JP2014509707A - Power augmentation system with dynamics attenuation - Google Patents

Power augmentation system with dynamics attenuation Download PDF

Info

Publication number
JP2014509707A
JP2014509707A JP2014502504A JP2014502504A JP2014509707A JP 2014509707 A JP2014509707 A JP 2014509707A JP 2014502504 A JP2014502504 A JP 2014502504A JP 2014502504 A JP2014502504 A JP 2014502504A JP 2014509707 A JP2014509707 A JP 2014509707A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
augmentation system
transition piece
power augmentation
steam
combustor
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Withdrawn
Application number
JP2014502504A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
スロボディヤンスキー,イリヤ・アレクサンドラヴィッチ
ケイルーリン,セルゲイ・マスクトヴィッチ
トレトヤコフ,ディミトリ・ヴラドレノヴィッチ
グンパングム,スティーヴン
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 JP2014509707A publication Critical patent/JP2014509707A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/023Transition ducts between combustor cans and first stage of the turbine in gas-turbine engines; their cooling or sealings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/30Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
    • F02C3/305Increasing the power, speed, torque or efficiency of a gas turbine or the thrust of a turbojet engine by injecting or adding water, steam or other fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C5/00Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion
    • F02C5/10Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion the working fluid forming a resonating or oscillating gas column, i.e. the combustion chambers having no positively actuated valves, e.g. using Helmholtz effect
    • F02C5/11Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion the working fluid forming a resonating or oscillating gas column, i.e. the combustion chambers having no positively actuated valves, e.g. using Helmholtz effect using valveless combustion chambers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/002Supplying water
    • F23L7/005Evaporated water; Steam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, 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
    • F23M20/00Details of combustion chambers, not otherwise provided for, e.g. means for storing heat from flames
    • F23M20/005Noise absorbing means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/96Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00013Reducing thermo-acoustic vibrations by active means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)

Abstract

本願は、ガスタービンエンジンのためのダイナミクスの減衰を伴う出力増大システムを提供する。出力増大システムは、燃焼器のトランジションピースと、トランジションピースの周囲に配置されている蒸気マニホールドとを含んでいてもよい。トランジションピースは、貫通するいくつかのトランジションピース通路を含んでいてもよく、蒸気マニホールドは、貫通するいくつかのマニホールド通路を含んでいてもよい。マニホールド通路は、トランジションピース通路と整合していてもよい。
【選択図】図4
The present application provides a power augmentation system with dynamic attenuation for a gas turbine engine. The power augmentation system may include a combustor transition piece and a steam manifold disposed around the transition piece. The transition piece may include several transition piece passages therethrough and the steam manifold may include several manifold passages therethrough. The manifold passage may be aligned with the transition piece passage.
[Selection] Figure 4

Description

本願は、全般的にガスタービンエンジンに関し、より詳細には、出力増大およびダイナミクスの減衰をもたらすために、燃焼器のトランジションピースの周囲に配置されている蒸気マニホールドに関する。   The present application relates generally to gas turbine engines and, more particularly, to a steam manifold disposed about a combustor transition piece to provide increased power and dynamics damping.

希薄混合気を使用することは、NOx排出量を減少させる既知の方法であり、現在、ガスタービン燃焼システムの複数の設計において使用されている。希薄混合気は、大量の過剰空気と予混合されたある量の燃料を含む。そのような希薄混合気はNOx排出量を減少させるが、高周波燃焼不安定性が生じる可能性がある。そのような不安定性は燃焼ダイナミクスと呼ばれることがある。これらの不安定性は燃焼率の変動に起因する可能性があり、ガスタービンの耐久性に影響を及ぼす可能性がある有害な圧力振動を発生させる可能性がある。これらの不安定性の結果として、減衰装置または共鳴装置が燃焼器と共に使用されることがある。   Using lean mixtures is a known method of reducing NOx emissions and is currently used in several designs of gas turbine combustion systems. A lean mixture includes a quantity of fuel premixed with a large amount of excess air. Such a lean mixture reduces NOx emissions but may cause high frequency combustion instability. Such instabilities are sometimes referred to as combustion dynamics. These instabilities can be attributed to fluctuations in the combustion rate and can create harmful pressure oscillations that can affect the durability of the gas turbine. As a result of these instabilities, damping or resonance devices may be used with the combustor.

