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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Beeinflussung thermoakustischer Schwingungen
in einem Verbrennungssystem mit wenigstens einem Brenner und wenigstens
einer Brennkammer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1 bzw. mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 9.
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Es ist bekannt, dass in Brennkammern
von Gasturbinen häufig
unerwünschte
thermoakustische Schwingungen auftreten. Mit dem Begriff „thermoakustische
Schwingungen" werden
sich gegenseitig aufschaukelnde thermische und akustische Störungen bezeichnet.
Es können
dabei hohe Schwingungsamplituden auftreten, die zu unerwünschten Effekten,
wie etwa zu einer hohen mechanischen Belastung der Brennkammer und
zu erhöhten NOx-Emissionen
durch eine inhomogene Verbrennung führen können. Dies trifft insbesondere
für Verbrennungssysteme
mit geringer akustischer Dämpfung
zu. Um eine hohe Leistung in Bezug auf Pulsationen und Emissionen über einen weiten
Betriebsbereich zu gewährleisten,
kann eine aktive Kontrolle der Verbrennungsschwingungen notwendig
sein.
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Um niedrige NOx-Emissionen
zu erzielen, wird in modernen Gasturbinen ein zunehmender Anteil
der Luft durch die Brenner selbst geleitet und der Kühlluftstrom
reduziert. Da bei herkömmlichen Brennkammern
die in die Brennkammer einströmende
Kühlluft
schalldämpfend
wirkt und damit zur Dämpfung
thermoakustischer Schwingungen beiträgt, wird durch die vorgenannten
Maßnahmen
zur Reduzierung der NOx-Emissionen die Schalldämpfung reduziert.
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Aus der gattungsgemäßen
EP 0 985 810 A1 ist
es bekannt, dass thermoakustische Schwingungen dadurch zu beeinflussen
sind, indem eine Eindüsung
von flüssigem
oder gasförmigem
Brennstoff moduliert erfolgt.
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Es besteht weiterer Bedarf, die Störwirkung der
thermoakustischen Schwingungssysteme noch stärker zu reduzieren.
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Hier setzt die Erfindung an. Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, einen Weg zur Verbesserung der Beeinflussung
thermoakustischer Schwingungen in einem Verbrennungssystem aufzuzeigen.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch
die Gegenstände
der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken,
bei einem Verbrennungssystem, in dessen Brennkammer sich eine Rezirkulationszone
ausbildet, Brennstoff in diese Rezirkulationszone moduliert einzudüsen. Es
hat sich gezeigt, dass durch diese Maßnahme die Unterdrückung der
thermoakustischen Schwingungen deutlich verbessert werden kann.
Durch die Brennstoffeindüsung
in die Rezirkulationszone können
die sich in der Brennkammer ausbildenden und sich gegenseitig beeinflussenden Wirbelsysteme
intensiv beeinflusst werden. Da die in der Brennkammer vorliegenden
Wirbelsysteme wesentlich am Entstehen thermoakustischer Schwingungen
beteiligt sind, lässt
sich durch eine gezielte, modulierte Brennstoffeindüsung in
die Rezirkulationszone eine wirkungsvolle Beeinflussung der thermoakustischen
Schwingungen erzielen.
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Derartige Rezirkulationszonen, die
sich erfindungsgemäß für die modulierte
Eindüsung
von Brennstoff besonders eignen, können sich bei speziellen Brenner-Brennkammer-Konfigurationen
in der Brennkammer ausbilden. Beispielsweise kann sich eine solche
Rezirkulationszone in der Brennkammer dann ausbilden, wenn die vom
Brenner zugeführte, drallbehaftete
Strömung
beim Übergang
in die Brennkammer plötzlich
zusammenbricht. Der Zusammenbruch einer solchen Drallströmung kann
beispielsweise durch eine sprungartige Querschnittserweiterung beim Übergang
zwischen Brenner und Brennkammer erreicht werden, die in Verbindung
mit entsprechenden Druckverhältnissen
quasi ein Aufplatzen der Drallströmung bewirkt. Derartige Rezirkulationszonen
werden bei modernen Verbrennungssystemen gezielt erzeugt, da sie
in der Brennkammer die Ausbildung einer stationären und stabilen Flammenfront
unterstützen.
Eine stabile Verbrennung führt
zu einem hohen Wirkungsgrad und zu niedrigen Schadstoffemissionen.
