CH706940A2 - Turbomaschine mit einem Strömungsüberwachungssystem und Verfahren zur Strömungsüberwachung in einer Turbomaschine. - Google Patents

Turbomaschine mit einem Strömungsüberwachungssystem und Verfahren zur Strömungsüberwachung in einer Turbomaschine. Download PDF

Info

Publication number
CH706940A2
CH706940A2 CH01499/13A CH14992013A CH706940A2 CH 706940 A2 CH706940 A2 CH 706940A2 CH 01499/13 A CH01499/13 A CH 01499/13A CH 14992013 A CH14992013 A CH 14992013A CH 706940 A2 CH706940 A2 CH 706940A2
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
turbine
flow
blades
section
turbomachine
Prior art date
Application number
CH01499/13A
Other languages
English (en)
Inventor
Alan Donn Maddaus
Original Assignee
Gen Electric
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of CH706940A2 publication Critical patent/CH706940A2/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/02—Arrangement of sensing elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/02—Arrangement of sensing elements
    • F01D17/08—Arrangement of sensing elements responsive to condition of working-fluid, e.g. pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/101—Regulating means specially adapted therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/301—Pressure
    • F05D2270/3015—Pressure differential pressure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Eine Turbomaschine (20) enthält einen Turbinenabschnitt mit einem Gehäuse (22), das eine oder mehrere Turbinenstufen (25) umschliesst. Jede von der einen oder den mehreren Turbinenstufen enthält mehrere Turbinenlaufschaufeln (34, 38, 42, 46). Die mehreren Turbinenlaufschaufeln enthalten einen stromaufwärtigen Abschnitt und einen stromabwärtigen Abschnitt. Ein erster Sensor (100) ist in dem Turbinenabschnitt an dem stromaufwärtigen Abschnitt der mehreren Turbinenlaufschaufeln montiert, und ein zweiter Sensor (104) ist in dem Turbinenabschnitt an dem stromabwärtigen Abschnitt der mehreren Turbinenlaufschaufeln montiert. Eine Steuereinrichtung (110) ist mit dem ersten (100) und dem zweiten Sensor (104) betriebsmässig verbunden. Die Steuereinrichtung (110) ist konfiguriert und angeordnet, um eine Flussveränderung zwischen dem stromaufwärtigen Abschnitt und dem stromabwärtigen Abschnitt zu erfassen und einen Alarm (130) zu melden, wenn die Flussveränderung unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt.

Description

Hintergrund zu der Erfindung
[0001] Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft das Gebiet von Turbomaschinen und insbesondere eine Turbomaschine mit einem Strömungsüberwachungssystem.
[0002] Viele Turbomaschinen enthalten einen Verdichterabschnitt, der mit einem Turbinenabschnitt über eine gemeinsame Verdichter/Turbinen-Welle oder einen gemeinsamen Rotor verbunden ist, und eine Brennkammeranordnung. Der Verdichterabschnitt führt eine verdichtete Luftströmung durch eine Anzahl aufeinanderfolgender Stufen zu der Brennkammeranordnung hin. In der Brennkammeranordnung vermischt sich die verdichtete Luftströmung mit einem Brennstoff, um ein brennbares Gemisch zu bilden. Das brennbare Gemisch wird in der Brennkammeranordnung verbrannt, um heisse Gase zu erzeugen. Die heissen Gase werden durch ein Übergangsstück zu dem Turbinenabschnitt geführt. Die heissen Gase expandieren beim Durchgang durch den Turbinenabschnitt unter Drehung von Turbinenlaufschaufeln, um Arbeit zu erzeugen, die zum Beispiel ausgegeben wird, um einen Generator, eine Pumpe anzutreiben oder um Leistung für ein Fahrzeug bereitzustellen. Zusätzlich zur Bereitstellung verdichteter Luft für eine Verbrennung wird ein Teil der verdichteten Luftströmung durch den Turbinenabschnitt für Kühlzwecke durchleitetet.
Kurze Beschreibung der Erfindung
[0003] Gemäss einem Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform enthält eine Turbomaschine einen Turbinenabschnitt mit einem Gehäuse, das eine oder mehrere Turbinenstufen umschliesst. Jede von der einen oder den mehreren Turbinenstufen enthält mehrere Turbinenlaufschaufeln. Die mehreren Turbinenlaufschaufeln enthalten einen stromaufwärtigen Abschnitt und einen stromabwärtigen Abschnitt. Ein erster Sensor ist in dem Turbinenabschnitt an dem stromaufwärtigen Abschnitt der mehreren Turbinenlaufschaufeln montiert, und ein zweiter Sensor ist in dem Turbinenabschnitt an dem stromabwärtigen Abschnitt der mehreren Turbinenlaufschaufeln montiert. Eine Steuereinrichtung ist mit dem ersten und dem zweiten Sensor betriebsmässig verbunden. Die Steuereinrichtung ist konfiguriert und angeordnet, um die Veränderung der Strömung zwischen dem stromaufwärtigen Abschnitt und dem stromabwärtigen Abschnitt zu erfassen und einen Alarm zu melden, wenn die Veränderung der Strömung unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt.