ガスタービン内に付加的な質量流量を供給することは、全体的なガスタービンエンジンの出力および効率性を高める既知の方法である。この目的のために、蒸気注入がよく用いられる。例えば、ガスタービン複合サイクルシテムへの約5パーセント(5%)の蒸気の付加が、結果として約10パーセント(10%)の出力増大をもたらす可能性がある。しかし、蒸気は火炎安定性に影響を及ぼしかつ燃焼器内のCO酸化を凍結させる可能性があるので、問題が生じる可能性がある。したがって、蒸気注入を用いることは、ガスタービンの全体的な排出量およびターンダウン能力を制限する可能性がある。   Providing additional mass flow into the gas turbine is a known method of increasing overall gas turbine engine power and efficiency. Steam injection is often used for this purpose. For example, the addition of about 5 percent (5%) steam to a gas turbine combined cycle system can result in a power increase of about 10 percent (10%). However, problems can arise because steam can affect flame stability and freeze the CO oxidation in the combustor. Thus, using steam injection can limit the overall emissions and turndown capability of the gas turbine.

したがって、燃焼ダイナミクスの減衰および出力増大システムおよび出力増大方法の改善が所望されている。そのようなシステムおよび方法は、燃焼ダイナミクスを軽減すると同時に、全体的なシステム性能およびシステム効率性を高める可能性があることが好ましい。   Accordingly, it is desirable to improve combustion dynamics attenuation and power augmentation systems and methods. Such systems and methods preferably may reduce overall combustion performance while at the same time increasing overall system performance and system efficiency.

米国特許第5239816号明細書US Pat. No. 5,239,816

したがって、本願は、ガスタービンエンジンのための出力増大システムを提供する。出力増大システムは、燃焼器のトランジションピースと、トランジションピースの周囲に配置されている蒸気マニホールドとを含んでいてもよい。トランジションピースは、貫通するいくつかのトランジションピース通路を含んでいてもよく、蒸気マニホールドは、貫通するいくつかのマニホールド通路を含んでいてもよい。マニホールド通路は、トランジションピース通路と整合していてもよい。   The present application thus provides a power augmentation system for a gas turbine engine. The power augmentation system may include a combustor transition piece and a steam manifold disposed around the transition piece. The transition piece may include several transition piece passages therethrough and the steam manifold may include several manifold passages therethrough. The manifold passage may be aligned with the transition piece passage.

本願は、ガスタービンエンジンのための出力増大システムをさらに提供する。出力増大システムは、燃焼器のトランジションピースと、トランジションピースの周囲に配置されている蒸気マニホールドとを含んでいてもよい。トランジションピースは、貫通して延在しているいくつかの開口部を含んでいてもよく、蒸気マニホールドは、開口部が管と整合しているように貫通して延在しているいくつかの管を含んでいてもよい。管は、燃焼器の周波数に基づく所定の大きさを含んでいてもよい。   The present application further provides a power augmentation system for a gas turbine engine. The power augmentation system may include a combustor transition piece and a steam manifold disposed around the transition piece. The transition piece may include a number of openings extending through it, and the steam manifold has a number of openings extending through so that the openings are aligned with the tubes. It may contain a tube. The tube may include a predetermined size based on the combustor frequency.

本願は、ガスタービンエンジンのための出力増大システムをさらに提供する。出力増大システムは、燃焼器と、燃焼器の周囲に配置されている蒸気マニホールドとを含んでいてもよい。燃焼器は、貫通して延在しているいくつかの開口部を含んでいてもよく、蒸気マニホールドは、貫通して延在しているいくつかの管を含んでいてもよい。管は、燃焼器の周波数に基づく所定の大きさを含んでいてもよい。   The present application further provides a power augmentation system for a gas turbine engine. The power augmentation system may include a combustor and a steam manifold disposed around the combustor. The combustor may include several openings extending therethrough and the steam manifold may include several tubes extending therethrough. The tube may include a predetermined size based on the combustor frequency.

本願のこれらのかつ他の特徴および改良点は、いくつかの図面および添付の特許請求の範囲と併せて以下の詳細な説明を精査すると、当業者に明らかになるであろう。   These and other features and improvements of the present application will become apparent to those skilled in the art upon review of the following detailed description, taken in conjunction with the several drawings and appended claims.

