專利名稱：用于基于火焰探測(cè)而控制燃燒器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本主題大體涉及燃?xì)鉁u輪機(jī)，并且更加特定地，涉及用于基于來(lái)自燃燒器的火焰的光的探測(cè)而控制燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪機(jī)典型地包括壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒區(qū)段以及渦輪區(qū)段。壓縮機(jī)區(qū)段對(duì)流入燃?xì)鉁u輪機(jī)中的空氣進(jìn)行加壓。從壓縮機(jī)區(qū)段排出的加壓空氣流入燃燒區(qū)段中，該燃燒區(qū)段通常以繞著圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)的軸線的環(huán)形陣列設(shè)置的多個(gè)燃燒器為特征。進(jìn)入各個(gè)燃燒器的空氣與燃料混合并燃燒。燃燒熱氣從各個(gè)燃燒器流動(dòng)至燃?xì)鉁u輪機(jī)的渦輪區(qū)段，以驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)并產(chǎn)生功率。在燃?xì)鉁u輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間，異常可能發(fā)生在渦輪機(jī)的燃燒器內(nèi)，該異常增加了受管制的燃燒產(chǎn)物的排放，降低了燃燒器效率，和/或降低了燃燒器內(nèi)的構(gòu)件的零件壽命。例如，燃燒器內(nèi)的過(guò)高的火焰溫度可能引起過(guò)度燃燒的狀態(tài)，從而導(dǎo)致了對(duì)渦輪機(jī)的構(gòu)件的損壞。另外，過(guò)高的火焰溫度能夠?qū)е屡欧诺脑黾?，并且可能使得需要?duì)燃燒器增加冷卻流，從而降低了燃燒器效率。類似地，以由于空氣/燃料混合物過(guò)于貧乏而引起的熄滅的火焰為特征的貧燃熄火(lean blowout, LB0)現(xiàn)象增加了排放，并且也降低了燃燒器效率。 因此，在沒(méi)有對(duì)這種不期望的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的適當(dāng)?shù)奶綔y(cè)和緩和的情況下，燃?xì)鉁u輪機(jī)可能不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，可能遭受降低的壽命，并且/或者可能以降低的效率運(yùn)轉(zhuǎn)。已知通過(guò)燃燒器的火焰的可視化而提供了對(duì)燃燒器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的探測(cè)的系統(tǒng)。然而，這種系統(tǒng)典型地非常難以安裝在燃燒器內(nèi)和/或從燃燒器移除。這樣，當(dāng)系統(tǒng)的構(gòu)件受損或者由于其它原因必須被替換時(shí)，必須花費(fèi)顯著數(shù)量的時(shí)間和金錢來(lái)移除和重新安裝該構(gòu)件。另外，很多已知的系統(tǒng)需要光入口或窗口通過(guò)燃燒器的燃燒器外殼的壁、燃燒襯套以及/或者流套筒而安裝。因此，必須移除這種燃燒器壁(一個(gè)或多個(gè))的一部分，這可導(dǎo)致顯著的泄漏和磨損問(wèn)題。因此，一種用于基于火焰探測(cè)而控制燃燒器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的系統(tǒng)在本技術(shù)中將是受歡迎的，該系統(tǒng)能夠在不移除燃燒外殼、燃燒襯套以及/或者流套筒的部分的情況下容易地安裝在燃燒器內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)將部分地在下面的描述中進(jìn)行闡述，或者根據(jù)該描述可以是明顯的，或者可以通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐來(lái)學(xué)習(xí)。在一個(gè)方面中，本主題公開(kāi)了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括燃燒器，燃燒器具有端蓋和從端蓋的內(nèi)表面延伸的至少一個(gè)燃料噴嘴組件。筒可以通過(guò)端蓋而延伸并延伸至燃料噴嘴組件中。筒可以限定用于接收從燃燒器內(nèi)發(fā)出的光的開(kāi)口。另外，光纜可以設(shè)置在筒內(nèi)，并且可以構(gòu)造成捕獲通過(guò)開(kāi)口接收的光的至少一部分。在另一方面中，本主題公開(kāi)了一種方法，該方法包括通過(guò)燃燒器的端蓋而插入筒并將其插入燃燒器的燃料噴嘴組件中，以及利用設(shè)置在所述筒內(nèi)的光纜捕獲從燃燒器發(fā)出的光。參照下面的描述和所附的權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它的特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解。并入該說(shuō)明書并組成該說(shuō)明書的一部分的附圖顯示了本發(fā)明的實(shí)施例， 并且與說(shuō)明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。


針對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的本發(fā)明的完整且能夠?qū)崿F(xiàn)的公開(kāi)，包括其最佳模式，在參照了附圖的說(shuō)明書中進(jìn)行闡述，附圖中圖I顯示根據(jù)本主題的方面的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的截面圖；圖2顯示適用于與圖I中所示的系統(tǒng)一起使用的傳感器組件的一個(gè)實(shí)施例的截面圖，特別顯示了安裝在燃燒器的燃料噴嘴組件之內(nèi)的傳感器組件；圖3顯示圖2中所示的傳感器組件的實(shí)施例的局部截面圖；圖4顯示圖2和圖3中所示的傳感器組件的實(shí)施例的透視圖；以及圖5顯示適用于與圖I中所示的系統(tǒng)一起使用的傳感器組件的另一實(shí)施例的局部截面圖。標(biāo)號(hào)構(gòu)件
10燃?xì)鉂?rùn)輪機(jī)系統(tǒng)
12壓縮機(jī)區(qū)段
14燃燒區(qū)段
16渦輪區(qū)段
18葉片
20燃燒器
22燃燒外殼
24燃?xì)鉁u輪機(jī)外殼
26端蓋組件
28端蓋
30燃料噴嘴組件
32內(nèi)部流套筒
34燃燒襯套
36燃燒室
38過(guò)渡件
40沖擊套筒
42內(nèi)導(dǎo)管
44傳感器組件
46傳感器筒
48光纜
50透鏡
52光探測(cè)器
54控制器
56噴嘴本體
57笛一雜兎觸
58A-Ap ~·上山弟J而
59噴嘴末端
60凸緣
61入口
62空氣旋流導(dǎo)葉
63燃料注入端口或孔
64預(yù)混合區(qū)域或環(huán)
65外燃燒裝置管
66(噴嘴本體56的)外管
67第一環(huán)形通路
68第二環(huán)形通路
69中心(第三環(huán)形)通路
70第一內(nèi)管
71內(nèi)表面
72通道或孔
73(外燃燒裝置管65的)外表面
74第二內(nèi)管
75中心軸線
76預(yù)混合燃料通路
77基部端
78末梢端
79相應(yīng)的通路
80(通路79的)直徑或高度
81凸緣
82外表面
83外壁
84內(nèi)通道
85末端開(kāi)口
86基部開(kāi)口
87跨接通路
88流體出口
89(傳感器筒46的)外表面
90(光纜48的)端面
91環(huán)形凸緣或脊
92(透鏡50的)外表面
