CN100404797C - 检测透平的透平构件上污染物的方法和设备 - Google Patents

检测透平的透平构件上污染物的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN100404797C
CN100404797C CNB2005800063955A CN200580006395A CN100404797C CN 100404797 C CN100404797 C CN 100404797C CN B2005800063955 A CNB2005800063955 A CN B2005800063955A CN 200580006395 A CN200580006395 A CN 200580006395A CN 100404797 C CN100404797 C CN 100404797C
Authority
CN
China
Prior art keywords
turbine
vibration
performance value
vibration performance
equipment
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2005800063955A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1926309A (zh
Inventor
迈克尔·丹科特
马塞厄斯·奥奇斯纳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN1926309A publication Critical patent/CN1926309A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100404797C publication Critical patent/CN100404797C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/002—Cleaning of turbomachines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

为了检测透平的透平构件上的污染物，规定，在透平运行期间确定至少一个透平构件的至少一个当前振动特征值。优选地将它与振动基准值比较。由此可以识别污染物，因为污染物由于其质量会改变透平构件的振动特征值。

Description

检测透平的透平构件上污染物的方法和设备
本发明涉及一种检测透平尤其用于发电的燃气透平的透平构件上污染物的方法和设备。
在用于发电的透平中，将包含在工质中的能量转换为透平的旋转能，从而推动与透平连接的发电机并制备电功率。
已知一些不同的透平类型，例如燃气透平或蒸汽透平。
在燃气透平中，通常在燃烧室内产生用于推动燃气透平的热燃气，其中作为燃烧器的燃料可例如采用重油或原油。
在这种燃料燃烧时形成含脏物颗粒的热燃气。
热燃气被送往透平的透平叶片，并在这种情况下造成透平叶片圈旋转。
所有与此热燃气接触的透平构件均存在被汚染的危险，因为在受汚染的热燃气与透平构件接触时，至少一部分脏物颗粒会沉积在透平构件上。在这里特别涉及透平叶片。
由于汚染使透平的特性、特别是其效率改变。此外，这些污染物还可能导致透平过载。
这些污染物通常在所涉及的透平构件上形成不希望的敷层，在这里，透平所使用的燃料、环境条件或运行方式，对于多厚和/或多快地形成这些敷层有影响。
这些敷层必须通过清洁所涉及的透平构件除去。
为此，已知这种清洁按固定的检查周期实施。通常事先实行透平构件的外观检查，但在这种情况下必须拆卸至少部分透平，以便能从事这种外观检查。
通过外观检查可例如表明，实际上还不需要清洁或另一方面也许甚至透平构件已经存在损坏。
由于预先规定固定的清洁周期，应抓住或多或少的意外事件作为理想的清洁时刻。
因此本发明所要解决的技术问题是提供一种改善的方法和一种设备，用于检测透平的透平构件上的污染物，借助它们尤其避免拆卸透平。
此外，此方法和设备应当允许确定尽可能最佳的清洁时刻。
上述有关方法的技术问题，按照本发明通过一种用于检测透平的透平构件上汚染的方法得以解决，其中，在透平运行期间确定至少一个透平构件的至少一个当前振动特征值。
在这里，本发明是从下述思想出发，即，尤其透平的旋转构件由于作用在它们上面的力因而发生振动。
这种振动可表现为在其振幅和/或阻尼方面强度或大或小，以及可以从一种快速衰减的冲击直至达到无阻尼的谐波振动。
