用于燃气涡轮排气中的物质曲线测量的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于燃气涡轮排气中的物质曲线测量的方法和系统。在实施例中，物质浓度可被确定，并且与来自多个燃烧器的燃烧器相关。当物质浓度超过阈值水平时，可发射关于燃烧器的警报。
【专利说明】用于燃气涡轮排气中的物质曲线测量的方法和系统
【技术领域】
[0001]【技术领域】大体涉及燃气涡轮，并且更具体地，涉及燃气涡轮排气。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮典型地包括用于压缩空气的压缩机以及其中来自压缩机的压缩空气和气体燃料混合并燃烧的燃烧器。来自燃烧器的热气体驱动涡轮级以生成功率。通常，对于安装好的涡轮而言，性能监测通过日常检查和测量以及定期性能测试来完成。结果随后用于维护和修理诊断过程。例如，在失效发生之后，分析先前记录的机器趋势以识别故障诱因和从识别的故障恢复所需的维护动作。
[0003]如上所述的方法通常不能预测和防止显著的涡轮损坏。此外，由于与分析失效、确定故障诱因和识别纠正动作步骤相关的固有延时，故当前方法的使用通常导致用于关键性涡轮构件的修理时间的不合乎需要的长度。
【发明内容】
[0004]本文中公开了用于燃气涡轮排气中的物质曲线测量的方法和系统。在实施例中，一种方法包括:确定在位置处的物质浓度；将该位置处的物质识别为与来自多个燃烧器构件的第一燃烧器构件相关；以及当物质浓度超过阈值水平时，发射关于第一燃烧器构件的警报。
[0005]在实施例中，一种系统可包括:确定在涡轮中的位置处的物质浓度的子系统；将该位置处的物质识别为与来自多个燃烧器构件的第一燃烧器构件相关的子系统；以及当物质浓度超过阈值水平时发射关于第一燃烧器构件的警报的子系统。
[0006]在实施例中，一种系统可包括多个探针、适合执行计算机可读指令的处理器以及通信地联接于处理器的存储器。存储器可具有计算机可读指令，该计算机可读指令在由第一处理器执行的情况下使处理器执行如下操作，包括:确定在位置处的物质浓度；将该位置处的物质识别为与来自多个燃烧器的第一燃烧器相关；以及当物质浓度超过阈值水平时发射关于第一燃烧器的警报。
[0007]—种方法，其包括:确定在燃气涡轮中的位置处的物质浓度；将位置处的物质识别为与来自多个燃烧器构件的第一燃烧器构件相关；以及当物质浓度超过阈值水平时，发射关于第一燃烧器构件的警报。
[0008]优选地，物质是惰性气体、排放物和非活性气体中的至少一个。
[0009]优选地，气体为一氧化二氮或二氧化碳中的至少一个。
[0010]优选地，排放物包括一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、一氧化二氮和氧气中的至少一个。
[0011]优选地，确定物质浓度包括通过可调谐的二极管激光器吸收光谱测量物质浓度。
[0012]优选地，确定物质浓度包括通过瑞利散射、荧光或冷光测量物质浓度。
[0013]优选地，将位置处的物质识别为与第一燃烧器构件相关包括分析物质的浓度的周向位置以确定旋流角度。
[0014]一种系统，其包括:确定在涡轮中的位置处的物质浓度的子系统；将位置处的物质识别为与来自多个燃烧器构件的第一燃烧器构件相关的子系统；以及当物质浓度超过阈值水平时发射关于第一燃烧器构件的警报的子系统。
[0015]优选地，物质是惰性气体、排放物和非活性气体中的至少一个。
[0016]优选地，气体是一氧化二氮或二氧化碳中的至少一个。
[0017]优选地，排放物包括一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、一氧化二氮和氧气中的至少一个。
[0018]优选地，确定物质浓度的子系统包括可调谐的二极管激光器吸收光谱。
[0019]优选地，确定物质浓度的子系统包括通过瑞利散射、荧光或冷光中的至少一个测量浓度的仪器。
[0020]优选地，将位置处的物质识别为与第一燃烧器构件相关的子系统包括分析物质的浓度的周向位置以确定旋流角度的子系统。
[0021]一种系统，其包括:多个探针；与多个探针中的探针通信的处理器，其构造成执行计算机可读指令；以及通信地联接于处理器的存储器，存储器具有储存在其中的计算机可读指令，计算机可读指令在由第一处理器执行的情况下使处理器执行如下操作，包括:确定在位置处的物质浓度，其中，物质包括气体或粒子中的至少一个；将位置处的物质识别为与来自多个燃烧器或燃料喷嘴的第一燃烧器或燃料喷嘴相关；以及当物质浓度超过阈值水平时发射关于第一燃烧器的警报。
