使用声学计算涡轮入口温度制造技术

一种对用于燃气涡轮发动机的涡轮入口温度进行确定的方法，该方法包括：在燃气涡轮发动机的操作期间对燃气涡轮发动机的燃烧部段内的压力变化进行测量，以产生压力随时间变化的数据，根据压力随时间变化的数据来提取谐振频率，以及仅基于谐振频率来计算涡轮入口温度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用声学计算涡轮入口温度

技术介绍

[0001]燃气涡轮发动机在高温下操作以提高热效率并减少不期望的排放。燃气涡轮发动机中的最高温度区域之一是涡轮入口附近的区域。该区域中的典型温度足够高，使得大多数温度测量传感器不能长时间操作。

技术实现思路

[0002]一种对用于燃气涡轮发动机的涡轮入口温度进行确定的方法，该方法包括：在燃气涡轮发动机的操作期间对燃气涡轮发动机的燃烧部段内的压力变化进行测量，以产生压力随时间变化的数据，根据压力随时间变化的数据提取谐振频率，以及仅基于谐振频率来计算涡轮入口温度。
[0003]在另一结构中，一种对用于燃气涡轮发动机的涡轮入口温度进行确定的方法，该方法包括：将动态压力传感器定位在燃烧部段中，将温度传感器定位在适合测量涡轮入口温度的位置，以及使用动态压力传感器来测量压力变化，以产生压力随时间变化的数据。该方法还包括：使用温度传感器来测量涡轮入口温度，以生成温度随时间变化的数据，基于压力随时间变化的数据来确定谐振频率，使用谐振频率和温度随时间变化的数据来确定多项式方程中的至少一个常数的值，以及使用多项式方程并且仅基于谐振频率来计算涡轮入口温度。
[0004]在另一结构中，一种燃气涡轮发动机，包括：燃烧部段，该燃烧部段能够操作成燃烧燃料进而产生废气；涡轮部段，该涡轮部段联接至燃烧部段并且能够操作成接收废气，该涡轮部段限定具有涡轮入口温度的涡轮入口；以及动态压力传感器，该动态压力传感器定位在燃烧部段中并且能够操作成测量压力波动。该发动机还包括计算机系统，该计算机系统联接至动态压力传感器以接收压力随时间变化的数据。计算机系统包括处理器和存储器，该存储器储存指令，所述指令在由处理器执行时使设备配置成根据压力随时间变化的数据提取谐振频率，并且仅基于谐振频率来计算涡轮入口温度。
附图说明
[0005]为了容易地识别对任何特定元件或动作的讨论，附图标记中的一个或多个最重要的数字指代该元件被首次引入的图号。
[0006]图1是燃气涡轮发动机的横截面纵向视图。
[0007]图2是图1的燃气涡轮发动机的燃烧器的横截面图。
[0008]图3是控制系统的示意图，该控制系统能够操作成对图1的燃气涡轮发动机的操作进行控制。
[0009]图4是图示了涡轮入口温度计算模块的操作的流程图，涡轮入口温度计算模块能够使用图3的控制系统进行操作，以确定图1的燃气涡轮发动机的涡轮入口温度。
[0010]图5是图示了涡轮入口温度计算模块的峰定位步骤的一系列绘图。
[0011]图6包括图示了使用两种不同的频谱确定方法生成的两种结果的两个绘图。
[0012]图7是示出了通过涡轮入口温度计算模块计算的谐振频率随时间变化的迹线的绘图。
[0013]图8是将由涡轮入口温度计算模块计算的涡轮入口温度结果与实际测得的涡轮入口温度进行比较的绘图。
[0014]图9是示出了图8的绘图的选定区域900的绘图。
具体实施方式
[0015]在详细说明本专利技术的任何实施方式之前，应当理解的是，本专利技术在其应用方面不限于在该描述中阐述的或在以下附图中示出的部件的结构和布置的细节。本专利技术能够具有其他实施方式并且能够以各种方式实践或实施。此外，应当理解的是，本文中使用的措辞和术语是出于描述的目的，并且不应当被视为限制性的。
[0016]现在将参照附图对关于系统和方法的各种技术进行描述，其中，相似的附图标记始终表示相似的元件。本专利文件中的以下讨论的附图以及用于描述本公开的原理的各种实施方式仅作为说明，并且绝不应被解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解的是，本公开的原理可以实现在任何适当布置的设备中。
[0017]要理解的是，被描述为由某些系统元件执行的功能可以由多个元件执行。类似地，例如，元件可以被配置成执行被描述为由多个元件执行的功能。将参照示例性非限制性实施方式来描述本申请的众多创新性教导。
[0018]另外，应当理解的是，除非在一些示例中明确限制，否则本文中使用的词或短语应当被广义地解释。例如，术语“包括”、“具有”和“包含”及其派生词意味着非限制性包括。除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。此外，本文中所使用的术语“和/或”指代以及包括一个或更多个相关联列出项目的任何可能的组合和全部可能的组合。除非上下文另外明确地指示，否则术语“或”是包含性的，意思是和/或。短语“与......相关联”和“与此相关联”以及其派生词可以意味着包括、被包括在......内、与......互连、包含、被包含在......内、连接至或与......连接、耦接至或与......耦接、可与......通信、与......合作、交织、并置、接近、结合至或与......结合、具有、具有......的性质等。此外，尽管本文可能描述了多个实施方式或结构，但是关于一个实施方式所描述的任何特征、方法、步骤、部件等在没有相反的特别说明的情况下同样适用于其他实施方式。
