CN100416042C - 用于监控涡轮机冷却空气系统的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监控一涡轮机(5)的冷却空气系统(3)的方法和装置(1)，其中，向所述涡轮机(5)的至少一个叶片列(7)馈送冷却空气(9)。在根据本发明的一种方法和装置(1)中，测定至少一个集气室(11)内的一空气压力，其中，冷却空气(9)从所述集气室(11)排出并被馈送到所述叶片列(7)内。借助一压力传感器(13)测定的空气压力优选以无线的方式传输给一分析单元(23)。

Description

用于监控涡轮机冷却空气系统的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于监控一涡轮机的冷却系统的方法和装置，其中，向所述涡轮机的至少一个叶片列馈送冷却空气。
背景技术
在燃气轮机中，涡轮叶片上会被加载一种温度很高的驱动气体，所述驱动气体是在一燃烧室内产生的。
为避免涡轮叶片受到损坏，通常会设置一冷却空气系统，借此将用于冷却涡轮叶片的冷却空气馈送到涡轮叶片内部。
因此，涡轮叶片通常构造为具有一定数目冷却空气通道的空心体，借助这些通道可以目标明确地将冷却空气馈送到涡轮叶片内部。
在此过程中，冷却空气流例如在涡轮叶片内部会发生多次转向，最后从冷却空气排出口流出涡轮叶片。
冷却空气通道和/或涡轮叶片的冷却空气进入口和/或冷却空气排出口的直径一般都很小，因此当冷却空气中含有杂质时，这些地方极易出现堵塞现象。
涡轮叶片的冷却空气开口和/或冷却空气通道堵塞往往是涡轮叶片过热的原因所在，特别是冷却空气排出口区域内的过热。
涡轮叶片，尤其是其耐热陶瓷层会因过热而受损。
为避免涡轮机出现这种类型的损坏，已知的做法是为涡轮机设定维护周期，其中，一般须对涡轮机进行至少部分的拆卸，以便通过目测确定涡轮叶片上刚出现或已经出现了的损坏处。
这种已知的方法耗费很大，因为进行维护时涡轮机必须停止工作，这会导致生产停顿。此外，维护措施本身也很繁琐，尤其是往往需要对涡轮机进行至少部分拆卸。
除此之外，也有可能采取上述类型的维护措施后才发现，涡轮机根本没有任何损坏，即意味着，这种措施是多余的；或者涡轮机已有较大程度的损坏，若能较早发现受损之处，就可以避免其受损程度的不断深化。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种有所改进的方法和一种装置，所述方法和装置用于监控一涡轮机的冷却空气系统，其中，向所述涡轮机的至少一个叶片列馈送冷却空气。
根据本发明，这个目的通过一种普通方法而达成，这种方法是，测定至少一个集气室内的空气压力，冷却空气从所述集气室排出并被馈送到叶片列内。
通过这种方法可以及早识别冷却空气进入口和/或冷却空气排出口和/或冷却空气通道的堵塞情况，从而避免涡轮叶片受损。
集气室内的空气压力可用于判断冷却空气在涡轮叶片中流动时的受阻程度。
根据本发明的一种实施方案，集气室布置在涡轮机的一涡轮机壳内。特别优选的方案是，集气室呈环形地布置在一涡轮轴心的周围。
通过对集气室进行这样一种旋转对称布置，可以达到对同样是旋转对称布置的涡轮叶片进行均匀冷却的目的。
根据本发明的一种特别优选的实施方案，集气室由一压缩机供给压缩空气，并通过一冷却空气通道直接与涡轮叶片列连通。
在这个实施方案中，集气室布置在离有待冷却的叶片列很近的地方，从而可以在冷却空气流只有少量压力损失的情况下对叶片列进行有效冷却。
优选借助至少一个布置在集气室内的压力传感器测定空气压力。
特别优选的方案是以无线的方式向一分析单元传输空气压力的一当前值。
本发明的另一种优选实施方案是，根据集气室内空气压力的上升推断出被至少一个涡轮叶片包围的冷却空气进入口、冷却空气排出口、一个涡轮叶片冷却空气通道及其冷却空气通道中的至少一者出现堵塞现象。
当所述构件中的一个发生堵塞时，会由于所馈送的冷却空气回压而导致空气压力上升；如果确实存在堵塞现象，这就是一个很明显的标志。
本发明涉及所述装置的目的通过一种用于监控一涡轮机的冷却空气系统的装置而达成，其中，可向所述涡轮机的至少一个叶片列馈送冷却空气，所述装置具有至少一个布置在一集气室内的压力传感器，其中，冷却空气从所述集气室排出并被馈送到叶片列内。
集气室优选布置在涡轮机的一涡轮机壳内。
根据一种实施方案，集气室呈环形地布置在一涡轮轴心的周围。
根据特别优选的方案，所述装置此外还包括一用于向集气室提供压缩空气的压缩机，其中，集气室通过一冷却空气通道直接与涡轮叶片列连通。
特别有利的方案是，压力传感器可以无线方式向一分析单元传输一当前空气压力。
附图说明
下面借助附图对本发明的一个实施例作进一步说明，其中：
附图为一本发明的用于监控一涡轮机的冷却系统的装置。
具体实施方式
附图显示一根据本发明的装置1，借助所述装置可以对一涡轮机5的一冷却空气系统3进行监控。
在所示实施例中，涡轮机5包括四个构造为工作叶片的涡轮叶片列7。从热气流动方向上看通常布置在各个工作叶片列前面的导向叶片列在实施例中没有显示。
根据本发明，冷却空气系统3同样还可用于冷却导向叶片列。
热负荷最大的叶片列7是在热气方向上离热驱动气体最近的那部分叶片列。
因此在所示实施例中，冷却空气系统3设计用于冷却前两个叶片列7。但也可以作此设想，即，冷却系统3只设计用于冷却其中一个叶片列7，尤其是第一个叶片列，或者设计用于冷却多个或所有叶片列7。
叶片列7的涡轮叶片构造为可向其馈送冷却空气9的空心体。
为此，涡轮叶片的内部通常具有一定数目的、可引导冷却空气9流动的涡轮叶片冷却空气通道。此外，涡轮叶片还具有冷却空气进入口和冷却空气排出口。
针对上述有关在涡轮叶片内部馈送冷却空气的细节问题，附图未作详细显示。
冷却空气9由一压缩机19提供，所述压缩机19向集气室11输送用作冷却空气9的压缩空气。
所述集气室11位于一涡轮机壳15的内部，并旋转对称和呈环形地布置在一涡轮轴心17的周围。
每个集气室11分别配有至少一个用于测定集气室11内空气压力的压力传感器13，所述压力传感器优选为无线传感器，与一分析单元23相连。
供给集气室11用于冷却叶片列7的冷却空气9通过冷却空气通道21被馈送到涡轮叶片列7内。
借助压力传感器13可探测到冷却空气通道21或/和涡轮叶片的冷却空气进入口或/和涡轮叶片的冷却空气排出口或/和涡轮叶片冷却空气通道是否出现堵塞现象，因为这种堵塞会导致至少一个集气室11内的冷却空气9的回压，从而致使各个集气室11内的空气压力上升。
当出现这样一种空气压力上升的情况时，分析单元23会探测到这一情况，并生成例如一相应的报警或故障信号用以提醒涡轮机5的操作人员。
根据本发明，优选测定至少一个集气室11内的冷却空气9的绝对气压或其变化情况。针对第一个工作叶片列，测定的是中央空心轴和第一个涡轮叶轮之间的空气压力；相应地，针对第二个工作叶片列，测定的是第一个涡轮叶轮和第二个涡轮叶轮之间的空气压力。

