CN109459245B - 一种便携式燃机在线燃烧检测分析调整平台系统及其诊断分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便携式燃机在线燃烧检测分析调整平台系统及其诊断分析方法，属于燃机关键核心技术领域。提供一种自主研发的、具有普遍适用性的燃机在线燃烧检测分析调整系统平台工具是国内急需解决的问题。本发明包括便携式移动工具箱、燃烧压力波动频谱在线测量设备、燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备、数据通讯传输设备和安全供电电源设备；燃烧压力波动频谱在线测量设备、燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备、数据通讯传输设备和安全供电电源设备设置在便携式移动工具箱内。本发明可实时检测分析诊断燃机燃烧状况并确定燃机燃气配比的有效边界范围，从而实现燃机燃烧优化调整，改善燃机运行效率、提高燃烧稳定性、延长设备寿命、降低排放值。
Description
技术领域
本发明涉及一种便携式燃机在线燃烧检测分析调整平台系统及其诊断分析方法，属于燃机关键核心技术领域，涉及燃机的低碳燃烧状态的在线检测分析和实时调整，可作为我国开展自主燃烧调整时的有效应用平台工具。
背景技术
燃机是目前公认的绿色环保发电方式，我国主要燃机为美国GE、日本三菱、德国西门子公司燃机，其中燃气机组采用预混干式低氮燃烧方式，燃机燃烧器包括DLE、DLN1.0、DLN2.0、DLN2.0＋、DLN2.6、DLN2.6＋（GE技术），HR3、ULN（西门子技术）、F3、F4（三菱技术），如申请号为201310359612.5的中国专利，目前燃气轮机燃烧调整项目由国外工程师采用专用压力波动测量设备进行测量、并经人工方式逻辑修改才能完成。目前我国众多燃机的燃烧状况分析和调整必须借助国外工程师的个人经验和能力才得以完成，因此造成国内既没有合格有效的燃机燃烧状态检测分析调整工具，也没有能够全自主完成燃机燃烧调整的人才队伍。
因此提供一种自主研发的、具有普遍适用性的燃机在线燃烧检测分析调整系统平台工具是目前我国急需解决的问题。便携式燃机在线燃烧检测分析调整平台系统的自主研发和制造将有助于我国实现快速准确的燃机在线燃烧状况分析诊断调整，并有利于推动我国燃机自主燃烧调整的高级人才队伍的建设。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种自主研发、具有普遍适用性的便携式燃机在线燃烧检测分析调整平台系统及其诊断分析方法，此平台工具可实时检测分析诊断燃机燃烧状况并确定燃机燃气配比的有效边界范围，从而实现燃机燃烧优化调整，改善燃机运行效率、提高燃烧稳定性、延长设备寿命、减缓部件损坏、降低排放值。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种便携式燃机在线燃烧检测分析调整平台系统，其特征在于，包括便携式移动工具箱、燃烧压力波动频谱在线测量设备、燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备、数据通讯传输设备和安全供电电源设备；所述燃烧压力波动频谱在线测量设备、燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备、数据通讯传输设备和安全供电电源设备设置在便携式移动工具箱内；所述燃烧压力波动频谱在线测量设备用于完成燃机燃烧压力波动数据的采集，所述燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备用于完成压力波动和排放数据的处理分析及燃烧状态诊断；所述数据通讯传输设备用于实现数据的有线和无线方式传输；所述安全供电电源设备用于实现安全防爆等级的电源供应。
上述的便携式燃机在线燃烧检测分析调整平台系统的诊断分析方法如下：利用在线燃机燃烧压力波动数据诊断燃机燃烧稳定性并确定燃机预混燃烧时机组稳定燃烧的燃气配比的边界值，利用实时燃机排放数据值诊断燃机环保排放状况并确定燃机预混燃烧运行时排放达标时的燃气配比的边界值，最后耦合燃烧稳定及排放环保下的两个燃气配比的边界值，并经环境温度、大气压和压气机压比参数修正，结合燃机负荷出力及最低预混负荷参数的限制运算后，分析诊断出燃机的最佳燃烧燃气配比数值范围，并依此诊断分析结果有效指导，实施燃机燃烧优化调整。
