專利名稱：燃氣渦輪中的溫度檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒器中的回火(flashkick)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
燃氣渦輪制造商通常參與研究和工程計劃，以生產(chǎn)將高效操作并產(chǎn)生較少不期望 的空氣污染排放物的新型燃氣渦輪。通常由燃燒傳統(tǒng)碳氫燃料的燃氣渦輪產(chǎn)生的主要空氣 污染排放物是氮氧化物、一氧化碳和未燃碳氫化合物。
噴氣發(fā)動機中的分子氮的氧化高度地取決于燃燒系統(tǒng)反應(yīng)區(qū)中的最大熱氣溫度。 形成氮氧化物(NOx)的化學(xué)反應(yīng)速率是溫度的函數(shù)。如果將燃燒室的熱氣溫度控制到足夠 低的水平，則熱NOx將減少。
將燃燒器的反應(yīng)區(qū)溫度控制在形成熱NOx的水平之下的一個方法是在燃燒前將 燃料和空氣預(yù)混合成貧燃混合物。存在于貧燃預(yù)混合燃燒器的反應(yīng)區(qū)中的過量空氣的熱質(zhì) 量吸收熱并將燃燒產(chǎn)物的溫升降低到減少熱NOx的產(chǎn)生的水平。
存在與以燃料和空氣的貧燃預(yù)混合操作的干式低排放燃燒器相關(guān)的幾個問題。燃 料和空氣的可燃混合物存在于燃燒器的預(yù)混合分段中，該預(yù)混合分段在燃燒器的反應(yīng)區(qū)之 外。一個問題是由于回火而在預(yù)混合分段內(nèi)發(fā)生燃燒的趨向?；鼗甬?dāng)火焰從燃燒器反應(yīng)區(qū) 擴展到預(yù)混合分段內(nèi)時發(fā)生。火焰保持在燃料噴射柱之后的尾流(噴射橫流)或葉片后緣 的內(nèi)部。
另一個問題是自動點火。自動點火當(dāng)用于預(yù)混合分段中的燃料/空氣混合物的停 留時間和溫度足以用于在無點火器的情況下使燃燒開始時發(fā)生。預(yù)混合分段中的燃燒的結(jié) 果是排放性能的退化和/或過熱以及對預(yù)混合分段的損害，該預(yù)混合分段典型地未設(shè)計成 經(jīng)受燃燒熱。
因此，待解決的問題是防止導(dǎo)致在預(yù)混合分段內(nèi)的燃燒的回火、火焰保持和/或 自動點火。當(dāng)回火、火焰保持和/或自動點火的關(guān)注由于使用更活性的燃料而上升時，對可 靠的回火檢測方法的需求增加。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個示例實施例，溫度檢測器包括第一金屬件和不同于第一金屬件的第二金 屬件。第一金屬件包括多個絲線(wire)，第二金屬件包括絲線。第一金屬件的多個絲線在 并行接合點處連接到第二金屬件的絲線。
根據(jù)另一個示例實施例，溫度檢測器包括多個電阻式溫度檢測器。該多個電阻式溫度檢測器在多個接合點處連接。
根據(jù)又一個示例實施例，檢測渦輪構(gòu)件的溫度變化的方法包括提供溫度檢測器， 其包括在與該構(gòu)件接觸的多個接合點處彼此連接的第一金屬件和不同于第一金屬件的第 二金屬件；和檢測在任何接合點處的任何電壓變化。
根據(jù)進一步的示例實施例，檢測渦輪構(gòu)件的高溫的方法包括檢測由一個或更多個 絲線的電阻變化或一個或更多個絲線的斷裂引起的、通過一個或更多個絲線的電流或脈沖 信號的變化。


圖1示意性地示出用于檢測溫度的熱電偶；
圖2示意性地示出根據(jù)示例實施例的熱電偶網(wǎng)；
圖3示意性地示出設(shè)置在燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒器的燃燒管中的圖2的熱電偶 網(wǎng)；
圖4示意性地示出根據(jù)另一個示例實施例的熱電偶網(wǎng)；
圖5示意性地示出根據(jù)另一個示例實施例的回火檢測；以及
