(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンを備えるシステムであって、
前記ガスタービンエンジンが、
第１の１次燃焼ゾーン（５６）と、該第１の１次燃焼ゾーン（５６）の下流の第１の２次燃焼ゾーン（６２）を囲む第１のライナ（６６）と、該第１のライナ（６６）に沿って配置された第１の燃料噴射器を備える第１の燃焼器（７５）であって、前記第１の燃料噴射器が、前記第１のライナ（６６）を通し、第１の燃料出口を介して、前記第１の燃焼器（７５）の前記第１の２次燃焼ゾーン（６２）に燃料を噴射するように構成され、前記第１の燃料噴射器が、前記第１の燃焼器（７５）の第１の出口から第１の距離だけ離れて配置される、前記第１の燃焼器（７５）と、
第２の１次燃焼ゾーン（５６）と、該第２の１次燃焼ゾーン（５６）の下流の第２の２次燃焼ゾーン（６２）を囲む第２のライナ（６６）と、該第２のライナ（６６）に沿って配置された第２の燃料噴射器を備える第２の燃焼器（７７）であって、前記第２の燃料噴射器が、前記第２のライナ（６６）を通し、第２の燃料出口を介して、前記第２の燃焼器（７７）の前記第２の２次燃焼ゾーン（６２）に燃料を噴射するように構成され、前記第２の燃料噴射器が、前記第２の燃焼器（７７）の第２の出口から第２の距離だけ離れて配置される、前記第２の燃焼器（７７）と、
前記第１のライナ（６６）の第１の外面に軸方向に沿って延び、前記第１の燃料噴射器に前記燃料を供給する第１の燃料導管と、
前記第１の燃料導管内に取り付けられた第１の前置オリフィスであって、前記第１の燃料導管の第１の容積（８３）が前記第１の前置オリフィスと前記第１の燃料出口の間に画定される、前記第１の前置オリフィスと、
前記第２のライナ（６６）の第２の外面に軸方向に沿って延び、前記第２の燃料噴射器に前記燃料を供給する第２の燃料導管と、
前記第２の燃料導管内に取り付けられた第２の前置オリフィスであって、前記第２の燃料導管の第２の容積（８５）が前記第２の前置オリフィスと前記第２の燃料出口の間に画定され、前記第１の容積（８３）と前記第２の容積（８５）とが互いに異なり、前記第１の距離が前記第２の距離と等しい、前記第２の前置オリフィスと、
を備え、
前記第１の前置オリフィスが第１の幾何学構造を有し、前記第２の前置オリフィスが第２の幾何学構造を有し、
前記第１の前置オリフィスの前記第１の幾何学構造と、前記第２の前置オリフィスの前記第２の幾何学構造との間の１つまたは複数の第１の幾何学的相違点が、前記第１の燃焼器（７５）と前記第２の燃焼器（７７）との間のコヒーレンスを低減するか、または前記第１の燃焼器（７５）と前記第２の燃焼器（７７）との間の位相を変え、
前記第１の前置オリフィスの前記第１の幾何学構造と、前記第２の前置オリフィスの前記第２の幾何学構造との間の前記１つまたは複数の第１の幾何学的相違点が、オリフィスの数または複数のオリフィスの配置を含む、システム。
【請求項２】
ガスタービンシステム（１０）の第１の燃焼器（７５）を備えるシステムであって、
第１の１次燃焼ゾーン（５６）と、該第１の１次燃焼ゾーン（５６）の下流の第１の２次燃焼ゾーン（６２）を囲む第１のライナ（６６）と、
前記第１のライナ（６６）に沿って配置され、前記第１のライナ（６６）を通して前記第１の２次燃焼ゾーン（６２）に燃料を噴射するように構成された第１の燃料出口を備える第１の燃料噴射器であって、前記第１の燃料噴射器が、前記第１の燃焼器（７５）の第１の出口から第１の距離だけ離れて配置される、前記第１の燃料噴射器と、
前記第１のライナ（６６）に沿って配置され、前記第１のライナ（６６）を通して前記第１の２次燃焼ゾーン（６２）に燃料を噴射するように構成された第２の燃料出口を備える第２の燃料噴射器であって、前記第２の燃料噴射器が、前記第１の燃焼器（７５）の前記第１の出口から前記第１の距離だけ離れて配置される、前記第２の燃料噴射器と、
前記第１のライナ（６６）の外面に軸方向に沿って延び、前記第１の燃料噴射器に前記燃料を供給する第１の燃料導管と、
前記第１の燃料導管内に取り付けられた第１の前置オリフィスであって、前記第１の燃料導管が前記第１の前置オリフィスと前記第１の燃料出口との間に第１の導管幾何学構造を有し、かつ前記第１の前置オリフィスが第１の前置オリフィス幾何学構造を有する、前記第１の前置オリフィスと、
前記第１のライナ（６６）の前記外面に軸方向に沿って延び、前記第２の燃料噴射器に前記燃料を供給する第２の燃料導管と、
前記第２の燃料導管内に取り付けられた第２の前置オリフィスであって、前記第２の燃料導管が前記第２の前置オリフィスと前記第２の燃料出口との間に第２の導管幾何学構造を有し、前記第２の前置オリフィスが第２の前置オリフィス幾何学構造を有し、前記第１の導管幾何学構造と前記第２の導管幾何学構造が互いに異なるか、または前記第１のオリフィス幾何学構造と前記第２のオリフィス幾何学構造が互いに異なるか、またはそれらの組み合わせである、前記第２の前置オリフィスと、
を備え、
前記第１の前置オリフィスの前記第１の前置オリフィス幾何学構造と前記第２の前置オリフィスの前記第２の前置オリフィス幾何学構造の間の１つまたは複数の第１の幾何学的相違点が、オリフィスの数または複数のオリフィスの配置を含む、システム。
【請求項３】
前記第１の燃焼器（７５）が前記第１の燃料噴射器から上流側の第１の燃料ノズル（３０）を備え、前記第１の燃料ノズル（３０）は、前記燃料を前記第１の燃焼器（７５）の前記第１の１次燃焼ゾーン（５６）に噴射するように構成され、前記第２の燃焼器（７７）が前記第２の燃料噴射器から上流側の第２の燃料ノズル（６４）を備え、前記第２の燃料ノズル（６４）は、前記燃料を前記第２の燃焼器（７７）の前記第２の１次燃焼ゾーン（５６）に噴射するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の前置オリフィスの前記第１の幾何学構造と前記第２の前置オリフィスの前記第２の幾何学構造との間の前記１つまたは複数の第１の幾何学的相違点が、オリフィスの形状、寸法、軸方向位置及び、断面積のうちの１つ以上を含む、請求項１乃至３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の燃料出口が第３の前置オリフィス幾何学構造を備え、かつ前記第２の燃料出口が第４の前置オリフィス幾何学構造を備え、前記第３の前置オリフィス幾何学構造が前記第４の前置オリフィス幾何学構造と異なる、請求項１乃至４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の前置オリフィスと前記第１の燃料出口との間の前記第１の導管幾何学構造が前記第１の前置オリフィスと前記第１の燃料出口との間の第１の容積（８３）に対応し、かつ前記第２の前置オリフィスと前記第２の燃料出口との間の前記第２の導管幾何学構造が前記第２の前置オリフィスと前記第２の燃料出口との間の第２の容積（８５）に対応し、かつ前記第２の容積（８５）が前記第１の容積（８３）と異なる、請求項１乃至５のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の容積（８３）と前記第２の容積（８５）との１つまたは複数の相違点が、前記第１の燃焼器（７５）の前記第１の燃料噴射器と前記第２の燃料噴射器との間の燃焼ダイナミックス振幅を低減するのを補助する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
第２の１次燃焼ゾーン（５６）と第２の２次燃焼ゾーン（６２）を囲む第２のライナ（６６）を備える第２の燃焼器（７７）を有し、
前記第２の燃焼器（７７）が、第３の燃料導管と流体連通する第３の燃料噴射器を備え、
前記第３の燃料噴射器が、前記第２のライナ（６６）に沿って配置され、前記第２のライナ（６６）を通して、前記第２の燃焼器（７７）の前記第２の２次燃焼ゾーン（６２）に燃料を噴射するように構成され、
前記第３の燃料噴射器が、前記第２の燃焼器（７７）の第２の燃料出口から第２の距離だけ離れて配置され、