燃烧压力波动频谱在线测量设备通过接口接驳运行燃机中燃烧器的引压管，通过压力脉动传感器在线测量反映燃烧稳定性的压力波动值并传输至燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备，同时，数据通讯传输设备获取燃机排放数据并传输至燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备，燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备将压力波动值与燃机排放数据（NOx、CO、O2）耦合运算，之后进行分析诊断处理。
燃烧压力波动频谱在线测量设备包括多个压电式压力波动传感器、数据采集系统、和燃机燃烧器接驳配套的取样管及接口、氮气反吹扫装置、降干扰盘管等。压力波动传感器能借助引压管获取燃烧压力波动（压降或压力加速度）信号，降干扰盘管能大幅降低引压管内压力反射干扰，提高测量准确性；数据采集系统具有AD转换器，能将压力波动信号转换为有效的数字频谱信号并通过数据通讯传输设备传输到燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备进行数据处理，氮气反吹扫装置在使用过程中接驳外界氮气能实现在线对燃烧压力波动频谱在线测量设备中的水汽、微小杂物及天然气等的吹扫处理。
数据通讯传输设备实现内部和外部设备的数据传输，并能和外部设备进行无线方式数据通讯。
数据通讯传输设备能把燃烧压力波动频谱在线测量设备采集的数据快速无干扰的实时输送到燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备中，实现燃机实时排放数据（NOx、CO、O2）的快速在线获取，并实时把结果数据反馈给燃机的DCS系统或远程电脑上，同时具有无线数据传输功能。
燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备采用燃机燃烧压力波动频谱分析采集测量分析技术和/或傅立叶转换频谱时域分析技术，把压力波动数据和燃机实时排放数据耦合计算分析后快速诊断得出相关燃烧状态确定燃气配比的有效边界范围，从而有效的实现燃烧优化调整。此便携式燃机在线燃烧检测分析调整平台系统可对多种类型燃机的低碳燃烧系统进行在线燃烧检测分析，实现有效的燃烧优化调整。
燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备通过对压力波动数据进行衰减补偿及傅立叶转换频谱分析，将压力波动信号转换为有效的时域频谱信号并实现数据的可视化处理，对压力波动信号与燃机排放数据进行耦合分析处理，诊断燃机燃烧状况并确定燃气配比的有效界限范围。
安全供电电源设备具有防爆及提高安全弱电功能。
便携式移动工具箱采用铝合金或其它轻质坚固材料且底部具有万向轮，提高了平台的灵活移动性和安全耐用性。
便携式移动工具箱可采用类似铝合金的轻便牢固材料，其外形类似精密仪器工具箱，底部安装有万向轮。箱底内部安装燃机燃烧压力波动频谱在线测量设备，箱体上有多个和燃机对接的接口，箱上盖中央处固定安装一台专用触摸电脑或笔记本电脑作为燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备，箱上盖的两侧面各安装有数据通讯传输设备和安全供电电源设备。便携式移动工具箱实现系统设备高度集成的容器，满足平台设备的便携、抗震、安全和耐用性。
此便携式燃机在线燃烧检测分析调整平台系统简单、灵活、实用，可实现对GE、三菱、西门子等公司众多燃气轮机组的低碳燃烧器的在线燃烧检测分析调整。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明可实时检测分析诊断燃机燃烧状况并确定燃机燃气配比的有效边界范围，从而实现燃机燃烧优化调整，改善燃机运行效率、提高燃烧稳定性、延长设备寿命、减缓部件损坏、降低排放值。
本发明中便携式燃机在线燃烧检测分析调整平台系统的自主研发和制造将有助于我国实现快速准确的燃机在线燃烧状况分析诊断调整，并有利于推动我国燃机自主燃烧调整的高级人才队伍的建设。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：燃烧压力波动频谱在线测量设备1、燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备2、数据通讯传输设备3、安全供电电源设备4、便携式移动工具箱5。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例