Es ist daher von besonderem Interesse, in der Brennkammer eine stabile
Rezirkulationszone zu erzeugen. Da sich ausbildende thermoakustische
Schwingungen zu Instabilitäten
der Rezirkulationszone führen
können,
führt eine
verbesserte Unterdrückung
oder Dämpfung
der thermoakustischen Schwingungen zu einer erhöhten Stabilität der Rezirkulationszone.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene
modulierte Brennstoffeindüsung
in die Rezirkulationszone kann diese somit stabilisiert werden.
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Entsprechend einer vorteilhaften
Weiterbildung kann die Eindüsung
der Gesamtbrennstoffmenge so erfolgen, dass eine erste Brennstoffmenge konstant
eingedüst,
während
eine zweite Brennstoffmenge moduliert eingedüst wird. Durch diese Vorgehensweise
wird einerseits gewährleistet,
dass das brennbare Gemisch in der Brennkammer nicht zu stark abmagert,
um ein Erlöschen
der Flammen zu vermeiden. Andererseits nutzt diese Vorgehensweise
die Erkenntnis, dass die Verwendung einer (relativ kleinen) Teilmenge
des eingedüsten
Brennstoffs ausreicht, um durch die modulierte Eindüsung den
gewünschten
Einfluss auf die thermoakustischen Schwingungen zu erzielen. Da
somit nur ein Teil des Brennstoffs moduliert eingedüst werden
muss, kann die dazu ausgebildete Brennstoffversorgungseinrichtung
entsprechend kleiner dimensioniert werden.
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Bei einer Weiterbildung kann vorgesehen sein,
dass die modulierte Eindüsung
des Brennstoffs ausschließlich
in die Rezirkulationszone erfolgt und/oder dass die Eindüsung von
Brennstoff in die Rezirkulationszone ausschließlich moduliert erfolgt. Insbesondere
kann dann die nicht modulierte Eindüsung einer konstanten Brennstoffmenge
auf herkömmliche
Weise erfolgen.
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Die modulierte Eindüsung des
Brennstoffs in die Rezirkulationszone kann bei der Erfindung mittels einer
Lanze durchgeführt
werden, die in den Brenner hineinragt. Zweckmäßig ragt diese Lanze dabei
relativ weit in den Brenner hinein, um die Brennstoffeindüsung in
die Rezirkulationszone zu ermöglichen.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und
aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert,
wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche
Bauteile bezeichnen. Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
stark vereinfachte Prinzipdarstellung eines mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten
Verbrennungssystems,
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2 eine
teilweise geschnittene, perspektivische Darstellung eines Brenners,
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3 eine
vereinfachte Darstellung des Brenners aus 2, jedoch aus einer anderen Perspektive,
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4 eine
nochmals vereinfachte Darstellung des Verbrennungssystems mit einer
Steuerung,
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5 eine
Darstellung wie in 4,
jedoch bei einer anderen Ausführungsform
der Steuerung.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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Entsprechend 1 umfasst ein Verbrennungssystem 1 zumindest
einen Brenner 2 sowie wenigstens eine Brennkammer 3.
Der Brenner 2 ist hier so aufgebaut, dass in ihm eine Drallströmung erzeugt wird,
was durch einen entsprechenden Pfeil 4 angedeutet ist.
Der Brenner 2 geht bei 5 mit einer sprungartigen
Querschnittserweiterung 6 in die unmittelbar anschließende Brennkammer 3 über. Hierdurch kommt
es in der Brennkammer 3 zur Ausbildung einer zentralen
Rezirkulationszone 7, die im wesentlichen aus einer ringförmigen,
quasi ortsfesten Wirbelwalze besteht, die durch Pfeile 8 angedeutet
ist. Auch im Totwasserbereich der Querschnittserweiterung 6 kann
sich eine stationäre
Wirbelwalze ausbilden, die durch Pfeile 9 angedeutet ist.
Eine sich in der Brennkammer 3 ausbildende Flammenfront 10 wird
dabei insbesondere durch die Rezirkulationszone 7 stabilisiert.
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Erfindungsgemäß besitzt ein Brennstoffversorgungssystem 11 eine
Lanze 12, die in den Brenner 2 hineinragt und
so ausgestaltet ist, dass flüssiger
oder gasförmiger
Brennstoff mit Hilfe dieser Lanze 12 in die Rezirkulationszone 7 moduliert
eindüsbar ist.
