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近年来,随着社会环保意识的增强以及一些污染物排放标准的提高,传统的燃气轮机燃烧室已经不能满足排放要求,采用低污染燃烧技术的新型DLN燃烧室和LPM燃烧室得到了广泛使用,新型燃烧室虽然能够符合环保标准的要求,但是伴随而来的是更频繁发生的燃烧不稳定现象。燃烧室发生的燃烧过程由于热释放率波动与压力波动形成的正反馈机制而产生燃烧不稳定现象,对于采用干式低NO_x燃烧技术和贫油预混燃烧技术的燃烧室,由于其燃烧室的特殊结构导致压力传播时的损耗更小,且燃烧过程稳定在贫油熄火极限附近,燃烧过程的稳定区间更窄。燃烧不稳定性会产生较大的燃烧室加速度,对燃烧室部件尤其是陶瓷隔热片造成损坏,严重时会引发跳机事件,造成较大的经济损失。对燃烧过程进行监测对确保燃气轮机组稳定运行具有重要意义。国外主要燃气轮机厂商如西门子、GE都有自己的一套燃烧动态监测系统,然而我国目前还没有自主研发的燃烧动态监测系统的报道。鉴于此,本文在分析和总结国内外学者在燃烧不稳定性产生机理和检测技术上的研究现状后,提出了基于FPGA信号处理平台与工控机软件的监测系统设计方案。本文主要工作内容如下:1.分析了燃烧不稳定性的产生机理以及燃烧不稳定性监测方法的原理。热释放率的波动与压力波动构成的正反馈回路导致了发散振荡和燃烧不稳定性,压力振荡会导致燃烧室产生过大的加速度。通过检测燃烧室的压力和加速度,并对其进行频谱分析,计算频域特征值,从而可以对燃烧过程进行较好的监测与分析。2.介绍了燃烧动态监测系统的总体结构,给出了笔者所设计的子系统的设计方案,使用Verilog HDL设计和开发了FPGA上的信号处理电路。FPGA片上系统电路的功能包括PCIE驱动、数据接收控制、Blackman加窗、FFT处理、频域数据融合、范围调节、数据组帧与发送等。3.设计与开发了工控机监测软件。工控机监测软件的功能包括发送采样数据,读取处理后的频谱数据和特征值数据,动态显示信号波形,对系统运行数据进行保存和备份。4.最后对系统进行了测试与验证,使用电厂调试数据进行测试,系统能够较好地区分稳定燃烧过程、LFD占主导的不稳定燃烧过程和MFD占主导的不稳定燃烧过程。