KR20150103032A - Gas turbine burner assembly equipped with a helmholtz resonator - Google Patents

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KR20150103032A
KR20150103032A KR1020157017809A KR20157017809A KR20150103032A KR 20150103032 A KR20150103032 A KR 20150103032A KR 1020157017809 A KR1020157017809 A KR 1020157017809A KR 20157017809 A KR20157017809 A KR 20157017809A KR 20150103032 A KR20150103032 A KR 20150103032A
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쥬세페 카네파
세르지오 파세
세르지오 리쪼
도메니코 지토
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안살도 에너지아 에스.피.에이
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Abstract

본 발명의 가스터빈을 위한 버너 조립체는 하나의 축(B) 주위에서 연장되는 메인 버너(20)와, 공명실(35) 및 외부로의 상기 공명실(35)의 유체상의 연결을 위한 통로(36, 37)들을 갖는 헬름홀츠 공명기(22)를 포함한다. 메인 버너(20)는, 상기 축(B) 주위에서 연장되는 내부 몸체(25)와 외부 몸체(26), 그리고 내부 몸체(25)와 외부 몸체(26) 사이에 배치되어 혼합 채널들(30)을 형성하는 선회기(23)를 더 포함한다. 공명실(35)은 선회기(23)의 흡입구(31)에 인접한 외부 몸체(26)의 주위에 배열된다. 외부 몸체(26)는 공명실(35)의 일부의 경계를 한정하고, 헬름홀츠 공명기(22)와 혼합 채널들(30) 사이의 직접적인 유체상의 연결을 방지하도록 구성된다. The burner assembly for a gas turbine of the present invention comprises a main burner 20 extending around one axis B and a passage for fluid connection of the resonance chamber 35 and the resonance chamber 35 to the outside 36, 37, respectively. The main burner 20 includes an inner body 25 and an outer body 26 extending around the axis B and a plurality of mixing channels 30 disposed between the inner body 25 and the outer body 26, And a swirler 23 that forms a swirler. The resonance chamber 35 is arranged around the outer body 26 adjacent to the suction port 31 of the swirler 23. The outer body 26 is configured to define a boundary of a portion of the resonance chamber 35 and to prevent direct fluid phase connection between the Helmholtz resonator 22 and the mixing channels 30. [

Figure P1020157017809
Figure P1020157017809

Description

헬름홀츠 공명기가 장착된 가스터빈 버너 조립체{GAS TURBINE BURNER ASSEMBLY EQUIPPED WITH A HELMHOLTZ RESONATOR}GAS TURBINE BURNER ASSEMBLY EQUIPPED WITH A HELMHOLTZ RESONATOR

본 발명은 헬름홀츠 공명기(Helmholtz resonator)가 장착된 터빈 버너 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a turbine burner assembly equipped with a Helmholtz resonator.

알려진 바와 같이, 화염의 불안정성과 연소의 질의 심각한 저하를 야기하는 열-음향학적 발진(thermo-acoustic oscillations)의 문제점은 대형 가스터빈, 특히 전기 생산용 플랜트에 사용되는 가스터빈에서 해결되는 것이 필요하다. 따라서, 전력과 효율의 관점에서 기계의 성능과 플랜트 설비의 유연성에 대해서는 고도의 규제가 이루어지고 있다. 배출물들이 또한 저하될 수도 있다.As is known, the problem of thermo-acoustic oscillations causing flame instability and severe degradation of combustion quality is needed to be addressed in large gas turbines, especially gas turbines used in electric production plants . Therefore, there is a high degree of regulation regarding the performance of machines and the flexibility of plant equipment in terms of power and efficiency. Emissions may also degrade.

최근 흔하게 적용되고 있는 해결책으로서는 헬름홀츠 공명기를 사용하는 것이 포함되어 있는데, 이것은 주어진 주파수 대역에서의 음향 발진을 감쇠(댐핑)시키는 효과를 갖는다. 헬름홀츠 공명기는 유체의 구멍들(fluidic openings) 또는 채널들을 통해서 외부, 특히 연소실과 유체 상으로 연통하도록 된 공명실(resonant chamber)을 포함한다. 공명실의 체적과 유체 채널의 특성들은 그 공명기가 효과적인 주파수 대역을 결정한다.A common solution that has recently been adopted includes the use of a Helmholtz resonator, which has the effect of damping the acoustic oscillation in a given frequency band. The Helmholtz resonator includes a resonant chamber that is in fluid communication with the exterior, especially the combustion chamber, via fluidic openings or channels. The volume of the resonant chamber and the characteristics of the fluid channel determine the effective frequency band of the resonator.

공지의 공명기들은 일반적으로 버너에 삽입되는 인서트(insert)들 상에 또는 직접 그 버너 상에 연소실의 주위에 설치된다.Known resonators are generally mounted on inserts inserted into the burner or directly on the burner around the combustion chamber.

