監(jiān)測燃氣渦輪機中的燃燒異常的方法及包括燃燒異常探測系統(tǒng)的燃氣渦輪機的制作方法
【專利摘要】一種監(jiān)測燃氣渦輪機中的燃燒異常的方法包括：感測布置在燃氣渦輪機的排氣系統(tǒng)中的多個溫度傳感器中的每一個處的排出氣體溫度，將多個溫度傳感器中的每一個處的排出氣體溫度與平均排出氣體溫度相比較，確定多個溫度傳感器中的一個或更多個處的排出氣體溫度是否偏離平均排氣溫度達預(yù)定閾值，以及識別感測到偏離平均排氣溫度大于預(yù)定閾值的溫度的溫度傳感器中的一個或更多個處的瞬時燃燒異常。
【專利說明】
監(jiān)測燃氣渦輪機中的燃燒異常的方法及包括燃燒異常探測系統(tǒng)的燃氣渦輪機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本文公開的主題涉及渦輪機領(lǐng)域，并且更具體地涉及監(jiān)測燃氣渦輪機中的燃燒異常的方法，以及包括燃燒異常探測系統(tǒng)的燃氣渦輪機。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪機包括經(jīng)由公共壓縮機/渦輪軸和燃燒器組件聯(lián)結(jié)到渦輪部分上的壓縮機部分。入口空氣流朝壓縮機部分經(jīng)過進氣口。在壓縮機部分中，入口空氣流朝燃燒器組件經(jīng)由一定數(shù)目的連續(xù)級壓縮。在燃燒器組件中，壓縮的空氣流與燃料混合來形成可燃混合物?？扇蓟旌衔镌谌紵鹘M件中燃燒來形成熱氣體。熱氣體沿渦輪部分的熱氣體通路引導(dǎo)穿過過渡件。熱氣體沿熱氣體通路經(jīng)由一定數(shù)目的渦輪級膨脹，作用于安裝在輪上的渦輪輪葉翼型件來產(chǎn)生功，其例如輸出至發(fā)電機。熱氣體從渦輪部分作為排出氣體穿過排氣系統(tǒng)。一定數(shù)目的熱電偶布置在排氣系統(tǒng)中來測量排出氣體的溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)示例性實施例，一種監(jiān)測燃氣渦輪機中的燃燒異常的方法包括:感測布置在燃氣渦輪機的排氣系統(tǒng)中的多個溫度傳感器中的每一個處的排出氣體溫度，將多個溫度傳感器中的每一個處的排出氣體溫度與平均排出氣體溫度相比較，確定多個溫度傳感器中的一個或更多個處的排出氣體溫度是否偏離平均排氣溫度達預(yù)定閾值，以及識別感測到偏離平均排氣溫度大于預(yù)定閾值的溫度的溫度傳感器中的一個或更多個處的瞬時燃燒異常。
[0004]根據(jù)示例性實施例的另一個方面，一種燃氣渦輪機系統(tǒng)包括:包括空氣入口的壓縮機部分，以及可操作地連接到壓縮機部分上的渦輪部分。渦輪部分包括排氣出口。燃燒器組件流體地連接到壓縮機部分和渦輪部分上。進氣系統(tǒng)流體地連接到空氣入口上，且排氣系統(tǒng)流體地連接到排氣出口上。排氣系統(tǒng)包括多個溫度傳感器，其構(gòu)造成探測經(jīng)過排氣系統(tǒng)的排出氣體的溫度。燃燒異常探測系統(tǒng)可操作地連接到多個溫度傳感器中的每一個上。燃燒異常探測系統(tǒng)包括具有與之包含的程序指令的計算機可讀儲存介質(zhì)。程序指令可由處理電路讀取，以促使處理電路執(zhí)行方法，該方法包括感測布置在排氣系統(tǒng)中的多個溫度傳感器中的每一個處的排出氣體溫度、將多個溫度傳感器中的每一個處的排出氣體溫度與平均排出氣體溫度相比較、確定多個溫度傳感器中的一個或更多個處的排出氣體溫度是否偏離平均排氣溫度達預(yù)定閾值，以及識別感測到偏離平均排氣溫度大于預(yù)定閾值的溫度的溫度傳感器中的一個或更多個處的瞬時燃燒異常。
[0005]這些及其它優(yōu)點和特征將從連同附圖的以下描述中變得更清楚。
【附圖說明】
[0006]認作是本發(fā)明的主題在說明書結(jié)束部分處的權(quán)利要求中具體指出且明確提出。本發(fā)明的前述及其它特征和優(yōu)點從連同附圖的以下詳細描述中清楚，在附圖中: 圖1為按照示例性實施例的包括燃燒異常探測系統(tǒng)的燃氣渦輪機的簡圖；
圖2為圖1的燃氣渦輪機的排氣系統(tǒng)的軸向視圖；以及圖3繪出了按照示例性實施例的示出探測燃燒異常的方法的流程圖。
[0007]詳細描述通過參照附圖的實例來連同優(yōu)點和特征闡釋了本發(fā)明的實施例。
【具體實施方式】
[0008]圖1中大體上在2處示出了按照示例性實施例的燃氣渦輪機系統(tǒng)。燃氣渦輪機系統(tǒng)2包括燃氣渦輪機4，其具有經(jīng)由燃燒器組件10流體地連接到渦輪部分8上的壓縮機部分6。燃燒器組件10包括可成筒環(huán)形陣列布置的一個或更多個燃燒器12。壓縮機部分6還可經(jīng)由軸14機械地聯(lián)結(jié)到渦輪部分8上。壓縮機部分6包括空氣入口 16，且渦輪部分8包括排氣出口
