一種燃氣輪機及應用該燃氣輪機檢測回火的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及燃氣輪機技術領域，特別是涉及一種燃氣輪機及應用該燃氣輪機檢測回火的方法，具體的是一種適用范圍廣且穩(wěn)定性較高的燃氣輪機及應用該燃氣輪機檢測回火的方法。
【背景技術】
[0002]燃氣輪機正朝著大功率、高效率、低排放、燃料多樣化及長壽命方向發(fā)展。其發(fā)展趨勢集中體現(xiàn)在:提高壓比和渦輪初溫，提高整機性能；拓寬燃料適應性，實現(xiàn)多種能源高效、低碳利用；采用新型燃燒技術，降低污染物排放，滿足環(huán)保要求；采用先進循環(huán)和先進設計技術，部件及整機效率不斷提高；研制新型高溫材料，采用先進冷卻技術，提高熱端部件的性能和可靠性。
[0003]燃燒室作為燃氣輪機的三大核心部件之一，肩負著重要的功能。一方面它需要將燃料的化學能有效地釋放出來轉換為高溫高壓的燃氣，為其在透平中膨脹做功提供條件；另一方面，他還負責控制污染物的排放，尤其是NOx的排放。然而，由于燃氣輪機低NOx排放、燃料多樣性和靈活性的要求使得燃燒室的開發(fā)受到很多限制，如熄火，回火和熱聲振蕩，特別是燃燒室的回火問題。
[0004]回火是指在某些燃燒工況下，火焰向燃燒室燃料噴嘴內的混合氣通道上游傳播的現(xiàn)象。在重型燃氣輪機燃燒室中，通常采用旋流器穩(wěn)定火焰。采用旋流穩(wěn)火方式的燃料噴嘴發(fā)生回火的機制主要有:邊界層回火，核心流回火和燃燒不穩(wěn)定誘導的回火。一些學者和工程師們通過理論和試驗證明:回火主要受溫度的控制，邊界層內發(fā)生回火的速度比較慢，稱為“緩慢回火”，而核心流內回火發(fā)生速度比較快，稱為“快速回火”。當燃燒室發(fā)生回火時不僅會嚴重損壞燃燒室部件，同時還會增加污染物的排放，因此在運行的燃燒室上通常布置相應的傳感器對回火進行監(jiān)控以保護燃氣輪機燃燒室運行的安全。
[0005]現(xiàn)有技術中，對回火的監(jiān)控手段主要有:布置溫度傳感器，布置靜壓傳感器和布置光學傳感器等等。在回火檢測技術中，通過測量冷卻蒸汽溫度的方法來監(jiān)測回火。當冷卻蒸汽的溫度高于溫度的高預定值，并且當和其它的兩個燃燒器的冷卻溫度低于溫度低預定值時，則檢測到燃燒器內發(fā)生了回火。但該方法主要用于G級燃氣輪機且使用蒸汽進行冷卻的情況。在專利號為CN101876434A的回火檢測技術中，采用在燃料噴嘴的預混通道某一橫截面上布置多個靜壓傳感器的方法來檢測和判定回火，但一些回火試驗證明:回火對溫度的敏感程度遠遠高于速度，所以檢測回火使用溫度傳感器更合適。在專利號為CN101846317A和CN102235674A的回火檢測技術中都采用了光學傳感器的方法，如采用火焰探測器。布置光學傳感器與燃燒室光學連通，配置成檢測與一個或多個燃燒區(qū)域相關的光學屬性，需要布置多個不同的光學傳感器來監(jiān)測不同燃燒區(qū)域內的火焰波長進而檢測回火。但是一般情況下光學傳感器價格比較昂貴，而且在高溫環(huán)境中容易損壞。
[0006]鑒于上述現(xiàn)有技術的缺陷，需要提供一種適用范圍廣且穩(wěn)定性較高的燃氣輪機及應用該燃氣輪機檢測回火的方法。

【發(fā)明內容】

[0007](一)要解決的技術問題
[0008]本發(fā)明要解決的技術問題是現(xiàn)有對回火的監(jiān)控手段主要有:布置溫度傳感器，布置靜壓傳感器和布置光學傳感器等等。通過測量冷卻蒸汽溫度的方法來監(jiān)測回火。當冷卻蒸汽的溫度高于溫度的高預定值，并且當和其它的兩個燃燒器的冷卻溫度低于溫度低預定值時，則檢測到燃燒器內發(fā)生了回火。但該方法主要用于G級燃氣輪機且使用蒸汽進行冷卻的情況。采用在燃料噴嘴的預混通道某一橫截面上布置多個靜壓傳感器的方法來檢測和判定回火，但一些回火試驗證明:回火對溫度的敏感程度遠遠高于速度，所以檢測回火使用溫度傳感器更合適。采用了光學傳感器的方法，如采用火焰探測器。布置光學傳感器與燃燒室光學連通，配置成檢測與一個或多個燃燒區(qū)域相關的光學屬性，需要布置多個不同的光學傳感器來監(jiān)測不同燃燒區(qū)域內的火焰波長進而檢測回火。但是一般情況下光學傳感器價格比較昂貴，而且在高溫環(huán)境中容易損壞的問題。
