本發(fā)明涉及燃燒故障診斷，尤其涉及一種燃燒振蕩故障快速檢測方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，對降低nox的排放要求逐步提高，貧預(yù)混燃燒技術(shù)是現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)燃燒中降低排放最有效的技術(shù)之一，采用貧預(yù)混燃燒時，容易產(chǎn)生燃燒振蕩問題。燃燒振蕩通常會導(dǎo)致燃燒室中壓力大幅度振蕩，主要是由燃燒室內(nèi)非定常釋熱和燃燒室聲學(xué)的耦合作用引起的，廣泛存在于燃?xì)廨啓C(jī)和火箭發(fā)動機(jī)等系統(tǒng)的燃燒室中，會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用壽命。因此，為了確保燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止其進(jìn)入振蕩狀態(tài)，發(fā)展燃燒振蕩故障的快速檢測方法至關(guān)重要。

2、近年來，國內(nèi)外學(xué)者對燃燒振蕩的實(shí)時監(jiān)測做了大量工作，在現(xiàn)有技術(shù)中，多依賴于物理傳感器直接測量壓力、溫度等參數(shù)的波動，然而，這些方法多依賴于復(fù)雜的傳感器布置和復(fù)雜的算法處理，存在成本高、計(jì)算復(fù)雜、預(yù)警不及時等問題，且在某些極端環(huán)境下可能無法適應(yīng)運(yùn)行工況的多樣性，這必然會影響設(shè)備的安全運(yùn)行。

3、因此，急需提出一種燃燒振蕩故障快速檢測方法及裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的燃燒振蕩監(jiān)測方法多依賴于復(fù)雜的傳感器布置和復(fù)雜的算法處理，存在成本高、計(jì)算復(fù)雜、預(yù)警不及時等技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，有必要提供一種燃燒振蕩故障快速檢測方法及裝置，用以多依賴于復(fù)雜的傳感器布置和復(fù)雜的算法處理，存在成本高、計(jì)算復(fù)雜、預(yù)警不及時等問題。

2、為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種燃燒振蕩故障快速檢測方法，包括：

3、獲取燃燒室在燃燒過程中的關(guān)鍵信號，并確定多個燃燒狀態(tài)；所述關(guān)鍵信號包括時間序列數(shù)據(jù)；

4、基于最大熵分割法對所述時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行符號分割，得到符號時間序列；

5、根據(jù)所述符號時間序列和所述多個燃燒狀態(tài)，得到參考狀態(tài)；

6、根據(jù)所述參考狀態(tài)確定所述多個燃燒狀態(tài)中的當(dāng)前燃燒狀態(tài)；

7、當(dāng)所述當(dāng)前燃燒狀態(tài)為燃燒振蕩模式時，啟動預(yù)警機(jī)制。

8、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述基于數(shù)字濾波技術(shù)對所述時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理之后的時間序列數(shù)據(jù)，包括：

9、根據(jù)預(yù)設(shè)窗口長度對所述時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行子序列提取，得到多維軌跡矩陣；

10、根據(jù)所述多維軌跡矩陣，得到多個分組和每個分組對應(yīng)的矩陣；

11、根據(jù)對角平均化算法分別對所述每個分組的所述矩陣進(jìn)行重構(gòu)，得到所述每個分組對應(yīng)的時間序列；

12、根據(jù)所有時間序列，得到預(yù)處理之后的時間序列數(shù)據(jù)。

13、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述多維軌跡矩陣，得到多個分組和每個分組對應(yīng)的矩陣，包括：

14、對所述多維軌跡矩陣進(jìn)行奇異值分解，得到多個特征值和每個特征值對應(yīng)的特征向量；

15、根據(jù)所有特征向量對所述多維軌跡矩陣進(jìn)行劃分，得到多個分組和每個分組對應(yīng)的矩陣。

16、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述基于最大熵分割法對所述時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行符號分割，得到符號時間序列，包括：

17、對所述時間序列數(shù)據(jù)中的時間序列按從小到大的順序進(jìn)行排列，得到排序后的時間序列；

18、根據(jù)預(yù)設(shè)符號集合，確定等分點(diǎn)；

19、根據(jù)所述等分點(diǎn)，確定所述排序后的時間序列中對應(yīng)的等分點(diǎn)值；

20、基于最大熵分割法對所述等分點(diǎn)值和所述排序后的時間序列進(jìn)行分割，得到符號時間序列。

21、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述符號時間序列和所述多個燃燒狀態(tài)，得到參考狀態(tài)，包括：

22、根據(jù)所述符號時間序列對所述多個燃燒狀態(tài)進(jìn)行概率計(jì)算，得到每個燃燒狀態(tài)的狀態(tài)概率；

23、根據(jù)所述多個燃燒狀態(tài)的狀態(tài)概率，得到狀態(tài)概率直方圖；

24、根據(jù)所述狀態(tài)概率直方圖進(jìn)行分析，得到參考狀態(tài)。

25、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述參考狀態(tài)確定所述多個燃燒狀態(tài)中的當(dāng)前燃燒狀態(tài)，包括：

26、根據(jù)所述參考狀態(tài)分別對每個燃燒狀態(tài)進(jìn)行相似性度量，得到每個燃燒狀態(tài)的相似性度量值；

27、根據(jù)所有相似性度量值，確定當(dāng)前燃燒狀態(tài)。

28、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述當(dāng)所述當(dāng)前燃燒狀態(tài)為燃燒振蕩模式時，啟動預(yù)警機(jī)制，包括：

29、當(dāng)所述當(dāng)前燃燒狀態(tài)的相似性度量值大于預(yù)設(shè)閾值時，確定所述當(dāng)前燃燒狀態(tài)為燃燒振蕩模式，并啟動預(yù)警機(jī)制。

