監(jiān)測(cè)燃?xì)鉁u輪機(jī)中的燃燒異常的方法及包括燃燒異常探測(cè)系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種監(jiān)測(cè)燃?xì)鉁u輪機(jī)中的燃燒異常的方法包括：感測(cè)布置在燃?xì)鉁u輪機(jī)的排氣系統(tǒng)中的多個(gè)溫度傳感器中的每一個(gè)處的排出氣體溫度，將多個(gè)溫度傳感器中的每一個(gè)處的排出氣體溫度與平均排出氣體溫度相比較，確定多個(gè)溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)處的排出氣體溫度是否偏離平均排氣溫度達(dá)預(yù)定閾值，以及識(shí)別感測(cè)到偏離平均排氣溫度大于預(yù)定閾值的溫度的溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)處的瞬時(shí)燃燒異常。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
監(jiān)測(cè)燃?xì)鉁u輪機(jī)中的燃燒異常的方法及包括燃燒異常探測(cè)系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本文公開(kāi)的主題涉及渦輪機(jī)領(lǐng)域，并且更具體地涉及監(jiān)測(cè)燃?xì)鉁u輪機(jī)中的燃燒異常的方法，以及包括燃燒異常探測(cè)系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪機(jī)包括經(jīng)由公共壓縮機(jī)/渦輪軸和燃燒器組件聯(lián)結(jié)到渦輪部分上的壓縮機(jī)部分。入口空氣流朝壓縮機(jī)部分經(jīng)過(guò)進(jìn)氣口。在壓縮機(jī)部分中，入口空氣流朝燃燒器組件經(jīng)由一定數(shù)目的連續(xù)級(jí)壓縮。在燃燒器組件中，壓縮的空氣流與燃料混合來(lái)形成可燃混合物?？扇蓟旌衔镌谌紵鹘M件中燃燒來(lái)形成熱氣體。熱氣體沿渦輪部分的熱氣體通路引導(dǎo)穿過(guò)過(guò)渡件。熱氣體沿?zé)釟怏w通路經(jīng)由一定數(shù)目的渦輪級(jí)膨脹，作用于安裝在輪上的渦輪輪葉翼型件來(lái)產(chǎn)生功，其例如輸出至發(fā)電機(jī)。熱氣體從渦輪部分作為排出氣體穿過(guò)排氣系統(tǒng)。一定數(shù)目的熱電偶布置在排氣系統(tǒng)中來(lái)測(cè)量排出氣體的溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)示例性實(shí)施例，一種監(jiān)測(cè)燃?xì)鉁u輪機(jī)中的燃燒異常的方法包括:感測(cè)布置在燃?xì)鉁u輪機(jī)的排氣系統(tǒng)中的多個(gè)溫度傳感器中的每一個(gè)處的排出氣體溫度，將多個(gè)溫度傳感器中的每一個(gè)處的排出氣體溫度與平均排出氣體溫度相比較，確定多個(gè)溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)處的排出氣體溫度是否偏離平均排氣溫度達(dá)預(yù)定閾值，以及識(shí)別感測(cè)到偏離平均排氣溫度大于預(yù)定閾值的溫度的溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)處的瞬時(shí)燃燒異常。
[0004]根據(jù)示例性實(shí)施例的另一個(gè)方面，一種燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)包括:包括空氣入口的壓縮機(jī)部分，以及可操作地連接到壓縮機(jī)部分上的渦輪部分。渦輪部分包括排氣出口。燃燒器組件流體地連接到壓縮機(jī)部分和渦輪部分上。進(jìn)氣系統(tǒng)流體地連接到空氣入口上，且排氣系統(tǒng)流體地連接到排氣出口上。排氣系統(tǒng)包括多個(gè)溫度傳感器，其構(gòu)造成探測(cè)經(jīng)過(guò)排氣系統(tǒng)的排出氣體的溫度。燃燒異常探測(cè)系統(tǒng)可操作地連接到多個(gè)溫度傳感器中的每一個(gè)上。燃燒異常探測(cè)系統(tǒng)包括具有與之包含的程序指令的計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)。程序指令可由處理電路讀取，以促使處理電路執(zhí)行方法，該方法包括感測(cè)布置在排氣系統(tǒng)中的多個(gè)溫度傳感器中的每一個(gè)處的排出氣體溫度、將多個(gè)溫度傳感器中的每一個(gè)處的排出氣體溫度與平均排出氣體溫度相比較、確定多個(gè)溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)處的排出氣體溫度是否偏離平均排氣溫度達(dá)預(yù)定閾值，以及識(shí)別感測(cè)到偏離平均排氣溫度大于預(yù)定閾值的溫度的溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)處的瞬時(shí)燃燒異常。
