專利名稱：燃料噴嘴回火檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題涉及燃料噴嘴回火檢測。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的燃燒器具有限定在其中的燃燒區(qū)，并且包括對燃燒區(qū)提供可燃 物質(zhì)的一個或多個燃料噴嘴。燃料噴嘴包括一個或多個燃燒裝置的組件，燃燒裝置各自具 有限定在其中的通道，例如燃料和空氣的混合物的可燃物質(zhì)可通過通道朝向燃燒區(qū)行進(jìn)。 當(dāng)可燃物質(zhì)到達(dá)燃燒裝置的后端時，可燃物質(zhì)被點(diǎn)燃并燃燒。通常，這種燃燒出現(xiàn)在燃燒區(qū) 的初級及次級再循環(huán)區(qū)內(nèi)，并且同時燃燒裝置處的溫度可達(dá)到相對高度提升的水平，這些 溫度通常在用于燃燒裝置操作而確立的溫度參數(shù)內(nèi)，而不帶有重大損害。但是，有時會發(fā)生回火。在回火期間，可燃物質(zhì)的燃燒異常地靠近燃燒裝置或在燃 燒裝置內(nèi)發(fā)生，并且燃燒裝置處的溫度超過確立的溫度參數(shù)。因為燃燒裝置構(gòu)件典型地未 設(shè)計成經(jīng)受住這樣的條件，因此可相繼導(dǎo)致對燃燒裝置和燃料噴嘴的損害。這種損害可迫 使燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的高代價的停機(jī)、燃燒裝置和燃料噴嘴的修理和/或更換。減小關(guān)于任何特定燃料噴嘴或燃燒裝置的回火的可能性可包括設(shè)計對于給定燃 料在燃燒裝置管速度方面具有20%余量的燃料噴嘴。也就是說，各特定的燃料噴嘴設(shè)計成 用于與選定的燃料一起使用，并且期望在燃?xì)鉁u輪操作期間一定數(shù)量的那些燃料將以一定 速度供應(yīng)到燃料噴嘴。但是，存在與20%余量相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)，因為在沒有至少重大的測試和 損害風(fēng)險的情況下代用燃料后期不能代替給定的燃料。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種具有限定在其中的燃燒區(qū)的渦輪發(fā)動機(jī)的燃 燒器，并且燃燒器包括燃料噴嘴，該燃料噴嘴包括兩個或更多個燃燒裝置，各燃燒裝置具 有限定在其中的通道，允許可燃物質(zhì)通過通道朝向燃燒區(qū)行進(jìn)；多個傳感器，該多個傳感器 設(shè)置成與各燃燒裝置相關(guān)聯(lián)，以分別探測各燃燒裝置的通道內(nèi)的靜壓力，并且相應(yīng)地分別 發(fā)送探測到的靜壓力信號；以及聯(lián)接至傳感器且可接收信號的控制器，該控制器構(gòu)造成從 信號的分析中來確定燃燒裝置中的任何一個是否與回火風(fēng)險相關(guān)聯(lián)，并且根據(jù)該確定來減 小回火風(fēng)險。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種渦輪發(fā)動機(jī)燃燒器(其具有限定在其中的 燃燒區(qū))的燃料噴嘴的燃燒裝置，并且該燃燒裝置包括在燃燒器的前端處終止的環(huán)形護(hù) 罩；中心體，該中心體設(shè)置在環(huán)形護(hù)罩內(nèi)以限定在環(huán)形護(hù)罩和中心體之間延伸的環(huán)形通道， 可燃物質(zhì)通過該環(huán)形通道朝向燃燒區(qū)行進(jìn)；以及多個傳感器，該多個傳感器設(shè)置成與護(hù)罩 相關(guān)聯(lián)，以分別探測通道內(nèi)的靜壓力并且相應(yīng)地分別發(fā)送探測到的靜壓力信號，以用于確 定回火風(fēng)險并且用于減小回火風(fēng)險。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種控制渦輪發(fā)動機(jī)燃燒器的燃料噴嘴的方 法，該燃料噴嘴包括兩個或更多個燃燒裝置，該方法包括探測限定在各燃燒裝置中的通道內(nèi)的靜壓力；分析靜壓力，以計算各燃燒裝置中的通道內(nèi)的平均靜壓力；相互比較平均靜 壓力；從比較的結(jié)果中確定燃燒裝置中的一個或多個是否與回火風(fēng)險相關(guān)聯(lián)；以及根據(jù)該 確定來減小與燃燒裝置中的一個或多個相關(guān)聯(lián)的回火風(fēng)險。從結(jié)合附圖得到的下文描述中，這些和其它優(yōu)點(diǎn)以及特征將變得更加顯而易見。


