CN104729749A - 燃气涡轮燃烧器中的主动温度监测 - Google Patents

燃气涡轮燃烧器中的主动温度监测 Download PDF

Info

Publication number
CN104729749A
CN104729749A CN201410785720.3A CN201410785720A CN104729749A CN 104729749 A CN104729749 A CN 104729749A CN 201410785720 A CN201410785720 A CN 201410785720A CN 104729749 A CN104729749 A CN 104729749A
Authority
CN
China
Prior art keywords
burner
temperature
path
combustion
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410785720.3A
Other languages
English (en)
Inventor
U.P.德西尔瓦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Inc
Original Assignee
Siemens Power Generations Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Power Generations Inc filed Critical Siemens Power Generations Inc
Publication of CN104729749A publication Critical patent/CN104729749A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/22—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects
    • G01K11/24—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects of the velocity of propagation of sound
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/02—Arrangement of sensing elements
    • F01D17/08—Arrangement of sensing elements responsive to condition of working-fluid, e.g. pressure
    • F01D17/085—Arrangement of sensing elements responsive to condition of working-fluid, e.g. pressure to temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/22—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects
    • G01K11/26—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects of resonant frequencies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
    • G01K13/024—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow of moving gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/80—Diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/09—Purpose of the control system to cope with emergencies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/303—Temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

本发明涉及燃气涡轮燃烧器中的主动温度监测。包括工业燃气涡轮（IGT）燃烧器的燃气涡轮燃烧器的基于声波测温的主动温度监测通过添加声音发射器或声音收发器被结合到燃烧监测和控制系统中，发射器或收发器发生与例如动态压力传感器的多个热声传感器在视线上的声波。声波传输飞渡时间由控制器测量并且与沿视线的路径温度相关联。声音传输路径用作可选地用于标定主导模式被动整体温度测量的绝对温度测量。在基于集成热声压力的传感器和监测/控制系统实施例中，控制器将燃烧热声属性的性能相关联以通过小波或傅里叶分析技术来识别燃烧异常、利用主导模式频率分析技术来确定整体温度特征、利用声音传输和飞渡时间分析技术来确定绝对主动路径温度。

Description

燃气涡轮燃烧器中的主动温度监测
相关申请的交叉引用
本申请以引用的方式整体地结合下述一并在审的美国专利申请，就像这些专利申请在本文被完整地阐述的那样：
在同一日同时提交的序列号未知、案卷号2013P10742US（Siemens 207）的“Multi Functional Sensor System For Gas Turbine Combustion Monitoring And Control”；
在2010年12月14日提交的序列号12/967,148、公布号US2012/0150413的“Gas Turbine Engine Control Using Acoustic Pyrometry”；
在2013年3月14日提交的序列号13/804,132的“Temperature Measurement in a Gas Turbine Engine Combustor”。
本申请还以引用的方式全文结合于2010年12月14日授权的美国专利号7,853,433的“Combustion Anomaly Detection Via Wavelet Analysis of Dynamic Sensor Signals”，就像该文献在本文被完整地阐述的那样。
技术领域
本发明涉及燃气涡轮发动机中的燃烧器的燃烧监测和控制，包括异常检测和分类，所述燃气涡轮发动机例如包括工业燃气涡轮（IGT）发动机、其他类型的静止燃气涡轮、航海、航空和其他运输工具的燃气涡轮发动机。更具体地，本文所公开的监测和控制方法和设备的实施例采用用于燃烧器温度确定以及燃烧异常检测和分类的共用感测和控制系统。在本文所公开的实施例中，热声传感器、声音发射器和/或收发器的阵列被用于实时主动燃烧器温度确定、异常检测或异常分类中的一者或多者。
背景技术
