[发明专利]操作燃烧系统的方法和包括燃烧系统的燃气涡轮发动机

说明书

本公开内容大体上提供了用于操作燃烧系统的方法和包括燃烧系统的燃气涡轮发动机，该燃烧系统包括限定有至少一个主燃料回路和至少一个引燃燃料回路的燃料喷嘴。所述方法包括：确定总燃料流量，该总燃料流量限定了通过主燃料回路和引燃燃料回路的燃料总数；确定总燃料流量中通过主燃料回路的主燃料流量与通过引燃回路的引燃燃料流量的多个比率范围，其中每个比率范围基于彼此不同的燃烧标准；基于燃烧标准的层次来确定所得的主燃料流量与引燃燃料流量的比率范围，其中燃烧标准的层次提供燃烧标准的优先级排序；以及基于所得的主燃料流量与引燃燃料流量的比率范围，使总燃料流量流到主燃料回路和引燃燃料回路。

技术领域

本发明主题大体上涉及燃气涡轮发动机燃烧器组件。更具体地，本发明主题涉及一种相对于多个期望的操作参数来操作具有主燃料回路和引燃燃料回路的燃烧系统的方法。

背景技术

飞行器燃气涡轮发动机包括一种燃烧器，燃料在燃烧器中燃烧以输入热量实现发动机循环。典型的燃烧器结合一个或多个燃料喷射器，所述一个或多个燃料喷射器的功能是将液体燃料引入到空气流动流中，从而使得所述空气流动流能够雾化并燃烧。分级燃烧器已被建立来在低污染、高效率、低成本、高发动机输出和良好发动机可操作性下操作。在分级燃烧器中，燃烧器的燃料喷嘴可操作来通过两个或更多个离散级选择性地喷射燃料，每个级由燃料喷嘴内的个别燃料流动路径界定。举例来说，燃料喷嘴可包括连续操作的引燃级和仅在更高发动机动力水平下操作的主级。这种燃料喷嘴的示例是双环形预混合旋流器(TAPS)燃料喷嘴，其要求喷射器内具有两个喷射/混合级用于实现低排放。

已知的控制燃烧系统的系统和方法包括利用一个或多个固定的引燃燃料/主燃料分流相对于循环参数时间表来控制引燃燃料至主燃料的燃料分流。例如，循环参数可限定燃烧系统处的一个或多个发动机条件，包括燃烧入口温度、燃烧入口压力、主燃料压力或流量以及引燃燃料压力或流量。然而，此类已知的时间表通常不足以确定低功率操作和排放控制、中高功率操作和排放控制、燃烧稳定性、燃烧中断/贫燃料熄火保护和燃料消耗/燃料效率。因此，需要一种操作燃烧系统的方法，该燃烧系统控制主燃料回路和引燃燃料回路，弥补上述不足之处。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地在下面的描述中提出，或者可由该描述显而易见，或者可通过实施本发明来了解。

大体上提供了一种用于操作燃烧系统的方法，该燃烧系统包括限定至少一个主燃料回路和至少一个引燃燃料回路的燃料喷嘴。该方法包括：确定总燃料流量，该总燃料流量限定通过主燃料回路和引燃燃料回路的燃料总数；根据总燃料流量来确定通过主燃料回路的主燃料流量与通过引燃回路的引燃燃料流量的多个比率范围，其中每个比率范围基于彼此不同的燃烧标准；基于燃烧标准的层次来确定所得的主燃料流量与引燃燃料流量的比率范围，其中燃烧标准的层次提供燃烧标准的优先级排序；以及基于所得的主燃料流量与引燃燃料流量的比率范围，使总燃料流量流动到主燃料回路和引燃燃料回路。

在各种实施例中，该方法还包括确定在所得比率范围内的主燃料流量与引燃燃料流量的比率，其中主燃料流量与引燃燃料流量的比率基于发动机操作条件。在一个实施例中，基于发动机操作条件确定主燃料流量与引燃燃料流量的比率还基于发动机操作条件是稳态操作条件还是瞬态操作条件。

在另一个实施例中，确定主燃料流量与引燃燃料流量的比率还包括：基于稳态发动机操作条件确定主燃料流量与引燃燃料流量的第一比率；以及基于瞬态发动机操作条件确定主燃料流量与引燃燃料流量的第二比率。

在一个实施例中，该方法还包括确定到引燃燃料回路的引燃燃料流量的多个范围。引燃燃料流量的每个范围限定了到引燃燃料回路的多个最小燃料流量值和多个最大燃料流量值。燃料流量的每个范围都基于燃烧标准。

在各种实施例中，燃烧标准包括排放极限、贫燃料熄火极限、富燃料熄火极限、燃烧稳定性极限、期望燃烧效率和燃料压力范围中的两个或更多个。