[0004] Besonders vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen der Turbomaschine gemäss dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen eine oder mehrere der folgenden:
[0005] Jeder von dem ersten und zweiten Sensor kann ein Drucksensor sein, wobei die Steuereinrichtung konfiguriert und angeordnet ist, um eine Druckveränderung über einem Spitzenabschnitt der mehreren Turbinenlaufschaufeln zu erfassen.
[0006] Die eine oder mehreren Turbinenstufen können eine hinterste Stufe von Turbinenlaufschaufeln des Turbinenabschnitts aufweisen.
[0007] Jeder von dem ersten und zweiten Sensor kann an einer Innenfläche des Gehäuses montiert sein. Die Innenfläche des Gehäuses kann vorzugsweise ein Turbinendeckband aufweisen.
[0008] Der Turbinenabschnitt kann eine Dampfturbine aufweisen.
[0009] Gemäss einem anderen Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform enthält ein kombiniertes Gas- und Dampfturbinenkraftwerk eine Gasturbinenmaschine, die einen Verdichterabschnitt, einen Turbinenabschnitt und eine Brennkammeranordnung enthält, die mit dem Verdichterabschnitt und dem Turbinenabschnitt strömungsmässig verbunden ist. Mit dem Turbinenabschnitt ist ein Abhitzedampferzeuger strömungsmässig verbunden. Eine Dampfturbine ist mit dem Abhitzedampferzeuger strömungsmässig verbunden. Die Dampfturbine enthält ein Gehäuse, das eine oder mehrere Turbinenstufen umschliesst. Jede von der einen oder den mehreren Turbinenstufen enthält mehrere Turbinenlaufschaufeln. Die mehreren Turbinenlaufschaufeln enthalten einen stromaufwärtigen Abschnitt und einen stromabwärtigen Abschnitt. Ein erster Sensor ist in dem Turbinenabschnitt an dem stromaufwärtigen Abschnitt der mehreren Turbinenlaufschaufeln montiert. Ein zweiter Sensor ist in dem Turbinenabschnitt an dem stromabwärtigen Abschnitt der mehreren Turbinenlaufschaufeln montiert. Eine Steuereinrichtung ist mit dem ersten und dem zweiten Sensor betriebsmässig verbunden. Die Steuereinrichtung ist konfiguriert und angeordnet, um eine Veränderung der Strömung zwischen dem stromaufwärtigen Abschnitt und dem stromabwärtigen Abschnitt zu erfassen und einen Alarm zu melden, wenn die Veränderung der Strömung unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt.
[0010] Besonders vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen des Kombi-Kraftwerks gemäss dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen diejenigen der Turbomaschine gemäss dem ersten Aspekt und umfassen insbesondere eine oder mehrere der folgenden:
[0011] Jeder von dem ersten und zweiten Sensor kann ein Drucksensor sein, wobei die Steuereinrichtung konfiguriert und angeordnet ist, um eine Druckveränderung über einem Spitzenabschnitt der mehreren Turbinenlaufschaufeln zu erfassen.
[0012] Die eine oder mehreren Turbinenstufen können eine hinterste Stufe der Dampfturbine aufweisen.
[0013] Jeder von dem ersten und zweiten Sensor kann an einer Innenfläche des Gehäuses montiert sein. Die Innenfläche des Gehäuses kann verzugsweise ein Turbinendeckband aufweisen.