93透鏡冷卻通路
94(光纜48的)第一端
95(光纜48的)第二端
96(透鏡50的)內(nèi)表面
97(光纜48的)直徑或高擇
98變窄部分
99螺栓孔
101外通道
102內(nèi)壁
103流體入口
104流體出口
105(外通道101的)下游端
106分離的流體入口
107透鏡冷卻通路
144傳感器組件
146傳感器筒
148光纜
150透鏡
177(筒146的)基部端
178(筒146的)末梢端
181凸緣
183壁
184(筒146的)內(nèi)通道
185末端開(kāi)口
189(筒146的)外表面
192(透鏡150的)外表面
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在，將詳細(xì)地參照本發(fā)明的實(shí)施例，實(shí)施例的一個(gè)或更多示例顯示在圖中。以解釋本發(fā)明而不是限制本發(fā)明的方式提供了各個(gè)示例。事實(shí)上，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)，在不脫離本發(fā)明的范圍或要旨的情況下，在本發(fā)明中能夠做出各種修改和變化。例如，顯示或描述為一個(gè)實(shí)施例的部分的特征能夠與另一實(shí)施例一起使用而產(chǎn)生又一實(shí)施例。因此，本發(fā)明意圖覆蓋落在所附的權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的這種修改和變化。大體上，本主題涉及用于基于來(lái)自燃燒器的火焰的光的探測(cè)而控制燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的系統(tǒng)和方法。所公開(kāi)的系統(tǒng)大體包括傳感器組件，該傳感器組件適于安裝在燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器的燃料噴嘴組件之內(nèi)，使得從燃燒器的火焰發(fā)出的光(例如，紫外光和/或可見(jiàn)光)可以被捕獲及傳遞而用于后續(xù)的探測(cè)、測(cè)量以及/或者分析。因此，在一些實(shí)施例中，傳感器組件可以包括構(gòu)造成后膛裝載(breech-load)于燃料噴嘴組件內(nèi)的傳感器筒(sensor cartridge)。例如,傳感器筒可以構(gòu)造成通過(guò)燃燒器的端蓋而裝載于燃料噴嘴組件內(nèi)。另外，透鏡耦合光纜可以安裝在傳感器筒內(nèi)，并且可以構(gòu)造成將從燃燒器的火焰發(fā)出的光傳遞至光探測(cè)器。光探測(cè)器可以構(gòu)造成探測(cè)和/或測(cè)量通過(guò)透鏡耦合光纜傳遞的光的特性，例如光的強(qiáng)度和/或輻射光譜。此外，光探測(cè)器可以聯(lián)接至構(gòu)造成分析光探測(cè)器的輸出以便確定燃燒器的一個(gè)或更多運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制器。例如，基于光強(qiáng)度和/或輻射光譜，控制器可以構(gòu)造成確定燃燒器內(nèi)的火焰溫度和/或探測(cè)貧燃熄火(LBO)現(xiàn)象的發(fā)起。 此外，控制器可以適于調(diào)整燃燒器的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，例如流向燃燒器的燃料流速，以糾正和/或防止任何不期望的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。應(yīng)當(dāng)了解，通過(guò)將傳感器筒后膛裝載于燃料噴嘴組件內(nèi)，可以將整個(gè)傳感器組件快速且容易地安裝在燃燒器內(nèi)以及/或者從燃燒器移除。這樣，可以顯著地減少安裝、維修以及/或者替換傳感器組件所需要的時(shí)間和成本。例如，在一些實(shí)施例中，例如通過(guò)將傳感器筒構(gòu)造成穿過(guò)燃燒器的端蓋而裝載，可以在不進(jìn)入燃燒器的內(nèi)部的情況下安裝和/或移除傳感器組件。另外，通過(guò)將傳感器筒后膛裝載于燃料噴嘴組件內(nèi)，可以避免與通過(guò)燃燒器的燃燒外殼、流套筒以及/或者燃燒襯套而安裝傳感器組件相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題(例如，泄漏和磨損)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)了解，可以由恰當(dāng)?shù)靥綔y(cè)及控制燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的系統(tǒng)來(lái)提供眾多的優(yōu)點(diǎn)。例如，通過(guò)確定燃燒器內(nèi)的火焰溫度，可以防止過(guò)度燃燒狀態(tài)，導(dǎo)致了改善的構(gòu)件壽命。另外，關(guān)于火焰溫度的精確信息可以使得能夠減小冷卻流邊界，以及從而提高燃燒器效率。此外，通過(guò)受控的火焰溫度，可以實(shí)現(xiàn)更低的排放。類似地，通過(guò)提供探測(cè)LBO現(xiàn)象的發(fā)起的能力(例如，通過(guò)探測(cè)諸如燃燒器內(nèi)的火焰的閃爍的火焰動(dòng)態(tài))，可以采取合適的預(yù)防性措施來(lái)防止LBO現(xiàn)象發(fā)生，從而增強(qiáng)燃燒器的運(yùn)轉(zhuǎn)?，F(xiàn)在參照附圖，圖I顯示根據(jù)本主題的方面的燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例的局部截面圖。渦輪機(jī)系統(tǒng)10通常包括壓縮機(jī)區(qū)段12、燃燒區(qū)段14以及渦輪區(qū)段16。壓縮機(jī)區(qū)段12通常包括由所示的壓縮機(jī)導(dǎo)葉或葉片18表示的壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)構(gòu)造成對(duì)流入渦輪機(jī)系統(tǒng)10中的空氣進(jìn)行加壓。從壓縮機(jī)區(qū)段12排出的加壓空氣可以流入燃燒區(qū)段14 中，該燃燒區(qū)段14通常以繞著圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)的軸線的環(huán)形陣列設(shè)置的多個(gè)燃燒器20 (顯示了其中一個(gè))為特征。加壓空氣然后可以在各個(gè)燃燒器20內(nèi)與燃料混合并燃燒。燃燒熱氣然后可以從各個(gè)燃燒器20流動(dòng)至渦輪區(qū)段16，以驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)系統(tǒng)10并產(chǎn)生功率。燃燒區(qū)段14的各個(gè)燃燒器20大體可包括固定至燃?xì)鉁u輪機(jī)外殼24的一部分的基本上圓柱形的燃燒外殼22，例如壓縮機(jī)排出外殼或燃燒包繞外殼。另外，端蓋組件26可以固定至燃燒外殼22的上游端。端蓋組件26大體可包括端蓋28和聯(lián)接至端蓋28的多個(gè)燃料噴嘴組件30。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)燃燒器20可以包括六個(gè)燃料噴嘴組件30， 其中，五個(gè)燃料噴嘴組件30設(shè)置在環(huán)繞燃燒器20的縱向軸線的環(huán)形陣列中，而中心燃料噴嘴組件30與縱向軸線同軸地布置。作為備選，各個(gè)燃燒器20可以包括少于六個(gè)燃料噴嘴組件30或者大于六個(gè)燃料噴嘴組件30，這種組件30以任何合適的方式布置在燃燒器內(nèi)。 另外，端蓋組件26可以包括多個(gè)管、歧管、相關(guān)聯(lián)的閥等(未顯示)，以用于將氣態(tài)燃料、液體燃料、空氣以及/或者水供給至燃料噴嘴組件30中。