[发明专利]燃气轮机、燃烧室、压气机失速的监测装置、监测方法以及计算机可读存储介质

说明书

本发明提供了一种压气机失速的监测方法、计算机可读存储介质、压气机失速的监测装置、燃烧室以及燃气轮机。其中所述监测方法，包括采集燃烧室火焰筒的进气静压，该静压受涡脱落的影响；根据所述火焰筒的进气静压，比较所述进气静压的压力脉动与对应的压力脉动阈值，判断压气机的失速状态；所述压力脉动阈值包括所述压力脉动的共振值，所述共振值为静压测点区域流体的涡脱落频率与压气机的失速频率相等发生流体共振的压力脉动值。

技术领域

本发明涉及燃气轮机、燃烧室、压气机失速的监测装置、监测方法以及计算机可读存储介质。

背景技术

燃气轮机，例如航空发动机在起动、推油加速等非设计状态下工作时，压气机容易进喘，引起发动机停车，严重时会导致结构损坏等灾难性破坏。

为了防止压气机深度喘振并长时间处于喘振状态，常用燃烧室前置扩压器出口处的压差传感器来对压气机流动状态予以实时监测，当识别到喘振发生的信号时，发动机自动控制系统根据预先设定好的操作程序对发动机供油、压气机放气、压气机可调静子叶片角度等进行调节从而使得压气机退出喘振状态以避免造成更大的损害。

一般而言，在中低转速下，压气机在真正进入喘振前往往还存在一个压气机叶片流动失速的阶段，流动失速会在流场中产生一个频率约为压气机转动频率的0.5～0.8倍的脉动压力信号。该信号难以通过前置扩压器出口的压差传感器捕捉。

因此有必要发展一种压气机失速信号监测方法，以便在喘振发生前的失速阶段就及时诊断失速信号，避免压气机进喘，从而提高航空发动机工作的安全性。

名称为“航空发动机低压压气机监测方法及监测系统”的中国专利申请中(公开号为CN110006655A，公开日为2019年07月12日)，公开了一种通过机载振动传感器监测低压转子振动水平，根据低压压气机失速及喘振引起的振动信号规律，通过对现有的机载振动信号的监测及比对及时发现低压压气机失速及喘振，并据此采取应对措施。频率及相位差异随具体发动机变化，但均可通过试验找出相对应关系的范围和特征，以及不同失速等级对应的振动幅值，将这些范围、特征及幅值等失速特征固化到控制器中，在发动机运转时通过振动传感器测得的信号，进行频率和相位特征提取并与预置在控制器中的失速特征进行比对，若两者具有相似性，则可以通过振动信号判断低压压气机发生了失速，进而根据该频率下振动幅值与预置失速等级对应的幅值进行比对，可以判断失速的严重程度，进而采取应对措施。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种压气机失速的监测方法。

本发明的另一个目的在于提供一种计算机可读存储介质。

本发明的另一个目的在于提供一种压气机失速的监测装置。

本发明的另一个目的在于提供一种燃烧室。

本发明的另一个目的在于提供一种燃气轮机。

根据本发明一方面的一种压气机失速的监测方法，包括：采集燃烧室火焰筒的进气静压，该静压受涡脱落的影响；根据所述火焰筒的进气静压，比较所述进气静压的压力脉动与对应的压力脉动阈值，判断压气机的失速状态；所述压力脉动阈值包括所述压力脉动的共振值，所述共振值为静压测点区域流体的涡脱落频率与压气机的失速频率相等发生流体共振的压力脉动值。

在所述监测方法的实施例中，所述燃烧室火焰筒的进气静压包括火焰筒外环容腔静压。

在所述监测方法的实施例中，设置测量进气静压的静压测点于第一位置，所述第一位置的压力脉动的共振值与第一位置的压力脉动的非共振值的压力脉动差值大于进气流路内其余位置对应的压力脉动差值。

在所述监测方法的实施例中，于测量进气静压的静压测点的上游设置扰流结构，使得进气经过扰流结构后的涡脱落频率等于压气机的失速频率。