JPS63150634A - Flame monitoring device for gas turbine combustor - Google Patents

Flame monitoring device for gas turbine combustor

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JPS63150634A
JPS63150634A JP29673886A JP29673886A JPS63150634A JP S63150634 A JPS63150634 A JP S63150634A JP 29673886 A JP29673886 A JP 29673886A JP 29673886 A JP29673886 A JP 29673886A JP S63150634 A JPS63150634 A JP S63150634A
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combustor
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gas turbine
turbine combustor
flame
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文雄 加藤
Yoji Ishibashi
石橋 洋二
Shigeyuki Akatsu
赤津 茂行
Takashi Omori
隆司 大森
Yorihide Segawa
瀬川 頼英
Isao Sato
勲 佐藤
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Abstract

PURPOSE:To monitor a combustion state as an image at all times by inserting a fiber scope into a tubular probe and sending cooling air to between the tubular probe and fiber scope. CONSTITUTION:A probe 15 for flame monitoring is run through a casing wrapper 3 and fixed, and an observation window 16 for the probe 15 is positioned in the side wall surface 14 of a tail pipe. The side view type fiber scope 25 is inserted into the probe 15 and its observation direction is set to an upstream direction along the center axis of the combustor. The cooling air is sent to between the probe 15 and fiber scope 25.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガスタービン燃焼器内の火炎分布状況を映像
として監視し得るように創作した監視装置に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a monitoring device created to be able to monitor the flame distribution situation in a gas turbine combustor as an image.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ガスタービン燃焼器に求められる性能としては低公害化
と高温化とがある。低公害化については特に大気汚染の
元凶とされるN0x(窒素酸化物)濃度の低減が社会的
要請となっている。
Performance requirements for gas turbine combustors include low pollution and high temperatures. In terms of reducing pollution, there is a social need to reduce the concentration of NOx (nitrogen oxides), which is considered to be the cause of air pollution.

NOx低減策としては、窒素含有量の多い燃料はまず避
ける必要がある。燃焼方法としては、ホットスポットを
無くし、希薄均一濃度の燃焼が基本となる。この観点か
ら、拡散型燃焼よりは予混型燃焼の方がN Ox低減に
は有効となる。実機ガスタービンに完全予混合型燃焼器
を採用するには未だ燃焼信頼性の点で問題点も多く、実
用化にはいましばらく時間がかかると思われろ現時点で
、実用性の高い方式としては燃料分散を積極的に行なっ
た多段燃焼方式があげられ、とりわけ2段燃焼が今後ガ
スタービン燃焼器の主流となるものと予想される。
As a measure to reduce NOx, it is first necessary to avoid fuels with a high nitrogen content. The basic combustion method is to eliminate hot spots and burn at a lean and uniform concentration. From this point of view, premixed combustion is more effective in reducing NOx than diffusion type combustion. There are still many problems with combustion reliability in adopting a fully premixed combustor in an actual gas turbine, and it will probably take some time before it can be put into practical use. A multi-stage combustion system that actively performs dispersion is mentioned, and in particular, two-stage combustion is expected to become the mainstream of gas turbine combustors in the future.

2段燃焼技術で特に重要となるポイントは1段目火炎か
ら2段目燃料へのスムーズな火移りと安定した保炎性と
均一な火炎分布の確保とにある。
Particularly important points in two-stage combustion technology are smooth flame transfer from the first-stage flame to the second-stage fuel, stable flame stability, and ensuring uniform flame distribution.

2段目で火炎が片寄っていたり、未燃部分があったりす
れば燃焼器出口での燃料ガス温度分布に制限値以上の偏
差を生じたり、所定の平均温度まで達しなかったり、さ
らに有害なCOの濃度が高くなったりするなど、燃焼器
に課された条件を満たさなくなる虞れもあり、さらに事
態が悪化すればタービンを停止しなければならないこと
にもなる。
If the flame is uneven in the second stage or there is an unburned part, the fuel gas temperature distribution at the combustor outlet may deviate beyond the limit value, may not reach the predetermined average temperature, or cause even more harmful CO2. There is a risk that the conditions imposed on the combustor will no longer be met, such as the concentration of

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述の理由により、多段燃焼方式を採用した燃焼器にお
いては、何らかの火炎監視方式が必要になる。こうした
目的で燃焼器内の燃焼状態を監視する装置として、特開
昭61−62712号、及び特開昭61.−93311
号が公知である。
For the above-mentioned reasons, a combustor employing a multi-stage combustion method requires some kind of flame monitoring method. As a device for monitoring the combustion state in the combustor for this purpose, Japanese Patent Laid-Open Nos. 61-62712 and 61. -93311
The number is publicly known.

