JP3559868B2 - Flame optical measurement device, combustion diagnosis device and combustion diagnosis method using the same - Google Patents

Flame optical measurement device, combustion diagnosis device and combustion diagnosis method using the same Download PDF

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【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は燃焼診断方法および燃焼診断装置に関する。さらに詳しくは、複数の燃焼バーナーが近接して配置されている燃焼器における燃焼診断方法および燃焼診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガスタービンにおいては、近年、負荷調整の容易性やNOX低減等を目的として、マルチバーナータイプやマルチ缶タイプ(以下、単にマルチバーナータイプという)の燃焼器が多く採用されるようになってきている。このガスタービンを効率よく稼働させるためには、各バーナーの燃焼状態を把握する、すなわち燃焼診断する必要がある。かかる燃焼火炎の燃焼診断に関し、従来より、火炎に含まれる燃焼生成物の発光するスペクトルを光プローブ等により検出して燃焼状態を診断する方法が用いられている。
【0003】
例えば、特公平2ー27571号公報には、火炎に含まれる燃焼生成物OH、C3、CH、CH2O、CHO、C2、スート、H2O、CO2等の発光するスペクトルを対象として、2種類以上の波長に分けて分光測光し、少なくとも2つの波長において発光し、それぞれの波長に対する吸収係数の関係が判っている物質スート、H2O、CO2、C2を基準物質として選んで該基準物質のうちのいずれか1つの物質を2つの波長で測定し、上記基準物質の輝度を分析して火炎の温度と基準物質の発光率を求め、予め求めた燃焼状態を示す指標との関係式を用いて火炎の燃焼状態を診断することを特徴とする燃焼診断方法が提案されている。
【0004】
また、かかる燃焼診断に基づいて燃焼器を制御する方法に関し、例えば、特開昭63ー105262号公報には、吸気混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな希薄混合気とした火花点火式内燃機関に、その燃焼室内における燃焼光を検出するための光センサーを設け、該光センサーの出力が失火限界の空燃比に対応する値になるように、吸気系における空燃比を調節するようにしたことを特徴とする希薄燃焼式内燃機関における空燃比の制御方法が提案されている。
【0005】
しかるに、ガスタービンにおいては、コンプレッサー、燃焼器およびタービンが非常にコンパクトにまとめられているために、燃焼器に設けられているバーナーも近接して配置されている。そのため、それぞれのバーナーからの火炎は相互に干渉する場合が多々生ずる。
【0006】
しかしながら、かかる相互に近接して配置されているバーナーにおける相互に干渉が生ずる火炎の燃焼診断に関しては、従来何らの提案もなされていない。したがって、それぞれのバーナーの燃焼状態が把握できず、それぞれのバーナーの燃焼状態に応じた制御がなし得ないという問題がある。
【0007】
このように、従来は、それぞれのバーナーの燃焼状態が診断できないために、各バーナーを個別に制御する代わりに、総空気流量および/または総燃料流量の制御がなされているのみである。したがって、最適な制御がなし得ないという問題を生じている。すなわち、燃焼用空気は、スクロール形状等の影響により流速分布が不均一になるため、各バーナーに供給される空気量にアンバランスを生ずる場合がある。その結果、燃焼が不均一になり、最適燃焼状態から外れたものとなる。
【0008】
また、従来の検出装置においては、光プローブが火炎に曝されることもままあるので、火炎の検知に用いられる光プローブが焼損するという問題も生じている。あるいは、火炎からの保護のために光プローブに対してが水冷等がなされているために、構造が複雑になっているという問題もある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、バーナーが近接して配置されているために、火炎相互に干渉が生ずる場合においても、各バーナーの燃焼状態を的確に診断できる燃焼診断方法および燃焼診断装置を提供することを主たる目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の火炎の光学式計測装置は、複数のバーナーが近接して配置されているガスタービンの燃焼装置における火炎の光学式計測装置であって、スワラーの背後に該スワラーの羽根の間から火炎が燃焼室の壁面に対面している個所を臨むよう配置され、かつ先端が斜めに切断されて特定の視野角を有するようにされた光ファィバープローブを備えてなることを特徴とする。また、本発明の燃焼診断装置は、複数のバーナーが近接して配置されているガスタービンの燃焼装置における燃焼診断装置であって、光学式計測手段と、分光手段と、光電変換素子と、演算処理手段とを備え、光学式計測手段が前記光学式計測装置とされてなることを特徴とする。