첫 번째 경우, 공명기들은 연소실의 외벽에 고정되며 측벽 자체를 통해 내부와 통하게 된다. 이러한 해결책은 고용량의 공명기들을 제작하는 것을 가능하게 하지만, 반면에 여러 가지의 단점들을 갖는다. 먼저, 연소실은 공명기들을 수용하기 위하여 특별하게 변형되는 것이 요구된다. 더욱이, 공명기들의 존재는 냉각 과정에 영향을 미치고 또한 구조에도 영향을 미치는 무거운 중량으로 귀결될 것이다.In the first case, the resonators are fixed to the outer wall of the combustion chamber and communicate with the interior through the sidewall itself. This solution makes it possible to produce high-capacity resonators, but it has a number of disadvantages. First, the combustion chamber is required to be specially modified to accommodate the resonators. Moreover, the presence of resonators will result in a heavy weight that affects the cooling process and also affects the structure.

인서트들에 탑재되어 설치된 공명기들은 적용하기에는 간편하지만, 작은 이용 가능한 공간이 주어지는 적절한 체적만을 획득하는 것을 허용한다.The resonators mounted on the inserts are simple to apply, but allow only the appropriate volume to be obtained given a small available space.

버너에 탑재되어 설치된 공명기들은 공명실이 버너의 내부와, 특히 공기 및 유체 혼합 채널들과 유체 상으로 직접 연통하도록 구성된다. 그러한 연결관계는 일반적으로 유체 분사 노즐들의 하류 쪽의 구멍에 의해 달성된다. 이러한 해결책은, 그것이 연소 구역으로부터 혼합 채널들로 전파되는 압력 발진들에 대해 직접적으로 작용하기 때문에 중요하다. 압력 발진은, 공명기가 감쇠 될 주파수로 완전히 동조되지 않는다면, 적절하게 감쇠 되지 않거나, 또는 오히려 증폭될 수도 있다.Resonators mounted and mounted on the burner are configured such that the resonator chamber is in direct fluid communication with the interior of the burner, and in particular with the air and fluid mixing channels. Such a connection relationship is generally achieved by the holes on the downstream side of the fluid injection nozzles. This solution is important because it acts directly on the pressure oscillations that propagate from the combustion zone to the mixing channels. The pressure oscillation may not be adequately attenuated, or rather amplified, unless the resonator is fully tuned to the frequency at which it is to be attenuated.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 제약들을 극복하는 것을 가능케 하는 터빈용 버너를 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a burner for a turbine which makes it possible to overcome the above-mentioned limitations.

본 발명에 따르면, 특허청구범위 제1항에 정의된 것과 같은 터빈 버너 조립체가 제공된다. According to the present invention, there is provided a turbine burner assembly as defined in claim 1.

이하에서 본 발명은 그것의 여러 비-한정적인 실시예들을 도시하고 있는 첨부한 도면들을 참조하여 더 상세히 설명된 것이다.
도 1은 가스 터빈 시스템의 일부의 종 방향의 평면을 따라 취하여진 측면도이다.
도 2는 도 1의 시스템에 일체화된 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 조립체의 종 방향의 평면을 따라 취하여진 측면도이다.
도 3은 명료성을 위해 일부가 제거되고 다른 종 방향 평면을 따라 취하여진, 도 2에서의 버너 조립체의 확대된 세부에 대한 사시도이다.
도 4는 명료성을 위해 일부가 제거된 상태의 도 3의 세부에 대한 또 다른 사시도이다.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, which illustrate various non-limiting embodiments thereof.
1 is a side view taken along a longitudinal plane of a portion of a gas turbine system;
Figure 2 is a side view taken along the longitudinal plane of the burner assembly in accordance with one embodiment of the present invention integrated into the system of Figure 1;
Figure 3 is a perspective view of an enlarged detail of the burner assembly in Figure 2, with some removed for clarity and taken along another longitudinal plane.
Figure 4 is another perspective view of the detail of Figure 3 with some removed for clarity.

도 1을 참조하면, 전기 생산용 가스 터빈 시스템이 참조기호 1로써 전반적으로 표시되어 있으며, 이것은 컴프레서(2), 연소실(3) 및 터빈(5)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a gas turbine system for electrical production is generally indicated by reference numeral 1, which includes a compressor 2, a combustion chamber 3, and a turbine 5.

컴프레서(2), 연소실(3) 및 터빈(5)은, 특히 천연가스, 합성가스, 디젤뿐만 아니라, 다양한 종류의 유체 연료가 공급될 수 있는 터빈 조립체를 형성한다.The compressor 2, the combustion chamber 3 and the turbine 5 form a turbine assembly which can be supplied with various types of fluid fuel, in particular natural gas, syngas, diesel, as well.

컴프레서(2) 및 터빈(5)은 동일한 샤프트에 장착되어, 케이싱(8)에 수용되고 축 A를 따라서 연장되는 로터(7)를 형성하도록 한다.The compressor 2 and the turbine 5 are mounted on the same shaft so as to form a rotor 7 accommodated in the casing 8 and extending along the axis A. [

더 상세하게는, 로터(7)는 환상으로 배열된 다수의 컴프레서 로터 블레이드들(10)과 터빈 로터 블레이드들(11)이 제공되는데, 이것들은 그 로터(7) 자체의 축 A를 따라 연속해서 배열되어 있다.More specifically, the rotor 7 is provided with a plurality of annularly arranged compressor rotor blades 10 and turbine rotor blades 11, which are arranged continuously along the axis A of the rotor 7 itself Respectively.