しかし、これらの公知技術は局所的な検知しか出来ず、
火炎の分布状態を画像として把握することができないの
で、燃焼状態の監視効果が充分でない。
However, these known techniques can only detect locally,
Since the flame distribution state cannot be grasped as an image, the effect of monitoring the combustion state is not sufficient.

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、燃焼器内
の燃焼状態(火炎の分布状態)を映像として常時監視し
得る装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a device that can constantly monitor the combustion state (flame distribution state) in a combustor as an image.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記の目的を達成するために創作した本発明に係るガス
タービン燃焼器火炎監視装置は、ガスタービン燃焼器の
長手方向に関して上流端付近と中流付近とにそれぞれ複
数個の燃料ノズルを設置して2段燃焼を行わせるガスタ
ービン燃焼器に適用され、燃焼器ケーシングを貫通せし
めて管状のプローブを固着するとともに、該プローブ先
端を、燃料器尾筒の背側背面部と燃焼器中心軸との交点
付近に達せしめ、かつ、上記管状のプローブ内に側視型
ファイバスコープを挿入してそのi測方向を燃焼器中心
軸に略沿わせて上流方向に向けるとともに、該管状プロ
ーブとファイバスコープとの間に冷却空気を送入する手
段を備えたものである。
A gas turbine combustor flame monitoring device according to the present invention created to achieve the above object includes a plurality of fuel nozzles installed near the upstream end and near the midstream in the longitudinal direction of the gas turbine combustor. It is applied to a gas turbine combustor that performs staged combustion, and a tubular probe is fixed by penetrating the combustor casing, and the tip of the probe is attached to the intersection of the back side of the fuel device transition piece and the combustor central axis. At the same time, a side-viewing fiberscope is inserted into the tubular probe and the i-measurement direction is directed upstream, approximately along the combustor central axis, and the tubular probe and fiberscope are connected to each other. It is equipped with means for introducing cooling air between the two.

〔作用〕[Effect]

上記の構成によれば、 (a)管状プローブ内にファイバスコープを挿入した構
造であるから該ファイバスコープのメンテイナンスが容
易であり、 (b)上記のファイバスコープが側視型であるから火炎
を燃焼器中心軸方向に観測するに好適であり。
According to the above configuration, (a) maintenance of the fiber scope is easy because the fiber scope is inserted into the tubular probe, and (b) the fiber scope is of a side view type, so it is easy to maintain the fiber scope. Suitable for observing in the direction of the combustor center axis.

(c)空気冷却を併用しているため耐久性、信頼性に優
れており、 火炎の分布状態を前記ファイバスコープを介して映像と
して常時把握することが出来る。
(c) Since it uses air cooling, it has excellent durability and reliability, and the state of flame distribution can be constantly monitored as an image via the fiber scope.

〔実施例〕〔Example〕

第1図〜第6図に本発明の一具体実施例を示す。 A specific embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1 to 6.

第2図に本発明の基本となるガスタービン燃焼器内火炎
の状況を観測するためのファイバスコープを中心とした
光学火炎Ilt察装置の取付は状況を示す。
FIG. 2 shows the installation of an optical flame inspection device, mainly a fiberscope, for observing the flame condition in a gas turbine combustor, which is the basis of the present invention.

