(57)【要約】【課題】多回路燃料マニホルドによる缶型燃焼器デチューニング及び周波数デカップリングを提供すること。【解決手段】本発明の一態様によれば、ガスタービンシステム（１００）が提供される。ガスタービンシステム（１００）は、空気（１１５）を加圧するよう構成された圧縮機（１１０）と、該圧縮機（１１０）と流れ連通した燃焼器缶（１２０）とを含むことができ、該燃焼器缶（１２０）は、圧縮機（１１０）からの加圧空気（１１５）を受け取り、燃料流を燃焼するよう構成される。ガスタービンシステム（１００）はまた、燃焼器缶（１２０）に結合され、燃料流からの分割燃料流を燃焼器缶（１２０）に提供するよう構成された多回路マニホルド（２００、３００）を含むことができる。【選択図】      図１
2011069358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気（１１５）を加圧するよう構成された圧縮機（１１０）と、
前記圧縮機（１１０）と流れ連通し、前記圧縮機（１１０）から加圧空気（１１５）を受け取って燃料流を燃焼するよう構成された複数の燃焼器缶（１２０）と、
前記複数の燃焼器缶（１２０）に結合され、前記燃料流からの分割燃料流を前記複数の燃焼器缶（１２０）に提供するよう構成された多回路マニホルド（２００、３００）と
を備えるガスタービンシステム（１００）。
【請求項２】
前記燃料流が、前記複数の燃焼器缶（１２０）の各々に異なる燃料流量を提供する、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記複数の燃焼器缶（１２０）が、燃焼器缶の第１のグループ（３２０）と、燃焼器缶の第２のグループ（３２５）とを含み、前記燃焼器缶の第１のグループ（３２０）の各燃焼器缶が前記燃焼器缶の第２のグループ（３２５）の燃焼器缶と隣接しており、前記燃焼器缶の第１のグループ（３２０）が第１の温度を有し、前記燃焼器缶の第２のグループ（３２５）が第２の温度を有する、請求項２記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記多回路マニホルド（２００、３００）が、第１のマニホルド（３０５）及び第２のマニホルド（３１０）を含む、請求項３記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記第１のマニホルド（３０５）が、第１の燃料流を前記燃焼器缶の第１のグループ（３２０）に提供し、前記第２のマニホルド（３１０）が、第２の燃料流を前記燃焼器缶の第２のグループ（３２５）に提供する、請求項４記載のシステム（１００）。
【請求項６】
前記複数の燃焼器缶（１２０）の各々に配置された複数の燃料ノズル（５００）を更に備える、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項７】
前記複数のノズル（５００）が、ノズルの第１のグループ（７５５）とノズルの第２のグループ（７６０）とを含む、請求項６記載のシステム（１００）。
【請求項８】
前記多回路マニホルド（２００、３００）が、第１のマニホルド（３０５）と第２のマニホルド（３１０）とを含む、請求項７記載のシステム（１００）。
【請求項９】
前記第１のマニホルド（３０５）が第１の燃料流をノズルの第１のグループ（７５５）に提供し、前記第２のマニホルド（３１０）が、第２の燃料流をノズルの第２のグループ（７６０）に提供する、請求項８記載のシステム（１００）。
【請求項１０】
前記複数の燃焼器缶（１２０）が、前記燃焼器缶の第１のグループ（３２０）と、前記燃焼器缶の第２のグループ（３２５）とを含み、前記複数のノズル（５００）が、各燃焼器缶内の別個のサブグループにグループ化される、請求項６記載のシステム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンに関し、より詳細には、多回路燃料マニホルドによる缶型燃焼器デチューニング及び周波数デカップリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンにおいて、多缶型燃焼器は、種々の缶の間の接続に起因して互いに音響的に連通している。燃焼器ダイナミックスとしても知られる大きな圧力振動は、燃焼器において放熱変動が燃焼器の音響トーンと結合したときに生じる。