[0005]這些及其它優(yōu)點(diǎn)和特征將從連同附圖的以下描述中變得更清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0006]認(rèn)作是本發(fā)明的主題在說(shuō)明書(shū)結(jié)束部分處的權(quán)利要求中具體指出且明確提出。本發(fā)明的前述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)從連同附圖的以下詳細(xì)描述中清楚，在附圖中: 圖1為按照示例性實(shí)施例的包括燃燒異常探測(cè)系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)的簡(jiǎn)圖；
圖2為圖1的燃?xì)鉁u輪機(jī)的排氣系統(tǒng)的軸向視圖；以及圖3繪出了按照示例性實(shí)施例的示出探測(cè)燃燒異常的方法的流程圖。
[0007]詳細(xì)描述通過(guò)參照附圖的實(shí)例來(lái)連同優(yōu)點(diǎn)和特征闡釋了本發(fā)明的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0008]圖1中大體上在2處示出了按照示例性實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)。燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)2包括燃?xì)鉁u輪機(jī)4，其具有經(jīng)由燃燒器組件10流體地連接到渦輪部分8上的壓縮機(jī)部分6。燃燒器組件10包括可成筒環(huán)形陣列布置的一個(gè)或更多個(gè)燃燒器12。壓縮機(jī)部分6還可經(jīng)由軸14機(jī)械地聯(lián)結(jié)到渦輪部分8上。壓縮機(jī)部分6包括空氣入口 16，且渦輪部分8包括排氣出口
18。進(jìn)氣系統(tǒng)20流體地連接到空氣入口 16上。進(jìn)氣系統(tǒng)20可調(diào)節(jié)進(jìn)入壓縮機(jī)部分6中的空氣。例如，進(jìn)氣系統(tǒng)20可除去或減少可由進(jìn)入空氣入口 16中的空氣攜帶的水分。排氣系統(tǒng)22流體地連接到排氣出口 18上。排氣系統(tǒng)22可在引入至環(huán)境之前調(diào)節(jié)從渦輪部分8傳遞的排出氣體。燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)2還可包括從動(dòng)負(fù)載30，其可采用發(fā)電機(jī)、栗或車(chē)輛的形式。
[0009]如圖2中所示，排氣系統(tǒng)22包括殼體40，其具有外表面42和限定排出氣體流動(dòng)通路46的內(nèi)表面44。排氣系統(tǒng)22包括布置在殼體40上的多個(gè)溫度傳感器，其中的一個(gè)在50處指出。溫度傳感器50可采用熱電偶的形式，熱電偶圍繞內(nèi)表面44沿周向成陣列，且暴露于排出氣體流動(dòng)通路46。按照示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，一個(gè)或更多個(gè)溫度傳感器50可與包括多組溫度傳感器的排出氣體系統(tǒng)22成組53布置。按照示例性實(shí)施例的另一個(gè)方面，各組均可包括三個(gè)溫度傳感器。
[0010]按照示例性實(shí)施例，燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)2包括燃燒器異常探測(cè)系統(tǒng)60，其可操作地連接到多個(gè)溫度傳感器50中的每一個(gè)上。應(yīng)當(dāng)理解的是，燃燒器異常探測(cè)系統(tǒng)60可與燃?xì)鉁u輪機(jī)4共同定位，或可在中央全局監(jiān)測(cè)站點(diǎn)中。因此，燃燒器異常探測(cè)系統(tǒng)60可接收來(lái)自單個(gè)監(jiān)測(cè)位置的數(shù)據(jù)，且從單個(gè)監(jiān)測(cè)位置同時(shí)監(jiān)測(cè)位于世界任何地點(diǎn)的多個(gè)燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)。與通過(guò)查看一定時(shí)間內(nèi)的排出氣體溫度趨勢(shì)來(lái)探測(cè)燃燒異常的現(xiàn)有系統(tǒng)相比，燃燒器異常探測(cè)系統(tǒng)60識(shí)別排氣系統(tǒng)22中的瞬時(shí)熱點(diǎn)和/或冷點(diǎn)的存在。燃燒器異常探測(cè)系統(tǒng)60包括CPU62、設(shè)有一組程序指令68的計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)64，以及存儲(chǔ)器70。如下文更完整所述，燃燒器異常探測(cè)系統(tǒng)60可操作地連接到報(bào)警器74上，其可在探測(cè)燃燒異常后提供視覺(jué)和/或聽(tīng)覺(jué)報(bào)警。