ガスタービン燃焼器ライナ1及びこれに続く尾W2は外
筒3.ケーシングラッパ4及び外筒前蓋5によって密閉
された高圧力チャンバ内に格納される6本実施例の2段
燃焼方式の低NOx燃焼器は、2つの燃焼室をもち、下
流側燃焼室は上流側燃焼室よりも内径が大きい。この上
流側燃焼室を副燃焼室6と呼び、下流側を主燃焼室7と
呼ぶことにする。副燃焼室6の中心部には円筒状の円筒
8が置かれるため副室は環状燃焼室9を形成する。
The gas turbine combustor liner 1 and the tail W2 following it are connected to the outer cylinder 3. The two-stage combustion type low NOx combustor of the six embodiments is housed in a high-pressure chamber sealed by a casing wrapper 4 and an outer cylinder front cover 5, and has two combustion chambers, the downstream combustion chamber being the upstream combustion chamber. The inner diameter is larger than that of the side combustion chamber. This upstream combustion chamber will be referred to as the auxiliary combustion chamber 6, and the downstream side will be referred to as the main combustion chamber 7. Since a cylindrical cylinder 8 is placed in the center of the sub-combustion chamber 6, the sub-chamber forms an annular combustion chamber 9.

この環状燃焼室の上流端部には1段目燃料噴射用の複数
個の1段燃料ノズル10が設置されている。
A plurality of first-stage fuel nozzles 10 for first-stage fuel injection are installed at the upstream end of this annular combustion chamber.

一方、2段目の燃料は、副燃焼室6後端部に外接する環
状の空気旋回羽根11内に設置される複数個の2段燃料
ノズル12によって噴射される。火炎は空気旋回羽根1
1の出口付近に形成され、均−な燃焼状態ではリング状
の火炎が形成される。
On the other hand, the second-stage fuel is injected by a plurality of two-stage fuel nozzles 12 installed in an annular air swirl vane 11 circumscribing the rear end of the sub-combustion chamber 6 . The flame is an air swirler 1
A ring-shaped flame is formed in the vicinity of the exit of 1, and under uniform combustion conditions, a ring-shaped flame is formed.

燃焼器の着火手順は次のように行なわれる。先ず1段目
燃料に着火し、1段目の燃料供給量を増やしてゆき、副
燃焼室9に十分な長さの火炎が形ねれる。
The combustor ignition procedure is performed as follows. First, the first stage fuel is ignited, and the amount of fuel supplied to the first stage is increased to form a flame of sufficient length in the auxiliary combustion chamber 9.

定格負荷時の1段目及び2段[1の燃料比率はほぼ50
対50で、これによって尾筒出口13での平均燃焼ガス
温度は1000°以上となる。
The fuel ratio in the 1st and 2nd stages [1] at rated load is approximately 50
50, which results in an average combustion gas temperature at the transition pipe outlet 13 of 1000° or more.

この2段燃焼方式の特徴は、1段、2段燃焼とも燃料ノ
ズルを複数個設けて、燃料を分散し、燃焼空気と燃料と
の混合を促進し、且つ、幾分空気を過剰な状態で供給し
て、いわゆる希薄燃焼を行なわせることにある。
The characteristics of this two-stage combustion method are that both the first-stage and second-stage combustion systems are equipped with multiple fuel nozzles to disperse the fuel and promote the mixing of combustion air and fuel, while keeping the air in a somewhat excessive state. The purpose is to supply so-called lean combustion.

この方式が従来のシングルバーナ方式に比べて難しくな
る点は、全燃料ノズルからの燃料が予定通りに燃焼して
いるかどうかの判定をどのようにして行なうかというこ
とである。従来使用されてきたフォトダイオード等によ
る唯一局所的な検知方法では全体の火炎状態が掴めずこ
の2段燃焼方式には使用できない。
What makes this method more difficult than the conventional single burner method is how to determine whether the fuel from all fuel nozzles is burning as planned. The only local detection method that has been used in the past, such as a photodiode, cannot grasp the overall flame condition and cannot be used in this two-stage combustion method.

本発明は従来の単一局所的な火炎監視方式を改め、火炎
全体像を光学的手段によって映像化し、さらに得られた
火炎像−を画像処理することにより、火炎の広がり未着
火や、失火部分を判定し、燃焼状態の診断、燃焼継続の
良否を判断する機能を有することを特徴とするガスター
ビン燃焼器火炎監視装置を提供する。
The present invention improves the conventional single-local flame monitoring method, visualizes the entire flame image using optical means, and further processes the obtained flame image to detect the spread of the flame and unignited areas. Provided is a gas turbine combustor flame monitoring device characterized by having a function of determining the combustion state, diagnosing the combustion state, and determining whether or not combustion can continue.