これらの燃焼器缶の音響トーンの一部は、隣接する缶と同相である場合があり、他のトーンは、隣接する缶と位相がずれている可能性がある。同相トーンは、ブレードの固有周波数と一致した場合に高温ガス通路内でタービンブレードを励振する場合があり、ブレード寿命に影響を及ぼすことから特に問題がある。同相トーンは、異なる缶での不安定性がコヒーレントである（すなわち、１つの缶から次の缶への不安定周波数及び振幅に強い関連性がある）ときに特に問題となる。このようなコヒーレントな同相トーン缶は、タービンバケットを励振させ、耐久性の問題を引き起こす場合があり、これによりガスタービンの作動性が制限され、最終的にはタービンバケットに亀裂が生じる可能性がある。
【０００３】
同相コヒーレントトーンの可能性のある損傷に対する現在の解決策は、固有周波数近傍の同相コヒーレントトーンが、典型的な設計実施限界と比べて遙かに小さい振幅を確保することである。この手法は、同相コヒーレントトーンにより作動性スペースが制限される可能性がある。現在の別の手法は、タービンブレードの固有周波数から燃焼器不安定周波数をシフトさせるか、振幅が小さくなるよう燃料分割を変更することを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７３７３７７２号明細書
【発明の概要】
【０００５】
例示的な実施形態において、ガスタービンシステムが提供される。ガスタービンは、空気を加圧するよう構成された圧縮機と、該圧縮機と流れ連通した燃焼器缶とを含むことができ、該燃焼器は、圧縮機からの加圧空気を受け取り、燃料流を燃焼するよう構成される。ガスタービンはまた、燃焼器缶に結合され、燃料流からの分割燃料流を燃焼器缶に提供するよう構成された多回路マニホルドを含むことができる。
【０００６】
例示的な実施形態において、ガスタービンが提供される。ガスタービンは、燃焼缶の第１のグループ、燃焼缶の第２のグループ、並びに燃焼缶の第１のグループ及び第２のグループの各々に配置された燃料ノズルを含むことができる。ガスタービンは更に、燃焼缶の第１のグループ及び燃焼缶の第２のグループに結合された多回路マニホルドを含むことができる。
【０００７】
例示的な実施形態において、ガスタービン内の燃料ノズルのグループを有する第１及び第２の燃焼器缶の間の同相コヒーレントトーンをデカップリングする方法が提供される。本方法は、第１及び第２の燃焼器缶に燃料流を提供する段階と、前記第１及び第２の燃焼器缶、並びに前記前記第１及び第２の燃焼器缶の両方のノズルのグループのうちの少なくとも１つに前記燃料流を分割する段階とを含むことができる。
【０００８】
これら及び他の利点並びに特徴は、図面を参照しながら以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的な複数の回路マニホルドを実装することができるガスタービンシステム１００の概略側面図。
【図２】燃焼缶に結合された例示的な多回路マニホルド構成を含む、図１のガスタービンシステムの概略図。
【図３】図２の多回路マニホルドに類似した例示的な多回路マニホルド構成の概略正面図。
【図４】燃焼器缶内のノズル構成の実施例の正面斜視図。
【図５】燃焼器缶内の燃料ノズルのグループ化の実施例を示す概略図。
【図６】例示的な多回路マニホルド構成の概略正面図。
【図７】例示的な多回路マニホルド構成の概略正面図。
【図８】ガスタービンにおいて位相ずれトーンについての時間に対する圧力の時系列データプロット。
【図９】図８の位相ずれトーンについての周波数に対する振幅の例示的なスペクトルプロット。
【図１０】ガスタービンの同相トーンにおける時間に対する圧力の時系列データプロットの一実施例。
【図１１】図１０の同相トーンにおける周波数に対する振幅の例示的なスペクトルプロット。
【図１２】ガスタービンにおいて第１及び第２の燃焼器缶の間の同相トーンをデカップリングする方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲に具体的に指摘し且つ明確に特許請求している。本発明の上記及び他の特徴並びに利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明から明らかである。
【００１１】