18。進氣系統(tǒng)20流體地連接到空氣入口 16上。進氣系統(tǒng)20可調(diào)節(jié)進入壓縮機部分6中的空氣。例如，進氣系統(tǒng)20可除去或減少可由進入空氣入口 16中的空氣攜帶的水分。排氣系統(tǒng)22流體地連接到排氣出口 18上。排氣系統(tǒng)22可在引入至環(huán)境之前調(diào)節(jié)從渦輪部分8傳遞的排出氣體。燃氣渦輪機系統(tǒng)2還可包括從動負載30，其可采用發(fā)電機、栗或車輛的形式。
[0009]如圖2中所示，排氣系統(tǒng)22包括殼體40，其具有外表面42和限定排出氣體流動通路46的內(nèi)表面44。排氣系統(tǒng)22包括布置在殼體40上的多個溫度傳感器，其中的一個在50處指出。溫度傳感器50可采用熱電偶的形式，熱電偶圍繞內(nèi)表面44沿周向成陣列，且暴露于排出氣體流動通路46。按照示例性實施例的一個方面，一個或更多個溫度傳感器50可與包括多組溫度傳感器的排出氣體系統(tǒng)22成組53布置。按照示例性實施例的另一個方面，各組均可包括三個溫度傳感器。
[0010]按照示例性實施例，燃氣渦輪機系統(tǒng)2包括燃燒器異常探測系統(tǒng)60，其可操作地連接到多個溫度傳感器50中的每一個上。應(yīng)當理解的是，燃燒器異常探測系統(tǒng)60可與燃氣渦輪機4共同定位，或可在中央全局監(jiān)測站點中。因此，燃燒器異常探測系統(tǒng)60可接收來自單個監(jiān)測位置的數(shù)據(jù)，且從單個監(jiān)測位置同時監(jiān)測位于世界任何地點的多個燃氣渦輪機系統(tǒng)。與通過查看一定時間內(nèi)的排出氣體溫度趨勢來探測燃燒異常的現(xiàn)有系統(tǒng)相比，燃燒器異常探測系統(tǒng)60識別排氣系統(tǒng)22中的瞬時熱點和/或冷點的存在。燃燒器異常探測系統(tǒng)60包括CPU62、設(shè)有一組程序指令68的計算機可讀儲存介質(zhì)64，以及存儲器70。如下文更完整所述，燃燒器異常探測系統(tǒng)60可操作地連接到報警器74上，其可在探測燃燒異常后提供視覺和/或聽覺報警。
[0011]如圖3中所示，探測燃燒異常的方法200植入在程序指令68中。首先，在框202中，燃燒異常探測系統(tǒng)60確定燃氣渦輪機4是否已經(jīng)運行達預(yù)定時間段。如果燃氣渦輪機4未運行達預(yù)定時間段，則如框204中所示，不采用動作。在框206中，如果燃氣渦輪機4已經(jīng)運行達至少預(yù)定時間段內(nèi)，則排出氣體溫度從各個溫度傳感器50收集到，且與平均排出氣體溫度相比較。在框208中，作出任何溫度傳感器50是否故障的確定。如果感測溫度偏離平均排出氣體溫度大于閾值，則傳感器認作是故障的。在一個實例中，閾值可為±300°F(149°C)。當然，應(yīng)當理解的是，閾值可變化。
[0012]在框210中，如果沒有指出故障的溫度傳感器，則溫度在各組53中的各個溫度傳感器50處采集到。如果在框208中，指出故障的溫度傳感器，則那些傳感器標記為忽略的，且在框212中形成新組，且在框210中，溫度在各個新組中的任何其余溫度傳感器處收集到。在框220中，作出任何一個溫度傳感器50是否感測到偏離(高于或低于)平均排氣溫度的溫度的確定。燃燒異常探測系統(tǒng)60可獨立地查看各個傳感器50，或可查看各組53中的各個傳感器50。如果所有溫度傳感器50都報告指出從平均排氣溫度的類似偏離的溫度，則在步驟230中作出附加的比較。然而，如果溫度傳感器50中的一個或更多個不同于其它溫度傳感器50而偏離，則方法200回到步驟210。
[0013]例如，在框230中，燃燒異常探測系統(tǒng)60可查看組中的所有傳感器50，且確定組中的最大感測溫度是否大于第一閾值α，組中的中間感測溫度是否大于第二閾值β，以及組中的平均溫度是否大于第三閾值S。當然，應(yīng)當理解的是，第一閾值、第二閾值和第三閾值中的各個的值可取決于燃氣渦輪機4的細節(jié)改變。如果最大感測溫度、中間感測溫度和平均感測溫度中的一個或更多個超過第一閾值、第二閾值和第三閾值中的對應(yīng)一個，則在框240中，組標記為指出瞬時燃燒異常，且儲存在存儲器70中，計數(shù)器在框250中增加，且方法回到框202來在第二時間段內(nèi)探測溫度。如果燃燒異常在預(yù)定時段內(nèi)持續(xù)，例如，組重復(fù)地標記為指出連續(xù)時間段內(nèi)的燃燒異常，則燃燒器異常探測系統(tǒng)60可生成指出異常在排氣系統(tǒng)22中持續(xù)的報警74。按照示例性實施例的一個方面，如果組標記為指出40個連續(xù)一分鐘時間段中的各個中異常，則報警器74可在框260中觸動。當然，各個時段的持續(xù)時間和指出持續(xù)的具有異常的連續(xù)時段的數(shù)目可變化。