[0014] Gemäss einem noch weiteren Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Betreiben einer Turbomaschine ein Erfassen eines ersten Strömungsparameters stromaufwärts von einer Turbinenlaufschaufel, Erfassen eines zweiten Strömungsparameters stromabwärts von der Turbinenlaufschaufel, Berechnen einer Differenz zwischen dem ersten Strömungsparameter und dem zweiten Strömungsparameter und Auslösen eines Alarms, falls die Differenz zwischen dem ersten Strömungsparameter und dem zweiten Strömungsparameter einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
[0015] Besonders vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens gemäss dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen diejenigen der Turbomaschine und des Kombi-Kraftwerks gemäss dem ersten und zweiten Aspekt und umfassen insbesondere eine oder mehrere der folgenden:
[0016] Das Erfassen des ersten und des zweiten Strömungsparameters kann ein Erfassen eines ersten Drucks stromaufwärts von der Turbinenlaufschaufel und eines zweiten Drucks stromabwärts von der Turbinenlaufschaufel aufweisen. Das Erfassen des ersten Drucks stromaufwärts von der Turbinenlaufschaufel kann ein Erfassen des ersten Drucks stromaufwärts von einem Spitzenabschnitt der Turbinenlaufschaufel enthalten, und das Erfassen des zweiten Drucks stromabwärts von der Turbinenlaufschaufel kann ein Erfassen des zweiten Drucks stromabwärts von dem Spitzenabschnitt enthalten.
[0017] Das Erfassen des ersten und des zweiten Strömungsparameters kann ein Erfassen eines ersten und eines zweiten Strömungsparameters einer Turbinenlaufschaufel in einer Dampfturbine aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Erfassen des ersten und des zweiten Strömungsparameters ein Erfassen eines ersten und eines zweiten Strömungsparameters einer Turbinenlaufschaufel in einer hintersten Stufe der Dampfturbine auf.
[0018] Das Auslösen eines Alarms kann ein Bereitstellen entweder einer optischen Anzeige oder einer akustischen Anzeige enthalten, falls die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Strömungsparameter einen negativen Wert einnimmt.
[0019] Das Verfahren kann ferner ein Anpassen eines Betriebsmodus der Turbomaschine aufweisen, falls die Differenz zwischen dem ersten Strömungsparameter und dem zweiten Strömungsparameter unter den vorbestimmten Schwellenwert fällt. Das Anpassen eines Betriebsmodus der Turbomaschine kann vorzugsweise ein Einrichten eines Betriebsmodus enthalten, der einen Auslassdruck in der Turbine reduziert.
[0020] Das Verfahren kann ferner ein Erfassen einer Schwingungszunahme der Turbomaschine, die damit korreliert ist, dass die Differenz zwischen dem ersten Strömungsparameter und dem zweiten Strömungsparameter unter den vorbestimmten Schwellenwert fällt, aufweisen.
[0021] Diese und weitere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen offenkundiger.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0022] Der Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, ist in den Ansprüchen am Schluss der Beschreibung besonders angegeben und deutlich beansprucht. Die vorstehenden sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erschliessen sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in den zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>eine schematische Ansicht einer Turbomaschine, die ein Strömungsüberwachungssystem gemäss einer beispielhaften Ausführungsform enthält. <tb>Fig. 2<SEP>ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Überwachung einer Strömung in der Turbomaschine nach Fig. 1 veranschaulicht; und <tb>Fig. 3<SEP>eine grafische Darstellung, die Veränderungen der Strömung in der Turbomaschine nach Fig. 1 veranschaulicht.
[0023] Die detaillierte Beschreibung erläutert Ausführungsformen der Erfindung gemeinsam mit Vorteilen und Merkmalen anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
[0024] Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ist ein kombiniertes Gas- und Dampfturbinenkraftwerk (Combined Cycle Power Plant, CCPP) gemäss einer beispielhaften Ausführungsform allgemein bei 2 angezeigt. Das CCPP 2 enthält eine Gasturbinenmaschine 4 mit einem Verdichterabschnitt 6 und einen Turbinenabschnitt 8. Der Verdichterabschnitt 6 ist mit dem Turbinenabschnitt 8 über eine Brennkammeranordnung 10 strömungsmässig verbunden. Die Brennkammeranordnung 10 enthält mehrere Brennkammern, von denen eine bei 11 angezeigt ist. Die Brennkammern 11 können in einer rohrringförmigen Anordnung um die Gasturbinenmaschine 4 angeordnet sein. Natürlich sollte verstanden werden, dass andere Anordnungen der Brennkammern 11 ebenfalls verwendet werden können. Der Verdichterabschnitt 6 ist ferner mit dem Turbinenabschnitt 8 über eine gemeinsame Verdichter/Turbinen-Welle 12 mechanisch verbunden. Abgas aus dem Turbinenabschnitt 8 wird zu einem Abhitzedampferzeuger (Heat Recovery Steam Generator, HRSG) 14 geleitet. Die Abgase tauschen Wärme mit Wasser aus, um Dampf zu erzeugen, der zu einer Dampfturbine 20 geführt wird.