圖6示意性地示出根據(jù)另一個示例實施例的回火檢測。
部件列表
2熱電偶
4第一金屬件
6第二金屬件
8接合點
10熱電偶網(wǎng)
12緩沖管、帽狀件、襯套
14回火火焰
16熱電偶網(wǎng)
18電阻式溫度檢測器
20低溫絲線
22應(yīng)急開啟具體實施方式
參考圖1，熱電偶2包括在一個位置或接合點8處聯(lián)接的兩種不同的金屬件4，6。 由于塞貝克效應(yīng)，產(chǎn)生作為接合點8(圖1)處的溫度的函數(shù)的電壓。
對于回火檢測(或應(yīng)檢測的其它與溫度相關(guān)的瞬變)，測量火焰的精確溫度是不 必要的。可通過在燃氣渦輪的與燃燒相關(guān)的構(gòu)件的多個位置處檢測溫度瞬變而檢測回火， 以便無論溫度何時在那些位置中的任何一個處升高可迅速關(guān)斷操作。參考圖2，包括并行熱 電偶接合點8a_8e的網(wǎng)10由兩種不同的金屬件4，6形成。如果網(wǎng)10上的接合點8a-8e中 的任何一個經(jīng)歷溫度變化，例如溫升，則網(wǎng)10提供電壓變化。
一旦發(fā)生火焰，如果靠近接合點8a，則接合點8a將測量正確的或最高的溫度變 化。如果火焰靠近接合點8e，則接合點8e將測量較低的溫度變化，但是將檢測到將表明火焰是否在它不會發(fā)生的地方發(fā)生的變化?？拷雍宵c8b_8d的火焰將記錄接合點8a和接 合點8e之間的溫度的變化。
參考圖3，網(wǎng)10可布置在燃氣渦輪的構(gòu)件12上，例如，燃燒管、帽狀件或襯套，以檢 測無論發(fā)生在何處的溫度偏差。可發(fā)生在多個位置處的回火火焰14可通過網(wǎng)10和單一監(jiān) 視器(未示出)檢測。
參考圖4，并行接合點8a-8e的多個網(wǎng)10可鏈接到一起以形成完整的網(wǎng)16。網(wǎng)16 可連接到單一監(jiān)視器(未示出)。該監(jiān)視器將讀取最強的信號，以便將檢測在網(wǎng)16上的任 何接合點處的溫升。這將允許僅僅利用單一監(jiān)視器來檢測較大區(qū)域的硬件。
可選實施例可包括螺旋地纏繞構(gòu)件12的連續(xù)的電阻式溫度檢測器(RTD)或絲線 18，如圖5所示，然后通過測量到RTD或絲線18的電阻率變化檢測例如由回火火焰14導(dǎo)致 的、沿著RTD或絲線18的任何地方的溫度變化?？蛇x地，可通過檢測通過RTD或絲線18提 供的脈沖信號的頻率中的變化來檢測溫度變化。應(yīng)理解的是，可類似于前述的網(wǎng)或多個網(wǎng) 地使用RTD網(wǎng)。例如，第一 RTD可包括第一材料的多個RTD元件，其在并行接合點處連接到 第二材料的第二 RTD元件。
參考圖6，在另一個示例實施例中，低熔點絲線20可螺旋地纏繞構(gòu)件12。溫度的 上升可導(dǎo)致低熔點絲線20在22處應(yīng)急開啟，以便可通過記錄通過低溫絲線20的信號損失 來檢測溫升。
串聯(lián)和/或并聯(lián)的熱電偶接點或RTD的網(wǎng)或多個網(wǎng)的使用可降低構(gòu)件損害的風(fēng)險 和/或通過允許減輕風(fēng)險的方法來允許增加燃氣渦輪的操作能力。串聯(lián)和/或并聯(lián)的熱電 偶接點或RTD的網(wǎng)或多個網(wǎng)的使用提供不需要多個傳感器的用于檢測回火的可靠方法。
該(多個)網(wǎng)和/或RTD可與燃燒噴嘴、燃燒管、帽狀件或襯套一起安裝，以檢測 任何溫度偏差和允許對任何溫度偏差的響應(yīng)。該(多個)網(wǎng)和/或RTD也可用于顯著的溫 度變化是關(guān)注點的任何其它構(gòu)件或產(chǎn)品。
盡管結(jié)合目前被視為最實用和優(yōu)選的實施例來描述本發(fā)明，但是應(yīng)理解的是，本 發(fā)明不局限于所公開的實施例，相反，本發(fā)明意圖覆蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍 內(nèi)的各種改進和等同布置。