【0011】
また、燃焼診断は、前記光学式計測手段の計測結果を、予め作成されている燃焼状態を示す指標と照合することによりなされる。ここでは、燃焼診断は、例えば、計測された火炎に含まれているラジカル自発光からラジカル自発光相互の自発光強度比を求め、ついでその値により予め求められているラジカル自発光強度比と空燃比との関係から各バーナーの空燃比の算出がなされる。
【0012】
その際、前記ラジカル自発光強度比が、OHラジカル自発光強度とCHラジカル自発光強度との強度比、OHラジカル自発光強度とC2ラジカル自発光強度との強度比またはCHラジカル自発光強度とC2ラジカル自発光強度との強度比であるのが好ましい。
【0013】一方、本発明の燃焼診断方法は、前記の火炎の光学式計測装置を用いた燃焼診断方法であって、前記光学式計測装置により計測されたラジカル自発光強度に基づいて燃焼診断を行うことを特徴とする。
【0014】
また、本発明の燃焼診断装置においては、前記演算処理手段は、火炎中に存在するラジカル自発光強度比と空燃比との関係をテーブルまたは関数の形態で保持している。ここで、前記ラジカル自発光強度比としては、例えば、OHラジカル自発光強度とCHラジカル自発光強度との強度比、OHラジカル自発光強度とC2ラジカル自発光強度との強度比またはCHラジカル自発光強度とC2ラジカル自発光強度との強度比が用いられる。
【0015】
【作用】
バーナーが近接して配置されている燃焼器の各バーナーの火炎を、他のバーナーの火炎に影響が少ない箇所、例えば火炎の壁面に対面している箇所について、火炎からの自発光を光学式計測手段、例えば光ファイバープローブにより計測し、得られた光を分光分析する。この分光分析により得られた各ラジカル自発光(OHラジカル、CHラジカル、C2ラジカル)の発光強度比の変化から、各バーナーあるいは各缶における局所空燃比に関する指標を算出して、この指標を予め規定されている関係と照合、例えば発光強度比と空燃比との関係のグラフと照合して燃焼診断、例えば計測されたバーナーの空燃比の算出を行う。
【0016】
【実施例】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【0017】
図1に本発明の燃焼診断方法に用いる燃焼診断装置のブロック図を示す。図1に示す燃焼診断装置は、光学式計測手段1と分光手段たる分光器2と光電変換素子3と演算処理装置4とを主要構成要素としている。
【0018】
光学式計測手段1は、OHラジカル、CHラジカル、C2ラジカル等からのラジカル自発光を検知あるいは計測するもので、例えば光ファイバープローブが用いられる。ここでは、この光ファイバープローブ1を例にとり説明するが、これに限定されるものではない。本実施例においては、光ファイバープローブ1は、火炎により焼損されるのを避けるために、図2に示すように、例えばスワラー5の背後に配置されて、予混合燃料ノズル6に取付けられている。このため、光ファイバープローブ1は、スワラー5の羽根の間から火炎が臨めるよう、図3に示すように、その先端部1aが斜めに切断されて特定の視野角を有するようにされている。また、この光ファイバープローブ1には、その機械的強度を確保するために、図3に示すように、耐熱性の保護管7、例えばステンレス鋼管からなる保護管7が装着されている。この保護管7の先端部の所定箇所には、前記所定の視野角に対応させた測定用7a窓が設けられている。そして、この光ファイバープローブ1が臨む火炎の位置は、隣接するバーナーの火炎からの影響ができるだけ少ない箇所とされる。具体的には、例えば、火炎が、燃焼室の壁面に対面している箇所とされる。このように本実施例では、光ファイバープローブをスワラーの背後に配置しているので、光ファイバープローブは火炎に曝されることがない。そのため、冷却設備等が不要になり装置の構成を簡素化できる。
【0019】
この光ファイバープローブ1により検知された光は、光ファイバーケーブルにより分光器2に導かれ、例えばOHラジカル自発光、CHラジカル自発光、C2ラジカル自発光に分光される。なお、この分光器2の構成の詳細な説明は省略するが、従来よりこの種の分光に用いられている公知のものとされている。
【0020】
しかして、この分光器2により分光された光は、さらに光ファイバーケーブルにより光電変換素子3に導かれ電気信号に変換されるとともに増幅されて演算処理装置4に導かれる。ここで、光電変換素子3としては、例えば光電子増倍管が用いられる。
