Способ снижения нестабильности работы камеры сгорания, система для его осуществления и устройство подачи газового топлива (варианты)

 

Устройство для использования в системе с источником газового топлива и камерой сгорания содержит исполнительный механизм, контроллер и смеситель. Контроллер формирует командный сигнал, характеризующий воздействие, которое необходимо оказать на исполнительный механизм. Исполнительный механизм получает газовое топливо от источника газового топлива и в соответствии с командным сигналом формирует поток газового топлива с модулированной скоростью потока. Смеситель получает указанный модулированный поток газового топлива от указанного исполнительного механизма, производит смешение газового топлива с воздухом и подает смесь газового топлива и воздуха в камеру сгорания. Данные изобретения позволяют снизить неустойчивость горения в камере сгорания, обеспечить эффективное управление уровнем колебаний давления в камере сгорания, создать достаточно простое и надежное устройство, обеспечивающее управление уровнем неустойчивости горения без существенного роста образования NOx внутри камеры сгорания. 5 с. и 17 з.п.ф-лы, 13 ил.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть).

Формула изобретения

1. Устройство для использования в системе с источником газового топлива и камерой сгорания, в которой производится сжигание смеси газового топлива и воздуха при наличии колебаний уровня, по меньшей мере, одного из параметров, включающих давление внутри камеры и уровень выделения теплоты, содержащее первую магистраль подачи газового топлива от источника газового топлива с квазистационарной скоростью потока, вторую магистраль подачи газового топлива от источника газового топлива, исполнительный механизм, к которому поступает газовое топливо из второй магистрали и который формирует во второй магистрали модулированный поток газового топлива с модулированной скоростью потока, средства, воспринимающие колебания, по меньшей мере, одного из параметров, включающих давление внутри камеры сгорания и уровень выделения теплоты в камере сгорания, и управляющие исполнительным механизмом таким образом, чтобы обеспечить снижение уровня колебаний, по меньшей мере, одного из параметров, включающих давление внутри камеры и уровень выделения теплоты в камере сгорания, смеситель, который соединен с первой магистралью и производит смешение с воздухом потока газового топлива с квазистационарной скоростью, отличающееся тем, что смеситель дополнительно соединен со второй магистралью подачи газового топлива и подает в камеру сгорания смесь воздуха и газового топлива из потока с квазистационарной скоростью и из модулированного потока.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства, управляющие исполнительным механизмом, содержат датчик, воспринимающий колебания, по меньшей мере, одного из параметров, включающих давление внутри камеры и уровень выделения теплоты в камере сгорания, и вырабатывающий сигнал, характеризующий эти колебания, и средства управления, воспринимающие сигнал от датчика и формирующие командный сигнал для управления исполнительным механизмом.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что датчик содержит датчик давления, воспринимающий колебания уровня давления и вырабатывающий сигнал, характеризующий эти колебания, а средства управления содержат средство, воспринимающее сигнал от датчика для формирования командного сигнала для управления исполнительным механизмом.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что указанные средства управления содержат средство измерения сигнала указанного датчика для формирования измерительного сигнала, характеризующего значение давления в камере сгорания, средство для преобразования указанного измерительного сигнала в сигнал с фазовым сдвигом относительно указанного измерительного сигнала и средство для формирования указанного командного сигнала на основе указанного сигнала с фазовым сдвигом.

5. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что модулированный поток газового топлива с модулированной скоростью потока составляет менее половины полного потока газового топлива, поступающего к смесителю.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что среднее значение скорости модулированного потока газового топлива выбрано в интервале от примерно 0,001 до примерно 0,33 скорости полного потока газового топлива к камере сгорания.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что среднее значение скорости модулированного потока газового топлива выбрано в интервале от примерно 0,01 до примерно 0,16 скорости полного потока газового топлива к камере сгорания.

8. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что эквивалентное соотношение топлива к воздуху в топливовоздушной смеси выбрано в интервале примерно от 0,4 до примерно 0,6.

9. Устройство для использования в системе с источником газового топлива и камерой сгорания, в которой производится сжигание смеси газового топлива и воздуха при наличии колебаний уровня, по меньшей мере, одного из параметров, включающих давление внутри камеры и уровень выделения теплоты, содержащее исполнительный механизм, к которому поступает газовое топливо от источника газового топлива и который, в соответствии с командным сигналом, формирует первый модулированный поток газового топлива с первой модулированной скоростью потока; средства, воспринимающие колебания, по меньшей мере, одного из параметров, включающих давление внутри камеры и уровень выделения теплоты в камере сгорания, и управляющие исполнительным механизмом путем подачи на него командного сигнала с тем, чтобы обеспечить снижение уровня колебаний, по меньшей мере, одного из параметров, включающих давление внутри камеры и уровень выделения теплоты в камере сгорания, смеситель, который производит смешение газового топлива с воздухом и подает смесь газового топлива и воздуха в камеру сгорания, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит топливный клапан, управляемый давлением топлива, к которому поступает первый модулированный поток газового топлива и который формирует под влиянием давления в первом модулированном потоке газового топлива второй модулированный поток газового топлива со второй модулированной скоростью потока, при этом в смеситель поступает второй модулированный поток газового топлива.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что средства, управляющие исполнительным механизмом, содержат датчик, воспринимающий колебания, по меньшей мере, одного из параметров, включающих давление внутри камеры и уровень выделения теплоты в камере сгорания, и вырабатывающий сигнал, характеризующий эти колебания, и средства управления, воспринимающие сигнал от датчика и формирующие командный сигнал для управления исполнительным механизмом.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что датчик содержит датчик давления, воспринимающий колебания уровня давления и вырабатывающий сигнал, характеризующий эти колебания, а средства управления содержат средства, воспринимающие сигнал от датчика для формирования командного сигнала для управления исполнительным механизмом.