[0022]优选地，多个探针中的探针是可调谐的二极管激光器吸收光谱探针。
[0023]优选地，系统还包括以下计算机可读指令:将物质喷射到燃烧器中心喷嘴中，其中，物质是非活性的，对燃烧的影响最小。
[0024]优选地，系统还包括以下计算机可读指令:基于位置处的物质识别为与第一燃烧器或燃料喷嘴相关而调整燃气涡轮的燃烧动态。
[0025]优选地，系统还包括以下计算机可读指令:基于从多个探针中的至少一个获得的测量结果而形成用于燃气涡轮的排气曲线。
[0026]优选地，系统还包括以下计算机可读指令:针对大批排放物测量结果处理来自多个探针的排放物数据；以及将大批排放物测量结果用于排放物控制。
[0027]本
【发明内容】
提供成以简化的形式介绍构思的选定，在下面在【具体实施方式】中进一步描述该构思。本
【发明内容】
不意图识别要求权利的主题的关键特征或基本特征，也不意图用于限制要求权利的主题的范围。此外，要求权利的主题不受限于解决在本公开的任何部分中提到的任何或全部缺点的限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]从结合附图经由实例给出的下列描述，可获得更详细的理解，其中:
图1是燃气涡轮的示例性图；
图2是示出燃气涡轮的排气出口的示例性示意图，示出了燃烧室和探针；
图3是将燃气涡轮输出示出为容量的百分比对各种旋流角度的示例性旋流图；
图4示出实施示踪气体法的非限制性的示例性方法；图5A示出显示探针位置和气体的对应浓度水平的示例性曲线图；
图5B是示出燃气涡轮的排气出口的示例性示意图，示出了燃烧室和探针；
图6是具有现场可调谐的二极管激光器吸收光谱的排放物浓度监测系统的示例性图；图7是使用提取线路选定和可调谐的二极管激光器吸收光谱的排放物浓度监测系统的示例性图；
图8是使用提取和多路复用器可调谐二极管激光器吸收光谱的排放物浓度监测系统的示例性图；以及
图9是表示其中可并入本文中公开的方法和系统的方面或其部分的通用计算机系统的示例性框图；
图10是用于燃气涡轮排气中的物质曲线测量的系统的示例性框图。
[0029]部件列表 10燃气涡轮 12燃烧区段 14压缩机
16涡轮 18探针 19排气管道 20燃烧室
200燃烧室的示意图
300旋流图
450方法450
451方法400的方框
452方法400的方框
454方法400的方框
456方法400的方框
458方法400的方框
460方法400的方框
600排放物监测系统
602处理器/控制器
604现场监测器/燃气涡轮控制器
608 TDL装置
612参考信号
614检测器
615 MUX
619探针
620探针对
622温度感测探针
624气体感测探针
700排放物监测系统702处理器/控制器
704现场监测器/燃气涡轮控制器
707 TDL装置
709阀控制
712参考信号
714检测器
720 TDLAS 探针
722 TDLAS探针细节
726旁通线路
728提取线路
800排放物监测系统
802处理器/控制器
804现场监测器/燃气涡轮控制器
808 TDL装置
812参考信号
814 MUX
818检测器
822提取线路
920计算机
921处理单元
922系统存储器
923系统总线
924ROM
925RAM
926BIOS
927硬盘驱动器928软盘驱动器929储存部930光学驱动器931储存部932硬盘驱动接口933磁盘驱动接口934光盘驱动接口935操作系统936应用程序937其它程序938程序数据940键盘942鼠标 946串行端口接口 947监测器 948视频适配器 949远程计算机 950存储器 951局域网 952广域网 953网络接口 954调制解调器 955主机适配器 956 SCSI 总线 962储存装置 1000物质曲线测量 1010物质浓度系统 1015物质位置系统 1018警报系统 1019燃气涡轮。
【具体实施方式】