[0025] Der Dampfturbinenabschnitt 20 enthält ein Gehäuse 22, das mehrere Turbinenstufen 25 umschliesst. Die Turbinenstufen 25 enthalten eine erste Turbinenstufe 26, eine zweite Turbinenstufe 27, eine dritte Turbinenstufe 28 und eine vierte Turbinenstufe 29. Die erste Turbinenstufe 26 enthält mehrere erste Leitschaufeln oder Leitapparate 33 und mehrere erste umlaufende Komponenten in Form von Schaufeln oder Laufschaufeln 34. Die Laufschaufeln 34 sind an einem (nicht veranschaulichten) ersten Rotorelement montiert, das mit der Welle 12 gekoppelt ist. Die zweite Turbinenstufe 27 enthält mehrere zweite Leitschaufeln oder Leitapparate 37 und mehrere zweite Schaufeln oder Laufschaufeln 38. Die Laufschaufeln 38 sind mit einem zweiten Rotorelement (ebenfalls nicht veranschaulicht) gekoppelt. Die dritte Turbinenstufe 28 enthält mehrere dritte Leitschaufeln oder Leitapparate 41 und mehrere dritte Schaufeln oder Laufschaufeln 42, die mit einem dritten Rotorelement (ebenfalls nicht veranschaulicht) gekoppelt sind. Die vierte Turbinenstufe 29 enthält mehrere vierte Leitschaufeln oder Leitapparate 45 und mehrere vierte Schaufeln oder Leitschaufeln 46, die mit einem vierten Rotorelement (nicht veranschaulicht) gekoppelt sind. Die Laufschaufeln 46 repräsentieren die letzte Stufe von oder die hintersten Laufschaufeln in der Dampfturbine 20. Natürlich sollte verstanden werden, dass die Anzahl der Turbinenstufen variieren kann. Die Dampfturbine 20 ist ferner veranschaulicht, wie sie mehrere stationäre Turbinendeckbänder 86–89 enthält, die an dem Gehäuse 22 gehaltert sind. Die Turbinendeckbänder 86–89 stellen einen gewünschten Spalt zwischen einer (nicht gesondert bezeichneten) Innenfläche des Gehäuses 22 und (nicht gesondert bezeichneten) Spitzenabschnitten von entsprechenden einzelnen der Laufschaufeln 34, 38, 42 und 46 bereit. Die Turbinendeckbänder 86–89 sind in Form eines Ringes angeordnet, der entsprechende einzelne der Turbinenstufen 25–29 umgibt.
[0026] Gemäss einer beispielhaften Ausführungsform enthält die Dampfturbine 20 einen ersten Sensor 100, der stromaufwärts von den Laufschaufeln 46 angeordnet ist, und einen zweiten Sensor 104, der stromabwärts der Laufschaufeln 46 angeordnet ist. Die Sensoren 100 und 104 liefern Signale zu einer Steuereinrichtung 110, die programmiert ist, um den Fluss über den Laufschaufeln 46 zu bestimmen. Insbesondere ist die Steuereinrichtung 110 programmiert, um eine Druckdifferenz (ΔP) über Spitzenabschnitten 114 der Lauf schaufeln 46 zu berechnen. Der Sensor 100 liefert ein Signal, das Pi kennzeichnet, und der Sensor 104 liefert ein Signal, das P2 kennzeichnet. Die Steuereinrichtung 110 ist veranschaulicht, wie sie eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 124 und einen Speicher 125 enthält. Der Speicher 125 kann konfiguriert sein, um Druckwerte zu speichern, die im Laufe der Zeit von den Sensoren 100 und 104 erhalten werden. Wie nachstehend in grösserem Masse deutlich wird, liefert die Steuereinrichtung 110 eine Ausgabe zu einem Alarm 130, falls ΔP unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt. Gemäss einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform sollte ΔP=Pi–P2 während eines normalen Betriebs des Dampfturbinenabschnitts 20 einen positiven Wert einnehmen. Ein positiver Wert repräsentiert einen Betrieb in einem Turbinenmodus oder einem Modus, in dem der Druck in einer Strömungsrichtung der Gase durch den Dampfturbinenabschnitt 20 sinkt. Falls jedoch ΔP unter einem vorbestimmten Wert fällt oder zu einem negativen Wert hin tendiert, wird ein Alarm 130 aktiviert, um das Vorliegen eines interessierenden Zustands in der Dampfturbine 20 zu signalisieren. Der interessierende Zustand kennzeichnet einen Betrieb in einem Verdichtermodus oder einem Modus, in dem der Druck in der Richtung der Strömung über die Spitzenabschnitte 114 steigt. Der interessierende Zustand kann ein Flattern der Schaufeln, Schwingungen, die auf eine Strömungsinstabilität zurückzuführen sind, oder dergleichen zur Folge haben.