诸如用于任何终端使用应用的燃气涡轮发动机的燃烧涡轮通常包括压缩器部段、燃烧器部段、涡轮部段和排气部段。在操作中，压缩器部段引导并压缩环境空气。燃烧器部段总体上可包括多个燃烧器，所述燃烧器用于接收压缩空气并将其与燃料混合以形成燃料/空气混合物。燃料/空气混合物由每个燃烧器燃烧以形成热工作气体，该热工作气体可被引导到涡轮部段，该热工作气体在涡轮部段处膨胀通过交替排的静止翼型和旋转翼型，并且被用于产生可驱动转子的功率。离开涡轮部段的膨胀气体可经由排气部段从发动机排出。
诸如火焰逆燃的燃烧异常公知发生在燃气涡轮发动机的燃烧部段中。火焰逆燃是当空气和燃料混合物的紊流燃烧速度超过燃烧器组件中的轴向流速时可能导致的局部化现象，从而导致火焰锚定至燃烧器组件中/周围的一个或多个部件上，例如围绕燃烧室设置的衬件。如果逆燃状况保持延长的时间段而不加以校正，则锚定火焰可能会烧穿所述部件。因此，火焰逆燃和/或其他燃烧异常可能导致不想要的损坏，并且甚至可能毁坏燃烧发动机部件，使得可能有必要修复或更换这种部件。
在单个燃烧器处的燃料/空气混合物在发动机操作期间被控制，以保持一个或多个操作特征处于预定范围内，例如以保持期望效率和/或功率输出、控制污染物水平、防止压力振荡并且防止熄火。在已知类型的控制布置中，整体涡轮排气温度也可作为参数被监测，该参数可被用于监测发动机的操作状况。例如，控制器可监测测量涡轮排气温度，并且排气处的温度的测量变化可能导致控制器改变发动机的操作状况。
目前，存在多种不同类型的传感器和感测系统，其被用于监测燃烧并且保持用于发动机保护的燃烧过程的稳定性的领域中。例如，动态压力传感器被用于燃烧稳定性和谐振控制。无源视觉（光学可见光和/或红外光谱）传感器、离子传感器和盖革米勒检测器被用于检测燃烧器中的点火/熄火，而热偶被用于逆燃检测。
具体地，借助于传感器，例如动态压力传感器、加速度计、高温麦克风、光学传感器和/或离子传感器，美国专利7,853,433通过采样并随后小波分析代表燃烧状况的燃烧器热声振荡来检测并分类燃烧异常。美国公布US2012/0150413采用IGT排气系统中的声波测温来确定一个或多个发动机燃烧器内的上游整体温度。声音信号从声音发射器被发射并且由多个声音接收器来接收。每个声音信号限定在相应发射器和接收器的对之间的不同声音路径线路。所发射的信号的飞渡时间被确定并且被处理以确定路径温度。多个路径温度可被结合并处理以确定在测量部位处的整体温度。所确定的路径或整体温度或两者可被用于与燃烧器中的上游温度相关联。在审的美国专利申请13/804,132通过识别在发动机中位于涡轮上游（例如，在燃烧器中）的第一位置处的声音频率利用所谓的主导模式方法以及利用用于确定第一整体温度值的频率来计算燃烧器内的整体温度，第一整体温度值与声音频率和计算的恒定值成正比。工作气体的标定第二温度在发动机中的第二位置（例如，发动机排气）中被确定。利用标定第二温度来执行反向计算，以确定在第一位置处该工作气体的温度值。该第一温度值与反向计算的温度值相比较，以将计算的恒定值改变为重计算的恒定值。可基于该重计算的恒定值来确定在燃烧器处的后续第一温度值。
因此，与燃烧相关的不同不利状况目前需要单独的传感器设计和/或单独的感测系统以检测这些状况。公知组合的IGT和其他类型的燃气涡轮发动机监测和控制系统传感器和检测方法并没有覆盖所有可能的不利燃烧故障检测。在单个燃烧涡轮发动机中安装不同类型的不同传感器和感测系统增加了安装成本和维护费用。此外，不同的传感器和感测系统内在地引入了总体发动机控制系统中的响应滞后和延迟。
因此，本领域需要一种集成燃气涡轮发动机监测和控制系统，其用于检测各种各样的可能燃烧器故障，或者在燃烧期间在共用传感器以及（需要的话）公共控制器的情况下更令人满意地预兆故障。
本领域还需要一种燃气涡轮发动机主动温度监测系统，其实时地确定实际燃烧器温度而不需要从发动机内的其他位置获得基准温度，例如已知的整体温度系统，该整体温度系统基于在发动机排气系统中获得的温度测量结果来反向计算燃烧器温度。
还需要一种主动温度监测系统，其共用通常结合燃烧涡轮监测和控制系统使用的传感器，使得主动温度监测可集成在该监测和控制系统内。
发明内容
本发明的实施例的目的是形成一种集成燃气涡轮监测和控制系统，其用于检测各种各样的可能燃烧器故障，或者在燃烧期间在燃烧期间在共用传感器以及（需要的话）公共控制器的情况下更令人满意地预兆故障。
本发明的实施例的另一目的是形成一种燃气涡轮主动温度监测系统，其实时地确定一个或多个燃烧器中的实际燃烧器温度而不需要从发动机内的其他位置获得基准温度，例如已知的整体温度系统，该整体温度系统基于在发动机排气系统中获得的温度测量结果来反向计算燃烧器温度。
本发明的实施例的另一目的是形成一种主动温度监测系统，其共用通常结合燃烧涡轮监测和控制系统使用的传感器，使得主动温度监测可集成在该监测和控制系统内。
这些以及其他目的通过燃烧监测和控制系统在本发明的一个或多个实施例中被实现，所述燃烧监测和控制系统可识别并分类燃烧异常并且主动地控制发动机燃烧器内的燃气涡轮燃烧过程。该系统的实施例结合选择性地阵列在燃烧器中的至少一对热声动态压力传感器。所述热声传感器以高灵敏度来测量燃烧器的振动响应，该振动响应在燃烧过程中被产生。传感器输出被用于监测和控制系统控制器中，以利用小波分析或已知的傅里叶分析技术来识别异常。整体温度也使用声音频率分析技术被监测。
可选地，基于声波测温的主动温度监测单独地或与本文描述的本发明其他实施例一起被结合到监测和控制系统中，这通过添加声音发射器或声音收发器来实现，所述声音发射器或声音收发器与至少一个配对热声传感器或者多个热声传感器同视线的方式发射声波。声音传播飞渡时间由控制器来测量，并且与沿视线的路径温度相关联。主动路径温度可由控制器来处理，以确定燃烧器整体温度。跨过燃烧器气体路径的声音传播路径用作绝对温度测量。在一些实施例中，燃烧器声波测温系统被用于利用主导模式方法来标定被动整体温度测量。因此，在基于声音频率的整体温度监测系统被结合到共用控制和监测系统中时，由声波测温方法确定的主动路径温度可被用作用于标定并支持所述整体温度监测系统的第二或基准温度读数。
在一些实施例中，集成监测和控制系统的所有监测功能可利用共享的一对热声传感器或更大阵列的热声传感器来执行，所述热声传感器用作燃烧动态热声振动/波接收器和声音发射器。在这种集成基于热声压力的传感器和监测/控制系统中，该控制器与燃烧热声属性的性能相关联，以便通过小波或傅里叶分析技术来识别燃烧异常；利用主导模式频率分析技术来确定燃烧器内的整体温度特征以及利用声音传播和声波测温的飞渡时间分析技术来确定燃烧器内的绝对主动路径温度。
具有多功能传感器的该监测和控制系统的实施例这样操作：评估用于燃烧异常的动态压力传感器数据，并且同时还实时地连续地监测精确燃烧气体温度。一旦该监测和控制系统检测到存在故障异常，则其结合监测燃烧器气体温度来评估该故障，以分类或确定故障类型。该系统分类各种类型的形成燃烧异常，并且具有能力来预测点火、熄火、逆燃。该系统实施例还监测燃烧器篮的振动响应和谐振（低、中等和高频率动态特征）。如上所述，通过监测/控制系统的实施例实现的精确实时、连续主动绝对路径温度监测和/或整体平均温度监测可用于优化发动机控制和性能。本发明的该系统的实施例在任何类型的公知燃烧器结构（不论是罐、罐环形或环形结构）中被实施，以在发动机操作期间控制并调节燃气涡轮燃烧控制过程。