【0021】
演算処理装置4は、予め格納されている燃焼診断プログラムにより、検知されたラジカル自発光の強度に基づいて、燃焼診断用の指標を作成して当該バーナーの空燃比を算出し燃焼状態を診断する。例えば、演算処理装置4には、図4に示すような、OHラジカル自発光強度とCHラジカル自発光強度との強度比、OHラジカル自発光強度とC2ラジカル自発光強度との強度比、およびCHラジカル自発光強度とC2ラジカル自発光強度との強度比と空燃比との関係がテーブルあるいは関数として予め格納されており、このテーブルあるいは関数により、入力されたラジカル自発光強度に基づいてラジカル自発光相互の強度比を算出して、各バーナーの運転状態における空燃比が算出される。
【0022】
図5に、かかる燃焼診断装置を用いてなる燃焼制御装置のブロック図が示されている。図5に示す燃焼制御装置は、前記燃焼診断装置から各バーナーの運転状態の空燃比が入力され、その値により空気および燃料の制御量を算出する空燃比制御装置21と、その制御量に基づいて各バーナーの空気量を制御する空気流量調節装置22と、各バーナーの燃料量を調節する燃料流量調節装置23とを主要構成要素としている。
【0023】
空燃比制御装置21としては、例えばコンピュータが用いられる。そして、このコンピュータ21には、前記燃焼診断装置から各バーナーの運転状態の空燃比が入力され、その値により空気および燃料の制御量を算出するプログラムおよび制御に必要な所要プログラムが格納されている。
【0024】
空気流量調節装置22は、例えば空気流量調節用空気流路可変機構221と、この可変機構221を操作する可変機構制御ユニット222からなる。この可変機構制御ユニット222は、空燃比制御装置21から指示された空気流量に対応した空気流路可変機構221を調節する。
【0025】
燃料流量調節装置23は、例えば燃料流量調節バルブ231とこのバルブ231を操作するバルブ制御ユニット232からなる。このバルブ制御ユニット232は、空燃比制御装置21から指示された燃料流量に対応した開度にバルブ231を調節する。
【0026】
このように、本制御装置によれば、各バーナーの運転状態における空燃比をフィードバックしながら、各バーナー毎に燃料流量および空気流量を制御しているので、各バーナーを最適な空燃比で燃焼させることができる。
【0027】
以上、本発明を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施例のにみ限定されるものではなく、種々の改変が可能である。例えば、燃焼診断装置を図6に示すように構成して、光電変換素子の個数を減らすこともできる。かかる構成とすれば、高価な光電変換素子の個数を減らすことができ、燃焼診断装置のコストを低減できる。なお、図6において、31は分波器、32は回転フィルター、33は合波器、34は光電変換素子、35はFFTアナライザーを示す。
【0028】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば複数のバーナーが密接して配置されている燃焼器においても、各バーナーの運転状態における燃焼状態を的確に診断することができるという優れた効果が得られる。
【0029】
また、本発明の燃焼診断結果により各バーナーを制御すれば、各バーナーを最適な空燃比により燃焼させることができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の燃焼診断方法に用いる燃焼診断装置の一実施例のブロック図である。
【図2】光ファイバープローブの設置場所の説明図である。
【図3】光ファイバープローブの説明図である。
【図4】ラジカル自発光強度比と空燃比との関係を示すグラフである。
【図5】本発明の燃焼診断装置を用いた燃焼制御装置のブロック図である。
【図6】本発明の燃焼診断方法に用いる燃焼診断装置の他の例のブロック図である。
【符号の説明】
1 光学式計測手段(光ファイバープローブ)
2 分光手段(分光器)
3 光電変換素子
4 演算処理手段(演算処理装置)
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a combustion diagnosis method and a combustion diagnosis device. More specifically, the present invention relates to a combustion diagnosis method and a combustion diagnosis device for a combustor in which a plurality of combustion burners are arranged close to each other.