この詳細な説明は、例証として図面を参照し、利点及び特徴と共に本発明の例示的な実施形態を説明している。
【００１２】
図１は、例示的な複数の回路マニホルドを実装することができるガスタービンシステム１００の側面図を示す。例示的な実施形態において、ガスタービン１００は、大気を加圧するよう構成された圧縮機１１０を含む。１以上の燃焼缶１２０は、ディフューザ１５０を介して圧縮機１１０と流れ連通している。燃焼缶１２０は、圧縮機１１０からの加圧空気１１５を受け取り、燃料ノズル１６０からの燃料流を燃焼させて燃焼器出口ガス流１６５を生成し、これは、燃焼室１４０を通ってタービン１３０に移動する。燃焼室１４０の一部は、燃焼缶１２０に結合された移行部品１４５内に含まれる。タービン１３０は、燃焼器出口ガス流１６５を膨張させて外部負荷を駆動するよう構成される。燃焼器缶１２０は、外部ハウジング１７０と、燃料マニホルド（図示せず）から燃料ホース（図示せず）と結合するよう構成される端部キャップ１７５とを含む。現在のところ、単一の燃料マニホルドは、燃焼器缶１２０の端部の端部キャップ１７５に、すなわち燃料ノズル１６０に単一の燃料流れを提供する。
【００１３】
本明細書で記載されるように、隣接する燃焼缶１２０は、移行部品１４５の出口にある開口及びタービン１３０の第１の段を通って音響的に互いに連通している。燃焼缶１２０での放熱変動が燃焼器音響トーンと結合されると、同相又は位相ずれのトーン、或いは両方を励振する傾向がある。例示的な実施形態において、システム１００は、燃焼器缶１２０の間の強い音響相互作用（例えば、隣接缶の音響モードの結合）をデチューンし、その結果、燃焼音響相互作用を低減し且つ同相モードのコヒーレンスを低減することにより、隣接缶の不安定周波数をシフトし、又は振幅を減少させるよう構成された多回路マニホルドを含むことができる。
【００１４】
図２は、燃焼缶１２０に結合された例示的な多回路マニホルド構成２００を含む、図１のガスタービンシステム１００を概略的に示す。例示的な実施形態において、マニホルド構成は、燃料をマニホルド２００から燃焼缶１２０に提供する燃料ライン２０５を含み、従って、隣接缶において作動条件のばらつきが意図的に導入される。例示的な実施形態において、多回路マニホルド２００は、該多回路マニホルド２００に含まれる個々の燃料マニホルドから隣接缶に燃料を供給する。このように、隣接燃料燃焼器缶は、異なる速度で燃料供給することができ、燃料分割を変更するよう燃焼器缶における直接制御を行うことができる。隣接缶への燃料流の速度を調整することによって、結果として得られる周波数、すなわち同相及び位相ずれのトーンもまた制御することができる。隣接缶の間での燃料分割を変更すると、隣接缶における燃料システムインピーダンス及び不安定周波数が変化して、フレーム音響相互作用に影響を及ぼし、その結果、隣接缶の不安定周波数がシフトして、不安定振幅が小さくなり、すなわち、缶の間の強いコヒーレントな関係が阻止される。燃料システムインピーダンスの変更に加え、隣接缶の間の様々な燃焼器温度は、不安定周波数の差違を誘起し、結果として、缶の間にわたる強いコヒーレンスを阻止する。この非対称性又は非同期性は、不安定トーンがタービンブレードを駆動する能力を抑制することになる。例示的な実施形態では、ガスタービンシャットダウンの場合、多回路マニホルドにおけるマニホルドの１つ又はそれ以上が遮断され、別の缶を遮断することができる。
【００１５】
図３は、図２の多回路マニホルド２００に類似した例示的な多回路マニホルド構成３００の正面図を概略的に示している。例示的な実施形態では、多回路マニホルド構成３００は、第１のマニホルド３０５と、該第１のマニホルド３０５と同心の第２のマニホルド３１０とを含むことができる。第１のマニホルド３０５は、燃料ライン３２１を介して第１のマニホルド３０５に結合された燃焼缶の第１のセット３２０を含む。第２のマニホルド３１０は、燃焼缶の第１のセット３２０の各々に交互に配置され且つ隣接した