Die dadurch erzeugte Beeinflussung der Rezirkulationszone 7 kann
durch eine entsprechende Modulation der Brennstofteindüsung gezielt
so gewählt werden,
dass sich eine Dämpfung
oder Unterdrückung
von thermoakustischen Schwingungen des Verbrennungssystems 1 ausbildet.
Da diese thermoakustischen Schwingungen nachteilig für die Stabilität der Rezirkulationszone 7 bzw.
der Flammenfront 10 sind, führt die vorgeschlagene, modulierte
Brennstoffeindüsung
in die Rezirkulationszone 7 zu einer Stabilisierung der
Verbrennung in der Brennkammer 3.
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Entsprechend 2 weist der Brenner 2, der hier
als Vormischbrenner ausgebildet ist, zwei Brennstoffleitungen 13 und 14 auf,
die mit Öffnungen 15 versehen
sind. Durch diese Öffnungen 15 kann
ebenfalls gasförmiger
oder flüssiger
Brennstoff 16 der Verbrennungsluft 25 zugemischt
werden. Die Brennstoffzuführung
zur Lanze 12 ist in 2 durch
einen Pfeil 17 repräsentiert.
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Die Lage der Öffnungen 15, durch
welche der Brennstoff 16 der Verbrennungsluft 25 zugemischt
wird, ist aus 3 besser
entnehmbar. Die Brennstoffleitungen 13, 14 sind
an Teilkörpern 18 und 19,
aus denen der Brenner 2 zusammengesetzt ist, angebracht.
Die Öffnungen 15 sind
dann entlang zweier Geraden aufgereiht, die sich bezüglich einer Längsmittelachse 20 des
Brenners 2 diametral gegenüberliegen und sich näherungsweise
in einem Punkt auf der Längsmittelachse 20 schneiden.
Hierdurch liegen sämtliche Öffnungen 15 in
einer Ebene, der sogenannten Brennstoffinjektionsebene.
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Bei der hier gezeigten Ausführungsform
wird der Brennstoff somit teilweise über die Lanze 12 und teilweise über die Öffnungen 15 eingedüst. Grundsätzlich ist
auch eine Ausführungsform
möglich,
bei welcher der Brennstoff ausschließlich über die Lanze 12 eingedüst wird.
Bevorzugt wird eine Variante, bei welcher die über die Lanze 12 eingedüste Brennstoffmenge
kleiner, insbesondere erheblich kleiner ist als die Brennstoffmenge,
die über
die Öffnungen 15 eingedüst wird.
Beispielsweise liegt die über
die Lanze 12 eingedüste
Brennstoffmenge etwa bei 5 % oder weniger, insbesondere bei etwa
2 %, der insgesamt eingedüsten
Brennstoffmenge.
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Während über die
Lanze
12 der Brennstoff in die Rezirkulationszone
7 eindüsbar ist,
erfolgt die Brennstoffeindüsung über die Öffnungen
15 eindeutig
innerhalb des Brenners
2. Abgesehen von der Lanze
12 gleicht
der in den
2 und
3 dargestellte Brenner somit
dem aus der
EP 0 985
810 A1 bekannte Brenner.
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Dementsprechend kann zur Beeinflussung der
thermoakustischen Schwingungen zusätzlich auch die Brennstoffeindüsung über die Öffnungen
15 moduliert
durchgeführt
werden. Zur Funktionsweise der zusätzlichen modulierten Brennstoffeindüsung durch
die Öffnungen
15 wird
auf die
EP 0 985 810
A1 verwiesen, deren Inhalt hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme
in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung eingegliedert
wird.
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Dementsprechend ist es somit möglich, sowohl über die
Lanze 12 als auch über
die Öffnungen 15 den
Brennstoff moduliert einzudüsen.
Bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform,
bei welcher die modulierte Brennstoffeindüsung ausschließlich über die
Lanze 12 erfolgt.
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Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform
kann die modulierte Brennstofteindüsung so durchgeführt werden,
dass sich die insgesamt eingedüste
Brennstoffmenge aus einer ersten, konstant, also unmoduliert eingedüsten Brennstoffmenge
und einer zweiten, moduliert eingedüsten Brennstoffmenge zusammensetzt.
Auf diese Weise kann eine Abmagerung des brennbaren Gemischs in der
Brennkammer unter den Anteil der konstant eingedüsten Brennstoffmenge vermieden
werden.