컴프레서 스테이터 블레이드들(12) 및 터빈 스테이터 블레이드들(13)의 배열은 케이싱(8)에 고정되고 또한 각각 컴프레서 로터 블레이드들(10)과 터빈 로터 블레이드들(11) 사이에서 이격되어 배치되어 있다.The arrangement of the compressor stator blades 12 and the turbine stator blades 13 is fixed to the casing 8 and is also spaced apart between the compressor rotor blades 10 and the turbine rotor blades 11 respectively.

여기에 기술된 실시예에서, 연소실(3)은 토로이드(toroidal) 형태이고 컴프레서(2)와 터빈(5) 사이에 로터(7) 주위에 배치된다. 그러나 이러한 구조는 한정적인 것으로서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본 발명은 바람직하게는, 다른 형태, 특히 사일로(silo) 타입의 연소실로써도 또한 구현될 수도 있을 것이다.In the embodiment described here, the combustion chamber 3 is in toroidal form and is disposed about the rotor 7 between the compressor 2 and the turbine 5. [ However, such a structure is not to be construed as limiting, and the present invention may also be embodied in other forms, particularly as a combustion chamber of the silo type.

연소실(3)은 다수의 버너 조립체들(15)을 포함하며, 이것들은 원주 상에 배열되며 균일한 각도로 서로 이격되어 있다. 버너 조립체(15)는 각각의 버너 인서트들(burner inserts)(17)에 의해 연소실의 각각의 버너 시트들(16)에 장착된다.The combustion chamber 3 comprises a plurality of burner assemblies 15, which are arranged on the circumference and are spaced apart from one another at a uniform angle. The burner assembly 15 is mounted to each burner seat 16 of the combustion chamber by respective burner inserts 17. [

도 2는 버너 조립체들(15) 중의 하나가 연료, 특히 가스를 연소실(3)에 공급하기 위해 사용되는 것으로 세부적으로 도시하고 있다. 버너 조립체(15)는 축 B를 따라서 연장되고, 메인 주변 버너(20), 그 메인 주변 버너(20)에 대해 동축인 중앙 파일럿 버너(21), 및 헬름홀츠 공명기(Helmholtz resonator)(22)를 포함하고 있다.2 shows in detail that one of the burner assemblies 15 is used to supply fuel, in particular gas, to the combustion chamber 3. In FIG. The burner assembly 15 extends along axis B and includes a main perimeter burner 20, a central pilot burner 21 coaxial to its main perimeter burner 20, and a Helmholtz resonator 22 .

메인 버너(20)는 사전혼합(premixing) 형으로서 파일럿 버너(20) 주위에 배열되며, 각각의 버너 인서트(17)에 고정된다. 더 상세하게는, 메인 버너(20)는 버너 인서트(17)의 중앙 개구부(17a)를 통해 연장됨으로써 메인 버너(20)의 배출구는 연소실(3) 내에 있도록 한다.The main burners 20 are arranged in the premixing type around the pilot burner 20 and are fixed to the respective burner inserts 17. More specifically, the main burner 20 extends through the central opening 17a of the burner insert 17 so that the discharge port of the main burner 20 is located in the combustion chamber 3.

메인 버너(20)에는 대각선형 선회기(diagonal swirler)로 지칭되고 참조기호 23으로 표시되는 소용돌이(vortex) 또는 난류(turbulence) 발생장치가 제공된다.The main burner 20 is provided with a vortex or turbulence generator, designated diagonal swirler and designated by the reference numeral 23.

대각선형 선회기(23)는 축 B를 중심으로 하여 연장되며 메인 버너(20)의 내부 몸체(25)와 외부 몸체(26) 사이에서 방사상으로 그 경계가 형성된다. 내부 몸체(25)에는 파일럿 버너(21)가 수용되어 있고 외부 몸체를 향해 대체로 절단된 원뿔형(frustoconical) 형상으로 되어 있는 원통형의 축 방향의 공동을 구비한다. 외부 몸체(26)는 축 방향으로 속이 비어 있고, 그리고 결합부(26c)에 의해 서로 연결되는 원통형 벽(26b)과 절단된 원뿔형 벽(26a)을 포함한다. 상기한 절단된 원뿔형 벽(26a)은 내부 몸체(25)를 수용하며, 이로써 공기-연료 혼합물을 공급하기 위한 통로를 형성하는 대체로 환상의 공간이 내부 몸체(25)와 외부 몸체(26)의 절단된 원뿔형 벽(26a) 사이에 형성되도록 한다.The diagonal pivoting device 23 extends around the axis B and is bounded radially between the inner body 25 and the outer body 26 of the main burner 20. The inner body 25 is provided with a cylindrical axial cavity in which a pilot burner 21 is housed and which is generally frustoconical in shape toward the outer body. The outer body 26 is hollow in the axial direction and includes a cylindrical wall 26b and a truncated conical wall 26a that are connected to each other by a coupling portion 26c. The cut conical wall 26a receives the inner body 25 so that a generally annular space defining a passage for supplying the air-fuel mixture is formed between the inner body 25 and the outer body 26 Shaped conical wall 26a.

