[發明專利]帶有光學探頭的燃氣輪機燃燒器組件

在審

• 申請號: 201710188217.3
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN107228382A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 恩里科·戈塔爾多;愛德華多·貝爾托洛托;克勞迪婭·奧扎諾
• 申請（專利權）人: 安薩爾多能源公司
• 主分類號: F23R3/52
• 分類號: F23R3/52;G01J1/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司11243
• 代理人: 鐘晶,鐘海勝

技術領域

本發明涉及一種帶有光學探頭的燃氣輪機燃燒器組件。

背景技術

在燃氣輪機中，在操作過程中可以光學接入燃燒室以允許拍攝圖像的可能性可能對控制和診斷具有重要意義。特別地，檢測從紅外到紫外的波段的圖像可以為高溫測定應用提供關鍵信息，以了解燃燒室內部的溫度分布以及評估燃燒質量。具有能夠記錄一個或多個燃燒器的火焰區域的圖像的圖像檢測系統將是特別有用的。這種類型的信息可以使得能夠評估火焰區域的形狀和對稱性、溫度分布、例如由于燃燒器故障引起的不規則性的存在等等。此外，燃燒室內壁的光學高溫測定法測量結果使得能夠快速識別關鍵問題，如內部絕熱襯里的損壞。

然而，由于溫度非常高以及處理它們所需的儀器，在操作期間光學接入燃燒室極為困難。除了保持燃燒室外殼的完整性的總體期望之外，無疑更嚴重的問題體現在內部絕熱襯里上，內部絕熱襯里是對于保護外部結構免受燃燒熱量的影響不可或缺的，不得有任何類型的破裂或裂縫。此外，絕熱襯里通常由多個相鄰的瓦片組成，因而為了光學接入制作開口的動作將需要不可預知的修改。需要考慮的另一個障礙是需要冷卻光學檢測探頭。

燃氣輪機燃燒室內部的圖像檢測可以對其控制和診斷做出重要貢獻，但是使用現有的儀器難以實現。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種能夠克服或至少減輕上述限制的燃氣輪機燃燒器。

提供根據本發明的燃氣輪機燃燒器，如權利要求1所述。

附圖說明

現在將參照示出非限制性實施方式的示例的附圖來描述本發明，其中：

-圖1是根據本發明的一種實施方式的用于發電的燃氣輪機設備的簡化框圖；

-圖2示出了圖1的設備的一部分的更詳細的圖；

-圖3是示出與圖1的設備有關的量的曲線圖；

-圖4是圖1的設備的部件的橫斷面；

-圖5是圖4的部件的放大細節圖；

-圖6是本發明的不同實施方式中圖4的部件的放大細節圖。

具體實施方式

參照圖1，數字1表示包括燃氣輪機單元2和控制系統3的整個燃氣輪機設備。

燃氣輪機單元2又包括壓縮機4、燃燒室5和膨脹段或渦輪7。

軸流式壓縮機4向燃燒室5提供從外部環境抽取的空氣流。

燃燒室5例如是環形的，設置有多個燃燒器組件8，這些燃燒器組件8引起燃燒室5中燃料和空氣的混合物的燃燒。燃料可以是氣態的(例如天然氣或合成氣)或者是液態的(例如柴油)。燃氣輪機單元2可以設計成使用不同類型的燃料，或為氣態或為液態。

渦輪7接收和擴大來自燃燒室5的廢氣，以提取轉化的用于外部使用(通常在發電機中，在此未示出)的機械功。

參照圖2，控制系統3包括監控裝置9和控制器10。

監控裝置9用于監控燃燒室5內的熱聲振蕩，特別是檢測燃燒室5的火焰區域中光強度的變化。

在一種實施方式中，監控裝置9包括多個光學探頭11、光電轉換器12、數據獲取單元13、濾光器14和用于將光學探頭11與相應的光電轉換器12光學耦合的波導管15。

光學探頭11被布置成朝向燃燒室5的內部，使得各個燃燒器組件8的火焰區域是可見的。在一種實施方式中，將光學探頭11并入各個燃燒器組件8的結構中，如下面更詳細的描述。

由光學探頭11收集到的發光輻射通過各個波導管15被傳送到光電轉換器12，在一種實施方式中波導管15可以是光纖束。

光電轉換器12可以包括可被組織成圖像傳感器的光電檢測器(例如光二極管)、光電晶體管或光電倍增管。每個光電轉換器12將通過各個波導管15接收到的光強度信號轉換成由數據獲取單元13收集的電信號。數據獲取單元13反過來向控制器10提供從源自光電轉換器12的電信號所得到的光監測信號S_OM。

在一種實施方式中，濾光器14沿著光學探頭和光電轉換器12之間的光路布置，例如在波導管15和相應的光電轉換器12之間。在這種情況下，濾光器14和相應的關聯光電轉換器12限定了傳送與相應波段有關的信號的獨立通道(信號原本是光信號，然后被轉換成電信號)。或者，濾光器可以沿著波導管15布置。在這種情況下，可以使用濾光器14下游的波導管的分開部分來提供獨立通道。也可以通過專用光電轉換器12或相同的光電轉換器12例如通過分時來轉換不同通道的發光強度信號。在一種實施方式中，分束器16可以用于通過將光束的部分引向相應的光學濾光器14來將光束分到通道內。