燃机自动燃烧调整系统的燃烧脉动信号处理系统及方法与流程

燃机自动燃烧调整系统的燃烧脉动信号处理系统及方法
1.技术领域：本发明涉及发电技术领域，尤其涉及燃机自动燃烧调整系统的燃烧脉动信号处理系统及方法。

背景技术：
燃烧稳定是任何燃气轮机安全运行之本，而影响燃烧稳定性的边界条件有很多，比如天然气热值、大气环境因素（湿度、温度和压力），燃烧温度、值班气流量、天然气和空气配比等燃烧参数。随着国内日趋严格大气污染物排放控制要求，国内部分地区对燃气轮机的nox排放提出了更为严苛的要求。传统的定期由原始制造商做燃烧调整的方法无法在不同的边界条件下同时满足燃烧稳定和nox排放的要求。因为，燃烧调整时，为尽可能保证燃烧稳定且有足够的安全裕量，往往会以牺牲排放为前提，因此机组的nox排放时常超标。
2.事实上，传统燃机燃烧控制逻辑本质上是开环控制，这决定了其燃烧参数适应性不强，也是导致上述问题存在的主要原因。
3.相较于传统煤电机组，燃气轮机的负荷响应非常快，因此对用于燃机控制的关键测点的可靠性要求很高，通常关键测点要求采用三冗余配置。西门子的某型燃气轮机装配有2个燃烧筒，每个燃烧筒有8个燃烧器。为了达到最低的自动燃烧调整要求，至少每个燃烧筒要配置3个反映燃烧脉动的测点和3个反映燃烧室缸体振动的测点。但是原始厂家只在每个燃烧器配置了1个反映燃烧脉动的测点。经过对燃烧脉动的原始信号和频谱信号分析，发现其信号存在不规则突变，无法稳定反映真实的燃烧脉动状况。
4.