[0002]
[Prior art]
In a gas turbine, in recent years, for the purpose of ease and NO X reduction of load adjustment, the multi-burner type and multi-can type (hereinafter, simply multi that burner type) come to the combustor is often used for I have. In order to operate this gas turbine efficiently, it is necessary to grasp the combustion state of each burner, that is, make a combustion diagnosis. As for the combustion diagnosis of such a combustion flame, a method of diagnosing a combustion state by detecting a light emission spectrum of a combustion product contained in the flame with an optical probe or the like has been conventionally used.
[0003]
For example, Japanese Patent Publication No. 2-27571 discloses a spectrum that emits light from combustion products OH, C 3 , CH, CH 2 O, CHO, C 2 , soot, H 2 O, CO 2, etc. contained in a flame. As a reference substance, soot, H 2 O, CO 2 , and C 2, which are divided into two or more wavelengths, are spectrally measured, emit light at at least two wavelengths, and have a known relationship between the absorption coefficient for each wavelength. One of the reference materials is selected and measured at two wavelengths, the brightness of the reference material is analyzed to determine the flame temperature and the luminous efficiency of the reference material, and an index indicating the previously determined combustion state A combustion diagnosis method characterized by diagnosing the combustion state of a flame by using the relational expression is proposed.
[0004]
Also, a method of controlling a combustor based on such combustion diagnosis is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 63-105262, in which spark ignition is performed by setting an air-fuel ratio of an intake air-fuel mixture to a lean mixture leaner than a stoichiometric air-fuel ratio. The internal combustion engine is provided with an optical sensor for detecting combustion light in the combustion chamber, and the air-fuel ratio in the intake system is adjusted so that the output of the optical sensor becomes a value corresponding to the air-fuel ratio at the misfire limit. A method of controlling an air-fuel ratio in a lean-burn internal combustion engine characterized by the following has been proposed.
[0005]
However, in the gas turbine, since the compressor, the combustor, and the turbine are very compactly assembled, the burners provided in the combustor are also arranged close to each other. Therefore, the flames from the respective burners often interfere with each other.
[0006]
However, there has not been proposed any method for diagnosing the combustion of a flame that causes mutual interference in such burners arranged close to each other. Therefore, there is a problem that the combustion state of each burner cannot be grasped and control according to the combustion state of each burner cannot be performed.
[0007]
As described above, conventionally, since the combustion state of each burner cannot be diagnosed, only the total air flow rate and / or the total fuel flow rate is controlled instead of controlling each burner individually. Therefore, there is a problem that optimal control cannot be performed. In other words, the combustion air has a non-uniform flow velocity distribution due to the influence of the scroll shape and the like, so that the amount of air supplied to each burner may be unbalanced. As a result, the combustion becomes non-uniform, deviating from the optimum combustion state.
