[发明专利]燃烧系统以及燃烧振荡抑制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧系统以及应用于该燃烧系统的燃烧振荡抑制系统。

背景技术

燃烧系统中发生的燃烧振荡是不稳定燃烧过程与所处声学环境耦合作用形成的自激振荡现象。燃烧振荡会在锅炉、锅炉、工业燃气轮机、航空发动机、火箭发动机等燃烧系统中引起压力脉动幅值过高。燃烧振荡不仅会产生巨大的噪声，还可能引起燃烧系统剧烈振动，影响燃烧系统工作效率与寿命，因此，抑制燃烧振荡对燃烧系统的稳定、高效、安全运行十分重要。

目前的燃烧振荡控制技术主要分为被动控制和主动控制。被动控制包括安装共振器、燃料供给分级、优化燃料/空气混合、优化喷嘴和燃烧室几何结构等；主动控制通过传感器、控制器、执行器组成的控制系统对噪声进行抑制。考虑到经济性、可靠性、研发周期等因素，主动控制在抑制实际燃烧系统的噪声方面被认为有较好的前景。然而，目前限制主动控制技术的一个重要方面在于能够满足实际应用条件且可靠性好的执行器还比较少。

现有技术通常研究实验用的执行器包括动圈式扬声器和燃料调节阀。采用动圈式扬声器作为执行器可以产生压力扰动从而通过改变热声耦合特性来抑制噪声。采用燃料调节阀作为执行器控制燃料供应可以改变燃烧室内的放热率脉动特性，从而抑制其与声波的耦合作用。这两种执行器应用时各有优缺点，动圈式扬声器可以有较好的频率响应特性，但实际的燃烧系统所处的高压、高温环境使得普通的动圈式扬声器无法直接使用，并且要实现较大的功率扬声器体积会非常庞大。燃料调节阀体积、质量相对较小，对燃烧放热率脉动的调节效果明显，但用于燃烧振荡控制的燃料调节阀要求响应频率范围宽、线性响应要求高，目前很少有能够满足要求的调节阀，即使有，价格也非常昂贵。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种具有较好的燃烧振荡抑制特性且适于工业化应用的燃烧振荡抑制系统以及采用该燃烧振荡抑制系统的燃烧系统。

一种燃烧系统，该燃烧系统包括一燃烧装置以及一燃烧振荡抑制系统，该燃烧振荡抑制系统包括传感器，控制器，以及气流扬声器。所述传感器用于感测所述燃烧装置中的感应信号，所述控制器用于将所述感应信号转化为执行信号，所述气流扬声器接收所述执行信号，并根据该执行信号产生声波脉动信号作用于所述燃烧装置来抑制该燃烧系统中的燃烧振荡。

一种燃烧振荡抑制系统，包括传感器、控制器以及气流扬声器，所述传感器用于感测噪声源产生的脉动信号；所述控制器用于将所述感应信号转化为执行信号；所述气流扬声器接收所述执行信号，并根据该执行信号产生声波脉动信号作用于所述噪声源来抑制燃烧振荡产生的噪声。

相对于现有技术，本发明实施例提供的燃烧系统以及燃烧振荡抑制系统具有下有益效果：（1）所述气流扬声器相较于传统的动圈式扬声器可以产生较强的声波，相较于传统的燃料调节阀具有较好的频率响应特性，气流扬声器具有较宽的频率响应范围和较高的声强，因此能很好的满足燃烧振荡主动控制的需求。（2）相较于传统的采用纸盆或者振膜的动圈式扬声器，所述气流扬声器耐高压，可以实际适用于燃烧装置高压的恶劣的环境。（3）采用所述气流扬声器作为抑制燃烧振荡的执行器对于与现有技术中的普通扬声器在相同的声功率下，该气流扬声器具有较小的体积，而且相较于燃料调节阀成本较低且可靠性更高，更利于应用于实际的工业化燃烧系统，如航空航天、大型船舶等动力推进系统。

附图说明

图1是本发明实施例提供的燃烧系统的结构框图。

图2是本发明实施例提供的燃烧系统的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的气流扬声器的结构示意图。

图4为本发明又一实施例提供的燃烧系统的结构示意图。

主要元件符号说明