[0011]如圖3中所示，探測(cè)燃燒異常的方法200植入在程序指令68中。首先，在框202中，燃燒異常探測(cè)系統(tǒng)60確定燃?xì)鉁u輪機(jī)4是否已經(jīng)運(yùn)行達(dá)預(yù)定時(shí)間段。如果燃?xì)鉁u輪機(jī)4未運(yùn)行達(dá)預(yù)定時(shí)間段，則如框204中所示，不采用動(dòng)作。在框206中，如果燃?xì)鉁u輪機(jī)4已經(jīng)運(yùn)行達(dá)至少預(yù)定時(shí)間段內(nèi)，則排出氣體溫度從各個(gè)溫度傳感器50收集到，且與平均排出氣體溫度相比較。在框208中，作出任何溫度傳感器50是否故障的確定。如果感測(cè)溫度偏離平均排出氣體溫度大于閾值，則傳感器認(rèn)作是故障的。在一個(gè)實(shí)例中，閾值可為±300°F(149°C)。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解的是，閾值可變化。
[0012]在框210中，如果沒(méi)有指出故障的溫度傳感器，則溫度在各組53中的各個(gè)溫度傳感器50處采集到。如果在框208中，指出故障的溫度傳感器，則那些傳感器標(biāo)記為忽略的，且在框212中形成新組，且在框210中，溫度在各個(gè)新組中的任何其余溫度傳感器處收集到。在框220中，作出任何一個(gè)溫度傳感器50是否感測(cè)到偏離(高于或低于)平均排氣溫度的溫度的確定。燃燒異常探測(cè)系統(tǒng)60可獨(dú)立地查看各個(gè)傳感器50，或可查看各組53中的各個(gè)傳感器50。如果所有溫度傳感器50都報(bào)告指出從平均排氣溫度的類(lèi)似偏離的溫度，則在步驟230中作出附加的比較。然而，如果溫度傳感器50中的一個(gè)或更多個(gè)不同于其它溫度傳感器50而偏離，則方法200回到步驟210。
[0013]例如，在框230中，燃燒異常探測(cè)系統(tǒng)60可查看組中的所有傳感器50，且確定組中的最大感測(cè)溫度是否大于第一閾值α，組中的中間感測(cè)溫度是否大于第二閾值β，以及組中的平均溫度是否大于第三閾值S。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解的是，第一閾值、第二閾值和第三閾值中的各個(gè)的值可取決于燃?xì)鉁u輪機(jī)4的細(xì)節(jié)改變。如果最大感測(cè)溫度、中間感測(cè)溫度和平均感測(cè)溫度中的一個(gè)或更多個(gè)超過(guò)第一閾值、第二閾值和第三閾值中的對(duì)應(yīng)一個(gè)，則在框240中，組標(biāo)記為指出瞬時(shí)燃燒異常，且儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器70中，計(jì)數(shù)器在框250中增加，且方法回到框202來(lái)在第二時(shí)間段內(nèi)探測(cè)溫度。如果燃燒異常在預(yù)定時(shí)段內(nèi)持續(xù)，例如，組重復(fù)地標(biāo)記為指出連續(xù)時(shí)間段內(nèi)的燃燒異常，則燃燒器異常探測(cè)系統(tǒng)60可生成指出異常在排氣系統(tǒng)22中持續(xù)的報(bào)警74。按照示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，如果組標(biāo)記為指出40個(gè)連續(xù)一分鐘時(shí)間段中的各個(gè)中異常，則報(bào)警器74可在框260中觸動(dòng)。當(dāng)然，各個(gè)時(shí)段的持續(xù)時(shí)間和指出持續(xù)的具有異常的連續(xù)時(shí)段的數(shù)目可變化。
[0014]此時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解的是，示例性實(shí)施例提供了用于探測(cè)燃?xì)鉁u輪機(jī)的排氣系統(tǒng)中的燃燒異常的系統(tǒng)及方法。相比于依靠一定時(shí)間內(nèi)的溫度趨勢(shì)的現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)，示例性實(shí)施例識(shí)別瞬時(shí)燃燒異常，確定異常是否持續(xù)，且如果異常持續(xù)達(dá)預(yù)定時(shí)間段則使報(bào)警器發(fā)聲。
[0015]盡管僅結(jié)合了有限數(shù)目的實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不限于此公開(kāi)實(shí)施例。相反，本發(fā)明可改變以結(jié)合迄今未描述的但與本發(fā)明的精神和范圍相當(dāng)?shù)娜魏螖?shù)目的變型、改型、置換或等同布置。此外，盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但將理解的是，本發(fā)明的方面可僅包括一些所述實(shí)施例。