Claims (8)

1. 一种用于监控一涡轮机(5)的冷却空气系统(3)的方法，其中，向所述涡轮机(5)的至少一个工作叶片列(7)馈送冷却空气(9)，其特征在于，
测定至少一个集气室(11)内的一空气压力，所述集气室布置在一转动的工作叶片轴的内部，所述冷却空气(9)从所述集气室(11)排出并被馈送到所述工作叶片列(7)，以及以无线的方式向一分析单元(23)传输所述空气压力的一当前值。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述集气室(11)呈环形地布置在一涡轮轴心(17)的周围。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述集气室(11)由一压缩机(19)供给压缩空气，并通过一冷却空气通道(21)直接与所述工作叶片列(7)连通。
4. 根据权利要求1至3中的任一项权利要求所述的方法，其特征在于，
借助至少一个压力传感器(13)测定所述空气压力。
5. 根据权利要求1至4中的任一项权利要求所述的方法，其特征在于，
根据空气压力的上升推断出被至少一个涡轮叶片包围的冷却空气进入口、冷却空气排出口、一涡轮叶片冷却空气通道和所述冷却空气通道(21)中的至少一者出现堵塞现象。
6. 一种用于监控一涡轮机(5)的冷却空气系统(3)的装置(1)，其中，可向所述涡轮机(5)的至少一个工作叶片列(7)馈送冷却空气(9)，其特征在于，
所述装置包括至少一个布置在一转动的工作叶片轴内部的集气室(11)，其中，所述冷却空气(9)从所述集气室(11)排出并被馈送到所述工作叶片列(7)，和至少一个布置在所述集气室(11)内的压力传感器(13)，所述压力传感器(13)可以无线方式向一分析单元(23)传输一当前空气压力。
7. 根据权利要求6所述的装置(1)，其特征在于，
所述集气室(11)呈环形地布置在一涡轮轴心(17)的周围。
8. 根据权利要求6或7所述的装置(1)，其特征在于，
所述装置包括一用于向所述集气室(11)提供压缩空气的压缩机(19)，其中，所述集气室(11)通过一冷却空气通道(21)直接与所述工作叶片列(7)连通。
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