例如，可以通過(guò)端蓋28而安裝分配管或管道(未顯示)，以將燃料、空氣以及/或者水供應(yīng)至各個(gè)燃料噴嘴組件30中。各個(gè)燃燒器20還可以包括內(nèi)部流套筒32和基本上同心地布置在流套筒32內(nèi)的燃燒襯套34。燃燒襯套34大體可以限定基本上圓柱形的燃燒室36，在燃燒室36中，燃料和空氣被注入并燃燒而產(chǎn)生燃燒熱氣。另外，流套筒32和燃燒襯套34兩者可以在它們的下游端延伸至雙壁過(guò)渡件38，其包括沖擊套筒40和從沖擊套筒40沿徑向向內(nèi)地設(shè)置的內(nèi)導(dǎo)管42。特別地，燃燒襯套34可以在其下游端聯(lián)接至內(nèi)導(dǎo)管42，使得燃燒襯套34和內(nèi)導(dǎo)管42大致限定了用于從各個(gè)燃燒器20流動(dòng)至渦輪機(jī)系統(tǒng)10的渦輪區(qū)段16的燃燒熱氣的流動(dòng)路徑。此外，流套筒32可以在其下游端聯(lián)接至沖擊套筒40，使得流套筒32和沖擊套筒 40大致限定了用于從渦輪機(jī)系統(tǒng)10的壓縮機(jī)區(qū)段12排出的加壓空氣的流動(dòng)路徑。例如， 沖擊套筒40可以限定多個(gè)冷卻孔(未顯示)，該多個(gè)冷卻孔構(gòu)造成允許加壓空氣進(jìn)入限定在內(nèi)導(dǎo)管42和沖擊套筒40之間的徑向空間。應(yīng)當(dāng)了解，在備選實(shí)施例中，渦輪機(jī)系統(tǒng)10的燃燒器20不必精確地如上所述以及如本文所示那樣進(jìn)行構(gòu)造。相反，各個(gè)燃燒器20大體可具有任何合適的構(gòu)造，該合適的構(gòu)造允許燃料或空氣/燃料混合物燃燒及運(yùn)輸至渦輪區(qū)段16，以驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)系統(tǒng)10和/或產(chǎn)生功率。仍參照?qǐng)DI，渦輪機(jī)系統(tǒng)10還可以包括安裝在各個(gè)燃燒器20的一個(gè)或更多燃料噴嘴組件30之內(nèi)的一個(gè)或更多傳感器組件44。例如，在其中燃燒器20包括六個(gè)燃料噴嘴組件30的實(shí)施例中，傳感器組件44可以安裝在一個(gè)、一些或所有六個(gè)燃料噴嘴組件30之內(nèi)。 大體上，傳感器組件44可以包括傳感器筒46、光纜48以及透鏡50，透鏡50構(gòu)造成捕獲和 /或傳遞從燃燒器20的燃燒室36發(fā)出的光。特別地，傳感器筒46可以構(gòu)造成安裝在其中一個(gè)燃料噴嘴組件30內(nèi)，使得當(dāng)燃燒發(fā)生在燃燒室36內(nèi)時(shí)，從燃燒器的火焰發(fā)出的光可以由安裝在筒46內(nèi)的透鏡50接收且穿過(guò)透鏡50。由透鏡50接收且穿過(guò)透鏡50的光然后可以被傳感器組件44的光纜48捕獲并通過(guò)光纜48而傳遞。渦輪機(jī)系統(tǒng)10還可以包括構(gòu)造成接收由傳感器組件44捕獲及傳遞的光的光探測(cè)器52。具體而言，傳感器組件44的光纜48可以光學(xué)地聯(lián)接至光探測(cè)器52，使得通過(guò)光纜 48傳遞的光可以被光探測(cè)器52接收。大體上，所公開(kāi)的光探測(cè)器52可以構(gòu)造成探測(cè)和/ 或測(cè)量由光纜48傳遞的光的性質(zhì)。例如，光探測(cè)器52可能能夠探測(cè)和/或測(cè)量所傳遞的光的強(qiáng)度和/或輻射光譜。因此，應(yīng)當(dāng)了解，光探測(cè)器52大體可包括本領(lǐng)域中已知的任何合適的光探測(cè)裝置和/或任何合適的光測(cè)量裝置。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，光探測(cè)器52可以包括適于探測(cè)及測(cè)量可見(jiàn)光、紫外光以及/或者紅外光的一個(gè)或更多性質(zhì)的分光計(jì)。在另一實(shí)施例中，光探測(cè)器52可以包括構(gòu)造成探測(cè)及測(cè)量可見(jiàn)光、紫外光以及/或者紅外光的一個(gè)或更多性質(zhì)的光電倍增管(PMT)或PMT的組件。另外，光探測(cè)器52可以通信地聯(lián)接至控制器54。控制器54大體可構(gòu)造成分析由光探測(cè)器52提供的輸出，以確定燃燒器20的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。例如，控制器54可以構(gòu)造成實(shí)現(xiàn)使得控制器54能夠使由光探測(cè)器52測(cè)量的光的強(qiáng)度和/或輻射光譜與燃燒器20的內(nèi)部的火焰溫度相關(guān)的方程式、傳遞函數(shù)(transfer function)、算法和/或類似物。另外,控制器54可以包括當(dāng)實(shí)現(xiàn)時(shí)將控制器54構(gòu)造成識(shí)別LBO現(xiàn)象的先兆的方程式、傳遞函數(shù)以及/或者算法。在其它實(shí)施例中，控制器可以構(gòu)造成基于光探測(cè)器的輸出而確定燃燒器的各種其它的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，例如燃料組分的改變、閃回/火焰穩(wěn)定、燃料分布不均等。應(yīng)當(dāng)容易了解，這種方程式、傳遞函數(shù)以及/或者算法的開(kāi)發(fā)通常在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)，且因而本文中將不再進(jìn)行任何詳細(xì)討論。然而，作為示例，通過(guò)開(kāi)發(fā)使溫度與由光探測(cè)器52探測(cè)及測(cè)量的光的強(qiáng)度和/或輻射光譜相關(guān)的合適的傳遞函數(shù)，可以確定燃燒器20的內(nèi)部的火焰溫度。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，燃燒器20可以在其中火焰溫度為已知的受控設(shè)置下運(yùn)轉(zhuǎn)。在這一實(shí)施例中，光探測(cè)器52可以構(gòu)造成探測(cè)及測(cè)量由發(fā)生在燃燒器20內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)生的一種或更多化學(xué)物類(例如，OT和/或OH*)的光強(qiáng)度。所測(cè)量的光強(qiáng)度(一個(gè)或多個(gè))然后可以與已知的火焰溫度相關(guān)，以便開(kāi)發(fā)合適的傳遞函數(shù)。作為另一示例，通過(guò)開(kāi)發(fā)用于分析發(fā)生在燃燒器20內(nèi)的火焰動(dòng)態(tài)的合適的算法，可以探測(cè)LBO 現(xiàn)象的先兆。例如，LBO現(xiàn)象的發(fā)起常常可以以燃燒器20內(nèi)的火焰的閃爍為特征，從而形成了從燃燒室36發(fā)出的光的強(qiáng)度和/或輻射光譜的突然增加和減少。這樣，光探測(cè)器52可以構(gòu)造成探測(cè)及測(cè)量光中的這種突然變化?？刂破?4然后可以適于將這種變化的大小和 /或數(shù)量與預(yù)定的閾值進(jìn)行比較，以便確定LBO現(xiàn)象發(fā)生的可能性。所公開(kāi)的渦輪機(jī)系統(tǒng)10的控制器54也可以通信地聯(lián)接至渦輪機(jī)系統(tǒng)10的各種構(gòu)件中的一個(gè)或更多，以便允許執(zhí)行預(yù)防性措施和/或糾正性措施。