一种燃气轮机燃烧室振源位置的确定方法

摘要

一种燃气轮机燃烧室振源位置的确定方法，该方法包括：在燃烧室多个位置安装多路动态压力传感器；多路传感器与采集系统的不同数据采集通道相连；各路传感器同时测量设定时长的动态压力信号并通过数据采集通道同步记录和存储信号；将各路信号进行傅里叶展开，分解为不同频率的谐波信号叠加；以某路传感器测量的信号中含有的某阶频率的谐波信号为基准，分别与其它几路传感器测量信号中含有的同阶频率的谐波信号做相关分析，然后记录各相关函数中第一次出现尖峰所对应的时刻，这些时刻即为某阶频率的谐波信号的振源点传到各路传感器的时差；最后根据波的传播原理确定出不同频率的谐波信号的振源点，这些振源点的集合即为振源区域在燃烧室内的位置。

主权项

1.一种燃气轮机燃烧室振源位置的确定方法，其特征是所述方法包括如下步骤：1）沿气流方向，在燃烧室下游不同横截面上安装N路动态压力传感器，其中N大于等于5；每路动态压力传感器的受感部位都深入到燃烧室内；N路动态压力传感器分别与采集系统的不同数据采集通道相连；2）N路动态压力传感器同时测量设定时长t的动态压力信号，并通过不同的数据采集通道同步记录和存储动态压力信号；3）将每路动态压力信号进行傅里叶展开，分解为不同频率的谐波信号叠加，即：a）将各路动态压力传感器测量的动态压力信号分别记为S₁(t)，S₂(t)、……，S_j(t)，S_j+1(t)……S_N(t)，t∈[τ₁,τ₂]；S_j(t)为第j路动态压力信号，N为传感器个数，τ₁为开始记录数据的时刻，τ₂为结束记录数据的时刻；b）将各路动态压力信号进行傅里叶展开，分解为不同频率的谐波信号叠加，其傅里叶展开的表达式为：$S_j\left(t\right)=\underset{n=1}{\overset{i}{\Sigma }}{G}_{\mathrm{jn}}(f_n·t),$t∈[τ₁,τ₂]，j∈[1,N]，n∈[1,i]，其中，n为频率阶数；f_n为第n阶频率；G_jn(f_n·t)为第j路动态压力传感器测量的信号中含有的第n阶频率谐波信号；i为动态压力传感器测量的信号傅里叶展开所取的最高阶数，i取2～10中的任意一个整数值；4）以某路传感器测量的信号中含有的某阶频率的谐波信号为基准，分别与其它几路传感器测量的信号中含有的同阶频率的谐波信号做相关函数分析，然后记录各相关函数中第一次出现尖峰所对应的时刻，这些时刻即为某阶频率的谐波信号的振源点传到各路动态压力传感器的时差，即：a）以某路动态压力信号S_j(t)中含有的第n阶频率的谐波信号G_jn(f_n·t)为基准，分别与其它几路动态压力信号中含有的第n阶频率的谐波信号做相关函数分析，从而获得各路动态压力传感器测量的信号中含有的第n阶频率的谐波信号之间的相关函数……，……，，相关函数的表达式为：$R_{G_{\mathrm{jn}}{G}_{\mathrm{kn}}}\left(m\right)=\underset{t={\tau }_1}{\overset{{\tau }_2}{\Sigma }}{G}_{\mathrm{jn}}(f_i·t)G_{\mathrm{kn}}[f_n·(t+m)]$k∈[1，N]且k≠j，m∈[0,τ₂-τ₁]，n∈[1，i]b）分别记录各相关函数……，……，中首次出现尖峰所对应的时刻，该时刻即为对应的第n阶频率的谐波信号的振源点传到各个动态压力传感器的时差，分别记为Δt_j1,n，Δt_j2,n，……，Δt_jk,n，……，Δt_jN,n；Δt_jk,n；5）确定振源区域所在的具体位置a）以第j路动态压力传感器受感部中心位置为坐标原点建立空间三维笛卡尔坐标系，设第k路动态压力传感器与第j路动态压力传感器在三维坐标轴方向的距离为a_jk，b_jk,c_jk；第n阶频率的谐波信号的振源点的坐标为P_n(x_n,y_n,z_n)，传播的平均传播速度为C_n；b）根据波的传播原理，可得到如下方程组：$\left.\begin{array}{c}\sqrt{x_n^2+y_n^2+Z_n^2}-\sqrt{{(x_n-a_{j1})}^2+{(y_n-b_{j1})}^2+{(z_n-c_{j1})}^2}-C_n{\mathrm{\Delta t}}_{j1,n}=0\\ \sqrt{x_n^2+y_n^2+z_n^2}-\sqrt{{(x_n-a_{j2})}^2+{(y_n-b_{j2})}^2+{(z_n-c_{j2})}^2}-C_n{\mathrm{\Delta t}}_{j2,n}=0\\ ·\\ ·\\ ·\\ \sqrt{x_n^2+y_n^2+z_n^2}-\sqrt{{(x_n-a_{\mathrm{jk}})}^2+{(y_n-b_{\mathrm{jk}})}^2+{(z_n-c_{\mathrm{jk}})}^2}-C_n{\mathrm{\Delta t}}_{\mathrm{jk},n}=0\\ ·\\ ·\\ ·\\ \sqrt{x_n^2+y_n^2+z_n^2}-\sqrt{{(x_n-a_{\mathrm{jN}})}^2+{(y_n-b_{\mathrm{jN}})}^2+{(z_n-c_{\mathrm{jN}})}^2}-C_n{\mathrm{\Delta t}}_{\mathrm{jN},n}=0\end{array}\right\}---\left(1\right)$方程中，k∈[1，N]且k≠j；a_jk，b_jk,c_jk是已知的；c）求解方程组（1）所得的x_n，y_n，z_n的值即为第n阶频率的谐波信号的振源点P_n的坐标值，n∈[1,i]在空间三维笛卡尔坐标系的位置，这些由不同阶频率的谐波信号确定的振源点的集合即为振源区域在燃烧室内的位置。