上述の2段燃焼器においては、副燃焼室6よりも主燃焼
室7の方が径が大きいので、特に2段目火炎の全体形状
を監視するためには燃焼器下流部側の位置から燃焼器上
流側を観測することが必須となる。観側用プローブを燃
焼器内に挿入することはプローブの信頼性や、燃焼ガス
流を乱すなど問題が多く非現実的である。観測位置とし
て最適な位置は図に示す如く、尾筒背側壁面14の燃焼
器上流側X−xとの交点部となる。この点は点対称の位
置であることから1wt測像は歪みの少ない像が得られ
る。
In the two-stage combustor described above, the diameter of the main combustion chamber 7 is larger than that of the sub-combustion chamber 6, so in order to monitor the overall shape of the second-stage flame, it is necessary to start the combustion from a position on the downstream side of the combustor. It is essential to observe the upstream side of the vessel. Inserting a viewing probe into the combustor is impractical due to many problems such as the reliability of the probe and the disturbance of the combustion gas flow. As shown in the figure, the optimum observation position is the intersection of the tail pipe back wall surface 14 and the combustor upstream side X-x. Since this point is a point-symmetrical position, 1wt imaging can obtain an image with little distortion.

観測センサとしてはファイバスコープを用い、プローブ
管内に設置され、空気による強制冷却が行なわれる0図
にはこのプローブ管15をケーシングラッパ4を貫通し
て装着した状態を示す、この観測プローブおよび取付方
法の詳細については第1図以降で説明する。
A fiber scope is used as the observation sensor, and it is installed inside the probe tube and is forcedly cooled by air. Figure 0 shows the probe tube 15 installed through the casing wrapper 4, and this observation probe and its installation method. The details will be explained from FIG. 1 onwards.

第1図に火炎監視用プローブ15の付近の断面図を示す
。該プローブ15はケーシングラッパを貫通せしめて固
定し、尾筒背側壁面14にプローブ15の観測窓16を
位置せしめた構造としである。詳しくは、尾筒背側壁面
14が燃焼゛器中心軸X−又と交わる位置にプローブの
視野を確保できるだけの円孔34(詳細は第3図につい
て後述)を有する直角曲り管17が尾筒背側壁面14に
溶接されている。直角曲り管17の上端部18は。
FIG. 1 shows a sectional view of the vicinity of the flame monitoring probe 15. The probe 15 is fixed by passing through the casing wrapper, and the observation window 16 of the probe 15 is positioned on the rear wall surface 14 of the tail tube. Specifically, the right-angled bent pipe 17 has a circular hole 34 (details will be described later with reference to FIG. 3) sufficient to secure the field of view of the probe at a position where the rear wall surface 14 of the tail pipe intersects with the central axis of the combustor. It is welded to the back wall surface 14. The upper end 18 of the right-angled bent pipe 17 is.

その内径を幾分広目に製作されている。これは図に示す
ように、ケーシングラッパ側から挿入されるシール円管
19と対になるように組み合せられ、プローブ支持円管
が形成されるためである。シール円管19を用いる目的
は、直角曲り管17を通つて尾筒2の外側の空気が尾筒
2の内部に流れるのを防ぐためである。従って直角曲り
管17の上端部18内側とシール円管19の外面とは、
熱伸びは吸収できる程度に面接触が保たれる。シール円
管19のケーシングラッパ4への固定は複数個のボルト
20によって行なわれる。このようにしてケーシングラ
ッパ4から尾筒背側壁面14に至る間にプローブ径より
も幾分太めの通路部が確保される。予めプローブ15に
シールナツト21を外嵌した状態で前述した通路部にプ
ローブ15を挿入する。シールナツト21の下部外周に
はネジ部22が設けられている。一方シール円管19の
上部にもシールナツトを締結固定するためのXネジが切
られている。シールナツト内部には1円弧状のリング2
3がはめられ、シールナツト21をネジ込んで行くと該
リング23はプローブ管15にくい込み固定されプロー
ブ管15とシールナツト21との間は完全にシールでき
る。シールナット21下部面とシール円管19上面との
接触部にはパーキン24が介装され空気の漏れを防いで
いる。
The inner diameter is made somewhat wider. This is because, as shown in the figure, the probe support circular tube is formed by being paired with the seal circular tube 19 inserted from the casing wrapper side. The purpose of using the seal tube 19 is to prevent air outside the transition piece 2 from flowing into the interior of the transition piece 2 through the right-angled bent tube 17. Therefore, the inside of the upper end 18 of the right-angled bent pipe 17 and the outer surface of the sealed circular pipe 19 are
Surface contact is maintained to the extent that thermal elongation can be absorbed. The seal tube 19 is fixed to the casing wrapper 4 by a plurality of bolts 20. In this way, a passage portion that is somewhat thicker than the probe diameter is secured between the casing wrapper 4 and the transition tube back wall surface 14. The probe 15 is inserted into the passage portion described above with the seal nut 21 fitted onto the probe 15 in advance. A threaded portion 22 is provided on the lower outer periphery of the seal nut 21. On the other hand, an X thread for fastening and fixing a seal nut is also cut in the upper part of the seal circular tube 19. There is an arc-shaped ring 2 inside the seal nut.
3 is fitted, and when the seal nut 21 is screwed in, the ring 23 is inserted into the probe tube 15 and fixed, and the space between the probe tube 15 and the seal nut 21 can be completely sealed. A parkin 24 is interposed at the contact portion between the lower surface of the seal nut 21 and the upper surface of the seal tube 19 to prevent air leakage.