燃焼缶の第２のセット３２５を含む。燃焼缶の第２のセット３２５は、燃料ライン３２６を介して第２のマニホルド３１０に結合される。燃焼器缶は、例えば図１に示され且つ本明細書で更に説明されるように、燃焼器缶内に複数のノズルを含む（すなわち、燃焼器缶１２０はノズル１６０を示している）ことができることは理解されたい。図３の多回路マニホルド構成３００の実施例では、燃料ライン３２１は、第１のマニホルド３０５から燃焼缶の第１のセット３２０内の全ノズルに燃料を提供する。同様に、燃料ライン３２６は、第２のマニホルド３１０から燃焼缶の第２のセット３２５に燃料を提供する。従って、多回路マニホルド構成３００は、燃焼缶の第１のセット３２０に第１の燃料流を提供し、燃焼缶の第２のセット３２５に第２の燃料流を提供することは理解される。本明細書で記載されるように、燃焼缶の第１のセット３２０は、燃焼缶の第２のセット３２５とは異なる速度で燃料供給することができる。２つの別個のマニホルド３０５、３１０を有することで、燃焼缶の第１及び第２のセット３２０、３２５それぞれへの燃料分割を制御することができる。燃焼缶の第１及び第２のセット３２０、３２５の一方又は両方への燃料流の速度を調整することにより、不安定周波数を調整及び制御することができる。第１及び第２のマニホルド３０５、３１０で燃料分割を制御することにより、燃焼缶の第１及び第２のセットにおけるフレーム音響相互作用が制御されて、不安定周波数及びその傾向をシフトしてより高い振幅にし、これにより燃焼缶の第１及び第２のセット３２０、３２５缶の強いコヒーレントな関係が阻止される。
【００１６】
上述のように、同相コヒーレントトーンは、タービンバケットを励振する能力に起因して問題がある。上述のように多回路マニホルド構成３００において２つのマニホルドを有することにより、ガスタービンは、該ガスタービンの同相コヒーレント性を抑制するよう缶レベルの燃料分割管理を行うことができる。隣接する缶に異なるように燃料を供給することにより、燃料システムインピーダンス及び燃焼器温度が修正され、その結果、フレーム音響波相互作用及び不安定周波数が影響を受ける。従って、ガスタービンの周囲の不安定性のコヒーレンスが低減されると同時に、不安定振幅も低減され、タービンバケットを駆動するトーンの能力が抑制され、これによりタービンバケットへの損傷の可能性が低減される結果となる。燃焼器缶を２つのグループにグループ化することは、単なる例証に過ぎない点は理解される。他の例示的な実施形態では、燃焼器缶は付加的な隣接グループにグループ化される。
【００１７】
各実施形態は、複数の燃料ノズルを含む。例示的な実施形態では、全燃焼器缶におけるノズルは、燃料分割管理のため、すなわち燃焼器缶制御及び管理のためにグループ化することができる。ノズルの各グループは回路と呼ぶことができ、特定の回路は、単一のマニホルドからの燃料を送給することができる。このようにして、各燃焼器缶は、全マニホルドから燃焼器缶内の様々な回路への燃料を受け取る。
【００１８】
図４は、燃焼器缶（例えば、図３の３２０、３２５）内のノズル構成４００の実施例の正面斜視図を示す。本明細書で記載されるノズルの数及びグループ分けは例証として使用される点を理解されたい。代替の例示的な実施形態では、ノズルの他の数及びグループ分けも企図される点を理解されたい。ノズル構成は、中央ノズルＰＭ１、外側ノズルの第１のグループＰＭ２＿１、ＰＭ２＿２、及び外側ノズルの第２のグループＰＭ３＿１、ＰＭ３＿２、ＰＭ３＿３を含む。図５は、燃焼器缶内のノズルＰＭ１、ＰＭ２＿１、ＰＭ２＿２、ＰＭ３＿１、ＰＭ３＿２、ＰＭ３＿３のグループ５００を図式的に示している。図６は、例示的な多回路マニホルド構成６００の正面図を図式的に示している。多回路マニホルド構成６００は、第１のマニホルド６０５、第２のマニホルド６１０、及び第３のマニホルド６１５を含む。マニホルド６０５、６１０、６１５は各々、燃焼缶６２０に結合される。例証の目的で、マニホルド６０５、６１０、６１５への燃料ライン６０６、６１１、６１６の結合を示すために、図５に示すようなノズルのグループを図示した燃焼缶６２０の１つが図式的に示されている。例示的な実施形態では、第１のマニホルド６０５は、燃料ライン６０６を介して燃焼器缶６２０の各々に結合される。第２のマニホルド６１０は、燃料ライン６１１を介して燃焼器缶６２０の各々に結合される。第３のマニホルドは、燃料ライン６１６を介して燃焼器缶６２０の各々に結合される。多回路マニホルド構成６００において、燃料ライン６０６は第１の回路としてノズルＰＭ１に提供する点は更に理解される。燃料ライン６１１は、第２の回路としてノズルＰＭ２＿１、ＰＭ２＿２に提供する。燃料ライン６１６は、第３の回路としてノズルＰＭ３＿１、ＰＭ３＿２、ＰＭ３＿３に提供する。従って、ノズルは離散的なサブグループにグループ化され、多回路マニホルド構成は、ノズルのサブグループの各々に離散的な燃料流を提供することは理解される。
