JP4634807B2 - 連続燃焼システムの燃焼不安定性を検出する方法および装置 - Google Patents
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Description
本発明は、CRADA No. 02N-050の下で一部に政府支援を受け、ウッドワード・ガバナー・カンパニー社(Woodward Governor Company)と米国エネルギー省国立エネルギー技術研究所 (National Energy Technology Laboratory of the United States Department of Energy) との間でなされた。米国政府は本発明に特定の権利を保有する。
本発明は一般に連続燃焼システムに関し、より詳細には、燃焼不安定性の開始状態の付近で作動するようなシステムに関する。
102 電子装置(電子モジュール)
104 燃料ノズル
106 燃焼チャンバ
108 入口部
110 出口ポート
112 中央本体
114 予混合スワーラ
118 イオンセンサの実施の形態
120、122 電極
124 絶縁部材
126、128 同軸ケーブル
130 電源
132 プロセッサ
134 インターフェース
136 イオン化信号調整(調整装置、調整モジュール)
138 ライン
140 火炎
142、144 電界
Claims (29)
- 燃焼圏を有する連続燃焼システムの燃焼不安定性を検出するシステムであって:
前記燃焼圏内でガスに曝露されるような位置に配置された少なくとも1つのイオンセンサと;
前記少なくとも1つのイオンセンサに連結される制御装置であって、前記少なくとも1つのイオンセンサから燃焼イオン化信号を受信し、燃焼不安定性の発生を示す前記燃焼イオン化信号中の振動を検出できる制御装置とを備える;
システム。 - 前記少なくと1つのイオンセンサに接続され、前記制御装置に制御される電源を更に備える;
請求項1に記載のシステム。 - 前記連続燃焼システムがガスタービン燃焼システムであり;
前記少なくとも1つのイオンセンサが前記ガスタービン燃焼システムの燃料ノズル内に配置される;
請求項1または請求項2に記載のシステム。 - 前記少なくとも1つのイオンセンサが少なくとも1つの電極を備える;
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のシステム。 - 前記少なくとも1つの電極が第1電極および第2電極を備え、前記第1電極および前記第2電極は同一平面内に保持されるが、絶縁部材によって離間関係にある;
請求項4に記載のシステム。 - 前記少なくとも1つの電極は、前記少なくとも1つの電極から前記燃焼圏内の接地へ電界が放射されるように励起される;
請求項4または請求項5に記載のシステム。 - 燃焼圏を有する連続燃焼システムの燃焼不安定性を検出するシステムであって:
前記燃焼圏内でガスに曝露されるような前記燃焼圏内の位置に配置された少なくとも1つの電極と;
前記少なくとも1つの電極に連結される制御装置であって、前記少なくとも1つの電極を励起して、前記少なくとも1つの電極から前記燃焼圏の接地に至る電界を発生させ、前記少なくとも1つの電極から燃焼イオン化信号を受信し、燃焼不安定性の発生を示す前記燃焼イオン化信号中の振動を検出できる制御装置とを備える;
システム。 - 前記燃焼システムがガスタービン燃焼システムであり;
前記少なくとも1つの電極が前記ガスタービン燃焼システムの燃料ノズル内に配置される;
請求項7に記載のシステム。 - 前記少なくとも1つの電極が第1電極および第2電極を備え、前記第1電極および前記第2電極は同一平面内に保持されるが、絶縁部材によって離間関係にあり、前記第2電極は、前記制御装置に励起されると、冗長燃焼イオン化信号を前記制御装置に提供する;
請求項7または請求項8に記載のシステム。 - 前記制御装置は、前記燃焼イオン化信号の振動の大きさを閾値レベルと比較して、前記大きさが前記閾値レベル以上である場合に、エンジン制御装置へ信号を送信する、
請求項7ないし請求項9のいずれか1項に記載のシステム。 - 前記制御装置は、前記少なくとも1つの電極から前記燃焼圏内の接地へ電界が放射されるように、前記少なくとも1つの電極を励起する;
請求項7ないし請求項10のいずれか1項に記載のシステム。 - 連続燃焼システムの燃焼圏内の燃焼へ曝露されるような位置に配置された電極を有する前記連続燃焼システムの燃焼不安定性を検出する方法であって:
前記電極を通って流れるイオン電流を示すイオン電流信号を、前記電極から受信するステップと;
前記イオン電流信号のパラメータが、前記燃焼工程が燃焼不安定性の開始状態にあることまたは不安定であることのいずれかを示すかを判定するステップとを備え;
前記パラメータは、振動周波数および振動の大きさのうち、少なくとも一方を含む;
方法。 - 連続燃焼システムの燃焼圏内の正常燃焼へ曝露されるような位置に配置された電極を有する前記連続燃焼システムの燃焼不安定性を検出する方法であって:
前記電極を通って流れるイオン電流を示すイオン電流信号を、前記電極から受信するステップと;
前記イオン電流信号中の振動を検出し、前記イオン電流信号のパラメータが、前記燃焼工程が燃焼不安定性の開始状態にあることまたは不安定であることのいずれかを示すかを判定するステップとを備える;
方法。 - 前記燃焼工程中に、前記電極に電圧を印加するステップを更に備える;
請求項12または請求項13に記載の方法。 - 前記イオン電流信号の前記パラメータが、前記燃焼工程が燃焼不安定性の開始状態にあることまたは不安定であることを示した場合、信号を発信するステップを更に備える;
請求項12ないし請求項14のいずれか1項に記載の方法。 - 前記連続燃焼システムは希薄予混合ガスタービンを備える;
請求項12ないし請求項15のいずれか1項に記載の方法。 - 前記パラメータは、振動周波数および振動の大きさのうち、少なくとも一方を含む;
請求項13に記載の方法。 - 前記振動周波数が所定周波数域内にあって、前記振動の大きさが第1閾値を上回る場合、燃焼不安定性の開始状態を示す信号を発信するステップを更に備える;
請求項12または請求項17に記載の方法。 - 前記第1閾値が±6.89kPaに相当する;
請求項18に記載の方法。 - 前記所定周波数域が、前記連続燃焼システムの臨界周波数の±50Hzである;
請求項18または請求項19に記載の方法。 - 前記振動周波数が前記所定周波数域内にあって、前記振動の大きさが少なくとも第2閾値である場合、燃焼不安定性を示す信号を発信するステップを更に備える;
請求項18ないし請求項20のいずれか1項に記載の方法。 - 前記イオン電流信号のパラメータが、前記燃焼工程が燃焼不安定性の開始状態にあることまたは不安定であることを示した場合、エンジン制御装置に信号を送信するステップを更に備える;
請求項13ないし請求項21のいずれか1項に記載の方法。 - イオンセンサの電極が連続燃焼システムの燃焼圏内の正常燃焼へ曝露されるような位置に配置されたイオンセンサを有する前記燃焼システムの燃焼不安定性を検出するためのコンピュータで実行可能な命令を有するコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータで実行可能な命令は:
前記イオンセンサを通って流れるイオン電流中の振動を測定し、前記イオン電流のパラメータを判定するステップと;
前記パラメータが、前記燃焼工程が燃焼不安定性の開始状態にあることまたは不安定であることを示した場合、アラームを発するステップとを備えるステップを実行する;
コンピュータ可読媒体。 - 前記燃焼工程中に、前記イオンセンサに電圧を印加するステップを実行するための、コンピュータで実行可能な命令を更に有する;
請求項23に記載のコンピュータ可読媒体。 - 前記パラメータが振動周波数および振動の大きさを含み;
前記アラームを発するステップは、前記振動周波数が所定周波数域内で、前記振動の大きさが第1閾値を上回る場合、燃焼不安定性の開始状態を示す信号をエンジン制御装置に送信するステップを備える;
請求項23または請求項24に記載のコンピュータ可読媒体。 - 前記第1閾値が±6.89kPaに相当する;
請求項25に記載のコンピュータ可読媒体。 - 前記所定周波数域が、前記連続燃焼システムの臨界周波数の±50Hzである;
請求項25または請求項26に記載のコンピュータ可読媒体。 - 前記所定周波数域が10Hzと10kHzとの間である;
請求項25ないし請求項27のいずれか1項に記載のコンピュータ可読媒体。 - 前記パラメータが振動周波数および振動の大きさを含み;
前記アラームを発するステップが、前記振動周波数が前記所定周波数域内で、前記振動の大きさが第2閾値を上回る場合、燃焼不安定性を示す信号をエンジン制御装置に送信するステップを備える;
請求項25ないし請求項28のいずれか1項に記載のコンピュータ可読媒体。
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