具體而言，控制器54 可以構(gòu)造成基于所確定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而調(diào)整渦輪機(jī)系統(tǒng)10的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，以便防止和/或糾正任何不期望的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。例如，控制器54可以構(gòu)造成調(diào)整流入燃燒器20中的燃料流速并且/或者調(diào)整進(jìn)入燃料噴嘴組件30中的燃料分流或燃料分布，以便降低過(guò)高的火焰溫度和 /或防止LBO現(xiàn)象。在其它實(shí)施例中，控制器54可以構(gòu)造成調(diào)整其它燃燒設(shè)置、調(diào)整入口導(dǎo)葉角度、調(diào)整入口排放熱量(bleed heat)、激活渦輪機(jī)系統(tǒng)10的注水系統(tǒng)、以及/或者采取本領(lǐng)域中已知的任何其它合適的預(yù)防性措施和/或糾正性措施。應(yīng)當(dāng)了解，控制器54大體可包括允許渦輪機(jī)系統(tǒng)10如本文所述被控制和/或操作的本領(lǐng)域中已知的任何合適的處理設(shè)備。例如，控制器54可以包括具有處理器(一個(gè)或多個(gè))的任何合適的計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及/或者渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，該處理器構(gòu)造成實(shí)現(xiàn)當(dāng)被執(zhí)行時(shí)控制渦輪機(jī)系統(tǒng)10的運(yùn)轉(zhuǎn)的程序(例如，存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)可讀指令)。另外，如上文所指出，控制器54可以構(gòu)造成基于通過(guò)光纜48傳遞且由光探測(cè)器 52探測(cè)和/或測(cè)量的光的性質(zhì)而確定燃燒器20的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。因此，控制器54還可以包括存儲(chǔ)的程序，該程序具有當(dāng)由控制器的處理器(一個(gè)或多個(gè))實(shí)現(xiàn)時(shí)使得控制器54能夠確定這種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的合適的方程式、傳遞函數(shù)以及/或者算法。此外，如上文所指出，渦輪機(jī)系統(tǒng)10大體可包括任何數(shù)量的傳感器組件44，例如通過(guò)使傳感器組件44安裝在各個(gè)燃料噴嘴組件30內(nèi)。這樣，應(yīng)當(dāng)了解，光探測(cè)器52可以構(gòu)造成探測(cè)和/或測(cè)量通過(guò)各個(gè)傳感器組件44的光纜48而傳遞的光的性質(zhì)中的一個(gè)或更多?？刂破?4繼而可以構(gòu)造成分析來(lái)自光探測(cè)器52的輸出，以便單獨(dú)地基于針對(duì)各個(gè)傳感器組件44的輸出的分析或者以組合的方式基于輸出的分析而確定燃燒器20的一個(gè)或更多運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。例如，控制器54可以構(gòu)造成求得由各個(gè)傳感器組件44探測(cè)的火焰溫度的平均值，以便近似燃燒器20內(nèi)的真實(shí)火焰溫度。此外，控制器54可能能夠分析和/或比較針對(duì)各個(gè)傳感器組件44的由光探測(cè)器52提供的輸出中的變化性。具體而言，控制器54可以裝配成探測(cè)火焰溫度中的燃料噴嘴至燃料的變化或罐至罐的變化和/或火焰動(dòng)態(tài)。這樣， 為了糾正這種變化，例如通過(guò)調(diào)整對(duì)特定的燃料噴嘴組件30或一套燃料噴嘴組件30的燃料分流，可以利用控制器54來(lái)進(jìn)行燃料噴嘴的具體調(diào)整?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2至圖4，顯示了適用于與所公開(kāi)的渦輪機(jī)系統(tǒng)10 —起使用的傳感器組件44的一個(gè)實(shí)施例。特別地，圖2顯示了安裝在渦輪機(jī)系統(tǒng)10的燃燒器20的燃料噴嘴組件30之內(nèi)的傳感器組件44的截面圖。圖3顯示了圖2中所示的傳感器組件44的局部截面圖。圖4顯示了圖2和圖3中所示的傳感器組件44的透視圖。
大體上，本主題的傳感器組件44可以構(gòu)造成安裝或以其它方式裝設(shè)在本領(lǐng)域中已知的任何合適的燃料噴嘴組件30內(nèi)。因此，應(yīng)當(dāng)了解，圖2所示的特定的燃料噴嘴構(gòu)造僅僅是為了說(shuō)明性的目的而提供的，以將所公開(kāi)的傳感器組件44放置在渦輪機(jī)系統(tǒng)10內(nèi)一個(gè)示例性的位置中。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)懂得，所公開(kāi)的渦輪機(jī)系統(tǒng)10不必限于任何特定的類型的燃料噴嘴構(gòu)造。如圖2所示，燃料噴嘴組件30通常包括噴嘴本體56，該噴嘴本體56具有附接至燃燒器20的端蓋28的內(nèi)表面71的第一端57和限定了噴嘴末端59的第二端58。噴嘴本體 56的第一端57大體可構(gòu)造成使用任何合適的裝置而附接至端蓋28的內(nèi)表面71。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，凸緣60可以限定于第一端57處，以便允許噴嘴本體56附接至內(nèi)表面71，例如通過(guò)將凸緣60螺栓連接或焊接至內(nèi)表面71。作為備選，凸緣60和/或噴嘴本體56可以與端蓋28—體地形成。燃料噴嘴組件30還可以包括入口 61，該入口 61構(gòu)造成接收從渦輪機(jī)系統(tǒng)10的壓縮機(jī)區(qū)段12(圖I)流來(lái)的加壓空氣。在一個(gè)實(shí)施例中，入口 61可以包括構(gòu)造成改善通過(guò)噴嘴組件30的空氣流速度分布的入口流調(diào)節(jié)器。流過(guò)入口 61的加壓空氣大體可被引導(dǎo)至構(gòu)造成將渦流型式賦予空氣的多個(gè)空氣旋流導(dǎo)葉62，以便有助于空氣與燃料的混合。另外，各個(gè)旋流導(dǎo)葉62可以限定構(gòu)造成將燃料注入空氣流中的多個(gè)燃料注入端口或孔63?？諝夂腿剂先缓罂梢粤魅胗赏馊紵b置管65和噴嘴本體56的外管66限定的預(yù)混合區(qū)域或預(yù)混合環(huán)64中，其中，空氣和燃料在進(jìn)入燃燒室36之前進(jìn)行混合。正如通常所理解的，燃料噴嘴組件30的噴嘴本體56可以包括多個(gè)同心地布置的通路67、68、69，該通路67、68、69用于使諸如空氣、燃料以及/或者水的流體流朝著噴嘴末端59的方向流動(dòng)，以注入燃燒器20的燃燒室36中。例如，在所示的實(shí)施例中，第一內(nèi)管70 可以同心地布置在噴嘴本體56的外管66之內(nèi)，形成用于將流體(例如，空氣幕(curtain air))供應(yīng)至噴嘴末端59的環(huán)形通路67。例如，流向入口 61的加壓的壓縮機(jī)空氣的小部分可以通過(guò)在第一環(huán)形通路67和外燃燒裝置管65的外表面73之間延伸的多個(gè)沿周向布置的通道或孔72而進(jìn)入第一環(huán)形通路67。另外，第二內(nèi)管74大體可同心地布置在第一內(nèi)管70內(nèi)。這樣，第二環(huán)形通路68大體可限定在第一內(nèi)管70和第二內(nèi)管74之間。第二環(huán)形通路68也可以構(gòu)造成通過(guò)噴嘴本體56供應(yīng)流體(例如，擴(kuò)散空氣或燃料)。