前記第３の燃料導管が前記第２のライナの第２の外面に軸方向に沿って延び、
前記第３の燃料導管が前記第１の燃焼器（７５）の前記第１または第２の燃料導管に対して１つまたは複数の第２の幾何学的相違点を有し、
ライナの第２の外面に軸方向に沿って延び、
前記第２の距離が前記第１の距離と等しい、請求項２に記載のシステム。
【請求項９】
ガスタービンエンジンであって、
第１の燃焼器（７５）と第２の燃焼器（７７）とを備え、
前記第１の燃焼器（７５）が、
第１の１次燃焼ゾーン（５６）と、該第１の１次燃焼ゾーン（５６）の下流の第１の２次燃焼ゾーン（６２）を囲む第１のライナ（６６）と、
前記第１のライナ（６６）に沿って配置され、前記第１のライナ（６６）を通し、第１の燃料出口を介して、前記第１の燃焼器（７５）の前記第１の２次燃焼ゾーン（６２）に燃料を噴射するように構成された第１の燃料噴射器であって、前記第１の燃料噴射器が、前記第１の燃焼器（７５）の第１の出口から第１の距離だけ離れて配置される、前記第１の燃料噴射器と、
前記第１のライナ（６６）の第１の外面に軸方向に沿って延び、前記第１の燃料噴射器に前記燃料を供給し、第１の断面直径を有する第１の燃料導管と、
前記第１の燃料導管内に取り付けられた第１の前置オリフィスであって、前記第１の燃料導管の第１の容積（８３）が前記第１の前置オリフィスと前記第１の燃料出口の間に画定される、前記第１の前置オリフィスと、
前記第２の燃焼器（７７）が、
第２の１次燃焼ゾーン（５６）と、該第２の１次燃焼ゾーン（５６）の下流の第２の２次燃焼ゾーン（６２）を囲む第２のライナ（６６）と、
前記第２のライナ（６６）に沿って配置され、前記第２のライナ（６６）を通し、第２の燃料出口を介して、前記第２の燃焼器（７７）の前記第２の２次燃焼ゾーン（６２）に燃料を噴射するように構成された第２の燃料噴射器であって、前記第２の燃料噴射器が、前記第２の燃焼器（７７）の第２の出口から第２の距離だけ離れて配置され、前記第１の距離が前記第２の距離と等しい、前記第２の燃料噴射器と、
前記第２のライナ（６６）の第２の外面に軸方向に沿って延び、前記第２の燃料噴射器に前記燃料を供給し、前記第１の断面直径と異なる第２の断面直径を有する第２の燃料導管と、
前記第２の燃料導管内に取り付けられた第２の前置オリフィスであって、前記第２の燃料導管の第２の容積（８５）が前記第２の前置オリフィスと前記第２の燃料出口の間に画定され、前記第１の容積（８３）が前記第２の容積（８５）と異なる、前記第２の前置オリフィスと、
を備え、
前記第１の前置オリフィスが前記第１の前置オリフィスと異なる１つまたは複数の第１の幾何学的相違点を有し、
前記１つまたは複数の第１の幾何学的相違点が、オリフィスの数または複数のオリフィスの配置を含む、ガスタービンエンジン。
【請求項１０】
前記第１の燃料導管と前記第２の燃料導管が、前記第１の断面直径と前記第２の断面直径の違いに加え、１つまたは複数の第２の幾何学的相違点を有し、
前記１つまたは複数の第２の幾何学的相違点が、長さ、内面、形状、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１１】
前記１つまたは複数の第１の幾何学的相違点がさらに、前記第１及び第２の燃料導管内の前記第１及び第２の前置オリフィスの軸位置、オリフィス形状、オリフィス寸法、断面積の違い、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項８または９に記載のガスタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する主題は、一般にガスタービンシステムに関し、より詳細には、燃焼ダイナミックスを低減するためのシステムおよび方法、より具体的には、ガスタービンエンジン内の燃焼ダイナミックスのモード結合を低減するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンシステムは、一般に、圧縮機セクションと、燃焼器セクションと、タービンセクションとを有するガスタービンエンジンを含む。燃焼器セクションは、各燃焼器が、１次燃焼システムと、１次燃焼システムから下流側の２次燃焼システム（例えば、遅延希薄噴射（ＬＬＩ）システム）とを有する、１つまたは複数の燃焼器（例えば、燃焼缶）を含み得る。燃料および／または空気混合物は、燃料ノズルを通して１次および２次燃焼システムに送ることができ、かつ各燃焼システムは、タービンセクション内の１つまたは複数のタービン段を駆動する高温燃焼ガスを発生させるために燃料と空気の混合物を燃焼させるように構成することができる。
【０００３】
高温燃焼ガスの発生により、燃焼器の音響振動が（熱放出の振動成分としても知られる）火炎ダイナミックスと相互作用するときに生じ、燃焼器内に自律圧力振動をもたらす、様々な燃焼ダイナミックスが生じる可能性がある。燃焼ダイナミックスは、多数の離散周波数でまたは周波数域にわたって生じる可能性があり、それぞれの燃焼器に対して上流側と下流側の両方へ進むことができる。例えば、圧力波は、タービンセクション内に（例えば、１つまたは複数のタービン段を通って）下流側へ進むかまたは燃料システム内に上流側へ進むことができる。タービンシステムのある構成要素は、詳細には個々の燃焼器により発生する燃焼ダイナミックスが互いに同相でコヒーレントな関係を呈しかつ構成要素の固有周波数もしくは共振周波数のまたはその近傍の周波数を有する場合に、潜在的に燃焼ダイナミックスに応答する可能性がある。燃焼ダイナミックスの文脈において、「コヒーレンス」は、２つの動的信号間の線形関係の強さを指し、動的信号間の周波数の重なりの程度によって強く影響される。燃焼ダイナミックスの文脈において、「コヒーレンス」とは、燃焼システムが呈するモード結合、すなわち燃焼器同士の音響相互作用を示す尺度である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８９６６９０９号明細書
【発明の概要】
【０００５】
よって、タービンシステム内の構成要素の何らかの不所望の共振応答（例えば、共振挙動）の可能性を低減するために、燃焼ダイナミックス、および／または燃焼ダイナミックスのモード結合を制御する必要性がある。
【０００６】
最初に特許請求された発明の範囲内のある実施形態について以下で要約する。これらの実施形態は、特許請求した発明の範囲を限定することを意図するものではなく、むしろそれらの実施形態は、本発明の実施可能な形態の簡潔な概要を示すことのみを意図している。実際に、本発明は、以下に述べる実施形態と同様または異なる種々の形態を包含することができる。
【０００７】
第１の実施形態において、システムは、ガスタービンエンジンを含む。ガスタービンエンジンは、第１の燃料噴射器を有する第１の燃焼器と、第２の燃料噴射器を有する第２の燃焼器とを含む。ガスタービンエンジンは、第１のオリフィスから第１の燃料噴射器の第１の燃料出口に延びる第１の燃料導管を更に含む。第１の燃料導管は、第１のオリフィスと第１の燃料出口との間に第１の音響容積を有する。ガスタービンエンジンは、第２のオリフィスから第２の燃料噴射器の第２の燃料出口に延びる第２の燃料導管を更に含む。第２の燃料導管は、第２のオリフィスと第２の燃料出口との間に第２の音響容積を有し、かつ第１の音響容積と第２の音響容積は互いに異なる。
【０００８】
第２の実施形態において、システムは、ガスタービンシステムの第１の燃焼器を含む。第１の燃焼器は、第１の燃料出口を有する第１の燃料噴射器と、第２の燃料出口を有する第２の燃料噴射器とを含む。第１の燃焼器は、第１のオリフィスから第１の燃料噴射器の第１の燃料出口に延びる第１の燃料導管を更に含む。第１の燃料導管は、第１のオリフィスと第１の燃料出口との間に第１の導管幾何学構造を有し、かつ第１のオリフィスは、第１のオリフィス幾何学構造を有する。第１の燃焼器は、第２のオリフィスから第２の燃料噴射器の第２の燃料出口に延びる第２の燃料導管を更に含む。第２の燃料導管は、第２のオリフィスと第２の燃料出口との間に第２の導管幾何学構造を有し、かつ第２のオリフィスは、第２のオリフィス幾何学構造を有する。第１の導管幾何学構造と第２の導管幾何学構造が互いに異なるか、または第１のオリフィスの幾何学構造と第２のオリフィス幾何学構造が互いに異なるか、またはそれらの組み合わせである。
