[发明专利]用于基于火焰探测而控制燃烧器运转状态的系统和方法

说明书

技术领域

本主题大体涉及燃气涡轮机，并且更加特定地，涉及用于基于来自燃烧器的火焰的光的探测而控制燃气涡轮机燃烧器的运转状态的系统和方法。

背景技术

燃气涡轮机典型地包括压缩机区段、燃烧区段以及涡轮区段。压缩机区段对流入燃气涡轮机中的空气进行加压。从压缩机区段排出的加压空气流入燃烧区段中，该燃烧区段通常以绕着围绕发动机的轴线的环形阵列设置的多个燃烧器为特征。进入各个燃烧器的空气与燃料混合并燃烧。燃烧热气从各个燃烧器流动至燃气涡轮机的涡轮区段，以驱动涡轮机并产生功率。

在燃气涡轮机的运转期间，异常可能发生在涡轮机的燃烧器内，该异常增加了受管制的燃烧产物的排放，降低了燃烧器效率，和/或降低了燃烧器内的构件的零件寿命。例如，燃烧器内的过高的火焰温度可能引起过度燃烧的状态，从而导致了对涡轮机的构件的损坏。另外，过高的火焰温度能够导致排放的增加，并且可能使得需要对燃烧器增加冷却流，从而降低了燃烧器效率。类似地，以由于空气/燃料混合物过于贫乏而引起的熄灭的火焰为特征的贫燃熄火(lean blow-out，LBO)现象增加了排放，并且也降低了燃烧器效率。因此，在没有对这种不期望的运转状态的适当的探测和缓和的情况下，燃气涡轮机可能不符合排放标准，可能遭受降低的寿命，并且/或者可能以降低的效率运转。

已知通过燃烧器的火焰的可视化而提供了对燃烧器运转状态的探测的系统。然而，这种系统典型地非常难以安装在燃烧器内和/或从燃烧器移除。这样，当系统的构件受损或者由于其它原因必须被替换时，必须花费显著数量的时间和金钱来移除和重新安装该构件。另外，很多已知的系统需要光入口或窗口通过燃烧器的燃烧器外壳的壁、燃烧衬套以及/或者流套筒而安装。因此，必须移除这种燃烧器壁(一个或多个)的一部分，这可导致显著的泄漏和磨损问题。

因此，一种用于基于火焰探测而控制燃烧器运转状态的系统在本技术中将是受欢迎的，该系统能够在不移除燃烧外壳、燃烧衬套以及/或者流套筒的部分的情况下容易地安装在燃烧器内。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地在下面的描述中进行阐述，或者根据该描述可以是明显的，或者可以通过本发明的实践来学习。

在一个方面中，本主题公开了一种系统，该系统包括燃烧器，燃烧器具有端盖和从端盖的内表面延伸的至少一个燃料喷嘴组件。筒可以通过端盖而延伸并延伸至燃料喷嘴组件中。筒可以限定用于接收从燃烧器内发出的光的开口。另外，光缆可以设置在筒内，并且可以构造成捕获通过开口接收的光的至少一部分。

在另一方面中，本主题公开了一种方法，该方法包括：通过燃烧器的端盖而插入筒并将其插入燃烧器的燃料喷嘴组件中，以及利用设置在所述筒内的光缆捕获从燃烧器发出的光。

参照下面的描述和所附的权利要求，本发明的这些和其它的特征、方面以及优点将变得更好理解。并入该说明书并组成该说明书的一部分的附图显示了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

附图说明

针对本领域的普通技术人员的本发明的完整且能够实现的公开，包括其最佳模式，在参照了附图的说明书中进行阐述，附图中：

图1显示根据本主题的方面的系统的一个实施例的截面图；

图2显示适用于与图1中所示的系统一起使用的传感器组件的一个实施例的截面图，特别显示了安装在燃烧器的燃料喷嘴组件之内的传感器组件；

图3显示图2中所示的传感器组件的实施例的局部截面图；

图4显示图2和图3中所示的传感器组件的实施例的透视图；以及

图5显示适用于与图1中所示的系统一起使用的传感器组件的另一实施例的局部截面图。

标号构件

10    燃气涡轮机系统

12    压缩机区段

14    燃烧区段

16    涡轮区段

18    叶片

20    燃烧器

22    燃烧外壳

24    燃气涡轮机外壳

26    端盖组件

28    端盖

30    燃料喷嘴组件

32    内部流套筒

34    燃烧衬套

36    燃烧室

38    过渡件

40    冲击套筒

42    内导管

44    传感器组件

46    传感器筒