【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃气轮机燃烧稳定性调节，具体涉及一种燃气轮机燃烧稳定性自动调整方法。
技术介绍
1、燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机，其主要部件包括压气机、燃烧室和透平。压气机从外界大气环境吸入空气，并经过压气机逐级压缩使之增压，同时空气温度也相应提高；压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的气体；然后再进入到透平中膨胀做功，推动涡轮带动压气机和外负荷转子一起高速旋转，实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功，并输出电功。
2、燃料在燃气轮机燃烧室内的燃烧稳定性是影响燃气轮机可靠性及安全运行的最重要因素之一。而燃烧的稳定性受到燃料组分波动、环境变化、负荷快速变化、机组正常老化的影响，使得偏离或超出新机人工调试所能适应的范围。这时，一般需要设备厂商派遣调试人员在现场进行燃烧调整，以保证燃气轮机燃烧始终处于稳定、低排放区域，并且为了保证燃气轮机在大部分工况下都能够稳定燃烧，调试参数需要预留较大的稳定性裕度，使机组性能无法完全释放，并且每年还需要安排季节性燃烧调整窗口，花费大量人力和时间。
3、燃烧调整技术是一种复杂的，需考虑多重影响、多目标统筹优化的技术，属于燃气轮机的关键技术，因而成为研究燃气轮机的重点。在燃烧调整期间，需要对燃烧室的压力脉动、燃烧温度、污染物排放等参数进行实时监测，调试人员根据机组运行特性结合历史调试数据和自身经验，对燃烧控制参数进行调节，探寻各负荷点下的稳定、低排放工作边界并将燃烧参数
技术实现思路
1、有鉴于此，面对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种燃气轮机燃烧稳定性自动调整方法，克服现有技术的缺点，通过将振动模态特征检测与不稳定预兆特征信号联合判断，并结合燃气轮机当前工况选择合适的调节方法，通过与燃气轮机控制系统进行通讯提前进行运行参数调整以达到改善燃气轮机运行稳定性状态的目的。
2、本申请旨在解决
技术介绍
中的问题之一，本专利技术所采用的技术方案为，为实现上述目的及其他相关目的，提供如下技术方案：
3、一种燃气轮机燃烧稳定性自动调整方法，通过燃烧特征采集模块提取对燃烧室稳定性敏感的不稳定预兆特征，并在plc模块或控制系统中对燃烧室稳定性敏感的稳定预兆特征进行对比判断，是否为不稳定预兆特征；或者，通过安装于燃烧室不同位置的探头的信号进行实时判断，计算燃烧室内的周向波的振动模态和特征，当周向波的振动满足设定值时，判断为是燃气轮机出现不稳定的预兆；
4、通过将振动模态特征检测与不稳定预兆特征信号联合判断，修正值班气流量和tetc值并送入到燃气轮机控制系统中相应的值班气设定和tetc设定逻辑中，在不同的工况下自动燃烧调整系统会采取不同的燃气轮机燃烧参数调节方法修正值班气流量或tetc设定值；
5、tetc是指经压气机入口温度修正后的透平排气温度，透平排气温度是指透平膨胀过程结束后，气体通过透平后的最终温度，通常很高，因为透平需要从气体中提取尽可能多的能量以驱动发电机，高透平排气温度有助于提高燃气轮机的热效率；
6、plc又叫可编程逻辑控制器，plc模块包括中央处理器cpu、电源模块、i/o联网模块、输出模块o/c模块、内存模块、底板、机架模；
7、plc模块根据需要还包括或者结合如下模块：通信模块、定位模块、脉冲输出模块、高速计数模块、pid控制模块等，用于实现plc与外部设备的通信、数据计数和控制功能；
8、进一步，燃烧特征采集模块通过硬接线和profibus总线的方式实时采集燃烧室嗡鸣信号、加速度信号和排放数据以及用于辅助分析的燃气轮机运行状态参数，并进行傅里叶变换；