本发明的实施例涉及用于主动地监测燃气涡轮发动机的燃烧器中的温度的方法，所述方法包括：将至少一个声音发射器和至少一个热声传感器设置在燃气涡轮燃烧器中，所述热声传感器被取向在与所述发射器不同的声音路径线路中。所述传感器能够产生表明包括燃烧热声振荡的热声振荡的传感器输出信号。所述至少一个发射器和至少一个传感器被联接到控制器，所述控制器能够使得所述至少一个发射器在所述燃烧器内发射声音信号并且能够将传感器输出信号与燃烧状况相关联，所述燃烧状况至少包括燃烧温度。从所述至少一个发射器发射声音信号。从所述至少一个声音发射器接收所述声音信号。利用所述至少一个热声传感器来产生包括所接收的声音信号的属性的动态传感器输出信号。确定沿每个声音路径线路行进的声音信号的飞渡时间。处理沿每个声音路径线路行进的声音信号的飞渡时间以确定沿每个相应声音路径线路的相应燃烧器路径温度。
本发明的其他实施例涉及一种用于监测燃气涡轮发动机的燃烧器中的温度的系统，所述系统包括：至少一个声音发射器和至少一个热声传感器，所述热声传感器被取向在与所述至少一个发射器不同的声音路径线路中，所述至少一个传感器能够产生表明包括燃烧热声振荡的热声振荡的相应传感器输出信号。控制器被联接到所述至少一个发射器和所述至少一个传感器，并且能够使得所述至少一个发射器在所述燃烧器内发射声音信号并且通过如下操作能够将传感器输出信号与至少包括燃烧温度的燃烧状况相关联：从所述至少一个发射器发射声音信号；以及从所述至少一个声音发射器接收所述声音信号。利用所述至少一个热声传感器来产生包括所接收的声音信号的属性的动态传感器输出信号。所述控制器确定沿每个声音路径线路行进的声音信号的飞渡时间，以及处理沿每个声音路径线路行进的声音信号的飞渡时间以确定沿每个相应声音路径线路的相应燃烧器路径温度。
本发明的附加实施例涉及燃气涡轮设备，所述燃气涡轮设备包括：压缩器部段；燃烧器部段，所述燃烧器部段包括多个燃烧器，每个燃烧器包括用于调节燃料/空气混合物的喷射器系统；涡轮部段；以及用于监测每个相应燃烧器中的温度的系统。所述温度监测系统具有：至少一个声音发射器和至少两个热声传感器的阵列，每个热声传感器被分别取向在与所述至少一个发射器不同的声音路径线路中，所述传感器能够产生表明包括燃烧热声振荡的热声振荡的相应传感器输出信号。所述温度监测系统还具有控制器，所述控制器被联接到所述至少一个发射器和所述传感器，并且能够使得所述至少一个发射器在所述燃烧器内发射声音信号并且通过如下操作能够将传感器输出信号与至少包括燃烧温度的燃烧状况相关联：从所述至少一个发射器发射声音信号，从所述至少一个声音发射器接收所述声音信号，以及利用所述热声传感器来产生包括所接收的声音信号的属性的动态传感器输出信号。所述控制器确定沿每个声音路径线路行进的声音信号的飞渡时间，以及处理沿每个声音路径线路行进的声音信号的飞渡时间以确定沿每个相应声音路径线路的相应燃烧器路径温度。
本发明的相应目的和特征可由本领域技术人员结合地或分开地以任何组合或子组合的方式来应用。
附图说明
通过结合附图来考虑下述详细说明将容易地理解本发明的教导，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的燃气涡轮发动机的透视截面图，示出了用于确定燃烧器主动温度和/或燃烧异常以及这些异常的分类的系统的实施；
图2是根据本发明的实施例的燃气涡轮燃烧器的截面图，所述燃气涡轮燃烧器包括用于确定燃烧器主动温度和/或燃烧异常以及这些异常的分类的系统的实施例；
图3是根据本发明的方面的用于确定燃烧器主动温度和/或燃烧异常以及这些异常的分类的系统的另一实施例的截面图；
图4是在用于确定燃烧器主动温度和/或燃烧异常以及这些异常的分类的系统中实施本发明的实施例的控制器的实施例的框图；以及
图5是根据本发明的实施例的示出用于确定燃烧器主动温度和/或燃烧异常以及这些异常的分类的方法的实施例的实施的流程图。
为了有助于理解，使用了相同的附图标记，以在可能的情况下指代对于附图共用的相同元件。
具体实施方式
在阅读下述说明之后，本领域技术人员将清楚地认识到，本发明的教导可容易地用于燃烧监测和控制系统中，所述燃烧监测和控制系统可识别并分类燃烧异常并且还主动地控制发动机燃烧器内的燃气涡轮燃烧过程。所述方法和系统的一些实施例包括一个或多个热声动态压力传感器，其在燃烧器内选择性地取向或阵列。热声传感器测量在燃烧过程中所产生的燃烧器的振动响应。传感器输出被用于监测和控制系统控制器中，以利用小波或傅里叶分析技术来识别异常。在一些实施例中，还使用主导模式声音频率分析技术来监测整体温度。
在一些实施例中，基于声波测温的主动温度监测单独地或与本文描述的本发明的其他实施例一起被并入该监测和控制系统中，这通过添加声学发射器或声学接收器来实现，所述声学发射器或声学接收器以与至少一个或多个热声传感器同视线的方式发射声波。声音传播飞渡时间由控制器来测量并且与沿视线的路径温度相关联。在一些实施例中，主动路径温度由控制器处理以确定燃烧器整体温度。跨过燃烧器气体路径的声音传播路径用作绝对温度测量，并且可被用于利用主导模式方法来标定被动整体温度测量。因此，当其被结合到常规控制和监测系统中时，由声波测温方法确定的主动路径温度可用作用于标定并支持基于声音频率的整体温度监测系统的第二温度读数。
可利用热声传感器的共享阵列来执行集成监测和控制系统的监测功能，所述热声传感器用作燃烧动态热声振动/波接收器和声音发射器两者。在这种实施例中，至少一个传感器执行发射器功能，并且至少一个传感器执行接收器功能。优选地，至少两个或更多个接收传感器被用于阵列中。在这种集成基于热声压力的传感器和监测/控制系统实施例中，所述控制器将热声传感器输出与燃烧属性相关联，以便：通过小波或傅里叶分析技术来识别燃烧异常；利用主导模式频率分析技术来确定燃烧器内的整体温度特征，以及利用传输和飞渡时间热声分析技术来确定燃烧器内的绝对主动路径温度。
监测和控制系统结构
参考图1和2，示出了示例性工业燃气涡轮发动机10。示例性发动机10包括压缩器部段12、燃烧器部段14、涡轮部段16、和排气部段或系统18。燃烧器部段14包括多个燃烧器20。每个燃烧器20具有燃烧器壳22、盖板24、以及一个或多个可选压力端口25。燃烧器衬件或篮26和过渡导管27限定用于将热工作气体传输到涡轮部段16的通道。本发明的系统可与已知燃烧器尺寸燃气涡轮发动机设计操作，包括在基于静态陆地或运输工具应用的罐、罐环形或环形构造燃烧器。
在发动机10的操作期间，来自压缩器部段12的压缩空气被提供至燃烧器部段14，在该处压缩空气与由燃烧器14中的燃料喷射系统28供应的燃料结合。燃料/空气混合物被点火以形成包括热工作气体的燃烧产物。可能理解的是，燃料和空气的燃烧可发生在沿通过燃烧器衬件或篮26和过渡导管27至涡轮部段16的入口的路径的各个轴向位置处。热工作气体膨胀通过涡轮部段16，并且通过排气部段/系统18来排出。
参考图1和2，根据本发明的一方面，提供燃烧监测和控制系统29，其可识别并分类燃烧异常并且主动地控制发动机10燃烧器20中的一个或多个内的燃气涡轮燃烧过程。在这方面，发动机10可包括一个或多个监测和控制系统29，例如用于每个燃烧器20的一个系统29，或者单个系统29可用于发动机10的每个燃烧器14。类似地，燃烧器20集群可由一个系统29使用，而其他集群由其他系统使用。因此，用于发动机10的联合监测系统可确定相应燃烧器之间的差异并且比较它们的相对性能，而不管何种发动机燃烧器结构或取向由发动机设计采用：不管是基于静态陆地的涡轮发动机还是用于航空、海洋或陆地运输工具应用的运输工具发动机。
