FR2633370A1 - Process and device for active control of combustion instabilities - Google Patents
Process and device for active control of combustion instabilities Download PDFInfo
- Publication number
- FR2633370A1 FR2633370A1 FR8808383A FR8808383A FR2633370A1 FR 2633370 A1 FR2633370 A1 FR 2633370A1 FR 8808383 A FR8808383 A FR 8808383A FR 8808383 A FR8808383 A FR 8808383A FR 2633370 A1 FR2633370 A1 FR 2633370A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- instabilities
- chamber
- combustion chamber
- combustion
- detected
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/16—Systems for controlling combustion using noise-sensitive detectors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Abstract
L'invention est relative à un procédé et dispositif de contrôle actif des instabilités de combustion dans une chambre de combustion 1, dans lesquels on détecte 5 les instabilités dans la chambre, et l'on module le débit 8, 6 de carburant injecté dans la chambre en fonction des instabilités détectées.The invention relates to a method and device for active control of combustion instabilities in a combustion chamber 1, in which the instabilities in the chamber are detected, and the flow 8, 6 of fuel injected into the chamber is modulated. chamber according to the instabilities detected.
Description
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de contrôle actif des instabilités de combustion. The present invention relates to a method and a device for active control of combustion instabilities.
Les instabilités de combustion sont des oscillations de forte amplitude qui apparaissent dans les chambres de combustion d'installations telles que des moteurs d'avion, des moteurs fusées, des fours ou des brûleurs industriels. Ces oscillations sont extrêmement nocives et peuvent entraîner la baisse des performances du système, l'augmentation du bruit émis, et même, dans certains cas, la destruction complète du foyer par suite des vibrations engendrées. Combustion instabilities are oscillations of large amplitude which appear in the combustion chambers of installations such as aircraft engines, rocket engines, ovens or industrial burners. These oscillations are extremely harmful and can lead to a reduction in system performance, an increase in the noise emitted, and even, in some cases, the complete destruction of the hearth as a result of the vibrations generated.
On connaît déjà un procédé de contrôle actif de ces instabilités dans lequel un microphone est utilisé pour détecter les variations de pression dans la chambre. Le signal de ce microphone est traité par un micro-ordinateur et renvoyé à des chambres de compression constituées par des haut-parleurs installés dans l'air d'alimentation de la flamme en amont du foyer. There is already known a method for active control of these instabilities in which a microphone is used to detect variations in pressure in the chamber. The signal from this microphone is processed by a microcomputer and returned to compression chambers formed by loudspeakers installed in the flame supply air upstream of the fireplace.
Lorsque la fonction de transfert entre le signal microphonique et le haut-parleur est correctement choisie, l'instabilité de combustion peut être supprimée. When the transfer function between the microphone signal and the loudspeaker is correctly chosen, the combustion instability can be eliminated.
Bien que donnant d'une manière générale satisfaction, ce procédé présente l'inconvénient de consommer une énergie importante du fait de la grande quant d'air à exciter, et d'être par ailleurs difficile à mettre en oeuvre sur le plan des dispositifs de contrôle. Although generally satisfactory, this method has the drawback of consuming a large amount of energy due to the large amount of air to be excited, and of being moreover difficult to implement in terms of control.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients. The present invention aims to overcome these drawbacks.
A cet effet, l'invention a tout d'abord pour objet un procédé de contrôle actif des instabilités de combustion dans une chambre de combustion, dans lequel on détecte les instabilités dans la chambre, caractérisé par le fait que l'on module le débit de carburant injecté dans la chambre en fonction des instabilités détectées. To this end, the invention firstly relates to a method for active control of combustion instabilities in a combustion chamber, in which the instabilities in the chamber are detected, characterized in that the flow is modulated of fuel injected into the chamber depending on the instabilities detected.
La détection des instabilités peut consister par exemple à détecter les variations de pression ou les oscillations de la flamme dans la chambre de combustion. The detection of instabilities can consist, for example, of detecting pressure variations or oscillations of the flame in the combustion chamber.
En ce qui concerne la modulation appliquée au débit de carburant, elle peut simplement comprendre un retard de temps par rapport aux instabilités détectées, ou encore une fonction de transfert plus complexe obtenue à l'aide d'un micro-ordinateur, qui peut être mieux adaptée au problème physique particulier et présenter en outre une fonction d'auto-adaptation. As regards the modulation applied to the fuel flow rate, it may simply comprise a time delay with respect to the instabilities detected, or else a more complex transfer function obtained using a microcomputer, which may be better. adapted to the particular physical problem and also present a self-adaptation function.