9、profibus是process field bus的简称，属于一种工业通信协议，用于自动化系统中各种设备之间的通信；profibus的开放标准，用于连接自动化系统中的传感器、执行器、控制器和其他设备；profibus属于被广泛采用的现场总线系统之一。
10、进一步，通过提取对燃烧室稳定性敏感的不稳定预兆特征，并通过对安装在燃烧室不同位置的嗡鸣传感器的信号进行采集，获取燃烧室内的周向波的振动模态和特征，得到包括燃烧室热声强度幅值信号、燃烧室热声动态衰减率信号及其复合信号作为燃烧稳定性的特征指标信号。
11、进一步，采集的嗡鸣和加速度原始信号处理为以下五类特征指标信号，包括：燃烧室动态压力强度幅值信号、相对动态压力强度信号、动态压力振荡衰减率信号、相对动态压力振荡衰减率信号、加速度均方根信号，根据采集到特征指标信号，采用不同的自动燃烧调整方法；
12、燃烧室动态压力强度幅值信号、相对动态压力强度信号、动态压力振荡衰减率信号、相对动态压力振荡衰减率信号、加速度均方根信号的特点介绍如下：
13、燃烧室动态压力强度幅值信号，用于衡量燃烧室内动态压力的幅值，即动态压力的峰值；计算方法，通过采集燃烧室内动态压力信号，然后进行傅里叶变换或其他频域分析来获取幅值；
14、相对动态压力强度信号，用于衡量燃烧室内不同频带动态压力幅值的相对变化，即动态压力信号的幅值相对于某个基准频带的变化；计算方法：获取燃烧室内动态压力信号，然后相对于某个基准频带幅值进行比较，计算相对幅值；
15、动态压力振荡衰减率信号，用于衡量燃烧室内动态压力振荡的衰减速率，即动态压力振荡的衰减速度；计算方法：通常通过采集燃烧室内至少三个及以上位置的动态压力信号，并进行频域分析，然后拟合或计算衰减率；计算周向波振荡衰减率指标不仅使用动态压力本身的数值，同时还包括动态压力传感器相对转子的周向安装位置信息。
16、相对动态压力振荡衰减率信号，用于衡量不同频带动态压力振荡衰减速率的相对变化；计算方法：获取某一特定频带下的振荡衰减率，然后与特定频带下的动态压力强度幅值信号相乘。
17、加速度均方根信号，用于衡量燃烧室缸体振动加速度信号的强度；计算方法：获取燃烧室加速度信号，然后计算均方根值；
18、采集这些信号通常需要使用对应的传感器；安装适当的传感器，如动态压力传感器，以测量燃烧室内的动态压力；通过数据采集系统记录动态压力信号，对采集到的动态压力信号进行预处理，如去趋势化、滤波等；使用对应的数学工具，如傅里叶变换、频谱分析等，计算得到所需的信号特性，本申请所涉及的计算，包括本处及其它提及的计算，都可以采用人工或者现有计算器配合，或者现有技术的程序计算，如matlab计算，或者借助一些现有的程序模块进行计算，或者借助一些现有函数程序进行计算，不涉及新的程序和代码，均可采用现有程序完成计算。
19、进一步，自动燃烧调整方法包括基于动态压力强度幅值信号、加速度均方根信号、动态压力振荡衰减率信号和相对动态衰压力振荡衰减率信号的多级判断方法，根据特征指标信号参数的不同组合方式以及对应的参数调整方法，分为三个动作通道，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃气轮机燃烧稳定性自动调整方法，其特征在于，获取对燃烧室稳定性敏感的特征，并在PLC模块或控制系统中对燃烧室稳定性敏感的稳定预兆特征进行对比判断，是否为不稳定预兆特征；或者，获取燃烧室内的周向波的振动模态和特征，当周向波的振动满足设定值时，判断为是燃气轮机出现不稳定的预兆；
2.如权利要求1所述的一种燃气轮机燃烧稳定性自动调整方法，其特征在于，通过提取对燃烧室稳定性敏感的不稳定预兆特征，并通过对安装在燃烧室不同位置的嗡鸣传感器的信号进行采集，获取燃烧室内的周向波的振动模态和特征，得到包括燃烧室热声强度幅值信号、燃烧室热声动态衰减率信号及其复合信号作为燃烧稳定性的特征指标信号。
3.如权利要求1所述的一种燃气轮机燃烧稳定性自动调整方法，其特征在于，采集的嗡鸣和加速度原始信号处理为以下五类特征指标信号，包括：燃烧室动态压力强度幅值信号、相对动态压力强度信号、动态压力振荡衰减率信号、相对动态压力振荡衰减率信号、加速度均方根信号，根据采集到特征指标信号，应用不同的自动燃烧调整方法；识别五类特征指标信号中的不稳定预兆特征。
