[发明专利]基于比较编码的燃气轮机燃烧系统在线监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于比较编码的燃气轮机燃烧系统在线监测方法。

背景技术

燃气轮机作为一种高新技术，凭借着其结构紧凑、启动快、运行平稳、热效率高等优势已经成为21世纪核心动力装备之一，因此保障燃机平稳经济运行对生产实际有着重要意义。在燃气机组实际运行过程中，50％以上的故障都与燃烧室有关。由于燃烧室燃烧筒等部件长期工作在1600℃的高温区域，工作环境恶劣，设备一旦出现缺陷将可能会对下游喷嘴和动叶部件的安全构成威胁。因此，对燃气轮机燃烧室异常检测和故障诊断的研究就显得十分重要。

燃烧系统与燃烧室的燃气温度有着十分密切的关系，燃烧系统的异常可以通过燃烧室的温度反映出来，因此可以通过检测燃烧室的出口温度来监测燃烧系统的运行情况。然而燃烧室出口温度通常也会达到1100℃-1200℃，目前的传感器无法在这样的高温区域下长时间运行。

现有技术方案一：

利用形状因子来实现排温的在线监测，其形状因子的定义为t时刻下，热电偶测得的最高温与平均温度的比值，由于温度的突变会影响形状因子，所以便可以用一段时间内的形状因子的变化来推测燃机燃烧室是否发生了异常，如当形状因子突然高于正常范围，则说明机组的排温出现了异常。

现有技术方案一的缺点：

该方法仅仅利用了各个温度测点之间的最高值来判断排温是否发生异常，不能全面的描述燃机燃烧室工作的情况及异常演变的过程，当某些异常发生时，会导致一些热电偶的测得的温度出现问题，若这些排温不是最高温度，则该方法不能检测出系统异常。

现有技术方案二：

GE公司开发的MARK VI燃烧监测系统定义S为排气温度的允许排温分散度，认为S是燃气轮机出口的平均排气温度T₄^*、压气机出口温度T₄^*的函数，具体函数是个经验公式：

在该公式里，温度均是以℉为计量单位的。公式右端的100带有括号，表示变工况条件下才加入该项。

此外，MARK VI燃烧监测系统还定义：S1为排气温度热电偶的最高读数与最低读数之间的差；S2为排气温度热电偶的最高读数与第2个低读数之间的差；S3为排气温度热电偶的最高读数与第3个低读数之间的差。

基于上述的公式和定义，MARKⅥ燃烧监测保护系统的判别原理见图2。图2中，K₁,K₂,K₃是三个依据经验定义的参数。典型情况下：

K₁＝1.0；K₂＝5.0；K₃＝0.8

现有方案二的缺点：

在实际应用中发现，该种方法检测不出异常演变的过程，无法对燃烧状态变化趋势做出判断，存在严重的“事后”诊断现象，即当检测系统发出报警时燃烧系统已经损坏较严重。

发明内容

本发明的目的是为了解决燃机燃烧系统在线监测方法不能全面的描述燃烧室工作情况和不能在故障发生早期发出报警，而提出一种基于比较编码的燃气轮机燃烧系统在线监测方法。

一种基于比较编码的燃气轮机燃烧系统在线监测方法，所述方法通过以下步骤实现：

步骤一、在燃机透平排气通道中周向均匀布置一组排气测温热电偶，每个排气测温热电偶作为一个测点，获得各个测点在燃机无故障正常运行情况下的排气温度数据值；

步骤二、对步骤一获得的各个测点排气温度数据值进行计算，确定各个测点之间允许的差异值确定为阈值G_n；

步骤三、将t时刻各个相邻测点排气温度进行比较，并定义：

若相邻测点排气温度之差大于阈值G_n的上限，则对应码值ξ编为1；若相邻测点排气温度之差小于阈值G_n的下限，则对应码值ξ编为-1；若相邻测点排气温度之差在阈值G_n的范围内，则对应码值ξ编为0；

从而得到一组离散化的编码序列M(ξ₁,ξ₂,…,ξ_n)；n表示编码序号；

步骤四、计算步骤三得到的各个编码序号的编码序列M(ξ₁,ξ₂,…,ξ_n)与参考时刻t′的编码序列N(ν₁,ν₂,…,ν_n)之间的相似度；其中，n表示编码序号；