bzw. Kontrolle von thermoakustischen Schwingungen in einem Verbrennungssystem sowie Verbrennungssystem zur Durchführung des Verfahrens |
US09/565,553 US6461144B1 (en) | 1999-05-07 | 2000-05-05 | Method of controlling thermoacoustic vibrations in a combustion system, and combustion system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19928226A DE19928226A1 (de) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | Verfahren zur Unterdrückung bzw. Kontrolle von thermoakustischen Schwingungen in einem Verbrennungs-System sowie Verbrennungssystem zur Durchführung des Verfahrens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19928226A1 true DE19928226A1 (de) | 2001-02-01 |
Family
ID=7911921
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19928226A Withdrawn DE19928226A1 (de) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | Verfahren zur Unterdrückung bzw. Kontrolle von thermoakustischen Schwingungen in einem Verbrennungs-System sowie Verbrennungssystem zur Durchführung des Verfahrens |
DE50003241T Expired - Fee Related DE50003241D1 (de) | 1999-05-07 | 2000-05-01 | Verfahren zur Unterdrückung bzw. Kontrolle von thermoakustischen Schwingungen in einem Verbrennungssystem sowie Verbrennungssystem zur Durchführung des Verfahrens |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE50003241T Expired - Fee Related DE50003241D1 (de) | 1999-05-07 | 2000-05-01 | Verfahren zur Unterdrückung bzw. Kontrolle von thermoakustischen Schwingungen in einem Verbrennungssystem sowie Verbrennungssystem zur Durchführung des Verfahrens |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6461144B1 (de) |
EP (1) | EP1050713B1 (de) |
DE (2) | DE19928226A1 (de) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10213682A1 (de) * | 2002-03-27 | 2003-10-09 | Alstom Switzerland Ltd | Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle von thermoakustischen Instabilitäten bzw. Schwingungen in einem Verbrennungssystem |
DE10257275A1 (de) * | 2002-12-07 | 2004-06-24 | Alstom Technology Ltd | Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung thermoakustischer Schwingungen in Verbrennungssystemen |
DE102005001807A1 (de) * | 2005-01-13 | 2006-07-20 | Air Liquide Deutschland Gmbh | Verfahren zum Erhitzen eines Industrieofens und dafür geeignete Vorrichtung |
DE10135566B4 (de) * | 2001-07-20 | 2009-12-10 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren und System zur aktiven Minderung der Schallabstrahlung von Triebwerken |
US7901203B2 (en) | 2006-03-30 | 2011-03-08 | Alstom Technology Ltd. | Combustion chamber |
DE102004013584B4 (de) * | 2003-05-10 | 2016-01-21 | IfTA Ingenieurbüro für Thermoakustik GmbH | Verfahren zur Untersuchung des frequenzabhängigen Schwingungsverhaltens eines Brenners |
DE102019206727A1 (de) * | 2019-05-09 | 2020-11-12 | Ibu-Tec Advanced Materials Ag | Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines Rohstoffs in einem pulsierenden Heißgasstrom |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1217295B1 (de) | 2000-12-23 | 2006-08-23 | ALSTOM Technology Ltd | Brenner zur Erzeugung eines Heissgases |
FR2855253A1 (fr) * | 2003-05-19 | 2004-11-26 | Univ Maine | Refrigerateur thermoacoustique compact |
GB2407152A (en) * | 2003-10-14 | 2005-04-20 | Alstom | Apparatus and method for testing combustion |
DE102004015187A1 (de) * | 2004-03-29 | 2005-10-20 | Alstom Technology Ltd Baden | Brennkammer für eine Gasturbine und zugehöriges Betriebsverfahren |
EP1724527A1 (de) * | 2005-05-13 | 2006-11-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Flammenraum und Verfahren zum Unterdrücken von Verbrennungsschwingungen in einem Flammenraum |
WO2007021259A1 (en) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Proto-Technics, Inc. | Turbulence burner with vortex structures |
US7441411B2 (en) * | 2005-09-16 | 2008-10-28 | General Electric Company | Method and apparatus to detect onset of combustor hardware damage |
DE102008022117B4 (de) | 2007-06-15 | 2019-04-04 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Verfahren und Prüfstand zum Bestimmen einer Transferfunktion |
DE102007032600A1 (de) * | 2007-07-11 | 2009-01-15 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Vorrichtung und Verfahren zur Verbesserung der Dämpfung von akustischen Wellen |