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Es hat sich gezeigt, dass es zur
Bedämpfung der
thermoakustischen Schwingungen ausreicht, die moduliert eingedüste Brennstoffmenge
kleiner, insbesondere erheblich kleiner zu wählen als die konstant eingedüste Brennstoffmenge.
Bevorzugt wird hierbei eine Ausführungsform,
bei der die modulierte Brennstoffeindüsung ausschließlich über die
Lanze 12 erfolgt, während
die konstante, also unmodulierte Brennstoffeindüsung ausschließlich über die Öffnungen 15 durchgeführt wird.
Dementsprechend ergibt sich wieder die obengenannte Aufteilung,
bei der nur etwa 5 % oder vorzugsweise 2 % der gesamten Brennstoffmenge
moduliert über
die Lanze 12 in die Rezirkulationszone 7 eingedüst wird.
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Wie aus den 1 bis 3 hervorgeht,
ist die Lanze 12 koaxial zur Längsmittelachse 20 des
Brenners 2 angeordnet. Die Lanze 12 ragt dabei
relativ weit und zentral in den Brenner 2 hinein. In der
dargestellten Ausführungsform
erstreckt sich die Lanze 12 zumindest über 50 %, insbesondere über etwa
75 % der axialen Länge
des Brenners 2.
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Zweckmäßig ist die Lanze 12 so
ausgebildet, dass sie die Brennstofteindüsung in die Rezirkulationszone 7 axial
durchführt,
das heißt
der moduliert eingedüste
Brennstoff tritt an einer axialen Stirnseite 21 aus der
Lanze 12 aus.
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Grundsätzlich kann die modulierte
Eindüsung
des Brennstoffs in die Rezirkulationszone 7 so ausgeführt werden,
dass die Modulation unabhängig von
einer Schwingungsphase der aktuellen thermoakustischen Schwingungen
im Verbrennungssystem 1 ist. Gemäß 4 kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung 22 zur
Beeinflussung der thermoakustischen Schwingungen im Verbrennungssystem 1 eine
Steuerung 23 aufweisen, die hier lediglich durch einen
mit unterbrochenen Linien dargestellten Rahmen symbolisiert ist.
Die Vorrichtung 22 umfasst außerdem wenigstens ein Brennstoffventil 24 der
Brennstoffversorgungseinrichtung 11, welche die Lanze 12 umfasst.
Diese Brennstoffversorgungseinrichtung 11 ist mit dem Verbrennungssystem 1 gekoppelt,
das den Brenner 2 und die Brennkammer 3 umfasst.
Zur Vereinfachung sind in 4 Brenner 2 und
Brennkammer 3 durch ein gemeinsames Rechteck symbolisiert.
Mit dem Brennstoffventil 24 ist durch eine entsprechende
Betätigung
die dem Verbrennungssystem 1 moduliert zugeführte Menge
an flüssigem
oder gasförmigen
Brennstoff steuerbar. Bei der Ausführungsform gemäß 4 ist die Steuerung 23 als
offene Kontrollschleife, also als Steuerkreis, ausgebildet und enthält einen
Steuersignalgenerator 26 sowie einen Verstärker 27.
Der Steuersignalgenerator 26 erzeugt unabhängig von
den thermoakustischen Schwingungen des Verbrennungssystems 1 ein Steuersignal,
das im Verstärker 27 verstärkt wird
und zur Betätigung
des Brennstoffventils 24 dient. Der Steuersignalgenerator 26 ist
beispielsweise auf den Nennbetriebspunkt des Verbrennungssystems
ausgelegt, so dass die von ihm erzeugten Steuersignale erfahrungsgemäß eine hinreichende
Unterdrückung der
thermoakustischen Schwingungen bewirken. Ebenso ist es möglich, dass
der Steuersignalgenerator 26 die Steuersignale in Abhängigkeit
aktueller Betriebsparameter des Verbrennungssystems 1,
insbesondere unter Zugriff auf Kennfelder, erzeugt.
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Entsprechend 5 kann die Vorrichtung 22 bei
einer alternativen Ausführungsform
eine andere Steuerung 28 aufweisen, die als geschlossene
Kontrollschleife, also als Regelkreis, ausgebildet ist. Die Steuerung 28 betätigt dabei
wieder das wenigstens eine Brennstoffventil 24 der Brennstoffversorgungseinrichtung 11 zur
Versorgung des Verbrennungssystems 1, insbesondere dessen
Brenner 2 und dessen Brennkammer 3, mit Brennstoff.