대각선형 선회기(23)는 블레이드들(28)의 열을 더 포함하고 있는데, 이것들은 내부 몸체(25)와 외부 몸체(26) 사이의 공간에서 연장되고 각각의 혼합 채널들(30)을 형성하여 축 B에 대하여 대각선 패턴으로써 연소실(3)을 향해 연소를 돕는 공기와 연료의 혼합물을 전달하도록 한다. 블레이드들(28)은 원주를 따라서 상기한 절단된 원뿔형 벽(26a)에 형성된 각각의 구멍들(29b)을 통해 배치된 특정한 너트들(29a)로써 외부 몸체(26)에 고정된다. 밀봉재(29c)는 공명기(22)의 체적과 사전혼합 채널(30) 간의 유체상의 분리(디커플링)를 보증한다. 혼합 채널들(30)의 흡입구(31)는 외부 몸체(26)의 절단된 원뿔형 벽(26a)의 더 큰 기부(larger base)에 형성되며 컴프레서(2)로부터의 공기의 흐름의 유입을 가능하게 한다. 혼합 채널들(30)의 흡입구(31)에 가까이 배치되어 있는 노즐들(32)은 사전혼합 공급라인(미도시)에 연결되며 혼합 채널들(30) 그 자체의 내부에서 제어된 연료 유속의 분사를 가능케 한다. 일 실시예에 있어서, 노즐들(32)은 블레이드들(28) 상에 배열된다. 컴프레서(2)로부터의 공기와 노즐들(32)을 통해 주입된 연료는 혼합 채널들(30)에서 혼합된다. 그렇게 생성된 공기-연료 혼합물은 원통형 벽(26b)을 향하여 전개되고, 이것은 연소실(3)로 유도된다.The diagonal pivoting device 23 further includes a row of blades 28 which extend in the space between the inner body 25 and the outer body 26 and form respective mixing channels 30 To deliver a mixture of air and fuel which helps combustion towards the combustion chamber (3) in a diagonal pattern with respect to the axis (B). The blades 28 are secured to the outer body 26 with specific nuts 29a disposed through respective holes 29b formed in the cut conical wall 26a along the circumference. The seal 29c assures separation (decoupling) of the fluid phase between the volume of the resonator 22 and the premixing channel 30. The inlet 31 of the mixing channels 30 is formed in a larger base of the cut conical wall 26a of the outer body 26 and allows the introduction of a flow of air from the compressor 2 do. The nozzles 32 located close to the inlet 31 of the mixing channels 30 are connected to a premixing feed line (not shown) . In one embodiment, the nozzles 32 are arranged on the blades 28. The air from the compressor (2) and the fuel injected through the nozzles (32) are mixed in the mixing channels (30). The resulting air-fuel mixture is deployed towards the cylindrical wall 26b, which is directed into the combustion chamber 3. [

헬름홀츠 공명기(22)는 공명실(35)과, 그리고 그 공명실(35)을 외부에 유체상으로 연결하기 위한 목(neck) 부분(36)을 포함하고 있다.The Helmholtz resonator 22 includes a resonance chamber 35 and a neck portion 36 for fluidly connecting the resonance chamber 35 to the outside.