[0027] Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, um ein Verfahren 200 zur Überwachung einer Strömung in der Dampfturbine 20 zu beschreiben. Die Steuereinrichtung 110 bestimmt einen ersten Druckwert Pi auf der Basis von dem Sensor 100 empfangenen Daten, wie im Block 202 veranschaulicht. Die Steuereinrichtung 110 bestimmt ferner einen zweiten Druckwert P2 auf der Basis von dem Sensor 104 empfangenen Daten, wie im Block 204 veranschaulicht. Die Steuereinrichtung 110 bestimmt dann ΔP (P1–P2), wie im Block 206 veranschaulicht. Falls ΔP oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes 207 (vgl. Fig. 3 ) bleibt, fährt die Steuereinrichtung 110 fort, Drücke zu erfassen, ohne irgendeine Massnahme zu signalisieren, wie im Block 208 veranschaulicht. Falls jedoch ΔP unter einen vorbestimmten Schwellenwert 207 fällt, wird ein Alarm 130 ausgelöst, wie im Block 210 veranschaulicht. Der Alarm 130 kann ein akustischer Alarm oder ein optischer Alarm für einen Betreiber sein. Nach dem Empfang des Alarms kann der Betreiber Korrekturmassnahmen vornehmen, wie im Block 212 veranschaulicht. Die Korrekturmassnahmen können ein Einleiten von Schritten, die zu einem erhöhten Durchfluss oder einer Verringerung des Auslassdrucks führen, umfassen. Es ist festgestellt worden, dass bei einem ΔP unterhalb des Wertes 207 die Spitzenabschnitte 114 der Laufschaufeln 46 beginnen, sich in einer ähnlichen Weise wie bei einer Verdichterlaufschaufel zu verhalten. Eine Luftströmung/Verbrennungsprodukte (Gasturbine) oder eine Dampf Strömung (Dampfturbine) über den Laufschaufeln 46 beginnt/beginnen, sich von den (nicht gesondert bezeichneten) Schaufelblattoberflächen abzulösen, wodurch unerwünschte Schwingungen oder ein unerwünschtes Flattern hervorgerufen wird. Die Schwingungen oder das Flattern können zu unerwünschtem Lärm oder einer inneren Beschädigung führen.
[0028] An dieser Stelle sollte verstanden werden, dass die beispielhaften Ausführungsformen ein System zur Überwachung des Strömungsflusses durch eine Turbomaschine bereitstellen. Es ist festgestellt worden, dass die gemäss den beispielhaften Ausführungsformen überwachten Strömungsparameter Frühindikatoren für oder Frühwarnungen vor möglichen Schwingungen oder möglichem Flattern in der Turbine darstellen. Die durch das Überwachungssystem gemäss der beispielhaften Ausführungsform gelieferten Frühwarnungen ermöglichen Betreibern, Korrekturmassnahmen zu ergreifen, bevor die Schwingungen/Flatterbewegungen unerwünschte Niveaus erreichen. An dieser Stelle sollte verstanden werden, dass, obwohl die beispielhaften Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben sind, wie sie Drücke an den hintersten Turbinenlaufschaufeln oder den Turbinenlaufschaufeln der letzten Stufe überwachen, die beispielhaften Ausführungsformen an anderen Stellen in der Turbine positioniert sein können. Ferner können die beispielhaften Ausführungsformen, obwohl sie veranschaulicht und beschrieben sind, wie sie in Verbindung mit einer Dampfturbine eingesetzt werden, in eine Gasturbine und/oder einen Verdichter aufgenommen werden.
[0029] Während die Erfindung im Einzelnen in Verbindung mit lediglich einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben ist, sollte ohne weiteres verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf derartige offenbarte Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Veränderungen, Modifikationen, Ersetzungen oder äquivalenten Anordnungen aufzunehmen, die hier vorstehend nicht beschrieben sind, die jedoch dem Rahmen und Umfang der Erfindung entsprechen. Ausserdem sollte verstanden werden, dass, obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, Aspekte der Erfindung lediglich einige von den beschriebenen Ausführungsformen enthalten können. Demgemäss ist die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung beschränkt anzusehen, sondern ist nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkt.