[0008]
Further, in the conventional detection device, since the optical probe is sometimes exposed to the flame, there is a problem that the optical probe used for detecting the flame is burned. Alternatively, there is also a problem that the structure is complicated because the optical probe is water-cooled or the like for protection from a flame.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the problems of the related art, and since the burners are arranged close to each other, even when the flames interfere with each other, the combustion state of each burner can be accurately diagnosed. It is a main object to provide a combustion diagnosis method and a combustion diagnosis device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The flame optical measuring device of the present invention is an optical flame measuring device in a combustion device of a gas turbine in which a plurality of burners are arranged close to each other, wherein the flame is provided between the swirler blades behind the swirler. Is provided so as to face a position facing the wall surface of the combustion chamber, and has an optical fiber probe whose tip is cut obliquely so as to have a specific viewing angle. Further, the combustion diagnosis device of the present invention is a combustion diagnosis device in a combustion device of a gas turbine in which a plurality of burners are arranged close to each other, wherein the optical diagnosis means, the spectroscopic means, the photoelectric conversion element, Processing means, wherein the optical measuring means is the optical measuring device .
[0011]
The combustion diagnosis is performed by comparing the measurement result of the optical measuring means with an index indicating a combustion state created in advance. Here, in the combustion diagnosis, for example, the self-luminous intensity ratio of the radical self-luminescence is obtained from the measured radical self-luminescence contained in the flame, and then the radical self-luminous intensity ratio and the airspace are calculated in advance based on the calculated value. The air-fuel ratio of each burner is calculated from the relationship with the fuel ratio.
[0012]
At that time, the radical self-emission intensity ratio, the intensity ratio of the OH radical self-emission intensity and CH radical self-emission intensity, and the intensity ratio or CH radical self-luminous intensity of the OH radicals self-emission intensity and C 2 radical self-emission intensity It is preferable that the intensity ratio is the intensity ratio with the C 2 radical self-luminous intensity.
On the other hand, a combustion diagnosis method according to the present invention is a combustion diagnosis method using the above-described optical measuring device for flame , wherein the combustion diagnosis is performed based on the radical self-luminous intensity measured by the optical measuring device. It is characterized by performing .
[0014]
Further, in the combustion diagnostic device of the present invention, the arithmetic processing means holds the relationship between the radical self-luminous intensity ratio present in the flame and the air-fuel ratio in the form of a table or a function. Here, as the radical self-emission intensity ratio, for example, the intensity ratio of the OH radical self-emission intensity and CH radical self-luminous intensity, the intensity ratio of the OH radical self-emission intensity and C 2 radical self-emission intensity or CH radicals own The intensity ratio between the emission intensity and the C 2 radical self-emission intensity is used.
[0015]
[Action]
Optical measurement of the self-emission of light from the flame of each burner in the combustor where the burners are located close to each other, at places where there is little effect on the flames of other burners, for example, at places facing the wall of the flame Measured by means, for example, an optical fiber probe, and the obtained light is subjected to spectral analysis. From the change in the emission intensity ratio of each radical self-luminescence (OH radical, CH radical, C 2 radical) obtained by this spectral analysis, an index relating to the local air-fuel ratio in each burner or each can is calculated, and this index is set in advance. Combustion diagnosis, for example, calculation of the measured burner air-fuel ratio, is performed by collating with a prescribed relationship, for example, with a graph of the relationship between the emission intensity ratio and the air-fuel ratio.
[0016]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to only the embodiments.
[0017]
FIG. 1 shows a block diagram of a combustion diagnosis device used in the combustion diagnosis method of the present invention. The combustion diagnostic apparatus shown in FIG. 1 includes, as main components, an optical measuring unit 1, a spectroscope 2, which is a spectroscopic unit, a photoelectric conversion element 3, and an arithmetic processing unit 4.