在說明書結(jié)論處的權(quán)利要求書中特別指出并明確要求保護(hù)了視為本發(fā)明的主題。 從結(jié)合附圖得到的下文詳細(xì)描述中，本發(fā)明的前述和其它特征以及優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，其 中圖1是渦輪發(fā)動機(jī)的燃燒器的側(cè)面截面圖；圖2是圖1的燃燒器的燃料噴嘴的透視圖；圖3是燃燒裝置和靜壓力傳感器的放大的側(cè)面截面圖；圖4是包括靜壓力傳感器的燃燒裝置的示意圖；以及圖5是示出了操作燃料噴嘴的方法的流程圖。通過參照附圖的實例，詳細(xì)描述解釋了本發(fā)明的實施例以及優(yōu)點(diǎn)和特征。部件列表
10渦輪發(fā)動機(jī)
11首端
20燃燒器
21燃燒區(qū)
30過渡件
40燃料噴嘴
50噴嘴組件
60燃燒裝置
61平面底座
62底座部件
70環(huán)形護(hù)罩
71中心體
80環(huán)形通道
90,91 入口92燃料噴射器100燃料輸送系統(tǒng)101, 102, 103 管路110 閥120壓力傳感器121測壓接頭(pressure tap)122 管道130控制器131處理單元
132存儲單元500探測靜壓力510分析靜壓力520比較靜壓力530確定回火風(fēng)險540減小回火風(fēng)險550,551 回路
具體實施例方式參照圖1，提供了一種渦輪發(fā)動機(jī)10的燃燒器20。燃燒器20具有限定在其中的 燃燒區(qū)21，在該燃燒區(qū)21中可燃物質(zhì)燃燒以用于產(chǎn)生動力。燃燒器20聯(lián)接至過渡件30， 通過該過渡件30將燃燒產(chǎn)物提供給渦輪，在渦輪中燃燒產(chǎn)物促使渦輪葉片圍繞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。參照圖1和2，燃燒器20包括首端11，首端11本身包括至少一個燃料噴嘴40。燃 料噴嘴40可以各種構(gòu)造被提供，包括但不限于DLN2. 0、DLN 2+、DLN 2. 5+、DLN 2. 6以及DLN 2. 6+構(gòu)造。作為實例，圖2的燃料噴嘴40表示DLN 2. 6+構(gòu)造，并且包括噴嘴組件50，在噴 嘴組件50中燃燒裝置60由另外五個燃燒裝置60包圍，其中，各燃燒裝置60定向成彼此平 行。在該組件中，燃燒裝置60由平面底座61 (該平面底座61在結(jié)構(gòu)上由首端11支承)和 底座部件62 (該底座部件62將燃燒裝置60聯(lián)接至底座61)支承。參照圖3，各燃燒裝置60包括在燃燒器20的燃燒區(qū)21附近終止的環(huán)形護(hù)罩70和 中心體71，中心體71設(shè)置在環(huán)形護(hù)罩70內(nèi)。這樣，環(huán)形通道80在環(huán)形護(hù)罩70和中心體 71之間的環(huán)形空間中限定在各燃燒裝置60內(nèi)。允許可燃物質(zhì)通過環(huán)形通道80朝向燃燒區(qū) 行進(jìn)。基于渦輪發(fā)動機(jī)負(fù)載要求、排放要求以及另外的考慮，可燃物質(zhì)包括處于變化量 的空氣和燃料的混合物?？蓪⒖諝馓峁閴嚎s機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣，壓縮空氣通過入口 90和 91進(jìn)入通道80。可將燃料提供為各種類型的預(yù)混合燃料、擴(kuò)散燃料和/或液體燃料，并且 可通過聯(lián)接至燃料源的燃料輸送系統(tǒng)100經(jīng)由燃料噴射器92以這些形式中的至少一種或 多種被輸送到環(huán)形通道80，該燃料輸送系統(tǒng)100包括管路101、102以及103。