【００１９】
多回路マニホルド構成６００は、同相コヒーレントトーンの問題に対処している。この実施例において３つの回路、すなわち別個のマニホルドにより提供される回路の各々にノズルをグループ化することによって、ガスタービンは、缶レベルの燃料分割管理を有し、ガスタービンの同相コヒーレント性質を抑制することができる。ノズルのグループ（回路）に異なるように燃料を供給することにより、燃料システムインピーダンスが修正され、従って、フレーム音響波相互作用及び不安定周波数が影響を受ける。このようにして、異なる回路への燃料流を制御し、これにより回路を介して隣接燃焼器缶の間のクロストークを制御することによって音響相互作用及び不安定周波数が制御される。従って、ガスタービンの周囲の不安定性のコヒーレンスが低減され、タービンバケットを駆動するトーンの能力が抑制され、これによりタービンバケットへの損傷の可能性が低減される結果となる。ノズルを３つの回路にグループ化することは、単なる例証に過ぎない点は理解される。他の例示的な実施形態では、ノズルはより少ない又はより多くの回路にグループ化することができる。
【００２０】
図３の多回路マニホルド構成３００は、隣接缶の２つのグループにおける別個のマニホルドを示している。図６の多回路マニホルド構成６００は、全燃焼器缶内のノズルの３つのグループの各々における別個のマニホルドを示している。例示的な実施形態において、マニホルドの第１のグループは、燃焼缶の第１のグループ内の複数の回路に燃料を送給することができる。同様に、マニホルドの第２のグループは、第１のグループ内の缶に各々が隣接した燃焼器の第２のグループ内の複数の回路に燃料を送給することができる。
【００２１】
図７は、例示的な多回路マニホルド構成７００の正面図を図式的に示している。多回路マニホルド構成７００は、第１のマニホルド７０５、第２のマニホルド７１０、第３のマニホルド７１５、第４のマニホルド７３０、第５のマニホルド７３５、及び第６のマニホルド７４０を含む。例示的な実施形態において、第２、第３、第４、第５、及び第６のマニホルド７１０、７１５、７３０、７３５、７４０は、第１のマニホルド７０５と同心である。マニホルド７０５、７１０、７１５は各々、燃焼缶７２０に結合される。マニホルド７３０、７３５、７４０は各々、燃焼缶７２５に結合される。例証の目的で、マニホルド７０５、７１０、７１５の第１のグループへの燃料ライン７０６、７１１、７１６の結合を示すために、図５に示すようなノズル７５５の第１のグループを図示した燃焼缶７２０の１つが図式的に示されている。加えて、例証の目的で、マニホルド７３０、７３５、７４０の第２のグループへの燃料ライン７３１、７３６、７４１の結合を示すために、図５に示すようなノズル７６０の第２のグループを図示した燃焼缶７２５の１つが図式的に示されている。例示的な実施形態において、第１のマニホルド７０５は、燃料ライン７０６を介して燃焼器缶７２０のＰＭ１ノズルの各々に結合される。第２のマニホルド７１０は、燃料ライン７１１を介して燃焼器缶７２０のＰＭ２＿１、ＰＭ２＿２ノズルの各々に結合される。第３のマニホルド７１５は、燃料ライン７１６を介して燃焼器缶７２０のＰＭ３＿１、ＰＭ３＿２、ＰＭ３＿３ノズルの各々に結合される。従って、第１のグループからの第１、第２、及び第３のマニホルド７０５、７１０、７１５は、第１の燃焼器缶７２０に燃料を供給する点は理解される。加えて、マニホルド７０５、７１０、７１５の各々は、燃焼器缶７２０内のノズルの別個のグループに燃料を供給する。第４のマニホルド７３０は、燃料ライン７３１を介して燃焼缶７２５のＰＭ１ノズルの各々に結合される。第５のマニホルド７３５は、燃料ライン７３６を介して燃焼缶７２５のＰＭ２＿１、ＰＭ２＿２ノズルの各々に結合される。第６のマニホルド７４０は、燃料ライン７４１を介して燃焼器缶７２５のＰＭ３＿１、ＰＭ３＿２、ＰＭ３＿３ノズルの各々に結合される。従って、第２のグループからの第４、第５、第６のマニホルド７３０、７３５、７４０は、第１の燃焼器缶７２５に燃料を供給する点は理解される。加えて、マニホルド７３０、７３５、７４０の各々は、燃焼器缶７２５内のノズルの別個のグループに燃料を供給する。従って、多回路マニホルド構成は、第１の燃料流を燃焼器缶７２０の第１のセットに提供し、第２の燃料流を燃焼器缶７２５の第２のセットに提供する。加えて、第１の燃料流は、第１の燃料器缶７２０においてノズルの離散的サブグループに燃料を提供し、第２の燃料流は、第２の燃料器缶７２５においてノズルの離散的サブグループに燃料を提供する。