[0030]图1是燃气涡轮的局部截面的示例性图。如图1所示，燃气涡轮10在压缩机14与涡轮16之间的气体流动路径中具有燃烧区段12。燃烧区段12可包括围绕环形空间的燃烧构件的环形阵列。例如，燃烧构件可包括燃烧室20和所附的燃料喷嘴。涡轮16联接成旋转地驱动压缩机14和功率输出驱动轴。空气进入燃气涡轮10并且穿过压缩机14。来自压缩机14的高压空气进入燃烧区段12，其中，其与燃料混合并燃烧。高能燃烧气体离开燃烧区段12以向涡轮16供给功率，涡轮16进而驱动压缩机14和功率输出轴。燃烧气体通过排气管道19离开涡轮16。排气管道19可包括探针18。探针18可用于检测排气的特性，诸如尤其是气体温度或气体组分。
[0031]当气体轴向地移动穿过涡轮16时，燃烧气体部分地围绕燃气涡轮10的轴向中心线打旋。燃烧气体的该旋流归因于涡轮叶片的旋转和在级间移动的热气体的膨胀。燃烧气体在燃烧区段12与排气管道19之间的旋流量取决于燃气涡轮10的硬件几何形状和操作条件，诸如其级负载、工作循环、环境温度以及改变移动穿过涡轮的质量流量和密度的其它因素。当燃烧气体离开排气管道19时，气体绕着燃气涡轮的轴线打旋，并且可不与生成气体的燃烧室轴向地对齐。
[0032]在燃气涡轮的操作期间对于给定硬件设计的前述排气旋流的分析可有助于确定有缺陷的燃烧室。可利用排气热电偶和表示穿过涡轮的质量流量的参数为燃气涡轮形成旋流图。旋流图可帮助确定排气在指定燃料负载处的起源燃烧室。
[0033]图2是示出燃气涡轮的排气出口的示例性示意图200，示出了 14个燃烧室(CC1，CC2, CC3...CC14)和27个热电偶(Tcl，Tc2, Tc3...Tc27)。热电偶可恒定地获得排气的温度。在燃气涡轮中，排气温度监测可为合乎需要的，这是因为高温可引起对燃烧器元件、热气体路径部件、转子叶片等的损坏。在排气温度的平均值典型地用于参数的闭环控制的情况下，它们还可用于检测燃烧器筒和/或涡轮区段内的损坏。例如，如果燃料喷嘴堵塞或损坏，则可导致比正常温度热或冷。排气还可包括某些监管化合物(诸如氮氧化物(即，NOx,由不同水平的氧和氮组成的一组不同气体))和/或也可随燃烧温度和硬件条件变化的二氧化碳的排放水平。一些类型的燃烧硬件问题可产生比它们在总体温度下大的排放物变化。虽然一些类型的燃烧损坏显露在排气热电偶温度的分析中，但是并非全部这样，上述水平并非始终关于系统中的大体变化(例如，噪音)为可检测的。通常接受的做法是测量涡轮排气下游远处的排放水平以允许混合并允许平均测量法。在一些情况下，可存在足以超过总体排放水平或影响单元操作的损坏。
[0034]图3是示例性旋流图300，其将燃气涡轮输出显示为容量(以兆瓦为单位)的百分比(0-100%)对以度为单位的各种旋流角度(-20°至220° )。旋流角度值、图示的形状和其它参数可基于燃气涡轮的类型而变化。燃气涡轮输出可用于关联穿过涡轮的质量流量。在低输出质量流量和密度处，当涡轮动叶速度恒定时，排气的旋流角度随着排气的速度减小而增大。在高输出处，在燃料-空气体积(质量流量和温度)高的情况下，该角度低。该角度可为低的，这是因为气体的速度通过固定的体积为更高的，这可导致旋转的动叶与流经涡轮的气体之间的较低矢量角。打旋的排气可离开涡轮的最后一级，并且可行进穿过排气部至检测打旋的排气的特性的排气探针。
[0035]旋流角度可受动叶的机械布局(即，离开角度)以及涡轮的最后一级动叶与排气探针之间的距离影响。一旦燃气涡轮的硬件处于固定或一致的状态，则旋流角度可根据燃气涡轮的操作。在低输出处，旋流角度很可能因燃烧器筒而异，并且具有高的不确定程度。过去公布的事件数据用于使燃烧损坏与排气温度中的热点或冷点关联以开发旋流图。当前其它过程(诸如有意的燃料流量操纵)用于开发旋流图。
[0036]旋流图可指示任何燃烧室与其中来自燃烧室的排气超过燃气涡轮的排气出口的点之间的角度。在示出14个燃烧室的图2中描述的布置中，每个燃烧室占据等于360/14或近似25.7度的节段。可参考每个燃烧室占据的节段的中心测量旋流角度。该角度可随着燃气涡轮上的负载减小而增大。例如，如果涡轮上的负载为容量的90%，并且当在图2中观看时来自燃烧室#4 (CC4)的排气超过热电偶#8 (Tc8)，则使燃气涡轮以铭牌容量的50%操作可意味着离开CC4的排气现在超过TclO。同样地，如果燃气涡轮减小至例如铭牌容量的25%，则来自CC4的排气可超过Tcl2。图3中的旋流图是在指定负载下特定燃烧室与其排气超过燃气涡轮的排气出口的地方之间的关联。因此，铭牌容量的90%处的旋流角度可不同于50%铭牌容量处的旋流角度。以铭牌容量的许多不同百分比示出涡轮流的旋转的旋流图例如可允许本领域技术人员能够在任何指定水平(即，铭牌容量的50%至100%之间)处调整燃气涡轮并调整每个和每一个燃烧室，以使每个燃烧室之间的变化现在被最小化。一旦确定旋流数据，则可采用计算机来使燃气涡轮在铭牌容量的任何水平处有效地运行。