如图2和3所示，系统29包括多个热声传感器的阵列，所述热声传感器能够产生表明每个相应监测和控制燃烧器20中的燃烧热声振荡的相应传感器输出信号。其他系统实施例可构造有至少一个（但优选地，至少两个或更多个）热声传感器。由这些声音传感器感测的声音频率和幅值作为在工作燃烧气体中的燃烧事件的结果而产生，这限定在燃烧器20热气体路径内发生的声音源。监测和控制系统29被构造成将感测到的热声振荡信息转换为使得能够辨别感兴趣的燃烧异常的发生的形式。由此，火焰逆燃事件和感兴趣的其他类型的燃烧异常可被检测到并且从燃烧器14的感测热声振荡被提取，所述热声振荡由定位在燃烧器14中和/或周围的传感器监测。取决于系统29构造和应用，热声传感器包括动态压力传感器、麦克风、光学传感器或离子传感器涡轮入口传感器中的一者或多者的任何组合。压力传感器感测燃烧器20中的热声振荡的幅值以及脉动频率。高温麦克风可被用于测量燃烧器14中的声音波动。光学传感器可被用于测量燃烧器20内的动态光学信号。离子传感器可被用于测量燃烧器20内的动态离子活动。
如图2示意性示出的示例性热声传感器阵列包括已知构造声音发射器30以及多个已知动态压力传感器32，所述传感器通过已知安装结构和方法（例如，J形管或耙）被轴向且径向地阵列布置在燃烧器20内。具体地，一对传感器32被联接到盖板24并且通过相应压力端口25与燃烧器工作气体处于压力连通。其他示例性传感器32和34轴向阵列布置在盖板24下游，在燃烧器壳22内靠近燃烧器篮或衬件26、在所谓的主区域（PZ）中以及靠近过渡件27与涡轮部段16的结合部。PZ中的传感器34A和34E位置有用地用于测量主区域温度PZT。靠近过渡件27与涡轮部段16的结合部定位的传感器32用于测量涡轮入口温度TIT。在图3中，传感器是径向/周向阵列的收发器34A-34H，它们能够沿由虚线示出的视线路径发射和接收声音振荡波。虽然图3中的一些传感器围绕燃烧器壳22周向地阵列，但是替代性地所述传感器可围绕燃烧器衬件26或过渡件27阵列。其他类型的已知传感器（例如，单独热偶温度传感器或热偶阵列）可用于燃气涡轮发动机内。例如在图1和3中，热偶36测量燃烧器20中的燃烧温度，热偶38测量排气系统18中的排气温度。
如在图3和4中更详细地示出的，监测和控制系统29包括联接到传感器30、32的控制器40，该控制器能够将传感器输出信号与监测部段42中的燃烧温度相关联并且在分析部段44中执行燃烧过程的燃烧动态分析。监测部段42和动态分析部段44输出由燃气涡轮控制系统46利用，所述燃气涡轮控制系统能够将控制信号发送到其他燃气涡轮控制子系统，包括诸如燃料喷射系统28的工业燃气涡轮（IGT）控制子系统，以便响应于燃烧器20内的监测燃烧状况的变化来卸载或关闭发动机10。
参考如图3所示的示例性控制器40实施例，其包括一个或多个处理器50、系统存储器52和用于与相关发动机10控制装置交接的输入/输出控制装置54，例如燃料喷射控制系统28、声音发射器30、传感器32和声音收发器34、网络、其他计算装置、用于操作者/使用者的人机接口等。控制器40还可包括一个或多个模数转换器56A和/或允许控制器40与传感器32、收发器34和/或用于接收模拟传感器信息的其他系统部件交接所必要的其他部件。替代性地和/或此外，系统29可包括在传感器32、收发器34和控制器40之间交接的一个或多个模数转换器56B。作为又另一示例，一些传感器32或收发器34可具有与其集成或者以其他方式能够将感测信息的数字表示直接传送至控制器40的模数转换器56C。
处理器50可包括一个或多个处理装置，例如通用目的计算机、微计算机或微控制器。处理器50还可包括一个或多个处理装置，例如中央处理单元、专用数字信号处理器（DSP）、可编程和/或可重编程技术和/或专用部件，例如专用集成电路（ASIC）、可编程门阵列（例如，PGA、FPGA）。
存储器66可包括用于存储可由处理器50执行的计算机程序代码的区域、以及用于存储用于处理的数据的区域，例如用于计算小波变换、傅里叶变换或用于操作监测和控制系统29的其他执行数学操作的存储器区域，如在下文更完整地描述的。由此，本发明的各个方面可被实施为具有代码的计算机程序产品，所述代码被构造成执行感兴趣的燃烧发动机异常、燃烧动态以及本文更详细地描述的发动机控制功能的检测。
由此，处理器50和/或存储器52被编程有足够的代码、变量和配置文件等，以使得控制器40能够执行器指定监测和控制功能。例如，控制器40可操作性地构造成感测热声状况、基于来自一个或多个传感器32、34的输入来分析热声状况、响应于其分析来控制发动机10的特征、和/或将其分析结果报告给操作者、使用者、其他计算机处理等，如在本文更详细地阐述的。因此，源自传感器32、34的所有动态输出信号可被传送至单个处理器50。在该实施方式中，单个处理器50将利用本文更详细地描述的数据分析以及控制功能来处理传感器动态输出信号，使得看起来就像所述结果以大致并行方式被计算。替代性地，更多的处理器50可被使用，并且每个处理器可被用于处理一个或多个传感器32、34动态信号，例如这例如取决于每个处理器的计算能力。
监测和控制系统操作
图5是图形地示出了本发明的监测和控制系统29实施例的示例性操作的流程图。厚的虚线操作框涉及前述燃烧动态分析42、在控制器40内被执行的温度监测和确定44和燃气涡轮控制46功能（例如包括IGT控制功能）。在步骤100中，读取由传感器32、34产生的传感器信号。在步骤110，传感器信号的幅值与先前建立的警报极限值比较。例如在IGT应用中，由于在50 Hz或60 Hz的发动机旋转速度下的潜在谐振影响，步骤120中低于100 Hz的低频动态特征（LFD）是重要的。其他感兴趣的频带是在大约100至500 Hz之间的中频动态特征（IFD）以及高于500 Hz的高频动态特征（HFD）。如果超出了该警报极限值，则控制器40在步骤400中例如将控制指令发送至燃料喷射系统28以卸载或关闭发动机10。
如果在步骤110中没有超过警报极限值，则在燃烧动态分析子系统的异常检测部分中执行动态的频率分析。如何执行异常检测的示例性描述请参考以引用的方式并入本文中的美国专利7,853,433。采样的高速动态压力信号在步骤130中从传感器被获得，并且在步骤140中被按时间划分为多段。在步骤150中，按时间划分的样本段利用在美国专利7,853,433中描述的小波分析技术被分析。替代性地，将时间段转换为频谱空间的已知傅里叶频谱分析通过识别峰值频率及其相应幅值来分析主频，并且识别超过所限定阈值的幅值。如果在步骤160中确定已经发生燃烧异常，则在温度监测和确定子系统44中确定的燃烧器温度与通过傅里叶或小波分析技术或者两者获得的异常信息进行比较。在步骤180中，作为点火、熄火或逆燃的异常分类可结合从温度监测和确定子系统44获得的被动或路径温度信息来作出。例如在燃气涡轮熄火中，燃烧器温度急剧地下降。相反在逆燃情形中，燃烧器温度在燃烧器14内向上游急剧升高。当在步骤180中作出了异常确定时，在发动机控制系统46中作出卸载或关掉发动机的合适控制信号。
温度监测和确定子系统44可包括：利用被动声音方法的被动温度确定，其在以引用的方式并入本文中的于2013年3月14日提交的序列号13/804,132的美国专利申请“Temperature Measurement in a Gas Turbine Engine Combustor”被描述；和/或燃烧器14内的实时实际路径温度确定，其采用在美国专利公布US2012/0150413（同样以引用的方式并入本文）中描述的燃气涡轮排气系统温度确定的声波测温技术。