ガスタービンエンジンの概略図である。1 is a schematic view of a gas turbine engine. 本明細書に記載されている蒸気マニホールドシステムの斜視図である。1 is a perspective view of a steam manifold system described herein. FIG. 図2の蒸気マニホールドシステムの側面横断面図である。FIG. 3 is a side cross-sectional view of the steam manifold system of FIG. 2. 図2の蒸気マニホールドシステムのさらなる側面横断面図である。Figure 3 is a further side cross-sectional view of the steam manifold system of Figure 2;

ここで、いくつかの図を通じて同様の参照番号が同様の要素を指す図面を参照すると、図1は、ガスタービンエンジン10の概略図を示す。既知の通り、ガスタービンエンジン10は、流入空気流を圧縮する圧縮機20を含んでいてもよい。圧縮機20は圧縮空気流を燃焼器30に送達する。燃焼器30は、圧縮空気流を圧縮燃料流と混合し、該混合物を点火する。(単一の燃焼器30のみが示されているが、ガスタービンエンジン10はいくつかの燃焼器30を含んでいてもよい。)高温燃焼ガスが次々にタービン40に送達される。高温燃焼ガスが、機械的作用を生じさせるためにタービン40を駆動する。タービン40内で生じた機械的作用は、圧縮機20、および発電機等の外部負荷50を駆動する。ガスタービンエンジン10は、天然ガス、種々の合成ガス、および他種の燃料を使用してもよい。ガスタービンエンジン10は、多くの他の構造を有していてもよく、多種の構成要素を使用していてもよい。複数のガスタービンエンジン10、多種のタービン、および多種の発電機器が、本明細書において共に使用されていてもよい。   Referring now to the drawings wherein like reference numerals refer to like elements throughout the several views, FIG. 1 shows a schematic diagram of a gas turbine engine 10. As is known, the gas turbine engine 10 may include a compressor 20 that compresses the incoming air stream. The compressor 20 delivers a compressed air stream to the combustor 30. The combustor 30 mixes the compressed air stream with the compressed fuel stream and ignites the mixture. (Although only a single combustor 30 is shown, the gas turbine engine 10 may include several combustors 30.) Hot combustion gases are delivered to the turbine 40 one after the other. Hot combustion gases drive the turbine 40 to cause mechanical action. The mechanical action generated in the turbine 40 drives the compressor 20 and an external load 50 such as a generator. The gas turbine engine 10 may use natural gas, various syngases, and other types of fuels. The gas turbine engine 10 may have many other structures and may use a variety of components. A plurality of gas turbine engines 10, a variety of turbines, and a variety of power generation equipment may be used together herein.

図2〜図4は、ダイナミクスの減衰を伴う出力増大システムまたは本明細書に記載されている蒸気マニホールドシステム100を示す。蒸気マニホールドシステム100は、燃焼器30のトランジションピース120の端部110に配置されていてもよい。トランジションピース120は、前述の通り、高温排ガス流125を燃焼器30からタービン40へ方向付ける。トランジションピース120は、その端部110の周辺に配置されているいくつかの開口部130を有していてもよい。任意の数の開口部130が使用されていてもよい。開口部130のいくつかは、燃焼器30を通る高温排ガス流125の方向に対してある角度で配置されていてもよい。本明細書では任意の所望の角度が使用されている可能性があるが、該角度は約30度から約60度までとしてもよい。開口部130は、以下により詳細に記載されている任意の所望の大きさまたは形状を有していてもよい。   2-4 illustrate a power augmentation system with dynamics attenuation or a steam manifold system 100 as described herein. The steam manifold system 100 may be located at the end 110 of the transition piece 120 of the combustor 30. The transition piece 120 directs the hot exhaust gas stream 125 from the combustor 30 to the turbine 40 as described above. The transition piece 120 may have a number of openings 130 disposed around its end 110. Any number of openings 130 may be used. Some of the openings 130 may be arranged at an angle with respect to the direction of the hot exhaust gas flow 125 through the combustor 30. Although any desired angle may be used herein, the angle may be from about 30 degrees to about 60 degrees. The opening 130 may have any desired size or shape, described in more detail below.

