[發明專利]一種適用于燃氣輪機燃燒狀態參數監測的系統

在審

• 申請號: 202110997064.3
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113588280A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 肖俊峰;王瑋;王致程;高松;李曉豐;王峰
• 申請（專利權）人: 華能國際電力股份有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;G01K11/00;G01L11/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種適用于燃氣輪機燃燒狀態參數監測的系統，包括耐高溫動態壓力測量模塊、TDLAS燃燒溫度測量模塊、多功能數據采集模塊和燃燒狀態參數顯示模塊。該系統利用耐高溫動態壓力傳感器測量模塊直接測量燃燒室的壓力脈動，利用TDLAS燃燒溫度測量模塊直接測量燃燒室出口溫度，采用同一多功能數據采集模塊同步采集、處理和輸出燃燒室壓力脈動與燃燒溫度，可保持燃燒室壓力脈動和燃燒溫度監測結果在時間上的一致性。

技術領域

本發明屬于燃氣輪機技術領域，尤其涉及一種適用于燃氣輪機燃燒狀態參數監測的系統。

背景技術

燃氣輪機燃燒監測的主要任務是通過有效的方法獲得燃燒室壓力、溫度等狀態參數，將監測結果發送至燃氣輪機狀態顯示系統及控制系統，由燃氣輪機調控人員或者燃機控制系統調整燃機運行參數，確保燃燒室及熱通道部件的運行安全。

在役燃氣輪機采用動態壓力傳感器或者加速度傳感器，監測燃燒外殼振動以及燃燒室引壓管的壓力脈動等參數獲取燃燒穩定性；通過熱電偶監測透平出口溫度，再利用經驗公式等方法，獲取排氣溫度分散度、推算燃機燃燒室出口的燃燒溫度等。

上述燃燒室壓力脈動與燃燒溫度的監測方法，還存在不足之處。1)在役燃氣輪機主要通過引壓管將燃燒室內的高溫燃氣冷卻，通過監測引壓管內的壓力脈動，間接獲取燃燒室內的壓力脈動，由于引壓管本身存在壓損和阻尼，其壓力脈動頻率及幅值等特性參數不能完全代表燃氣輪機燃燒室本身的壓力脈動特性，在很大程度上影響了燃燒穩定性診斷的準確性；2)通過透平出口溫度估算燃燒室出口溫度，其估算值與燃燒室出口實際溫度存在偏差并伴隨一定的時滯現象，致使燃燒溫度診斷效果不佳；3)由于通過燃燒室下游透平的排氣溫度反推燃燒室的燃燒溫度本身在時效上伴隨有一定的遲滯，導致燃燒穩定性診斷結果和燃燒溫度診斷結果無法在時間上保持一致性，易影響燃燒診斷結果的準確性。

為提高在役燃機燃燒狀態監測診斷的準確度，有必要改進現有的燃燒溫度與燃燒壓力脈動監測方法。1)取消燃燒室引壓管、或者縮短引壓管的長度，可以減小引壓管引起的壓損和阻尼，提高燃燒室壓力脈動監測的準確度；2)可調諧半導體激光吸收光譜技術(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS)測量精度高，不需要直接接觸高溫燃氣，可以直接測量燃燒室溫度；3)將燃燒壓力脈動監測點和燃燒溫度監測點盡量在布置在同一部件上，直接監測燃燒室的壓力脈動和燃燒溫度，并在同一系統內進行數據分析和處理，可保持燃燒室壓力脈動和燃燒溫度監測診斷結果在時間上的一致性。

發明內容

為提高在役燃機燃燒狀態監測診斷的準確度、保持燃燒室壓力脈動和燃燒溫度監測診斷結果在時間上的一致性，本發明提供了一種適用于燃氣輪機燃燒狀態參數監測的系統，該系統采用耐高溫動態壓力傳感器測量燃燒室的壓力脈動，采用TDLAS系統直接測量燃燒室出口溫度，采用同一數據采集儀采集、輸出燃燒壓力脈動和燃燒溫度數據，實現燃燒室壓力脈動和燃燒溫度同步采集、同步輸出至燃燒狀態參數顯示系統。

本發明采用如下技術方案來實現的：

一種適用于燃氣輪機燃燒狀態參數監測的系統，包括耐高溫動態壓力測量模塊、TDLAS燃燒溫度測量模塊、多功能數據采集模塊和燃燒狀態參數顯示模塊；其中，耐高溫動態壓力測量模塊由耐高溫動態壓力傳感器及壓力傳感器冷卻套筒組成；耐高溫動態壓力傳感器置于壓力傳感器冷卻套筒中；耐高溫動態壓力測量模塊布置在燃燒室壁面，與燃燒室內的高溫燃氣接觸，實現燃燒室動態壓力的直接測量，將壓力信號轉化為電信號并傳輸至多功能數據采集模塊；