体第一温度值。
4.根据权利要求3所述的方法，所述确定在所述第一位置处的随后整体第一温度值还基于其他重计算恒定值而定。
5.根据权利要求3所述的方法，所述第二温度在所述燃烧器内的位置处被确定。
6.根据权利要求3所述的方法，所述第二温度在所述燃气涡轮的排气系统内的位置处被确定。
7.根据权利要求1所述的方法，每个相应动态传感器输出信号的燃烧器内的主动路径温度监测在所述控制器中被这样执行: 从位于所述燃烧器内的至少一个热声发射器来发射声音信号； 通过位于在与所述发射器不同的声音路径线路中的燃烧器内的预定位置处的至少一个热声传感器来接收来自所述声音发射器的声音信号； 确定沿每条声音路径线路行进的信号的飞渡时间；以及 处理沿所述声音路径线路行进的信号的飞渡时间，以确定所述路径温度。
8.根据权利要求1所述的方法，小波或傅里叶频谱分析异常检测和温度监测利用公共热声传感器来执行。
9.根据权利要求1所述的方法，所述分类利用在所述燃烧器内的不同位置处监测到的多个监测温度来执行。
10.一种用于检测并分类燃气涡轮发动机的燃烧器中的燃烧异常的系统，所述系统包括: 在燃气涡轮燃烧器中取向的至少两个热声传感器，所述传感器能够产生表明所述燃烧器中的燃烧热声振荡的相应传感器输出信号； 联接到所述传感器的控制器，所述控制器能够通过下述操作将传感器输出信号与燃烧状况相关联: 从所述热声传感器接收动态传感器输出信号； 执行所述动态传感器输出信号的小波或傅里叶频谱分析，以确定是否已经出现燃烧异常； 利用所述热声传感器通过执行下述操作中的一者或多者来监测所述燃烧器内的温度: 所述动态传感器输出信号的整体温度频率分析；或 通过声音测温进行的所述动态传感器输出信号的主动路径温度监测；以及 基于所述小波或傅里叶频谱分析和监测到的温度来分类所述异常。
11.根据权利要求10所述的系统，所述控制器通过如下操作来执行每个相应动态传感器输出信号的小波分析: 将所述动态传感器输出信号细分为时间段，以得到用于每个时间段的多个数据点；通过执行小波变换来转换采样的动态信号以计算被处理的时间段内的数据点的小波系数、目标化所述小波变换段内的感兴趣的至少一个区域以及通过基准信号来标准化每个目标区域内的小波系数的幅值；以及 通过将每个目标区域内的小波系数的相应标准化幅值与预定阈值幅值相比较而利用每个目标区域内的小波系数的标准化幅值来确定在每个时间段期间是否已经出现任何燃烧异常。
12.根据权利要求10所述的系统，所述控制器通过如下操作来执行在每个相应动态传感器输出信号的燃烧器中的所述整体温度监测: 识别在所述燃烧器中的第一位置处热声传感器的动态传感器输出信号的一个或多个声音频率； 针对所述一个或多个声音频率中的每个来确定在所述第一传感器位置处的整体第一温度值T以及与所述一个或多个声音频率中的每一个相对应的计算恒定值，所述整体第一温度值与所述一个或多个声音频率中的每一个成正比； 利用替代性温度监测方法来确定所述发动机中的第二温度； 基于所述第二温度来确定在所述第一位置处的计算温度值； 将在所述第一位置处针对所述一个或多个频率中的每个确定的第一温度值与所述计算温度值比较，并且针对所述一个或多个频率中的每个基于所述比较而将所述计算恒定值改变为重计算恒定值；以及 基于其他识别的声音频率来确定在所述第一位置处的随后整体第一温度值。
13.根据权利要求12所述的系统，所述控制器确定在所述第一位置处的随后整体第一温度值还基于其他重计算恒定值而定。
14.根据权利要求12所述的系统，所述替代性温度监测方法在所述燃烧器内被执行。