此外，作为振动特征值可以使用所涉及的透平构件振动的频率。
应当指出，这种振动可以在透平的任何工作状态确定，亦即也能在正常运行时确定。
有利地在透平运行期间确定振动特征值。
加入受污染的热燃气的透平构件的有些振动特性，在透平运行期间，亦即当透平加入热燃气和透平叶片处于旋转之中时才表现出来。
如已提及的那样，在处于运行中的透平构件上作用了一些力，因此所涉及的构件作为反应发生强度或大或小的振动。由此引发振动的方式与构件受污染的程度有关。例如，由于污染物改变了构件的质量。因此在运行期间形成的此构件的振动与无污染的构件相比被更强地阻尼和/或有另一种频率。若现在确定了处于运行中的透平构件的一个此类振动特征值，则由此可以推断透平构件的污染物并确定清洁计划。
按照本发明的另一项有利的扩展设计，在透平停止运行期间确定振动特征值。
在透平停止运行时，透平构件上没有外力作用。但构件的振动特性可能在过去的运行阶段中已经改变。
例如与无污染的构件相比移动了一个有污染物敷层的构件的固有频率。
在透平停止运行时，这例如可以通过例如借助一个脉冲来直接或间接地激励所述构件并测量所形成的构件振动确定。
有利地，将振动特征值与一个对应于无污染的透平构件的振动基准值相比较。例如可以确定已受污染的和相应地同样的但无污染的透平构件的固有频率并将它们互相比较。
当这两个值有差异时便可以推断出所考察的透平构件已受污染。
按另一项有利的扩展设计，所述透平构件是透平叶片。
透平叶片是那些在运行期间与热燃气最强烈接触的透平构件。因此可以估计到，污染物的敷层尤其会在透平叶片上形成并由此影响透平的运行。所以特别有利的是，检查透平的一个、多个或全部透平叶片有关它们当前的振动特征值，以便能及时确定污染。
按一项特别有利的扩展设计，为一些工作类似的透平构件确定至少一个共同的振动特征值。
通常多圈透平叶片前后排列以及先后被热燃气流过。因此一圈叶片的透平叶片，通过平行地向这些透平叶片加入热燃气类似地工作。因此，基于透平尤其在工作叶片的布置方面对称的结构，一圈叶片的透平叶片负荷相同。
按另一项有利的扩展设计，所述透平构件导引热燃气。
此类透平构件不仅指上述透平叶片，而且还指另一些与热燃气接触的构件，例如热燃气输入管道和/或热燃气管。按本发明的此项设计，也可以检查这类透平构件的污染物。
所述振动特征值特别优选地包括所述透平构件的固有频率和/或振动频率和/或振幅和/或阻尼特征值和/或振动-衰减特性。
这些振动特征值可以在运行期间或透平停止运行期间确定。在运行期间，为了确定这些特征值，通常不必单独激励这些要检查的透平构件，因为它们在运行期间基于作用在它们上面的力(例如离心力和/或轻微的不平衡度)反正会被激振。因此，可以确定涉及这一振动或这些振动的相应的振动特征值。
反之，在透平停止运行期间，确定振动特征值大多需要通过直接或间接地例如借助一个脉冲来激励所述透平构件和确定此时形成的振动特征值。
此外，本发明提供了一种检测透平的透平构件上污染物的设备，其中设有至少一个传感器单元，用于确定至少一个透平构件的至少一个当前振动特征值。
在相应的从属权利要求中说明按照本发明的设备其他优选的实施方式。
下面详细说明本发明的一种实施方式。
附图表示按照本发明的用于检测透平的透平构件上污染物的设备。
在图中示出了按照本发明的用于检测透平3的透平构件上污染物的设备1。
透平3优选地涉及一种燃气透平，它的透平叶片由热燃气推动。
为了发电，将透平3连接到发电机5上。
为了检测透平叶片的振动特征值，设有一个传感器单元7。该传感器单元7可以装在透平汽缸的外侧，以及例如记录在传感器单元7旁经过的一个透平叶片排的声频。
此外，传感器单元7可安装在透平汽缸的内部，以及例如记录经过的透平叶片基于感应的测量值。
此外，还可以设想将传感器单元7设计为高度集成以及例如按薄膜的方式敷设在至少一个透平叶片上。在这种情况下读取所检测到的测量值可以不接触和/或无线地实现。
计算装置9包括一个存储器11，其中储存一个振动基准值，该振动基准值与一个无污染、亦即没有敷层的透平叶片对应。
振动特征值或振动基准值可以包括透平构件的固有频率和/或振动频率和/或振幅和/或阻尼特征值和/或振动-衰减特性。在本实施方式中，透平构件是一个或多个透平叶片。
振动特征值的确定在透平3运行期间进行，或与之不同或与之结合，在透平停止运行期间进行。
计算装置9例如可以借助其中使用分析程序的数字计算机实现，分析程序将有关透平叶片的一个或多个被确定的振动特征值与一个或多个储存的振动基准值比较。根据所述的这些值一致或差异的程度，可以例如以人工智能的方法为基础生成维修指令13。

Claims (18)