[0019]此外，尽管在本文中可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来指代各种元件、信息、功能或动作，但是这些元件、信息、功能或动作不应当受这些术语限制。相反，这些数字形容词用于将不同的元件、信息、功能或动作彼此区分开。例如，在不偏离本公开的范围的情况下，第一元件、第一信息、第一功能或第一动作可以被称为第二元件、第二信息、第二功能或第二动作，并且类似地，第二元件、第二信息、第二功能或第二动作可以被称为第一元件、第一信息、第一功能或第一动作。
[0020]另外，除非上下文另外明确指示，否则术语“与......邻近”可以意味着：元件相对接近另一元件但不与另一元件接触；或者元件与其他部分接触。另外，除非另有明确说明，否则短语“基于”意在表示“至少部分地基于”。术语“大约”或“大致上”或类似术语旨在涵盖在用于该尺寸的正常工业制造公差范围内的值中的变化。如果没有可用的行业标准，除非
另有说明，否则百分之20的变化将落入这些术语的含义之内。
[0021]图1示出了包括压缩机部段102、燃烧部段104和涡轮部段106的燃气涡轮发动机100的示例。压缩机部段102包括多个压缩机级108，其中，每个级包括一组旋转叶片和一组固定或可调的导引叶轮。压缩机部段102与入口部段114流体连通，以允许燃气涡轮发动机100将大气空气吸入压缩机部段102中。在燃气涡轮发动机100的操作期间，压缩机部段102吸入大气空气并将该空气压缩以输送至燃烧部段104。
[0022]在所图示的结构中，燃烧部段104包括多个单独的燃烧器200，燃烧器各自操作成将燃料流与来自压缩机部段102的压缩空气混合并燃烧该空气
‑
燃料混合物从而产生高温、高压燃烧气体流或废气116流。当然，燃烧部段104的很多其他布置是可能的。
[0023]涡轮部段106包括多个涡轮级110，其中，每个级包括多个旋转叶片和多个固定叶片或叶轮。燃气涡轮级110布置成在涡轮入口112处接收来自燃烧部段10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种对用于燃气涡轮发动机的涡轮入口温度进行确定的方法，所述方法包括：在所述燃气涡轮发动机的操作期间对所述燃气涡轮发动机的燃烧部段内的压力变化进行测量，以产生压力随时间变化的数据；根据所述压力随时间变化的数据来提取谐振频率；以及仅基于所述谐振频率来计算所述涡轮入口温度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提取步骤包括将所述压力随时间变化的数据转换到频域以产生频率与振幅的数据。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述转换步骤包括基于所述压力随时间变化的数据来计算自回归功率频谱密度。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述提取步骤包括对包含所述频率与振幅的数据中的所述谐振频率的多个谐振频率进行识别，并且随时间变化跟踪所述多个谐振频率，以产生所述谐振频率随时间变化的迹线。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述谐振频率随时间变化的所述迹线使用卡尔曼滤波器来生成，所述卡尔曼滤波器操作成填写缺失的数据并移除不良数据。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算步骤包括在多项式方程中使用所述谐振频率来计算所述涡轮入口温度。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述多项式方程是呈T＝af2+bf+c形式的二阶多项式方程，其中，T为涡轮入口温度，f为谐振频率，并且a、b和c为常数。8.根据权利要求7所述的方法，还包括在所述燃气涡轮发动机的操作期间测量实际的涡轮入口温度，以生成实际的涡轮入口温度随时间变化的数据，并且通过将由所述多项式方程计算的所述涡轮入口温度与所述实际的涡轮入口温度随时间变化的数据进行比较来确定a、b和c的值。9.根据权利要求7所述的方法，还包括使用涡轮热平衡来计算实际的涡轮入口温度，以生成实际的涡轮入口温度随时间变化的数据，并且通过将由所述多项式方程计算的所述涡轮入口温度与所述实际的涡轮入口温度随时间变化的数据进行比较来确定a、b和c的值。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述燃气涡轮发动机包括多个燃烧器，并且其中，针对所述多个燃烧器中的每个燃烧器单独地计算所述涡轮入口温度。11.一种对用于燃气涡轮发动机的涡轮入口温度进行确定的方法，所述方法包括：将动态压力传感器定位在燃烧部段内；将温度传感器定位在适合测量所述涡轮入口温度的位置；使用所述动态压力传感器来测量压力变化，以产生压力随时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：约书亚，
申请(专利权)人：西门子能源美国公司，
类型：发明
国别省市：