基于比較編碼的燃氣輪機燃燒系統(tǒng)在線監(jiān)測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于比較編碼的燃氣輪機燃燒系統(tǒng)在線監(jiān)測方法。
【背景技術】
[0002] 燃氣輪機作為一種高新技術，憑借著其結構緊湊、啟動快、運行平穩(wěn)、熱效率高等 優(yōu)勢已經(jīng)成為21世紀核心動力裝備之一，因此保障燃機平穩(wěn)經(jīng)濟運行對生產(chǎn)實際有著重 要意義。在燃氣機組實際運行過程中，50%以上的故障都與燃燒室有關。由于燃燒室燃燒 筒等部件長期工作在1600°C的高溫區(qū)域，工作環(huán)境惡劣，設備一旦出現(xiàn)缺陷將可能會對下 游噴嘴和動葉部件的安全構成威脅。因此，對燃氣輪機燃燒室異常檢測和故障診斷的研究 就顯得十分重要。
[0003] 燃燒系統(tǒng)與燃燒室的燃氣溫度有著十分密切的關系，燃燒系統(tǒng)的異?？梢酝ㄟ^燃 燒室的溫度反映出來，因此可以通過檢測燃燒室的出口溫度來監(jiān)測燃燒系統(tǒng)的運行情況。 然而燃燒室出口溫度通常也會達到1100°c-1200°c，目前的傳感器無法在這樣的高溫區(qū)域 下長時間運行。
[0004] 現(xiàn)有技術方案一：
[0005] 利用形狀因子來實現(xiàn)排溫的在線監(jiān)測，其形狀因子的定義為t時刻下，熱電偶測 得的最高溫與平均溫度的比值，由于溫度的突變會影響形狀因子，所以便可以用一段時間 內(nèi)的形狀因子的變化來推測燃機燃燒室是否發(fā)生了異常，如當形狀因子突然高于正常范 圍，則說明機組的排溫出現(xiàn)了異常。
[0006] 現(xiàn)有技術方案一的缺點：
[0007] 該方法僅僅利用了各個溫度測點之間的最高值來判斷排溫是否發(fā)生異常，不能全 面的描述燃機燃燒室工作的情況及異常演變的過程，當某些異常發(fā)生時，會導致一些熱電 偶的測得的溫度出現(xiàn)問題，若這些排溫不是最高溫度，則該方法不能檢測出系統(tǒng)異常。
[0008] 現(xiàn)有技術方案二：
[0009] GE公司開發(fā)的MARKVI燃燒監(jiān)測系統(tǒng)定義S為排氣溫度的允許排溫分散度，認為S 是燃氣輪機出口的平均排氣溫度T/、壓氣機出口溫度T/的函數(shù)，具體函數(shù)是個經(jīng)驗公式：
[0011] 在該公式里，溫度均是以T為計量單位的。公式右端的100帶有括號，表示變工況 條件下才加入該項。
[0012] 此外，MARKVI燃燒監(jiān)測系統(tǒng)還定義：S1為排氣溫度熱電偶的最高讀數(shù)與最低讀數(shù) 之間的差；S2為排氣溫度熱電偶的最高讀數(shù)與第2個低讀數(shù)之間的差；S3為排氣溫度熱電 偶的最高讀數(shù)與第3個低讀數(shù)之間的差。
[0013] 基于上述的公式和定義，MARKVI燃燒監(jiān)測保護系統(tǒng)的判別原理見圖2。圖2中， ?，1(3是三個依據(jù)經(jīng)驗定義的參數(shù)。典型情況下：
[0014] Ki= 1. 0 ；K2= 5. 0 ；Κ3= 0. 8
[0015] 現(xiàn)有方案二的缺點：
[0016] 在實際應用中發(fā)現(xiàn)，該種方法檢測不出異常演變的過程，無法對燃燒狀態(tài)變化趨 勢做出判斷，存在嚴重的"事后"診斷現(xiàn)象，即當檢測系統(tǒng)發(fā)出報警時燃燒系統(tǒng)已經(jīng)損壞較 嚴重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明的目的是為了解決燃機燃燒系統(tǒng)在線監(jiān)測方法不能全面的描述燃燒室工 作情況和不能在故障發(fā)生早期發(fā)出報警，而提出一種基于比較編碼的燃氣輪機燃燒系統(tǒng)在 線監(jiān)測方法。
[0018] -種基于比較編碼的燃氣輪機燃燒系統(tǒng)在線監(jiān)測方法，所述方法通過以下步驟實 現(xiàn)：
[0019] 步驟一、在燃機透平排氣通道中周向均勻布置一組排氣測溫熱電偶，每個排氣測 溫熱電偶作為一個測點，獲得各個測點在燃機無故障正常運行情況下的排氣溫度數(shù)據(jù)值；
[0020] 步驟二、對步驟一獲得的各個測點排氣溫度數(shù)據(jù)值進行計算，確定各個測點之間 允許的差異值確定為閾值Gn;
