[發明專利]基于比較編碼的燃氣輪機燃燒系統在線監測方法

有效

• 申請號: 201510570945.1
• 申請日: 2015-09-09
• 公開（公告）號: CN105241669B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 劉金福;萬杰;劉嬌;張一癸;李飛;于達仁
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;南京遒涯信息技術有限公司
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及一種基于比較編碼的燃氣輪機燃燒系統在線監測方法。

背景技術

燃氣輪機作為一種高新技術，憑借著其結構緊湊、啟動快、運行平穩、熱效率高等優勢已經成為21世紀核心動力裝備之一，因此保障燃機平穩經濟運行對生產實際有著重要意義。在燃氣機組實際運行過程中，50％以上的故障都與燃燒室有關。由于燃燒室燃燒筒等部件長期工作在1600℃的高溫區域，工作環境惡劣，設備一旦出現缺陷將可能會對下游噴嘴和動葉部件的安全構成威脅。因此，對燃氣輪機燃燒室異常檢測和故障診斷的研究就顯得十分重要。

燃燒系統與燃燒室的燃氣溫度有著十分密切的關系，燃燒系統的異常可以通過燃燒室的溫度反映出來，因此可以通過檢測燃燒室的出口溫度來監測燃燒系統的運行情況。然而燃燒室出口溫度通常也會達到1100℃-1200℃，目前的傳感器無法在這樣的高溫區域下長時間運行。

現有技術方案一：

利用形狀因子來實現排溫的在線監測，其形狀因子的定義為t時刻下，熱電偶測得的最高溫與平均溫度的比值，由于溫度的突變會影響形狀因子，所以便可以用一段時間內的形狀因子的變化來推測燃機燃燒室是否發生了異常，如當形狀因子突然高于正常范圍，則說明機組的排溫出現了異常。

現有技術方案一的缺點：

該方法僅僅利用了各個溫度測點之間的最高值來判斷排溫是否發生異常，不能全面的描述燃機燃燒室工作的情況及異常演變的過程，當某些異常發生時，會導致一些熱電偶的測得的溫度出現問題，若這些排溫不是最高溫度，則該方法不能檢測出系統異常。

現有技術方案二：

GE公司開發的MARK VI燃燒監測系統定義S為排氣溫度的允許排溫分散度，認為S是燃氣輪機出口的平均排氣溫度T₄^*、壓氣機出口溫度T₄^*的函數，具體函數是個經驗公式：

在該公式里，溫度均是以℉為計量單位的。公式右端的100帶有括號，表示變工況條件下才加入該項。

此外，MARK VI燃燒監測系統還定義：S1為排氣溫度熱電偶的最高讀數與最低讀數之間的差；S2為排氣溫度熱電偶的最高讀數與第2個低讀數之間的差；S3為排氣溫度熱電偶的最高讀數與第3個低讀數之間的差。

基于上述的公式和定義，MARKⅥ燃燒監測保護系統的判別原理見圖2。圖2中，K₁,K₂,K₃是三個依據經驗定義的參數。典型情況下：

K₁＝1.0；K₂＝5.0；K₃＝0.8

現有方案二的缺點：

在實際應用中發現，該種方法檢測不出異常演變的過程，無法對燃燒狀態變化趨勢做出判斷，存在嚴重的“事后”診斷現象，即當檢測系統發出報警時燃燒系統已經損壞較嚴重。

發明內容

本發明的目的是為了解決燃機燃燒系統在線監測方法不能全面的描述燃燒室工作情況和不能在故障發生早期發出報警，而提出一種基于比較編碼的燃氣輪機燃燒系統在線監測方法。

一種基于比較編碼的燃氣輪機燃燒系統在線監測方法，所述方法通過以下步驟實現：

步驟一、在燃機透平排氣通道中周向均勻布置一組排氣測溫熱電偶，每個排氣測溫熱電偶作為一個測點，獲得各個測點在燃機無故障正常運行情況下的排氣溫度數據值；

步驟二、對步驟一獲得的各個測點排氣溫度數據值進行計算，確定各個測點之間允許的差異值確定為閾值G_n；

步驟三、將t時刻各個相鄰測點排氣溫度進行比較，并定義：

若相鄰測點排氣溫度之差大于閾值G_n的上限，則對應碼值ξ編為1；若相鄰測點排氣溫度之差小于閾值G_n的下限，則對應碼值ξ編為-1；若相鄰測點排氣溫度之差在閾值G_n的范圍內，則對應碼值ξ編為0；

從而得到一組離散化的編碼序列M(ξ₁,ξ₂,…,ξ_n)；n表示編碼序號；

步驟四、計算步驟三得到的各個編碼序號的編碼序列M(ξ₁,ξ₂,…,ξ_n)與參考時刻t′的編碼序列N(ν₁,ν₂,…,ν_n)之間的相似度；其中，n表示編碼序號；