氢混燃气轮机回火控制方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及氢混燃气轮机，尤其涉及一种氢混燃气轮机回火控制方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、氢燃料作为清洁燃料用于燃气轮机时，可以实现燃气轮机的零碳排放。然而在富氢燃料中，氢气的引入使得燃料的层流火焰速度以及湍流火焰速度大幅增加，同时在强旋流情况下轴向速度明显降低，此时燃气轮机燃烧室中心流回火的风险将显著增加。目前大多通过更改燃烧室结构降低燃气轮机回火，然而燃气轮机运行工况多变，燃烧室仍会发生回火。

2、cn104534474a公开了一种燃气轮机及应用该燃气轮机检测回火的方法，该燃气轮机包括：中心锥体、壳体及多个旋流叶片；所述中心锥体位于所述壳体内，所述中心锥体及壳体之间形成有预混通道，所述旋流叶片沿所述壳体的周向设置于所述壳体的内侧壁上，所述中心锥体上及预混通道内均设置有温度传感器。所述燃气轮机的分别在中心锥体的尖端附近和预混通道出口附近布置温度传感器可以分别检测燃料喷嘴的核心区回火和边界层回火，充分考虑了导致燃烧室喷嘴发生回火的主要机制，为燃料喷嘴的安全运行提供了保障。

3、cn203671654u公开了一种燃气轮机的燃烧室，该燃烧室的头部结构包括主燃级和预燃级，在头部结构中，从内向外同轴地设置有预燃级壁、主燃级内壁和主燃级外壁，在主燃级内壁和主燃级外壁之间形成主燃级混合区，其中，主燃级内壁与燃烧室的轴线呈一定角度地向外扩张，使得所述主燃级混合区流道沿出口方向渐缩，并且，预燃级壁的出口端处沿径向向外凸出形成预燃级挡板，在主燃级内壁的出口端和预燃级挡板之间形成有隔离槽。通过具有上述结构的燃烧室，以简单的结构有效地抑制回火现象的发生。

4、但上述方法及装置对氢混燃气轮机进行回火主动控制的效果较差。而且并未从燃气轮机控制系统方面对氢混燃气轮机进行回火监测和主动控制。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种氢混燃气轮机回火控制方法、装置、电子设备及存储介质，通过燃烧室三维流网模型计算数据和氢混燃气轮机实时运行数据，构建出氢混燃气轮机回火特征表征参数，实现对氢混燃气轮机回火的预测控制与主动控制，保障氢混燃气轮机安全稳定运行。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种氢混燃气轮机回火控制方法，包括：

4、s1：根据燃烧室三维流网模型，计算获得氢混燃气轮机的燃烧室回火数据库；

5、s2：利用所述燃烧室回火数据库，采用智能算法，建立燃烧室代理数据模型，构建燃烧室燃烧状态表征参数；

6、s3：利用所述燃烧室代理数据模型构建回火表征参数；

7、s4：根据所述回火表征参数进行回火控制。

8、本发明所述的氢混燃气轮机回火控制方法守信根据燃烧室三维流网模型，计算获得氢混燃气轮机的燃烧室回火数据库；利用所述燃烧室回火数据库，构建出了燃烧室燃烧状态表征参数，并构建了回火表征参数，基于该回火表征参数进行氢混燃气轮机回火的预测控制与主动控制，以降低氢混燃气轮机运行过程中可能发生的回火，保障了氢混燃气轮机安全稳定运行，具有大规模推广应用前景。

9、优选地，步骤s1中利用燃烧室三维流网模型，分别计算不同压气机出口温度、不同压气机出口压力、不同燃烧室进口空气流量、不同掺氢比例、不同燃料总量、不同燃料管路分配比例、不同燃料温度、不同燃料压力下的氢混燃气轮机的火焰速度、反应物来流速度、湍流强度和回火状态，构建燃烧室回火数据库。