沿著各管路 101,102以及103提供閥110，閥110允許控制可輸送到通道80的燃料的量。 參照圖3和4，三個或更多個壓力傳感器120設(shè)置成與各燃燒裝置60相關(guān)聯(lián)，以分 別探測各燃燒裝置60的通道80內(nèi)的靜壓力。壓力傳感器120還構(gòu)造成根據(jù)探測到的靜壓 力來分別發(fā)送探測到的靜壓力信號。壓力傳感器120可包括測壓接頭121，該測壓接頭121 例如在入口 90和91后面的旋流器的位置和燃料噴射器92的位置之間的燃燒裝置60的軸 向位置處穿過各燃燒裝置60的環(huán)形護(hù)罩70。壓力傳感器120還可包括管道122，管道122 安裝到護(hù)罩70的外部上，或作為備選方案，管道122限定在護(hù)罩70內(nèi)且作為護(hù)罩70本身 的一部分。 參照圖4，各燃燒裝置60的壓力傳感器120周向地設(shè)置在對應(yīng)的燃燒裝置60周 圍，并且以規(guī)則的間距彼此隔開。因此，如圖4中所示，其中，三個壓力傳感器120設(shè)置成與 各燃燒裝置60相關(guān)聯(lián)，各燃燒裝置60的壓力傳感器120彼此隔開120°。當(dāng)然，應(yīng)理解的 是超過三個壓力傳感器120可設(shè)置成與各燃燒裝置60相關(guān)聯(lián)，并且在這種情況下，壓力傳感器120之間的間距相應(yīng)地減小。雖然上文所描述的壓力傳感器120構(gòu)造與用于各燃燒裝置60的三個或更多個壓 力傳感器120的構(gòu)造有關(guān)，但是這些構(gòu)造僅是示例性的，并且理解的是一個或兩個壓力傳 感器120的構(gòu)造是可行的。燃燒器20還包括控制器130，該控制器130聯(lián)接至各壓力傳感器120?？刂破?30 可接收探測到的靜壓力信號，并且包括處理單元131和聯(lián)接至處理單元131的存儲單元 132。存儲單元132可體現(xiàn)為在其上已存儲了可執(zhí)行的指令的計算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)執(zhí)行指令 時，這些指令使處理單元131從信號的分析中確定燃燒裝置60中的任何一個是否與回火風(fēng) 險相關(guān)聯(lián)。處理單元131通過首先計算各燃燒裝置60的通道80內(nèi)的平均靜壓力來分析信 號。然后充當(dāng)比較器的處理單元131比較各燃料裝置60相互的平均靜壓力。在此，處理單 元131通過以下方式判定燃燒裝置60中的一個或多個與回火風(fēng)險相關(guān)聯(lián)，即，如果燃燒裝 置60中的該一個或多個的相應(yīng)的通道80內(nèi)的平均靜壓力比燃燒裝置中的其它的平均值小 了閾值水平?？赏ㄟ^在燃燒裝置60制造的時候完成的測試來建立閾值水平。還可在渦輪 發(fā)動機(jī)的生命周期中根據(jù)正在進(jìn)行的性能分析來更新閾值水平。在控制器130的處理單元131判定燃燒裝置60與回火風(fēng)險相關(guān)聯(lián)的情況下，控制 器130還構(gòu)造成減小回火風(fēng)險。為此，控制器130可可控制地聯(lián)接至至少燃料輸送系統(tǒng)100 的閥110。這樣，控制器130可打開或關(guān)閉閥110，以便增加或減少可輸送到處于風(fēng)險的燃 燒裝置60的燃料量。因此，通過關(guān)閉與處于風(fēng)險的燃燒裝置60相關(guān)聯(lián)的閥110可使處于 風(fēng)險的燃燒裝置60缺乏燃料，并且可避免關(guān)于該燃燒裝置60的回火事件。附加地或備選 地，控制器130可構(gòu)造成降低渦輪發(fā)動機(jī)負(fù)載。這樣，渦輪發(fā)動機(jī)的整體燃料需求與至少燃 燒區(qū)21內(nèi)的溫度一起降低。在此，相應(yīng)地降低了任何特定燃燒裝置60中發(fā)生回火的可能 性。