在被动温度确定方法中，在步骤200中针对主导模式分析例如在步骤130中获得的来自传感器32/34的采样高速动态压力信号。在步骤210中，利用被动声音方法基于频率来计算燃烧器温度。被动值在步骤220中利用基准温度值来标定，以便获得燃烧器14内的主动温度值。在步骤220中确定的标定被动温度值在步骤230中被用于确定步骤230中的燃烧气体的整体平均温度。在步骤220中所使用的基准温度值可从燃烧器中的一个或多个热偶36或位于排气系统18中的热偶38得到。基准温度值可以是如在美国专利公布US2012/0150413中描述的在排气系统18中测量的实际路径温度，或者是在步骤300-330中确定的燃烧器14中测量的实时路径温度。
通过在声音发射器30或收发器34中发射一个或多个声音信号来测量实时路径温度。在步骤310中，至少一个（优选地，两个或更多个）传感器接收声音信号。在步骤320中利用主动声音将该声音数据转换为气体温度，例如通过采用以引用的方式结合到本文中的前述美国专利公布US2012/0150413中描述的方法实现。在步骤330中确定的实时路径温度是沿传输路径的局部主动温度值。通过执行步骤300-330沿不同声音路径测量的多个主动温度值可单独地或者与步骤200-230的主频被动声音方法并行地被用于确定燃烧器14整体温度。虽然单个发射器30和声音传感器32之间的单个路径主动温度测量提供有用的控制信息，但是将多个传感器30、32和/或34选择性地阵列为燃烧器14或燃烧器14系列内的任何轴向、周向和/或径向图案或其组合会有助于燃气涡轮发动机10内的主动实时二维或三维燃烧温度监测。
在步骤300-330中确定的实时路径温度可被用作其他监测和控制功能的输入，其结合或没有结合如本文描述的示例性集成监测和控制系统29中描述的燃烧动态分析42、被动温度监测和确定44和控制46功能中的一者或多者。例如，燃烧器涡轮入口温度（TIT）可以被实时主动地监测并且用作燃烧过程的控制参数。在步骤300-330中确定的燃烧主动路径温度可被用于经由燃料喷射系统28来控制燃烧器14中的燃料/空气混合物。
利用具有热声传感器的本文描述的系统和方法实施例的燃烧器主动温度监测被认为比已知的基于热偶的温度监测系统提供更快的温度变化响应，并且并不需要通过求助于使用单独获得的基准温度来反向计算/标定燃烧器温度。
虽然在本文已经详细地示出并描述了结合本发明的教导的各种实施例，但是本领域技术人员可容易地构想到仍结合这些教导的各种其他不同实施例。本发明并不将其应用局限于在说明书中阐述或在附图中描述的部件的构造和布置的示例性实施例细节。示例性发动机10和示例性燃烧器14以示例的方式被示出并且绝不是限制性的，以清楚地描述在本文更详细地阐述的本发明的一些特征和方面。但是，在本文更完整描述的本发明的各个方面可适用于各种燃烧发动机，以监测和/或检测燃烧异常的发生。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式被实践或被实施。此外，要理解的是，本文所使用的短语和术语被用于描述目的，并且应当被认为不是限制性的。本文中术语“包括”、“包含”、“具有”及其变形的使用意味着涵盖后面列出的条目和其等同物、以及附加条目。除非另有声明或以其他方式限制，术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”及其变形被宽泛地使用，并且涵盖直接和间接的安装、连接、支撑和联接。此外，“连接”和“联接”并不局限于物理或机械的连接或联接。

Claims (20)

1. 一种用于主动地监测燃气涡轮发动机的燃烧器中的温度的方法，所述方法包括：
将至少一个声音发射器和至少一个热声传感器设置在燃气涡轮燃烧器中，所述热声传感器被取向在与所述发射器不同的声音路径线路中，所述传感器能够产生表明包括燃烧热声振荡的热声振荡的传感器输出信号；
将所述至少一个发射器和至少一个传感器联接到控制器，所述控制器能够使得所述至少一个发射器在所述燃烧器内发射声音信号并且能够将传感器输出信号与燃烧状况相关联，所述燃烧状况至少包括燃烧温度；
从所述至少一个发射器发射声音信号；
从所述至少一个声音发射器接收所述声音信号以及利用所述至少一个热声传感器来产生包括所接收的声音信号的属性的动态传感器输出信号；
确定沿每个声音路径线路行进的声音信号的飞渡时间；以及
处理沿每个声音路径线路行进的声音信号的飞渡时间以确定沿每个相应声音路径线路的相应燃烧器路径温度。
2. 根据权利要求1所述的方法，还包括：实时地确定燃烧器路径温度。
3. 根据权利要求1所述的方法，还包括：利用所确定的相应燃烧器路径温度来确定所述燃烧器内的整体温度。
4. 根据权利要求1所述的方法，还包括通过如下操作来确定所述燃烧器内的整体温度：
识别相应传感器输出信号中的一个或多个声音频率；
针对所述一个或多个声音频率的每个确定第一整体温度值T和对应于所述一个或多个声音频率中的每个的计算恒定值，所述第一整体温度值与所述一个或多个声音频率中的每个成正比；
将针对所述所述一个或多个频率中的每个确定的整体第一温度值与所述路径温度相比较，以及基于所述比较针对所述所述一个或多个频率中的每个将所述计算恒定值改变为重计算恒定值；以及
基于其他识别的声音频率来确定在所述第一位置的后续第一温度值。
5. 根据权利要求4所述的方法，确定所述后续第一温度值还基于其他重计算恒定值而定。
6. 根据权利要求1所述的方法，包括至少两个传感器的阵列，每个传感器分别取向在与所述至少一个发射器不同的声音路径线路中。
7. 利用根据权利要求1的方法确定的燃烧路径温度来控制工业燃气涡轮燃烧器中的燃烧的方法。
8. 根据权利要求7所述的方法，还包括：至少部分地基于所确定的燃烧路径温度来控制所述燃烧器中的燃料/空气混合物。
9. 一种用于监测燃气涡轮发动机的燃烧器中的温度的系统，所述系统包括：
至少一个声音发射器和至少一个热声传感器，所述热声传感器被取向在与所述至少一个发射器不同的声音路径线路中，所述至少一个传感器能够产生表明包括燃烧热声振荡的热声振荡的相应传感器输出信号；
控制器，所述控制器被联接到所述至少一个发射器和所述至少一个传感器，并且所述控制器能够使得所述至少一个发射器在所述燃烧器内发射声音信号并且通过如下操作能够将传感器输出信号与至少包括燃烧温度的燃烧状况相关联；
从所述至少一个发射器发射声音信号；
从所述至少一个声音发射器接收所述声音信号以及利用所述至少一个热声传感器来产生包括所接收的声音信号的属性的动态传感器输出信号；
确定沿每个声音路径线路行进的声音信号的飞渡时间；以及
处理沿每个声音路径线路行进的声音信号的飞渡时间以确定沿每个相应声音路径线路的相应燃烧器路径温度。
10. 根据权利要求9所述的系统，声音发射器和热声传感器限定收发器，其中多个收发器阵列在所述燃烧器中。
11. 根据权利要求9所述的系统，所述传感器阵列中的至少一个相应传感器位于所述发射器的上游以及下游。
12. 根据权利要求9所述的系统，还包括在与所述燃烧器公共的至少一个公共平面中径向阵列设置的多个热声传感器。
13. 根据权利要求9所述的系统，还包括在所述燃烧器中轴向阵列设置的多个热声传感器。
14. 根据权利要求9所述的系统，所述控制器通过处理多个相应声音信号飞渡时间确定来确定所述燃烧器内的整体温度。