以上プローブ管15の取付方法について述べたので1次
にプローブ管15の概略について説明する。
Since the method for attaching the probe tube 15 has been described above, the outline of the probe tube 15 will be explained first.

プローブ管15は側視型のファイバスコープ25、ファ
イバスコープ固定管26.及び空冷管27などから構成
されている。
The probe tube 15 includes a side-viewing type fiberscope 25, a fiberscope fixed tube 26. and an air-cooled pipe 27.

第3図はこのプローブ管の下部覗き窓近傍の詳細を示し
、(A)は正面図、(B)は断面側面図である。
FIG. 3 shows details of the vicinity of the lower viewing window of this probe tube, with (A) being a front view and (B) being a cross-sectional side view.

ファイバスコープは光フアイバ素線を数千から数万本1
束にしたもので、外径は、普通2〜3mm程度である。
A fiber scope uses thousands to tens of thousands of optical fibers1
When bundled, the outer diameter is usually about 2 to 3 mm.

ファイバスコープの先端部のレンズ系の組み方によって
直視型(ファイバ素線と同じ方向)と側視型(ファイバ
素線と直角方向)とがあり1本発明では取付構造上側視
型を用いているのが特徴である。ファイバスコープ25
はファイバスコープ固定管26の内部に固定されている
Depending on how the lens system at the tip of the fiberscope is assembled, there are two types: a direct viewing type (in the same direction as the fiber wire) and a side viewing type (in the direction perpendicular to the fiber wire).1 The present invention uses an upper side viewing type mounting structure. is a feature. fiber scope 25
is fixed inside the fiberscope fixing tube 26.

ファイバスコープ固定管26の下部には、ファイバレン
ズと対峙する面に窓部29Aが設けられている。
A window portion 29A is provided at the lower part of the fiberscope fixed tube 26 on the surface facing the fiber lens.

ファイバスコープ固定管26は二重構造になっている空
冷管27の内部に装着される。二重管で構成される空冷
管27には冷却用空気の通る流路パス28が形成され図
に矢印で示すように空気が流入する。第3図(B)には
流路バイパスの図面参照番号28を2個所示しているが
両者は連通している。
The fiberscope fixed tube 26 is installed inside an air-cooled tube 27 having a double structure. A flow path 28 through which cooling air passes is formed in the air cooling tube 27, which is constructed of a double pipe, and the air flows in as shown by the arrow in the figure. In FIG. 3(B), two drawing reference numbers 28 of the flow path bypass are shown, and both are in communication.