1.一种检测透平(3)的透平构件上污染物的方法，其特征在于，确定至少一个透平构件的至少一个当前振动特征值。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，确定在所述透平(3)运行期间的振动特征值。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，确定在透平停止运行期间的振动特征值。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述振动特征值与振动基准值进行比较。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述透平构件是透平叶片。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，为一些工作类似的透平构件确定至少一个共同的振动特征值。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，这些工作类似的透平构件是一圈透平叶片。
8.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述透平构件导引热燃气。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述振动特征值包括透平构件的固有频率和/或振动频率和/或振幅和/或阻尼特征值和/或振动-衰减特性。
10.一种检测透平(3)的透平构件上污染物的设备(1)，其特征在于，该设备(1)至少具有用于确定至少一个透平构件的至少一个当前振动特征值的传感器单元(7)。
11.按照权利要求10所述的设备(1)，其特征在于，借助于该设备(1)确定在所述透平(3)运行期间的振动特征值。
12.按照权利要求10或11所述的设备(1)，其特征在于，借助于该设备(1)确定在透平停止运行期间的振动特征值。
13.按照权利要求10所述的设备(1)，其特征在于，该设备(1)具有计算装置(9)，借助它可将振动特征值与储存的振动基准值进行比较。
14.按照权利要求10所述的设备(1)，其特征在于，所述透平构件是透平叶片。
15.按照权利要求10所述的设备(1)，其特征在于，借助所述传感器单元(7)可为一些工作类似的透平构件确定至少一个共同的振动特征值。
16.按照权利要求15所述的设备(1)，其特征在于，这些工作类似的透平构件是一圈透平叶片。
17.按照权利要求10所述的设备(1)，其特征在于，所述透平构件导引热燃气。
18.按照权利要求10所述的设备(1)，其特征在于，所述振动特征值包括所述透平构件的固有频率和/或振动频率和/或振幅和/或阻尼特征值和/或阻尼-衰减特性。
CNB2005800063955A 2004-03-03 2005-03-01 检测透平的透平构件上污染物的方法和设备 Expired - Fee Related CN100404797C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04004981.9 2004-03-03
EP04004981A EP1574674A1 (de) 2004-03-03 2004-03-03 Verfahren und Vorrichtung zur Detektierung von Verunreinigungen an Turbinenbauteilen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1926309A CN1926309A (zh) 2007-03-07
CN100404797C true CN100404797C (zh) 2008-07-23

Family

ID=34814246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005800063955A Expired - Fee Related CN100404797C (zh) 2004-03-03 2005-03-01 检测透平的透平构件上污染物的方法和设备

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20070194773A1 (zh)
EP (2) EP1574674A1 (zh)
JP (1) JP4474459B2 (zh)
CN (1) CN100404797C (zh)
DE (1) DE502005000794D1 (zh)
ES (1) ES2284155T3 (zh)
WO (1) WO2005085602A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8685176B2 (en) * 2006-10-16 2014-04-01 Ecoservices, Llc System and method for optimized gas turbine compressor cleaning and performance measurement
JP5448597B2 (ja) * 2009-06-19 2014-03-19 三菱重工業株式会社 ガスタービン及びこの運転方法
FR2956159B1 (fr) * 2010-02-08 2012-02-10 Snecma Methode de detection automatisee de l'ingestion d'au moins un corps etranger par un moteur a turbine a gaz
CN108916017B (zh) * 2018-06-01 2019-08-23 武汉船用机械有限责任公司 一种船用透平货油泵故障诊断系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4548040A (en) * 1984-05-11 1985-10-22 Elliott Turbomachinery Company, Inc. Method and apparatus for determining when to initiate cleaning of turbocharger turbine blades
US4588885A (en) * 1984-02-07 1986-05-13 International Technical Associates Method of and apparatus for the removal of paint and the like from a substrate
US5618353A (en) * 1993-12-23 1997-04-08 Howmet Corporation Cleaning, method for cleaning internal airfoil cooling passages
DE19801804A1 (de) * 1998-01-19 1999-07-22 Siemens Ag Turbinenschaufel sowie Verfahren zur Inspektion und/oder Reinigung einer Turbinenschaufel
US5986234A (en) * 1997-03-28 1999-11-16 The Regents Of The University Of California High removal rate laser-based coating removal system
US20030085203A1 (en) * 2001-10-18 2003-05-08 Nair N. Kutty Method and apparatus for cleaning generator and turbine components