15.根据权利要求14所述的系统，还包括: 所述替代性监测方法包括利用传感器执行的主动路径温度监测，所述传感器包括位于所述燃烧器中的用于发射声音信号的至少一个热声发射器以及位于所述燃烧器中的与所述发射器处于不同声音路径线路中的用于接收所发射的信号的至少一个热声传感器；以及所述控制器通过如下操作来确定所述第二温度: 确定沿每条声音路径线路行进的所发射的信号的飞渡时间；以及 处理沿所述声音路径线路行进的信号的飞渡时间，以确定所述第二温度。
16.根据权利要求10所述的系统，还包括: 至少一个热声发射器，所述热声发射器位于所述燃烧器中处于与所述至少一个热声传感器不同的声音路径线路中； 所述控制器通过如下操作来执行每个相应动态传感器输出信号的燃烧器内的温度监测: 使得所述至少一个热声发射器发射位于所述燃烧器内的声音信号； 利用至少一个热声传感器从所述热声发射器接收所述声音信号，所述热声传感器位于所述燃烧器内的与所述发射器在不同声音路径线路中的预定位置处； 确定沿每条声音路径线路行进的信号的飞渡时间；以及 处理沿所述声音路径线路行进的信号的飞渡时间，以确定温度。
17.根据权利要求10所述的系统，用于异常检测和温度监测的小波或傅里叶频谱分析利用共享的热声传感器来执行。
18.根据权利要求10所述的系统，包括多个热声传感器，所述热声传感器在所述燃烧器内轴向间隔开的多个位置处阵列设置。
19.一种燃气涡轮设备，所述燃气涡轮设备包括: 压缩器部段； 燃烧器部段，所述燃烧器部段包括多个燃烧器，每个燃烧器具有用于调节燃料/空气混合物的喷射器系统； 涡轮部段；以及 用于检测并分类燃烧异常的系统，所述系统包括: 在燃气涡轮燃烧器中取向的至少两个热声传感器，所述传感器能够产生表明所述燃烧器中的燃烧热声振荡的相应传感器输出信号； 联接到所述传感器的控制器，所述控制器能够通过如下操作将传感器输出信号与燃烧状况相关联: 从所述热声传感器接收动态传感器输出信号； 执行所述动态传感器输出信号的小波或傅里叶频谱分析，以确定是否已经出现燃烧异常； 利用所述热声传感器通过执行下述操作中的一者或多者来监测所述燃烧器内的温度: 所述动态传感器输出信号的整体温度频率分析；或 通过声音测温进行的所述动态传感器输出信号的主动路径温度监测；以及 基于所述小波或傅里叶频谱分析和监测到的温度来分类所述异常。
20.根据权利要求19所述的设备，所述燃烧温度监测包括通过下述操作实现的主动路径温度监测: 将至少一个热声发射器设置在所述燃烧器中以用于发射声音信号以及将至少一个热声传感器设置在所述燃烧器内处于与所述发射器不同的声音路径线路中以用于接收所发射的信号；以及 所述控制器通过如下操作来确定第二温度: 确定沿每条声音路径线路行进的所发射的信号的飞渡时间；以及 处理沿所述声音路径线路行进的信号的飞渡时间，以确定所述第二温度。
【专利摘要】本发明涉及用于燃气涡轮燃烧监测和控制的多功能传感器系统。燃烧器中的诸如动态压力传感器的热声传感器测量燃烧器的振动响应。集成监测和控制系统控制器将传感器读数与燃烧热声属性相关联，以便通过小波或傅里叶分析技术来识别燃烧异常；利用主导模式频率分析技术来确定燃烧器内的整体温度特征；以及可选地利用声波测温传播和飞渡时间分析技术来确定燃烧器内的绝对主动路径温度。在一些实施例中，所有监测功能都利用共享的热声传感器阵列来执行，所述热声传感器用作燃烧动态热声振动/波接收器和声音发射器两者。所监测的燃烧属性被用于控制燃气涡轮燃烧。
【IPC分类】F02C9-00
【公开号】CN104727948
【申请号】CN201410785845
【发明人】U.P.德西尔瓦
【申请人】西门子能源公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年12月18日
【公告号】CA2875076A1, EP2886958A1, US20150168228