공명실(35)은 대체로 환상의 형상으로서 대각선형 선회기(23)의 흡입구(31)와 버너 인서트(17) 사이에서 외부 몸체(26)의 절단된 원뿔형 벽(26a)의 주위에 배치된다. 일 실시예에 있어서, 특히, 공명실(35)은 대각선형 선회기(23)의 흡입구(31)에 인접한 외부 몸체(26)의 일 모서리에 배치된다. 더 상세하게는, 공명실(35)은 외부 몸체(26)의 절단된 원뿔형 벽(26a)에 의해 내부적으로, 또한 환상의 폐쇄 벽(38)에 의해 외부적으로, 그 경계가 한정된다. 축 방향으로, 환상의 폐쇄 벽(38)은 혼합 채널(30)의 흡입구(31)에 해당하는 외부 몸체(26)의 일 모서리로 컴프레서(2)의 측면 상에서 연장된다. 대신에, 버너 인서트(17)를 향하여 환상의 폐쇄 벽(38)은 외부 몸체(26)의 연결 링(39)에 의해 경계가 한정되며, 이것에 의해 버너 조립체(15)는 버너 인서트(17) 그 자체에 결합 된다. 일 실시예에 있어서, 환상의 폐쇄 벽(38)은 외부 몸체(26)의 절단된 원뿔형 벽(26a)에, 예컨대, 나사 고정수단(미도시)에 의해 되돌릴 수 있게끔 결합 된다. 선택적으로는, 환상의 폐쇄 벽(38)은 용접되어도 좋고, 또는 절단된 원뿔형 벽(26a)과 일 부재로써 일체형으로 제조될 수도 있다. 환상의 폐쇄 벽(38)은 다수의 연결 구멍들(37)을 가지며, 이것들은 원주를 따라 배열되며 통로들을 형성함으로써 컴프레서(2)로부터 공명실(35) 안으로 공기의 흐름이 주입되는 것을 가능하게 해준다.The resonance chamber 35 is generally annular in shape and is disposed around the cut conical wall 26a of the outer body 26 between the inlet 31 of the diagonal turner 23 and the burner insert 17. Particularly, in one embodiment, the resonance chamber 35 is disposed at one corner of the outer body 26 adjacent to the intake port 31 of the diagonal- More specifically, the resonance chamber 35 is bounded internally by the truncated conical wall 26a of the outer body 26, and externally by the annular closure wall 38. An annular closure wall 38 extends on the side of the compressor 2 at one corner of the outer body 26 corresponding to the inlet 31 of the mixing channel 30. Instead the annular closure wall 38 towards the burner insert 17 is bounded by the connecting ring 39 of the outer body 26 so that the burner assembly 15 is positioned within the burner insert 17, Lt; / RTI > itself. In one embodiment, the annular closure wall 38 is retractably coupled to the cut conical wall 26a of the outer body 26 by, for example, screw fastening means (not shown). Alternatively, the annular closure wall 38 may be welded or may be fabricated integrally with the truncated conical wall 26a and one member. The annular closure wall 38 has a plurality of connecting holes 37 which are arranged along the circumference and which form the passages to enable the flow of air from the compressor 2 into the resonance chamber 35 It does.

연결 링(39)(도 3 참조)은 T 형상의 단면과, 제1부분(39a) 및 제2부분(39b)을 갖는다. 제1부분(39a)은 평탄하고 T 형상의 단면으로 된 다리(leg)를 정의하는 것으로서, 버너 조립체(15)의 축 B에 직각인 평면상에서 실질적으로 연장되고 또한 연소실(3)과 버너 인서트(17)를 향한 측면 상에서 축 방향으로 공명실(35)의 경계를 한정한다. 연결 링(39)의 제2부분(39b)은 대체로 원통형이고, 또한 그의 반대쪽 측면 상에서 제1부분(39a)에 수직으로 연장된다. 컴프레서 측면에서는 연결 링(39)의 제2부분(39b)은 환상의 폐쇄 벽(38)과 접촉하는 반면에 외측 표면은 버너 인서트(17)에 결합 된다.The connection ring 39 (see Fig. 3) has a T-shaped cross section and a first portion 39a and a second portion 39b. The first portion 39a defines a flat, T-shaped leg which extends substantially on a plane perpendicular to the axis B of the burner assembly 15 and which defines a combustion chamber 3 and a burner insert 17 in the axial direction on the side surface facing the resonance chamber 35. The second portion 39b of the connecting ring 39 is generally cylindrical and extends perpendicularly to the first portion 39a on its opposite side. On the compressor side, the second portion 39b of the connecting ring 39 contacts the annular closure wall 38 while the outer surface is coupled to the burner insert 17.

제2부분(39b)은 원주를 따라 외주면 상에 만들어진 홈(groove)들에 의해 형성되고 그리고 축 방향으로 연장되는 냉각 통로들(40)을 갖는다. 냉각 통로들(40)은 컴프레서(2)의 공급 공기를 연소실(3)과 통하는 상태로 해주며, 이로써 버너 인서트(17)를 냉각시킨다. 특히, 냉각 통로들(40)의 흡입구는 연결 링(39)의 제1부분(39a)에 대하여 컴프레서(2)를 향하는 측면 상에 존재한다. 냉각 통로들(40)은 열 팽창의 효과와 조립체의 불안정성과는 독립적으로 버너 인서트(17)의 연속적인 냉각을 보증한다.The second portion 39b has cooling passages 40 formed by grooves made on the outer circumferential surface along the circumference and extending in the axial direction. The cooling passages 40 bring the supply air of the compressor 2 into communication with the combustion chamber 3, thereby cooling the burner insert 17. In particular, the inlet of the cooling passages 40 is on the side facing the compressor 2 with respect to the first portion 39a of the connecting ring 39. The cooling passages 40 ensure continuous cooling of the burner insert 17 independently of the effect of thermal expansion and instability of the assembly.