[0037]诸如示踪气体或粒子的物质的喷射可帮助确定排气在指定燃料负载处的起源燃烧室。在实施例中，该物质可最初为液体或固体，其可在其行进穿过燃烧室之前、之后或期间变换为气态或产生气态产物等。图4示出实施示踪气体法的非限制性的示例性方法450。在方框451处，燃气涡轮可转入负载点(例如，20%)。在方框452处，示踪气体可作为标记喷射到燃烧器中心喷嘴中。可使用燃料中未大量存在的示踪气体(诸如氙或氩)，这是由于其对燃烧的最小影响。在实施例中，可使用适当的激光的瑞利散射来检测诸如氩或氙的惰性气体一这些气体可具有独特的散射截面，并且可以在典型的涡轮排气混合物中检测它们。在实施例中，示踪气体可为可不干扰燃烧过程的非活性气体。
[0038]在实施例中，在方框452处，可以以与示踪气体相似的方式喷射粒子。粒子的选择可基于粒子存活且不消极地改变燃烧的能力。示例性检测方法可为可使用粒子“云母”的瑞利散射。另一种示例性检测方法可包括荧光或冷光粒子的使用。当这些粒子穿过激光探针时，可检测到不同(例如，较长)波长的激光，因此实现用以检测旋流的方法。
[0039]在实施例中，在方框452处，可喷射N20，其可导致可在燃烧之后检测到的较高NOx、02和其它排放物。可监测所有排放物(NO，N02, CO, C02 & 02)。在另一个实施例中，可喷射C02，并且监测排放物。不同气体(N20或C02)的喷射可引起排放物的显著不同的改变和来自正常燃烧操作的读数的不同方向。最小量的气体可改变排放物，但是不显著地改变点火温度或质量流量。这些实施例(关于C02、N02等的喷射)可使用可调谐的二极管激光器吸收光谱(TDLAS)来测量，并且至少可影响反应温度，同时改变排放物。示踪气体可在一个或更多个燃烧器位置喷射以实现下游的旋流确定。喷射可为稳定喷射，或者以开-关测量间隔发生。可计量喷射量以产生下游浓度的有界范围。
[0040]在方框454处，可通过探针检测示踪气体。探针可使用例如TDLAS或瑞利散射探针操作。气体浓度检测探针可位于与Tc探针相同的近似位置处。在实施例中，探针可具有集成功能，诸如测量温度和气体浓度的能力。在方框456处，可测量示踪气体和其它气体的浓度以及温度，并且与阈值进行对比分析。在方框458处，气体浓度和温度的分析可提醒装置，并且允许装置确定用于在负载点处以示踪气体喷射的相关喷嘴的可能探针位置。在方框460处，可确定并记录旋流角度和负载。具有较高示踪气体浓度的周向位置的分析可用于确定旋流角度。在实施例中，该方法可在不同负载处重复，以便形成如下表格或图，其可允许基于在特定负载处的排气温度或排气浓度而确定来源燃烧室。该方法的重复可允许更准确的图。
[0041]图5A和图5B示出周向位置示踪气体浓度的监测和分析可如何用于确定旋流角度。图5A示出显示了探针位置和示踪气体的对应浓度水平的示例性曲线图。例如，如图5B所示，如果示踪气体喷射到CC14中，则排气出口气体浓度传感器可指示在探针位置Tc4处的示踪气体的高浓度，并且可相应地调节旋流角度。在前述实施例中，CC14排气可在Tc4附近具有确定位置，而其它燃烧室相对位置将从它们的标准/默认位置相应地调节(例如，CC13可位于Tc3附近)。在图5A和图5B的实施例中，TDLAS探针位于热电偶(Tc)的相同近似位置。一般而言，TDLAS探针可定位在热电偶的排气出口位置处或其附近，其中，热电偶可用于出于如本文中提到的诊断原因而进行温度测量。示踪气体喷射实施例可提供在不改变燃烧温度的情况下确定旋流的方式。其它方法可要求燃烧水平的恒定变化和温度的记录以确定排气的来源。
[0042]包括温度测量探针(例如，热电偶探针)和气体测量探针(例如，TDLAS探针)的测量阵列可位于同一位置处或其附近，以便更准确地诊断燃烧器和燃气涡轮的其它部件存在的问题。气体测量装置可为可调谐的二极管激光器吸收光谱探针或用于检测气体的其它化学感测技术。旋流图可基于燃气涡轮的设计而变化。
