基于测点加权值的燃气轮机燃烧系统在线监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于测点加权值的燃气轮机燃烧系统在线监测方法。
【背景技术】
[0002] 燃气轮机作为新型的动力设备，具有结构紧凑、运行平稳、安全可靠、可以快速启 动并带动负载，具有较高的热效率等优点，在航空、地面和舰船等方面得到了广泛的应用， 因此燃气轮机的异常检测对生产实际有着重要意义。在燃气轮机机组运行过程中，对于燃 气轮机燃烧系统异常检测方面，50%以上的故障都与燃烧室有关。由于燃烧室燃烧筒等部 件长期工作在1600°C的高温区域，工作环境恶劣，设备一旦出现缺陷将可能会对下游的喷 嘴和动叶部件安全构成威胁。因此，有必要对燃烧室的工作状况进行监控。
[0003] 燃烧系统一旦出现故障，会使燃烧室出口温度发生异常。因此我们可以通过检测 燃烧室出口温度来监测燃烧系统的运行状况。但是，常规的温度测量元件无法在如此高温 的区域长期工作，因此，在机组透平排气通道中周向均匀布置了若干个排气测温热电偶， 热电偶所测的温度就是燃气轮机的排温。如图1所示燃烧室及热电偶布置情况示意图。通 过排温的情况来判断燃烧筒的工作情况是否出现异常。
[0004] GE公司开发的MARK VI燃烧监测系统定义S为排气温度的允许排温分散度，认为S 是燃气轮机出口的平均排气温度T4'压气机出口温度T/的函数，具体函数是个经验公式：
[0006] 在该公式里，温度均是以°F为计量单位的。公式右端的100带有括号，表示变工况 条件下才加入该项。
[0007] 此外，MARKVI燃烧监测系统还定义：S1为排气温度热电偶的最高读数与最低读数 之间的差；S2为排气温度热电偶的最高读数与第2个低读数之间的差；S3为排气温度热电 偶的最高读数与第3个低读数之间的差。
[0008] 基于上述的公式和定义，MARK VI燃烧监测保护系统的判别原理见图2。图2中， K1, K2, K3是三个依据经验定义的参数。典型情况下：
[0009] K1= I. 0 ；K2= 5. 0 ；Κ3= 0. 8
[0010] 燃烧监测的判别原理如图2所示；在实际应用中发现，该种方法检测存在严重的 "事后"诊断现象，即当检测系统发出报警时燃烧系统已经损坏较严重。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是为了解决现有的燃烧监测系统无法通过异常演变过程的检测，对 燃烧状态变化趋势做出判断的问题，在故障发生早期可以检测出来，而提出一种基于测点 加权值的燃气轮机燃烧系统在线监测方法。
[0012] -种基于测点加权值的燃气轮机燃烧系统在线监测方法，其特征在于：所述基于 测点加权值的燃气轮机燃烧系统在线监测方法通过以下步骤实现：
[0013] 步骤一、在燃气轮机的透平出口周向均匀地布置η个温度测点，燃气轮机在tj寸 段内正常运行，得到时段内的排温数据T= [T1, T2，…，T1，…TJ ;其中，T1表示第i个温度 测点在tj寸段内各时间点测得的排温数据，
[0014] 步骤二、利用最小二乘法分别得到排温数据T1与排温数据T i的关系函数，BP :
[0015] T1= Tlil(T1), i = 2, 3,4, - ,n
[0016] 其中，L1表示排温数据T i与排温数据T i的关系函数；满足：T 1= k i = 2, 3, 4,. . .，n，其中ku和b ^可由最小二乘法得出，即：
[0019] 步骤三、利用皮尔逊积矩系数表示排温数据T1与排温数据T i之间的相关性，得到 排温数据T1与排温数据T1的相关因子a U，并得出：
[0020] !\与T 2间的相关因子为α 2ι1，
[0021] !\与T 3间的相关因子为α 3ι1，
[0022] 1\与1\间的相关因子为α η1;