[0030] Eine Turbomaschine enthält einen Turbinenabschnitt mit einem Gehäuse, das eine oder mehrere Turbinenstufen umschliesst. Jede von der einen oder den mehreren Turbinenstufen enthält mehrere Turbinenlaufschaufeln. Die mehreren Turbinenlaufschaufeln enthalten einen stromaufwärtigen Abschnitt und einen stromabwärtigen Abschnitt. Ein erster Sensor ist in dem Turbinenabschnitt an dem stromaufwärtigen Abschnitt der mehreren Turbinenlaufschaufeln montiert, und ein zweiter Sensor ist in dem Turbinenabschnitt an dem stromabwärtigen Abschnitt der mehreren Turbinenlaufschaufeln montiert. Eine Steuereinrichtung ist mit dem ersten und dem zweiten Sensor betriebsmässig verbunden. Die Steuereinrichtung ist konfiguriert und angeordnet, um eine Flussveränderung zwischen dem stromaufwärtigen Abschnitt und dem stromabwärtigen Abschnitt zu erfassen und einen Alarm zu melden, wenn die Flussveränderung unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt.
Bezugszeichenliste
[0031] <tb>2<SEP>Kombiniertes Gas- und Dampfturbinenkraftwerk (CCPP) <tb>4<SEP>Gasturbinenmaschine <tb>6<SEP>Verdichterabschnitt <tb>8<SEP>Turbinenabschnitt <tb>10<SEP>Brennkammeranordnung <tb>11<SEP>Mehrere Brennkammern <tb>12<SEP>Gemeinsame Verdichter/Turbinen-Welle <tb>14<SEP>Abhitzedampferzeuger (HRSG) <tb>20<SEP>Dampfturbine <tb>22<SEP>Gehäuse <tb>25<SEP>Mehrere Turbinenstufen <tb>26<SEP>Erste Turbinenstufe <tb>27<SEP>Zweite Turbinenstufe <tb>28<SEP>Dritte Turbinenstufe <tb>29<SEP>Vierte Turbinenstufe <tb>33<SEP>Mehrere erste Leitschaufeln oder Leitapparate <tb>34<SEP>Mehrere erste Schaufeln oder Laufschaufeln <tb>37<SEP>Mehrere zweite Leitschaufeln oder Leitapparate <tb>38<SEP>Mehrere zweite Schaufeln oder Laufschaufeln <tb>41<SEP>Mehrere dritte Leitschaufeln oder Leitapparate <tb>42<SEP>Mehrere dritte Schaufeln oder Laufschaufeln <tb>45<SEP>Mehrere vierte Leitschaufeln oder Leitapparate <tb>46<SEP>Mehrere vierte Schaufeln oder Laufschaufeln <tb>86<SEP>Mehrere stationäre Turbinendeckbänder <tb>87<SEP>Mehrere stationäre Turbinendeckbänder <tb>88<SEP>Mehrere stationäre Turbinendeckbänder <tb>89<SEP>Mehrere stationäre Turbinendeckbänder <tb>100<SEP>Erster Sensor <tb>104<SEP>Zweiter Sensor <tb>110<SEP>Steuereinrichtung <tb>114<SEP>Spitzenabschnitte <tb>124<SEP>Zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) <tb>125<SEP>Speicher <tb>130<SEP>Alarm <tb>200<SEP>Verfahren <tb>202<SEP>Druck stromaufwärts der Turbomaschinenlaufschaufel erfassen <tb>204<SEP>Druck stromabwärts der Turbomaschine erfassen <tb>206<SEP>ΔP bestimmen <tb>207<SEP>Vorbestimmter Schwellenwert <tb>208<SEP>ΔP über dem Schwellenwert? <tb>210<SEP>Alarm melden <tb>212<SEP>Korrekturmassnahme ergreifen

Claims (10)

1. Turbomaschine, die aufweist: einen Turbinenabschnitt, der ein Gehäuse enthält, das eine oder mehrere Turbinenstufen umschliesst, wobei jede von der einen oder den mehreren Turbinenstufen mehrere Turbinenlaufschaufeln enthält, wobei die mehreren Turbinenlaufschaufeln einen stromaufwärtigen Abschnitt und einen stromabwärtigen Abschnitt enthalten; einen ersten Sensor, der in dem Turbinenabschnitt an dem stromaufwärtigen Abschnitt der mehreren Turbinenlaufschaufeln montiert ist; einen zweiten Sensor, der in dem Turbinenabschnitt an dem stromabwärtigen Abschnitt der mehreren Turbinenlaufschaufeln montiert ist; und eine Steuereinrichtung, die mit dem ersten und dem zweiten Sensor betriebsmässig verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung konfiguriert und angeordnet ist, um eine Veränderung der Strömung zwischen dem stromaufwärtigen Abschnitt und dem stromabwärtigen Abschnitt zu erfassen und einen Alarm zu melden, falls die Veränderung der Strömung unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt.
