[发明专利]多色高温测定成像系统及其操作方法

说明书

本发明提供一种多色高温测定成像系统及其操作方法，所述多色高温测定成像系统包括与所述高温资产的至少一个高温部件光学相通的至少一个观察口；与所述至少一个观察口光学相通的至少一个相机装置。所述至少一个相机装置包括相机外壳、以及限定在所述相机外壳内与所述至少一个观察口光学相通的至少一个相机孔。所述至少一个相机装置还包括连接到所述外壳的多色滤波机构，其配置用于按顺序传输第一预定波段内的光子和传输第二预定波段内的光子，所述第二预定波段与所述第一预定波段不同。

关于由联邦政府赞助的研究的声明

本发明依据能源部授予的编号为C391520602379X10A20的合同在政府支持下进行。政府对本发明拥有特定权利。

技术领域

本发明的领域总体上涉及一种成像系统，确切地说，涉及一种用于燃烧系统中的多色高温测定成像系统（pyrometry imaging systems）。

背景技术

诸如燃气涡轮发动机等至少一些已知的涡轮机包括多个旋转涡轮机叶片或动叶片，用于引导高温流体流过燃气涡轮发动机。已知的涡轮机动叶片通常连接到燃气涡轮发动机内的转子的叶轮部分并且与转子一起构成涡轮机部分。涡轮机动叶片通常在围绕转子延伸的行中周向隔开。此外，已知的涡轮机动叶片布置在轴向隔开的行中，这些行由多个固定喷嘴段隔开，所述固定喷嘴用于引导流过发动机的流体向每个后续的旋转动叶片行流动。每行喷嘴段与关联的涡轮机动叶片行一起通常称为涡轮机级，大多数已知的涡轮发动机包括多个涡轮机级。所述涡轮机动叶片和喷嘴段的布置称为高温气体通道。

高温气体通道中已知的涡轮机动叶片和喷嘴段可能随时间的推移磨损。例如，此类高温气体通道部件可能出现与应力相关的断裂，此类应力由等于或高于预定参数的温度引起。因此，许多已知的燃气涡轮发动机包括监控系统，例如，实时提供工作温度数据的温度监控系统，即，在测量的同时提供数据。至少一些已知的温度监控系统使用光学仪器，例如，光学高温计，其产生表示受监控部件的温度的电压输出信号。此外，许多已知的燃气涡轮机监控并记录此类温度数据作为调整运行参数的输入，例如，燃气涡轮发动机的燃烧速率，即在发动机中燃烧的燃料和空气的速率和/或比率。在许多情况下，所述温度数据可以用作发动机的特定保护功能的输入。

在多数已知的燃气涡轮发动机中，烃类燃料燃烧时通常会产生烟灰这一副产物，而烟灰颗粒可能夹带在流过高温气体通道的高温气体中。此类烟灰颗粒的温度可以高于高温气体通道中的部件。所述烟灰颗粒可以与光学高温计接触，并且在高温计输出端产生振幅增大的电压信号短脉冲。因此，编程在控制器内的燃烧控制功能可能将此类高压信号可以曲解成部件温度升高。此外，从周围高温表面以及相关涡轮机叶片表面的温度反射可能产生高于实际的温度表示，其中所述温度反射随相关表面的发射率而变。许多燃气涡轮发动机控制器接收这些信号作为相关燃烧控制功能的主要输入。具体来说，可能基于错误信号对在发动机中燃烧的燃料和空气的速率和/或比率进行调整。此类条件可能导致涡轮机的电力生产意外下降，以及由于烟灰定期和/或常规地附着到光学高温计或从光学高温计去除而导致电力生产发生振荡。此外，相关温度表示可以用作燃气涡轮发动机的保护功能的输入，而错误的温度表示可能足以导致燃气涡轮发动机出现计划外关机，即机组跳闸。

发明内容

一方面，本发明提供一种用于高温资产的多色高温测定成像系统。所述系统包括至少一个观察口，所述观察口与所述高温资产的至少一个高温部件光学相通。所述系统还包括至少一个相机装置，所述相机装置与所述至少一个观察口光学相通。所述至少一个相机装置包括相机外壳以及限定在所述相机外壳中的至少一个相机孔。所述至少一个相机孔与所述至少一个观察口光学相通。所述至少一个相机装置还包括连接到所述外壳的多色滤波机构。所述多色滤波机构配置用于按顺序传输第一预定波段内的光子以及传输第二预定波段内的光子，所述第二预定波段与所述第一预定波段不同。