【０００９】
第３の実施形態において、システムは、第１のオリフィスからガスタービンエンジンの第１の燃料噴射器の第１の燃料出口に延びる第１の燃料導管を含む。第１の燃料導管は、第１のオリフィスと第１の燃料出口との間に第１の導管幾何学構造を有し、かつ第１のオリフィスは、第１のオリフィス幾何学構造を有する。システムは、第２のオリフィスからガスタービンエンジンの第２の燃料噴射器の第２の燃料出口に延びる第２の燃料導管を更に含む。第２の燃料導管は、第２のオリフィスと第２の燃料出口との間に第２の導管幾何学形状を有する。第２のオリフィスは、第１のオリフィス幾何学形状と異なる第２のオリフィス幾何学形状を有し、または第２の導管幾何学形状は第１の導管幾何学形状と異なる。
【００１０】
本発明のこれらのおよび他の特徴、態様および利点は、図面全体を通して類似の符号が類似の部分を表す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むとき、より良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】各燃焼器が遅延希薄噴射（ＬＬＩ）燃料回路を備える、複数の燃焼器を有するガスタービンシステムの実施形態の概略図である。
【図２】下流側の構成要素における不所望の振動応答の可能性を低減するために燃焼ダイナミックスおよび／または燃焼ダイナミックスのモード結合を制御するのを補助するように、各燃料ライン内の前置オリフィスの位置が燃料ライン毎に異なる、ＬＬＩ燃料回路内の１つまたは複数の燃料ラインを含む、図１の燃焼器のうちの１つの実施形態の概略図である。
【図３】前置オリフィスから後置オリフィスに２次燃料を送るように構成された１つまたは複数の燃料ラインを図示する、線３‐３に沿って切った、図２の燃焼器の断面図の実施形態の断面概略図である。
【図４】各々が１つまたは複数の燃料供給システムを有する複数の燃焼器を図示する、図１のガスタービンシステムの実施形態の概略図である。
【図５】図４の燃焼器に連結された２つの燃料供給システムの実施形態の概略図である。
【図６】図５の２つの燃料供給システムの前置オリフィス（例えば、第１の前置オリフィスおよび第２の前置オリフィス）の実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の１つまたは複数の具体的な実施形態を以下に説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するために、本明細書では、実際の実施の特徴全てを説明しているわけではない。かかる実際の実施態様の開発においては、あらゆる工学または設計プロジェクトと同様に、実施態様毎に異なり得る（システム関連およびビジネス関連の制約の遵守などの）開発者の具体的目標を達成するために、多数の実施態様特有の決定を下さなければならないことを理解されたい。加えて、このような開発努力は、複雑かつ時間を要するものであり得るが、本開示の利益を享受する当業者にとっては設計、製作、および製造の通常の取り組みとなるであろうことを理解されたい。
【００１３】
本発明の種々の実施形態の要素を導入する場合に、冠詞「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「前記（ｔｈｅ）」および「前記（ｓａｉｄ）」は、１つまたは複数の要素が存在することを意味することが意図される。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包含的であることが意図され、列挙された要素以外に追加の要素が存在し得ることを意味する。
【００１４】
本開示は、ガスタービンシステムの下流側の構成要素および／または燃焼器自体における不所望の振動応答を低減するために、燃焼ダイナミックスおよび／または燃焼ダイナミックスのモード結合を低減することを対象とする。ガスタービン燃焼器（または燃焼器組立体）は、燃焼プロセス、燃焼器内への吸入流体流（例えば、燃料、酸化剤、希釈剤など）の特性、および種々の他の要因に起因して燃焼ダイナミックスを発生させる場合がある。燃焼ダイナミックスは、圧力変動、脈動、揺動、および／またはある周波数の波として特徴付けることができる。流体流の特性は、速度、圧力、速度および／または圧力の変動、流体通路のばらつき（例えば、曲折、形状、途切れなど）、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。集合的に、燃焼ダイナミックスは、燃焼器から上流側および／または下流側の種々の構成要素および燃焼器自体における振動応答および／または共振挙動を潜在的に引き起こす可能性がある。例えば、（例えば、ある周波数、周波数域、振幅、燃焼器間位相などの）燃焼ダイナミックスは、ガスタービンシステム内で上流側と下流側の両方へ移動することができる。ガスタービン燃焼器、上流側の構成要素、および／または下流側の構成要素が、それらの圧力変動（すなわち、燃焼ダイナミックス）により駆動される固有周波数または共振周波数を有する場合、圧力変動は、振動、応力、疲労などを潜在的に引き起こす可能性がある。構成要素は、燃焼器ライナ、燃焼器流れスリーブ、燃焼器キャップ、燃料ノズル、タービンノズル、タービンブレード、タービンシュラウド、タービンホイール、軸受、燃料供給組立体、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。下流側の構成要素は、同相でコヒーレントな燃焼トーンにより敏感であるので、特に重要である。したがって、具体的には、燃焼ダイナミックスのコヒーレンスを低減し、位相を変え、かつ／または振幅を低減することにより、下流側の構成要素における不所望の振動の可能性を低減する。燃焼器の間の燃焼ダイナミックスのコヒーレンスを低減する１つの方法は、２つ以上の燃焼器間の周波数関係を変えて、燃焼器同士のあらゆる結合を弱めることである。１つまたは複数の燃焼器における燃焼ダイナミックスの周波数が他の燃焼器の燃焼ダイナミックスの周波数から遠ざけられるにつれて、燃焼ダイナミックスのモード結合が低減され、そして、このことが、下流側の構成要素において振動応答を引き起こす燃焼器トーンの能力を低減する。モード結合を低減する代替方法は、燃料ノズル間に位相遅延を導入し、各燃焼器における振幅を低減し、かつ燃焼器同士の結合を潜在的に防止または低減することにより、同じ燃焼器内の燃料ノズルの強め合う干渉を低減することである。更に、燃焼器間に位相遅れを導入するか、またはさもなければ２つ以上の燃焼器間の位相関係を変えることにより、ガスタービンシステムにおける不所望の振動を防止または低減するのを補助することもできる。
【００１５】