[0014]此時，應(yīng)當理解的是，示例性實施例提供了用于探測燃氣渦輪機的排氣系統(tǒng)中的燃燒異常的系統(tǒng)及方法。相比于依靠一定時間內(nèi)的溫度趨勢的現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)，示例性實施例識別瞬時燃燒異常，確定異常是否持續(xù)，且如果異常持續(xù)達預(yù)定時間段則使報警器發(fā)聲。
[0015]盡管僅結(jié)合了有限數(shù)目的實施例詳細描述本發(fā)明，但應(yīng)當理解的是，本發(fā)明不限于此公開實施例。相反，本發(fā)明可改變以結(jié)合迄今未描述的但與本發(fā)明的精神和范圍相當?shù)娜魏螖?shù)目的變型、改型、置換或等同布置。此外，盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實施例，但將理解的是，本發(fā)明的方面可僅包括一些所述實施例。因此，本發(fā)明未看作由前述描述限制，但僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。
【主權(quán)項】
1.一種監(jiān)測燃氣渦輪機中的燃燒異常的方法，所述方法包括: 感測布置在所述燃氣渦輪機的排氣系統(tǒng)中的多個溫度傳感器中的每一個處的排出氣體溫度； 將所述多個溫度傳感器中的每一個處的所述排出氣體溫度與平均排氣溫度相比較； 確定所述多個溫度傳感器中的一個或更多個處的所述排出氣體溫度是否偏離所述平均排氣溫度達預(yù)定閾值；以及 識別感測到偏離所述平均排氣溫度大于所述預(yù)定閾值的溫度的所述多個溫度傳感器中的一個或更多個處的瞬時燃燒異常。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括:將所述多個溫度傳感器中的一個或更多個組合成組。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括:確定所述組中的所述多個溫度傳感器中的一個或更多個中的每一個是否感測到偏離所述平均排氣溫度的溫度。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括:確定由所述組中的所述多個溫度傳感器中的一個或更多個探測到的最大感測溫度、由所述組中的所述多個溫度傳感器中的一個或更多個探測到的平均感測溫度，以及如果所述組中的所述多個溫度傳感器中的所有都感測到偏離所述平均排氣溫度的溫度，則確定由所述組中的多個溫度傳感器中的一個或更多個探測到的平均感測溫度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括:將所述最大感測溫度與第一閾值相比較，將所述平均感測溫度與第二閾值相比較，以及將平均溫度與第三閾值相比較。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，識別所述瞬時燃燒異常包括確定所述最大感測溫度超過所述第一閾值，所述平均感測溫度超過所述第二閾值，以及所述平均感測溫度超過所述第三閾值中的一個。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括:觸發(fā)報警器來指出所述瞬時燃燒異常。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括:在多個連續(xù)時間段中的每一個內(nèi)識別所述瞬時燃燒異常。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括:如果所述瞬時燃燒異常在預(yù)定數(shù)目的連續(xù)時間段內(nèi)指出，則觸發(fā)報警器來指出所述瞬時燃燒異常。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述多個連續(xù)時間段中的每一個均包括一 (I)分鐘。11.一種燃氣渦輪機系統(tǒng)，包括: 包括空氣入口的壓縮機部分； 可操作地連接至所述壓縮機部分的渦輪部分，所述渦輪部分包括排氣出口 ； 流體地連接至所述壓縮機部分和所述渦輪部分的燃燒器組件； 流體地連接至所述空氣入口的進氣系統(tǒng)； 流體地連接至所述排氣出口的排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)包括構(gòu)造成探測經(jīng)過所述排氣系統(tǒng)的排出氣體的溫度的多個溫度傳感器;以及 可操作地連接至所述多個溫度傳感器中的每一個的燃燒異常探測系統(tǒng)，所述燃燒異常探測系統(tǒng)包括具有與之包含的程序指令的計算機可讀儲存介質(zhì)，所述程序指令可由處理電路讀取來促使所述處理電路執(zhí)行方法，所述方法包括: 感測布置在所述排氣系統(tǒng)中的所述多個溫度傳感器中的每一個處的排出氣體溫度； 將所述多個溫度傳感器中的每一個處的所述排出氣體溫度與平均排出氣體溫度相比較； 確定所述多個溫度傳感器中的一個或更多個處的所述排出氣體溫度是否偏離所述平均排氣溫度達預(yù)定閾值；以及 識別感測到偏離所述平均排氣溫度大于所述預(yù)定閾值的溫度的所述多個溫度傳感器中的一個或更多個處的瞬時燃燒異常。