[发明专利]一种燃气轮机火焰检测系统和方法

说明书

本发明公开了一种燃气轮机火焰检测方法及系统，该方法通过测量并计算待测燃气轮机的燃烧室气体流速，实时监测所述燃烧室气体流速的波动值，根据所述波动值来判断火焰是否建立，如果燃烧室流速减小的波动值大于第一预设阈值，则燃烧室出现了熄火状态，如果燃烧室流速增大的波动值大于第二预设阈值，则燃烧室建立了火焰。本发明具有较低的故障率、误诊率和响应时间，由于只需使用常见类型的传感器进行测量，维护方便，而且硬件和维护成本更低。

技术领域

本发明涉及燃气轮机检测技术领域，尤其涉及一种燃气轮机火焰检测系统和方法。

背景技术

燃气轮机的工作原理是由压气机压缩空气，压缩空气进入燃烧室后，与注入燃烧室的燃料发生燃烧反应，放出热量，变为高温压缩气体，然后透平在此高温压缩气体的推动下旋转做功。燃烧室中燃料燃烧放热，是燃气轮机运转的前提条件。如果在点火时，无法建立火焰，则需要重新开始启动，甚至停机检查；如果在正常运行时，出现了熄火，则未燃烧的燃料可能进入透平燃烧，引起爆燃。所以从正常运行和安全运行的角度，都需要时时刻刻密切监视燃气轮机的燃烧室中的火焰情况。

现有的火焰检测方法有两类，一种是基于光学传感器进行检测，即通过检测燃烧室内的特定频谱的光强来判断火焰是否存在。这一类常见的火焰传感器有紫外传感器、红外传感器等，根据燃料组分的不同而有所选择。光学火焰传感器的优点是检测迅捷，时间延迟小。但光学火焰传感器的一个主要缺陷是，对于清洁度要求较高，光学探头容易因油污、灰等的付着而降低敏感性，甚至失去检测能力，因此往往需要多个检测器联合工作，组成多冗余的测量系统。使用光学传感器进行火焰检测，需要定期清洁和维护，所以硬件成本和维护成本都较高。为了地高可靠性和降低成本，一般分筒式燃烧室会使用连焰管来减少熄火风险，同时仅仅在部分燃烧室中设置光学火焰传感器，然而连焰管并不能时刻保证对熄火燃烧室的重点火，所以此种方法对于熄火而言，也是具有一定漏诊风险。

第二种是基于温度进行检测，典型的方式是通过透平排气温度检测火焰是否存在。此种检测方式可以利用燃气轮机一般都会配备的排气温度热电偶。根据排气温度和压气机压力、转速，计算燃烧室热量，从而判断火焰存在情况。此种方法的优点是误诊率低。缺点是诊断有延迟，特别是对于熄火的诊断，当出现排气温度分散度异常的时候，意味着未燃烧的燃料已经流过了整个透平，甚至维持了几秒。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术存在的硬件成本和维护成本较高，测量时间延迟的问题。

为此目的，本发明提出一种燃气轮机火焰检测方法，该方法包括：

测量待测燃气轮机的燃压缸中的全压以及所述待测燃气轮机的透平喷嘴喉部静压；

计算所述燃压缸中的全压与透平喉部静压之间的压差；

根据所述燃压缸中的全压与透平喉部静压之间的压差计算所述待测燃气轮机的燃烧室气体流速；

实时监测所述燃烧室气体流速的波动值，根据所述波动值来判断火焰是否建立，如果燃烧室流速减小的波动值大于第一预设阈值，则燃烧室出现了熄火状态，如果燃烧室流速增大的波动值大于第二预设阈值，则燃烧室建立了火焰。

相应的，本发明还提出了一种燃气轮机火焰检测方法，该方法包括：

测量待测燃气轮机的燃压缸中的全压以及所述待测燃气轮机的透平冷却管路静压；

计算所述燃压缸中的全压与透平冷却管路静压之间的压差；

根据所述燃压缸中的全压与透平冷却管路静压之间的压差计算所述待测燃气轮机的燃烧室气体流速；

实时监测所述燃烧室气体流速的波动值，根据所述波动值来判断火焰是否建立，如果燃烧室流速减小的波动值大于第一预设阈值，则燃烧室出现了熄火状态，如果燃烧室流速增大的波动值大于第二预设阈值，则燃烧室建立了火焰。