[0043]单独的燃烧室问题的监测和诊断可通过排放物的进一步分析来完成。损坏的燃烧室可产生高浓度排放物，诸如NOx (氮氧化物)、02 (氧气)或CO ( —氧化碳)。目前在假定混合的情况下大批测量排放物以给出平均输出。排放物对在整体温度中看不到的局部损坏敏感。使用排气测量的燃烧器对燃烧器(筒对筒)检测方法可改进评价单独的燃烧器的健康状态的能力。排放物浓度测量可在热电偶平面处进行以便更准确地诊断燃烧器问题。
[0044]排放物浓度监测可允许检测与可通过排气出口热电偶看到的空气流量和温度的变化不相关的燃烧损坏。燃烧硬件损坏(例如，对燃烧器管、喷嘴或衬套的损坏)可随着NOx或CO的增加而显露。CO出现是贫熄灭可能性的显著指示，并且CO的检测例如可触发自动测量以避免即将发生的熄灭。对于具有稀释剂(水/蒸汽)燃烧器的预混和扩散燃烧器而言，该状态可成立。
[0045]在实施例中，可存在用于现场测量排放物的系统。可在排气Tc平面处在燃气涡轮扩散器中测量周向曲线。可通过可调谐的二极管激光器吸收光谱(TDLAS)探针来完成现场测量。可修改排气Tc屏障和底座(shield and mount)以形成作为排气热电偶感测排放气体的同一位置的光纤馈送激光探针。与排气Tc探针相同数量的测量通道可用于TDLAS探针来获得完整的曲线。这些曲线可用于燃烧硬件诊断和调整目的。均分或另外分析来自所有探针的排放物数据可允许可用于排放控制的大批排放物测量。
[0046]在实施例中，可为待测量的气体的每个种类选择特定吸收波长。这些二极管中的每一个可时分多路转换(TDM)或波分多路转换(WDM)成多个探针。如果波长充分分开，则存在最低的WDM串音可能性，并且所有激光器可为了同时的排放物种类测量而同时运行。另夕卜，可采用TDM。可使用倾斜二极管注入电流输入来扫描每个二极管的波长。可通过在种类特定波长处的吸收而检测气体种类。可通过施加其中参考激光器输出用于时间关联的比率平衡检测而改进检测灵敏度。可通过在扫描频率及其二次谐波处的锁定测量并获得2f/lf信号比率(二次谐波信号与一次谐波信号的比率)(其示出为稳定的并受瞬时噪音(振动)和偏离(热)的影响最小)而进一步改进测量的灵敏度。另外，可通过在所有测量探针之间多路复用单个激光器而排除探针之间取决于激光器的变化。多路复用允许使用与其中多个激光器专用于多个探针的情况相比具有显著减小的功率的激光器。
[0047]图6是具有现场TDLAS的排放物浓度监测系统600的示例性图。现场TDLAS可在不从涡轮提取任何气体的情况下完成。在实施例中，在608处，可调谐的二极管激光器(TDL)装置可构造有用于气体检测(例如，02、N02、C0或NO)或温度检测的激光，并且可将激光供给到MUX615中。例如，MUX615可与如图2所示的多个探针619相关。多个探针619可成对分段。例如，在620处，可存在由温度感测探针622和气体感测探针624组成的一对探针。在实施例中，根据需要，气体感测探针624可与温度感测探针集成，或者可独立地安装成:激光从内筒(或位于燃气涡轮中或出于该目的专门添加于探针的某一其它方便的表面)反射用于实现用于较高检测灵敏度的较大激光路径长度。
[0048]检测器614可接收来自MUX615的解MUX信号和来自TDL装置608的参考信号612，以便确定检测的气体的类型或检测的温度。处理器/控制器602可通信地连接于诸如TDL装置608、检测器614和MUX615的装置，并且可与通信地连接的装置结合来控制或处理信息。处理器602还可连接于现场监测器/燃气涡轮控制器604或其它燃气涡轮设备，其可包括可与燃气涡轮的燃烧器交互的设备。可存在η个激光器和检测器(在图6、7和8中示出为1:η)。例如，如果将检测02Χ0.Ν0和Ν02,则η可为4，或者如果还将检测Η20,则η可等于5。η的值可取决于需要检测的种类的数量而增大或减小。相似地，可存在XX个探针(表示为1:ΧΧ)，例如27或31。XX的值可取决于燃烧硬件的构型。
[0049]图7是使用提取线路选定和TDLAS的排放物浓度监测系统700的示例性图。排气可在GT排气部内的不同位置处提取，并且来自多条线路的一条线路可用于检查选定的气体线路的特性。在实施例中，在707处，可调谐的二极管激光器(TDL)装置可构造有用于气体检测(例如，02、N02、C0或NO)或温度检测的激光，并且可将激光供给到TDLAS探针720中。此处，可选定一种气体，并且提取气体的其它线路可从GT排气部供给到旁通线路726中。例如，提取线路728可与如图2所示的探针相似地定位。TDLAS探针720的示例性细节在722处示出。TDLAS探针720可探测从自GT排气部提取的多种气体选定的一种气体。选定的气体可在检查气体特性之后供给至GT排气部。
