一种新型燃气轮机燃烧压力脉动控制系统的制作方法

1.本发明属于自动控制领域，涉及一种新型燃气轮机燃烧压力脉动控制系统。


背景技术：

2.燃气轮机具有循环热效率高、启停迅速、环保性好等优点，被广泛应用在发电、航空、舰船等机械驱动领域。在役重型燃气轮机普遍采用贫燃预混燃烧技术来实现非常低的污染物排放，但贫燃预混燃烧非常容易出现热声不稳定燃烧问题。即燃烧过程中火焰的热释放脉动与燃烧室固有声学脉动之间耦合造成的一种声压共振现象，当燃烧热释放脉动与燃烧室声场的相位一致时，燃烧室内的压力振荡被不断加强，严重时会损坏燃烧器和透平叶片。因此对燃气轮机燃烧室内的燃烧压力脉动进行在线监测诊断非常重要。
3.在役重型燃气轮机普遍采用压电式或压阻式动态压力传感器监测燃烧室内燃烧压力脉动，但由于受传感器允许工作的最高温度限制，普遍采用了长引压管或将传感器布置在燃料喷嘴等未燃烧的冷端区域间接测量燃烧室火焰筒内的压力脉动，这两种方法测量获得的压力脉动结果均存在幅值衰减和高频信号丢失的问题，继而不能对燃烧室内的燃烧压力脉动进行准确控制。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种新型燃气轮机燃烧压力脉动控制系统，该系统能够对燃气轮机燃烧压力进行脉动控制。
5.为达到上述目的，本发明所述的新型燃气轮机燃烧压力脉动控制系统包括电涡流式动态压力传感器、燃烧室、数据采集仪、控制单元及燃烧压力脉动监测中心；
6.所述电涡流式动态压力传感器包括电涡流位移传感器、上密封外壳、真空外壁、下密封外壳及密封膜；
7.上密封外壳、真空外壁及下密封外壳自上到下依次分布，上密封外壳上设置有通孔，真空外壁上设置有真空隔热腔，下密封外壳上设置有引压孔，其中，所述通孔与真空隔热腔相连通；
8.电涡流位移传感器的探头自上到下插入于所述通孔内，下密封外壳与真空外壁之间设置有隔热材料层，隔热材料层的中部设置有金属感受膜片，真空隔热腔与引压孔之间通过金属感受膜片分隔；下密封外壳的底部设置有密封膜，其中，引压孔的下端通过密封膜封闭，且密封膜上设置有若干引气过滤孔，各引气过滤孔正对所述引压孔；
9.下密封外壳插入于燃烧室的火焰筒内，电涡流位移传感器的输出端与数据采集仪的输入端相连接，数据采集仪的输出端与燃烧压力脉动监测中心的输入端相连接，燃烧压力脉动监测中心的输出端与控制单元的输入端相连接，控制单元的输出端与燃烧室的燃料流量控制端及空气量控制端相连接。
10.各引气过滤孔均匀分布。
11.还包括安装螺母，真空外壁与上密封外壳之间通过安装螺母相连接，其中，安装螺
母套接于真空外壁及上密封外壳的外壁上。
12.电涡流位移传感器的探头直径为5mm，长为20mm；
13.上密封外壳的外径为12mm，内径为5mm，高为18mm；
14.真空外壁的外径为12mm，内径为5mm，高为2mm；
15.下密封外壳的外径为10mm，内径为6mm，高为6mm；
16.金属感受膜片的外径为8mm，厚度为1mm；引气过滤孔的孔径为0.5mm。
17.电涡流位移传感器、上密封外壳、真空外壁及下密封外壳的轴线重合。
18.上密封外壳与真空外壁通过扩散焊连接。
19.通过扩散焊将真空外壁与下密封外壳连接。
20.本发明具有以下有益效果：
21.本发明所述的新型燃气轮机燃烧压力脉动控制系统在具体操作时，采用非接触式的电磁感应原理，利用电涡流位移传感器测量金属感受膜片的变形位移，根据变形位移与压力的正比关系，直接获得被测工质的实时压力，且采用真空隔热腔和隔热材料层阻止被测工质的热量向外传递，保护电涡流位移传感器在高温被测工质下正常工作。本发明可以将电涡流式动态压力传感器安装在燃烧室的火焰筒上，直接测量火焰筒内高温燃气的压力脉动情况，提高压力脉动测量结果的准确度，解决在役重型燃气轮机现有燃烧压力脉动监测系统测量压力脉动时幅值衰减和高频压力脉动信号丢失的问题，提高燃气轮机燃烧控制的准确度。