蒸気マニホールドシステム100は、開口部130の近傍に、トランジションピース120の端部110の周囲に配置されている蒸気マニホールド140を含んでいてもよい。蒸気マニホールド140は任意の所望の大きさまたは形状を有していてもよい。蒸気マニホールド140は内部空洞部150を含んでいてもよい。空洞部150は、トランジションピース120の端部110を取り囲んでいてもよい。蒸気マニホールド140は、その一端にいくつかの管160を有していてもよい。管160は、トランジションピース120の開口部130と連通していてもよい。管160の任意の数が使用されていてもよい。管160はまた、高温排ガス流125に対してある角度で配置されていてもよい。上記の通り、任意の角度が使用されている可能性があるが、該角度は約30度から約60度までとしてもよい。管160は、以下により詳細に記載されている任意の所望の大きさまたは形状を有していてもよい。蒸気マニホールド140はまた、配置されているいくつかのパージ孔170を有していてもよい。本明細書では、パージ孔170の任意の数が使用されている可能性がある。パージ孔170は、任意の所望の大きさまたは形状を有していてもよい。   The steam manifold system 100 may include a steam manifold 140 that is disposed around the end 110 of the transition piece 120 in the vicinity of the opening 130. The steam manifold 140 may have any desired size or shape. The steam manifold 140 may include an internal cavity 150. The cavity 150 may surround the end 110 of the transition piece 120. The steam manifold 140 may have several tubes 160 at one end. The tube 160 may be in communication with the opening 130 of the transition piece 120. Any number of tubes 160 may be used. The tube 160 may also be arranged at an angle with respect to the hot exhaust gas stream 125. As described above, any angle may be used, but the angle may be from about 30 degrees to about 60 degrees. The tube 160 may have any desired size or shape as described in more detail below. The steam manifold 140 may also have a number of purge holes 170 disposed therein. Any number of purge holes 170 may be used herein. The purge hole 170 may have any desired size or shape.

蒸気マニホールドシステム100は蒸気道180を有していてもよい。蒸気道180は、蒸気マニホールド140の空洞部150と連通していてもよい。蒸気道180は、取り付けられている弁190を有していてもよい。蒸気道180は、トランジションピース120の後部フレーム200上に取り付けられていてもよい。本明細書では、他の位置が使用されている可能性がある。蒸気道180は、ある量の蒸気210を蒸気マニホールド140の空洞部150に供給してもよい。蒸気210の質および特性は変化する可能性がある。   The steam manifold system 100 may have a steam path 180. The steam path 180 may be in communication with the cavity 150 of the steam manifold 140. The steam path 180 may have a valve 190 attached. The steam path 180 may be mounted on the rear frame 200 of the transition piece 120. Other locations may be used herein. The steam path 180 may supply a quantity of steam 210 to the cavity 150 of the steam manifold 140. The quality and characteristics of the steam 210 can vary.

使用中、蒸気道180からの蒸気210は、蒸気マニホールド140の空洞部150内に入ってもよい。蒸気210の大部分は、蒸気マニホールド140の管160を通過し、トランジションピース120の開口部130を通り、タービン40に向かって高温排ガス流125中に入る。蒸気210の少量が、パージ孔170を通過し、圧縮機の排出域に入り、圧縮機空気流と混合し、次いで燃焼器内に入り、したがって、NOx排出量を減少させる可能性がある。   In use, steam 210 from the steam path 180 may enter the cavity 150 of the steam manifold 140. Most of the steam 210 passes through the pipe 160 of the steam manifold 140, passes through the opening 130 of the transition piece 120, and enters the hot exhaust gas stream 125 toward the turbine 40. A small amount of steam 210 may pass through purge hole 170, enter the compressor discharge zone, mix with the compressor air stream, and then enter the combustor, thus reducing NOx emissions.

二次的動作モードでは、蒸気道180の弁190は閉じていていもよい。圧縮機の排出域からの空気が、蒸気マニホールド140のパージ孔170、空洞部150および管160、ならびにトランジションピース120の開口部130を通過してもよい。   In the secondary mode of operation, the valve 190 of the steam path 180 may be closed. Air from the discharge area of the compressor may pass through the purge hole 170 of the steam manifold 140, the cavity 150 and the pipe 160, and the opening 130 of the transition piece 120.

蒸気マニホールドシステム100は、Schenectady、New York所在のGeneral Electric Companyにより提供されているMS6001V燃焼器において使用されてもよい。蒸気マニホールドシステム100は、カン型、アニュラ型、もしくはカニュラ型のいずれかの型の燃焼システムにおいてトランジションピース120の後端部に、または他の方法で設置されてもよい。   The steam manifold system 100 may be used in an MS6001V combustor provided by General Electric Company, New York, New York. The steam manifold system 100 may be installed at the rear end of the transition piece 120 or otherwise in any of the can, annular, or cannula type combustion systems.

