[发明专利]具有对脉动的主动保护的燃气涡轮发动机及其操作方法

说明书

本发明涉及具有对脉动的主动保护的燃气涡轮发动机及其操作方法。控制系统（3）包括脉动传感器（12）和联接到脉动传感器（12）的处理单元（13）。处理单元（13）确定由限定的脉动信号（P_N（t））的方位角分量（），其中NC是燃烧器组件（3）中的筒型燃烧器（8）的数量，是第N个筒型燃烧器（8）的方位角，并且M是在范围[‑ceil（NC/2）+1；floor（NC/2）]内的至少一个方位角分量（）的阶。处理单元从脉动信号（P_N（t））确定谱参数（A₁；A₁，A₂；F₁）的工作时间序列（TSW_N），并基于工作时间序列（TSW_N）和激活标准选择性地激活保护措施。响应于保护措施的激活，控制系统（3）修改向燃烧器组件（3）的空气供应和/或燃料供应。

相关申请的交叉引用

本专利申请请求享有2019年12月31日提交的欧洲专利申请第19220166.3号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种具有对脉动的主动保护的燃气涡轮发动机，并且涉及操作燃气涡轮发动机的方法。

背景技术

众所周知，在过去的几年中，灵活控制发电设备中的燃气涡轮已经成为最重要的目标。一方面，实际上，对环境风险的意识促使设定越来越严格的要求的法规。另一方面，现代电力市场的组织和连续变化的需求不允许在恒定负载条件下操作发电设备。相反，满足需求波动（包括突然的上升或下降）并有助于控制电网频率的需求需要灵活的操作。

然而，这种灵活的操作增加了燃气涡轮遭受临界条件的风险，因为要考虑宽的操作范围。此外，构件的老化可能导致临界条件的漂移，使得由于偏离设计特性而可能在机器使用寿命期间出现危险的振动状态。实际上，在燃气涡轮领域中，众所周知的是，在不同的操作条件下会产生机械和热声振动。这样的条件取决于燃气涡轮的复杂结构的响应，并且可根据燃气涡轮的种类和尺寸而广泛地变化，并且还由于例如构件的老化而随时间变化。在燃气涡轮的设计和测试步骤中，出现振荡的操作条件和频率可能变得明显，因此可能提供诸如消声器的保护措施。然而，当条件改变时，此类措施可能变得无效。

因此，不良的燃烧条件可能对机器结构造成严重损坏，因为某些零件（如隔热涂层）可能容易遭受振动和热声脉动，尤其是在某些频率下。结果，比期望的需要维护的频率更高。而且，尽管进行经常性的维护，涡轮零件仍可能失去效力，并且不再能够充分发挥其功能。例如，在隔热涂层的情况下，效力失去可能导致对不再得到充分的保护的金属构件的严重且甚至是不可逆转的损坏。

其它严重事件，如过高水平的污染排放物，对机器本身可能不构成危险，但无论如何都要避免，以遵守法律和法规，并且也因为机器的效率受到显著影响。

因此，普遍希望改进对燃气涡轮的保护，使其免受临界操作条件的影响，在临界操作条件下可能出现危险的振动和/或热声脉动。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种燃气涡轮发动机和操作燃气涡轮的方法，其允许克服或至少减轻上述限制。

根据本发明，提供了一种燃气涡轮发动机，其包括：

燃烧器组件，其具有多个燃烧器单元；以及

控制系统，其配置成控制向燃烧器组件的空气供应和燃料供应；

控制系统包括：

脉动传感器，其联接到相应燃烧器单元并配置成从相应燃烧器单元提供脉动信号，每个燃烧器单元设有脉动传感器中的相应一个；以及

处理单元，其联接到脉动传感器以接收脉动信号，并配置成：

确定脉动信号的至少一个方位角分量，该方位角脉动分量由下式限定：