[發(fā)明專利]一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒穩(wěn)定性狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011314042.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN112326257A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖俊峰;李曉豐;高松;王峰;王瑋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號(hào): G01M15/14
• 分類號(hào): G01M15/14;G01M15/02;F02C7/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發(fā)明公開了一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒穩(wěn)定性狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)，包括傳感器冷卻結(jié)構(gòu)(1)、動(dòng)態(tài)壓力傳感器(2)、高頻數(shù)據(jù)采集器(3)和數(shù)據(jù)分析處理器(4)；傳感器冷卻結(jié)構(gòu)(1)與被測(cè)試對(duì)象燃燒室(5)的測(cè)壓孔內(nèi)壁平齊安裝，動(dòng)態(tài)壓力傳感器(2)安裝在傳感器冷卻結(jié)構(gòu)(1)的上端面，高頻數(shù)據(jù)采集器(3)與動(dòng)態(tài)壓力傳感器(2)連接，數(shù)據(jù)分析處理器(4)與高頻數(shù)據(jù)采集器(3)連接。本發(fā)明采用了動(dòng)態(tài)壓力傳感器冷卻結(jié)構(gòu)，利用循環(huán)冷卻水對(duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行冷卻，縮短了感壓容腔的長(zhǎng)度，可減小感壓容腔對(duì)燃燒壓力脈動(dòng)信號(hào)的衰減，提高燃燒壓力脈動(dòng)的測(cè)量準(zhǔn)確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃燒穩(wěn)定性狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)，尤其涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒穩(wěn)定性狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)。

背景技術(shù)

重型燃?xì)廨啓C(jī)上普遍采用了干式低氮貧燃預(yù)混燃燒技術(shù)，以滿足燃燒污染物排放低的要求，但由于貧燃預(yù)混燃燒穩(wěn)定性差，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行參數(shù)偏離設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)易發(fā)生燃燒不穩(wěn)定情況。燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象是燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)及運(yùn)行維護(hù)人員必須考慮和面對(duì)的核心問(wèn)題，其主要表現(xiàn)為燃燒室內(nèi)壓力的劇烈脈動(dòng)，并發(fā)出尖銳的嘯叫聲，主要是燃燒的熱釋放率與來(lái)回傳遞的壓力脈動(dòng)形成耦合共振而產(chǎn)生。預(yù)混火焰的燃燒熱釋放主要集中在火焰的前沿位置，受到湍流的作用，火焰面的非定常起皺會(huì)引發(fā)微小的壓力脈動(dòng)。當(dāng)這些脈動(dòng)在燃燒室內(nèi)來(lái)回傳遞時(shí)，便會(huì)再度引起火焰面的起皺，提高瞬時(shí)燃燒熱釋放率，激發(fā)出更大的壓力脈動(dòng)，如此進(jìn)入一個(gè)熱聲耦合的惡性周期循環(huán)。這種壓力脈動(dòng)若無(wú)法適當(dāng)?shù)乇缓纳⒌簦瑫?huì)引起燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象，出現(xiàn)燃燒室回火、噴嘴火焰吹熄、燃燒不完全等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鸹鹧嫱补陌_裂，損壞燃機(jī)昂貴的熱通道部件，縮短熱通道部件的維護(hù)周期。