15. 根据权利要求9所述的系统，还包括：包括动态压力传感器、麦克风、光学传感器或离子传感器中的一者或多者的任何组合的多个热声传感器。
16. 根据权利要求9所述的系统，所述控制器通过使用所确定的燃烧路径温度来控制工业燃气涡轮燃烧器中的燃烧。
17. 根据权利要求16所述的系统，所述控制器至少部分地基于所确定的燃烧路径温度来控制所述燃烧器中的燃料/空气混合物。
18. 一种燃气涡轮设备，所述燃气涡轮设备包括：
压缩器部段；
燃烧器部段，所述燃烧器部段包括多个燃烧器，每个燃烧器包括用于调节燃料/空气混合物的喷射器系统；
涡轮部段；以及
用于监测每个相应燃烧器中的温度的系统，所述系统具有：
至少一个声音发射器和至少两个热声传感器的阵列，每个热声传感器被取向在与所述至少一个发射器不同的声音路径线路中，所述传感器能够产生表明包括燃烧热声振荡的热声振荡的相应传感器输出信号；
控制器，所述控制器被联接到所述至少一个发射器和所述传感器，并且所述控制器能够使得所述至少一个发射器在所述燃烧器内发射声音信号并且通过如下操作能够将传感器输出信号与至少包括燃烧温度的燃烧状况相关联；
从所述至少一个发射器发射声音信号；
从所述至少一个声音发射器接收所述声音信号以及利用所述热声传感器来产生包括所接收的声音信号的属性的动态传感器输出信号；
确定沿每个声音路径线路行进的声音信号的飞渡时间；以及
处理沿每个声音路径线路行进的声音信号的飞渡时间以确定沿每个相应声音路径线路的相应燃烧器路径温度。
19. 根据权利要求18所述的设备，与每个相应燃烧器相关的控制器至少部分地基于所确定的燃烧路径温度来控制所述燃烧器中的燃料/空气混合物。
20. 根据权利要求18所述的设备，与每个相应燃烧器相关的控制器通过处理多个相应声音信号飞渡时间确定来确定所述燃烧器内的整体温度。
CN201410785720.3A 2013-12-18 2014-12-18 燃气涡轮燃烧器中的主动温度监测 Pending CN104729749A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/132001 2013-12-18
US14/132,001 US9453767B2 (en) 2013-12-18 2013-12-18 Active temperature monitoring in gas turbine combustors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104729749A true CN104729749A (zh) 2015-06-24

Family

ID=51982443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410785720.3A Pending CN104729749A (zh) 2013-12-18 2014-12-18 燃气涡轮燃烧器中的主动温度监测

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9453767B2 (zh)
EP (1) EP2887037A1 (zh)
JP (1) JP2015117705A (zh)
KR (1) KR20150071670A (zh)
CN (1) CN104729749A (zh)
CA (1) CA2875070A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106525275A (zh) * 2016-11-29 2017-03-22 宝鸡文理学院 一种多截面声学层析成像直流燃烧器一次风流场分析方法
CN107678419A (zh) * 2017-09-27 2018-02-09 中国第汽车股份有限公司 智能vgt执行器主动响应性诊断方法
CN110475947A (zh) * 2017-02-10 2019-11-19 通用电气公司 用于涡轮发动机的压力传感器组件
CN113294247A (zh) * 2020-02-24 2021-08-24 通用电气公司 用于涡轮机的分布式控制的自主安全模式
CN113916397A (zh) * 2021-09-30 2022-01-11 陕西岱南新能源工程有限公司 一种炉膛测温系统
CN115325567A (zh) * 2022-07-05 2022-11-11 中国航发湖南动力机械研究所 一种燃烧室火焰筒及其测温系统、测温方法

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2789914A1 (de) * 2013-04-12 2014-10-15 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Überwachung eines Flammenzustands
US9945737B2 (en) 2014-03-13 2018-04-17 Siemens Energy, Inc. Method for determining waveguide temperature for acoustic transceiver used in a gas turbine engine
US9927325B2 (en) 2014-03-13 2018-03-27 Siemens Energy, Inc. Method and system for determining distribution of temperature and velocity in a gas turbine engine
US10509124B2 (en) 2015-04-09 2019-12-17 Siemens Energy, Inc. Method for estimating time of flight for acoustic pyrometry
US9599527B2 (en) * 2015-04-21 2017-03-21 Siemens Energy, Inc. Dynamic pressure method of detecting flame on/off in gas turbine combustion cans for engine protection
JP2017001532A (ja) 2015-06-10 2017-01-05 富士重工業株式会社 車両の走行制御装置
US20170024649A1 (en) * 2015-07-24 2017-01-26 General Electric Company Anomaly detection system and method for industrial asset
US9581087B1 (en) 2015-09-17 2017-02-28 Siemens Energy, Inc. Method and system for thermal expansion compensation in heated flow characterization
JP6786233B2 (ja) * 2016-03-22 2020-11-18 三菱パワー株式会社 ガスタービンの特性評価装置及びガスタービンの特性評価方法