空冷管27の側面には図に示すような観測窓29Bが必
要となる。窓材には通常、耐熱性のものが使用される0
本例において観測窓の窓とはガラス窓の意である。観測
窓の固定は押しネジ金具30がネジ込める機構にしてあ
り、押しネジ金具30の表面部には第3図(A)に示す
ように十字に溝31が切られていて、この溝部31に専
用のネジ回し工具を係合して、押しネジ金具30を所定
の位置に固定することができる構造である0M測窓29
が挿入される面にはシール用の0リングを介装するため
のOリング溝32が同上に設けられている。
An observation window 29B as shown in the figure is required on the side surface of the air-cooled pipe 27. Heat-resistant materials are usually used for window materials.
In this example, the observation window means a glass window. The observation window is fixed by a mechanism into which a push screw fitting 30 can be screwed, and a cross-shaped groove 31 is cut into the surface of the push screw fitting 30 as shown in FIG. 3(A). The 0M measuring window 29 has a structure that allows the push screw fitting 30 to be fixed in a predetermined position by engaging a dedicated screwdriver tool.
An O-ring groove 32 for inserting a sealing O-ring is provided on the surface into which the O-ring is inserted.

ところで、空冷管27の目的は、もちろんファイバスコ
ープ25を高熱から保護することが第一にあるが、第2
の目的として観測窓の冷却と、窓の汚れの防止とがある
By the way, the primary purpose of the air-cooled tube 27 is, of course, to protect the fiberscope 25 from high heat, but the second purpose is to protect the fiberscope 25 from high heat.
The purpose of this is to cool the observation window and prevent the window from getting dirty.

この2点の問題を有効的しこ解決するためには。In order to effectively solve these two problems.

冷却空気を観測窓の外表面、すなわち燃焼ガス側に吹き
出す必要がある。この患部を冷却する空気は押しネジ金
具3oをネジ込むために設けられている窓固定管33の
側壁周上にあけられた複数個の円孔34を通って、さら
に押しネジ金具30に設けられたやはり複数個の噴射孔
35を通り、噴流となって観測窓29Bに衝突する。こ
のように衝突噴流とすることによって、窓表面の冷却効
率が上がり、温度の大幅な低下が実現できる。また窓部
の汚れ防止についても、常に清浄な空気を流すことによ
り汚れ物質の窓部への付着をなくし光の透過性を確保し
ている。
Cooling air must be blown out to the outer surface of the observation window, that is, to the combustion gas side. The air that cools the affected area passes through a plurality of circular holes 34 made on the side wall circumference of the window fixing tube 33 provided for screwing the push screw fitting 3o, and is further provided in the push screw fitting 30. After all, it passes through the plurality of injection holes 35, becomes a jet, and collides with the observation window 29B. By creating an impinging jet in this manner, the cooling efficiency of the window surface is increased and the temperature can be significantly reduced. In addition, to prevent the windows from getting dirty, by constantly blowing clean air, we prevent dirt from adhering to the windows and ensure light transmission.

以上図をもって説明したように、本発明の特徴の一つは
側視型のファイスコープを内蔵したプローブ管を簡単に
ケーシングラッパ一部より挿入設置でき、仮に観測窓の
汚れなどの事態が発生したとしても、プローブ管を簡単
にはずし、不具合箇所の修復が容易に行なえることがあ
げられる。
As explained above using the drawings, one of the features of the present invention is that the probe tube with a built-in side-viewing type phiscope can be easily inserted and installed from a part of the casing wrapper, so that it can be installed easily even if a situation such as dirt on the observation window occurs. Even so, the probe tube can be easily removed and the defective part can be easily repaired.

次に本発明の変形例として第4図に示すように、先の構
造よりもより簡単な構造のものが提案できる0本変形例
の場合は尾筒2に連通固着した曲がり管36を通って尾
筒内部へ流入する多少の空気の漏れは認めるという構成
で、曲がり管36の内部に板バネ37を周上に配置し、
この板バネ部に直接プローブ管15′を挿入して固定す
る。プローブ管15′にはフランジ38が付いており、
ケーシングラッパ4に複数個のボルト39によって締結
される。この方法はプローブ管15′のみの挿入であり
、板バネ37に十分な変形自由度をもたせておけば1着
脱は非常に簡単に行なえる。
Next, as a modified example of the present invention, as shown in FIG. A leaf spring 37 is arranged on the circumference inside the bent pipe 36 in a configuration that allows some leakage of air flowing into the transition pipe.
The probe tube 15' is directly inserted into this plate spring portion and fixed. The probe tube 15' has a flange 38,
It is fastened to the casing wrapper 4 with a plurality of bolts 39. In this method, only the probe tube 15' is inserted, and if the plate spring 37 has a sufficient degree of freedom in deformation, it can be attached and detached very easily.