US8028512B2 (en) | 2007-11-28 | 2011-10-04 | Solar Turbines Inc. | Active combustion control for a turbine engine |
US8437941B2 (en) | 2009-05-08 | 2013-05-07 | Gas Turbine Efficiency Sweden Ab | Automated tuning of gas turbine combustion systems |
US9267443B2 (en) | 2009-05-08 | 2016-02-23 | Gas Turbine Efficiency Sweden Ab | Automated tuning of gas turbine combustion systems |
US9354618B2 (en) | 2009-05-08 | 2016-05-31 | Gas Turbine Efficiency Sweden Ab | Automated tuning of multiple fuel gas turbine combustion systems |
US9671797B2 (en) | 2009-05-08 | 2017-06-06 | Gas Turbine Efficiency Sweden Ab | Optimization of gas turbine combustion systems low load performance on simple cycle and heat recovery steam generator applications |
US9222674B2 (en) * | 2011-07-21 | 2015-12-29 | United Technologies Corporation | Multi-stage amplification vortex mixture for gas turbine engine combustor |
US20130291552A1 (en) * | 2012-05-03 | 2013-11-07 | United Technologies Corporation | Electrical control of combustion |
US9255835B2 (en) | 2012-08-22 | 2016-02-09 | Siemens Energy, Inc. | System for remote vibration detection on combustor basket and transition in gas turbines |
US9255526B2 (en) | 2012-08-23 | 2016-02-09 | Siemens Energy, Inc. | System and method for on line monitoring within a gas turbine combustor section |
CN103528090B (zh) * | 2013-10-09 | 2016-05-18 | 清华大学 | 燃烧系统以及燃烧振荡抑制系统 |
US10072843B2 (en) * | 2015-10-21 | 2018-09-11 | Honeywell International Inc. | Combustion resonance suppression |
US11092083B2 (en) | 2017-02-10 | 2021-08-17 | General Electric Company | Pressure sensor assembly for a turbine engine |
US11421877B2 (en) | 2017-08-29 | 2022-08-23 | General Electric Company | Vibration control for a gas turbine engine |
CN108870439A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-23 | 中国东方电气集团有限公司 | 一种用于燃烧设备的燃烧振荡控制结构 |
CN114526479A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-05-24 | 浙江科技学院 | 一种脉动燃烧抑制碳烟生成的方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4130559A1 (de) * | 1991-09-10 | 1993-03-25 | Calsonic Corp | Schalldaempfungssystem |
DE3144052C2 (de) * | 1980-12-05 | 1993-07-15 | Active Noise And Vibration Technologies Inc., Tempe, Ariz., Us |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2043416A (en) * | 1933-01-27 | 1936-06-09 | Lueg Paul | Process of silencing sound oscillations |
US3826870A (en) * | 1970-03-20 | 1974-07-30 | Quest Electronics Corp | Noise cancellation |
US3936606A (en) * | 1971-12-07 | 1976-02-03 | Wanke Ronald L | Acoustic abatement method and apparatus |
US4044203A (en) * | 1972-11-24 | 1977-08-23 | National Research Development Corporation | Active control of sound waves |
GB8329218D0 (en) * | 1983-11-02 | 1983-12-07 | Ffowcs Williams J E | Reheat combustion system for gas turbine engine |
FR2645247B2 (fr) | 1988-06-22 | 1991-06-07 | Centre Nat Rech Scient | Procede et dispositif de controle actif des instabilites de combustion |
US5428951A (en) | 1993-08-16 | 1995-07-04 | Wilson; Kenneth | Method and apparatus for active control of combustion devices |
EP0918152A1 (de) * | 1997-11-24 | 1999-05-26 | Abb Research Ltd. | Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle thermoakustischer Schwingungen in einem Verbrennungssystem |
-
1999
- 1999-05-07 DE DE19928226A patent/DE19928226A1/de not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-05-01 EP EP00810369A patent/EP1050713B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-01 DE DE50003241T patent/DE50003241D1/de not_active Expired - Fee Related
- 2000-05-05 US US09/565,553 patent/US6461144B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3144052C2 (de) * | 1980-12-05 | 1993-07-15 | Active Noise And Vibration Technologies Inc., Tempe, Ariz., Us | |
DE4130559A1 (de) * | 1991-09-10 | 1993-03-25 | Calsonic Corp | Schalldaempfungssystem |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10135566B4 (de) * | 2001-07-20 | 2009-12-10 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren und System zur aktiven Minderung der Schallabstrahlung von Triebwerken |
DE10213682A1 (de) * | 2002-03-27 | 2003-10-09 | Alstom Switzerland Ltd | Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle von thermoakustischen Instabilitäten bzw. Schwingungen in einem Verbrennungssystem |