US10915558B2 (en) 2017-01-25 2021-02-09 General Electric Company Anomaly classifier
US11187413B2 (en) * 2017-09-06 2021-11-30 Raytheon Technologies Corporation Dirt collector system
US10753287B2 (en) * 2018-08-02 2020-08-25 Mitsubishi Hitachi Power Systems Americas, Inc. Active inlet turbine control
US11988105B2 (en) * 2019-06-28 2024-05-21 The Boeing Company Acoustical health monitoring for turbomachinery
EP3845814B1 (en) * 2019-12-31 2022-11-16 Ansaldo Energia Switzerland AG Gas turbine engine with active protection from pulsations and a method of operating a gas turbine engine
CN113176094B (zh) * 2021-05-19 2023-02-03 浙江大学 燃气轮机燃烧室热声振荡在线监测系统
CN114136648B (zh) * 2021-10-20 2023-06-13 中国航发四川燃气涡轮研究院 基于声阵列的航空发动机风扇动叶的气动激励辨识方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0007782B1 (en) * 1978-07-22 1982-08-04 Robert James Redding Fluid flow measuring apparatus
ZA838846B (en) 1982-11-29 1985-02-27 Babcock Power Ltd Estimating combustion chamber temperatures
US4676665A (en) * 1986-05-19 1987-06-30 Westinghouse Electric Corp. Distributed temperature sensor apparatus
JPH0280922A (ja) * 1988-09-16 1990-03-22 Babcock Hitachi Kk ガス流体の流速および温度を測定する方法
US5369998A (en) * 1989-12-12 1994-12-06 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Ultrasonic mass flow meter for solids suspended in a gas stream
US5115670A (en) * 1990-03-09 1992-05-26 Chevron Research & Technology Company Measurement of fluid properties of two-phase fluids using an ultrasonic meter
US5639972A (en) * 1995-03-31 1997-06-17 Caldon, Inc. Apparatus for determining fluid flow
US5918281A (en) * 1996-05-28 1999-06-29 Nabulsi; Haz Personal speedometer
US6494105B1 (en) * 1999-05-07 2002-12-17 James E. Gallagher Method for determining flow velocity in a channel
JP2001141578A (ja) * 1999-11-10 2001-05-25 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 温度検出方法及び温度検出装置
JP2002156294A (ja) 2000-11-16 2002-05-31 Babcock Hitachi Kk ガス温度・流速分布計測方法と装置
US7096719B2 (en) * 2003-01-13 2006-08-29 Cidra Corporation Apparatus for measuring parameters of a flowing multiphase mixture
US6979118B1 (en) * 2004-06-01 2005-12-27 General Electric Company Estimating combustor flame temperature based on frequency of combustor dynamics transverse mode
US7795783B2 (en) * 2006-04-26 2010-09-14 Thermo Fisher Scientific Inc. Transducer assembly
US8001761B2 (en) * 2006-05-23 2011-08-23 General Electric Company Method and apparatus for actively controlling fuel flow to a mixer assembly of a gas turbine engine combustor
US7853433B2 (en) 2008-09-24 2010-12-14 Siemens Energy, Inc. Combustion anomaly detection via wavelet analysis of dynamic sensor signals
DE102009003020A1 (de) * 2009-05-12 2010-11-18 Robert Bosch Gmbh Laufzeitmessungskorrektur bei einem Strömungssensor
US8565999B2 (en) 2010-12-14 2013-10-22 Siemens Energy, Inc. Gas turbine engine control using acoustic pyrometry
US8302455B2 (en) * 2011-02-11 2012-11-06 Daniel Measurement And Control, Inc. Determining delay times for ultrasonic flow meters
EP2858378B1 (en) * 2012-06-05 2020-12-02 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Ultrasonic echo sounder transducer and ultrasonic flow meter equipped with same