したがって、タービン40のほんの上流での蒸気210の注入により、出力および効率性の向上がもたらされる。トランジションピース120の端部110の周囲に蒸気マニホールド140を配置することにより、蒸気210が燃焼器30の反応域の下流およびタービン40のほんの上流に注入されることが確実になる。したがって、蒸気210の注入は燃焼器30の反応温度に影響を及ぼさず、CO排出量が増大しないはずである。また、火炎安定性への影響も小さくなる。   Thus, injection of steam 210 just upstream of turbine 40 results in increased power and efficiency. Placing the steam manifold 140 around the end 110 of the transition piece 120 ensures that the steam 210 is injected downstream of the reaction zone of the combustor 30 and just upstream of the turbine 40. Therefore, the injection of steam 210 will not affect the reaction temperature of the combustor 30 and the CO emissions should not increase. Also, the impact on flame stability is reduced.

また、蒸気マニホールドシステム100は、ヘルムホルツ(Helmholtz)共鳴器の一種としての機能を果たしてもよい。ヘルムホルツ共鳴器が、貫通する開口部を備えた側壁を有する空洞部をもたらす。開口部130および管160のパターン内のガスの流体慣性は、通り抜ける蒸気210の流動の速度で共鳴を引き起こすために、閉じた空洞部150の体積剛性で反応する可能性がある。開口部130および管160の数、長さ、直径、形状、位置、ならびに空洞部150の容積は、減衰周波数範囲に関して変化する。具体的に、設計基準には、開口部130および管160の大きさと、開口部130および管160の直径と、開口部130および管160の数と、空洞部150を通る質量流量と、空洞部150の容積とが含まれていてもよい。   The steam manifold system 100 may also function as a type of Helmholtz resonator. A Helmholtz resonator provides a cavity having a sidewall with an opening therethrough. The fluid inertia of the gas in the pattern of openings 130 and tubes 160 may react with the volume stiffness of the closed cavity 150 to cause resonance at the rate of flow of vapor 210 through. The number, length, diameter, shape, position of the openings 130 and tubes 160, and the volume of the cavity 150 vary with respect to the attenuation frequency range. Specifically, the design criteria include the size of the opening 130 and tube 160, the diameter of the opening 130 and tube 160, the number of openings 130 and tubes 160, the mass flow rate through the cavity 150, and the cavity portion. 150 volumes may be included.

燃焼器30の動的脈動スペクトル(dynamic pulsation spectrum)は、既知の試験方法から判定されてもよい。開口部130および管160は、低速蒸気が燃焼器30内に流れ込むことを可能にする大きさで作製されている。したがって、任意の周波数での動的圧力脈動(dynamic pressure pulsation)は、蒸気マニホールドシステム100により減衰されてもよい。さらに、周波数は、別個の共鳴器を使用することなく減衰されてもよい。いくつかの異なる周波数を減衰することができるように、本明細書では、任意の数の蒸気マニホールド140が使用されている可能性がある。   The dynamic pulsation spectrum of the combustor 30 may be determined from known test methods. Opening 130 and tube 160 are sized to allow low speed steam to flow into combustor 30. Accordingly, dynamic pressure pulsation at any frequency may be attenuated by the steam manifold system 100. Furthermore, the frequency may be attenuated without using a separate resonator. Any number of steam manifolds 140 may be used herein so that several different frequencies can be attenuated.

したがって、蒸気マニホールドシステム100は、CO排出量の増大または火炎安定性への影響を最小限に、ガスタービンエンジン10に出力増大をもたらす。同様に、蒸気マニホールドシステム100は、操作性を向上させかつ耐久性リスクを低下させるために、燃焼器30の動的脈動を効果的に減衰する可能性がある。したがって、蒸気マニホールドシステム100は、一般に、出力を増大させ、同時にまた、強制停止および燃焼の点検期間を減少させる。したがって、蒸気マニホールドシステム100は、修繕費および管理費を低減する可能性がある。   Thus, the steam manifold system 100 provides increased power to the gas turbine engine 10 with minimal impact on CO emissions or flame stability. Similarly, the steam manifold system 100 can effectively damp the dynamic pulsations of the combustor 30 to improve operability and reduce durability risks. Thus, the steam manifold system 100 generally increases power and at the same time also reduces forced shutdown and combustion inspection periods. Thus, the steam manifold system 100 may reduce repair and management costs.