為了解決重型燃?xì)廨啓C(jī)貧燃預(yù)混燃燒的穩(wěn)定性問(wèn)題，燃?xì)廨啓C(jī)生產(chǎn)制造商在燃燒室上安裝了燃燒穩(wěn)定性狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燃燒室內(nèi)燃燒壓力脈動(dòng)，防止燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室和透平等熱通道部件因燃燒壓力脈動(dòng)大而損壞的故障發(fā)生。現(xiàn)有的燃燒穩(wěn)定性狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要通過(guò)動(dòng)態(tài)壓力傳感器測(cè)量燃燒室內(nèi)的壓力脈動(dòng)情況，但由于燃燒室內(nèi)部始終充滿燃燒后的高溫?zé)煔猓瑴y(cè)量環(huán)境溫度遠(yuǎn)高于動(dòng)態(tài)壓力傳感器允許的工作溫度，現(xiàn)有燃燒穩(wěn)定性狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要通過(guò)兩種方法解決，一是將動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝在燃燒室外部的未燃冷態(tài)區(qū)域，避免動(dòng)態(tài)壓力傳感器與高溫?zé)煔庵苯咏佑|，二是通過(guò)長(zhǎng)引壓管將燃燒室內(nèi)部的高溫?zé)煔庖寥紵彝獠浚挂龎汗苣┒藷煔鉁囟鹊陀趧?dòng)態(tài)壓力傳感器允許的工作溫度。上述兩種方法在使用中發(fā)現(xiàn)仍存在以下問(wèn)題：1)將動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝在燃燒室外部的未燃冷態(tài)區(qū)域，動(dòng)態(tài)壓力傳感器不能直接測(cè)量獲得燃燒室內(nèi)部的燃燒壓力脈動(dòng)，只能間接測(cè)量燃燒室內(nèi)燃燒壓力脈動(dòng)經(jīng)燃料噴嘴結(jié)構(gòu)衰減后的壓力脈動(dòng)情況，測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值存在一定差別；2)由于煙氣溫度較高，需要較長(zhǎng)的引壓管才能將煙氣溫度降至動(dòng)態(tài)壓力傳感器的允許的工作溫度，較長(zhǎng)的引壓管對(duì)燃燒壓力脈動(dòng)具有衰減作用，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果與燃燒室內(nèi)真實(shí)壓力脈動(dòng)存在差別。此外現(xiàn)有燃燒穩(wěn)定性狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)僅設(shè)置了報(bào)警值和跳機(jī)值，只對(duì)燃燒壓力脈動(dòng)的幅值進(jìn)行評(píng)估，而壓力脈動(dòng)幅值是燃燒不穩(wěn)定的結(jié)果指標(biāo)，不具有提前預(yù)測(cè)的能力。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決重型燃?xì)廨啓C(jī)現(xiàn)有燃燒穩(wěn)定性狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不能提前預(yù)測(cè)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)生燃燒不穩(wěn)定的問(wèn)題，提高燃燒壓力脈動(dòng)的測(cè)量準(zhǔn)確度，本發(fā)明提出一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒穩(wěn)定性狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)。本發(fā)明除采用快速傅里葉變換和短時(shí)傅里葉變換計(jì)算獲得燃燒壓力脈動(dòng)的頻率和幅值信息外，還對(duì)各頻率的幅值增長(zhǎng)速率進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)各頻率的幅值增長(zhǎng)速率可提前預(yù)測(cè)燃?xì)廨啓C(jī)是否發(fā)生不穩(wěn)定燃燒現(xiàn)象。此外，本發(fā)明采用了動(dòng)態(tài)壓力傳感器冷卻結(jié)構(gòu)，利用循環(huán)冷卻水對(duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行冷卻，縮短了感壓容腔的長(zhǎng)度，可減小感壓容腔對(duì)燃燒壓力脈動(dòng)信號(hào)的衰減，提高燃燒壓力脈動(dòng)的測(cè)量準(zhǔn)確度。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒穩(wěn)定性狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)，包括傳感器冷卻結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)壓力傳感器、高頻數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)分析處理器；傳感器冷卻結(jié)構(gòu)與被測(cè)試對(duì)象燃燒室的測(cè)壓孔內(nèi)壁平齊安裝，動(dòng)態(tài)壓力傳感器安裝在傳感器冷卻結(jié)構(gòu)的上端面，高頻數(shù)據(jù)采集器與動(dòng)態(tài)壓力傳感器連接，數(shù)據(jù)分析處理器與高頻數(shù)據(jù)采集器連接。