헬름홀츠 공명기(22)의 목 부분들(36)은 절단된 원뿔형 벽(26)의 외주면 상에서 이어지고 또한 연결 링(39)과 버너 인서트(17)를 통해 연장된다. 공명실(35)과 목 부분들(36)의 개구부들은 버너 인서트(17)에 대하여 반대쪽 측면들 상에 존재한다. 따라서 상기한 목 부분들(36)은 연결 링(39)과 버너 인서트(17)를 통해서 공명실(35)을 외부와 유체상으로 통하는 상태로 되도록 구성된다.The neck portions 36 of the Helmholtz resonator 22 extend on the outer circumferential surface of the cut conical wall 26 and extend through the connecting ring 39 and the burner insert 17. The resonance chamber 35 and openings of the neck portions 36 are on opposite sides of the burner insert 17. The neck portions 36 are configured to be in a state of fluidly communicating the resonance chamber 35 with the outside through the connecting ring 39 and the burner insert 17.

공명실(35)은 대각선형 선회기(23)의 혼합 채널들(30)과 유체상으로 직접 연결되지는 않는다. 그러한 두 개의 환경들의 분리는 절단된 원뿔형 벽(26a)에 의해 그리고 상기한 절단된 원뿔형 벽(26a)과 너트들(29a) 사이의 밀봉재(29c)에 의해 보증되며, 이것은 구멍들(29b)을 통한 누출을 방지한다.The resonance chamber 35 is not directly fluidly connected to the mixing channels 30 of the diagonal-shaped swirler 23. The separation of such two environments is ensured by the cut conical wall 26a and by the seal 29c between the cut conical wall 26a and the nuts 29a as described above, To prevent leakage through.

공명실(35)은 목 부분들(36)을 통해 연소실(3)에만 유체상으로 접속된다. The resonance chamber 35 is fluidly connected only to the combustion chamber 3 through the neck portions 36. [

환상의 폐쇄 벽(38)의 연결 구멍들(37)은 3중의 효과를 갖는다. 그 효과로는, 컴프레서(2)로부터 공명실(35)을 통해서 연소실(3)로의 공기의 흐름을 유지하는 것을 가능하게 함으로써 공명실(35) 그 자체를 향하여 고온가스(fumes)의 역류를 회피케 하고, 공명실(35) 내부의 열역학적 특성들을 대체로 일정하게 유지하는 것을 가능하게 하고, 그리고 연소실(3)에서의 동적 압력 파동의 공명 대역을 확장시키는 것이다.The connecting holes 37 of the annular closure wall 38 have a triple effect. The effect is that the flow of air from the compressor 2 to the combustion chamber 3 through the resonance chamber 35 can be maintained so that the back flow of the hot gases fumes toward the resonance chamber 35 itself To allow the thermodynamic properties inside the resonance chamber 35 to be maintained substantially constant, and to extend the resonance band of the dynamic pressure wave in the combustion chamber 3.

가스터빈 시스템(1)에서, 헬름홀츠 공명기(22)는 모든 버너 조립체들(15) 상에 또는 필요에 따라 단지 일부의 버너 조립체 상에 장착될 수도 있다. 더욱이, 헬름홀츠 공명기(22)는 서로 상이한 것일 수도 있다. 각 헬름홀츠 공명기(22)의 대역 특성은 공명실(35), 목 부분(36) 및 연결 구멍들(37)의 기하학적 배열에 의해 결정된다. 가장 중요한 주파수 대역들에 대한 열-음향학적 발진의 감쇠 효과를 최적화하기 위하여, 헬름홀츠 공명기(22)들은 그 각각의 하나에 대하여 공명실(35)의 체적과 형상, 목 부분들(36)의 숫자, 길이 및 단면(면적 및 윤곽), 그리고 연결 구멍들(37)의 숫자, 위치 및 직경을 선택함으로써 각각의 주파수들에 동조 될 수가 있다. 일 실시예에 있어서, 예를 들면, 각각의 헬름홀츠 공명기(22)는 각각의 감쇠 대역을 가지며, 상이한 버너 조립체들의 헬름홀츠 공명기들의 감쇠 대역들은 그들이 부분적으로는 중첩될 수는 있지만 완전히 일치하지는 않는다.In the gas turbine system 1, the Helmholtz resonator 22 may be mounted on all of the burner assemblies 15 or only on some of the burner assemblies as required. Furthermore, the Helmholtz resonators 22 may be different from each other. The band characteristic of each Helmholtz resonator 22 is determined by the geometric arrangement of the resonance chamber 35, the neck portion 36 and the connecting holes 37. To optimize the damping effect of the thermoacoustic oscillations on the most important frequency bands, the Helmholtz resonators 22 determine the volume and shape of the resonance chamber 35, the number of neck portions 36 , Length and cross-section (area and contour), and the number, location, and diameter of the connection holes 37. In one embodiment, for example, each Helmholtz resonator 22 has its respective attenuation band, and the attenuated bands of the Helmholtz resonators of the different burner assemblies may not overlap completely, although they may be partially superimposed.