[0050]检测器714可接收来自TDLAS探针720的解MUX信号，并且还可接收来自TDL装置707的参考信号712，以便确定检测的气体的类型或检测的温度。处理器/控制器702可通信地连接于诸如TDL装置707、检测器714和阀控制器709的装置。处理器/控制器702可与通信地连接的装置结合来控制或处理信息。处理器702还可连接于现场监测器/燃气涡轮控制器704或其它燃气涡轮设备，其可包括可与燃气涡轮的燃烧器交互的设备。
[0051]图8是使用提取和多路复用器(MUX) TDLAS的排放物浓度监测系统800的示例性图。可在GT排气部内的不同位置处提取气体，并且每条提取线路可具有检查的选定线路中的气体的特性。在实施例中，在808处，可调谐的二极管激光器(TDL)装置可构造有用于气体检测(例如，02、N02、CO或NO)或温度检测的激光，并且可将激光供给到MUX814中。MUX814可具有与多个探针相关的激光器。例如，探针可具有如下气体，其从以如图2所示的方式放置在GT排气部中的提取线路822供给到它们中。
[0052]检测器614可接收来自MUX814的解MUX信号和来自TDL装置808的参考信号812，以便确定检测的气体的类型或检测的温度。处理器/控制器802可通信地连接于诸如TDL装置808、检测器818和MUX814的装置。处理器802可与通信地连接的装置结合来控制或处理信息。处理器802还可连接于现场监测器/燃气涡轮控制器804或其它燃气涡轮设备，其可包括可与燃气涡轮的燃烧器交互的设备。
[0053]本文中讨论的系统可允许排放气体的实时的现场测量和空间分布。本文中尤其公开了用于空间上不同的测量以评价单独的燃烧器筒的状态的系统。系统还可具有比使用诸如阀和冷凝器的提取和机械装置的方法高的响应速率。系统的快速响应可允许实时的闭环排放物控制。用以减少失误(slip)的增强的NH3控制可替代前馈估计和计算。
[0054]代替排气温度测量或除排气温度测量之外，可使用排放物浓度来使燃烧器反应自动化。例如，排放物浓度可用于筒-筒燃料调整，包括排放物的优化和其它燃烧动态，而不是燃气涡轮的排放物的累积或平均读数。本文中公开的系统可对排放物读数进行分析并作出反应，以使可基于与单独的筒(例如，异常或不正常的筒)相关的排放物或其它气体读数来调整燃气涡轮。例如，对于CO或贫熄灭而言，可基于与单独的异常筒相关的排放物读数来调整燃气涡轮。
[0055]在不限制本文中出现的权利要求的范围、解释或应用的情况下，本文中公开的示例性实施例中的一个或更多个的技术效果是提供与可通过排气出口热电偶看到的空气流量和温度的变化不相关的燃烧损坏的检测。本文中公开的实施例中的一个或更多个的另一个技术效果是较紧密的燃气涡轮，并且可通过离开燃气涡轮的燃烧气体组分的实时测量实现选择性催化还原(SCR)系统控制。实时传感器可排除对“NOx运送”或补充过滤的需要。
[0056]图9和下列讨论意图提供其中可实施本文中公开的方法和系统和/或其部分的合适的计算环境的简要大体描述。例如，燃烧设备的自动化控制基于筒对筒排放物浓度检测。虽然不要求，但是可在计算机可执行指令(诸如由诸如客户工作站、服务器或个人计算机的计算机执行的程序模块)的一般背景下描述本文中公开的方法和系统。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实施特定抽象数据类型的例行程序、程序、对象、构件、数据结构等。此外，应当认识到，本文中公开的方法和系统和/或其部分可利用其它计算机系统构型来实践，该其它计算机系统构型包括手持装置、多处理器系统、基于微处理器或可编程的消费电子产品、网络PC、小型计算机、大型计算机等。本文中公开的方法和系统还可在其中通过经通信网络链接的远程处理装置执行任务的分布式计算环境中实践。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程存储器储存装置两者中。