參照圖5和根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種控制渦輪發(fā)動機(jī)燃燒器的燃料 噴嘴40的方法，燃料噴嘴40包括兩個或更多個燃燒裝置60。該方法包括探測500限定在各 燃燒裝置中的通道80內(nèi)的靜壓力、分析510靜壓力以計算各燃燒裝置中的通道80內(nèi)的平 均靜壓力以及相互比較520靜壓力。根據(jù)比較的結(jié)果，然后確定530燃燒裝置60中的一個 或多個是否與回火風(fēng)險相關(guān)聯(lián)。如果沒有發(fā)現(xiàn)燃燒裝置60處于風(fēng)險，則控制沿著回路550 返回到靜壓力探測510。相反，如果發(fā)現(xiàn)任何燃燒裝置60處于風(fēng)險，則減小540與燃燒裝置 60中的一個或多個相關(guān)聯(lián)的回火風(fēng)險。隨后，控制沿著回路551返回到靜壓力探測510。如上文所描述的那樣，確定包括通過以下方式判定燃燒裝置60中的一個或多個 與回火風(fēng)險相關(guān)聯(lián)，即，如果燃燒裝置60中的該對應(yīng)的一個或多個的平均靜壓力比燃燒裝 置60中的其它的平均靜壓力小了閾值水平。類似地，減小包括降低可輸送到處于風(fēng)險的燃 燒裝置60中的一個或多個的燃料量以及/或者降低渦輪發(fā)動機(jī)負(fù)載。雖然已經(jīng)結(jié)合僅僅有限數(shù)量的實施例來描述了本發(fā)明，但是應(yīng)容易地理解，本發(fā) 明不限于這些公開的實施例。相反，本發(fā)明可修改成結(jié)合迄今未描述但與本發(fā)明的精神和 范圍相當(dāng)?shù)娜魏螖?shù)量的變化、修改、替換或等同布置。另外，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種 實施例，但應(yīng)理解的是本發(fā)明的方面可僅包括所描述的實施例中的一些。因此，本發(fā)明不應(yīng) 被視為由前文的描述限制，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。
權(quán)利要求
一種渦輪發(fā)動機(jī)(10)的燃燒器(20)，所述燃燒器(20)具有限定在其中的燃燒區(qū)(21)，所述燃燒器(20)包括包括兩個或更多個燃燒裝置(60)的燃料噴嘴(40)，各燃燒裝置(60)具有限定在其中的通道(80)，可燃物質(zhì)允許通過所述通道(80)朝向所述燃燒區(qū)(21)行進(jìn)；多個傳感器(120)，所述多個傳感器(120)設(shè)置成與各燃燒裝置(60)相關(guān)聯(lián)，以分別探測各燃燒裝置(60)的通道(80)內(nèi)的靜壓力，并且相應(yīng)地分別發(fā)送所探測的靜壓力信號；以及聯(lián)接至所述傳感器(120)且可接收所述信號的控制器(130)，所述控制器(130)構(gòu)造成從所述信號的分析中來確定所述燃燒裝置(60)中的任何一個是否與回火風(fēng)險相關(guān)聯(lián)，并且根據(jù)所述確定來減小所述回火風(fēng)險。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器(20)，其特征在于，所述控制器(130)通過計算各燃 燒裝置(60)的平均靜壓力以及將平均值與所述燃燒裝置(60)中的其它燃燒裝置的平均值 進(jìn)行比較來分析所述信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃燒器(20)，其特征在于，在以下情況中所述燃燒裝置(60) 中的一個或多個與所述回火風(fēng)險相關(guān)聯(lián)，即，如果所述燃燒裝置(60)中的對應(yīng)的一個或多 個的平均值比所述燃燒裝置(60)中的其它的平均值小了閾值水平。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃燒器(20)，其特征在于，通過測試來確立所述閾值水平。