以下に詳細に述べるように、開示の実施形態は、燃料システム音響インピーダンスを修正するために燃料供給組立体の燃料ライン（例えば、遅延希薄噴射（ＬＬＩ）燃料回路）内の前置オリフィスの物理的特性を変化させることができ、このことにより、ガスタービンシステムにおける構成要素の共振周波数に対して、より大きな周波数域にわたって異なるか、位相シフトされるか、不鮮明化されるか、または拡散されるか、またはそれらの組み合わせである、１つまたは複数の燃焼器における燃焼ダイナミックス周波数をもたらすことができる。上述したように、ガスタービンシステムは、１つまたは複数の燃焼器組立体（例えば、燃焼器缶、燃焼器など）を含み得、かつ各燃焼器は、１次燃焼ゾーンと２次燃焼ゾーンとを備えるように構成することができる。具体的には、いくつかの実施形態において、２次燃焼ゾーンは、燃焼のために２次燃焼ゾーン内に２次燃料を送るように構成されたＬＬＩ燃料回路を含み得る。ある実施形態において、各ＬＬＩ燃料回路は、燃焼器のライナまたは流れスリーブのいずれかに沿って延びる１つまたは複数の燃料ラインを含み、かつ各燃料ラインは、２次燃焼ゾーン内に２次燃料を送る１つまたは複数の燃料噴射器に２次燃料を供給するように構成される。特に、１つまたは複数のＬＬＩ燃料ラインの各々は、１つまたは複数の前置オリフィスを含み得、ＬＬＩ燃料ノズルに到達する前に、それら前置オリフィスを通って、燃料がＬＬＩ燃料回路に流れ込み、ＬＬＩ燃料ノズルでは、１つまたは複数の後置オリフィスを通して燃料が燃焼器内に噴射される。燃料ノズルの燃料システム音響インピーダンスは、前置オリフィスの幾何学構造と、後置オリフィスの幾何学構造と、前置オリフィスと後置オリフィスとの間の容積とにより規定される。よって、ＬＬＩ燃料回路内の前置オリフィスの位置を変化させることにより、前置オリフィスと後置オリフィスとの間の容積を調節して、１つまたは複数の燃料ノズルの燃料システム音響インピーダンスを調節する。加えてまた、前置オリフィスにおける孔のサイズ、形状および／または数を変えることにより、１つまたは複数の燃料ノズルの燃料システム音響インピーダンスを変えることができる。
【００１６】
ある実施形態において、単一の燃焼器のＬＬＩ燃料回路内の各燃料ラインの前置オリフィスの物理的特性（例えば、位置、寸法、形状、場所、有効面積など）は、同じＬＬＩ燃料回路内の別の燃料ラインの前置オリフィスの物理的特性と異なり得る。例えば、ＬＬＩ燃料ラインに沿った前置オリフィスの場所をずらすことができ、その結果、前置オリフィスが後置オリフィスにより近接するかまたは後置オリフィスから更に遠ざかり、これにより、前置オリフィスと後置オリフィスとの間の音響容積を変更し、それにより、燃料システムインピーダンスを変える。更なる例として、後置オリフィスに対する前置オリフィスの場所を同じ燃焼器の他の燃料ラインに対してずらすことができ、これにより、前置オリフィスと後置オリフィスとの間の音響容積を変更し、かつそれにより、燃料システムインピーダンスを変える。更に、ある実施形態において、単一の燃焼器内の１つまたは複数の燃料ラインの前置オリフィスの物理的特性は、ガスタービンシステム内の別の（例えば、隣接する、交互に配置された）燃焼器内の１つまたは複数の燃料ラインの前置オリフィスの物理的特性と異なり得る。例えば、別の燃焼器（例えば、隣接する燃焼器）の後置オリフィスに対する前置オリフィスの場所と比較して、第１の燃焼器のＬＬＩ燃料ラインに沿った後置オリフィスに対する前置オリフィスの場所をずらすことができ、それにより、前置オリフィスと後置オリフィスとの間の音響容積を変更し、かつこれにより、ガスタービンシステム内の異なる燃焼器間の燃焼システムインピーダンスを変える。
【００１７】
いくつかの実施形態において、燃焼器のＬＬＩ燃料回路内の１つまたは複数の燃料ラインの前置オリフィスの物理的特性（例えば、場所、サイズ、位置、形状、有効面積など）を変化させることにより、燃料ノズルに関する燃料システムインピーダンスの大きさおよび位相が変更され、このことが、熱放出の変動成分に影響を及ぼし、ひいては、燃焼器の燃焼ダイナミックスに影響を及ぼす。２つ以上の前置オリフィスの物理的特性を変化させることにより燃焼器内の２つ以上の燃料ライン間の燃料システムインピーダンスを変化させることで、異なる燃料ノズルに対して燃料システム音響インピーダンスの異なる大きさおよび位相をもたらす。燃料ノズル間の燃料システムインピーダンスの位相の差は、燃料ノズルの各々に関連する熱放出変動の弱め合う干渉をもたらして、燃焼ダイナミックスの振幅を低減し、かつより広い周波数域にわたって燃焼ダイナミックスの周波数成分を潜在的に不鮮明化する。
【００１８】
いくつかの実施形態において、特定の燃焼器内の各燃料ラインの前置オリフィスの物理的特性（例えば、場所、サイズ、位置、形状、有効面積など）は同じ物理的特性であり得るが、システム内の他の燃焼器内の燃料ラインの前置オリフィスの物理的特性と比較して変化させることができる。種々の燃焼器の燃料ラインの間の前置オリフィスの物理的特性を変化させることにより、燃焼ダイナミックス振幅を低減し、燃焼ダイナミックス周波数を変え、燃焼ダイナミックスの位相を変え、かつ／または複数のガスタービン燃焼器の間の燃焼ダイナミックスのモード結合を低減するようにして、燃焼器毎の、燃料システム音響インピーダンス、ひいては燃焼ダイナミックスを変化させることができる。いくつかの実施形態では、システムの燃焼器内および／または燃焼器の間のダイナミックス振幅ならびにコヒーレンスを低減するために、前置オリフィスの物理的特性を、特定の燃焼器内、およびシステムの１つのまたは複数の燃焼器の間で変化させることができる。例えば、燃焼器の間の前置オリフィスの物理的特性を、以下に更に説明するように、種々のパターンまたは群に従って変化させることができる。実際に、このようなばらつきは、特にガスタービンシステムの構成要素の共振周波数と同調する周波数において、燃焼ダイナミックスの振幅を低減しかつ／または燃焼器のモード結合の可能性を低減するのを補助することができる。
【００１９】
前述の内容を念頭に置いて、図１は、複数の燃焼器１２と、（ＬＬＩ燃料回路１４などの）燃料供給回路１４とを有するガスタービンシステム１０の実施形態の概略図である。特に、燃焼器１２内に液体燃料および／またはガス燃料を送る燃料回路１４に各燃焼器１２を関連付けることができる。例えば、燃料回路１４は、燃焼器１２の１つまたは複数の燃料供給システム１８に２次液体燃料および／または２次ガス燃料１６（例えば、２次燃料１６、第２の燃料１６）を送るように構成することができる。燃焼器１２の各燃料供給システム１８は、燃焼器１２の（図２に図示するような）燃料導管２２に沿って配置される前置オリフィス２０と、燃料導管２２に沿って配置され、かつ燃焼器１２の（図２に図示するような）２次燃料ノズルなどの燃料ノズル内に一般に配置される後置オリフィス２４とを含む。燃料回路１４から燃焼器１２に２次燃料１６を供給することができる。燃料回路１４から、燃料は、燃料導管２２における前置オリフィス２０を通って流れ、次いで、１つまたは複数の後置オリフィス２４を介して２次燃料ノズル６４を通して燃料を送ることができる。上述したように、上で説明した前置オリフィス２０の幾何学構造を変化させることにより、１つまたは複数の２次燃料ノズル６４の燃料システム音響インピーダンスを調節することができ、それにより、燃焼ダイナミックス周波数のシフトおよび／または結果として生じる燃焼ダイナミックスの周波数成分におけるより大きなばらつき、および／または燃焼ダイナミックスの振幅の低減をもたらす。
【００２０】
ガスタービンシステム１０は、燃料ラインシステム１８を有する１つまたは複数の燃焼器１２と、圧縮機２６と、タービン２８とを含む。燃焼器１２は、１次燃焼ゾーン内での燃焼のために燃焼器１２内に１次燃料３２（例えば、液体燃料および／またはガス燃料、第１の燃料など）を送る１次燃料ノズル３０を含む。同様に、燃焼器１２は、２次燃焼ゾーン内での燃焼のために燃焼器１２内に２次燃料１６を送る（図２に図示するような）２次燃料ノズル６４を含む。特に、各燃焼器１２は、１つまたは複数の燃料導管２２を介して１つまたは複数の２次燃料ノズル６４に２次燃料１６を供給するように構成されたＬＬＩ燃料回路１４に関連付けられる。燃焼器１２は、空気‐燃料混合物に点火してこれを燃焼させ、次いで、高温燃焼ガス３４がタービン２８に通される。タービン２８は、シャフト３６に連結されるタービンブレードを含み、このシャフト３６もまた、システム１０全体にわたっていくつかの他の構成要素に連結される。燃焼ガス３４がタービン２８内のタービンブレードを通過すると、タービン２８が駆動されて回転し、シャフト３６を回転させる。最終的に、燃焼ガス３４は、排気出口３８を介してタービンシステム１０から出る。更に、シャフト３６の回転により動力供給される負荷４０にシャフト３６を連結することができる。例えば、負荷４０は、発電プラントまたは外部の機械的負荷などの、タービンシステム１０の回転出力により動力を発生させることができる任意の適切な装置とすることができる。例えば、負荷４０は、発電機、航空機のプロペラなどを含み得る。