[0018]
The optical measuring means 1 detects or measures radical self-emission from OH radicals, CH radicals, C 2 radicals, etc., and uses, for example, an optical fiber probe. Here, the optical fiber probe 1 will be described as an example, but the present invention is not limited to this. In the present embodiment, the optical fiber probe 1 is disposed, for example, behind a swirler 5 and attached to a premixed fuel nozzle 6, as shown in FIG. For this reason, as shown in FIG. 3, the tip portion 1a of the optical fiber probe 1 is cut obliquely so as to have a specific viewing angle so that a flame can come between the blades of the swirler 5. Further, as shown in FIG. 3, a heat-resistant protective tube 7, for example, a protective tube 7 made of a stainless steel tube is attached to the optical fiber probe 1 in order to secure its mechanical strength. At a predetermined location at the distal end of the protective tube 7, a measurement 7a window corresponding to the predetermined viewing angle is provided. The position of the flame facing the optical fiber probe 1 is a position where the influence of the flame of the adjacent burner is as small as possible. Specifically, for example, the flame is a portion facing the wall surface of the combustion chamber. As described above, in this embodiment, since the optical fiber probe is disposed behind the swirler, the optical fiber probe is not exposed to a flame. Therefore, cooling equipment and the like become unnecessary, and the configuration of the device can be simplified.
[0019]
The light detected by the optical fiber probe 1 is guided to the spectroscope 2 by an optical fiber cable, and is split into, for example, OH radical self-emission, CH radical self-emission, and C 2 radical self-emission. Although the detailed description of the configuration of the spectroscope 2 is omitted, it is a known type conventionally used for this type of spectroscopy.
[0020]
The light separated by the spectroscope 2 is further guided to the photoelectric conversion element 3 by an optical fiber cable, converted into an electric signal, amplified, and guided to the arithmetic processing unit 4. Here, as the photoelectric conversion element 3, for example, a photomultiplier tube is used.
[0021]
The arithmetic processing unit 4 creates an index for combustion diagnosis based on the intensity of the detected radical self-emission and calculates the air-fuel ratio of the burner based on the intensity of the detected radical self-emission, thereby diagnosing the combustion state. . For example, the arithmetic processing unit 4, as shown in FIG. 4, the intensity ratio of the OH radical self-emission intensity and CH radical self-luminous intensity, the intensity ratio of the OH radical self-emission intensity and C 2 radical self-emission intensity, and The relationship between the air-fuel ratio and the intensity ratio between the CH radical self-emission intensity and the C 2 radical self-emission intensity is stored in advance as a table or a function. The air-fuel ratio in the operating state of each burner is calculated by calculating the intensity ratio of the self-light emission.
[0022]
FIG. 5 shows a block diagram of a combustion control device using such a combustion diagnostic device. The combustion control device shown in FIG. 5 has an air-fuel ratio control device 21 which receives the air-fuel ratio of each burner operating state from the combustion diagnosis device and calculates a control amount of air and fuel based on the input value. The main components are an air flow control device 22 that controls the air flow of each burner and a fuel flow control device 23 that controls the fuel flow of each burner.
[0023]
As the air-fuel ratio control device 21, for example, a computer is used. The computer 21 receives the air-fuel ratio of the operating state of each burner from the combustion diagnostic device, and stores a program for calculating a control amount of air and fuel based on the value and a necessary program required for control. .
[0024]
The air flow adjusting device 22 includes, for example, an air flow adjusting air flow path variable mechanism 221 and a variable mechanism control unit 222 that operates the variable mechanism 221. The variable mechanism control unit 222 adjusts the air flow path variable mechanism 221 corresponding to the air flow rate instructed by the air-fuel ratio control device 21.
[0025]
The fuel flow control device 23 includes, for example, a fuel flow control valve 231 and a valve control unit 232 that operates the valve 231. The valve control unit 232 adjusts the valve 231 to an opening corresponding to the fuel flow rate instructed by the air-fuel ratio control device 21.