這樣，第二環(huán)形通路68可以與諸如通過(guò)分配管(未顯示)聯(lián)接至第二環(huán)形通路68的空氣或燃料源的流體源(未顯示)流連通，以允許流體供應(yīng)至通路68，該分配管通過(guò)端蓋28來(lái)安裝。另外， 第二內(nèi)管74本身可以限定與燃料噴嘴組件30的中心軸線75同軸地設(shè)置的第三環(huán)形通路 69(在下文中，稱為噴嘴本體56的“中心通路69”)。此外，噴嘴本體56可以限定在端蓋28 和空氣旋流導(dǎo)葉62之間延伸的一個(gè)或更多預(yù)混合燃料通路76。預(yù)混合燃料通路76大體可與預(yù)混合燃料源(未顯示)流連通，以便允許燃料流入噴嘴本體56中并且通過(guò)限定在空氣旋流導(dǎo)葉62中的燃料注入端口 63而被排出。應(yīng)當(dāng)容易了解，在備選實(shí)施例中，預(yù)混合燃料噴嘴組件30的噴嘴本體56大體可具有本領(lǐng)域中已知的任何其它合適的構(gòu)造，且因而不必具有上面所述和本文所示的精確構(gòu)造。例如，噴嘴本體56大體可包括具有允許通過(guò)噴嘴本體56而供應(yīng)一種或更多流體的任何合適的構(gòu)造的任意數(shù)量的管66、70、74和通路67、68、69。仍參照?qǐng)D2，如上文所指出，本主題的傳感器組件44大體可包括傳感器筒46、光纜 48以及透鏡50。大體上，傳感器筒46可以構(gòu)造成安裝在噴嘴本體56的中心通路69之內(nèi)。因此，在所示的實(shí)施例中，傳感器筒46大體可構(gòu)造成沿著噴嘴本體56的中心軸線75縱向地延伸。例如，如所顯示的，傳感器筒46可以包括設(shè)置成與燃燒器20的端蓋28大致相鄰接的基部端77和設(shè)置成與噴嘴末端59大致相鄰接的末梢端78。這樣，從燃燒室36內(nèi)的燃燒器的火焰發(fā)出的光可以在傳感器筒46的末梢端78被接收并且通過(guò)光纜48而被傳遞出筒46的基部端。大體上，傳感器筒46可以具有允許筒46裝載或以其它方式安裝在中心通路69內(nèi)的任何合適的構(gòu)造。然而，在一些實(shí)施例中，傳感器筒46可以構(gòu)造成被后膛裝載于中心通路69內(nèi)。通過(guò)術(shù)語(yǔ)“后膛裝載”來(lái)表示筒46可以通過(guò)噴嘴本體56的后端57以及/或者通過(guò)端蓋28而安裝在中心通路69內(nèi)。因此，在所示的實(shí)施例中，傳感器筒46可以構(gòu)造成通過(guò)限定于端蓋28中的相應(yīng)的通路79而裝載在中心通路69內(nèi)。例如，通路79可以限定在端蓋28中，以與中心通路69相對(duì)齊，并且因而與燃料噴嘴組件30的中心軸線75同軸地設(shè)置。這樣，可以通過(guò)通路79而插入傳感器筒46并將其插入燃料噴嘴組件30中。應(yīng)當(dāng)了解，通路79可以對(duì)應(yīng)于限定于端蓋28中的事先存在的通路，例如構(gòu)造成通過(guò)中心通路69 供應(yīng)流體的事先存在的通路。作為備選，通路79可以形成于端蓋28中，以適應(yīng)傳感器筒46 的后膛裝載。另外，應(yīng)當(dāng)了解，傳感器筒46大體可限定任何合適的形狀和/或具有允許筒46通過(guò)通路79而被插入的任何合適的尺寸。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器筒46可以構(gòu)造成限定大致對(duì)應(yīng)于通路79的形狀的形狀，并且可以具有大致對(duì)應(yīng)于通路79的尺寸的尺寸。因此，在所示的實(shí)施例中，傳感器筒46可以限定大致對(duì)應(yīng)于通路79的圓形形狀的基本上圓柱形的形狀，并且可以具有大致對(duì)應(yīng)于通路79的直徑或高度的直徑或高度80。這樣，當(dāng)筒46 安裝在中心通路69內(nèi)時(shí)，傳感器筒46大體可占據(jù)通路79的整個(gè)橫截面積。作為備選，傳感器筒46和通路79可以具有不同的形狀和/或尺寸。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器筒46 的直徑或高度80可以小于通路79的直徑或高度，使得徑向通路或間隙限定在傳感器筒46 和端蓋28之間。另外，在一些實(shí)施例中，傳感器筒46可以構(gòu)造成附接或以其它方式固定至燃燒器 20的端蓋28。例如,在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器筒46的基部端77可以限定構(gòu)造成附接至端蓋28的向外延伸的凸緣81。因此，如所顯示的，傳感器筒46可以構(gòu)造成使得當(dāng)筒46裝載于中心通路69中時(shí)，靠著端蓋28的外表面82而接合凸緣81。然后可以使用任何合適的裝置而將凸緣81固定至外表面82，例如通過(guò)穿過(guò)限定在凸緣81中的多個(gè)螺栓孔99 (圖4) 而將該凸緣81螺栓連接至外表面82，或者通過(guò)將凸緣81焊接至外表面82。在備選實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)了解，傳感器筒46大體可具有允許筒46附接至端蓋28的任何其它合適的構(gòu)造。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，筒46可以構(gòu)造成壓配合(press-fit)至限定在端蓋28中的通路79 中。如上文所指出，通過(guò)將傳感器筒46后膛裝載于燃料噴嘴組件30內(nèi)，可以對(duì)所公開(kāi)的系統(tǒng)10提供眾多的優(yōu)點(diǎn)。例如，可以顯著地減少安裝、維修以及/或者替換傳感器組件 44所需要的時(shí)間和成本。具體而言，在所示的實(shí)施例中，通過(guò)簡(jiǎn)單地將傳感器筒46穿過(guò)限定在端蓋28中的相應(yīng)的通路79而插入中心通路69中以及將凸緣81附接至端蓋28的外表面82，可以將傳感器組件44安裝在噴嘴本體56內(nèi)。類似地，通過(guò)簡(jiǎn)單地將凸緣81從端蓋28拆下以及穿過(guò)通路79而將組件44拉出，可以移除傳感器組件44。
仍參照?qǐng)D2至圖4，傳感器筒46還可以構(gòu)造成用作傳感器組件44的外罩或外殼， 并且因而可以限定用于容納光纜48和透鏡50的內(nèi)通路或通道。例如，在所示的實(shí)施例中， 傳感器筒46可以構(gòu)造為管狀部件，并且可以包括限定內(nèi)通道84的外壁83。內(nèi)通道84大體可構(gòu)造成在傳感器筒46內(nèi)縱向地延伸。因此，如所顯示的，在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)通道84可以構(gòu)造成沿著傳感器筒46的整個(gè)長(zhǎng)度延伸，例如通過(guò)在筒46的基部端77和末梢端78之間延伸。這樣，設(shè)置于末梢端78處的內(nèi)通道部分大體可限定用于接收從燃燒器的火焰發(fā)出的光的末端開(kāi)口 85。因此，透鏡50大體可安裝在與末端開(kāi)口 85大致相鄰的位置，使得接收在開(kāi)口 85內(nèi)的光穿過(guò)透鏡50。另外，設(shè)置于筒46的基部端77處的內(nèi)通道84的部分大體可限定基部開(kāi)口 86，光纜48可通過(guò)該基部開(kāi)口 86而設(shè)置。例如，如上文所指出，光纜48大體可構(gòu)造成光學(xué)地聯(lián)接至渦輪機(jī)系統(tǒng)10的光探測(cè)器52(圖I)。因此，在所示的實(shí)施例中， 光纜48可以通過(guò)基部開(kāi)口 86而從內(nèi)通道84內(nèi)的某個(gè)位置延伸至筒46的外部的、光探測(cè)器52所設(shè)置于的位置。應(yīng)當(dāng)了解，在這一實(shí)施例中，例如通過(guò)使用任何合適的密封件或密封機(jī)構(gòu)，可以在光纜48周圍密封限定于基部開(kāi)口 86處或附近的內(nèi)通道84的部分，以防止流體通過(guò)基部開(kāi)口 86而泄漏。