DE10257275A1 (de) * | 2002-12-07 | 2004-06-24 | Alstom Technology Ltd | Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung thermoakustischer Schwingungen in Verbrennungssystemen |
DE102004013584B4 (de) * | 2003-05-10 | 2016-01-21 | IfTA Ingenieurbüro für Thermoakustik GmbH | Verfahren zur Untersuchung des frequenzabhängigen Schwingungsverhaltens eines Brenners |
DE102005001807A1 (de) * | 2005-01-13 | 2006-07-20 | Air Liquide Deutschland Gmbh | Verfahren zum Erhitzen eines Industrieofens und dafür geeignete Vorrichtung |
US7901203B2 (en) | 2006-03-30 | 2011-03-08 | Alstom Technology Ltd. | Combustion chamber |
DE102019206727A1 (de) * | 2019-05-09 | 2020-11-12 | Ibu-Tec Advanced Materials Ag | Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines Rohstoffs in einem pulsierenden Heißgasstrom |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6461144B1 (en) | 2002-10-08 |
EP1050713B1 (de) | 2003-08-13 |
DE50003241D1 (de) | 2003-09-18 |
EP1050713A1 (de) | 2000-11-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1050713B1 (de) | Verfahren zur Unterdrückung bzw. Kontrolle von thermoakustischen Schwingungen in einem Verbrennungssystem sowie Verbrennungssystem zur Durchführung des Verfahrens | |
EP0961906B1 (de) | Verfahren zur aktiven dämpfung einer verbrennungsschwingung und anwendung des verfarens | |
DE19636093B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur akustischen Modulation einer von einem Hybridbrenner erzeugten Flamme | |
EP1703344B1 (de) | Verfahren zum Herstellen einer modellbasierten Regeleinrichtung | |
EP0601608B1 (de) | Aktuator zum Aufprägen von Massenstrom- bzw. Druckschwankungen auf unter Druck stehende Flüssigkeitsströme | |
DE3439903A1 (de) | Verbrennungssystem fuer ein gasturbinentriebwerk | |
EP0987495B1 (de) | Verfahren zum Minimieren thermoakustischer Schwingungen in Gasturbinenbrennkammern | |
US6840046B2 (en) | Method and apparatus for minimizing thermoacoustic vibrations in gas-turbine combustion chambers | |
DE19948674B4 (de) | Verbrennungseinrichtung, insbesondere für den Antrieb von Gasturbinen | |
EP1348908A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle von thermoakustischen Instabilitäten bzw. Schwingungen in einem Verbrennungssystem | |
EP0925472A1 (de) | Verfahren und einrichtung zur verbrennung von brennstoff mit luft | |
EP0918152A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle thermoakustischer Schwingungen in einem Verbrennungssystem | |
EP1429003B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung thermoakustischer Schwingungen in Verbrennungssystemen | |
EP1533569B1 (de) | Verfahren zum Betrieb einer Feuerungseinrichtung | |
US6705857B2 (en) | Method for injecting fuel into a burner | |
DE10040868A1 (de) | Verfahren zur Reduzierung thermoakustischer Schwingungen in Strömungskraftmaschinen mit einem Brennersystem | |
McManus et al. | Closed-loop system for stability control in gas turbine combustors | |
EP1429004B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung thermoakustischer Schwingungen in Verbrennungssystemen | |
WO2008138828A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur messung von schallschwingungen bei einer fluidströmung sowie gasturbinenanlage mit einer solchen vorrichtung | |
EP1114967A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Unterdrückung von Strömungswirbeln innerhalb einer Strömungskraftmaschine | |
EP1429002A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung thermoakustischer Schwingungen in Verbrennungssystemen | |
Trevisan et al. | Experimental investigation of the acoustic flame interactions in a Bunsen burner | |
Harper et al. | Experimental investigation of the nonlinear flame response to flow disturbances in a gas turbine combustor | |
WO1998034067A1 (de) | Brenneranordnung und verfahren zur aktiven dämpfung einer verbrennungsschwingung | |
C´ osic´ et al. | Open-Loop control of combustion instabilities and the role of the flame response to two-frequency forcing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ALSTOM, PARIS, FR |
|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: ROESLER, U., DIPL.-PHYS.UNIV., PAT.-ANW., 81241 MU |
|
8130 | Withdrawal |