[发明专利]一种适用于燃气轮机的燃烧诊断装置及方法

说明书

本发明公开了一种适用于燃气轮机的燃烧诊断装置及方法，该装置包括运行工况参数模块、初始状态取数模块、TDLAS燃烧状态参数监测模块、燃烧判据存储模块和燃烧状态诊断模块。工作时，运行工况参数模块确定燃烧室的运行工况，初始状态参数取数模块获取燃气轮机燃烧室初始状态等参数；TDLAS燃烧状态监测模块监测燃烧室的温度、压力脉动以及H₂O组分浓度等状态参数；燃烧诊断模块对比分析TDLAS燃烧监测模块获取的燃烧室状态参数，燃烧判据存储模块存储的燃烧状态基准信息以及燃烧室初始状态信息，根据燃烧诊断逻辑诊断、输出燃烧室燃烧状态。本发明可精准定位故障燃烧室，可简化在役燃气轮机燃烧状态监测系统，提高燃烧状态监测诊断精度。

技术领域

本发明属于燃气轮机技术领域，尤其涉及一种适用于燃气轮机的燃烧诊断装置及方法。

背景技术

燃气轮机燃烧监测诊断主要是通过有效的监测设备获得燃烧室燃烧状态参数，并结合相应诊断判据诊断燃烧室的燃烧状态，并负责将燃烧诊断结果反馈给燃气轮机控制系统。

在役燃气轮机主要是通过热电偶监测透平出口的温度、压力脉动传感器监测燃烧室冷端的压力脉动、火焰检测器监测燃烧室内火焰发光情况，并依据相应的燃烧诊断判据，进行燃气轮机燃烧故障诊断。首先，由于燃烧室出口的高温燃气流经透平等转动部件后，气流会发生偏转，在役燃气轮机的燃烧监测诊断方法参考透平出口温度无法准确诊断具体那个燃烧室出现燃烧超温故障，且由于通过透平出口温度反推燃烧室出口温度本身会误差以及冷端监测，进一步降低了在役燃气轮机燃烧监测诊断的准确性。其次，在役燃气轮机的燃烧监测诊断方法，需整合、处理透平出口的几十只热电偶、燃烧室冷端的几十只压力脉动传感器和多个火焰检测器的多源、多种类实时信号，数据量大，相对复杂，无形增加了在役燃气轮机的诊断误差，降低了燃烧监测诊断精度。为提高燃气轮机的燃烧故障监测诊断精度，降低其方法的复杂程度，可基于可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)发展一种适用于燃气轮机的燃烧诊断装置及方法。

发明内容

为解决在役燃气轮机燃烧监测诊断系统复杂、燃烧状态监测诊断不精确等问题，本发明提供了一种适用于燃气轮机的燃烧诊断装置及方法，该方法可监测燃气轮机燃烧温度、燃烧稳定性和H₂O浓度，并可实现燃气轮机燃烧超温、燃烧稳定性和点火等故障诊断。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种适用于燃气轮机的燃烧诊断装置，包括运行工况参数模块、初始状态取数模块、TDLAS燃烧状态参数监测模块、燃烧判据存储模块和燃烧状态诊断模块；

运行工况参数模块用于获取燃气轮机运行工况参数判断燃烧室的运行工况，且与燃烧判据存储模块、燃烧状态诊断模块相连；初始状态取数模块用于获取燃烧室的初始状态参数，且与燃烧状态诊断模块相连；燃烧判据存储模块用于存储燃烧室诊断判据，并与燃烧状态诊断模块相连；燃烧诊断模块基于燃烧诊断逻辑诊断燃烧状态，并向燃机控制系统发送燃烧室燃烧状态字。

一种适用于燃气轮机的燃烧诊断方法，包括以下步骤：

步骤1、获取燃气轮机IGV角度、燃料流量和温度、燃机负荷，确定燃气轮机运行工况；

步骤2、根据燃气轮机运行工况，获取燃气轮机燃烧室的燃烧状态诊断判据，包括该运行工况下燃气轮机燃烧室的温度基准信息、H₂O浓度基准信息和压力基准信息；

步骤3、获取大气湿度，将其转化为燃气轮机燃烧室初始H₂O浓度；获取压气机排气温度和排气压力，并将其作为燃气轮机燃烧室初始温度和压力；

步骤4、利用TDLAS燃烧监测模块获取燃烧室的燃烧温度、燃烧室压力以及燃烧室H₂O浓度燃烧状态参数，并通过快速傅立叶变换将燃烧压力转化为压力脉动频率和幅值；