權(quán)利要求
1.一種溫度檢測器(10)，其包括第一金屬件⑷；和第二金屬件(6)，其不同于所述第一金屬件，其中，所述第一金屬件包括多個絲線，所述 第二金屬件包括絲線，所述第一金屬件的多個絲線在并行接合點(8)處連接到所述第二金 屬件的絲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度檢測器，其特征在于，所述溫度檢測器還包括多個并行 接合點。
3.一種溫度檢測器，其包括多個電阻式溫度檢測器，其中，所述多個電阻式溫度檢測器在多個接合點處連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫度檢測器，其特征在于，所述多個電阻式溫度檢測器包括 第一材料的多個電阻式溫度檢測器和不同于所述第一材料的第二材料的第二電阻式溫度 檢測器，所述第一材料的多個電阻式溫度檢測器在并行接合點處連接到所述第二材料的電 阻式溫度檢測器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫度檢測器，其特征在于，所述并行接合點包括多個并行接合點ο
6.一種檢測渦輪的構(gòu)件(1 的溫度變化的方法，所述方法包括提供溫度檢測器(10)，其包括在與所述構(gòu)件接觸的多個接合點(8)處彼此連接的第一 金屬件(4)和不同于所述第一金屬件的第二金屬件(6)；和檢測在任何接合點處的任何電壓變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，檢測任何電壓變化包括檢測由于多個位 置處的任何溫度變化導(dǎo)致的電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一金屬件包括一個或更多個絲線， 所述第二金屬件包括一個或更多個絲線，所述第一金屬件的一個或更多個絲線在并行接合 點處連接到所述第二金屬件的一個或更多個絲線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述并行接合點包括多個并行接合點。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述接合點螺旋地沿著所述構(gòu)件與所述 構(gòu)件接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)件包括燃燒噴嘴、燃燒管、帽狀件 和/或襯套。
12.—種檢測渦輪的構(gòu)件中的溫度的方法，所述方法包括檢測由一個或更多個絲線(18)的電阻變化或由一個或更多個絲線00)的斷裂引起 的、通過所述一個或更多個絲線(18，20)的電流或脈沖信號的變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃氣渦輪中的溫度檢測。溫度檢測器(10)包括第一金屬件(4)和不同于第一金屬件的第二金屬件(6)。第一金屬件包括多個絲線，第二金屬件包括絲線。第一金屬件的多個絲線在并行接合點(8)處連接到第二金屬件的絲線。另一個溫度檢測器包括多個電阻式溫度檢測器。多個電阻式溫度檢測器在多個接合點處連接。檢測渦輪構(gòu)件的溫度變化的方法包括提供溫度檢測器，其包括在與該構(gòu)件接觸的多個接合點處彼此連接的第一金屬件和不同于第一金屬件的第二金屬件；和檢測在任何接合點處的任何電壓變化。
文檔編號G01K7/04GK102032952SQ201010246468
公開日2011年4月27日 申請日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者B·萊西, C·史蒂芬森, G·克雷默 申請人:通用電氣公司