【００２２】
多回路マニホルド構成７００は、同相コヒーレントトーンの問題に対処している。上述のように多回路マニホルド構成７００においてマニホルドの２つのグループを有すると共に、マニホルドの２つのグループの各々内で３つの回路にノズルをグループ化することによって、ガスタービンは、缶レベルの燃料分割管理を有し、ガスタービンの同相コヒーレント性質を抑制することができる。隣接缶内のノズルのグループ両方に異なるように燃料を供給することにより、燃料システムインピーダンス及び燃焼器温度が修正され、従って、フレーム音響波相互作用及び不安定周波数が影響を受ける。このようにして、異なる回路への燃料流を制御し、これにより缶及び燃料回路を介して隣接燃焼器缶の間の相互作用を制御することによって、缶の間の相互作用及び不安定周波数が制御される。従って、ガスタービンの周囲のコヒーレンスが低減され、タービンバケットを駆動するトーンの能力が抑制され、これによりタービンバケットへの損傷の可能性が低減される結果となる。従って、ガスタービンの周囲の不安定性のコヒーレンスが低減され、タービンバケットを駆動するトーンの能力が抑制され、これによりタービンバケットへの損傷の可能性が低減される結果となる。マニホルドを２つのグループにグループ化し、ノズルを３つの回路にグループ化することは、単なる例証に過ぎない点は理解される。他の例示的な実施形態では、マニホルドは、より少ない又はより多くのグループにグループ化することができ、ノズルは、より少ない又はより多くの回路にグループ化することができる。
【００２３】
本明細書で記載されるように、位相ずれトーンは、タービン寿命の観点からはガスタービンにおいてあまり大きな問題ではない。図８は、ガスタービンにおいて位相ずれトーンについての時間に対する圧力の時系列データプロット８００の１つの実施例を示している。図９は、図８のプッシュプルトーンにおける周波数に対する振幅の例示的なスペクトルプロット９００を示している。この実施例において、不安定トーンは約３４０Ｈｚである。プロット８００は、ライン８０５、８１０により示される隣接缶のトーンが隣接燃焼器缶と位相ずれの傾向があることを示している。図９は、燃焼器缶１及び燃焼器缶２それぞれの対応するスペクトル線９０５、９１０を示している。
【００２４】
対照的に、同相コヒーレントトーンの周波数がタービンバケットの固有周波数と一致している場合、これらの同相トーンにより、タービンバケットに損傷を引き起こす可能性がある。図１０は、ガスタービンの同相トーンにおける時間に対する圧力の時系列データプロット１０００の１つの実施例を示している。図１１は、図１０の同相トーンにおける周波数に対する振幅の例示的なスペクトルプロット１１００を示している。この実施例において、不安定トーンは約６０Ｈｚである。プロット１０００は、ライン１００５、１０１０で示される隣接缶のトーンが同相の傾向があることを示している。これらの同相トーンが隣接缶の間で強くコヒーレントがある場合、これらはタービンバケットを駆動する可能性がある。図１１は、燃焼器缶１及び燃焼器缶２それぞれの対応するスペクトル線１１０５、１１１０を示している。従って、本明細書で記載される例示的な実施形態は、燃料流を調整しており、上述のように、該燃料流は、隣接缶のトーンに直接影響を及ぼし、隣接缶の不安定周波数のシフトを引き起こす可能性があり、これによりコヒーレントが減少し、その結果、タービンバケットを駆動するトーンの能力が低減される。
【００２５】