[0023] 步骤四：根据步骤二得到的得到排温数据T1与排温数据T i的关系函数，分别将t 时刻测得的排温数据1至T "带入到关系函数：T i = i (T1)中，分别得到排温数据T1的预 测值 T2il, T3il，……，Tn,1:
[0024] Tijl= f ^1(Ti), i = 2, 3, 4, ···, η
[0025] 其中，fu表示步骤二得出的排温数据T i与排温数据T i的关系函数；t时刻是指t i 到中的一个时刻；
[0026] 步骤五：计算t时刻燃气轮机无故障时温度测点1的排温理论值V ;
[0027] 步骤六：定义各时刻机组无故障时温度测点1的理论值V与温度测点1的实测值 T1之差为Λ T ^AT1=T/-T1;将燃气轮机k时段内的排温数据T= [T1, T2，…，T1, "·Τη]代 入步骤四和步骤五，得到AT1满足均值为0、标准差为。i的正态分布，即AT1-NO),。D ;
[0028] 步骤七：对燃气轮机进入运行阶段待测温度测点1的监测：将每个时刻测得的排 温数据代入步骤四和步骤五，得到若机组无故障运行时温度测点1的理论值IV ;监测每个 时刻机组无故障时温度测点1的理论值IV与温度测点1的实测值T1之差为Λ T i，若Λ T1在[-3 σ η 3 σ J的范围内，则说明机组无故障，若超出[-3 σ i，3 σ J的范围，则说明机组发 生故障；
[0029] 步骤八：对燃气轮机进入运行阶段待测温度测点2至η的监测：重复步骤二至步 骤六，分别得到若机组无故障时温度测点2至η的理论值IV，Τ3'，…，Τη'，以及理论值与实 测值之差厶1'2，厶1'3，*"，厶1；的标准差厶〇2，厶〇3，一，厶（^;相应地，若厶1' 2，厶1'3，··· ，Λ 1；都分别在[-3。η，3 σ J的范围，则说明机组无故障，若超出[-3。η 3 σ J的范围，则说 明机组发生故障。
[0030] 本发明的有益效果为：
[0031] 当燃烧筒出现异常的时候，排温的结果也会出现异常，通过排温的情况来判断燃 烧筒的工作情况是否出现异常，从而监视燃气轮机的排气温度来间接监视燃烧室内的工作 状况，得到监测燃烧系统的运行状况。
[0032] 本发明考虑不同温度测点之间的相关性，在计算不同温度测点之间的相关性时通 过相关因子的加入，增强了与某个测点相关性强的那些测点的权值，减弱了与该测点相关 性弱的那些测点的权值。与现有技术相比，本发明方法实现燃气轮机排温的在线监测，充分 利用排温各个测点之间的相关性，准确检测出异常演变过程。本发明能够更好地实现燃机 排温的异常监测，及时的发现故障甚至较早的发现故障，从而降低因为燃气轮机产生故障 不能及时发现造成的可能性。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明【背景技术】涉及的燃烧室及热电偶布置情况示意图；
[0034] 图2为本发明【背景技术】涉及的燃烧监测的判别原理图；
[0035] 图3为本发明的流程图；
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0036] 一：
[0037] 本实施方式的基于测点加权值的燃气轮机燃烧系统在线监测方法，结合图3所述 基于测点加权值的燃气轮机燃烧系统在线监测方法通过以下步骤实现：
[0038] 步骤一、在燃气轮机的透平出口周向均匀地布置η个温度测点，燃气轮机在tj寸 段内正常运行，得到时段内的排温数据T= [T1, T2，…，T1，…TJ ;其中，T1表示第i个温度 测点在时段内各时间点测得的排温数据，
[0039] 步骤二：利用最小二乘法分别得到排温数据T2、T3. .. T1. ..、Tn与排温数据T i的关 系函数，即：
[0040] T1= Tlil(T1), i = 2, 3,4, - ,n
[0041] 其中，L1表示排温数据T i与排温数据T i的关系函数；满足，T 1= k i = 2, 3, 4,. . .，n，其中ku和b ^可由最小二乘法得出，即：
[0044] 步骤三：利用皮尔逊积矩系数表示排温数据T2、T3.