【００２１】
タービンシステム１０の実施形態では、圧縮機２６の構成要素として圧縮機ブレードが含まれる。圧縮機２６内のブレードは、シャフト３６に連結され、上で説明したように、タービン２８によりシャフト３６が回転駆動されると回転する。圧縮機２６内のブレードの回転は、吸気口４２からの空気４３を圧縮して加圧空気４４にする。次いで、加圧空気４４は、燃焼器１２の１次燃料ノズル３０に送り込まれる。１次燃料ノズル３０は、加圧空気４４と燃料を混合して、燃料を浪費しないようにまたは余分な排出物を生じさせないように燃焼（例えば、燃料をより完全に燃焼させる燃焼）に適した混合比を生成する。
【００２２】
以下に更に詳細に述べるように、前置オリフィス２０の物理的特性（例えば、位置、サイズ、場所、形状、有効面積など）は、同じ燃焼器１２の異なる燃料導管２２間で異なり得、かつ／または同じガスタービンシステム１０内の異なる燃焼器１２の異なる燃料導管２２間で異なり得る。上述したように、同じ燃焼器１２の異なる燃料導管２２間の前置オリフィス２０の物理的特性および／または前置オリフィスと後置オリフィス２４との間の容積を変更することにより、燃料システム音響インピーダンスを変化させるのを補助することができ、それにより、燃焼器内の不所望の振動応答および／またはシステム１０の下流側の構成要素における不所望の振動応答を低減するのを補助する。同様に、異なる燃焼器１２の燃料導管２２間の前置オリフィス２０の物理的特性および／または前置オリフィスと後置オリフィス２４との間の容積を変更することにより、燃料システム音響インピーダンスを変化させるのを補助することができ、それにより、燃焼ダイナミックスの振幅および／またはコヒーレンスを低減しかつ／または燃焼ダイナミックスの位相を変えるのを補助する。
【００２３】
いくつかの実施形態において、特定の燃料ノズルに対する前置オリフィス２０の物理的特性の変更により、その燃料ノズルに対する有効面積および／または圧力比を変更することができ、そして、このことにより、燃焼器１２に流入する２次燃料１６の質量流のばらつきをもたらすことができる。例えば、燃焼器１２に流入する２次燃料１６の質量流を変化させる前置オリフィス２０の有効面積および／または圧力比を変化させるために、前置オリフィス２０の形状（例えば、円形、楕円形、正方形、多角形など）を、異なる燃焼器１２間および／または異なる燃焼器１２の間で変化させることができる。更なる例として、後置オリフィス２４に対する前置オリフィス２０の場所をずらす（例えば、後置オリフィス２４により近接するかまたは後置オリフィス２４から遠ざかる）ことにより、前置オリフィス２０と後置オリフィス２４との間の音響容積を増加または減少させることができ、それにより、１つまたは複数の２次燃料ノズル６４間に位相遅延をもたらし、かつ燃料ノズル６４により発生する等量比変動の弱め合う干渉を引き起こす。このようにして、物理的特性を変更することにより、燃焼器内のＬＬＩ噴射器の熱放出にばらつきをもたらすことができ、それにより、火炎領域内のダイナミックス周波数成分の経時変化量を増加させ、かつ／または火炎領域内のダイナミックス周波数成分の弱め合う干渉を増加させ、このことにより、燃焼器トーンおよび／または燃焼ダイナミックスのコヒーレンスの低減をもたらすことができる。
【００２４】
いくつかの実施形態において、前置オリフィス２０のサイズおよび／もしくは形状は、同じ燃焼器１２の異なる燃料導管２２間で異なり得、ならびに／または同じガスタービンシステム１０内の異なる燃焼器１２の異なる燃料導管２２間で異なり得る。更に、前置オリフィス２０におけるばらつきを説明したが、後置オリフィス２４の物理的特性（例えば、サイズ、形状、場所、位置、有効面積など）の変更もまたシステム１０内の燃焼ダイナミックスの振幅を低減するのを補助することができることに留意すべきである。同様に、前置オリフィス２０と後置オリフィス２４との間の距離および音響容積を変更するために燃料導管２２の物理的特性（例えば、長さ、幅、円周、直径、有効面積など）を変化させることにより、ガスタービンシステム１０内の不所望の振動応答を低減するのを補助することができる。
【００２５】
図２は、燃焼器１２が、燃料導管２２に沿って配置された前置オリフィス２０と後置オリフィス２４とを有する燃料供給システム１８（例えば、第１の燃料供給システム１７、第２の燃料供給システム１９など）を含む、図１に描かれている燃焼器１２のうちの１つの実施形態の概略図である。ある実施形態では、前置オリフィス２０を、図２に図示するように、燃料導管２２に沿った任意の場所に配置できることに留意すべきである。特に、燃料供給システム１８の構成要素（例えば、前置オリフィス２０、燃料導管２２、後置オリフィス２４）の物理的特性（例えば、場所、サイズ、形状、寸法、位置など）を燃焼器１２の異なる燃料供給システム１８間で変化させることができる。例えば、第１の燃料供給システム１７の後置オリフィス２４に対する前置オリフィス２０の位置（およびしたがって中間距離および容積）は、以下に詳細に説明するように、第２の燃料供給システム１９の後置オリフィス２４に対する前置オリフィス２０の位置（およびしたがって中間距離および容積）と異なり得る。このようなばらつきは、関連する２次燃料ノズル６４の燃料システム音響インピーダンスを変化させることができ、燃料ノズル６４間および／または燃焼器１２間で異なりかつ／または位相シフトされる燃焼ダイナミックス周波数をもたらし、それにより、ガスタービンシステム１０における不所望の振動応答を低減する。例えば、燃料ノズル６４間の位相遅延が約１８０度であるときに燃料ノズル６４間の最大の弱め合う干渉が生じる。
【００２６】
燃焼器１２は、端カバー５２を有するヘッド端５０と、燃焼器キャップ組立体５４と、１次燃焼ゾーン５６とを含む。端カバー５２および燃焼器キャップ組立体５４は、ヘッド端５０内における１次燃料ノズル３０を支持するように構成することができる。図示の実施形態において、１次燃料ノズル３０は、１次燃焼ゾーン５６に１次燃料３２を送る。燃焼器１２は、内壁（例えば、燃焼ライナ６６）の周りに円周方向に配置された外壁（例えば、流れスリーブ６８）を含む。内壁はまた、移行部品６９を含み得、この移行部品６９は、一般にタービン２８の第１の段に向かって小径となる。インピンジメントスリーブ６７は、移行部品６９の周りに円周方向に配置される。更に、１次燃料ノズル３０は、燃焼器１２の（例えば、移行部品６９とインピンジメントスリーブ６７との間、およびライナ６６と流れスリーブ６８との間の）環状空間５８からの加圧空気４４を受け入れ、加圧空気４４を１次燃料３２と混合して、空気／燃料混合物を形成し、この空気／燃料混合物は、１次燃焼ゾーン５６内で点火され燃焼して、燃焼ガス（例えば、排ガス）を形成する。
【００２７】
燃焼ガスは、２次燃焼ゾーン６２への方向６０に流れる。ＬＬＩ燃料回路１４は、燃料導管２２における前置オリフィス２０を通って後置オリフィス２４に流れる２次燃料１６を供給する。特に、２次燃料ノズル６４における後置オリフィス２４は、燃料導管２２からの２次燃料１６を受け入れ、２次燃焼ゾーン６２内に燃焼ガスの流れへ２次燃料１６を送る。更に、２次燃料ノズル６４は、燃焼器１２の環状空間５８からの加圧空気４４を受け入れ、加圧空気４４を２次燃料１６と混合して、空気／燃料混合物を形成し、この空気／燃料混合物は、２次燃焼ゾーン６２内で点火され燃焼して、燃焼ガスを形成する。より具体的には、加圧空気４４は、燃焼器１２の移行部品６９とインピンジメントスリーブ６７との間、次いで、ライナ６６と流れスリーブ６８との間の環状空間５８を通って流れ、ヘッド端５０に到達する。燃焼ガスは、燃焼器１２の移行部品６９を通って方向６０に流れ、上述したように、タービン２８内に進む。
【００２８】