図１２は、ガスタービンにおいて第１及び第２の燃焼器缶の間の同相トーンをデカップリングする方法１２００のフローチャートを示している。ブロック１２０５において、燃焼器缶３２０、３２５などの第１及び第２の燃焼器缶に燃料流が提供される。ブロック１２１０において、燃料流は、本明細書で記載されるように分割される。例示的な実施形態において、燃料流は、図３のように、２つのマニホルド３０５、３１０に分割され、第１の燃焼器缶３２０の第１の流れと、第２の燃焼器缶の第２の流れとを供給する。例示的な実施形態において、燃料流は、図６のように、燃焼器６２０におけるＰＭ１、ＰＭ２＿１、ＰＭ２＿２、ＰＭ３＿１、ＰＭ３＿２、ＰＭ３＿３のような燃料ノズルのグループに分割される。例示的な実施形態において、燃料流は、図７の燃焼器缶７２０、７２５などの隣接燃焼器缶に分割される。加えて、燃料流は、燃焼器缶７２０、７２５の各々においてノズルＰＭ１、ＰＭ２＿１、ＰＭ２＿２、ＰＭ３＿１、ＰＭ３＿２、ＰＭ３＿３のグループに分割される。
【００２６】
タービンバケット固有周波数付近で燃焼器において観測される多くの不安定性は、設計及び作動上の問題があり、すなわち厳しい設計制限を受ける可能性があることは理解されたい。従って、同相コヒーレント周波数のシステムレベルの挙動を制御できることは、これらの制約が排除されることによってより良好な設計選択肢及び改善された作動性が得られることになる。従って、ガスタービンにおいて改善された設計及び作動性を考慮することができる。加えて、タービン構造設計とは別に、燃焼システムを大きな範囲まで最適化することができる。本明細書で記載される例示的な実施形態は、他の音響不安定性に対処することができ、該不安定性は、燃焼器缶に流入する燃料流を管理して、これにより様々な音響不安定性の能動的軽減を可能にすることによって制御できる点は理解されたい。
【００２７】
限られた数の実施形態のみに関して本発明を詳細に説明してきたが、本発明はこのような開示された実施形態に限定されないことは理解されたい。むしろ、本発明は、上記で説明されていない多くの変形、改造、置換、又は均等な構成を組み込むように修正することができるが、これらは、本発明の技術的思想及び範囲に相応する。加えて、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様は記載された実施形態の一部のみを含むことができる点を理解されたい。従って、本発明は、上述の説明によって限定されると見なすべきではなく、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００２８】
１００  ガスタービンシステム
１１０  圧縮機
１１５  加圧空気
１２０  燃焼器缶
１３０  タービン
１４０  燃焼室
１４５  移行部品
１５０  ディフューザ
１６０  燃料ノズル
１６５  燃焼器出口ガス流
１７０  外部ハウジング
１７５  端部キャップ
２００  多回路マニホルド構成
２０５  燃料ライン
３００  多回路マニホルド構成
３０５  マニホルド
３１０  マニホルド
３２０  燃焼器缶
３２１  燃料ライン
３２５  燃焼器缶
３２６  燃料ライン
４００  ノズル配列
ＰＭ１  中央ノズル
ＰＭ２＿１  外側ノズル
ＰＭ２＿２  外側ノズル
ＰＭ３＿１  外側ノズル
ＰＭ３＿２  外側ノズル
ＰＭ３＿３  外側ノズル
５００  ノズルのグループ化
６００  多回路マニホルド構成
６０５  マニホルド
６０６  燃料ライン
６１０  マニホルド
６１１  燃料ライン
６１５  マニホルド
６１６  燃料ライン
６２０  燃焼器缶
７００  多回路マニホルド構成
７０５  マニホルド
７０６  燃料ライン
７１０  マニホルド
７１１  燃料ライン
７１５  マニホルド
７１６  燃料ライン
７２０  燃焼器缶
７２５  燃焼器缶
７３０  マニホルド
７３１  燃料ライン
７３５  マニホルド
７３６  燃料ライン
７４０  マニホルド
７４１  燃料ライン
７５５  ノズルの第１のグループ
７６０  ノズルの第２のグループ
８００  位相ずれトーンについての時間に対する圧力の時系列データプロット
８０５  線
８１０  線
９００  プッシュプルトーンにおける周波数に対する振幅の例示的なスペクトルプロット
９０５  線
９１０  線
１０００  同相トーンにおける時間に対する圧力の時系列データプロット
１００５  線
１０１０  線
１１００  同相トーンにおける周波数に対する振幅の例示的なスペクトルプロット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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