4.如权利要求3所述的
5.如权利要求4所述的一种燃气轮机燃烧稳定性自动调整方法，其特征在于，自动燃烧调整方法包括基于动态压力振荡衰减率信号的值班气流量动态调整方法；值班气流量动态调整方法以值班气流量的增加量作为动态压力振荡衰减率和燃气轮机IGV开度的函数；在燃气轮机运行过程中，根据当前动态压力振荡衰减率信号值动态计算值班气流量修正参数值，振荡衰减率越低其值班气修正量越多，IGV开度函数作为修正量的上限。
6.如权利要求4所述的一种燃气轮机燃烧稳定性自动调整方法，其特征在于，自动燃烧调整方法包括基于相对动态压力强度的自动燃烧调整控制方法，自动燃烧调整控制方法使用相对动态压力强度信号对透平排气温度的变化率和设定值进行控制；透平排气温度的变化率是相对动态压力强度的函数，当相对动态压力强度低于预先设定的阈值时，透平排气温度会根据当前相对动态压力强度值大小以一定速率自动降低，相对动态压力强度越低透平排气温度下降速率越快，直至透平排气温度降低到下限值；当相对动态压力强度恢复至某一阈值时，透平排气温度会根据当前相对动态压力强度值大小以一定速率自动恢复，直至透平排气温度恢复至原始值。
7.如权利要求1所述的一种燃气轮机燃烧稳定性自动调整方法，其特征在于，通过安装于燃烧室不同位置的探头的信号进行判断，燃烧特征采集模块通过硬接线和Profibus总线的方式实时采集燃烧室嗡鸣信号、加速度信号和排放数据以及用于辅助分析的燃气轮机运行状态参数，并进行傅里叶变换。
8.如权利要求1所述的一种燃气轮机燃烧稳定性自动调整方法，其特征在于，计算周向波振荡衰减率指标输入参数包括动态压力本身的数值、动态压力传感器相对转子的周向安装位置信息；通过燃烧特征采集模块获取对燃烧室稳定性敏感的不稳定预兆特征。
...【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机燃烧稳定性自动调整方法，其特征在于，获取对燃烧室稳定性敏感的特征，并在plc模块或控制系统中对燃烧室稳定性敏感的稳定预兆特征进行对比判断，是否为不稳定预兆特征；或者，获取燃烧室内的周向波的振动模态和特征，当周向波的振动满足设定值时，判断为是燃气轮机出现不稳定的预兆；
2.如权利要求1所述的一种燃气轮机燃烧稳定性自动调整方法，其特征在于，通过提取对燃烧室稳定性敏感的不稳定预兆特征，并通过对安装在燃烧室不同位置的嗡鸣传感器的信号进行采集，获取燃烧室内的周向波的振动模态和特征，得到包括燃烧室热声强度幅值信号、燃烧室热声动态衰减率信号及其复合信号作为燃烧稳定性的特征指标信号。
3.如权利要求1所述的一种燃气轮机燃烧稳定性自动调整方法，其特征在于，采集的嗡鸣和加速度原始信号处理为以下五类特征指标信号，包括：燃烧室动态压力强度幅值信号、相对动态压力强度信号、动态压力振荡衰减率信号、相对动态压力振荡衰减率信号、加速度均方根信号，根据采集到特征指标信号，应用不同的自动燃烧调整方法；识别五类特征指标信号中的不稳定预兆特征。
4.如权利要求3所述的一种燃气轮机燃烧稳定性自动调整方法，其特征在于，自动燃烧调整方法包括基于动态压力强度幅值信号、加速度均方根信号、动态压力振荡衰减率信号和相对动态衰压力振荡衰减率信号的多级判断方法，根据特征指标信号参数的不同组合方式以及对应的参数调整方法，分为三个动作通道：
5.如权利要求4所述的一种燃气轮机燃烧稳定性自动调整方法，其特征在于，自动燃烧调整方法包括基于动态压力振荡衰减率信号的...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐健，王浩同，彭博，成斌，孙博，王伟，周源，计京津，刘政委，何磊，
申请(专利权)人：上海电气燃气轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：
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