上で説明したように、１次燃焼ゾーン５６および２次燃焼ゾーン６２内の燃焼ダイナミックス（例えば、高温燃焼ガスの発生）は、燃焼器１２内の不所望の振動応答の原因となり得る。不所望の振動応答を低減するのを補助するために、燃焼器１２内または燃焼器１２の間で燃焼ダイナミックスを低減することが有用であり得る。よって、いくつかの実施形態では、燃焼器１２内および／または燃焼器１２の間の前置オリフィスの物理的特性を変化させることにより、ガスタービンシステム１０における振動応答を低減し、かつ振動応力、摩耗、性能劣化、またはガスタービンシステム１０の構成要素（例えば、タービンブレード、タービンシュラウド、タービンノズル、排気構成要素、燃焼器の移行部品、燃焼器ライナなど）に対する他の望ましくない影響を最小限に抑えるのを補助することができる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、後置オリフィス２４に対する前置オリフィス２０の位置（およびしたがって中間距離および容積）を燃焼器１２の燃料供給システム１８間で変化させることができ、その結果、前置オリフィス２０が、後置オリフィス２４と２次燃料ノズル６４により近接するかまたは後置オリフィス２４と２次燃料ノズル６４から更に遠ざかるように燃料導管２２に沿ってずらされる。例えば、第１の燃料供給システム１７の前置オリフィス２０と後置オリフィス２４との間の第１の距離７２は、第２の燃料供給システム１９の前置オリフィス２０と後置オリフィス２４との間の第２の距離７４と異なり得る（例えば、それよりも長い、短い、大きい、小さい）。実際に、それらの距離は、前置オリフィス２０が燃料導管２２に沿って配置される場所に基づいて異なり得るかまたは異なるように構成することができる。ある実施形態では、前置オリフィス２０と後置オリフィス２４との間の距離７２、７４を変化させることを、フランジ付き配管の１つまたは複数のセクションによって前置オリフィスの上流側および下流側の燃料導管２２の長さを増加または減少させることにより行うことができる。ある実施形態において、燃料導管２２の長さは、燃料供給システム１８間で同じ長さであり得るが、燃料導管２２に沿って配置された前置オリフィス２０の場所は、燃料供給システム１８間で異なり得る。実際に、燃料供給システム１８間の距離（例えば、後置オリフィス２４に対する前置オリフィス２０の第１の距離７２および第２の距離７４）を変化させることにより、燃料供給システム１８間に位相遅延をもたらすことができ、各燃料供給システム１８に関連する燃料ノズル６４の熱放出変動の弱め合う干渉をもたらし、それにより、燃焼器トーンの振幅、および場合により燃焼ダイナミックスのコヒーレンスを低減する。
【００３０】
更に、いくつかの実施形態において、燃料供給システム１８の他の構成要素の物理的特性（例えば、位置、場所、サイズ、形状、寸法、有効面積など）は、図３に関して更に説明するように、異なる燃料供給システム１８（例えば、第１の燃料供給システム１７および第２の燃料供給システム１９）間で異なり得る。例えば、前置オリフィス２０または後置オリフィス２４のサイズおよび／または有効面積（例えば、前置オリフィス２０または後置オリフィス２４の開口部の直径）、前置オリフィス２０または後置オリフィス２４の開口部の形状（例えば、楕円形、円形、矩形、任意の幾何学形状など）、前置オリフィス２０または後置オリフィス２４の開口部の角度（例えば、ある角度で上方に傾斜する、ある角度で下方に傾斜するなど）、およびその他は、燃料供給システム１８間で異なり得る。更に、いくつかの実施形態において、前置オリフィス２０および後置オリフィス２４は、孔の配列またはパターンであり得る。かかる実施形態において、前置オリフィス２０孔および後置オリフィス２４孔のサイズ、形状、パターンおよび／または配置は、燃焼器１２の異なる燃料導管２２間で異なり得る。いくつかの実施形態において、前置オリフィス２０および／または後置オリフィス２４は、異なる直径、形状、サイズなどに関して複数の燃焼器１２（例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれより多くの燃焼器１２）の間で異なり得る。
【００３１】
加えて、燃料導管２２の物理的特性はまた、燃焼器１２の異なる燃料導管２２間で異なり得る。例えば、燃料導管２２の長さ（例えば、第１の距離７２または第２の距離７４）を変化させることに加えて、開示の実施形態はまた、燃料導管２２の直径およびその他を変化させることができる。実際に、開示の実施形態の１つまたは複数の物理的特性はまた、燃焼器１２の異なる燃料供給システム１８間で燃料供給システム１８内の各構成要素を変化させることができ、その結果、各２次燃料ノズル６４における燃焼ダイナミックスが（位相および／または周波数の点で）異なり、ガスタービンシステム１０内の不所望の振動応答を低減するのを補助する。
【００３２】
いくつかの実施形態では、図４に関して更に説明するように、燃焼器１２の間の前置オリフィスの物理的特性を変化させることにより、ダイナミックス振幅およびコヒーレンスをシステム１０の異なる燃焼器１２間で低減することができる。例えば、後置オリフィス２４に対する前置オリフィス２０の位置は、単一の燃焼器１２の燃料供給システム１８の間で同じ位置であり得る一方で、後置オリフィス２４に対する前置オリフィス２０の位置は、システム１０内の異なる燃焼器１２の燃料供給システム１８間で変化させることができる。更に、燃料供給システム１８の構成要素（例えば、前置オリフィス２０、燃料導管２２、後置オリフィス２４）の物理的特性（例えば、サイズ、位置、形状、場所、寸法、有効面積など）は、システム１０の異なる燃焼器１２間で異なり得る。いくつかの実施形態において、燃料供給システム１８の構成要素の物理的特性は、同じ燃焼器１２の燃料ライン１８間でかつ異なる燃焼器１２の燃料ライン１８間で異なり得る。
【００３３】
図３は、各々が２次燃料１６を受け入れる１つまたは複数の燃料供給システム１８を図示する、図２に描かれている燃焼器１２の実施形態の断面図である。詳細には、２次燃料１６は、前置オリフィス２０を通して、燃料導管２２を通して、次いで、（図２に図示するような）２次燃料ノズル６４の、後置オリフィス２４を通して送られる。フランジ付き配管の１つまたは複数のセクションで構成される、燃料導管２２は、燃料導管２２が前置オリフィス２０から１つまたは複数の２次燃料ノズル６４に２次燃料１６を送るために、図２に図示するように、燃焼器１２の流れスリーブ６８の外側に沿って延びる。図示の実施形態は交互に配置された大径部と小径部とを備えた燃料導管２２を描いているが、以下に更に説明するように、他の実施形態では、燃料導管２２が任意のサイズの直径を有し得ることに留意すべきである。
【００３４】
特に、燃焼器１２内の各燃料供給システム１８の構成要素の物理的特性は異なり得、その結果、サイズ、形状、寸法、構成、位置、場所などが、単一の燃焼器１２の燃料供給システム１８間および／または隣り合う燃焼器１２間で異なる。例えば、図示の実施形態において、前置オリフィス２０および燃料導管２２のサイズは、隣接する燃料供給システム１８毎に異なる。例えば、第１の燃料供給システム１７の燃料導管２２の第１の直径７８は、第２の燃料供給システム１９の燃料導管２２の第２の直径８０よりも大きい。図示の実施形態は、前置オリフィス２０および／または燃料導管２２の物理的特性にばらつきを有する交互に配置されたおよび／または隣接する燃料供給システム１８（例えば、第１の燃料供給システム１７および第２の燃料供給システム１９）を描いているが、他の実施形態では、燃料供給システム１８の任意の組み合わせおよび／またはパターンが燃料供給システム１８の構成要素の物理的特性にばらつきを有し得ることに留意すべきである。更に、任意の２つの燃料供給システム１８間に１つまたは複数の物理的特性のばらつきが存在し得る。上述したように、図示の実施形態は、第１の直径７８と第２の直径８０との間で交互に替わる燃料導管２２を描いている。他の実施形態において、燃料導管２２の直径サイズは、２、３、４、５、６、７、８、９、１０またはそれより多くの異なるサイズ、形状などの間で交互に替わることができる。
【００３５】