Die Steuerung 28 enthält
ebenfalls einen Steuersignalgenerator 29, der eingangsseitig
ein Schwingungssignal erhält
und in Abhängigkeit
davon ausgangsseitig das Steuersignal zur Betätigung des Brennstoffventils 24 erzeugt.
Das eingehende Schwingungssignal korreliert mit den aktuellen thermoakustischen
Schwingungen im Verbrennungssystem 1 und wird von einer
hier nicht gezeigten Sensorik ermittelt. Die von der Sensorik ermittelten
Schwingungssignale können
Drucksignale sein, wobei die Sensorik dann Drucksensoren, vorzugsweise
Mikrofone, insbesondere wassergekühlte Mikrofone und/oder Mikrofone
mit piezoelektrischen Druckaufnehmern umfasst. Ebenso ist es möglich, dass
die von der Sensorik ermittelten Signale durch Chemielumineszenssignale
gebildet sind, bevorzugt durch Chemielumineszenssignale von der
Emission eines der Radikale OH oder CH. Zweckmäßig kann die Sensorik optische
Sensoren für
sichtbare oder infrarote Strahlung, insbesondere optische Fasersonden,
aufweisen.
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Der Steuersignalgenerator 29 enthält beispielsweise
einen speziellen Algorithmus und/oder Kennfelder, um aus den eingehenden
Schwingungssignalen geeignete Steuersignale zu erzeugen. Diese Steuersignale
werden dann einem Filter 30 zugeführt, der insbesondere als Bandpassfilter
oder als Hochpassfilter ausgebildet ist und unerwünschte, niederfrequente
Störungen
zurück
hält. Nach
dem Filter 30 werden die Steuersignale in einem Zeitverzögerungsglied 31 phasenverschoben;
anschließend werden
sie in einem Verstärker 32 verstärkt und
können
dann zur Ansteuerung des Brennstoffventils 24 verwendet
werden. Zweckmäßig kann
die Steuerung 28, insbesondere deren Steuersignalgenerator 29,
in Abhängigkeit
der momentanen Druck- oder Lumineszens-Signale das Zeitverzögerungsglied 31 zur
Veränderung
der Phasenverschiebung und/oder den Verstärker 32 zur Veränderung
der Signalamplitude und/oder das Filter 30 zur Veränderung
des Filterbereichs ansteuern. Hierdurch kann der Einfluss der Steuerung 28 auf
die zu bedämpfende
Störfrequenz variiert
bzw. nachgeführt
werden. Während
die in 4 gezeigte Ausführungsform
eine modulierte Brennstoffeindüsung
erzeugt, die unabhängig
von den aktuellen thermoakustischen Schwingungen, insbesondere unabhängig von
der Schwingungsphase der aktuellen thermoakustischen Schwingungen, ist,
kann bei der in 5 gezeigten
Ausführungsform die
modulierte Brennstoffeindüsung
auf die aktuellen thermoakustischen Schwingungen, insbesondere auf die
Schwingungsphase der aktuellen thermoakustischen Schwingungen, abgestimmt
werden. Bei der Variante gemäß 5 ist somit die momentane
Betätigung
des Brennstoffventils 24 mit dem im Brennungssystem 1 gemessenen,
mit den thermoakustischen Fluktuationen korrelierenden Schwingungssignal
phasengekoppelt. Das Schwingungssignal kann stromab des Brenners 2 in
der Brennkammer 3 oder in einer stromauf des Brenners 2 angeordneten
Beruhigungskammer gemessen werden.
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Die strömungsmechanische Stabilität eines Gasturbinenbrenners 2 ist
von entscheidender Bedeutung für
das Auftreten thermoakustischer Schwingungen. Die im Brenner 2 entstehenden
strömungsmechanischen
Instabilitätswellen
führen
zur Ausbildung von Wirbeln. Diese auch als kohärente Strukturen bezeichneten
Wirbel spielen eine bedeutende Rolle bei Mischungsvorgängen zwischen
Luft und Brennstoff. Die räumliche
und zeitliche Dynamik dieser kohärenten
Strukturen beeinflusst die Verbrennung und die Wärmefreisetzung. Durch die modulierte
Brennstoffeindüsung
kann der Ausbildung dieser kohärenten
Strukturen entgegengewirkt werden. Wird die Entstehung von Wirbelstrukturen
am Brenneraustritt reduziert oder verhindert, so wird dadurch auch
die periodische Wärmefreisetzungsschwankung
reduziert. Diese periodischen Wärmefreisetzungsschwankungen
bilden jedoch die Grundlage für das
Auftreten thermoakustischer Schwingungen, so dass durch die akustische
Anregung die Amplitude der thermoakustischen Schwankungen reduziert werden
kann.