Le fait de moduler le débit de carburant présente un certain nombre d'avantages par rapport à l'excitation de l'air en amont du foyer. Modulating the fuel flow has a number of advantages over the excitation of air upstream of the fireplace.
Tout d'abord, le débit à moduler est beaucoup plus faible de sorte que l'énergie nécessaire au contrôle est réduite. First, the flow to be modulated is much lower so that the energy required for control is reduced.
Par ailleurs, le fluide excité est souvent liquide, ce qui facilite la mise en oeuvre du procédé. Furthermore, the excited fluid is often liquid, which facilitates the implementation of the method.
Enfin, des dispositifs de contrôle de débit de carburant sont plus aisés à mettre en oeuvre dans des situations industrielles, car la régulation du régime se fait déjà généralement sur le carburant. Finally, fuel flow control devices are easier to implement in industrial situations, because the speed regulation is already generally done on the fuel.
La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de détection pour détecter les instabilités dans la chambre de combustion, des moyens de contrôle du débit de carburant injecté dans la chambre, et des moyens de commande pour commander les moyens de contrôle en fonction des instabilités détectées. The present invention also relates to a device for implementing the above method characterized in that it comprises detection means for detecting instabilities in the combustion chamber, means for controlling the flow rate of fuel injected in the room, and control means for controlling the control means according to the detected instabilities.
Les moyens de détection précités peuvent comprendre, par exemple, un microphone monté dans la chambre de combustion, ou un capteur optique monté pour détecter les oscillations de la flamme dans cette chambre. The aforementioned detection means may include, for example, a microphone mounted in the combustion chamber, or an optical sensor mounted to detect the oscillations of the flame in this chamber.
Des moyens de contrôle peuvent être constitués par un haut-parleur monté sur la ligne d'alimentation en carburant de la chambre de combustion. Control means can be constituted by a loudspeaker mounted on the fuel supply line of the combustion chamber.
Enfin, les moyens de commande peuvent être constitués par une ligne à retard, ou comprendre un micro-ordinateur susceptible de mettre en oeuvre une fonction de transfert plus complexe. Finally, the control means can consist of a delay line, or comprise a microcomputer capable of implementing a more complex transfer function.
On décrira maintenant à titre d'exemple non iinitatif un mode de réalisation particulier de l'invention en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif selon l'invention et,
- la figure 2 est un diagramme représentant les résultats obtenus avec un dispositif de ce type.A particular embodiment of the invention will now be described by way of non-illustrative example with reference to the accompanying drawings in which
FIG. 1 is a schematic representation of a device according to the invention and,
- Figure 2 is a diagram showing the results obtained with a device of this type.
La figure 1 représente une chambre de combustion I alimentée en air par un conduit d'aspiration 2 et en carburant par une ligne d'alimentation 3 connectée à un brûleur 4. FIG. 1 represents a combustion chamber I supplied with air by a suction pipe 2 and with fuel by a supply line 3 connected to a burner 4.
Afin de supprimer les instabilités de combustion dans la chambre 1, un microphone 5 est monté dans cette chambre et relié à une ligne à retard 6, éventuellement par l'intermédiaire d'un amplificateur. In order to eliminate the combustion instabilities in the chamber 1, a microphone 5 is mounted in this chamber and connected to a delay line 6, possibly via an amplifier.
La sortie de la ligne à retard 6 est appliquée à l'entrée d'un amplificateur 7 dont la sortie commande un haut-parleur 8. The output of the delay line 6 is applied to the input of an amplifier 7, the output of which controls a loudspeaker 8.
La membrane du haut-parleur 8 forme une des parois d'une chambre de compression 9 connectée sur la ligne d'alimentation en carburant 3. The diaphragm of the loudspeaker 8 forms one of the walls of a compression chamber 9 connected to the fuel supply line 3.
Les oscillations détectées par le microphone 5 sont donc renvoyées à la ligne d'alimentation 3 par l'intermédiaire de la ligne à retard 6, de manière à moduler le débit de carburant injecté dans la chambre par le brûleur 4. The oscillations detected by the microphone 5 are therefore sent back to the supply line 3 via the delay line 6, so as to modulate the flow of fuel injected into the chamber by the burner 4.