[0026]
As described above, according to the present control device, since the fuel flow rate and the air flow rate are controlled for each burner while feeding back the air-fuel ratio in the operating state of each burner, each burner is burned at the optimum air-fuel ratio. be able to.
[0027]
As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited only to the embodiments, and various modifications are possible. For example, the combustion diagnostic device can be configured as shown in FIG. 6 to reduce the number of photoelectric conversion elements. With this configuration, the number of expensive photoelectric conversion elements can be reduced, and the cost of the combustion diagnostic device can be reduced. In FIG. 6, 31 indicates a demultiplexer, 32 indicates a rotating filter, 33 indicates a multiplexer, 34 indicates a photoelectric conversion element, and 35 indicates an FFT analyzer.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even in a combustor in which a plurality of burners are closely arranged, an excellent effect that a combustion state in an operating state of each burner can be accurately diagnosed can be obtained. Can be
[0029]
Further, when each burner is controlled based on the combustion diagnosis result of the present invention, an excellent effect that each burner can be burned at an optimum air-fuel ratio can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a combustion diagnosis device used in a combustion diagnosis method of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an installation location of an optical fiber probe.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an optical fiber probe.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a radical self-luminous intensity ratio and an air-fuel ratio.
FIG. 5 is a block diagram of a combustion control device using the combustion diagnosis device of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram of another example of the combustion diagnosis device used in the combustion diagnosis method of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 optical measuring means (optical fiber probe)
2 Spectroscopic means (spectrometer)
3 photoelectric conversion element 4 operation processing means (operation processing device)

Claims (12)

複数のバーナーが近接して配置されているガスタービンの燃焼装置における火炎の光学式計測装置であって、
スワラーの背後に該スワラーの羽根の間から火炎が燃焼室の壁面に対面している個所を臨むよう配置され、かつ先端が斜めに切断されて特定の視野角を有するようにされた光ファィバープローブを備えてなることを特徴とする火炎の光学式計測装置
An optical measuring device for a flame in a combustion device of a gas turbine in which a plurality of burners are arranged in close proximity,
An optical fiber probe which is disposed behind the swirler so as to face a place where the flame faces the wall surface of the combustion chamber from between the blades of the swirler, and whose tip is obliquely cut to have a specific viewing angle. An optical measuring device for a flame, comprising:
複数のバーナーが近接して配置されているガスタービンの燃焼装置における燃焼診断装置であって、
光学式計測手段と分光手段と光電変換素子と演算処理手段とを備え、
前記光学式計測手段が、請求項1記載の光学式計測装置とされてなる
ことを特徴とする燃焼診断装置。
A combustion diagnostic device in a combustion device of a gas turbine in which a plurality of burners are arranged in close proximity,
Optical measuring means , spectral means , photoelectric conversion element, and arithmetic processing means,
A combustion diagnostic device, wherein the optical measuring means is the optical measuring device according to claim 1 .
