燃气轮机安全运行贫熄火阈值设定方法
【专利摘要】本发明涉及燃气轮机【技术领域】，具体公开了一种燃气轮机安全运行贫熄火阈值设定方法，包括在燃烧室贫熄火燃烧试验台上做至少三个工况下的贫熄火试验，分别记录各个试验工况下熄火时的燃烧室进口空气负荷参数和燃料负荷参数，分别计算各个试验工况下的贫熄火边界，将各个试验工况下的空气负荷参数和计算得到的贫熄火边界带入贫熄火边界表达式，计算各个试验工况下贫熄火边界表达式中的常数，将各个试验工况下计算得到的常数求取算术平均值，利用贫熄火表达式预估燃气轮机燃烧室在其它全部工况下的贫熄火边界，根据预估的贫熄火边界，设定燃气轮机在全部工况下的贫熄火阈值。本发明能够设定出燃烧室贫熄火阈值，从而保证了燃气轮机的安全运行。
【专利说明】燃气轮机安全运行贫熄火阈值设定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及燃气轮机【技术领域】，尤其涉及一种燃气轮机安全运行贫熄火阈值设定 方法。
【背景技术】
[0002] 重型燃气轮机正在向更大的单机功率、更高的循环效率以及更低的排放等方向发 展。燃烧室作为重型燃气轮机的三大核心部件之一，肩负着重要的功能。一方面它需要将 燃料的化学能有效地释放出来转换为高温高压的燃气，为其在透平中膨胀做功提供条件； 另一方面，他还负责控制污染物的生成。随着全世界对环保问题的重视，各国对重型燃气轮 机燃烧室的排放要求越来越严格，尤其是对氮氧化物（NOx)排放的要求。因此，在设计与开 发新一代重型燃气轮机时，各主要燃气轮机制造商大都采用贫预混低污染燃烧设计技术。
[0003] 贫预混燃烧意味着燃烧室必须在较低的油气比下工作，也即燃气轮机在贫熄火 (或贫燃熄火）边界附近工作，这样就增加了燃烧室贫熄火的风险。为了保证燃气轮机的安 全运行，就需要较准确预估燃气轮机燃烧室的贫熄火边界，然后根据贫熄边界设定一定的 阈值，从而保证燃机的安全运行。
[0004] 在现有技术中，专利号为CN101493230A的专利中提到了一种经由喷嘴当量比控 制的燃烧贫油熄火保护方法，该方法主要是通过将测量的喷嘴当量比与设定的阈值比较 后，然后采取一定的控制策略来避免燃气轮机贫熄火的发生，但没有提出如何设定贫熄火 阈值。而在燃机的实际工作过程中，该阈值的设定非常重要，直接关系到燃气轮机的安全运 行。
【发明内容】
[0005] (一）要解决的技术问题
[0006] 本发明的目的是提供一种燃气轮机安全运行贫熄火阈值设定方法，以克服现有技 术中无法设定燃烧室的贫熄火阈值的问题。
[0007] (二）技术方案
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种燃气轮机安全运行贫熄火阈值设定方 法，包括以下步骤：
[0009] SI.在燃烧室贫熄火燃烧试验台上做至少三个工况下的贫熄火试验；
[0010] S2.分别记录各个试验工况下熄火时的燃烧室进口空气负荷参数和燃料负荷参 数；
[0011] S3.分别计算各个试验工况下的贫熄火边界；
[0012] S4.将各个试验工况下的所述空气负荷参数和计算得到的所述贫熄火边界带入贫 熄火边界表达式，计算各个试验工况下贫熄火边界表达式中的常数；
[0013] S5.将各个试验工况下计算得到的所述常数求取算术平均值；
[0014] S6.利用贫熄火表达式预估燃气轮机燃烧室在其它全部工况下的贫熄火边界；
[0015] S7.根据预估的贫熄火边界，设定燃气轮机在全部工况下的贫熄火阈值。
[0016] 优选地，所述空气负荷参数包括空气流量、空气温度和空气压力，所述燃料负荷参 数包括燃料流量、燃料温度和燃料压力。
[0017] 优选地，步骤S3中各个工况下的贫熄火边界通过如下公式得到，
[0018]
【权利要求】
1. 一种燃气轮机安全运行贫熄火阈值设定方法，其特征在于，包括以下步骤：
51. 在燃烧室贫熄火燃烧试验台上做至少三个工况下的贫熄火试验；
52. 分别记录各个试验工况下熄火时的燃烧室进口空气负荷参数和燃料负荷参数；
53. 分别计算各个试验工况下的贫熄火边界；
54. 将各个试验工况下的所述空气负荷参数和计算得到的所述贫熄火边界带入贫熄火 边界表达式，计算各个试验工况下贫熄火边界表达式中的常数；
55. 将各个试验工况下计算得到的所述常数求取算术平均值；
56. 利用贫熄火表达式预估燃气轮机燃烧室在其它全部工况下的贫熄火边界；
57. 根据预估的贫熄火边界，设定燃气轮机在全部工况下的贫熄火阈值。
2. 根据权利要求1所述的燃气轮机安全运行贫熄火阈值设定方法，其特征在于，所述 空气负荷参数包括空气流量、空气温度和空气压力，所述燃料负荷参数包括燃料流量、燃料 温度和燃料压力。
3. 根据权利要求2所述的燃气轮机安全运行贫熄火阈值设定方法，其特征在于，步骤 S3中各个工况下的贫熄火边界通过如下公式得到，
其中，qlb。为贫熄火边界，mf为燃料流量，ma为空气流量。
4. 根据权利要求3所述的燃气轮机安全运行贫熄火阈值设定方法，其特征在于，步骤 S4中贫熄火边界表达式如下，
其中，P3为空气压力，T3为空气温度，K为常数。
5. 根据权利要求4所述的燃气轮机安全运行贫熄火阈值设定方法，其特征在于，步骤 S5中所沭常数的算术平询倌通过如下公式求取，
其中，^力所述常数的算术平均值，N为试验工况的个数。
6. 根据权利要求5所述的燃气轮机安全运行贫熄火阈值设定方法，其特征在于，步骤 S6中贫熄火表达式如下，
其中，Vib。为预估的贫熄火边界。
7. 根据权利要求6所述的燃气轮机安全运行贫熄火阈值设定方法，其特征在于，步骤 S7中燃气轮机在全部工况下的贫熄火阈值通过如下公式设定， Qset=C^qi - 其中，qsrt为贫熄火阈值，C为阈值系数,所述阈值系数的取值范围为I. 5?3. 0。
8. 根据权利要求1-7中任何一项所述的燃气轮机安全运行贫熄火阈值设定方法，其特 征在于，所述燃烧室贫熄火燃烧试验台包括空气供给系统、燃料供给系统、空气负荷参数测 量仪表、燃料负荷参数测量仪表、全尺寸燃烧室、排气温度测量仪表和排气系统。
9. 根据权利要求8所述的燃气轮机安全运行贫熄火阈值设定方法，其特征在于，所述 空气负荷参数测量仪表和燃料负荷参数测量仪表均包括流量计、热电偶和压力变送器。
【文档编号】G01M15/14GK104458273SQ201410586814
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】谢法, 井文明 申请人:北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司