次に本発明の装置を用いた火炎映像の抽出方法と画像解
析を通しての燃焼状態の診断さらに燃焼器運転継続の良
否の判定方法について述べる。
Next, a method for extracting a flame image using the apparatus of the present invention, a method for diagnosing the combustion state through image analysis, and a method for determining whether to continue operating the combustor will be described.

第5図は、燃焼状態の診断を行なう方式の流れを示した
図である。
FIG. 5 is a diagram showing the flow of a method for diagnosing the combustion state.

2段燃焼においては、はぼ第6図に示すようなリング状
の火炎形成がみられる。内部に形成される火炎が1段目
燃料によるもので、外側の火炎が2段目燃料によるもの
である。燃焼状態が均一である場合は本第6図に示すよ
うにリング状に連った火炎形成がみられ、一方、燃焼が
不均一な場合は、リングが切れたり、極端に細くなった
りしている。この火炎特性をもとに燃焼状態の判定を行
うことになる。
In the two-stage combustion, a ring-shaped flame formation as shown in FIG. 6 is observed. The flame formed inside is caused by the first stage fuel, and the flame formed outside is caused by the second stage fuel. When the combustion is uniform, a ring-shaped flame is formed as shown in Figure 6. On the other hand, when the combustion is uneven, the ring is cut or becomes extremely thin. There is. The combustion state is determined based on these flame characteristics.

ファイバスコープ25を伝送した火炎像は工業用テレビ
カメラ40に導かれ映像化されモニタ41に常時ディス
プレーされる。カメラ40から出力されるアナログ映像
信号の一方はA/D変換器42を介してデジタル信号に
変換された後、イメージプロセッサ43に送られ、画像
についての各種演算が行なわれる0代表的なものとして
は、火炎の外縁を求めるエツジング処理や火炎の分布し
ている部分の面積計算などがある。燃焼状態を診断する
ための比較テーブルとして、正常な燃焼をしている場合
の燃焼負荷と火炎面積のデータとをあらかじめ用意して
おき、それとの偏差を比較器A44により計算し、その
偏差1.3* −51が火炎面積の許容偏差値ΔSより
小であれば運転継続は出来ると判定し、逆に大きい場合
は運転継続停止の信号がトリップ回路46から発信され
る。
The flame image transmitted through the fiber scope 25 is guided to an industrial television camera 40, visualized, and displayed on a monitor 41 at all times. One of the analog video signals output from the camera 40 is converted into a digital signal via the A/D converter 42, and then sent to the image processor 43, where various calculations are performed on the image. These include etching processing to find the outer edge of the flame and area calculation of the area where the flame is distributed. As a comparison table for diagnosing the combustion state, the combustion load and flame area data for normal combustion are prepared in advance, and the deviation from these data is calculated by the comparator A44, and the deviation 1. If 3*-51 is smaller than the allowable deviation value ΔS of the flame area, it is determined that the operation can be continued; on the other hand, if it is larger, a signal to stop the continued operation is sent from the trip circuit 46.

一方、火炎面積については良好であった場合1次の判定
として火炎のつながり具合の程度を火炎縁のエツジング
処理結果から判定される。火炎が部分的に失火していた
りすれば、周上につながりをもったエツジラインは得ら
れず、独立したエツジラインが何本か発生することにな
る。
On the other hand, if the flame area is good, the degree of connection of the flames is determined from the result of the flame edge etching process as a first determination. If the flame is partially misfired, connected edge lines will not be obtained on the circumference, but several independent edge lines will be generated.

従って許容エツジラインの数(No、)を定めておき、
比較器B45でエツジラインの数を比較し。
Therefore, the number of allowable edge lines (No,) is determined,
Compare the number of edge lines with comparator B45.

許容数よりも大きい場合には、火炎の繋がり具合が悪い
と判断し、トリップ回路46からトリップ信号を発して
燃焼器運転を停止させる制御が働く。
If the number is larger than the allowable number, it is determined that the flame connection condition is poor, and control is activated to issue a trip signal from the trip circuit 46 and stop the combustor operation.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、従来全く未知な状態におかれていた。 According to the present invention, a situation that has hitherto been completely unknown exists.