10、优选地，步骤s1中根据燃烧室三维流网模型，计算获得氢混燃气轮机的燃烧室回火数据库包括：

11、s101，设定燃烧室三维流网模型计算边界条件；

12、所述燃烧室三维流网模型计算边界条件包括压气机出口温度、压气机出口压力、燃烧室进口空气流量、掺氢比例、燃料总量、燃料管路分配比例、燃料温度和燃料压力；

13、s102，运行燃烧室三维流网模型，获得模型计算结果，记录火焰速度、反应物来流速度、湍流强度、回火状态；

14、s103，通过数据库存储命令，将压气机出口温度、压气机出口压力、燃烧室进口空气流量、掺氢比例、燃料总量、燃料管路分配比例、燃料温度、燃料压力、火焰速度、反应物来流速度、湍流强度、回火状态存储到燃烧室回火数据库中；

15、s104，修改不同的燃烧室三维流网模型计算边界条件，并重复上述步骤。

16、优选地，步骤s2所述智能算法包括机器学习或深度学习。

17、优选地，所述燃烧室状态表征参数采用下述函数表示：

18、sl＝f1(t2,p2,g2,hr,gf,dr,tf,pf)

19、ur＝f2(t2,p2,g2,hr,gf,dr,tf,pf)

20、tu＝f3(t2,p2,g2,hr,gf,dr,tf,pf)

21、hs＝f4(t2,p2,g2,hr,gf,dr,tf,pf)

22、其中，t2为压气机出口温度、p2为压气机出口压力，g2为燃烧室进口空气流量，hr为掺氢比例，gf为总燃料量，dr为各路喷嘴燃料流量配比，tf为燃料温度，pf为燃料量压力，sl为层流火焰速度，ur为反应物来流速度，tu为湍流强度，hs为回火状态。

23、优选地，以支持向量机回归算法获得函数f1、f2、f3，以支持向量机分类算法获得函数f4。

24、优选地，步骤s3所述回火表征参数包括回火发生裕度ξ和回火判断指数λ。

25、优选地，所述回火发生裕度ξ按照如下公式计算：

26、

27、其中，ξ为回火发生裕度、sl为层流火焰速度，tu为湍流强度，ur为反应物来流速度。

28、优选地，所述回火判断指数λ按照如下公式计算：

29、

30、优选地，步骤s4中根据所述回火表征参数进行回火控制包括：

31、基于回火发生裕度ξ构建回火控制回路，通过限制燃料量避免回火发生裕度进一步缩小，以实现回火的控制；

32、基于回火发生裕度ξ构建掺氢比例限制回路，通过限制掺氢比例实现回火控制；

33、基于回火状态、回火发生裕度ξ、回火判断指数λ构建回火保护回路，进行回火报警与跳机保护。

34、优选地，所述基于回火状态、回火发生裕度ξ、回火判断指数λ构建回火保护回路，进行回火报警与跳机保护包括如下步骤：

35、当回火判断指数λ超过回火判断指数阈值时，发出回火跳机信号；

36、当回火发生裕度ξ超过回火发生裕度跳机值时，发出回火跳机信号；

37、当回火状态发生时，发出回火跳机信号。

38、第二方面，本发明还提供一种氢混燃气轮机回火控制装置，包括：

39、第一生成模块，用于根据燃烧室三维流网数据，生成燃烧室回火数据库；

40、第二生成模块，用于根据燃烧室回火数据库，生成燃烧室燃烧状态表征参数计算模型；

41、第三生成模块，用于根据燃烧室燃烧状态表征参数，生成燃烧室回火表征参数；

42、控制模块，用于根据燃烧室燃烧状态表征参数计算模块、燃烧室回火标准参数，对氢混燃气轮机进行回火控制。

43、本发明所述第一生成模块、第二生成模块、第三生成模块和控制模块依次连接，各生成模块的数据依次传输，最终由控制模块对氢混燃气轮机进行回火控制。

44、第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述处理器通过读取存储器中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序，以用于实现第一方面所述的的氢混燃气轮机回火控制方法。

45、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面所述的氢混燃气轮机回火控制方法。

46、第五方面，本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现第一个方面所述的氢混燃气轮机回火控制方法。

47、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

48、本发明提供的氢混燃气轮机回火控制方法从燃气轮机控制系统方面对氢混燃气轮机进行回火监测和主动控制，通过燃烧室三维流网模型计算数据和氢混燃气轮机实时运行数据，构建出氢混燃气轮机回火特征表征参数，实现对氢混燃气轮机回火的预测控制及主动控制，保障了氢混燃气轮机安全稳定运行。