[0009]( 二 )技術方案
[0010]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種燃氣輪機，其包括:中心錐體、殼體及多個旋流葉片；所述中心錐體位于所述殼體內，所述中心錐體及殼體之間形成有預混通道，所述旋流葉片沿所述殼體的周向設置于所述殼體的內側壁上，所述中心錐體上及預混通道內均設置有溫度傳感器。
[0011 ] 其中，所述溫度傳感器包括第一熱電偶及第二熱電偶，所述第一熱電偶的測量端設置于沿所述中心錐體的尖端，測量點所述第二熱電偶的測量端穿過所述殼體置于所述預混通道內。
[0012]其中，所述第一熱電偶及第二熱電偶至少設置有兩個，所述第一熱電偶沿所述中心錐體的周向布置，所述第二熱電偶沿所述殼體的周向布置。
[0013]其中，所述第一熱電偶及第二熱電偶均采用耐溫大于1000°C的K型熱電偶或S型熱電偶。
[0014]本發(fā)明還提供了一種應用上述燃氣輪機檢測回火的方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0015]S1、分別設定所述中心錐體上及預混通道內發(fā)生回火對應的溫度閾值；
[0016]S2、所述中心錐體上的溫度傳感器及預混通道內的溫度傳感器分別測量到溫度數值；
[0017]S3、測量到的溫度數值分別與對應的溫度閾值比較，判斷是否發(fā)生回火。
[0018]其中，所述溫度傳感器為多個時，將測量到的多個溫度數值平均后再與對應的溫度閾值比較。
[0019]其中，所述中心錐體上的溫度傳感器測量到的溫度數值的平均值大于設定閾值，或所述預混通道內的溫度傳感器測量到的溫度數值的平均值大于設定閾值時，則判斷發(fā)生回火。
[0020]其中，所述中心錐體上的溫度傳感器測量到的溫度數值的平均值小于等于設定閾值，且所述預混通道內的溫度傳感器測量到的溫度數值的平均值小于等于設定閾值時，則判斷未發(fā)生回火。
[0021](三)有益效果
[0022]本發(fā)明的上述技術方案具有如下優(yōu)點:本發(fā)明提供的燃氣輪機中的中心錐體位于殼體內，中心錐體及殼體之間形成有預混通道，旋流葉片沿殼體的周向設置于殼體的內側壁上，中心錐體上及預混通道內均設置有溫度傳感器。本發(fā)明提供的燃氣輪機的分別在中心錐體的尖端附近和預混通道出口附近布置溫度傳感器可以分別檢測燃料噴嘴的核心區(qū)回火和邊界層回火，充分考慮了導致燃燒室噴嘴發(fā)生回火的主要機制，為燃料噴嘴的安全運行提供了保障；具有成本低、方便使用、適用范圍廣且穩(wěn)定性較高的優(yōu)點，適用于所有的場所，具有較大的推廣價值。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明實施例的應用燃氣輪機檢測回火的方法框圖；
[0024]圖2是本發(fā)明實施例的燃氣輪機的結構示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明實施例圖2中的A-A剖視圖。
[0026]圖中:1:中心錐體；2:旋流葉片；3:殼體；4:預混通道；5:第一熱電偶；6:第二熱電偶。
【具體實施方式】
[0027]在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上；術語“上”、“下”、“左”、“右”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的機或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0028]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領域的