[发明专利]用于基于火焰可视化调节发动机参数的系统和方法

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及燃气涡轮发动机，且更具体地讲，涉及用于基于火焰可视化来调节发动机参数的系统和方法。

背景技术

大体上，燃气涡轮发动机燃烧压缩空气和燃料的混合物来产生热的燃烧气体。燃烧可发生在径向地定位在燃气涡轮发动机的纵向轴线周围的多个燃烧器中。在涡轮机操作期间，燃烧器内可能会发生异常，这会增大受管制的燃烧产物的排放，以及/或者损害涡轮发动机内的构件。例如，燃烧器内不存在火焰、不当的火焰温度、燃料分配不当以及燃烧成分变化可增大排放。另外，逆燃/拢焰(flame holding)事件、非常过度的动态振荡以及贫喷射可能会增大排放且潜在地损害燃烧器和/或涡轮发动机。另外，来自压缩机的金属微粒可能会在燃烧器内熔化和飞溅，这表明了压缩机磨损，且燃烧器内的热涂层可能脱落。没有对这些异常的适当的检测和缓解，涡轮发动机可能就不能满足排放标准，且会承受降低的寿命。

发明内容

下面对在范围方面与初始要求保护的发明相称的某些实施例进行概述。这些实施例不意图限制要求保护的发明的范围，而是相反，这些实施例仅意图提供对本发明的可行形式的简要概述。实际上，本发明可包括可类似于或异于下面阐述的实施例的多种形式。

在第一个实施例中，一种系统包括发动机，发动机包括燃烧室和通入燃烧室中的观察口。发动机还包括构造成以便通过观察口获得燃烧室中的火焰的图像的摄像机，以及配置成以便基于火焰的图像来调节发动机的参数的控制器。

在第二个实施例中，一种系统包括配置成以便接收来自摄像机的燃烧室内部的图像的控制器。该控制器还配置成以便基于图像来控制影响燃烧室中的燃烧的参数。

在第三个实施例中，一种方法包括获得来自摄像机的燃烧室中的火焰的图像。该方法还包括基于该图像来控制影响燃烧室中的燃烧的参数。

附图说明

当参看附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将得到更好的理解，在附图中，相同符号在所有图中表示相同部件，其中：

图1是根据本技术的某些实施例的、具有配置成以便基于来自以光学的方式联接到燃烧器上的摄像机的图像来调节影响燃烧的参数的控制器的涡轮机系统的简图；

图2是根据本技术的某些实施例的、如图1所示的涡轮机系统的剖面侧视图；

图3是根据本技术的某些实施例的、如图1所示的燃烧器的剖面侧视图，其中摄像机、观察口和棱镜联接到该燃烧器上；

图4是根据本技术的某些实施例的、如图3所示的摄像机、观察口和棱镜的剖面侧视图；

图5是根据本技术的某些实施例的、如图4所示的摄像机和观察口的透视图；

图6是根据本技术的某些实施例的、如图1所示的燃烧器的剖面侧视图，其中多个摄像机构造成以便沿着燃烧器的表面平移；

图7是根据本技术的某些实施例的、如图1所示的涡轮机系统的剖面侧视图，其中纤维光缆将摄像机链接到燃烧器上；

图8是根据本技术的某些实施例的、如图1所示的燃烧器的剖面侧视图，其中多根纤维光缆将摄像机链接到燃烧器的各个区上；

图9是根据本技术的某些实施例的、燃烧燃料和空气以及基于火焰可视化来调节发动机参数的方法的流程图；

图10A和B是根据本技术的某些实施例的、基于火焰可视化来调节发动机参数的方法的流程图；以及

图11是根据本技术的某些实施例的、调节流到燃烧器的燃料流量的方法的流程图。

部件列表：

10)燃气轮机系统

12)燃料喷嘴

14)燃料

16)燃烧器

18)涡轮

19)轴

20)排气

22)压缩机

24)进气

26)负载

30)空气

32)流到燃料喷嘴中的空气流

34)流到燃烧器中的空气/燃料混合物流

36)观察口

38)摄像机

40)摄像机定位机构

42)控制器

44)棱镜

46)燃烧器头端

48)流动方向

50)燃烧区

52)燃烧器壳体

54)过渡件

56)燃烧器衬套

58)摄像机轴线

60)围绕轴线旋转

62)第一棱镜角

64)第二棱镜角

66)反射涂层

68)光路

70)光路相对于摄像机轴线的角度

72)轴线

74)轴线