[發明專利]燃機自動燃燒調整系統的燃燒脈動信號處理系統及方法

在審

• 申請號: 202210137371.9
• 申請日: 2022-02-15
• 公開（公告）號: CN114562368A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 戴云飛;王建梁;潘明;房國華;成卓;張海軍;楊誠;秦健健;謝凡
• 申請（專利權）人: 華瑞（江蘇）燃機服務有限公司;江蘇華電通州熱電有限公司
• 主分類號: F02C9/00
• 分類號: F02C9/00;G06K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了燃機自動燃燒調整系統的燃燒脈動信號處理系統，所述燃燒脈動信號處理分析模塊將處理分析后的信號發送給自動燃調系統，自動燃調系統根據經過燃燒脈動信號處理分析模塊后的燃燒脈動Humming信號來實時動態調整不同支路的天然氣配比、空氣量的配比和燃燒溫度，使燃機的燃燒穩定性、NOx排放和燃機熱力性能始終處于動態最佳狀態；開發出應于用燃燒自動調整系統的信號處理系統及方法，進而研究燃機燃燒特性和燃燒控制策略，使燃機的燃燒穩定性、NOx排放和燃機熱力性能始終處于動態最佳狀態，保證燃機的穩定運行的同時降低對環境的污染。

技術領域：

本發明涉及發電技術領域，尤其涉及燃機自動燃燒調整系統的燃燒脈動信號處理系統及方法。

背景技術：

燃燒穩定是任何燃氣輪機安全運行之本，而影響燃燒穩定性的邊界條件有很多，比如天然氣熱值、大氣環境因素（濕度、溫度和壓力），燃燒溫度、值班氣流量、天然氣和空氣配比等燃燒參數。隨著國內日趨嚴格大氣污染物排放控制要求，國內部分地區對燃氣輪機的NOx排放提出了更為嚴苛的要求。傳統的定期由原始制造商做燃燒調整的方法無法在不同的邊界條件下同時滿足燃燒穩定和NOx排放的要求。因為，燃燒調整時，為盡可能保證燃燒穩定且有足夠的安全裕量，往往會以犧牲排放為前提，因此機組的NOx排放時常超標。

事實上，傳統燃機燃燒控制邏輯本質上是開環控制，這決定了其燃燒參數適應性不強，也是導致上述問題存在的主要原因。

相較于傳統煤電機組，燃氣輪機的負荷響應非常快，因此對用于燃機控制的關鍵測點的可靠性要求很高，通常關鍵測點要求采用三冗余配置。西門子的某型燃氣輪機裝配有2個燃燒筒，每個燃燒筒有8個燃燒器。為了達到最低的自動燃燒調整要求，至少每個燃燒筒要配置3個反映燃燒脈動的測點和3個反映燃燒室缸體振動的測點。但是原始廠家只在每個燃燒器配置了1個反映燃燒脈動的測點。經過對燃燒脈動的原始信號和頻譜信號分析，發現其信號存在不規則突變，無法穩定反映真實的燃燒脈動狀況。

發明內容:

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于為了解決上述問題，自動燃調系統逐漸作為當前新投運機組的標配或者強烈推薦選項；然而某型燃氣輪機部分在運機組由于機組制造時沒有設計（或者預留）足夠監測燃燒脈動和燃燒室缸體振動的傳感器，無法實現對燃機燃燒穩定性進行實時的監測，也就不能實現燃燒自動調整；因此有必要通過燃機現有的有限的燃燒脈動測點，對其的信號進行有效得處理，識別出反映燃燒穩定性的特征信號，并結合其它參數，開發出應于用燃燒自動調整系統的信號處理方法，進而研究燃機燃燒特性和燃燒控制策略，設計開發一套自適應能力較強的燃燒自動調整系統，來解決上述燃燒穩定及NOx排放超標問題。

本發明要解決的技術問題是對西門子某型燃氣輪機基于現有的有限且穩定性差的燃燒脈動傳感器信號，設計出一套可靠的信號處理軟件模塊，最終可用于燃燒自動調整系統，使燃氣輪機機組的燃燒穩定性和NOx排放處于動態最優狀態。

為解決上述技術問題，本發明通過以下方案進行實施；燃機自動燃燒調整系統的燃燒脈動信號處理系統，所述燃燒脈動信號處理分析模塊將處理分析后的信號發送給自動燃調系統，自動燃調系統根據經過燃燒脈動信號處理分析模塊后的燃燒脈動Humming信號來實時動態調整不同支路的天然氣配比、空氣量的配比和燃燒溫度，使燃機的燃燒穩定性、NOx排放和燃機熱力性能始終處于動態最佳狀態；

燃燒脈動信號處理分析模塊包括：燃燒脈動Humming信號傳感器、一次濾波模塊、取大模塊、偏差報警模塊、Humming信號分析模塊、濾波動態常數計算模塊；所述燃燒脈動Humming信號傳感器設有兩個，分別安裝在燃機的左右側燃燒筒上，兩個燃燒脈動Humming信號傳感器分別通過一次濾波模塊與取大模塊連接，取大模塊通過二次濾波模塊與Humming信號分析模塊連接，Humming信號分析模塊直接與自動燃調系統連接，濾波動態常數計算模塊設有兩個，分別與一次濾波模塊和二次濾波模塊連接。

進一步的，還包括偏差報警模塊，所述偏差報警模塊與兩個一次濾波模塊連接。