上述が本願のある実施形態にのみ関すること、および以下の特許請求の範囲およびその等価物により定められる本発明の一般的な精神および範囲から逸脱することなく、本明細書において多数の変更および修正が当業者により施されてもよいことが明らかであるはずである。   Numerous changes and modifications may be made herein without departing from the general spirit and scope of the invention as defined by the following claims and their equivalents as set forth below. It should be clear that may be applied by those skilled in the art.

10 ガスタービンエンジン
20 圧縮機
30 燃焼器
40 タービン
50 外部負荷
100 蒸気マニホールドシステム
110 端部
120 トランジションピース
125 排ガス流
130 開口部
140 蒸気マニホールド
150 内部空洞部
160 管
170 パージ孔
180 蒸気道
190 弁
200 後部フレーム
210 蒸気
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gas turbine engine 20 Compressor 30 Combustor 40 Turbine 50 External load 100 Steam manifold system 110 End part 120 Transition piece 125 Exhaust gas flow 130 Opening part 140 Steam manifold 150 Internal cavity part 160 Pipe 170 Purge hole 180 Steam path 190 Valve 200 Rear part Frame 210 steam

Claims (20)

燃焼器のトランジションピースと、
前記トランジションピースの周囲に配置されている蒸気マニホールドと
を含み、
前記トランジションピースは、貫通する複数のトランジションピース通路を含み、
前記蒸気マニホールドは、貫通する複数のマニホールド通路を含み、
前記複数のマニホールド通路は、前記複数のトランジションピース通路と整合している、
ガスタービンエンジンのためのダイナミクスの減衰を伴う出力増大システム。
The transition piece of the combustor,
A steam manifold disposed around the transition piece,
The transition piece includes a plurality of transition piece passages extending therethrough,
The steam manifold includes a plurality of manifold passages therethrough,
The plurality of manifold passages are aligned with the plurality of transition piece passages;
Power augmentation system with dynamics attenuation for gas turbine engines.
前記複数のトランジションピース通路は、貫通する複数の開口部を含む、請求項1記載の出力増大システム。 The power augmentation system of claim 1, wherein the plurality of transition piece passages include a plurality of openings therethrough. 前記複数の開口部は複数の角度付開口部を含む、請求項2記載の出力増大システム。 The power augmentation system of claim 2, wherein the plurality of openings includes a plurality of angled openings. 前記蒸気マニホールドは空洞部を含む、請求項1記載の出力増大システム。 The power augmentation system of claim 1, wherein the steam manifold includes a cavity. 前記複数のマニホールド通路は複数の管を含む、請求項1記載の出力増大システム。 The power augmentation system of claim 1, wherein the plurality of manifold passages includes a plurality of tubes. 前記複数の管は複数の角度付管を含む、請求項5記載の出力増大システム。 The power augmentation system of claim 5, wherein the plurality of tubes includes a plurality of angled tubes. 前記蒸気マニホールドは複数のパージ孔を含む、請求項1記載の出力増大システム。 The power augmentation system of claim 1, wherein the steam manifold includes a plurality of purge holes. 前記トランジションピースはフレームを含み、前記蒸気マニホールドは、前記フレーム上に配置されている蒸気道を含む、請求項1記載の出力増大システム。 The power augmentation system of claim 1, wherein the transition piece includes a frame and the steam manifold includes a steam passage disposed on the frame. 前記複数のマニホールド通路は、前記燃焼器の周波数に基づく所定の大きさを含む、請求項1記載の出力増大システム。 The power augmentation system of claim 1, wherein the plurality of manifold passages includes a predetermined size based on the frequency of the combustor. 燃焼器のトランジションピースと、
前記トランジションピースの周囲に配置されている蒸気マニホールドと
を含み、
前記トランジションピースは、貫通して延在している複数の開口部を含み、
前記蒸気マニホールドは、貫通して延在している複数の管を含み、
前記複数の管は、前記燃焼器の周波数に基づく所定の大きさを含み、
前記複数の開口部は前記複数の管と整合している、
ガスタービンエンジンのためのダイナミクスの減衰を伴う出力増大システム。
The transition piece of the combustor,
A steam manifold disposed around the transition piece,
The transition piece includes a plurality of openings extending therethrough,
The steam manifold includes a plurality of tubes extending therethrough,
The plurality of tubes includes a predetermined size based on the frequency of the combustor,
The plurality of openings are aligned with the plurality of tubes;
