[发明专利]包括在燃气涡轮燃烧器中的气流温度的主动测量

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2013年12月18日申请的序列号为14/132,001，名称为“燃气涡轮燃烧器中的主动温度监测（Active Temperature Monitoring In Gas Turbine Combustors）”的共同未决美国专利申请的部分继续申请。

本申请通过引用以下共同未决的美国实用新型专利申请而合并其全部内容，就像其全部内容被陈述于本文中一样：

“包括在燃气涡轮燃烧器中的气流速度的主动测量或者速度与温度的同时测量（Active Measurement Of Gas Flow Velocity Or Simultaneous Measurement Of Velocity And Temperature, Including In Gas Turbine Combustors）”，与此申请同时申请，序列号未知，案卷号为2013P10743US；

“用于燃气涡轮燃烧监测和控制的多功能传感器系统(Multi-Functional Sensor System For Gas Turbine Combustion Monitoring And Control)”， 2013年12月18日申请，序列号为14/109,992；

“燃气涡轮发动机燃烧器中的温度测量（Temperature Measurement in a Gas Turbine Engine Combustor）”，2013年3月14日申请，序列号为13/804,132；以及

“使用声测高温的燃气涡轮发动机控制（Gas Turbine Engine Control Using Acoustic Pyrometry）”，2010年12月14日申请，序列号为12/967,148，公开号为US2012/0150413。

本申请还通过引用其全部内容合并了（就像其全部内容被陈述于本文中一样）美国专利No. 7,853,433，“通过动态传感器信号的小波分析的燃烧异常检测（Combustion Anomaly Detection Via Wavelet Analysis of Dynamic Sensor Signals）”，2010年12月14日授权。

技术领域

本发明涉及气流例如燃气涡轮发动机的燃烧器内的燃烧气流的气流温度的主动测量。这样的发动机包括，以举例的方式，工业燃气涡轮（IGT）发动机、其它类型的固定燃气涡轮、航海、航空和其他交通工具的燃气涡轮发动机。更特别地，本文公开的温度测量方法和设备的实施例利用共同的感测和控制系统来确定燃烧器的速度和温度。在本文公开的实施例中，周向和轴向间隔的声传感器、声发射器和/或收发器阵列被用于实时主动的燃烧器气流温度测量。气流温度数据被用于发动机燃烧监测和控制。

背景技术

燃气涡轮机，例如用于任何最终用途应用的燃气涡轮，一般包括压缩机部分、燃烧器部分、涡轮部分和排气部分。在操作中，压缩机部分使周围环境的空气进入并对其进行压缩。燃烧器部分一般可包括用于接收被压缩的空气并将其与燃料混合以形成燃料/空气混和物的多个燃烧器。燃料/空气混和物被每个燃烧器燃烧，以形成热工作气体，该热工作气体可被传送到涡轮部分，在涡轮部分中热工作气体通过交替设置的多排固定翼和旋转翼而被膨胀，且被用于生成可驱动转子的动力。离开该涡轮部分的膨胀气体可通过排气部分从发动机中排出。

燃烧异常，例如火焰反闪（flame flashback），已经已知会在燃气涡轮发动机的燃烧部分中发生。火焰反闪是局部现象，可在空气和燃料混和物的紊流燃烧速度超过燃烧器组件中的轴向流速时引起，从而导致火焰落在燃烧器组件内/周围的一个或多个部件上，例如围绕燃烧室衬设置的一个或多个组件。如果反闪状况保持较长的时间而没有对其进行修正，则落下的火焰可燃烧透过这些部件。因此，火焰反闪和/或其它燃烧异常可引起不期望的损坏，且可能甚至毁坏燃烧发动机部件，使得维修或者更换这些部件成为必须的。