[发明专利]燃气涡轮设备、监测涡轮发动机中气流速度的方法和系统

摘要

本发明涉及燃气涡轮设备、监测涡轮发动机中气流速度的方法和系统。例如用于监测包括工业燃气涡轮燃烧器的主动声音速度和基于测温的气流速度和温度测量被结合到燃烧监测和控制系统中，这通过添加声音发射器或声音收发器来实现，所述声音发射器或声音收发器与多个声音传感器同视线的方式发射声波。对于速度测量，大致沿气流路径被引导的声音传播飞渡时间由控制器来测量，并且与沿视线的气流速度相关联。声音传播飞渡时间与沿视线的温度相关联。声音传播路径用作速度或速度/绝对温度测量。在集成基于热声压力的传感器和监测/控制系统实施例中，控制器将速度和需要时绝对主动路径温度与声音传播和飞渡时间分析技术相关联。

主权项

1.一种用于主动监测气流速度的方法，所述方法包括：将分别取向在上游和下游横向位置中的至少一个第一声音发射器和至少一个第一声音传感器放置在气流路径中并且在相对于彼此不同的第一声音路径线路中，所述第一声音传感器能够产生表明第一热声振荡的第一声音传感器输出信号；将所述至少一个第一声音发射器和所述至少一个第一声音传感器联接到控制器，所述控制器能够使得所述至少一个第一声音发射器在所述气流路径内发射第一声音信号并且能够将第一声音传感器输出信号与气流速度相关联；从所述至少一个第一声音发射器发射第一声音信号；从所述至少一个第一声音传感器接收所述第一声音信号以及利用所述至少一个第一声音传感器来产生包括所接收的第一声音信号的属性的第一动态传感器输出信号；确定沿每个第一声音路径线路行进的第一声音信号的第一飞渡时间；以及处理沿其第一声音路径线路行进的第一声音信号的第一飞渡时间以确定沿每个相应第一声音路径线路的相应气流速度；所述处理沿其第一声音路径线路行进的第一声音信号的第一飞渡时间以确定沿每个相应第一声音路径线路的相应气流速度包括：补偿对于所述第一飞渡时间的气体温度、气体常数和声音速度热动力学影响；所述补偿对于所述第一飞渡时间的气体温度热动力学影响包括通过如下操作来主动地监测气流温度：将分别取向在垂直于所述气流路径的中心轴线的公共轴向平面中的至少一个第二声音发射器和至少一个第二声音传感器放置在所述气流路径中并且在相对于彼此不同的第二声音路径线路中，所述第二声音传感器能够产生表明第二热声振荡的第二声音传感器输出信号；将所述至少一个第二声音发射器和所述至少一个第二声音传感器联接到所述控制器，所述控制器能够使得所述至少一个第二声音发射器在所述气流路径内发射第二声音信号并且能够将沿第二声音路径线路行进的第二声音信号的第二飞渡时间与气流温度相关联；以及处理沿第二声音路径线路行进的第二声音信号的第二飞渡时间以确定沿每个相应第二声音路径线路的相应气流温度；所述补偿对于所述第一飞渡时间的气体温度热动力学影响还包括通过如下操作来主动地监测气流温度：将分别取向在另一公共轴向平面中的至少一个第三声音发射器和至少一个第三声音传感器放置在所述气流路径中位于所述第二声音发射器和第二声音传感器的下游并且在相对于彼此不同的第三声音路径线路中，所述第三声音传感器能够产生表明第三热声振荡的第三声音传感器输出信号；将所述至少一个第三声音发射器和所述至少一个第三声音传感器联接到所述控制器，所述控制器能够使得所述至少一个第三声音发射器在所述气流路径内发射第三声音信号并且能够将沿第三声音路径线路行进的第三声音信号的第三飞渡时间与气流温度相关联；处理沿第三声音路径线路行进的第三声音信号的第三飞渡时间以确定沿每个相应第三声音路径线路的相应气流温度；以及沿每个相应第二和第三声音路径线路来内插所确定的相应气流温度，以形成立体温度图。