此外，在本主題的一些實(shí)施例中，傳感器筒46可以構(gòu)造成接收流體，例如空氣、氫氣、氮?dú)狻⒁后w燃料、氣態(tài)燃料、水、蒸汽以及/或者任何其它合適的液體和/或氣體，以用于冷卻筒46、光纜48、透鏡50以及/或者燃料噴嘴組件30的一個(gè)或更多構(gòu)件。具體而言，傳感器筒46可以構(gòu)造成使得內(nèi)通道84與流體源流連通。例如，內(nèi)通道84可以與限定在噴嘴本體56中的一個(gè)或更多環(huán)形通路67、68流連通，使得流過(guò)這種環(huán)形通路(一個(gè)或多個(gè))67、 68的流體可以被引導(dǎo)至內(nèi)通道84中。因此，如所舉例說(shuō)明的實(shí)施例所示，多個(gè)跨接通路87 可以限定在第二環(huán)形通路68和傳感器筒46兩者的周邊周圍，以允許通過(guò)環(huán)形通路68供應(yīng)的流體進(jìn)入內(nèi)通道84。在其它實(shí)施例中，傳感器筒46可以具有允許流過(guò)一個(gè)或更多環(huán)形通路67、68的流體被引導(dǎo)至內(nèi)通道84中的任何其它合適的構(gòu)造。另外，在備選實(shí)施例中，傳感器筒46可以構(gòu)造成接收來(lái)自任何其它合適的流體源的流體。例如，如下面將參照?qǐng)D5描述的，傳感器筒46可以在筒46的基部端177的附近的區(qū)域中限定流體入口 103 (圖5)，以允許通過(guò)筒46而供應(yīng)流體。除了對(duì)傳感器組件44和/或燃料噴嘴組件30的構(gòu)件提供冷卻之外，通過(guò)傳感器筒46供應(yīng)的流體還可以用于增強(qiáng)燃燒器20內(nèi)發(fā)生的燃燒過(guò)程，例如通過(guò)提高燃燒效率和 /或降低排放。因此，在一些實(shí)施例中，傳感器筒46可以構(gòu)造成將流過(guò)內(nèi)通道84的流體注入燃燒室36中。例如，如圖3特別地顯示的，一個(gè)或更多流體出口 88可以限定在內(nèi)通道84 和傳感器筒46的外表面89之間，用于將通過(guò)內(nèi)通道84供應(yīng)的流體排出筒46的末梢端78 并排入燃燒室36中。這樣，流體可以用作霧化空氣、擴(kuò)散空氣、擴(kuò)散燃料和/或類似物。應(yīng)當(dāng)了解，限定在傳感器筒46中的流體出口 88大體可具有允許流過(guò)內(nèi)通道84的流體從筒46排出的任何合適的構(gòu)造。例如，在所示的實(shí)施例中，流體出口 88可以構(gòu)造成以便從內(nèi)通道84延伸至限定在末梢端78附近的成角度的表面89。在其它實(shí)施例中，傳感器筒46不必限定這一成角度的表面89，并且因而流體出口 88可以構(gòu)造成在內(nèi)通道84和傳感器筒46的任何合適的外表面89之間延伸。另外，流體出口 88可以限定在傳感器筒46內(nèi)， 以便具有任何合適的定向和/或布置。例如，如圖3和圖4所示，流體出口 88可以包括環(huán)形地設(shè)置在末端開(kāi)口 85周圍的筆直的或成角度的通路。作為備選，流體出口 88可以包括構(gòu)造成包繞在傳感器筒46的外壁83的至少一部分周圍的彎曲的或螺旋狀的通路。此外， 一個(gè)或更多旋流特征(未顯示)可以限定在流體出口 88附近，以當(dāng)流體從流體出口 88排出時(shí)將渦流型式賦予該流體。仍參照?qǐng)D2至圖4，傳感器組件44的透鏡50大體可包括構(gòu)造成允許光穿過(guò)其的任何合適的窗口或光學(xué)元件。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡50可以簡(jiǎn)單地包括光窗口，該光窗口構(gòu)造成使得從燃燒室36發(fā)出的光可以穿過(guò)透鏡50而進(jìn)入內(nèi)通道84中。在其它實(shí)施例中，透鏡50可以包括光學(xué)透鏡，該光學(xué)透鏡構(gòu)造成捕獲從燃燒室36發(fā)出的光并將其集中在光纜48的端面90上。例如，透鏡50可以包括具有等于透鏡50和光纜48的端面90之間的間距的焦距的凹透鏡。這樣，可以直接將由透鏡50捕獲的光集中在光纜48上。然而，在備選實(shí)施例中，透鏡50可以構(gòu)造為凸透鏡或任何其它合適的光學(xué)元件，例如棱鏡。另外，透鏡50大體可構(gòu)造成安裝在內(nèi)通道84內(nèi)，使得該透鏡能夠傳送和/或捕獲沿著傳感器筒46的方向發(fā)出的光的至少一部分。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡50可以直接安裝于傳感器筒46的末梢端78處，使得透鏡50基本上齊平地定位于末端開(kāi)口 85之內(nèi)。 作為備選，如所舉例說(shuō)明的實(shí)施例中所示，透鏡50可以定位于內(nèi)通道84之內(nèi)而從末端開(kāi)口 85偏移。此外，應(yīng)當(dāng)了解，可以使用任何合適的裝置將透鏡50安裝在內(nèi)通道84內(nèi)。例如， 在所示的實(shí)施例中，內(nèi)通道84可以具有限定了環(huán)形凸緣或脊91的階梯狀輪廓，透鏡50可以靠著該環(huán)形凸緣或脊91而定位并附接。在這一實(shí)施例中，使用任何合適的附接機(jī)構(gòu)，例如螺釘、銷、保持環(huán)、保持夾以及/或者任何其它合適的保持特征，可以靠著環(huán)形脊91安裝透鏡50。在其它實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)了解，內(nèi)通道84不必限定所示的階梯狀輪廓。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，槽(未顯示)可以限定在內(nèi)通道84的周邊周圍，透鏡50可以牢固地安裝于該槽中。在另外的實(shí)施例中，傳感器筒46和/或透鏡50可以具有允許透鏡50附接至內(nèi)通道 84內(nèi)的任何其它合適的構(gòu)造。此外，所公開(kāi)的透鏡50大體可由任何合適的材料形成。例如，透鏡50可以由能夠承受發(fā)生在燃燒器20內(nèi)的高溫的材料形成。這樣，透鏡50大體可用作用于設(shè)置在內(nèi)通道 84內(nèi)的光纜48的熱屏蔽件。例如，在一些實(shí)施例中，透鏡50可以由諸如藍(lán)寶石或任何其它合適的高溫材料的材料形成。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡50的外表面92可以包括構(gòu)造成對(duì)透鏡50提供增加的熱阻的保護(hù)性的、透明的涂層。此外，透鏡50大體可具有任何合適的形狀和/或尺寸。然而，在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡50的形狀和/或尺寸可以大致對(duì)應(yīng)于透鏡50安裝于其中的內(nèi)通道84的部分的形狀和/ 或尺寸。這樣，例如通過(guò)使用任何合適的密封件和/或密封機(jī)構(gòu)，可以將透鏡50密封在內(nèi)通道84之內(nèi)，以便防止通過(guò)內(nèi)通道84供應(yīng)的流體流經(jīng)透鏡50。作為備選，透鏡50可以構(gòu)造成使得通過(guò)內(nèi)通道84供應(yīng)的流體的至少一部分流經(jīng)透鏡50并通過(guò)末端開(kāi)口 85而排出。另外，在本主題的一些實(shí)施例中，傳感器筒46可以包括用于冷卻透鏡50的外表面 92的透鏡冷卻特征。例如，傳感器筒46可以限定一個(gè)或更多透鏡冷卻通路93，以用于靠著和/或鄰近透鏡50的外表面92而引導(dǎo)通過(guò)內(nèi)通道84供應(yīng)的流體的至少一部分。