2. Turbomaschine nach Anspruch 1, wobei jeder von dem ersten und zweiten Sensor ein Drucksensor ist, wobei die Steuereinrichtung konfiguriert und angeordnet ist, um eine Druckveränderung über einem Spitzenabschnitt der mehreren Turbinenlaufschaufeln zu erfassen.
3. Turbomaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die eine oder mehreren Turbinenstufen eine hinterste Stufe von Turbinenlaufschaufeln des Turbinenabschnitts aufweisen.
4. Turbomaschine nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder von dem ersten und zweiten Sensor an einer Innenfläche des Gehäuses montiert ist.
5. Turbomaschine nach Anspruch 4, wobei die Innenfläche des Gehäuses ein Turbinendeckband aufweist.
6. Kombi-Kraftwerk (CCPP), das aufweist: eine Gasturbinenmaschine, die einen Verdichterabschnitt, einen Turbinenabschnitt und eine Brennkammeranordnung enthält, die mit dem Verdichterabschnitt und dem Turbinenabschnitt strömungsmässig verbunden ist; einen Abhitzedampferzeuger (HRSG), der mit dem Turbinenabschnitt strömungsmässig verbunden ist; eine Dampfturbine, die mit dem Abhitzedampferzeuger strömungsmässig verbunden ist, wobei die Dampfturbine ein Gehäuse enthält, das eine oder mehrere Turbinenstufen umschliesst, wobei jede von der einen oder den mehreren Turbinenstufen mehrere Turbinenlaufschaufeln enthält, wobei die mehreren Turbinenlaufschaufeln einen stromaufwärtigen Abschnitt und einen stromabwärtigen Abschnitt enthalten; einen ersten Sensor, der in dem Turbinenabschnitt an dem stromaufwärtigen Abschnitt von einer der mehreren Turbinenlaufschaufeln montiert ist; einen zweiten Sensor, der in dem Turbinenabschnitt an dem stromabwärtigen Abschnitt der mehreren Turbinenlaufschaufeln montiert ist; und eine Steuereinrichtung, die mit dem ersten und dem zweiten Sensor betriebsmässig verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung konfiguriert und angeordnet ist, um eine Veränderung der Strömung zwischen dem stromaufwärtigen Abschnitt und dem stromabwärtigen Abschnitt zu erfassen und einen Alarm zu melden, falls die Veränderung der Strömung unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt.
7. Verfahren zur Überwachung einer Strömung in einer Turbomaschine, das aufweist: Erfassen eines ersten Strömungsparameters stromaufwärts von einer Turbinenlaufschaufel; Erfassen eines zweiten Strömungsparameters stromabwärts von der Turbinenlaufschaufel; Berechnen einer Differenz zwischen dem ersten Strömungsparameter und dem zweiten Strömungsparameter; und Auslösen eines Alarms, falls die Differenz zwischen dem ersten Strömungsparameter und dem zweiten Strömungsparameter unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Erfassen des ersten und zweiten Strömungsparameters ein Erfassen eines ersten Drucks stromaufwärts von der Turbinenlaufschaufel und eines zweiten Drucks stromabwärts von der Turbinenlaufschaufel aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Erfassen des ersten Drucks stromaufwärts von der Turbinenlaufschaufel ein Erfassen des ersten Drucks stromaufwärts von einem Spitzenabschnitt der Turbinenlaufschaufel enthält und das Erfassen des zweiten Drucks stromabwärts von der Turbinenlaufschaufel ein Erfassen des zweiten Drucks stromabwärts von dem Spitzenabschnitt enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Erfassen des ersten und zweiten Strömungsparameters ein Erfassen eines ersten und eines zweiten Strömungsparameters einer Turbinenlaufschaufel in einer Dampfturbine, vorzugsweise einer Turbinenlaufschaufel in einer hintersten Stufe der Dampfturbine aufweist.
CH01499/13A 2012-09-06 2013-09-03 Turbomaschine mit einem Strömungsüberwachungssystem und Verfahren zur Strömungsüberwachung in einer Turbomaschine. CH706940A2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/605,259 US20140060003A1 (en) 2012-09-06 2012-09-06 Turbomachine having a flow monitoring system and method of monitoring flow in a turbomachine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH706940A2 true CH706940A2 (de) 2014-03-14

Family

ID=50098553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH01499/13A CH706940A2 (de) 2012-09-06 2013-09-03 Turbomaschine mit einem Strömungsüberwachungssystem und Verfahren zur Strömungsüberwachung in einer Turbomaschine.