On a pu constater qu'un tel dispositif permet de supprimer totalement les instabilités de combustion dans le cas d'un brûleur laminaire. It has been observed that such a device makes it possible to completely eliminate the combustion instabilities in the case of a laminar burner.
La figure 2 montre les résultats obtenus dans le cas d'un brûleur turbulent. Figure 2 shows the results obtained in the case of a turbulent burner.
Cette figure représente le niveau de bruit mesuré en Pascals en fonction du temps de retard en millisecondes appliqué par la ligne à retard 6. This figure represents the noise level measured in Pascals as a function of the delay time in milliseconds applied by the delay line 6.
En l'absence de dispositif de contrôle, le niveau de bruit était égal à 200 Pa (soit environ 140 dB acoustiques) et la fréquence de l'instabilité était de 280 Hz (soit une période de 3,6 ms). In the absence of a control device, the noise level was 200 Pa (about 140 dB acoustic) and the frequency of the instability was 280 Hz (a period of 3.6 ms).
Par contre, lorsque le procédé selon l'invention est mis en oeuvre, le bruit est réduit de moitié, sur une très large gamme de valeurs de déphasage. Cette gamme (de 13 à 14,2 ms) correspond environ à 1/3 de la période du phénomène, et montre que le système est 'peu sensible à des variations de paramètres. On the other hand, when the method according to the invention is implemented, the noise is reduced by half, over a very wide range of phase shift values. This range (from 13 to 14.2 ms) corresponds approximately to 1/3 of the period of the phenomenon, and shows that the system is not very sensitive to variations in parameters.
En fait, une analyse spectrale non représentée révèle que le bruit résiduel est dû à la combustion turbulente mais que l'instabilité à 280 Hz a disparu. De plus, une observation de la chambre de combustion par strioscopie u.trarapide (10000 images/seconde) montre que les oscillations des flammes qui étaient la source de l'instabilité ont aussi disparu. In fact, a spectral analysis not shown reveals that the residual noise is due to turbulent combustion but that the instability at 280 Hz has disappeared. In addition, an observation of the combustion chamber by ultrafast strioscopy (10,000 images / second) shows that the oscillations of the flames which were the source of the instability have also disappeared.
Diverses variantes et modifications peuvent bien entendu être apportées à la description qui précède sans sortir pour autant du cadre ni de l'esprit de l'invention. Various variants and modifications can of course be made to the above description without departing from the scope or the spirit of the invention.
C'est ainsi en particulier que d'autres moyens de contrôle du débit de carburant pourraient être utilisés, par exemple une vanne rotative ou une restriction réglable dans la canalisation 3. Thus, in particular, other means of controlling the fuel flow could be used, for example a rotary valve or an adjustable restriction in the line 3.
De même, le microphone 5 a été placé sur la chambre de combustion 1 mais il pourrait également être placé en amont de cette chambre sur le conduit d'aspiration 2. Likewise, the microphone 5 has been placed on the combustion chamber 1 but it could also be placed upstream of this chamber on the suction duct 2.
Claims (9)
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8808383A FR2633370B1 (en) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | METHOD AND DEVICE FOR ACTIVE CONTROL OF COMBUSTION INSTABILITIES |
FR898902902A FR2645247B2 (en) | 1988-06-22 | 1989-03-06 | METHOD AND DEVICE FOR ACTIVE CONTROL OF COMBUSTION INSTABILITIES |
EP89401754A EP0349384B1 (en) | 1988-06-22 | 1989-06-21 | Method and apparatus for actively controlling combustion instability |
DE68922149T DE68922149T2 (en) | 1988-06-22 | 1989-06-21 | Method and device for active control of combustion instabilities. |
AT89401754T ATE121179T1 (en) | 1988-06-22 | 1989-06-21 | METHOD AND DEVICE FOR ACTIVE CONTROL OF COMBUSTION INSTABILITIES. |
JP1160570A JPH0285607A (en) | 1988-06-22 | 1989-06-22 | Active control method and device for combustion instability |
US07/686,881 US5145355A (en) | 1988-06-22 | 1991-04-17 | Apparatus for active monitoring of combustion instability |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8808383A FR2633370B1 (en) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | METHOD AND DEVICE FOR ACTIVE CONTROL OF COMBUSTION INSTABILITIES |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2633370A1 true FR2633370A1 (en) | 1989-12-29 |