因此，如圖3和圖4特別地顯示的，多個(gè)以環(huán)形方式設(shè)置的流體冷卻通路93可以限定在流體出口 88 和內(nèi)通道84之間，使得可以靠著和/或鄰近透鏡50的外表面89而引導(dǎo)流過(guò)流體出口 88 的流體的一部分。這樣，流體可以用作用于外表面89的冷卻介質(zhì)，并且還可以用于將任何碎屑和/或污染物清離外表面89。應(yīng)當(dāng)了解，在備選實(shí)施例中，透鏡冷卻通路93可以與流過(guò)內(nèi)通道84的流體直接流連通，并且因而不必為了連接至流體出口 88而限定在傳感器筒 46之內(nèi)。仍參照?qǐng)D2至圖4，如上文所指出，傳感器組件44的光纜48大體可構(gòu)造成捕獲和 /或傳遞從燃燒器的火焰發(fā)出并穿過(guò)透鏡50而到達(dá)渦輪機(jī)系統(tǒng)10的光探測(cè)器52 (圖I)的光，以便允許這種光的性質(zhì)被探測(cè)和/或測(cè)量。因此，光纜48的一部分可以設(shè)置在傳感器筒46的外部，使得光纜48的第一端94 (圖I)可以光學(xué)地聯(lián)接至光探測(cè)器52。光纜48的剩余部分可以設(shè)置在傳感器筒46內(nèi)，使得光纜48的第二端95定位于如下位置在該位置， 穿過(guò)透鏡50的光的至少一部分可以被引導(dǎo)至光纜48的端面90中并被其捕獲。例如，在一些實(shí)施例中，光纜48的端面90可以直接設(shè)置成靠著透鏡50的內(nèi)表面96。在其它實(shí)施例中，光纜48的端面90可以與透鏡50隔開(kāi)。例如，如上所述，光纜48可以與透鏡50隔開(kāi)大體等于透鏡50的焦距的距離。如本文中使用，術(shù)語(yǔ)“光纜”可以包括具有單根光纖的光纜48或構(gòu)造為光纖束且具有多根光纖的光纜48。因此，應(yīng)當(dāng)了解，所公開(kāi)的光纜48大體可包括任意數(shù)量的光纖。 大體上，光纜48的光纖(一根或多根)可以同樣地構(gòu)造成類似于本領(lǐng)域中已知的任何合適的光纖。因此，光纖(一根或多根)可以構(gòu)造成具有相對(duì)于光纖(一根或多根)的縱向軸線的任何合適的視場(chǎng)。另外，光纖可以由諸如石英玻璃、氟化玻璃、藍(lán)寶石等的任何合適的材料形成。此外，在一些實(shí)施例中，光纖可以包括構(gòu)造成對(duì)光纖提供熱保護(hù)的外部涂層。例如，光纖可以涂敷有金、其它貴金屬以及/或者允許光纖承受燃料噴嘴組件30內(nèi)的高溫的任何其它合適的材料。還應(yīng)當(dāng)了解，光纜48大體可限定任何合適的尺寸。例如，在所示的實(shí)施例中，光纜 48可以限定允許光纜48設(shè)置和/或安裝在內(nèi)通道84的變窄部分98之內(nèi)的直徑或高度97， 該變窄部分98由限定為大致與傳感器筒46的末梢端78相鄰的階梯狀輪廓形成。然而，如上文所指出，傳感器筒46不必限定這種階梯狀輪廓。因此，在其它實(shí)施例中，光纜48大體可限定允許光纜48插入內(nèi)通道84內(nèi)的任何合適的直徑或高度97?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5，顯示了適用于與根據(jù)本主題的方面公開(kāi)的渦輪機(jī)系統(tǒng)10 —起使用的傳感器組件144的另一實(shí)施例的局部截面圖。大體上，傳感器組件144可以包括上面參照?qǐng)D2至圖4描述的相同或相似的構(gòu)件和/或特征中的很多或全部。因此，傳感器組件144 可以包括傳感器筒146、光纜148以及透鏡150。傳感器筒146大體可構(gòu)造成后膛裝載于燃料噴嘴組件30的中心通路69(圖2)中并固定于其內(nèi)。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器筒 146可以在其基部端177處限定凸緣181，以用于將筒146附接至燃燒器20的端蓋28的外表面82(圖2)。另外，傳感器組件144的透鏡150可以在與筒146的末梢端178大致相鄰的位置處安裝在傳感器筒146的內(nèi)通道184之內(nèi)，使得從燃燒器的火焰發(fā)出的光可以穿過(guò)透鏡150而進(jìn)入內(nèi)通道184中。此外，光纜148可以部分地設(shè)置在傳感器筒146內(nèi)，使得穿過(guò)透鏡150的光可以被光纜148捕獲并由光纜148傳遞至光探測(cè)器52 (圖2)。然而，不同于上述實(shí)施例，傳感器筒146可以限定一個(gè)或更多外通道101，該一個(gè)或更多外通道101構(gòu)造成使諸如空氣、氫氣、氮?dú)?、液體燃料、氣態(tài)燃料、水、蒸汽以及/或者任何其它合適的液體和/或氣體的流體流過(guò)傳感器筒146。特別地，筒146可以包括限定了外通道101 (—個(gè)或多個(gè))和內(nèi)通道184的同心地布置的壁183、102。例如，在所示的實(shí)施例中，傳感器筒146可以包括限定筒146的外管的外壁183和限定筒146的內(nèi)管的內(nèi)壁102。這樣，外通道101可以限定在外壁183和內(nèi)壁102之間，其相對(duì)于內(nèi)通道184沿徑向設(shè)置在外側(cè)。在其它實(shí)施例中，傳感器筒可以包括任意數(shù)量的內(nèi)壁102，所述內(nèi)壁102限定了相對(duì)于內(nèi)通道184沿徑向設(shè)置在外側(cè)的任何數(shù)量的另外的通道101。應(yīng)當(dāng)了解，外通道101大體可與合適的流體源(未顯示)流連通，以允許流體被接收在外通道101內(nèi)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，流體入口 103可以限定為大致在傳感器筒146 的基部端177附近(例如通過(guò)限定在凸緣181內(nèi))，并且可以構(gòu)造成聯(lián)接至流體源。這樣， 從流體源流來(lái)的流體可以進(jìn)入流體入口 103，并且可以被引導(dǎo)至外通道101中。在另一實(shí)施例中，類似于上面參照?qǐng)D2至圖4描述的通路87的一個(gè)或更多跨接通路(未顯示)可以限定在外通道101和噴嘴本體56的一個(gè)或更多環(huán)形通路67、68(圖2)之間，以允許流過(guò)環(huán)形通路(一個(gè)或多個(gè))67、68的流體被引導(dǎo)至外通道101中。在另外的實(shí)施例中，傳感器筒 146可以具有允許流體被接收在外通道101內(nèi)的任何其它合適的構(gòu)造。還應(yīng)當(dāng)了解，在一些實(shí)施例中，由傳感器筒146接收的流體的一部分可以被引導(dǎo)至內(nèi)通道184中，以提供用于傳感器組件144的光纜148和透鏡150的冷卻。例如，內(nèi)通道184可以與流體入口 103流連通，使得流過(guò)入口 103的流體的一部分被引導(dǎo)至內(nèi)通道184中。作為備選，內(nèi)通道184可以聯(lián)接至限定為大致在傳感器筒146的基部端177附近的分離的流體入口 106 (以隱線顯示)。在另外的實(shí)施例中，例如通過(guò)限定穿過(guò)內(nèi)壁102的一個(gè)或更多開(kāi)口(未顯示)，內(nèi)通道184可以與外通道101流連通。另外，一個(gè)或更多流體出口 104可以限定在外通道101的下游端105處，用于將流過(guò)外通道101的流體注入燃燒器20的燃燒室36中。這樣，例如通過(guò)提高燃燒效率和/或降低排放，流體可以用于增強(qiáng)發(fā)生在燃燒器20內(nèi)的燃燒過(guò)程。例如，流體可以作為霧化空氣、擴(kuò)散空氣、擴(kuò)散燃料和/或類似物而注入燃燒室36中。應(yīng)當(dāng)了解，限定于外通道101的下游端105處的流體出口 104(—個(gè)或多個(gè))大體可具有任何合適的構(gòu)造。