[0057]图9是表示其中可并入本文中公开的方法和系统的方面和/或其部分的通用计算机系统的框图。如示出的，示例性通用计算系统包括计算机920等，包括处理单元921、系统存储器922和将包括系统存储器的各种系统构件联接于处理单元921的系统总线923。系统总线923可为若干类型的总线结构中的任何一个，包括使用多种总线架构中的任何一种的存储总线或存储控制器、外设总线和本地总线。系统存储器包括只读存储器(ROM) 924和随机存取存储器(RAM)925。包含有助于诸如在起动期间在计算机920内的元件之间传递信息的基本例行程序的基本输入/输出系统926 (BIOS)储存在R0M924中。
[0058]计算机920还可包括用于从硬盘(未示出)读取并写入其中的硬盘驱动器927、用于从可移动磁盘929读取或写入其中的磁盘驱动器928和用于从诸如CD-ROM或其它光学介质的可移动光盘931读取或写入其中的光盘驱动器930。硬盘驱动器927、磁盘驱动器928和光盘驱动器930分别通过硬盘驱动接口 932、磁盘驱动接口 933和光学驱动接口 934连接于系统总线923。驱动器和它们相关的计算机可读媒介提供了计算机可读指令、数据结构、程序模块和用于计算机920的其它数据的非易失性储存。
[0059]虽然本文中描述的示例性环境采用硬盘、可移动磁盘929和可移动光盘931，但是应当认识到，可储存能够由计算机访问的数据的其它类型的计算机可读介质也可用于示例性操作环境中。这些其它类型的介质包括但不受限于磁带盒、闪存卡、数字视频或通用光盘、Bernoulli盒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。
[0060]许多程序模块可储存在硬盘、磁盘929、光盘931、R0M924或RAM925上，包括操作系统935、一个或更多个应用程序936、其它程序模块937和程序数据938。用户可通过诸如键盘940和定点装置942的输入装置将命令和信息输入到计算机920中。其它输入装置(未示出)可包括麦克风、操纵杆、游戏手柄、卫星天碟、扫描仪等。这些和其它输入装置通常通过联接于系统总线的串行端口接口 946连接于处理单元921，但是可通过其它接口(诸如并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB))连接。监测器947或其它类型的显示装置还经由诸如视频适配器948的接口连接于系统总线923。除了监测器947之外，计算机可包括其它外围输出装置(未示出)，诸如扬声器和打印机。图9的示例性系统还包括主机适配器955、小型计算机系统接口(SCSI)总线956和连接于SCSI总线956的外部储存装置962。
[0061]计算机920可使用与一个或更多个远程计算机(诸如远程计算机949)的逻辑连接在网络化环境中操作。远程计算机949可为个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等设备或其它普通网络节点，并且可包括以上关于计算机920描述的元件中的许多或全部，虽然仅在图9中示出存储器储存装置950。图9中描绘的逻辑连接包括局域网(LAN) 951和广域网(WAN)952。这些网络环境常见于办公室、企业级计算机网络、内部网和因特网中。
[0062]当在LAN网络环境中使用时，计算机920通过网络接口或适配器953连接于LAN951。当在WAN网络环境中使用时，计算机920可包括调制解调器954或用于在广域网952 (诸如因特网)上建立通信的其它器件。可位于内部或外部的调制调解器954经由串行端口接口 946连接于系统总线923。在网络化环境中，关于计算机920描绘的程序模块或其部分可储存在远程存储器储存装置中。将认识到，示出的网络连接是示例性的，并且可使用在计算机之间建立通信链接的其它手段。
[0063]计算机920可包括多种计算机可读储存介质。计算机可读储存介质可为可由计算机920访问的任何可用介质，并且包括易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质两者。经由实例，并且非限制性地，计算机可读介质可包括计算机储存介质和通信介质。计算机储存介质包括用于储存信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的、以任何方法或技术实施的易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质两者。计算机储存介质包括但不受限于RAM、ROM、EEPR0M、闪存或其它存储技术、CD-ROM、数字通用光盘(DVD)或其它光盘储存、磁带盒、磁带、磁盘储存或其它磁性储存装置，或可用于储存期望的信息并可由计算机920访问的任何其它介质。以上介质的任何组合也应当包括在可用于储存用于实施本文中描述的方法和系统的源代码的计算机可读介质的范围内。本文中公开的特征或元件的任何组合可用于一个或更多个实施例中。