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃氣渦輪機系統(tǒng)，其特征在于，所述程序指令可由處理電路讀取來促使所述處理電路將所述多個溫度傳感器中的一個或更多個組合成組。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃氣渦輪機系統(tǒng)，其特征在于，所述程序指令可由處理電路讀取來促使所述處理電路確定所述組中的所述多個溫度傳感器中的一個或更多個中的每一個是否感測到偏離所述平均排氣溫度的溫度。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃氣渦輪機系統(tǒng)，其特征在于，所述程序指令可由處理電路讀取來促使所述處理電路確定由所述組中的所述多個溫度傳感器中的一個或更多個探測到的最大感測溫度、由所述組中的所述多個溫度傳感器中的一個或更多個探測到的平均感測溫度，以及如果所述組中的所述多個溫度傳感器中的所有都感測到偏離所述平均排氣溫度的溫度，則確定由所述組中的多個溫度傳感器中的一個或更多個探測到的平均感測溫度。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃氣渦輪機系統(tǒng)，其特征在于，所述程序指令可由處理電路讀取來促使所述處理電路將所述最大感測溫度與第一閾值相比較，將所述平均感測溫度與第二閾值相比較，以及將所述平均溫度與第三閾值相比較。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃氣渦輪機系統(tǒng)，其特征在于，識別所述瞬時燃燒異常包括確定所述最大感測溫度超過所述第一閾值，所述平均感測溫度超過所述第二閾值，以及所述平均感測溫度超過所述第三閾值中的一個。17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃氣渦輪機系統(tǒng)，其特征在于，所述程序指令可由處理電路讀取來促使所述處理電路觸發(fā)報警器來指出所述瞬時燃燒異常。18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃氣渦輪機系統(tǒng)，其特征在于，所述程序指令可由處理電路讀取來促使所述處理電路識別多個連續(xù)時間段中的每一個中的瞬時燃燒異常。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃氣渦輪機系統(tǒng)，其特征在于，如果在預(yù)定數(shù)目的連續(xù)時間段內(nèi)指出所述瞬時燃燒異常，則所述程序指令可由處理電路讀取來促使所述處理電路觸發(fā)報警器來指出所述瞬時燃燒異常。20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃氣渦輪機系統(tǒng)，其特征在于，所述多個連續(xù)時間段中的每一個包括一(I)分鐘。
【文檔編號】G01K3/06GK106068366SQ201580015179
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2015年3月12日 公開號201580015179.0, CN 106068366 A, CN 106068366A, CN 201580015179, CN-A-106068366, CN106068366 A, CN106068366A, CN201580015179, CN201580015179.0, PCT/2015/20147, PCT/US/15/020147, PCT/US/15/20147, PCT/US/2015/020147, PCT/US/2015/20147, PCT/US15/020147, PCT/US15/20147, PCT/US15020147, PCT/US1520147, PCT/US2015/020147, PCT/US2015/20147, PCT/US2015020147, PCT/US201520147
【發(fā)明人】K.W.米勒, R.J.亞西洛, M.F.萊蒙
【申請人】通用電氣公司