技术实现要素：
:针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于为了解决上述问题，自动燃调系统逐渐作为当前新投运机组的标配或者强烈推荐选项；然而某型燃气轮机部分在运机组由于机组制造时没有设计（或者预留）足够监测燃烧脉动和燃烧室缸体振动的传感器，无法实现对燃机燃烧稳定性进行实时的监测，也就不能实现燃烧自动调整；因此有必要通过燃机现有的有限的燃烧脉动测点，对其的信号进行有效得处理，识别出反映燃烧稳定性的特征信号，并结合其它参数，开发出应于用燃烧自动调整系统的信号处理方法，进而研究燃机燃烧特性和燃烧控制策略，设计开发一套自适应能力较强的燃烧自动调整系统，来解决上述燃烧稳定及nox排放超标问题。
5.本发明要解决的技术问题是对西门子某型燃气轮机基于现有的有限且稳定性差的燃烧脉动传感器信号，设计出一套可靠的信号处理软件模块，最终可用于燃烧自动调整系统，使燃气轮机机组的燃烧稳定性和nox排放处于动态最优状态。
6.为解决上述技术问题，本发明通过以下方案进行实施；燃机自动燃烧调整系统的燃烧脉动信号处理系统，所述燃烧脉动信号处理分析模块将处理分析后的信号发送给自动燃调系统，自动燃调系统根据经过燃烧脉动信号处理分析模块后的燃烧脉动humming信号来实时动态调整不同支路的天然气配比、空气量的配比和燃烧温度，使燃机的燃烧稳定性、nox排放和燃机热力性能始终处于动态最佳状态；燃烧脉动信号处理分析模块包括：燃烧脉动humming信号传感器、一次滤波模块、
取大模块、偏差报警模块、humming信号分析模块、滤波动态常数计算模块；所述燃烧脉动humming信号传感器设有两个，分别安装在燃机的左右侧燃烧筒上，两个燃烧脉动humming信号传感器分别通过一次滤波模块与取大模块连接，取大模块通过二次滤波模块与humming信号分析模块连接，humming信号分析模块直接与自动燃调系统连接，滤波动态常数计算模块设有两个，分别与一次滤波模块和二次滤波模块连接。
7.进一步的，还包括偏差报警模块，所述偏差报警模块与两个一次滤波模块连接。
8.用于燃机自动燃烧调整系统的燃烧脉动信号处理方法，包括：信号处理分析模块首先对humming原始信号进行一次滤波，通过合理配置滤波参数，信号处理模块能过滤掉humming原始信号中的异常突变信号和虚假信号，为了能够正确区分燃烧不稳定引起的突变信号和干扰引起的突变信号，通过滤波动态常数计算模块，该模块采用的动态滤波时间常数既能保留真实的燃烧不稳定信号，又能过滤异常突变信号；为了控制安全性考虑，两个经过滤波处理后的信号经过取大模块后再通过二次滤波进行信号平滑化处理，确保处理后的信号既能真实反映燃烧脉动情况，又平顺无突变；处理后的信号进入了humming信号分析模块。
9.进一步的，所述humming信号分析模块结合对特定机组的燃烧特性设计有3个燃烧脉动humming限值，表征燃气轮机处于燃烧很稳定状态humming l、燃烧正常状态humming n和燃烧欠稳定状态humming h，自动燃调系统通过接收的3个燃烧脉动humming限值来自动调整燃机的热力性能、nox排放、燃烧稳定性。
10.进一步的，所述偏差报警模块，除了能对单个测点的故障进行及时识别和报警，还能对两个燃烧筒的脉动信号偏差大进行报警，并且报警信号用于切除自动燃调系统。
11.有益效果：本发明与现有技术相比具有如下有益效果：（1）偏差报警模块除了能对单个测点的故障进行及时识别和报警，还能对两个燃烧筒的脉动信号偏差大进行报警，报警信号用于切除自动燃调系统，调高燃机运行的安全性；（2）通过燃机现有的有限的燃烧脉动测点，对其的信号进行有效得处理，识别出反映燃烧稳定性的特征信号，并结合其它参数，开发出应于用燃烧自动调整系统的信号处理方法，进而研究燃机燃烧特性和燃烧控制策略，使燃机的燃烧稳定性、nox排放和燃机热力性能始终处于动态最佳状态，保证燃机的稳定运行的同时降低对环境的污染。
附图说明
12.图1为信号处理分析系统图；图2为humming信号处理算法简图；图3 为信号分析算法示意图。
具体实施方式
13.结合实施例和附图来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此。
14.如图1-3所示，燃机自动燃烧调整系统的燃烧脉动信号处理系统，所述燃烧脉动信号处理分析模块将处理分析后的信号发送给自动燃调系统，自动燃调系统根据经过燃烧脉动信号处理分析模块后的燃烧脉动humming信号来实时动态调整不同支路的天然气配比、
空气量的配比和燃烧温度，使燃机的燃烧稳定性、nox排放和燃机热力性能始终处于动态最佳状态；燃烧脉动信号处理分析模块包括：燃烧脉动humming信号传感器、一次滤波模块、取大模块、偏差报警模块、humming信号分析模块、滤波动态常数计算模块；所述燃烧脉动humming信号传感器设有两个，分别安装在燃机的左右侧燃烧筒上，两个燃烧脉动humming信号传感器分别通过一次滤波模块与取大模块连接，取大模块通过二次滤波模块与humming信号分析模块连接，humming信号分析模块直接与自动燃调系统连接，滤波动态常数计算模块设有两个，分别与一次滤波模块和二次滤波模块连接；还包括偏差报警模块，所述偏差报警模块与两个一次滤波模块连接。
15.用于燃机自动燃烧调整系统的燃烧脉动信号处理方法，包括：信号处理分析模块首先对humming原始信号进行一次滤波，通过合理配置滤波参数，信号处理模块能过滤掉humming原始信号中的异常突变信号和虚假信号，为了能够正确区分燃烧不稳定引起的突变信号和干扰引起的突变信号，通过滤波动态常数计算模块，该模块采用的动态滤波时间常数既能保留真实的燃烧不稳定信号，又能过滤异常突变信号；为了控制安全性考虑，两个经过滤波处理后的信号经过取大模块后再通过二次滤波进行信号平滑化处理，确保处理后的信号既能真实反映燃烧脉动情况，又平顺无突变；处理后的信号进入了humming信号分析模块。
16.本实例中进一步的，所述偏差报警模块，除了能对单个测点的故障进行及时识别和报警，还能对两个燃烧筒的脉动信号偏差大进行报警，并且报警信号用于切除自动燃调系统。
17.本实例中进一步的，所述humming信号分析模块结合对特定机组的燃烧特性设计有3个燃烧脉动humming限值，表征燃气轮机处于燃烧很稳定状态humming l、燃烧正常状态humming n和燃烧欠稳定状态humming h，自动燃调系统通过接收的3个燃烧脉动humming限值自动调整燃机的热力性能、nox排放、燃烧稳定性，燃烧脉动限值根据该型机组的燃烧动态特性、运行工况等结合特定机组的实际燃烧稳定性边界试验获得。
18.需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。