参见图1，一种便携式燃机在线燃烧检测分析调整平台系统，包括便携式移动工具箱5、燃烧压力波动频谱在线测量设备1、燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备2、数据通讯传输设备3和安全供电电源设备4；燃烧压力波动频谱在线测量设备1、燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备2、数据通讯传输设备3和安全供电电源设备4设置在便携式移动工具箱5内；燃烧压力波动频谱在线测量设备1用于完成燃机燃烧压力波动数据的采集，燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备2用于完成压力波动和排放数据的处理分析及燃烧状态诊断；数据通讯传输设备3用于实现数据的有线和无线方式传输；安全供电电源设备4用于实现安全防爆等级的电源供应。
各部分功能具体如下：
1）便携式移动工具箱5，将燃烧压力波动频谱在线测量设备1、燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备2、数据通讯传输设备3和安全供电电源设备4整合在一起，并设计集中在一牢固、轻便、可移动的便携式工具箱内。
2）燃烧压力波动频谱在线测量设备1，通过便携式移动工具箱5面侧的取样路及接口接驳燃机燃烧室中燃烧筒、其压力脉动传感器采集压力波动信号并经模数转换后，经数据通讯传输设备3传输至燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备2进行运算分析处理及诊断，同时通过吹扫管路及接口接驳外部氮气源实现系统的管路吹扫功能。
3）燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备2，系统安装的自主研发的分析诊断软件主要完成下面各种功能：数据衰减补偿、傅立叶转换频谱分析、实时数据可视化处理、多数据耦合计算诊断分析、燃烧状况分析诊断、数据存储以及数据库中数据提取等。
4）数据通讯传输设备3，能从外部获取燃机排放数据并传输到燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备2中进行运算及分析；可实现各系统间数据传输；具有远程数据通讯的功能，能通过有线和无线通讯方式把压力波动数据、排放数据、报表数据、诊断结果数据等传输给远端电脑及手机上。
5）安全供电电源设备4，具有防爆功能，能避免在燃机燃烧室附件引发火灾和爆炸；能把交流220V电压转换为安全等级弱电；并能给系统内各设备提供稳定的电源；。
上述的便携式燃机在线燃烧检测分析调整平台系统的诊断分析方法如下：利用在线燃机燃烧压力波动数据诊断燃机燃烧稳定性并确定燃机预混燃烧时机组稳定燃烧的燃气配比的边界值，利用实时燃机排放数据（NOx、CO、O2）值诊断燃机环保排放状况并确定燃机预混燃烧运行时排放达标时的燃气配比的边界值，最后耦合燃烧稳定及排放环保下的两个燃气配比的边界值，并经环境温度、大气压和压气机压比参数修正，结合燃机负荷出力及最低预混负荷参数的限制运算后，分析诊断出燃机的最佳燃烧燃气配比数值范围，并依此诊断分析结果有效指导，实施燃机燃烧优化调整。
燃烧压力波动频谱在线测量设备1通过接口接驳运行燃机中燃烧器的引压管，通过压力脉动传感器在线测量反映燃烧稳定性的压力波动值并传输至燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备2，同时，数据通讯传输设备3获取燃机排放数据并传输至燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备2，燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备2将压力波动值与燃机排放数据耦合运算，之后进行分析诊断处理。
数据通讯传输设备3实现内部和外部设备的数据传输，并能和外部设备进行无线方式数据通讯；
燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备2采用燃机燃烧压力波动频谱分析采集测量分析技术和/或傅立叶转换频谱时域分析技术，把压力波动数据和燃机实时排放数据耦合计算分析后快速诊断得出相关燃烧状态确定燃气配比的有效边界范围，从而有效的实现燃烧优化调整。
安全供电电源设备4具有防爆及提高安全弱电功能。
虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种便携式燃机在线燃烧检测分析调整平台系统的诊断分析方法，其特征在于，平台系统包括便携式移动工具箱、燃烧压力波动频谱在线测量设备、燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备、数据通讯传输设备和安全供电电源设备；所述燃烧压力波动频谱在线测量设备、燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备、数据通讯传输设备和安全供电电源设备设置在便携式移动工具箱内；所述燃烧压力波动频谱在线测量设备用于完成燃机燃烧压力波动数据的采集，所述燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备用于完成压力波动和排放数据的处理分析及燃烧状态诊断；所述数据通讯传输设备用于实现数据的有线和无线方式传输；所述安全供电电源设备用于实现安全防爆等级的电源供应；
所述诊断分析方法如下：利用在线燃机燃烧压力波动数据诊断燃机燃烧稳定性并确定燃机预混燃烧时机组稳定燃烧的燃气配比的边界值，利用实时燃机排放数据值诊断燃机环保排放状况并确定燃机预混燃烧运行时排放达标时的燃气配比的边界值，最后耦合燃烧稳定及排放环保下的两个燃气配比的边界值，并经环境温度、大气压和压气机压比参数修正，结合燃机负荷出力及最低预混负荷参数的限制运算后，分析诊断出燃机的最佳燃烧燃气配比数值范围，并依此诊断分析结果有效指导，实施燃机燃烧优化调整；
燃烧压力波动频谱在线测量设备通过接口接驳运行燃机中燃烧器的引压管，通过压力波动传感器在线测量反映燃烧稳定性的压力波动数据并传输至燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备，同时，数据通讯传输设备获取燃机排放数据并传输至燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备，燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备将压力波动数据与燃机排放数据耦合运算，之后进行分析诊断处理；
燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备采用燃机燃烧压力波动频谱分析采集测量分析技术和/或傅立叶转换频谱时域分析技术，把压力波动数据和燃机实时排放数据耦合计算分析后快速诊断得出相关燃烧状态确定燃气配比的有效边界范围，从而有效的实现燃烧优化调整；
燃烧压力波动频谱在线测量设备包括多个压电式压力波动传感器、数据采集系统和燃机燃烧器接驳配套的取样管及接口、氮气反吹扫装置、降干扰盘管；压力波动传感器能借助引压管获取燃烧压力波动信号，降干扰盘管能大幅降低引压管内压力反射干扰，提高测量准确性；数据采集系统具有AD转换器，能将压力波动信号转换为有效的数字频谱信号并通过数据通讯传输设备传输到燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备进行数据处理，氮气反吹扫装置在使用过程中接驳外界氮气能实现在线对燃烧压力波动频谱在线测量设备中的水汽、微小杂物及天然气的吹扫处理；
数据通讯传输设备能把燃烧压力波动频谱在线测量设备采集的数据快速无干扰的实时输送到燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备中，实现燃机实时排放数据的快速在线获取，并实时把结果数据反馈给燃机的DCS系统或远程电脑上，同时具有无线数据传输功能；
燃机燃烧状态实时计算分析诊断设备，通过对压力波动数据进行衰减补偿及傅立叶转换频谱分析，将压力波动信号转换为有效的时域频谱信号并实现数据的可视化处理，对压力波动信号与燃机排放数据进行耦合分析处理，诊断燃机燃烧状况并确定燃气配比的有效界限范围。
2.根据权利要求1所述的便携式燃机在线燃烧检测分析调整平台系统的诊断分析方法，其特征在于，数据通讯传输设备实现内部和外部设备的数据传输，并能和外部设备进行无线方式数据通讯。
3.根据权利要求1所述的便携式燃机在线燃烧检测分析调整平台系统的诊断分析方法，其特征在于，安全供电电源设备具有防爆及提高安全弱电功能。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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