因此，本發(fā)明未看作由前述描述限制，但僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種監(jiān)測(cè)燃?xì)鉁u輪機(jī)中的燃燒異常的方法，所述方法包括: 感測(cè)布置在所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的排氣系統(tǒng)中的多個(gè)溫度傳感器中的每一個(gè)處的排出氣體溫度； 將所述多個(gè)溫度傳感器中的每一個(gè)處的所述排出氣體溫度與平均排氣溫度相比較； 確定所述多個(gè)溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)處的所述排出氣體溫度是否偏離所述平均排氣溫度達(dá)預(yù)定閾值；以及 識(shí)別感測(cè)到偏離所述平均排氣溫度大于所述預(yù)定閾值的溫度的所述多個(gè)溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)處的瞬時(shí)燃燒異常。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括:將所述多個(gè)溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)組合成組。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括:確定所述組中的所述多個(gè)溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)中的每一個(gè)是否感測(cè)到偏離所述平均排氣溫度的溫度。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括:確定由所述組中的所述多個(gè)溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)探測(cè)到的最大感測(cè)溫度、由所述組中的所述多個(gè)溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)探測(cè)到的平均感測(cè)溫度，以及如果所述組中的所述多個(gè)溫度傳感器中的所有都感測(cè)到偏離所述平均排氣溫度的溫度，則確定由所述組中的多個(gè)溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)探測(cè)到的平均感測(cè)溫度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括:將所述最大感測(cè)溫度與第一閾值相比較，將所述平均感測(cè)溫度與第二閾值相比較，以及將平均溫度與第三閾值相比較。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，識(shí)別所述瞬時(shí)燃燒異常包括確定所述最大感測(cè)溫度超過(guò)所述第一閾值，所述平均感測(cè)溫度超過(guò)所述第二閾值，以及所述平均感測(cè)溫度超過(guò)所述第三閾值中的一個(gè)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括:觸發(fā)報(bào)警器來(lái)指出所述瞬時(shí)燃燒異常。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括:在多個(gè)連續(xù)時(shí)間段中的每一個(gè)內(nèi)識(shí)別所述瞬時(shí)燃燒異常。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括:如果所述瞬時(shí)燃燒異常在預(yù)定數(shù)目的連續(xù)時(shí)間段內(nèi)指出，則觸發(fā)報(bào)警器來(lái)指出所述瞬時(shí)燃燒異常。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)連續(xù)時(shí)間段中的每一個(gè)均包括一 (I)分鐘。11.一種燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)，包括: 包括空氣入口的壓縮機(jī)部分； 可操作地連接至所述壓縮機(jī)部分的渦輪部分，所述渦輪部分包括排氣出口 ； 流體地連接至所述壓縮機(jī)部分和所述渦輪部分的燃燒器組件； 流體地連接至所述空氣入口的進(jìn)氣系統(tǒng)； 流體地連接至所述排氣出口的排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)包括構(gòu)造成探測(cè)經(jīng)過(guò)所述排氣系統(tǒng)的排出氣體的溫度的多個(gè)溫度傳感器;以及 可操作地連接至所述多個(gè)溫度傳感器中的每一個(gè)的燃燒異常探測(cè)系統(tǒng)，所述燃燒異常探測(cè)系統(tǒng)包括具有與之包含的程序指令的計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)，所述程序指令可由處理電路讀取來(lái)促使所述處理電路執(zhí)行方法，所述方法包括: 感測(cè)布置在所述排氣系統(tǒng)中的所述多個(gè)溫度傳感器中的每一個(gè)處的排出氣體溫度； 將所述多個(gè)溫度傳感器中的每一個(gè)處的所述排出氣體溫度與平均排出氣體溫度相比較； 確定所述多個(gè)溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)處的所述排出氣體溫度是否偏離所述平均排氣溫度達(dá)預(yù)定閾值；以及 識(shí)別感測(cè)到偏離所述平均排氣溫度大于所述預(yù)定閾值的溫度的所述多個(gè)溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)處的瞬時(shí)燃燒異常。