전술한 타입의 버너 조립체들은 여러 가지의 이점들을 갖는다. 첫째로, 대형 체적의 공명실들이 연소실에 대한 큰 변형(간섭을 개선하기 위한)이 없이 그리고 구조에 대해 현저한 영향이 없이도 획득될 수가 있다. 실제로, 한편으로는, 메인 버너 주위의 선회기의 흡입구까지의 이용 가능한 공간은 넓으므로, 따라서 상대적으로 큰 체적의 헬름홀츠 공명기들이 제조 가능하다. 반면에 공명실은 메인 버너에 속하는 구조적 요소들에 의해 부분적으로 그 경계가 한정된다. 환상의 폐쇄 벽의 추가만으로 버너 조립체에 대해 주목할 만한 변경이 없이 그리고 현저한 중량의 증가가 없이도 공명실을 완전하게 구현하는 것을 가능하게 될 것이다. 따라서 헬름홀츠 공명기의 목 부분을 수용할 정도의 약간의 적응화 정도면 충분하다. 더욱이, 전술한 해결책은 충분한 여유의 유연성으로 헬름홀츠 공명기를 위한 가장 적절한 기하학적 배열을 선택하는 것을 가능하게 해준다.The burner assemblies of the type described above have a number of advantages. First, resonant chambers of large volume can be obtained without significant deformation (to improve interference) to the combustion chamber and without significant effect on the structure. In fact, on the one hand, the usable space to the inlet of the swirler around the main burner is wide, so that Helmholtz Resonators of relatively large volume can be manufactured. On the other hand, the resonance chamber is partially bounded by the structural elements belonging to the main burner. The addition of an annular closure wall will make it possible to completely implement the resonance chamber without noticeable changes to the burner assembly and without significant weight gain. Therefore, a little adaptation enough to accommodate the neck of the Helmholtz resonator is sufficient. Moreover, the above-described solution makes it possible to select the most appropriate geometrical arrangement for the Helmholtz resonator with a sufficient margin of flexibility.

또 다른 본 발명의 이점은 버너 조립체, 특히 대각선형 선회기들의 흡입구 영역이 용이하게 접근 가능하다는 것이다. 따라서 정비 또는 개량을 위한 개입이 용이하게 이루어질 수 있다.Another advantage of the present invention is that the inlet area of the burner assembly, particularly the diagonal swirlers, is readily accessible. Therefore, intervention for maintenance or improvement can be facilitated.

첨부한 청구범위에 정의된 것과 같은 본 발명의 영역으로부터 벗어남이 없이 전술한 버너 조립체에 대한 변경과 변형이 이루어질 수 있음은 명백하다.It will be apparent that changes and modifications may be made to the above-described burner assembly without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims (15)