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2657525C3 (de) * 1976-12-18 1981-02-12 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg Vorrichtung zum Überwachen des abgezogenen Fadens eines OE-Spinnrotors
US4339719A (en) * 1980-07-30 1982-07-13 Electric Power Research Institute, Inc. Conductivity sensor for monitoring corrodents being deposited in a steam turbine
US4335600A (en) * 1980-11-13 1982-06-22 General Electric Company Detecting internal abnormalities in turbines
US5365663A (en) * 1992-04-28 1994-11-22 Westinghouse Electric Corporation Method of attaching a monitor target to a shrouded blade
US5696324A (en) * 1995-05-11 1997-12-09 Iwatsu Electric Co., Ltd. Method and apparatus for predicting the life of an object to be measured using longitudinal waves
US6668655B2 (en) * 2001-09-27 2003-12-30 Siemens Westinghouse Power Corporation Acoustic monitoring of foreign objects in combustion turbines during operation
US7290450B2 (en) * 2003-07-18 2007-11-06 Rosemount Inc. Process diagnostics

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4588885A (en) * 1984-02-07 1986-05-13 International Technical Associates Method of and apparatus for the removal of paint and the like from a substrate
US4548040A (en) * 1984-05-11 1985-10-22 Elliott Turbomachinery Company, Inc. Method and apparatus for determining when to initiate cleaning of turbocharger turbine blades
US5618353A (en) * 1993-12-23 1997-04-08 Howmet Corporation Cleaning, method for cleaning internal airfoil cooling passages
US5986234A (en) * 1997-03-28 1999-11-16 The Regents Of The University Of California High removal rate laser-based coating removal system
DE19801804A1 (de) * 1998-01-19 1999-07-22 Siemens Ag Turbinenschaufel sowie Verfahren zur Inspektion und/oder Reinigung einer Turbinenschaufel
US20030085203A1 (en) * 2001-10-18 2003-05-08 Nair N. Kutty Method and apparatus for cleaning generator and turbine components

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005085602A1 (de) 2005-09-15
EP1725743A1 (de) 2006-11-29
JP4474459B2 (ja) 2010-06-02
CN1926309A (zh) 2007-03-07
DE502005000794D1 (de) 2007-07-12
JP2007526421A (ja) 2007-09-13
ES2284155T3 (es) 2007-11-01
EP1574674A1 (de) 2005-09-14
US20070194773A1 (en) 2007-08-23
EP1725743B1 (de) 2007-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3034812B1 (en) Torque sensor monitoring for gas turbine engine
Li et al. Intelligent fault diagnosis method for marine diesel engines using instantaneous angular speed
CN103823150B (zh) 多传感器联合的汽轮发电机转子匝间短路故障诊断方法
CN100404797C (zh) 检测透平的透平构件上污染物的方法和设备
CN100468036C (zh) 发动机燃油系统故障的检测装置及方法
CN101881221A (zh) 用于检测燃气涡轮发动机回火的方法
US10018596B2 (en) System and method for monitoring component health using resonance
CN108061756A (zh) 基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法
CN106595842B (zh) 一种基于外部传感器的发电机振动监测系统及监测方法
Cardwell et al. The use of eddy current sensors for the measurement of rotor blade tip timing: sensor development and engine testing
WO2013143626A1 (en) Burner arrangement, combustor, gas turbine engine and method for determining a rate of soot deposition in gas turbine combustors
CN102095803A (zh) 用于检测涡轮机转子叶片上的裂纹的方法
CN205593707U (zh) 汽轮发电机组高中压转子动平衡优化装置
CN103850274B (zh) 风力发电机组的基础的质量检测方法及装置
Niccolini Marmont Du Haut Champ et al. Signal processing techniques to detect centrifugal compressors instabilities in large volume power plants
Ponti et al. Estimation methodology for automotive turbochargers speed fluctuations due to pulsating flows
Witos On the modal analysis of a cracking compressor blade
Fan et al. A blade tip-timing method without once-per-revolution sensor for blade vibration measurement in gas turbine engines
WO1982001416A1 (en) Method and apparatus for detecting and identifying excessively vibrating blades of a turbomachine
Lawson Capacitance tip timing techniques in gas turbines
Sloteman Cavitation in high energy pumps-detection and assessment of damage potential
Techy et al. Turbine blade crack detection using blade vibration monitoring: Field study from an operating steam turbine
Kumar et al. Detection of Cracks in Turbomachinery Blades by Online Monitoring
Prieto Comparison of Natural Frequencies for Detection of Cracked Rotor Wheels
CN106768274A (zh) 一种发电机定子绕组端部振动监测系统及监测方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080723

Termination date: 20140301