Power augmentation system with dynamics attenuation for gas turbine engines.
前記複数の開口部は複数の角度付開口部を含む、請求項10記載の出力増大システム。 The power augmentation system of claim 10, wherein the plurality of openings includes a plurality of angled openings. 前記蒸気マニホールドは空洞部を含む、請求項10記載の出力増大システム。 The power augmentation system of claim 10, wherein the steam manifold includes a cavity. 前記複数の管は複数の角度付管を含む、請求項10記載の出力増大システム。 The power augmentation system of claim 10, wherein the plurality of tubes comprises a plurality of angled tubes. 前記蒸気マニホールドは複数のパージ孔を含む、請求項10記載の出力増大システム。 The power augmentation system of claim 10, wherein the steam manifold includes a plurality of purge holes. 前記トランジションピースはフレームを含み、前記蒸気マニホールドは、前記フレーム上に配置されている蒸気道を含む、請求項10記載の出力増大システム。 The power augmentation system of claim 10, wherein the transition piece includes a frame, and the steam manifold includes a steam path disposed on the frame. 燃焼器と、
前記燃焼器の周辺に配置されている蒸気マニホールドと
を含み、
前記燃焼器は、貫通して延在している複数の開口部を含み、
前記蒸気マニホールドは、貫通して延在している複数の管を含み、
前記複数の管は、前記燃焼器の周波数に基づく所定の大きさを含む、
ガスタービンエンジンのためのダイナミクスの減衰を伴う出力増大システム。
A combustor,
A steam manifold disposed around the combustor,
The combustor includes a plurality of openings extending therethrough;
The steam manifold includes a plurality of tubes extending therethrough,
The plurality of tubes includes a predetermined size based on the frequency of the combustor.
Power augmentation system with dynamics attenuation for gas turbine engines.
前記燃焼器はトランジションピースを含み、前記蒸気マニホールドは前記トランジションピースの周囲に配置されている、請求項16記載の出力増大システム。 The power augmentation system of claim 16, wherein the combustor includes a transition piece, and the steam manifold is disposed around the transition piece. 前記複数の開口部は前記複数の管と整合している、請求項16記載の出力増大システム。 The power augmentation system of claim 16, wherein the plurality of openings are aligned with the plurality of tubes. 前記複数の開口部は複数の角度付開口部を含む、請求項16記載の出力増大システム。 The power augmentation system of claim 16, wherein the plurality of openings includes a plurality of angled openings. 前記複数の管は複数の角度付管を含む、請求項16記載の出力増大システム。 The power augmentation system of claim 16, wherein the plurality of tubes comprises a plurality of angled tubes.
JP2014502504A 2011-03-31 2011-03-31 Power augmentation system with dynamics attenuation Withdrawn JP2014509707A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2011/000226 WO2012134325A1 (en) 2011-03-31 2011-03-31 Power augmentation system with dynamics damping

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014509707A true JP2014509707A (en) 2014-04-21

Family

ID=44863196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014502504A Withdrawn JP2014509707A (en) 2011-03-31 2011-03-31 Power augmentation system with dynamics attenuation

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20140013754A1 (en)
EP (1) EP2691609A1 (en)
JP (1) JP2014509707A (en)
CN (1) CN103649468A (en)
RU (1) RU2013143396A (en)
WO (1) WO2012134325A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9650955B2 (en) * 2011-11-10 2017-05-16 General Electric Company System for purging gas fuel circuit for a gas turbine engine
EP2725196A1 (en) * 2012-10-24 2014-04-30 Alstom Technology Ltd Combustor transition
US10378447B2 (en) 2016-09-30 2019-08-13 General Electric Company System and method for purging fuel or coolant from turbomachine
US11174792B2 (en) 2019-05-21 2021-11-16 General Electric Company System and method for high frequency acoustic dampers with baffles
US11156164B2 (en) 2019-05-21 2021-10-26 General Electric Company System and method for high frequency accoustic dampers with caps