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述程序指令可由處理電路讀取來(lái)促使所述處理電路將所述多個(gè)溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)組合成組。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述程序指令可由處理電路讀取來(lái)促使所述處理電路確定所述組中的所述多個(gè)溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)中的每一個(gè)是否感測(cè)到偏離所述平均排氣溫度的溫度。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述程序指令可由處理電路讀取來(lái)促使所述處理電路確定由所述組中的所述多個(gè)溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)探測(cè)到的最大感測(cè)溫度、由所述組中的所述多個(gè)溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)探測(cè)到的平均感測(cè)溫度，以及如果所述組中的所述多個(gè)溫度傳感器中的所有都感測(cè)到偏離所述平均排氣溫度的溫度，則確定由所述組中的多個(gè)溫度傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)探測(cè)到的平均感測(cè)溫度。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述程序指令可由處理電路讀取來(lái)促使所述處理電路將所述最大感測(cè)溫度與第一閾值相比較，將所述平均感測(cè)溫度與第二閾值相比較，以及將所述平均溫度與第三閾值相比較。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，識(shí)別所述瞬時(shí)燃燒異常包括確定所述最大感測(cè)溫度超過(guò)所述第一閾值，所述平均感測(cè)溫度超過(guò)所述第二閾值，以及所述平均感測(cè)溫度超過(guò)所述第三閾值中的一個(gè)。17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述程序指令可由處理電路讀取來(lái)促使所述處理電路觸發(fā)報(bào)警器來(lái)指出所述瞬時(shí)燃燒異常。18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述程序指令可由處理電路讀取來(lái)促使所述處理電路識(shí)別多個(gè)連續(xù)時(shí)間段中的每一個(gè)中的瞬時(shí)燃燒異常。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，如果在預(yù)定數(shù)目的連續(xù)時(shí)間段內(nèi)指出所述瞬時(shí)燃燒異常，則所述程序指令可由處理電路讀取來(lái)促使所述處理電路觸發(fā)報(bào)警器來(lái)指出所述瞬時(shí)燃燒異常。20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)連續(xù)時(shí)間段中的每一個(gè)包括一(I)分鐘。
【文檔編號(hào)】G01K3/06GK106068366SQ201580015179
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2015年3月12日 公開(kāi)號(hào)201580015179.0, CN 106068366 A, CN 106068366A, CN 201580015179, CN-A-106068366, CN106068366 A, CN106068366A, CN201580015179, CN201580015179.0, PCT/2015/20147, PCT/US/15/020147, PCT/US/15/20147, PCT/US/2015/020147, PCT/US/2015/20147, PCT/US15/020147, PCT/US15/20147, PCT/US15020147, PCT/US1520147, PCT/US2015/020147, PCT/US2015/20147, PCT/US2015020147, PCT/US201520147
【發(fā)明人】K.W.米勒, R.J.亞西洛, M.F.萊蒙
【申請(qǐng)人】通用電氣公司