一种基于排温测点相关性的燃机燃烧系统在线监测方法技术方案

一种基于排温测点相关性的燃机燃烧系统在线监测方法，本发明专利技术涉及燃机燃烧系统在线监测方法。本发明专利技术是要解决现有技术无法实现燃烧系统早期预警的问题，而提出的一种基于排温测点相关性的燃机燃烧系统在线监测方法。该方法是通过步骤一、n个温度测点在t时刻测得温度；二、得到和三、根据步骤二得到的和确定四、定义关系系数五、αi的范围为[αi1,αi2]；六、将上限αi1、下限αi2和αi作为极半径在极坐标内以为极角描点，并将所描点从i＝1至i＝n用直线顺次连接起来，再用直线连接i＝1和i＝n处所描的点，得到一个封闭的多边形；若极半径αi的范围为[αi1,αi2]，则燃气轮机处于正常运行状态等步骤实现的。本发明专利技术应用于燃机燃烧系统在线监测领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于排温测点相关性的燃机燃烧系统在线监测方法
本专利技术涉及燃机燃烧系统在线监测方法，特别涉及一种基于排温测点相关性的燃机燃烧系统在线监测方法。
技术介绍
随着技术的进步，燃气轮机以其结构紧凑、启动快、运行平稳、热效率高等优势已成为21世纪核心动力装备之一。异常检测与故障诊断技术是保障燃气轮机安全运行的重要手段。燃烧室是燃气轮机的重要组成部分，其工作条件恶劣，故障频发，且一旦损坏后果十分严重，因此加强燃烧室的异常检测和故障诊断有着十分重要的意义。然而，由于燃烧室工作时，温度极高，现行的测温手段无法在这种条件下长期工作。而在实际运行时，当燃烧筒出现异常的时候，排温的结果也会出现异常，所以通过排温异常来判断燃烧筒的工作情况是否出现异常。因此,我们通过均匀布置在机组透平排气通道中的热电偶测量燃气轮机的排温，来间接反映燃烧室内的燃烧情况如图1。现有技术利用形状因子来实现排温的在线监测，其形状因子的定义为t时刻下，热偶测得的最高温与平均温度的比值，由于温度的突变会影响形状因子，所以便可以用一段时间内的形状因子的变化来推测燃机燃烧室是否发生了异常，如当形状因子突然高于正常范围，则说明机组的排温出现了异常。该方法主要是利用了各个温度测点之间的最高值来判断排温是否发生异常，仅仅使用了一组热电偶中的最大值，某些异常发生时，部分热电偶测得的温度出现了问题，但温度并不是这组热电偶所测得温度中的最大值，此时该方法不能及时检测出系统异常。GE公司开发的MARKVI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T4*的函数，具体函数是个经验公式：在上述公式里，温度均是以℉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。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。基于上述的公式和定义，MARKⅥ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：K1＝1.0；K2＝5.0；K3＝0.8在实际应用中发现，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。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有技术无法实现燃烧系统早期预警的问题，而提出的一种基于排温测点相关性的燃机燃烧系统在线监测方法。上述的专利技术目的是通过以下技术方案实现的：步骤一、在燃气轮机的排气端周向均匀地布置n个温度测点，n个温度测点在t时刻所测得的温度为Tt1,Tt2,…,Ttn；步骤二、在燃气轮机组正常运行的一段时间t1～t2内，根据n个温度测点在t时刻测得的温度Tt1,Tt2,…,Ttn、Tt1,Tt2,…,Ttn的平均温度以及第i号温度测点在t1～t2区间所测得温度的平均值得到和其中，和的推导过程为：式中，Tti为第i号温度测点在t时刻测得的温度，t时刻在时间t1～t2的区间内；Ti为i号温度测点在t1～t2区间所测得温度；步骤三、根据步骤二得到的和确定第i号温度测点对应的理论上的每个温度测点所测得的温度的平均温度步骤四、定义时间序列αi为实际的每个温度测点所测得的温度的平均温度与的关系系数步骤五、燃气轮机在正常模式下运行时，时间序列αi满足则αi的范围为[αi1,αi2]；其中，αi1为燃气轮机正常工作状态下温度测点1～n处αi所处范围的上限；αi2为燃气轮机正常工作状态下温度测点1～n处αi所处范围的下限；步骤六、将上限αi1、下限αi2和αi作为极半径在极坐标内以为极角描点，并将所描点从i＝1至i＝n用直线顺次连接起来，再用直线连接i＝1和i＝n处所描的点，得到一个封闭的多边形；若极半径αi的范围为[αi1,αi2]，则燃气轮机处于正常运行状态。专利技术效果本专利技术实现燃气轮机排温的在线监测，充分利用排温各个测点的数据信息，能够在燃烧系统故障早期检测出故障。与目前已知的同类实时监测方法相比，本专利技术可以更加准确的判断燃气轮机的燃烧室是否出现了故障,实现燃烧系统异常检测的早期预警，因此可以降低因为燃气轮机产生故障不能及时发现所造成的损失和可能。针对
技术实现思路
中提到的问题，本专利技术实现燃气轮机排温的在线监测，充分利用排温各个测点的数据信息，准确检测出异常演变过程，实现事故预警如图3和图4。附图说明图1为
技术介绍
提出的燃烧室及热电偶布置情况示意图；图2为
技术介绍
