[发明专利]一种适用于燃气轮机燃烧状态参数监测的系统

说明书

本发明公开了一种适用于燃气轮机燃烧状态参数监测的系统，包括耐高温动态压力测量模块、TDLAS燃烧温度测量模块、多功能数据采集模块和燃烧状态参数显示模块。该系统利用耐高温动态压力传感器测量模块直接测量燃烧室的压力脉动，利用TDLAS燃烧温度测量模块直接测量燃烧室出口温度，采用同一多功能数据采集模块同步采集、处理和输出燃烧室压力脉动与燃烧温度，可保持燃烧室压力脉动和燃烧温度监测结果在时间上的一致性。

技术领域

本发明属于燃气轮机技术领域，尤其涉及一种适用于燃气轮机燃烧状态参数监测的系统。

背景技术

燃气轮机燃烧监测的主要任务是通过有效的方法获得燃烧室压力、温度等状态参数，将监测结果发送至燃气轮机状态显示系统及控制系统，由燃气轮机调控人员或者燃机控制系统调整燃机运行参数，确保燃烧室及热通道部件的运行安全。

在役燃气轮机采用动态压力传感器或者加速度传感器，监测燃烧外壳振动以及燃烧室引压管的压力脉动等参数获取燃烧稳定性；通过热电偶监测透平出口温度，再利用经验公式等方法，获取排气温度分散度、推算燃机燃烧室出口的燃烧温度等。

上述燃烧室压力脉动与燃烧温度的监测方法，还存在不足之处。1)在役燃气轮机主要通过引压管将燃烧室内的高温燃气冷却，通过监测引压管内的压力脉动，间接获取燃烧室内的压力脉动，由于引压管本身存在压损和阻尼，其压力脉动频率及幅值等特性参数不能完全代表燃气轮机燃烧室本身的压力脉动特性，在很大程度上影响了燃烧稳定性诊断的准确性；2)通过透平出口温度估算燃烧室出口温度，其估算值与燃烧室出口实际温度存在偏差并伴随一定的时滞现象，致使燃烧温度诊断效果不佳；3)由于通过燃烧室下游透平的排气温度反推燃烧室的燃烧温度本身在时效上伴随有一定的迟滞，导致燃烧稳定性诊断结果和燃烧温度诊断结果无法在时间上保持一致性，易影响燃烧诊断结果的准确性。

为提高在役燃机燃烧状态监测诊断的准确度，有必要改进现有的燃烧温度与燃烧压力脉动监测方法。1)取消燃烧室引压管、或者缩短引压管的长度，可以减小引压管引起的压损和阻尼，提高燃烧室压力脉动监测的准确度；2)可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS)测量精度高，不需要直接接触高温燃气，可以直接测量燃烧室温度；3)将燃烧压力脉动监测点和燃烧温度监测点尽量在布置在同一部件上，直接监测燃烧室的压力脉动和燃烧温度，并在同一系统内进行数据分析和处理，可保持燃烧室压力脉动和燃烧温度监测诊断结果在时间上的一致性。

发明内容

为提高在役燃机燃烧状态监测诊断的准确度、保持燃烧室压力脉动和燃烧温度监测诊断结果在时间上的一致性，本发明提供了一种适用于燃气轮机燃烧状态参数监测的系统，该系统采用耐高温动态压力传感器测量燃烧室的压力脉动，采用TDLAS系统直接测量燃烧室出口温度，采用同一数据采集仪采集、输出燃烧压力脉动和燃烧温度数据，实现燃烧室压力脉动和燃烧温度同步采集、同步输出至燃烧状态参数显示系统。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种适用于燃气轮机燃烧状态参数监测的系统，包括耐高温动态压力测量模块、TDLAS燃烧温度测量模块、多功能数据采集模块和燃烧状态参数显示模块；其中，耐高温动态压力测量模块由耐高温动态压力传感器及压力传感器冷却套筒组成；耐高温动态压力传感器置于压力传感器冷却套筒中；耐高温动态压力测量模块布置在燃烧室壁面，与燃烧室内的高温燃气接触，实现燃烧室动态压力的直接测量，将压力信号转化为电信号并传输至多功能数据采集模块；