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3657884A (en) * 1970-11-20 1972-04-25 Westinghouse Electric Corp Trans-nozzle steam injection gas turbine
US3747336A (en) * 1972-03-29 1973-07-24 Gen Electric Steam injection system for a gas turbine
US5239816A (en) * 1992-03-16 1993-08-31 General Electric Company Steam deflector assembly for a steam injected gas turbine engine
JP3110338B2 (en) * 1997-02-12 2000-11-20 東北電力株式会社 Combustor cooling structure with steam
JP3202636B2 (en) * 1997-02-12 2001-08-27 東北電力株式会社 Cooling wall structure of steam-cooled combustor
US5906093A (en) * 1997-02-21 1999-05-25 Siemens Westinghouse Power Corporation Gas turbine combustor transition
JP3310900B2 (en) * 1997-04-15 2002-08-05 三菱重工業株式会社 Cooling structure of combustor transition piece
US6018950A (en) * 1997-06-13 2000-02-01 Siemens Westinghouse Power Corporation Combustion turbine modular cooling panel
US6983605B1 (en) * 2000-04-07 2006-01-10 General Electric Company Methods and apparatus for reducing gas turbine engine emissions
DE60137099D1 (en) * 2000-04-13 2009-02-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Cooling structure for the end of a gas turbine combustor
JP2002243154A (en) * 2001-02-16 2002-08-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine combustor and tail cylinder outlet structure thereof
JP2002317650A (en) * 2001-04-24 2002-10-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine combustor
US6662564B2 (en) * 2001-09-27 2003-12-16 Siemens Westinghouse Power Corporation Catalytic combustor cooling tube vibration dampening device
JP2003214185A (en) * 2002-01-22 2003-07-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine combustor cooling structure and gas turbine
US6890148B2 (en) * 2003-08-28 2005-05-10 Siemens Westinghouse Power Corporation Transition duct cooling system
JP2005076982A (en) * 2003-08-29 2005-03-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine combustor
US7413053B2 (en) * 2006-01-25 2008-08-19 Siemens Power Generation, Inc. Acoustic resonator with impingement cooling tubes
US8387398B2 (en) * 2007-09-14 2013-03-05 Siemens Energy, Inc. Apparatus and method for controlling the secondary injection of fuel
US8567197B2 (en) * 2008-12-31 2013-10-29 General Electric Company Acoustic damper
GB0907578D0 (en) * 2009-05-05 2009-06-10 Rolls Royce Plc A damping assembly
US8387358B2 (en) * 2010-01-29 2013-03-05 General Electric Company Gas turbine engine steam injection manifold
JP5804872B2 (en) * 2011-09-27 2015-11-04 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Combustor transition piece, gas turbine equipped with the same, and transition piece manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013143396A (en) 2015-05-10
US20140013754A1 (en) 2014-01-16
EP2691609A1 (en) 2014-02-05
CN103649468A (en) 2014-03-19
WO2012134325A1 (en) 2012-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9341375B2 (en) System for damping oscillations in a turbine combustor
JP6240433B2 (en) System and method for reducing combustion dynamics
US9816440B2 (en) Damping device and gas turbine combustor
US8733108B2 (en) Combustor and combustor screech mitigation methods
US8869533B2 (en) Combustion system for a gas turbine comprising a resonator
JP2014130009A (en) Combustor and gas turbine
JP2014132214A (en) Fuel injector for supplying fuel to combustor
RU2661440C2 (en) System (options) and method for damping dynamic processes in combustion chamber
US20130291543A1 (en) Acoustic Resonator Located at Flow Sleeve of Gas Turbine Combustor
US20140311156A1 (en) Combustor cap for damping low frequency dynamics
JP2014509707A (en) Power augmentation system with dynamics attenuation
JP2012057928A (en) Fuel injection assembly for use in turbine engines and method of assembling the same
US20100293952A1 (en) Resonating Swirler
JP2013181744A (en) Fuel nozzle assembly used in turbine engine and assembly method of the same
US20130067927A1 (en) System and method for controlling combustion instabilities in gas turbine systems
US9500367B2 (en) Combustion casing manifold for high pressure air delivery to a fuel nozzle pilot system
US11230974B2 (en) Variable frequency Helmholtz dampers
EP2715232A1 (en) Combustor with bi-directional manifold for dynamics damping

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140319

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20140729