提出的燃烧监测的判别原理图；图3为具体实施方式一提出的燃气轮机处于非正常工作状态示意图；图4为具体实施方式一提出的燃气轮机处于正常工作状态示意图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式的一种基于排温测点相关性的燃机燃烧系统在线监测方法，具体是按照以下步骤实施的：步骤一、在燃气轮机的排气端周向均匀地布置n个温度测点，n个温度测点在t时刻所测得的温度为Tt1,Tt2,…,Ttn；步骤二、在燃气轮机组正常运行的一段时间t1～t2内(温度测点所测得的温度是t1～t2的有限个时刻的温度，具体个数与取样频率有关)，根据n个温度测点在t时刻测得的温度Tt1,Tt2,…,Ttn、Tt1,Tt2,…,Ttn的平均温度以及第i号温度测点在t1～t2区间所测得温度的平均值得到和其中，和的推导过程为：式中，Tti为第i号温度测点在t时刻测得的温度，t时刻在时间t1～t2的区间内；Ti为i号温度测点在t1～t2区间所测得温度；通过燃气轮机在正常模式下运行时间t1～t2温度测点测得的温度数据，拟合出式(1)中的函数关系；公式(1)为每个温度测点所测得的温度与1～n温度测点所测得温度的平均值之间的关系；为了使所得关系具有普适性，故选取了燃气轮机在正常工作状态的一段时间的温度测点所测温度来进行拟合；所得的关系(式(1))为每个温度测点与1～n温度测点所测得温度的平均值之间的关系；各个测点的拟合过程相互独立；故最后所得的关系为n个独立的式子；步骤三、根据步骤二得到的和确定第i号温度测点对应的理论上的每个温度测点所测得的温度的平均温度步骤四、定义时间序列αi为实际的每个温度测点所测得的温度的平均温度与的关系系数步骤五、燃气轮机在正常模式下运行时，时间序列αi满足则αi的范围为[αi1,αi2]；其中，αi1为燃气轮机正常工作状态下温度测点1～n处αi所处范围的上限；αi2为燃气轮机正常工作状态下温度测点1～n处αi所处范围的下限；步骤六、将上限αi1、下限αi2和αi作为极半径在极坐标内以为极角描点，并将所描点从i＝1至i＝n用直线顺次连接起来，再用直线连接i＝1和i＝n处所描的点，得到一个封闭的多边形；若极半径αi的范围为[αi1,αi2](若极半径为αi的多边形某处未超出半径为αi1或αi2的多边形范围)，则燃气轮机处于正常运行状态如图4；若在燃气轮机工作时αi超出范围[αi1,αi2](若极半径为αi的多边形某处超出半径为αi1或αi2的多边形范围)，则认为燃气轮机处于非正常工作状况如图3；利用了温度测点所测得的所有数据，更好地反映了燃气轮机的工作状态，实现了事故前预警。本实施方式效果：本实施方式实现燃气轮机排温的在线监测，充分利用排温各个测点的数据信息，能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于排温测点相关性的燃机燃烧系统在线监测方法，其特征在于一种基于排温测点相关性的燃机燃烧系统在线监测方法具体是按照以下步骤进行的：步骤一、在燃气轮机的排气端周向均匀地布置n个温度测点，n个温度测点在t时刻所测得的温度为Tt1,Tt2,…，Ttn；步骤二、在燃气轮机组正常运行的一段时间t1～t2内，根据n个温度测点在t时刻测得的温度Tt1,Tt2,…,Ttn、Tt1,Tt2,…,Ttn的平均温度以及第i号温度测点在t1～t2区间所测得温度的平均值得到和其中，和的推到过程为：T‾t=b^*Tti+a^(i=1,2,3,...,n)---(1)]]>b^=Σt=t1t2TtiT‾t-(t2-t1)T‾iT‾t‾Σt=t1t2Tti2-(t2-t1)T‾i2---(2)]]>a^=T‾t‾-b^T‾t---(3)]]>T‾t‾=Σt=t1t2T‾tt2-t1---(4)]]>式中，Tti为第i号温度测点在t时刻测得的温度，t时刻在时间t1～t2的区间内；Ti为i号温度测点在t1～t2区间所测得温度；步骤三、根据步骤二得到的和确定第i号温度测点对应的理论上的每个温度测点所测得的温度的平均温度T‾′i=b^*Ti+a^(i=1,2,3,...,n)---(5);]]>步骤四、定义时间序列αi为实际的每个温度测点所测得的温度的平均温度T‾=Σi=1nTin]]>与的关系系数αi=Ti′‾/T‾;]]>步骤五、燃气轮机在正常模式下运行时，时间序列αi满足αi～N(μi,σi)，则αi的范围为[αi1,αi2]；其中，αi1为燃气轮机正常工作状态下温度测点1～n处αi所处范围的上限；αi2为燃气轮机正常工作状态下温度测点1～n处αi所处范围的下限；步骤六、将上限αi1、下限αi2和αi作为极半径在极坐标内以为极角描点，并将所描点从i＝1至i＝n用直线顺次连接起来，再用直线连接i＝1和i＝n处所描的点，得到一个封闭的多边形；若极半径αi的范围为[αi1,αi2]，则燃气轮机处于正常运行状态。...

【技术特征摘要】
1.一种基于排温测点相关性的燃机燃烧系统在线监测方法，其特征在于一种基于排温测点相关性的燃机燃烧系统在线监测方法具体是按照以下步骤进行的：步骤一、在燃气轮机的排气端周向均匀地布置n个温度测点，n个温度测点在t时刻所测得的温度为Tt1,Tt2,…,Ttn；步骤二、在燃气轮机组正常运行的一段时间t1～t2内，根据n个温度测点在t时刻测得的温度Tt1,Tt2,…,Ttn、Tt1,Tt2,…,Ttn的平均温度以及第i号温度测点在t1～t2区间所测得温度的平均值得到和其中，和的推导过程为：式中，Tti为第i号温度测点在t时刻测得的温度，t时刻在时间t1～t2的区间内；Ti为i号温度测点在t1～t2区间所测得温度；步骤三、根据步骤二得到的和确定第i号温度测...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金福，刘娇，万杰，王彦飞，李飞，于达仁，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23