[發明專利]燃氣渦輪中的溫度檢測

無效

• 申請號: 201010246468.0
• 申請日: 2010-07-28
• 公開（公告）號: CN102032952A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: B·萊西;G·克雷默;C·史蒂芬森
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01K7/04
• 分類號: G01K7/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

關于聯邦政府贊助的研究或開發的聲明

本發明在能源部給予的合同號DE-FC26-05NT42643下通過政府支持而做出。政府在本發明中具有一些權利。

技術領域

本發明涉及用于檢測燃氣渦輪發動機的燃燒器中的回火(flashback)的裝置和方法。

背景技術

燃氣渦輪制造商通常參與研究和工程計劃，以生產將高效操作并產生較少不期望的空氣污染排放物的新型燃氣渦輪。通常由燃燒傳統碳氫燃料的燃氣渦輪產生的主要空氣污染排放物是氮氧化物、一氧化碳和未燃碳氫化合物。

噴氣發動機中的分子氮的氧化高度地取決于燃燒系統反應區中的最大熱氣溫度。形成氮氧化物(NOx)的化學反應速率是溫度的函數。如果將燃燒室的熱氣溫度控制到足夠低的水平，則熱NOx將減少。

將燃燒器的反應區溫度控制在形成熱NOx的水平之下的一個方法是在燃燒前將燃料和空氣預混合成貧燃混合物。存在于貧燃預混合燃燒器的反應區中的過量空氣的熱質量吸收熱并將燃燒產物的溫升降低到減少熱NOx的產生的水平。

存在與以燃料和空氣的貧燃預混合操作的干式低排放燃燒器相關的幾個問題。燃料和空氣的可燃混合物存在于燃燒器的預混合分段中，該預混合分段在燃燒器的反應區之外。一個問題是由于回火而在預混合分段內發生燃燒的趨向。回火當火焰從燃燒器反應區擴展到預混合分段內時發生。火焰保持在燃料噴射柱之后的尾流(噴射橫流)或葉片后緣的內部。

另一個問題是自動點火。自動點火當用于預混合分段中的燃料/空氣混合物的停留時間和溫度足以用于在無點火器的情況下使燃燒開始時發生。預混合分段中的燃燒的結果是排放性能的退化和/或過熱以及對預混合分段的損害，該預混合分段典型地未設計成經受燃燒熱。

因此，待解決的問題是防止導致在預混合分段內的燃燒的回火、火焰保持和/或自動點火。當回火、火焰保持和/或自動點火的關注由于使用更活性的燃料而上升時，對可靠的回火檢測方法的需求增加。

發明內容

根據一個示例實施例，溫度檢測器包括第一金屬件和不同于第一金屬件的第二金屬件。第一金屬件包括多個絲線(wire)，第二金屬件包括絲線。第一金屬件的多個絲線在并行接合點處連接到第二金屬件的絲線。

根據另一個示例實施例，溫度檢測器包括多個電阻式溫度檢測器。該多個電阻式溫度檢測器在多個接合點處連接。

根據又一個示例實施例，檢測渦輪構件的溫度變化的方法包括提供溫度檢測器，其包括在與該構件接觸的多個接合點處彼此連接的第一金屬件和不同于第一金屬件的第二金屬件；和檢測在任何接合點處的任何電壓變化。

根據進一步的示例實施例，檢測渦輪構件的高溫的方法包括檢測由一個或更多個絲線的電阻變化或一個或更多個絲線的斷裂引起的、通過一個或更多個絲線的電流或脈沖信號的變化。

附圖說明

圖1示意性地示出用于檢測溫度的熱電偶；

圖2示意性地示出根據示例實施例的熱電偶網；

圖3示意性地示出設置在燃氣渦輪發動機的燃燒器的燃燒管中的圖2的熱電偶網；

圖4示意性地示出根據另一個示例實施例的熱電偶網；

圖5示意性地示出根據另一個示例實施例的回火檢測；以及

圖6示意性地示出根據另一個示例實施例的回火檢測。

部件列表

2熱電偶

4第一金屬件

6第二金屬件

8接合點

10熱電偶網

12緩沖管、帽狀件、襯套

14回火火焰

16熱電偶網

18電阻式溫度檢測器

20低溫絲線

22應急開啟

具體實施方式

參考圖1，熱電偶2包括在一個位置或接合點8處聯接的兩種不同的金屬件4，6。由于塞貝克效應，產生作為接合點8(圖1)處的溫度的函數的電壓。

對于回火檢測(或應檢測的其它與溫度相關的瞬變)，測量火焰的精確溫度是不必要的。可通過在燃氣渦輪的與燃燒相關的構件的多個位置處檢測溫度瞬變而檢測回火，以便無論溫度何時在那些位置中的任何一個處升高可迅速關斷操作。參考圖2，包括并行熱電偶接合點8a-8e的網10由兩種不同的金屬件4，6形成。如果網10上的接合點8a-8e中的任何一個經歷溫度變化，例如溫升，則網10提供電壓變化。