[发明专利]一种燃气轮机燃烧室振源位置的确定方法

说明书

技术领域

本发明属于燃气轮机燃烧室测控技术领域，尤其涉及一种燃气轮机燃烧室振源位置的确定方法。

背景技术

随着全世界对环境保护问题的重视，各国对燃气轮机燃烧室的排放，尤其是NOx，要求越来越严格。为了降低NOx等污染物的排放，现代燃气轮机燃烧室大都采用贫预混燃烧技术。贫预混燃烧容易引起燃烧室内的热声振荡，热声振荡除了产生噪声外，还对燃气轮机设备的安全运行具有很大危害。此外，燃烧室内的热声振荡还常常干扰燃烧过程，这种干扰可以使有害物质的排放升高。因此，在燃气轮机运行过程中，如何通过一种有效的方法/手段确定燃气轮机燃烧室内热声振荡的振源位置对抑制燃烧不稳定问题具有重要指导意义。

在现有的技术中，关于燃气轮机燃烧室内热声振荡的研究大都限制在对热声振荡的控制方面，如美国通用电气化公司（GE）某燃机中采用了冗余设计的被动控制方法来抑制燃烧振荡；西门子（Siemens）某燃机中采用一种主动控制机构来抑制燃烧室内的热声振荡；另外，Siemens还采用过被动控制方法抑制燃烧振荡；三菱（MHI）某燃机采用被动控制方法来抑制燃烧振荡。然而，这些技术没有从燃烧室内发生热声振荡的源头出发首先确定振源位置，然后再寻求有效的方法对其进行控制或抑制。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足和缺陷，提出一种燃气轮机燃烧室振源位置的确定方法，用于填补目前缺乏燃气轮机燃烧室内振源位置确定方法的空白。

本发明所采用的技术方案如下：

一种燃气轮机燃烧室振源位置的确定方法，其特征是所述方法包括如下步骤：

1）沿气流方向，在燃烧室下游不同横截面上安装N路动态压力传感器，其中N大于等于5；每路动态压力传感器的受感部位都深入到燃烧室内；N路动态压力传感器分别与采集系统的不同数据采集通道相连；

2）N路动态压力传感器同时测量设定时长t的动态压力信号，并通过不同的数据采集通道同步记录和存储动态压力信号；

3）将每路动态压力信号进行傅里叶展开，分解为不同频率的谐波信号叠加，即：

a）将各路动态压力传感器测量的动态压力信号分别记为S₁(t)，S₂(t)、……，S_j(t)，S_j+1(t)……S_N(t)，t∈[τ₁,τ₂]；S_j(t)为第j路动态压力信号，N为传感器个数，τ₁为开始记录数据的时刻，τ₂为结束记录数据的时刻；

b）将各路动态压力信号进行傅里叶展开，分解为不同频率的谐波信号叠加，其傅里叶展开的表达式为：

Sj(t)=Σn=1iGjn(fn·t),]]>t∈[τ₁,τ₂]，j∈[1,N]，n∈[1,i]，

其中，n为频率阶数；f_n为第n阶频率；G_jn(f_n·t)为第j路动态压力传感器测量的信号中含有的第n阶频率谐波信号；i为动态压力传感器测量的信号傅里叶展开所取的最高阶数，i可选2～10中的任意一个整数值；

4）以某路传感器测量的信号中含有的某阶频率的谐波信号为基准，分别与其它几路传感器测量的信号中含有的同阶频率的谐波信号做相关分析，然后记录各相关函数中第一次出现尖峰所对应的时刻，这些时刻即为某阶频率的谐波信号的振源点传到各路动态压力传感器的时差，即：