FR2633370B1 FR2633370B1 (en) | 1990-12-28 |
Family
ID=9367585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8808383A Expired - Lifetime FR2633370B1 (en) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | METHOD AND DEVICE FOR ACTIVE CONTROL OF COMBUSTION INSTABILITIES |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2633370B1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1155063A (en) * | 1956-07-23 | 1958-04-22 | Scully Signal Co | Security method and apparatus |
DE1046815B (en) * | 1957-06-06 | 1958-12-18 | Georges Soudy | Device for conveying the fuel for burners operated with liquid fuel |
GB941182A (en) * | 1959-02-27 | 1963-11-06 | Babcock & Wilcox Ltd | Improvements in apparatus adapted to distinguish between the presence of flame due to combustion of fuel discharged from a burner and the absence of the flame |
GB1495015A (en) * | 1975-09-01 | 1977-12-14 | British Petroleum Co | Monitoring and/or control of burners |
GB2042221A (en) * | 1979-02-16 | 1980-09-17 | Kobe Steel Ltd | Automatic control of burner combustion |
-
1988
- 1988-06-22 FR FR8808383A patent/FR2633370B1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1155063A (en) * | 1956-07-23 | 1958-04-22 | Scully Signal Co | Security method and apparatus |
DE1046815B (en) * | 1957-06-06 | 1958-12-18 | Georges Soudy | Device for conveying the fuel for burners operated with liquid fuel |
GB941182A (en) * | 1959-02-27 | 1963-11-06 | Babcock & Wilcox Ltd | Improvements in apparatus adapted to distinguish between the presence of flame due to combustion of fuel discharged from a burner and the absence of the flame |
GB1495015A (en) * | 1975-09-01 | 1977-12-14 | British Petroleum Co | Monitoring and/or control of burners |
GB2042221A (en) * | 1979-02-16 | 1980-09-17 | Kobe Steel Ltd | Automatic control of burner combustion |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2633370B1 (en) | 1990-12-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0349384A1 (en) | Method and apparatus for actively controlling combustion instability | |
FR2468750A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR ELIMINATING ABNORMAL COMBUSTION CONDITIONS IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
FR2928697B1 (en) | ACTIVE THERMAL DIFFERENCE COEFFICIENT REGULATION FOR GAS TURBINE ENGINE | |
FR2726603A1 (en) | DEVICE FOR ACTIVE MONITORING OF COMBUSTION AND DECOKEFACTION INSTABILITIES OF A FUEL INJECTOR | |
FR2748530A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE VOLUME FLOW OF FUEL | |
FR2657921A1 (en) | ||
FR2633370A1 (en) | Process and device for active control of combustion instabilities | |
FR2463282A1 (en) | AIR TO COMBUSTIBLE RATIO CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE CARBURETOR | |
EP1312864B1 (en) | Dosing device for turbomachine fuel injector | |
FR2463278A1 (en) | DEVICE FOR CONTROLLING THE AIR-FUEL RATIO OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE CARBURETOR | |
CA1242620A (en) | Rapid response device for detecting incomplete combustion and method therefor | |
FR2653494A1 (en) | EXHAUST GAS RECYCLING DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE. | |
EP0635679B1 (en) | Injection and control device for atmospheric gas burners of heating appliances, in particular the infrared type | |
FR2996256A1 (en) | SUPPLY AND PURGE DEVICE FOR INJECTOR. | |
FR2739913A1 (en) | OSCILLATING PRESSURE STABILIZATION IN A COMBUSTION SYSTEM AND METHOD | |
JP3144359B2 (en) | Fuel gas amount control device for premixed gas burner | |
EP0128809B1 (en) | Gas burner of the premixing type with flame control, and use of this burner, especially in a submerged tube installation | |
JP3040653B2 (en) | Combustion vibration prevention device | |
KR0181850B1 (en) | Exhaust gas pressure regulator of test engine | |
EP0716296A1 (en) | Leak detector | |
FR2475125A1 (en) | MIXTURE CONTROL DEVICE FOR VEHICLE ENGINE WITH EXHAUST GAS RECYCLING | |
US4123904A (en) | Apparatus for introducing secondary air into an internal combustion engine | |
KR100314458B1 (en) | LPG vehicle fuel supply system | |
FR2708717A1 (en) | Method of running the operation of an installation for heating by radiant tubes and installation for the implementation of the method | |
FR2497283A1 (en) | AIR / FUEL RATIO CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH DOUBLE BODY CARBURETOR |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse | ||
ST | Notification of lapse |