図４は、各々が１つまたは複数の燃料供給システム１８を有する複数の燃焼器１２を描く、図１のガスタービンシステム１０の実施形態の概略図である。特に、各燃料供給システム１８は、前置オリフィス２０、燃料導管２２、および後置オリフィス２４などの種々の構成要素を含み、かつ、燃料供給システム１８の１つまたは複数の構成要素の物理的特性（例えば、サイズ、位置、寸法、場所、形状、幾何学的特性など）は、システム１０の１つもしくは複数の燃焼器１２内および／または１つもしくは複数の燃焼器１２間で異なり得る。上述したように、単一の燃焼器１２の燃料供給システム１８の構成要素内および／または１つまたは複数の燃焼器１２の燃料供給システム１８の構成要素間のばらつきは、１つまたは複数の燃料ノズル６４に対して燃料システム音響インピーダンスの変更をもたらし、それにより、燃焼ダイナミックス周波数のシフトおよび／または結果として生じる燃焼ダイナミックスの周波数成分におけるより大きなばらつき、および／または燃焼ダイナミックスの振幅の低減、および／または２つ以上の燃焼器１２間の燃焼ダイナミックスの位相差をもたらす。特に、図示の実施形態は、燃焼器１２内および／または燃焼器１２間の燃料供給システム１８のばらつきを描いている。
【００３６】
図示の実施形態において、ガスタービンシステム１０は、タービン２８に連結された４つの燃焼器１２を含む。しかしながら、他の実施形態では、ガスタービンシステム１０は、任意の数の燃焼器１２（例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６またはそれより多くの燃焼器）を含む。特に、各燃焼器１２は、燃焼器１２のヘッド端５０付近の燃料導管２２内に位置決めされた前置オリフィス２０に２次燃料１６を供給するように構成された燃料回路１４を含む。更に、２次燃料１６は、前置オリフィス２０を通して、燃料導管２２を通して、そして、後置オリフィス２４を通して送られる。特に、後置オリフィス２４は、２次燃料ノズル６４から２次燃焼ゾーン６２内に２次燃料１６を送るように構成される。上述したように、燃焼器１２は、空気‐燃料混合物（例えば、２次燃料１６および／または加圧空気４４）に点火してこれを燃焼させ、次いで、高温燃焼ガス３４がタービン２８に通される。燃焼ガス３４がタービン２８内のタービンブレードを通過するときに、種々の燃焼ダイナミックスが不所望の振動応答を生成する場合がある。
【００３７】
いくつかの実施形態において、燃焼器１２内の燃料供給システム１８の構成要素は、同じ燃焼器１２内の燃料供給システム１８の他の構成要素の間でばらつきを有する。例えば、第１の燃焼器７５では、第１の燃料供給システム１７の前置オリフィス２０と後置オリフィス２４との間の第１の距離７２（およびしたがって音響容積）は、第２の燃料供給システム１９の前置オリフィス２０と後置オリフィス２４との間の第２の距離７４（およびしたがって音響容積）よりも大きい。詳細には、図示の例では、前置オリフィス２０が後置オリフィス２４により近接するかまたは後置オリフィス２４から更に遠ざかるように、前置オリフィス２０が燃料導管２２に沿ってずらされる。上述したように、前置オリフィス２０と後置オリフィス２４との間の距離を変化させることにより、前置オリフィス２０と後置オリフィス２４との間の音響容積を変化させ、かつ前置オリフィス２０と後置オリフィス２４との間の距離を変化させることを、燃料導管２２を構成する、配管（例えば、フランジ付き配管）の１つまたは複数のセクションの長さ（および／または直径）を増加または減少させることにより行うことができる。前置オリフィス２０をフランジ（例えば、サンドイッチ板）間に含むか、または配管のセクションのうちの１つの一部として組み込むことができる。前置オリフィス２０の上流側および下流側に位置決めされた燃料導管２２のセクションの長さを変化させることにより、前置オリフィスと後置オリフィスとの間の距離（および／または直径）を燃料供給システム１８間で変化させることができる。更に、同じ燃焼器（例えば、第１の燃焼器７５）内の異なる燃料供給システム１８（例えば、第１の燃料供給システム１７および第２の燃料供給システム１９）の間で音響容積を変化させることにより、燃焼器１２間の燃料システムインピーダンスを変化させるのを補助することができる。他の実施形態では、燃焼器１２が、他の燃料供給システム１８の構成要素（前置オリフィス２０または後置オリフィス２４のサイズおよび／または形状および／または有効面積、燃料導管２２の長さ、燃料導管２２の直径、燃料導管２２の容積、燃料供給システム１８の構成要素の構成材料、およびその他など）の間でばらつきを有し得ることに留意すべきである。
【００３８】
いくつかの実施形態において、燃焼器１２内の燃料供給システム１８の構成要素は、システム１０内の他の燃焼器１２の間の燃料供給システム１８の構成要素と比較してばらつきを有し得る。例えば、第２の燃焼器７７の燃料供給システム１８の構成要素（例えば、前置オリフィス２０、燃料導管２２、後置オリフィス２４）の物理的特性が実質的に同様であり得る一方で、いくつかの実施形態では、第２の燃焼器７７の燃料供給システム１８の構成要素の物理的特性は、第１の燃焼器７５の燃料供給システム１８（例えば、第１の燃料供給システム１７および／または第２の燃料供給システム１９）の物理的特性と異なり得る。図示の実施形態において、第２の燃焼器７７の後置オリフィス２４に対する前置オリフィス２０の距離は、第２の燃焼器７７の１つまたは複数の燃料供給システム１８間で異なり得る。換言すれば、後置オリフィス２４に対する燃料導管２２に沿った前置オリフィス２０の位置は、第２の燃焼器７７の燃料供給システム１８間で異なり得る。実際、前置オリフィス２０を燃料導管２２に沿った任意の場所に配置でき、その結果、燃料導管２２に沿った前置オリフィス２０と後置オリフィス２４との間の距離は、第２の燃焼器７７に図示するように、実質的に同様の長さの燃料導管２２を有するにもかかわらず、燃料供給システム１８間で異なり得ることに留意すべきである。更に、第２の燃焼器７７内の後置オリフィス２４に対する燃料導管２２に沿った前置オリフィス２０の位置（例えば、前置オリフィス２０と後置オリフィス２４との間の距離）は、第１の燃焼器７５内の第１の距離７２および／または第２の距離７４と異なる。よって、第２の燃焼器７７に対する第１の燃焼器７５の燃焼ダイナミックスおよび音響燃料システムインピーダンスが異なり、それにより、燃焼ダイナミックス振幅および／または場合により２つの燃焼器１２間の燃焼ダイナミックスのモード結合を低減し、かつ／または２つの燃焼器１２間の位相遅延を変えるのを補助する。
【００３９】
いくつかの実施形態において、他の物理的特性は、同じ燃焼器１２内の燃料供給システム１８の構成要素間で変化させることができる。例えば、図示の実施形態では、第３の燃焼器７９の第３の燃料供給システム２１の第１の直径７８は、同じ第３の燃焼器７９の第４の燃料供給システム２３の第２の直径８０よりも大きい。いくつかの実施形態において、第３の燃料供給システム２１の第１の距離７２は、第４の燃料供給システム２３の第２の距離７４よりも大きい。更に、いくつかの実施形態において、燃料供給システム１８の形状および物理的構成は、燃焼器１２内および／または燃焼器１２間で異なり得る。例えば、第４の燃焼器８１において、燃料供給システム２５内の燃料導管２２の形状は、第４の燃焼器８１の出口７０側に凸状に湾曲している。燃料供給システム１８の他の物理的構成において、燃料導管２２の形状は、１つまたは複数の角（例えば、ギザギザ形状）、波形、粗い縁、およびその他を含み得、その結果、燃料導管２２の１つまたは複数の配管セクションが、燃焼器１２内または燃焼器１２間の隣接する燃料導管２２と異なる形状とされる。例えば、第４の燃焼器８１の燃料供給システム２７は、波形の燃料導管２２を含む。更に、いくつかの実施形態において、燃料導管２２は、２次燃料１６の燃料流にばらつきを生じさせる突起８２（例えば、波形、粗い縁、角、およびその他）を燃料導管２２の内面８４に含み得る。突起８２は、燃料導管２２と同じ材料で形成することができる。上述したように、燃料供給システム１８の種々の構成要素間の物理的特性のそのようなばらつきは、燃焼器トーンの振幅および／または燃焼ダイナミックスのコヒーレンスを低減するのを補助する。
