[发明专利]一种燃烧不稳定性电磁诊断与调控系统及方法

权利要求书

1.一种燃烧不稳定性电磁诊断与调控系统，包括供气系统，脉动燃烧系统，高压电源系统以及测量系统：供气系统由左右高压燃气气瓶（1）（3），燃气调节阀（4）（6），燃气流量计（7）（9）和高压空气气瓶（2），空气调节阀（5），空气流量计（8）组成；脉动燃烧系统由脉动燃烧器（10），电火花点火器（12）和点火控制器（13）组成，其中，脉动燃烧器（10）为石英玻璃制，分为预混室，燃烧室和尾管三部分；高压电源系统由环形铜板电极（11），微安电流表（14），保护电阻（15），示波器（16）及高压电源（17）组成；测量系统由高速相机（18），K型热电偶（19），高精度压力传感器（20），虚拟信号转换器（21）和计算机（22）组成。

2.根据权利要求1所述的燃烧不稳定性电磁诊断与调控系统，其特征在于：燃气从左右燃气高压气瓶（1）（3）中排出，经燃气调节阀（4）（6）和燃气流量计（7）（9）控制从脉动燃烧器（10）预混室的侧壁面对冲给入，空气从空气高压气瓶（2）中排出，经空气调节阀（5）和空气流量计（8）控制从脉动燃烧器（10）预混室的端壁给入；燃气和空气在预混室充分混合后，在燃烧室端口被由点火控制器（13）控制电火花点火器（12）点燃，在燃烧室中形成脉动燃烧；置于燃烧室上下端口的环形铜板电极（11）与微安电流表（14），保护电阻（15），与高压电源（17）串联形成回路，在脉动燃烧器（10）燃烧室之间形成外加电场并获得脉动火焰电流值，示波器（16）与高压电源两端相连用来实时监测输出电压；高速相机（18）实时记录脉动火焰图像，K型热电偶（19）实时测量脉动燃烧器尾管出口处烟气温度，高精度压力传感器（20）实时测量脉动燃烧器的压力脉动；微安电流表（14），K型热电偶（19）和高精度压力传感器（20）的数据信号经虚拟信号转换器（21）转换后实时录入计算机（22）。

3.根据权利要求1所述的燃烧不稳定性电磁诊断与调控系统，其特征在于：脉动燃烧器（10）为无阀自激脉动燃烧器，可以通过自身结构特性形成脉动燃烧，并可以通过调节燃气和空气的进气量调节脉动频率，实现50-150Hz的脉动火焰。

4.根据权利要求1所述的燃烧不稳定性电磁诊断与调控系统，其特征在于所述环形铜板电极（11）通过机械固定方式安置在脉动燃烧器（10）燃烧室进出口两端，外加电场方向平行于脉动火焰传播方向，可以通过更换电源及接线方式提供不同形式，不同强度的电场作用。

5.根据权利要求1所述的燃烧不稳定性电磁诊断与调控系统，其核心特征在于所述诊断及调控方法是基于火焰的弱等离子体特性展开的，具体方法步骤为：左右燃气高压气瓶（1）（3）中排出，经燃气调节阀（4）（6）和燃气流量计（7）（9）控制从脉动燃烧器（10）预混室的侧壁面对冲给入，空气从空气高压气瓶（2）中排出，经空气调节阀（5）和空气流量计（8）控制从脉动燃烧器（10）预混室的端壁给入；燃气和空气在预混室充分混合后，在燃烧室进口处被由点火控制器（13）控制电火花点火器（12）点燃，在燃烧室中形成脉动燃烧；当脉动燃烧形成后，打开高压电源（17），在铜板环形电极（11）之间形成高压电场，进而对火焰中正负带电粒子的产生作用力，形成离子风，从而实现脉动燃烧的调控；与此同时，利用微安电流表（14）实时记录脉动火焰电流值，获得脉动燃烧电流信号，将电流信号与测量系统中高速相机（18），K型热电偶（19）和高精度压力传感器（20）获得的传统图像，温度及压力信号在计算机（22）上进行对比分析，通过智能数据处理方法，建立起每一瞬间电流信号与脉动火焰特性（图像，温度，压力）之间的精确匹配特性，即可以通过实时的电流信号来准确判断脉动火焰的燃烧状态；这意味着，只要测得脉动火焰电流曲线，根据任意一点得电流值大小，就可以判断出燃烧室内火焰的状态（火焰图像，温度高低，压力大小等等），从而实现脉动火焰的电磁诊断。