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃燒器(20)，其特征在于，通過測試來確立所述閾值水平，并 且在所述渦輪發(fā)動機(jī)(10)的壽命周期期間對所述閾值水平進(jìn)行更新。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器(20)，其特征在于，所述控制器(130)可控制地聯(lián)接 至燃料系統(tǒng)(100)，通過所述燃料系統(tǒng)(100)可將一定量的燃料輸送到各燃燒裝置(60)，以 改變?nèi)剂系牧俊?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器(20)，其特征在于，所述控制器(130)構(gòu)造成降低渦 輪發(fā)動機(jī)(10)負(fù)載。
8.一種渦輪發(fā)動機(jī)(10)燃燒器(20)的燃料噴嘴(40)的燃燒裝置(60)，所述燃燒器 (20)具有限定在其中的燃燒區(qū)(21)，所述燃燒裝置(60)包括在所述燃燒器(20)的前端處終止的環(huán)形護(hù)罩(70)；中心體(71)，所述中心體(71)設(shè)置在所述環(huán)形護(hù)罩(70)內(nèi)以限定在所述環(huán)形護(hù)罩 (70)和所述中心體(71)之間延伸的環(huán)形通道(80)，可燃物質(zhì)通過所述環(huán)形通道(80)朝向 所述燃燒區(qū)(21)行進(jìn)；以及多個傳感器(120)，所述多個傳感器(120)設(shè)置成與所述護(hù)罩(70)相關(guān)聯(lián)，以分別探測 所述通道(80)內(nèi)的靜壓力，并且相應(yīng)地分別發(fā)送探測到的靜壓力信號，以用于確定回火風(fēng) 險并且用于減小所述回火風(fēng)險。
9.一種控制渦輪發(fā)動機(jī)(10)燃燒器(20)的燃料噴嘴(40)的方法，所述燃料噴嘴(40) 包括兩個或更多個燃燒裝置(60)，所述方法包括探測限定在各燃燒裝置(60)的通道(80)內(nèi)的靜壓力；分析所述靜壓力，以計算各燃燒裝置(60)的通道(80)內(nèi)的平均靜壓力；對各燃燒裝置(60)的平均靜壓力進(jìn)行相互比較；從所述比較的結(jié)果中來確定所述燃燒裝置(60)中的一個或多個是否與回火風(fēng)險相關(guān)聯(lián)；以及根據(jù)所述確定來減小與所述燃燒裝置(60)中的一個或多個相關(guān)聯(lián)的回火風(fēng)險。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，通過以下方式判定所述燃燒裝置(60)中 的一個或多個與所述回火風(fēng)險相關(guān)聯(lián)，即，如果所述燃燒裝置(60)中的對應(yīng)的一個或多個 的平均值比所述燃燒裝置(60)中的其它的平均值小了閾值水平。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃料噴嘴回火檢測，具體而言，提供了一種具有限定在其中的燃燒區(qū)(21)的渦輪發(fā)動機(jī)(10)的燃燒器(20)，并且燃燒器包括燃料噴嘴(40)，該燃料噴嘴包括兩個或更多個燃燒裝置(60)，各燃燒裝置具有限定在其中的通道(80)，允許可燃物質(zhì)通過通道朝向燃燒區(qū)行進(jìn)；多個傳感器(120)，該多個傳感器設(shè)置成與各燃燒裝置相關(guān)聯(lián)，以分別探測各燃燒裝置中的通道內(nèi)的靜壓力，并且相應(yīng)地分別發(fā)送探測到的靜壓力信號；以及聯(lián)接至傳感器且可接收信號的控制器(130)，該控制器構(gòu)造成從信號的分析中確定燃燒裝置中的任何一個是否與回火風(fēng)險相關(guān)聯(lián)，并且根據(jù)該確定來減小回火風(fēng)險。
文檔編號F23D14/00GK101876434SQ20101017518
公開日2010年11月3日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者G·C·弗里德里克 申請人:通用電氣公司