氢燃机回火监测保护方法及系统
本申请提出了一种氢燃机回火监测保护方法及系统，该方法包括：在与氢燃机的燃烧室相连的每个燃料喷嘴通道的内壁，周向等间距布置多个静压传感器、多个回火热电偶和多个光场多光谱高温计；获取每个传感器实时采集的检测值，将每个传感器检测的数据进行计算后与对应的预设阈值进行比较，判断氢燃机是否发生回火并确定发生回火的目标燃料喷嘴通道；结合氢燃机的运行工况和当前的回火状态，执行对应的回火保护动作。该方法增强了回火监测的敏感度，降低了传感器可能发生损坏对回火监测保护的影响，提高了氢燃机回火监测保护的准确性、及时性和可靠性。
发明专利
CN202311354826.3
2023-10-18
CN117588303A
2024-02-23
F02C7/00(2006.01)
国家电投集团北京重燃能源科技发展有限公司
王伏忠;静大亮;靳景伟;王金建;闫斌斌;杨志鹏
100016 北京市朝阳区酒仙桥路6号院4号楼1至15层101内3层
北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)
闫明霞
北京;11
1.一种氢燃机回火监测保护方法，其特征在于，包括以下步骤： 在与氢燃机的燃烧室相连的每个燃料喷嘴通道的内壁，周向等间距布置多个静压传感器、多个回火热电偶和多个光场多光谱高温计； 获取每个传感器实时采集的检测值，将每个所述静压传感器检测的压力值和压力降低速率、每个所述回火热电偶检测的温度值和温度升高率以及每个所述光场多光谱高温计检测的温度值和温度升高率，与对应的预设阈值进行比较，判断所述氢燃机是否发生回火并确定发生回火的目标燃料喷嘴通道； 结合所述氢燃机的运行工况和当前的回火状态，执行对应的回火保护动作。 2.根据权利要求1所述的氢燃机回火监测保护方法，其特征在于，所述判断所述氢燃机是否发生回火，包括： 计算在所述氢燃机内布置的全部静压传感器检测到的压力值的平均值，并计算每个所述静压传感器检测到的压力值与压力测量平均值的差值，在任一静压传感器对应的差值大于第一压力阈值且持续时间达到第一时间阈值的情况下，判定所述氢燃机发生回火； 计算每个所述静压传感器检测到的压力降低速率，在任一静压传感器对应的压力降低速率大于压降阈值且持续时间达到第二时间阈值的情况下，判定所述氢燃机发生回火； 确定所述氢燃机当前的运行工况，并计算每个所述静压传感器检测到的压力值与当前的运行工况下的理论压力值的差值，在任一静压传感器对应的差值大于第二压力阈值且持续时间达到第三时间阈值的情况下，判定所述氢燃机发生回火。 3.根据权利要求1所述的氢燃机回火监测保护方法，其特征在于，所述判断所述氢燃机是否发生回火，包括： 计算在所述氢燃机内布置的全部回火热电偶检测到的温度值的平均值，并计算每个所述回火热电偶检测到的温度值与第一温度测量平均值的差值，在任一回火热电偶对应的差值大于第一温度阈值且持续时间达到第四时间阈值的情况下，判定所述氢燃机发生回火； 计算每个所述回火热电偶检测到的温度升高速率，在任一回火热电偶对应的温度升高速率大于第一温升阈值且持续时间达到第五时间阈值的情况下，判定所述氢燃机发生回火； 确定所述氢燃机当前的运行工况，并计算每个所述回火热电偶检测到的温度值与当前的运行工况下的第一理论温度值的差值，在任一回火热电偶对应的差值大于第二温度阈值且持续时间达到第六时间阈值的情况下，判定所述氢燃机发生回火。 4.根据权利要求1所述的氢燃机回火监测保护方法，其特征在于，所述判断所述氢燃机是否发生回火，包括： 计算在所述氢燃机内布置的全部光场多光谱高温计检测到的温度值的平均值，并计算每个所述光场多光谱高温计检测到的温度值与第二温度测量平均值的差值，在任一光场多光谱高温计对应的差值大于第三温度阈值且持续时间达到第七时间阈值的情况下，判定所述氢燃机发生回火； 计算每个所述光场多光谱高温计检测到的温度升高速率，在任一光场多光谱高温计对应的温度升高速率大于第二温升阈值且持续时间达到第八时间阈值的情况下，判定所述氢燃机发生回火； 确定所述氢燃机当前的运行工况，并计算每个所述光场多光谱高温计检测到的温度值与当前的运行工况下的第二理论温度值的差值，在任一光场多光谱高温计对应的差值大于第四温度阈值且持续时间达到第九时间阈值的情况下，判定所述氢燃机发生回火。 5.根据权利要求2-4中任一项所述的氢燃机回火监测保护方法，其特征在于，所述判断所述氢燃机是否发生回火，还包括： 在同一燃料喷嘴通道内，在存在至少一个所述静压传感器、至少一个所述回火热电偶和至少一个所述光场多光谱高温计，同时满足任一计算值大于对应的阈值的预设百分比的情况下，判定所述氢燃机发生回火。 6.根据权利要求5所述的氢燃机回火监测保护方法，其特征在于，在所述判断所述氢燃机是否发生回火之前，还包括： 对所述氢燃机当前的性能进行分析，根据性能分析结果更新各个所述预设阈值。 7.根据权利要求1所述的氢燃机回火监测保护方法，其特征在于，所述结合所述氢燃机的运行工况和当前的回火状态，执行对应的回火保护动作，包括： 在所述氢燃机处于带负荷运行的工况下，按照第一速率降低所述氢燃机的负荷； 在所述氢燃机处于未带负荷运行的工况下，按照第二速率减少向所述氢燃机输入的燃料； 关闭所述目标燃料喷嘴通道，并在回火持续发生预设时长后，触发保护跳机操作。 8.一种氢燃机回火监测保护系统，其特征在于，包括以下模块： 布置模块，用于在与氢燃机的燃烧室相连的每个燃料喷嘴通道的内壁，周向等间距布置多个静压传感器、多个回火热电偶和多个光场多光谱高温计； 判断模块，用于获取每个传感器实时采集的检测值，将每个所述静压传感器检测的压力值和压力降低速率、每个所述回火热电偶检测的温度值和温度升高率以及每个所述光场多光谱高温计检测的温度值和温度升高率，与对应的预设阈值进行比较，判断所述氢燃机是否发生回火并确定发生回火的目标燃料喷嘴通道； 保护模块，用于结合所述氢燃机的运行工况和当前的回火状态，执行对应的回火保护动作。 9.根据权利要求8所述的氢燃机回火监测保护系统，其特征在于，所述保护模块，具体用于： 在所述氢燃机处于带负荷运行的工况下，按照第一速率降低所述氢燃机的负荷； 在所述氢燃机处于未带负荷运行的工况下，按照第二速率减少向所述氢燃机输入的燃料； 关闭所述目标燃料喷嘴通道，并在回火持续发生预设时长后，触发保护跳机操作。 10.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的氢燃机回火监测保护方法。