US8960017B2 (en) * 2012-11-14 2015-02-24 Daniel Measurement And Control, Inc. System and method for ultrasonic metering using an orifice meter fitting
EP2738372B1 (en) * 2012-11-29 2018-02-28 Ansaldo Energia Switzerland AG Gas turbine temperature measurement
US9453784B2 (en) * 2013-09-04 2016-09-27 Siemens Energy, Inc. Non-intrusive measurement of hot gas temperature in a gas turbine engine
US9696216B2 (en) * 2013-09-04 2017-07-04 Siemens Energy, Inc. Acoustic transducer in system for gas temperature measurement in gas turbine engine
US9568378B2 (en) * 2013-12-18 2017-02-14 Siemens Energy, Inc. Multi functional sensor system for gas turbine combustion monitoring and control
US9752959B2 (en) * 2014-03-13 2017-09-05 Siemens Energy, Inc. Nonintrusive transceiver and method for characterizing temperature and velocity fields in a gas turbine combustor
US10041859B2 (en) * 2014-03-13 2018-08-07 Siemens Energy, Inc. Parameter distribution mapping in a gas turbine engine
US9746360B2 (en) * 2014-03-13 2017-08-29 Siemens Energy, Inc. Nonintrusive performance measurement of a gas turbine engine in real time

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106525275A (zh) * 2016-11-29 2017-03-22 宝鸡文理学院 一种多截面声学层析成像直流燃烧器一次风流场分析方法
CN106525275B (zh) * 2016-11-29 2019-03-08 宝鸡文理学院 一种多截面声学层析成像直流燃烧器一次风流场分析方法
CN110475947A (zh) * 2017-02-10 2019-11-19 通用电气公司 用于涡轮发动机的压力传感器组件
CN110475947B (zh) * 2017-02-10 2022-05-27 通用电气公司 用于涡轮发动机的压力传感器组件
CN107678419A (zh) * 2017-09-27 2018-02-09 中国第汽车股份有限公司 智能vgt执行器主动响应性诊断方法
CN107678419B (zh) * 2017-09-27 2020-03-17 中国第一汽车股份有限公司 智能vgt执行器主动响应性诊断方法
CN113294247A (zh) * 2020-02-24 2021-08-24 通用电气公司 用于涡轮机的分布式控制的自主安全模式
CN113916397A (zh) * 2021-09-30 2022-01-11 陕西岱南新能源工程有限公司 一种炉膛测温系统
CN115325567A (zh) * 2022-07-05 2022-11-11 中国航发湖南动力机械研究所 一种燃烧室火焰筒及其测温系统、测温方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2887037A1 (en) 2015-06-24
KR20150071670A (ko) 2015-06-26
CA2875070A1 (en) 2015-06-18
JP2015117705A (ja) 2015-06-25
US9453767B2 (en) 2016-09-27
US20150168229A1 (en) 2015-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104729749A (zh) 燃气涡轮燃烧器中的主动温度监测
CN104727948A (zh) 用于燃气涡轮燃烧监测和控制的多功能传感器系统
CN104727952B (zh) 燃气涡轮设备、监测涡轮发动机中气流速度的方法和系统
US9709448B2 (en) Active measurement of gas flow temperature, including in gas turbine combustors
US10041859B2 (en) Parameter distribution mapping in a gas turbine engine
US9746360B2 (en) Nonintrusive performance measurement of a gas turbine engine in real time
US9976915B2 (en) Temperature measurement in a gas turbine engine combustor
US9752959B2 (en) Nonintrusive transceiver and method for characterizing temperature and velocity fields in a gas turbine combustor
US8565999B2 (en) Gas turbine engine control using acoustic pyrometry
US9453784B2 (en) Non-intrusive measurement of hot gas temperature in a gas turbine engine
WO2015164466A1 (en) Method for optimizing base points used in temperature mapping of a turbine hot gas flow path by determining acoustic signal intersection points
US20160299225A1 (en) Method for estimating time of flight for acoustic pyrometry

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150624