附图说明
22.图1为本发明的结构示意图；
23.图2为电涡流式动态压力传感器的示意图。
24.其中，1为电涡流式动态压力传感器、2为数据采集仪、3为燃烧压力脉动监测中心、4为控制单元、5为燃烧室、6为电涡流位移传感器、7为上密封外壳、8为真空外壁、9为隔热材料层、10为下密封外壳、11为引压孔、12为密封膜、13为金属感受膜片、14为真空隔热腔、15为安装螺母。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
26.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
27.参考图1及图2，本发明所述的新型燃气轮机燃烧压力脉动控制系统包括电涡流式动态压力传感器1、燃烧室5、数据采集仪2、控制单元4及燃烧压力脉动监测中心3；
28.所述电涡流式动态压力传感器1包括电涡流位移传感器6、上密封外壳7、真空外壁8、下密封外壳10、密封膜12及安装螺母15；
29.上密封外壳7、真空外壁8及下密封外壳10自上到下依次分布，上密封外壳7上设置有通孔，真空外壁8上设置有真空隔热腔14，下密封外壳10上设置有引压孔11，其中，所述通孔与真空隔热腔14相连通。
30.电涡流位移传感器6的探头自上到下插入于所述通孔内，下密封外壳10与真空外壁8之间设置有隔热材料层9，隔热材料层9的中部设置有金属感受膜片13，真空隔热腔14与引压孔11之间通过金属感受膜片13分隔，真空外壁8与上密封外壳7之间通过安装螺母15相连接，其中，安装螺母15套接于真空外壁8及上密封外壳7的外壁上；下密封外壳10的底部设置有密封膜12，其中，引压孔11的下端通过密封膜12封闭，且密封膜12上设置有若干引气过滤孔，各引气过滤孔正对所述引压孔11，且各引气过滤孔均匀分布。
31.下密封外壳10插入于燃烧室5的火焰筒内，电涡流位移传感器6的输出端与数据采集仪2的输入端相连接，数据采集仪2的输出端与燃烧压力脉动监测中心3的输入端相连接，燃烧压力脉动监测中心3的输出端与控制单元4的输入端相连接，控制单元4的输出端与燃烧室5的燃料流量控制端及空气量控制端相连接。
32.电涡流位移传感器6的探头直径为5mm，长为20mm；
33.上密封外壳7的外径为12mm，内径为5mm，高为18mm；
34.真空外壁8的外径为12mm，内径为5mm，高为2mm；
35.下密封外壳10的外径为10mm，内径为6mm，高为6mm；
36.金属感受膜片13的外径为8mm，厚度为1mm；引气过滤孔的孔径为0.5mm。
37.电涡流位移传感器6、上密封外壳7、真空外壁8及下密封外壳10的轴线重合；上密封外壳7与真空外壁8通过扩散焊连接，通过扩散焊将真空外壁8与下密封外壳10连接。
38.本发明的具体工作过程为：
39.燃烧室5内的气体通过引气过滤孔过滤后进入引压孔11中，金属感受膜片13在燃烧室5内气体压力的作用下产生形变，通过电涡流位移传感器6测量所述形变变化量，并将其转换成电压信号后输出，根据传感器的标定曲线，即电压与压力之间的曲线关系，实时获得燃烧室5内气体的压力大小，在测量过程中，通过真空隔热腔14及隔热材料层9的共同隔热作用，以确保电涡流位移传感器6不被高温被测工质烧损。数据采集仪2按燃烧压力脉动监测中心3控制的采样频率实时采集电涡流式动态压力传感器1输出的电压信号，并将所述电压信号输出给燃烧压力脉动监测中心3，燃烧压力脉动监测中心3将数据采集仪2输出的电压信号转换成实时压力，根据所述实时压力的幅值及频率通过控制单元4调节进入到燃烧室5内燃烧量及空气量，确保燃烧室5燃烧稳定，将燃气轮机燃烧压力脉动始终控制在安全稳定区域。
40.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。