[0064]图10是用于燃气涡轮排气中的物质曲线测量的系统1000的示例性图。在实施例中，可通过物质浓度系统1010来检测物质浓度。例如，物质浓度系统可通过使用诸如TDLAS或瑞利散射的可适用方法而检测气体、液体或其它物质。物质浓度系统1010、物质位置系统1015和警报系统1018可彼此通信连接。物质位置系统1015可通过使用遍及燃气涡轮的排气端部定位的探针而检测物质的位置。警报系统1018可基于预定阈值来分析物质浓度。例如，阈值可基于物质在燃气涡轮的正常操作期间的浓度的比较，或基于喷射到燃烧区段中的量的物质的量的比较。系统1010、1015和1018可通信并且控制多个燃气涡轮构件1019。系统1000可包括处理器、存储器和本文中提到的其它计算装置。子系统可合并到一个装置中，或者分布在若干装置之中。
[0065]在描述如图所示的本公开的主题的优选实施例时，为清楚起见采用了特定术语。然而，要求权利的主题不意图限制于如此选定的特定术语，并且将理解，每个特定元件包括以相似方式操作以达到相似目的的所有技术等同物。
[0066]该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。如本文中使用的，以单数叙述并前接用词“一”或“一个”的元件或功能应当理解为不排除多个所述元件或功能，除非明确地叙述这种排除。此外，对要求权利的发明的“一个实施例” 的提及不应当解释为排除也并入叙述的特征的附加实施例的存在。
【权利要求】
1.一种方法，其包括: 确定在燃气涡轮中的位置处的物质浓度； 将所述位置处的所述物质识别为与来自多个燃烧器构件的第一燃烧器构件相关；以及 当所述物质浓度超过阈值水平时，发射关于所述第一燃烧器构件的警报。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物质是惰性气体、排放物和非活性气体中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体为一氧化二氮或二氧化碳中的至少一个。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述排放物包括一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、一氧化二氮和氧气中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述物质浓度包括通过可调谐的二极管激光器吸收光谱测量所述物质浓度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述物质浓度包括通过瑞利散射、荧光或冷光测量所述物质浓度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述位置处的所述物质识别为与第一燃烧器构件相关包括分析所述物质的浓度的周向位置以确定旋流角度。
8.一种系统，其包括: 确定在涡轮中的位置处的物质浓度的子系统； 将所述位置处的所述物质识别为与来自多个燃烧器构件的第一燃烧器构件相关的子系统；以及 当所述物质浓度超过阈值水平时发射关于所述第一燃烧器构件的警报的子系统。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述物质是惰性气体、排放物和非活性气体中的至少一个。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述气体是一氧化二氮或二氧化碳中的至少一个。
【文档编号】G01M15/10GK103674555SQ201310417958
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2012年9月14日
【发明者】N.特拉尔沙瓦拉, R.J.亚西洛, C.米特拉, R.F.霍斯金 申请人:通用电气公司