축(B) 주위에서 연장되는 메인 버너(20); 및
공명실(35), 및 외부로의 상기 공명실(35)의 유체상의 연결을 위한 통로들(36, 37)을 갖는 헬름홀츠 공명기(22)를 포함하는 터빈 버너 조립체로서,
상기 메인 버너(20)는,
상기 축(B)의 주위에서 연장되는 내부 몸체(25) 및 외부 몸체(26); 및
상기 내부 몸체(25) 및 외부 몸체(26) 사이에 배치되어 혼합 채널들(30)의 경계를 한정하는 선회기(23)를 포함하는 터빈 버너 조립체에 있어서,
상기 공명실(35)은 상기 선회기(23)의 흡입구(31)에 인접한 외부 몸체(26)의 일 모서리 주위에서 연장되며, 그리고 상기 외부 몸체(26)는 상기 공명실(35)의 일부를 형성하고 또한 상기 헬름홀츠 공명기(22)와 혼합 채널들(30) 사이의 직접적인 유체상의 연결을 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 터빈 버너 조립체.A main burner 20 extending around the axis B; And
A turbine burner assembly comprising a resonance chamber (35) and a Helmholtz resonator (22) having passages (36, 37) for fluid connection of the resonance chamber (35)
The main burner (20)
An inner body 25 and an outer body 26 extending around the axis B; And
And a swirler (23) disposed between the inner body (25) and the outer body (26) to define a boundary of the mixing channels (30), the turbine burner assembly
The resonance chamber 35 extends around one corner of the outer body 26 adjacent to the intake port 31 of the revolver 23 and the outer body 26 is part of the resonance chamber 35 And is configured to prevent direct fluid phase connection between the Helmholtz resonator (22) and the mixing channels (30). 제1항에 있어서, 상기 외부 몸체(26)는 절단된 원뿔형 벽(26a)을 가지며, 그리고 상기 선회기(23)의 흡입구(31)는 상기 외부 몸체(26)의 상기 절단된 원뿔형 벽(26a)의 길이가 더 긴 기부에 위치하는 것인 터빈 버너 조립체.2. The apparatus of claim 1 wherein said outer body has a cut conical wall and said suction port of said swivel is connected to said cut conical wall of said outer body, ) Is located at a longer base. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공명실(35)은 대체로 환상의 형상인 터빈 버너 조립체.3. A turbine burner assembly according to claim 1 or 2, wherein said resonance chamber (35) is generally annular in shape. 선행하는 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 터빈 버너 조립체는 환상의 폐쇄 벽(38)을 더 포함하며, 상기 환상의 폐쇄 벽(38)은 상기 공명실(35)을 외부에서 그 경계를 한정하는 것인 터빈 버너 조립체.The turbine burner assembly according to any one of the preceding claims, further comprising an annular closure wall (38), said annular closure wall (38) defining said resonance chamber (35) Lt; / RTI > burner assembly. 제4항에 있어서, 상기 통로들(36, 37)은 환상의 폐쇄 벽(38)에 연결구멍들(37)을 포함하는 터빈 버너 조립체.5. A turbine burner assembly according to claim 4, wherein the passages (36, 37) comprise connection holes (37) in an annular closure wall (38). 선행하는 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 터빈 버너 조립체는 가스 터빈 연소실(3)의 버너 시트(17a)에 대한 연결을 위한 버너 인서트(17)를 더 포함하되, 상기 공명실(35)은 상기 선회기(23)의 흡입구(31)와 상기 버너 인서트(17) 사이에서 상기 외부 몸체(26) 주위에서 연장되는 것인 터빈 버너 조립체.The turbine burner assembly according to any one of the preceding claims, further comprising a burner insert (17) for connection to a burner seat (17a) of the gas turbine combustion chamber (3) And extends around the outer body (26) between the inlet (31) of the swirler (23) and the burner insert (17). 제6항에 있어서, 상기 통로들(36)은 상기 버너 인서트(17)를 통해 외부에 상기 공명실(35)을 유체상으로 연결하도록 구성된 목 부분들(36)을 포함하는 것인 터빈 버너 조립체.7. A turbine burner assembly (10) according to claim 6, wherein the passages (36) comprise neck portions (36) configured to fluidly connect the resonance chamber (35) to the exterior via the burner insert . 제7항에 있어서, 상기 목 부분들(36)은 상기 버너 인서트(17)를 통해 연장되는 것인 터빈 버너 조립체.8. A turbine burner assembly according to claim 7, wherein said neck portions (36) extend through said burner insert (17). 제4항 및 제6항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 몸체(26)는 연결 링(39)을 포함하되, 상기 연결 링에 의해 상기 외부 몸체(26)는 버너 인서트(17)에 연결되고, 그리고 상기 환상의 폐쇄 벽(38)은 상기 선회기(23)의 흡입구(31)와 연결 링(39) 사이에서 상기 외부 몸체(26) 주위에서 연장되는 것인 터빈 버너 조립체.9. A method according to any one of claims 4 and 6 to 8, characterized in that the outer body (26) comprises a connecting ring (39) by means of which the outer body (26) And wherein the annular closing wall extends around the outer body between the intake port of the revolver and the connecting ring. 제2 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 절단된 원뿔형 벽(26a)은 상기 선회기(23)의 블레이드들(28)을 위한 고정 구멍들(29b)을 가지며, 그리고 상기 절단된 원뿔형 벽(26a)과 고정 구멍들(29b)의 밀봉재(29c)는 공명실(35)을 혼합 채널들(30)로부터 유체상으로 분리하는 것인 터빈 버너 조립체.A machine according to any one of claims 2 to 9, characterized in that the cut conical wall (26a) has fixing holes (29b) for the blades (28) of the swivel (23) The seal (29c) of the wall (26a) and the fixing holes (29b) separates the resonance chamber (35) from the mixing channels (30) into a fluid phase. 선행하는 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 공명실(35)은 상기 통로들(36, 37)을 통해서만 배타적으로 외부에 유체상으로 연결되는 것인 터빈 버너 조립체.5. A turbine burner assembly according to any one of the preceding claims, wherein said resonance chamber (35) is exclusively fluidly connected externally through said passages (36, 37). 선행하는 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 공명실(35)은 상기 외부 몸체(26)를 통한 선회기(23)에 대한 어떤 유체상의 연결도 갖지 않은 것인 터빈 버너 조립체.The turbine burner assembly according to any one of the preceding claims, wherein the resonance chamber (35) has no fluid connection to the swirler (23) through the outer body (26). 선행하는 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 메인 버너(20)와 동축 상에 있는 파일럿 버너(21)를 더 포함하는 터빈 버너 조립체.A turbine burner assembly as claimed in any one of the preceding claims, further comprising a pilot burner (21) coaxial with the main burner (20). 연소실(3), 및 상기 연소실(3)의 각각의 버너 시트들(16)에 장착된, 선행하는 항들 중의 어느 한 항에 따른 다수의 버너 조립체들(15)을 포함하는 터빈 조립체.A turbine assembly comprising a combustion chamber (3) and a plurality of burner assemblies (15) according to any of the preceding claims, mounted on respective burner sheets (16) of the combustion chamber (3). 제14항에 있어서, 각각의 헬름홀츠 공명기는 각각의 감쇠(댐핑) 대역을 가지며, 그리고 개별의 버너 조립체들(15)의 헬름홀츠 공명기들의 감쇠 대역들은 일치하지 않는 것인 터빈 조립체.15. The turbine assembly of claim 14, wherein each Helmholtz resonator has a respective damping band and the damping bands of the Helmholtz resonators of the respective burner assemblies (15) do not match.
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