前記演算処理手段が、火炎中に存在するラジカル自発光強度比と空燃比との関係をテーブルまたは関数の形態で保持してなることを特徴とする請求項記載の燃焼診断装置。 3. The combustion diagnostic apparatus according to claim 2 , wherein the arithmetic processing unit holds the relationship between the radical self-luminous intensity ratio present in the flame and the air-fuel ratio in the form of a table or a function. 前記ラジカル自発光強度比が、OHラジカル自発光強度とCHラジカル自発光強度との強度比、OHラジカル自発光強度とC2ラジカル自発光強度との強度比またはCHラジカル自発光強度とC2ラジカル自発光強度との強度比であることを特徴とする請求項記載の燃焼診断装置。The radical self-luminous intensity ratio is an intensity ratio between OH radical self-luminous intensity and CH radical self-luminous intensity, an intensity ratio between OH radical self-luminous intensity and C 2 radical self-luminous intensity, or a CH radical self-luminous intensity and C 2 radical 4. The combustion diagnostic apparatus according to claim 3 , wherein the ratio is an intensity ratio with the self-luminous intensity. 請求項2、3または記載の燃焼診断装置を備えてなることを特徴とする燃焼制御装置。A combustion control device comprising the combustion diagnosis device according to claim 2, 3 or 4 . 前記燃焼制御装置が、空燃比制御手段と空気流量制御手段と燃料流量制御手段とを備え、
前記空燃比制御手段が、前記燃焼診断装置からの診断結果に基づいて各バーナーの空気量および/または燃料量を算出するとともに、前記空気流量制御手段および/または燃料流量制御手段の制御量を算出し、
前記空気流量制御手段が前記制御量に応じて各バーナーの空気流量を制御し、
前記燃料流量制御手段が前記制御量に応じて各バーナーの燃料流量を制御する
ことを特徴とする請求項5記載の燃焼制御装置。
The combustion control device includes an air-fuel ratio control unit, an air flow control unit, and a fuel flow control unit,
The air-fuel ratio control means calculates an air amount and / or a fuel amount of each burner based on a diagnosis result from the combustion diagnosis device, and calculates a control amount of the air flow control means and / or the fuel flow control means. And
The air flow control means controls the air flow of each burner according to the control amount,
The combustion control device according to claim 5, wherein the fuel flow control means controls the fuel flow of each burner according to the control amount.
請求項1記載の火炎の光学式計測装置を用いた燃焼診断方法であって、
前記光学式計測装置によ計測されたラジカル自発光強度に基づいて燃焼診断を行うことを特徴とする燃焼診断方法。
A combustion diagnosis method using the flame optical measuring device according to claim 1,
Combustion diagnostic methods and performing combustion diagnosis based on the I Ri measured radical self-emission intensity in the optical measuring device.
前記ラジカル自発光強度を、予め作成されている燃焼状態を示す指標と照合することにより燃焼診断をなすことを特徴とする請求項記載の燃焼診断方法。The combustion diagnosis method according to claim 7 , wherein the combustion diagnosis is performed by comparing the radical self-luminous intensity with an index indicating a combustion state created in advance. 前記燃焼診断が、計測されたラジカル自発光からラジカル自発光相互の自発光強度比を求め、ついでその値により予め求められているラジカル自発光強度比と空燃比との関係から各バーナーの空燃比を算出するものであることを特徴とする請求項記載の燃焼診断方法。The combustion diagnosis determines the self-luminous intensity ratio of the radical self-luminescence from the measured radical self-luminescence, and then calculates the air-fuel ratio of each burner from the relationship between the radical self-luminous intensity ratio and the air-fuel ratio previously obtained from the value. 9. The combustion diagnosis method according to claim 8 , wherein is calculated. 前記ラジカル自発光強度比が、OHラジカル自発光強度とCHラジカル自発光強度との強度比、OHラジカル自発光強度とC2ラジカル自発光強度との強度比またはCHラジカル自発光強度とC2ラジカル自発光強度との強度比であることを特徴とする請求項記載の燃焼診断方法。The radical self-luminous intensity ratio is an intensity ratio between OH radical self-luminous intensity and CH radical self-luminous intensity, an intensity ratio between OH radical self-luminous intensity and C 2 radical self-luminous intensity, or a CH radical self-luminous intensity and C 2 radical The combustion diagnosis method according to claim 9 , wherein the ratio is an intensity ratio with the self-luminous intensity. 請求項7、8、9または10記載の燃焼診断方法を用いて各バーナーの制御をなすことを特徴とする燃焼制御方法。A combustion control method, wherein each burner is controlled using the combustion diagnosis method according to claim 7, 8, 9, or 10 . 前記制御により各バーナーの空気流量および/または燃料流量が調節されることを特徴とする請求項11記載の燃焼制御方法。Combustion control method according to claim 11, wherein the air flow rate and / or fuel flow rate of each burner is adjusted by the control.
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