[發(fā)明專(zhuān)利]燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室段內(nèi)的在線光學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380043762.3
• 申請(qǐng)日: 2013-08-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104797918B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 小克利福德.哈徹;R.哈特利;Y.金克;F.R.魯格
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西門(mén)子能量股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01M11/08
• 分類(lèi)號(hào): G01M11/08;G01M15/14;G01H9/00;G01B11/00;G01N21/88
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 吳俊

一種在線光學(xué)檢查和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)外裝到燃燒室外殼內(nèi)的現(xiàn)有人孔檢修通道上。具有光學(xué)窗口的替換人孔蓋安裝到燃燒室外殼上。一個(gè)或多個(gè)光學(xué)攝像頭處于使攝像頭的視野(FOV)透過(guò)人孔蓋的光學(xué)窗口的朝向。把攝像頭的視野移動(dòng)至燃燒室段內(nèi)的多個(gè)位置處(例如在自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制下移動(dòng))，并捕獲圖像。把多個(gè)圖像合成為合成圖像，該合成圖像可包含燃燒室段內(nèi)的整個(gè)過(guò)渡部件的圖像。可捕獲可視圖像和/或紅外(IR)熱圖像。把熱圖像信息與部件溫度關(guān)聯(lián)起來(lái)。利用圖像信息確定被成像部件的振動(dòng)特性。

對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本專(zhuān)利申請(qǐng)要求于2012年8月23日提交的名稱(chēng)為“On-Line MonitoringOf TheCold Side Of Gas Turbine Transitions(燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡部件冷側(cè)的在線監(jiān)測(cè))”的未決美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)61/692,416的權(quán)益，該臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。

本專(zhuān)利申請(qǐng)還通過(guò)引用并入于2012年8月22日提交的名稱(chēng)為“SystemFor RemoteVibration Detection On Combustor Basket And Transiation In Gas Turbines(燃?xì)廨啓C(jī)中的燃燒室火焰筒和過(guò)渡部件的遙控振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng))”的共有未決美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)13/591,635的完整內(nèi)容。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室段內(nèi)的在線光學(xué)監(jiān)測(cè)，尤其涉及一種在燃燒室人孔檢修通道之外的具有光學(xué)窗口的人孔蓋上安裝一個(gè)或多個(gè)光學(xué)攝像頭的光學(xué)系統(tǒng)和檢查方法。外部攝像頭的視野處于透過(guò)光學(xué)窗口的朝向，并捕獲燃燒室段內(nèi)部部件(例如過(guò)渡部件)的圖像。圖像信息用于檢查、監(jiān)測(cè)和/或描繪燃燒室段內(nèi)的可觀測(cè)的結(jié)構(gòu)狀況、振動(dòng)和/或溫度分布之中的一個(gè)或多個(gè)。

背景技術(shù)

燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室段內(nèi)部(尤其是過(guò)渡部件)的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)溫度和/或振動(dòng)特性的監(jiān)測(cè)是渦輪機(jī)設(shè)計(jì)、確認(rèn)和操作的所需工具。這些部件易受燃燒氣體動(dòng)力學(xué)誘發(fā)的瞬態(tài)溫度和振動(dòng)激勵(lì)的影響。在給定的效率和排放指標(biāo)下，燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)需要設(shè)計(jì)和操作方法的平衡，以保持效率，滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，并避免因不應(yīng)有的燃燒動(dòng)力學(xué)特性而導(dǎo)致的振動(dòng)和/或熱損害。因此，在燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)和后續(xù)的現(xiàn)場(chǎng)操作過(guò)程中，對(duì)可能損害燃燒室部件(例如過(guò)渡部件)的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)的燃燒熱力特性和振動(dòng)特性進(jìn)行監(jiān)測(cè)比較有利。

尤其是，由于燃燒室內(nèi)的局部壓力和溫度條件，難以使用儀器對(duì)燃燒室過(guò)渡部件進(jìn)行在線振動(dòng)和熱力監(jiān)測(cè)。已知的燃燒特性監(jiān)測(cè)儀器包括布置在燃燒室內(nèi)的獨(dú)立熱電偶或熱電偶陣列，它們把溫度和/或溫度變化與燃燒特性關(guān)聯(lián)起來(lái)。但是，即使一系列熱電偶提供多個(gè)不連續(xù)位置的局部溫度信息，也不一定能通過(guò)外推來(lái)確定不具有熱電偶的其它燃燒室位置的溫度狀況。嵌入在燃燒室段內(nèi)的在線監(jiān)測(cè)儀器處于溫度和壓力比燃燒室段之外的環(huán)境條件更高的環(huán)境。嵌入儀器易受高溫高壓燃燒氣體的損害，導(dǎo)致其使用可靠性降低，并且使用壽命縮短。當(dāng)嵌入儀器失效時(shí)，需要停止發(fā)動(dòng)機(jī)，因而需要中斷運(yùn)轉(zhuǎn)，以便對(duì)其進(jìn)行拆卸或更換。

其它已知的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室段溫度和振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器可確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的局部特性。但是，像熱電偶陣列一樣，在多個(gè)不連續(xù)位置獲得的局部信息不一定能進(jìn)行外推，以確定其它燃燒室位置的類(lèi)似信息。已知的局部溫度和振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器傳感器包括：嵌入式壓力傳感器(例如壓電換能器)、嵌入式和外裝式加速度計(jì)、以及把火焰發(fā)光與燃燒熱聲振動(dòng)特性關(guān)聯(lián)起來(lái)的光學(xué)系統(tǒng)。前述的于2012年8月22日提交的名稱(chēng)為“SystemFor Remote VibrationDetection On Combustor Basket And Transiation In Gas Turbines(燃?xì)廨啓C(jī)中的燃燒室火焰筒和過(guò)渡部件的遙控振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng))”的共有未決美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)13/591,635揭示了一種外裝式光子發(fā)射器和接收器，這種裝置反射燃燒室段內(nèi)表面的光子，并把反射量與內(nèi)部振動(dòng)特性關(guān)聯(lián)起來(lái)。外裝式發(fā)射器和接收器使光子穿過(guò)附著在檢查口等結(jié)構(gòu)上的光學(xué)窗口。業(yè)界還提出了利用后向散射、衍射或相位多普勒原理的其它激光光學(xué)傳感器，用于監(jiān)測(cè)燃燒室內(nèi)的冷卻水注入量和液滴分布。