高温、高圧なガスタービン燃焼器内火炎の分布状況が、
映像として常時捉えることが可能となる。特に2段燃焼
器においては2段目火炎の分布状況が性能を大きく左右
することから、その火炎分布状況が映像として捉えられ
かつ画像解析によって、的確な燃焼状態の診断が可能と
なることにより従来型燃焼器に比べ信頼性の高い燃焼器
が提供できる。
The distribution of flame inside the high-temperature, high-pressure gas turbine combustor is
It becomes possible to capture images at all times. In particular, in a two-stage combustor, the performance is greatly influenced by the second-stage flame distribution. A more reliable combustor can be provided than a type combustor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及至第3図は本発明の1実施例を示し、第1図は
プローブ取付部付近の断面図、第2図は燃焼器1個の部
分断面図、第3図はプローブ先端部の説明図である。 第4図は上記と異なる実施例の断面図である。 第5図は本発明の装置を用いた画像解析装置の系統図、
第6図はガスタービン燃焼器における火炎の分布状態の
説明図である。 1・・・燃焼器ライナ、2・・・尾筒、3・・・外筒、
4・・・ケーシングラッパ、8・・・内筒、10・・・
1段燃焼ノズル、12・・・2段燃焼ノズル、15・・
・管状のプローブ、25・・・側視型のファイバスコー
プ。
1 to 3 show one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a sectional view of the vicinity of the probe attachment part, FIG. 2 is a partial sectional view of one combustor, and FIG. 3 is a sectional view of the tip of the probe. It is an explanatory diagram. FIG. 4 is a sectional view of an embodiment different from the above. FIG. 5 is a system diagram of an image analysis device using the device of the present invention,
FIG. 6 is an explanatory diagram of the flame distribution state in the gas turbine combustor. 1... Combustor liner, 2... Transition tube, 3... Outer tube,
4...Casing wrapper, 8...Inner cylinder, 10...
1st stage combustion nozzle, 12... 2nd stage combustion nozzle, 15...
- Tubular probe, 25...side-viewing fiberscope.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ガスタービン燃焼器の長手方向に関して上流端付近
と中流付近とにそれぞれ複数個の燃料ノズルを設置して
2段燃焼を行わせるガスタービン燃焼器において、燃焼
器ケーシングを貫通せしめて管状のプローブを固着する
とともに、該プローブ先端を、燃焼器尾筒の背側背面部
と燃焼器中心軸との交点付近に達せしめ、かつ、上記管
状のプローブ内に側視型ファイバスコープを挿入してそ
の観測方向を燃焼器中心軸に略沿わせて上流方向に向け
るとともに、該管状プローブとファイバスコープとの間
に冷却空気を送入する手段を備えたことを特徴とするガ
スタービン燃焼器火炎監視装置。 2、前記の管状プローブは、その先端に観側用のガラス
窓を設けたものであり、かつ、前記の冷却用空気を上記
ガラス窓の外側面に吹きつけるように構成した流路を設
けたものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載のガスタービン燃焼器火炎監視装置。 3、前記のファイバスコープは、画像解析回路を備えた
TVカメラに接続されたものであることを特徴とする特
許請求の範囲第1項又は同第2項に記載のガスタービン
燃焼器火炎監視装置。
[Claims] 1. In a gas turbine combustor that performs two-stage combustion by installing a plurality of fuel nozzles near the upstream end and near the midstream in the longitudinal direction of the gas turbine combustor, a combustor casing is provided. A tubular probe is fixed therethrough, the tip of the probe reaches near the intersection of the back side of the combustor transition piece and the combustor center axis, and a side-viewing fiber is inserted into the tubular probe. A gas gas system characterized by having a means for inserting a scope and directing the observation direction in the upstream direction approximately along the central axis of the combustor, and for feeding cooling air between the tubular probe and the fiber scope. Turbine combustor flame monitoring device. 2. The tubular probe is provided with a viewing glass window at its tip, and is provided with a flow path configured to blow the cooling air onto the outer surface of the glass window. A gas turbine combustor flame monitoring device according to claim 1, wherein the gas turbine combustor flame monitoring device is a gas turbine combustor flame monitoring device. 3. The gas turbine combustor flame monitoring device according to claim 1 or 2, wherein the fiber scope is connected to a TV camera equipped with an image analysis circuit. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015210075A (en) * 2014-04-23 2015-11-24 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Fuel delivery system

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