30、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述當(dāng)所述當(dāng)前燃燒狀態(tài)為燃燒振蕩模式時，啟動預(yù)警機(jī)制之后，還包括：

31、根據(jù)所述關(guān)鍵信號，確定待調(diào)整燃料或空氣比例；

32、根據(jù)所述待調(diào)整燃料或所述空氣比例，對所述燃燒室中燃燒狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

33、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述相似性度量值是計(jì)算為：

34、

35、式中，表示閾值，表示歐幾里得范數(shù)，表示穩(wěn)定燃燒狀態(tài)概率分布，振蕩狀態(tài)的概率分布，是當(dāng)前燃燒狀態(tài)概率分布，且、和具有相同的符號數(shù)量。

36、另一方面，本發(fā)明還提供了一種燃燒振蕩故障快速檢測裝置，包括：

37、信號獲取模塊，用于獲取燃燒室在燃燒過程中的關(guān)鍵信號，并確定多個燃燒狀態(tài)；所述關(guān)鍵信號包括時間序列數(shù)據(jù)；

38、符號分割模塊，用于基于最大熵分割法對所述時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行符號分割，得到符號時間序列；

39、狀態(tài)確定模塊，用于根據(jù)所述符號時間序列和所述多個燃燒狀態(tài)，得到參考狀態(tài)；

40、狀態(tài)判定模塊，用于根據(jù)所述參考狀態(tài)確定所述多個燃燒狀態(tài)中的當(dāng)前燃燒狀態(tài)；

41、狀態(tài)預(yù)警模塊，用于當(dāng)所述當(dāng)前燃燒狀態(tài)為燃燒振蕩模式時，啟動預(yù)警機(jī)制。

42、本發(fā)明的有益效果是：獲取燃燒室在燃燒過程中的關(guān)鍵信號，并確定多個燃燒狀態(tài)；關(guān)鍵信號包括時間序列數(shù)據(jù)；基于最大熵分割法對時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行符號分割，得到符號時間序列；根據(jù)符號時間序列和多個燃燒狀態(tài)，得到參考狀態(tài)；根據(jù)參考狀態(tài)確定多個燃燒狀態(tài)中的當(dāng)前燃燒狀態(tài)；當(dāng)當(dāng)前燃燒狀態(tài)為燃燒振蕩模式時，啟動預(yù)警機(jī)制；本發(fā)明可以通過最大熵分割法對燃燒室在燃燒過程中的時間序列數(shù)據(jù)和燃燒狀態(tài)進(jìn)行處理，并通過燃燒狀態(tài)和參考狀態(tài)確定當(dāng)前燃燒狀態(tài)，從而通過當(dāng)前燃燒狀態(tài)對燃燒振蕩進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，無需復(fù)雜的傳感器布置和算法處理，降低了成本，減少了計(jì)算量，提高了預(yù)警效率。

技術(shù)特征：

1.一種燃燒振蕩故障快速檢測方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒振蕩故障快速檢測方法，其特征在于，所述基于數(shù)字濾波技術(shù)對所述時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理之后的時間序列數(shù)據(jù)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃燒振蕩故障快速檢測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述多維軌跡矩陣，得到多個分組和每個分組對應(yīng)的矩陣，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃燒振蕩故障快速檢測方法，其特征在于，所述基于最大熵分割法對所述時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行符號分割，得到符號時間序列，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒振蕩故障快速檢測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述符號時間序列和所述多個燃燒狀態(tài)，得到參考狀態(tài)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒振蕩故障快速檢測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述參考狀態(tài)確定所述多個燃燒狀態(tài)中的當(dāng)前燃燒狀態(tài)，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃燒振蕩故障快速檢測方法，其特征在于，所述當(dāng)所述當(dāng)前燃燒狀態(tài)為燃燒振蕩模式時，啟動預(yù)警機(jī)制，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒振蕩故障快速檢測方法，其特征在于，所述當(dāng)所述當(dāng)前燃燒狀態(tài)為燃燒振蕩模式時，啟動預(yù)警機(jī)制之后，還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒振蕩故障快速檢測方法，其特征在于，所述相似性度量值是計(jì)算為：

10.一種燃燒振蕩故障快速檢測裝置，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種燃燒振蕩故障快速檢測方法及裝置，其中，該方法包括獲取燃燒室在燃燒過程中的關(guān)鍵信號，并確定多個燃燒狀態(tài)；關(guān)鍵信號包括時間序列數(shù)據(jù)；基于最大熵分割法對時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行符號分割，得到符號時間序列；根據(jù)符號時間序列和多個燃燒狀態(tài)，得到參考狀態(tài)；根據(jù)參考狀態(tài)確定多個燃燒狀態(tài)中的當(dāng)前燃燒狀態(tài)；當(dāng)當(dāng)前燃燒狀態(tài)為燃燒振蕩模式時，啟動預(yù)警機(jī)制；本發(fā)明可以通過最大熵分割法的燃燒室在燃燒過程中的時間序列數(shù)據(jù)和燃燒狀態(tài)進(jìn)行處理，并通過燃燒狀態(tài)和參考狀態(tài)確定當(dāng)前燃燒狀態(tài)，從而通過當(dāng)前燃燒狀態(tài)對燃燒振蕩進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，無需復(fù)雜的傳感器布置和算法處理，降低了成本，減少了計(jì)算量，提高了預(yù)警效率。

技術(shù)研發(fā)人員：李垚,錢超,羅忠,胡俊波,楊慶超,曾慶文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國人民解放軍海軍工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/6/5