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Durch die Wahl einer geeigneten,
je nach Art des gemessenen Signals verschiedenen Phasendifferenz
zwischen Messsignal und momentaner Modulation der Brennstoffeindüsung wirkt
die Brennstoffeindüsung
der Ausbildung kohärenter
Strukturen entgegen, so dass die Amplitude der Druckpulsation verringert
wird. Die genannte Phasendifferenz wird durch das Zeitverzögerungsglied 31 eingestellt
und berücksichtigt,
dass in der Regel durch die Anordnung der Messsensoren und Brennstoffventile 24 sowie
durch die Messgeräte
und Leitungen selbst Phasenverschiebungen auftreten. Wird die eingestellte relative
Phase so gewählt,
dass sich eine möglichst große Reduzierung
der Druckamplitude ergibt, werden alle diese phasendrehenden Effekte
implizit berücksichtigt.
Da sich die günstigste
relative Phase mit der Zeit ändern
kann, bleibt die relative Phase vorteilhaft variabel und kann etwa über eine
Kontrolle der Druckschwankungen so nachgeführt werden, dass stets eine
große
Unterdrückung
gewährleistet
ist.
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Mit Hilfe der modulierten Brennstoffeindüsung, die
erfindungsgemäß in die
Rezirkulationszone 7 der Brennkammer 3 erfolgt,
lässt sich
die Ausbildung thermoakustischer Schwingungen gezielt beeinflussen.
Unter einer modulierten Brennstoffeindüsung wird hierbei jede zeitlich
variierende Eindüsung von
flüssigem
oder gasförmigem
Brennstoff verstanden. Diese Modulation kann beispielsweise mit
einer beliebigen Frequenz erfolgen. Die Eindüsung kann phasenunabhängig von
den Druckschwingungen im Verbrennungssystem erfolgen (vgl. 4); bevorzugt wird jedoch
die Ausführungsform
gemäß 5, bei der die Eindüsung mit
dem im Verbrennungssystem 1 gemessenen Schwingungssignal
phasengekoppelt ist, das mit den thermoakustischen Schwingungen
korreliert ist. Die Modulation der Brennstoffeindüsung erfolgt
durch ein entsprechendes Öffnen und
Schließen
des oder der Brennstoffventile 24, wodurch die Eindüszeiten
(Start und Ende der Eindüsung)
und/oder die Eindüsmenge
variiert werden. Durch die modulierte Brennstoffzufuhr in die Rezirkulationszone 7 kann
in der Brennkammer 3 die in großräumigen Wirbeln umgesetzte Brennstoffmenge
kontrolliert werden. Hierdurch kann die Ausbildung der kohärenten Strukturen
und somit die Entstehung thermoakustischer Instabilitäten beeinflusst
werden.
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Über
den Steuersignalgenerator 26 bzw. 29 kann es insbesondere
möglich
sein, die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung 22 zu
beeinflussende Störfrequenz
der thermoakustischen Schwingungen zu variieren. Beispielsweise
kann die Hauptstörfrequenz
vom jeweiligen Betriebszustand des Verbrennungssystems 1 abhängen.
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- 1
- Verbrennungssystem
- 2
- Brenner
- 3
- Brennkammer
- 4
- Drallströmung
- 5
- Übergang
- 6
- Querschnittserweiterung
- 7
- Rezirkulationszone
- 8
- Wirbelwalze
- 9
- Wirbelwalze
- 10
- Flammenfront
- 11
- Brennstoffversorgungseinrichtung
- 12
- Lanze
- 13
- Brennstoffleitung
- 14
- Brennstoffleitung
- 15
- Öffnung
- 16
- Brennstoff
- 17
- Brennstoff
- 18
- Teilkörper
- 19
- Teilkörper
- 20
- Längsmittelachse
- 21
- axiale
Stirnseite
- 22
- Vorrichtung
- 23
- Steuerung
- 24
- Brennstoffventil
- 25
- Verbrennungsluft
- 26
- Steuersignalgenerator
- 27
- Verstärker
- 28
- Steuerung
- 29
- Steuersignalgenerator
- 30
- Filter
- 31
- Zeitverzögerungsglied
- 32
- Verstärker