12. Устройство по любому из пп.9-11, отличающееся тем, что давление топлива, открывающее топливный клапан, выбрано, по меньшей мере, вдвое превышающим ожидаемое максимальное давление в камере сгорания.

13. Устройство по любому из пп.9-12, отличающееся тем, что модулированный поток газового топлива, поступающий к смесителю, составляет часть полного потока газового топлива, поступающего к смесителю, при этом остальная часть поступающего потока газового топлива имеет квазистационарную скорость потока.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что среднее значение скорости модулированного потока газового топлива выбрано в интервале от примерно 0,001 до примерно 0,33 скорости полного потока газового топлива, поступающего к камере сгорания.

15. Устройство по любому из пп.9-13, отличающееся тем, что эквивалентное соотношение топлива к воздуху в топливовоздушной смеси выбрано в интервале от примерно 0,4 до примерно 0,6.

16. Устройство для использования в системе с источником газового топлива и камерой сгорания, в которой производится сжигание смеси газового топлива и воздуха при наличии колебаний уровня, по меньшей мере, одного из параметров, включающих давление внутри камеры и уровень выделения теплоты, содержащее исполнительный механизм, к которому поступает газовое топливо от источника газового топлива и который, в соответствии с командным сигналом, формирует модулированный поток газового топлива с модулированной скоростью потока, средства, воспринимающие колебания, по меньшей мере, одного из параметров, включающих давление внутри камеры и уровень выделения теплоты в камере сгорания, и управляющие исполнительным механизмом таким образом, чтобы обеспечить снижение уровня колебаний, по меньшей мере, одного из параметров, включающих давление внутри камеры и уровень выделения теплоты в камере сгорания, и множество смесителей, которые производят смешение газового топлива с воздухом и подают смесь газового топлива и воздуха в камеру сгорания, причем на часть указанного множества смесителей поступают потоки газового топлива с квазистационарной скоростью потока, отличающееся тем, что на часть из множества смесителей поступает модулированный поток газового топлива, а на остальную часть множества смесителей поступают потоки газового топлива с квазистационарной скоростью потока.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что средства, управляющие исполнительным механизмом, содержат датчик, воспринимающий колебания, по меньшей мере, одного из параметров, включающих давление внутри камеры и уровень выделения теплоты в камере сгорания, и вырабатывающий сигнал, характеризующий эти колебания, и средства управления, воспринимающие сигнал от датчика и формирующие командный сигнал для управления исполнительным механизмом.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что датчик содержит датчик давления, воспринимающий колебания уровня давления и вырабатывающий сигнал, характеризующий эти колебания, а средства управления содержат средства, воспринимающие сигнал от датчика для формирования командного сигнала для управления исполнительным механизмом.

19. Устройство по любому из пп.16-18, отличающееся тем, что модулированный поток газового топлива, поступающий на часть из полного множества смесителей, составляет часть общего потока газового топлива, поступающего на эту часть из полного множества смесителей, при этом остальная часть указанного поступающего потока газового топлива имеет квазистационарную скорость потока.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что среднее значение скорости модулированного потока газового топлива выбрано в интервале примерно от 0,001 до примерно 0,33 скорости полного потока газового топлива, поступающего к камере сгорания.

21. Система для уменьшения нестабильности работы камеры сгорания, в которой производится сжигание смеси газового топлива и воздуха и которая снабжена смесителем, производящим смешение газового топлива с воздухом, при этом система содержит: первую магистраль подачи газового топлива к смесителю с квазистационарной скоростью потока, вторую магистраль подачи газового топлива со скоростью потока, которая модулируется в соответствии с сигналом, характеризующим возможную нестабильность горения топлива в камере сгорания, отличающаяся тем, что вторая магистраль подачи модулированного потока газового топлива соединена со смесителем.

22. Способ уменьшения нестабильности работы камеры сгорания, в которой производится сжигание смеси газового топлива и воздуха и которая снабжена смесителем, отличающийся тем, что поток газового топлива к смесителю или часть общего потока газового топлива, поступающего к смесителю, модулируют в соответствии с сигналом, характеризующим возможную нестабильность горения топлива в камере сгорания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43, Рисунок 44, Рисунок 45