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，外通道101的下游端105可以完全延伸至傳感器筒146的外表面189，使得下游端 105在末梢端178處或附近的末端開(kāi)口 185周圍限定流體開(kāi)口 104。作為備選，如圖5所示， 外通道101的下游端105可以終止于傳感器筒146內(nèi)，使得一個(gè)或更多流體出口 104可以限定在傳感器筒146的外通道101和外表面189之間。例如，多個(gè)筆直的或成角度的流體出口 104可以在外通道101和外表面189之間延伸，以便以環(huán)形的方式設(shè)置在末端開(kāi)口 185 周圍。另外，類似于上述實(shí)施例，一個(gè)或更多透鏡冷卻通路107可以限定在傳感器筒146 中，以允許透鏡150的外表面192被冷卻和/或被清潔。例如，透鏡冷卻通路107可以與流體出口 104和/或外通道101流連通，使得流過(guò)流體出口 104和/或外通道101的流體的一部分可以被引導(dǎo)至透鏡冷卻通路中。應(yīng)當(dāng)了解，在其中同樣穿過(guò)內(nèi)通道184引導(dǎo)流體的實(shí)施例中，多個(gè)流體出口(未顯示)也可以限定在傳感器筒146的內(nèi)通道184和外表面189之間。作為備選，內(nèi)通道184 可以與外通道101和/或流體出口 104流連通，以允許流體從內(nèi)通道排出。在另外的實(shí)施例中，流過(guò)內(nèi)通道184的流體可以通過(guò)和/或環(huán)繞透鏡150的一部分而排出。該書面描述使用了示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，并且也使得本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何合并的方法。本發(fā)明的可授予專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可以包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其它示例。如果這種其它示例包括與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言無(wú)差異的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)性差異的等同結(jié)構(gòu)要素，則這種其它示例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)(10),包括包括端蓋(28)和從所述端蓋(28)的內(nèi)表面(71)延伸的至少一個(gè)燃料噴嘴組件(30) 的燃燒器(20)；通過(guò)所述端蓋(28)而延伸并延伸至所述至少一個(gè)燃料噴嘴組件(30)中的筒(46)，所述筒(46)限定了用于接收從所述燃燒器(20)內(nèi)發(fā)出的光的開(kāi)口(85);以及設(shè)置在所述筒(46)內(nèi)的光纜(48)，所述光纜(48)構(gòu)造成捕獲通過(guò)所述開(kāi)口(85)接收的光的至少一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述筒(46)的一部分構(gòu)造成接合所述端蓋(28)的外表面(82)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述筒(46)限定了凸緣(81)，所述凸緣(81)附接至所述外表面(82)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述筒(46)通過(guò)限定在所述端蓋 (28)中的通路(79)而延伸，所述通路(79)與所述至少一個(gè)燃料噴嘴組件(30)的中心軸線 (75)同軸地對(duì)齊。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，還包括安裝在所述筒(46)內(nèi)的透鏡 (50)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述透鏡(50)將通過(guò)所述開(kāi)口(85) 接收的光的至少一部分集中在所述光纜(48)的端面(90)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，還包括聯(lián)接至所述光纜(48)的光探測(cè)器(52)，所述光探測(cè)器(52)構(gòu)造成測(cè)量通過(guò)所述光纜(48)傳遞的光的特性。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述光探測(cè)器(52)包括分光計(jì)和光電倍增管中的至少一個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，還包括通信地聯(lián)接至所述光探測(cè)器 (52)的控制器(54)，所述控制器(54)構(gòu)造成分析所述光探測(cè)器(52)的輸出，以確定所述燃燒器(20)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述控制器(54)進(jìn)一步構(gòu)造成基于所述運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而調(diào)整所述燃燒器(20)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，通過(guò)所述筒(46)的至少一部分而供應(yīng)流體，所述流體被引導(dǎo)通過(guò)所述筒(46)的內(nèi)通道(84)和外通道(101)中的至少一個(gè)。
12.—種方法,包括通過(guò)燃燒器(20)的端蓋(28)而插入筒(46)并將其插入所述燃燒器(20)的燃料噴嘴組件(30)中;以及利用設(shè)置在所述筒(46)內(nèi)的光纜(48)來(lái)捕獲從所述燃燒器(20)發(fā)出的光。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括測(cè)量由所述光纜(48)捕獲的所述光的特性。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括分析所述特性，以便確定所述燃燒器(20)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，還包括基于所述運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而控制影響所述燃燒器(20)內(nèi)的燃燒的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于基于火焰探測(cè)而控制燃燒器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的系統(tǒng)和方法。公開(kāi)了一種系統(tǒng)(10)，該系統(tǒng)(10)包括燃燒器(20)，該燃燒器(20)具有端蓋(28)和從端蓋(28)的內(nèi)表面(71)延伸的至少一個(gè)燃料噴嘴組件(30)。筒(46)可以通過(guò)端蓋(28)而延伸并延伸至燃料噴嘴組件(30)中。筒(46)可以限定用于接收從燃燒器(20)內(nèi)發(fā)出的光的開(kāi)口(85)。另外，光纜(48)可以設(shè)置在筒(46)內(nèi)，并且可以構(gòu)造成捕獲通過(guò)開(kāi)口(85)接收的光的至少一部分。
文檔編號(hào)F23R3/00GK102589003SQ201210013628
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者A·W·克魯爾, D·M·卡利坦, N·宗 申請(qǐng)人:通用電氣公司