[0021] 步驟三、將t時刻各個相鄰測點排氣溫度進行比較，并定義：
[0022] 若相鄰測點排氣溫度之差大于閾值Gn的上限，則對應碼值ξ編為1 ;若相鄰測點 排氣溫度之差小于閾值^的下限，則對應碼值ξ編為-1 ;若相鄰測點排氣溫度之差在閾值 6"的范圍內(nèi)，則對應碼值ξ編為0;
[0023] 從而得到一組離散化的編碼序列Μ(ξdξ2，…，ξη) ;η表示編碼序號；
[0024] 步驟四、計算步驟三得到的各個編碼序號的編碼序列Μ(ξuξ2，…，ξη)與參考時 刻t'的編碼序列N(Vl，ν2，…，νη)之間的相似度；其中，η表示編碼序號；
[0025] 步驟五、檢測步驟四獲得的相似度的變化趨勢，以此判斷燃機系統(tǒng)的運行狀況：
[0026] 若相似度總是在[0, 1]的范圍內(nèi)波動，表明燃機排氣溫度的變化趨勢在閾值^范 圍內(nèi)，則判斷燃燒室出口溫度在正常值范圍內(nèi)，燃機系統(tǒng)是正常運行的；
[0027] 若相似度波動大于1，表明燃機排氣溫度的變化趨勢不在閾值Gn范圍內(nèi)，則判斷燃 燒室出口溫度不在正常值范圍內(nèi)，燃機系統(tǒng)是異常運行的。
[0028] 本發(fā)明的有益效果為：
[0029] 如圖1所示的透平排氣通道中的熱電偶布置示意圖，本發(fā)明方法在透平排氣通道 中周向均勻布置一組排氣測溫熱電偶，通過檢測透平排氣溫度來間接測量燃燒室出口溫 度，從而達到監(jiān)測燃燒系統(tǒng)運行情況的需求。與目前現(xiàn)有的燃機排溫異常檢測技術相比，本 發(fā)明方法使用離散化編碼的處理方式對燃機測點排溫進行處理，充分利用各個排溫測點實 時反饋出來的數(shù)據(jù)信息，有效地消除工況與環(huán)境溫度變化對檢測結果的影響，從而準確地 檢測燃機的運行情況，做到異常情況的早發(fā)現(xiàn)、早消除，提高安全性，減少經(jīng)濟損失。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明【背景技術】涉及的透平排氣通道中的熱電偶布置；
[0031] 圖2為本發(fā)明【背景技術】涉及的燃燒監(jiān)測的判別原理圖；圖中，橫坐標表示S1與S 的比值，縱坐標表示S2與S的比值;MARKVI燃燒監(jiān)測系統(tǒng)中S1為排氣溫度熱電偶的最高 讀數(shù)與最低讀數(shù)之間的差；S2為排氣溫度熱電偶的最高讀數(shù)與第2個低讀數(shù)之間的差；S3 為排氣溫度熱電偶的最高讀數(shù)與第3個低讀數(shù)之間的差。
[0032] 圖3為本發(fā)明涉及的各個測點排氣溫度在t時刻燃機的相對大小關系；圖中，橫坐 標表示燃機排溫測點序號，縱坐標表示測點溫度；
[0033] 圖4為本發(fā)明涉及的燃機正常運行階段一段時間內(nèi)的排氣溫度數(shù)據(jù)；圖中，橫坐 標表示溫差序號，縱坐標表示測點之間溫差；
[0034] 圖5為本發(fā)明方法流程圖。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0035] 一：
[0036] 本實施方式的基于比較編碼的燃氣輪機燃燒系統(tǒng)在線監(jiān)測方法，結合圖5所示的 流程圖，一種基于比較編碼的燃氣輪機燃燒系統(tǒng)在線監(jiān)測方法，其特征在于：所述方法通過 以下步驟實現(xiàn)：
[0037] 步驟一、如圖1所示在燃機透平排氣通道中周向均勻布置一組排氣測溫熱電偶， 每個排氣測溫熱電偶作為一個測點，獲得各個測點在燃機無故障正常運行情況下的排氣溫 度數(shù)據(jù)值；
[0038] 步驟二、對步驟一獲得的各個測點排氣溫度數(shù)據(jù)值進行計算，確定各個測點之間 允許的差異值確定為閾值Gn;
[0039] 步驟三、將t時刻各個相鄰測點排氣溫度進行比較，并定義：
[0040] 若相鄰測點排氣溫度之差大于閾值Gn的上限，則對應碼值ξ編為1 ;若相鄰測點 排氣溫度之差小于閾值^的下限，則對應碼值ξ編為-1 ;若相鄰測點排氣溫度之差在閾值 6"的范圍內(nèi)，則對應碼值ξ編為0;
[0041] 從而得到一組離散化的編碼序列Μ(ξi，ξ2，…，ξη) ;η表示編碼序號；
[0042] 步驟四、計算步驟三得到的各個編碼序號的編碼序列Μ(ξuξ2，…，ξη)與參考時 刻t'的編碼序列N(Vl，ν2，…，νη