【００４０】
図５は、第３の燃焼器７９の第３の燃料供給システム２１および第４の燃料供給システム２３の実施形態の概略図であり、第３の燃焼器７９は図４に図示されている。具体的には、図示の実施形態は、第３の燃料供給システム２１および第４の燃料供給システム２３間の物理的ばらつき（前置オリフィス２０と後置オリフィス２４との間の距離のばらつき、および燃料導管２２の直径のばらつきなど）を描いている。例えば、第３の燃料供給システム２１の前置オリフィス２０と後置オリフィス２４との間の第１の距離７２は、第４の燃料供給システム２３の前置オリフィス２０と後置オリフィス２４との間の第２の距離７４よりも大きい。更に、第３の燃料供給システム２１の燃料導管２２の第１の直径７８は、第４の燃料供給システム２３の燃料導管２２の第２の直径８０よりも大きい。よって、第３の燃料供給システム２１内の第１の音響容積８３は、第４の燃料供給システム２３内の第２の音響容積８５よりも大きいものとすることができる。他の実施形態では、特定の燃料供給システム１８内の第１の音響容積８３が別の（例えば、隣接する）燃料供給システム１８内の第２の音響容積８５と異なり得ることに留意すべきである。
【００４１】
いくつかの実施形態では、燃料供給システム１８（例えば、第３の燃料供給システム２１および第４の燃料供給システム２３）間の他のばらつきが存在し得る。ある実施形態において、前置オリフィス２０の幅は、異なる燃料供給システム１８間で異なり得る。例えば、第３の燃料供給システム２１における前置オリフィス２０の第１の幅８６（または直径、断面積、形状など）は、第４の燃料供給システム２３における前置オリフィス２０の第２の幅８８（または直径、断面積、形状など）よりも大きいものとすることができる。同様に、第３の燃料供給システム２１の後置オリフィス２４の第３の幅９０（または直径、断面積、形状など）は、第４の燃料供給システム２３の後置オリフィス２４の第４の幅９２（または直径、断面積、形状など）よりも大きいものとすることができる。更に、前置オリフィス２０の幅（例えば、第１の幅８６および／または第２の幅８８）は、燃料供給システム１８内および／または燃料供給システム１８間（例えば、燃料供給システム２１および２３間）で後置オリフィス２４の幅（例えば、第３の幅９０および／または第４の幅９２）と異なり得る。
【００４２】
更に他の実施形態において、前置オリフィス２０および／または後置オリフィス２４は、燃焼器１２内および／または燃焼器１２間で異なる物理的特性（例えば、形状、寸法、孔、厚さ、材料、配置、パターン、孔形状、孔サイズなど）を有し得る。例えば、第３の燃料供給システム２１の第１の前置オリフィス９４は、図６に関して更に解説するように、第４の燃料供給システム２３の第２の前置オリフィス９６と異なり得る。
【００４３】
図６は、燃料供給システム１８の前置オリフィス２０の実施形態の概略図である。具体的には、第３の燃料供給システム２１の前置オリフィス９４は、第４の燃料供給システム２３の第２の前置オリフィス９６と異なる物理的特性を有し得る。例えば、前置オリフィス９４および９６は、孔形状および孔パターンが異なり、このことにより、前置オリフィス９４および９６を通る２次燃料１６の質量流の有効面積および／または圧力比を変更することができる。図示の実施形態において、前置オリフィス９４は、中心孔１００の周囲に環状に配設された５つの円孔を含み得る。更に、前置オリフィス９６は、中心の正方形１０４の周囲に環状に配設された５つの三角孔１０２を含み得る。しかしながら、他のパターンおよび構成では、任意の数の孔（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０など）を任意の形状またはパターン（対称、螺旋、ランダム、波形、格子縞など）で配設でき、その結果、前置オリフィス９４および９６が互いに異なることに留意すべきである。
【００４４】
本発明の技術的効果は、システム１０内の燃料システム音響インピーダンス（大きさおよび位相）を調節するために燃焼器１２の１つまたは複数の燃料供給システム１８内の前置オリフィス２０の物理的特性を変化させることにより、ガスタービンシステム１０の燃焼器１２内または燃焼器１２の間の燃焼ダイナミックスに関連する不所望の振動応答を低減することを含む。例えば、燃料導管２２毎に、前置オリフィス２０の位置を燃料導管２２に沿ってずらすことができ、その結果、前置オリフィス２０が後置オリフィス２４により近接するかまたは後置オリフィス２４から更に遠ざかり、それにより、前置オリフィス２０と後置オリフィス２４との間の音響容積を変更する。他の実施形態において、燃料供給システム１８の他の構成要素（例えば、後置オリフィス２４、燃料導管２２、前置オリフィス２０など）の物理的特性は、燃焼器１２内または燃焼器１２の間で変化させることができる。例えば、燃料導管２２の寸法（例えば、長さ、幅、直径、容積など）、前置オリフィス２０および／または後置オリフィス２４のサイズおよび／または形状（例えば、幅、長さ、直径、有効面積など）、前置オリフィス２０または後置オリフィス２４のパターンまたは構成（例えば、孔、孔の配置など）、燃料導管２２の形状、燃料導管２２の内面、およびその他は、同じ燃焼器１２内の１つもしくは複数の燃料供給システム１８間または異なる燃焼器１２の間で異なり得る。
【００４５】
本明細書では、最良の形態を含めて本発明を開示するとともに、任意の装置またはシステムの製造および使用ならびに任意の包含される方法の実行を含めて、当業者が本発明を実施できるようにもするために、例を使用する。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲により定義され、当業者が想到する他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有する場合、または、それらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違点を有する均等な構造的要素を含む場合に、特許請求の範囲の範囲内に含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４６】
１０  ガスタービンシステム
１２  燃焼器
１４  ＬＬＩ燃料回路
１４  燃料供給回路
１６  ２次燃料、２次ガス燃料、第２の燃料
１７  第１の燃料供給システム
１８  燃料供給システム、燃料ラインシステム、燃料ライン
１９  第２の燃料供給システム
２０  前置オリフィス
２１  第３の燃料供給システム
２２  燃料導管
２３  第４の燃料供給システム
２４  後置オリフィス
２５  燃料供給システム
２６  圧縮機
２７  燃料供給システム
２８  タービン
３０  １次燃料ノズル
３２  １次燃料
３４  高温燃焼ガス
３６  シャフト
３８  排気出口
４０  負荷
４２  吸気口
４３  空気
４４  加圧空気
５０  ヘッド端
５２  端カバー
５４  燃焼器キャップ組立体
５６  １次燃焼ゾーン
５８  環状空間
６０  方向
６２  ２次燃焼ゾーン
６４  ２次燃料ノズル
６６  燃焼ライナ
６７  インピンジメントスリーブ
６８  流れスリーブ
６９  移行部品
７０  出口
７２  第１の距離
７４  第２の距離
７５  第１の燃焼器
７７  第２の燃焼器
７８  第１の直径
７９  第３の燃焼器
８０  第２の直径
８１  第４の燃焼器
８３  第１の音響容積
８５  第２の音響容積
８６  第１の幅
８８  第２の幅
９０  第３の幅
９２  第４の幅
９４  第１の前置オリフィス
９６  第２の前置オリフィス
１００  中心孔
１０２  三角孔
１０４  中心の正方形
【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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