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20140060003A1 (de)
JP (1) JP2014051978A (de)
CH (1) CH706940A2 (de)
DE (1) DE102013109118A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110344894A (zh) * 2019-07-12 2019-10-18 中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东电力试验研究院 一种汽轮机排汽容积流量的标定系统和安全预警系统

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4080790A (en) * 1976-08-02 1978-03-28 Bbc Brown Boveri & Company Limited Safety system for a steam turbine installation
US4165616A (en) * 1978-01-19 1979-08-28 Westinghouse Electric Corp. Apparatus and method for restricting turbine exhaust velocity within a predetermined range
US5113691A (en) * 1989-02-26 1992-05-19 Westinghouse Electric Corp. Turbine-medium flow monitor
IT1255836B (it) * 1991-10-01 1995-11-17 Procedimento per la sorveglianza del limite di pompaggio di turbocompressori a piu' stadi e refrigerazione intermedia
US5906096A (en) * 1992-08-06 1999-05-25 Hitachi, Ltd. Compressor for turbine and gas turbine
US7341428B2 (en) * 2005-02-02 2008-03-11 Siemens Power Generation, Inc. Turbine blade for monitoring torsional blade vibration
US9650909B2 (en) * 2009-05-07 2017-05-16 General Electric Company Multi-stage compressor fault detection and protection

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013109118A1 (de) 2014-03-06
JP2014051978A (ja) 2014-03-20
US20140060003A1 (en) 2014-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010016615A1 (de) Fehlererkennung und Schutz von mehrstufigen Verdichtern
DE60037300T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur modellbasierten Diagnose
DE60203560T2 (de) Verfahren und Vorrichtung für kontinuierliche Vorhersage, Überwachung und Regelung der Verdichterstabilität durch Bestimmung von Indikatoren für umlaufende Strömungsablösung und Pumpen
DE102014117270A1 (de) System und Verfahren zur Detektion einer fehlerhaften Brennkammer
DE112008003400T5 (de) Bläserströmungsabrissmeldesystem
DE60207364T2 (de) Einrichtung und Methode zur Entdeckung einer beschädigten Rotorschaufel
DE2555550A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum abfuehlen des beginns eines pump- oder stroemungsabrisszustandes in einem turbinentriebwerk
DE10321664A1 (de) Diagnosesysteme für turboaufgeladene Motoren
EP1474610B1 (de) Warnung vor pumgrenze oder schaufelschaden bei einer turbomaschine
EP3184754B1 (de) Sensoranordnung und messverfahren für eine turbomaschine
DE102014102213A1 (de) Systeme und Verfahren zur Beeinflussung der Verbrennungsdynamikfrequenzen
EP2789914A1 (de) Verfahren zur Überwachung eines Flammenzustands
DE102016107428A1 (de) Dynamisches Druckverfahren des Detektierens von Flamme-Ein/Aus in Rohrbrennern von Gasturbinen zum Schutz der Maschine
DE10361755B4 (de) System und Verfahren zur Gegendrucküberwachung bei Dampfturbinen unter Verwendung dynamischer Drucksensoren
DE112012004549T5 (de) Diagnoseverfahren und -Systeme für einen Turbolader
EP2805058B1 (de) VERFAHREN ZUR VERMEIDUNG VON PUMPSTÖßEN IN EINEM VERDICHTER
EP2956630B1 (de) Gasturbine und verfahren zum betreiben der gasturbine
CH706940A2 (de) Turbomaschine mit einem Strömungsüberwachungssystem und Verfahren zur Strömungsüberwachung in einer Turbomaschine.
DE102017104414B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen eines Indikators für eine Vorhersage einer Instabilität in einem Verdichter sowie Verwendung
WO2015043915A1 (de) Verfahren zum betreiben einer strömungsmaschine, in der eine mechanische störung auftritt, und strömungsmaschine mit einer vorrichtung zur durchführung des verfahrens
CH710372A2 (de) Turbomaschine mit einem Dichtungselement für variable Spülströmung zwischen einem Übergangsstück und einem Turbinenabschnit.
DE102008002610A1 (de) Verfahren zur (Online-) Betriebsüberwachung und Regelung einer Gasturbinenanlage
DE102018125748A1 (de) Ausfallerkennungssystem eines Kühlluftzufuhrsystems und Ausfallerkennungsverfahren für ein Kühlluftzufuhrsystemeiner Hochdruckturbine
DE112020001492T5 (de) Verdichtersystem
DE3314143A1 (de) Stroemungsabrisserkennungsvorrichtung und -verfahren

Legal Events

Date Code Title Description
AZW Rejection (application)