DE102012100170A1

DE102012100170A1 - Verfahren, Systeme und Vorrichtungen zum Erkennen von Materialdefekten in Brennkammern von Verbrennungskraft-Turbinenmaschinen

Info

Publication number: DE102012100170A1
Application number: DE102012100170A
Authority: DE
Inventors: Anthony Wayne Krull; Saurav Dugar; Gilbert O. Kraemer; Dullal Ghosh; Tejas Bharat Shinde
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-01-10
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2012-07-12
Also published as: FR2970333B1; US8720257B2; CN102608163A; US20120176248A1; JP2012145101A; FR2970333A1

Abstract

Ein Verfahren zum Erkennen von Defekten in einem Verbrennungskanal einer Turbinenmaschine, während die Turbinenmaschine in Betrieb ist, wobei der Verbrennungskanal eine Innenfläche aufweist, die während des Betriebs dem Heißgasströmungsweg ausgesetzt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer ersten Elektrode, die elektrisch mit dem Verbrennungskanal verbunden ist, Bereitstellen einer zweiten Elektrode, die sich in dem Heißgasströmungsweg befindet; Anlegen einer Spannung an die erste Elektrode und die zweite Elektrode und Erfassen von zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode fließendem Strom.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verfahren, Systeme und Vorrichtungen zum Erkennen von Defekten, einschließlich Oberflächendefekten, die in industriellen Fertigungsprozessen, Maschinen oder ähnlichen Systemen auftreten können. Insbesondere, aber nicht darauf beschränkt, betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren, Systeme und Vorrichtungen bezüglich der Erkennung von Defekten, die sich an Bauteilen bilden, wie z. B. den in Brennkammer, die den Heißgasen von Verbrennungskraft-Turbinenmaschinen ausgesetzt ist, gefundenen.
Im Allgemeinen kann eine Verbrennungskraft-Turbinenmaschine im Betrieb einen Brennstoff mit von einem Verdichter gelieferter Druckluft verbrennen. Wie hierin verwendet und sofern nicht anders besonders angegeben, ist vorgesehen, dass eine Verbrennungskraft-Turbinenmaschine alle Typen von Turbinen oder Rotations-Verbrennungskraftmaschinen beinhaltet, einschließlich Gasturbinenmaschinen, Flugzeugtriebwerke usw. Der resultierende Heißgasstrom, der gewöhnlich als das Arbeitsfluid bezeichnet wird, wird durch den Turbinenteil der Maschine expandiert. Die Wechselwirkung des Arbeitsfluids mit den Laufschaufeln des Turbinenteils verursacht die Drehung der Turbinenwelle. Auf diese Weise wird die im Brennstoff enthaltene Energie in die mechanische Energie der rotierenden Welle umgewandelt, die dann zum Beispiel zum Drehen der Laufschaufeln des Verdichters, so dass die für die Verbrennung benötigte Druckluftversorgung erzeugt wird, und der Wicklungen eines Generators, so das Elektrizität erzeugt wird, verwendet werden kann. Es ist erkennbar, dass mit dem Heißgasweg in Kontakt befindliche Bauteile während des Betriebs eine hohe Beanspruchung durch extreme mechanische und thermische Belastungen erfahren. Dies beruht auf den extremen Temperaturen und der Geschwindigkeit des Arbeitsfluids sowie der Umdrehungsgeschwindigkeit der Turbine. Während höhere Zündtemperaturen zunehmend effizienteren Wärmekraftmaschinen entsprechen, bringt die Technik die in diesen Anwendungen verwendeten Werkstoffe ständig weiter an ihre Grenzen.
Bauteilversagen, sei es aufgrund extremer Temperatur, mechanischer Belastung oder einer Kombination von beiden, bleibt weiterhin ein bedeutendes Anliegen bei Verbrennungskraft-Turbinenmaschinen. Ein Großteil von Ausfällen kann auf Materialermüdung zurückgeführt werden, die meist durch das Einsetzen eines Risswachstums angekündigt wird. Im Besonderen bleibt die durch Materialermüdung verursachte Bildung von Rissen eine Hauptanzeichen dafür, dass ein Bauteil die Grenze seiner Nutzungsdauer erreicht hat und sich möglicherweise dem Ausfall nähert. Die Fähigkeit, die Bildung von Rissen zu erkennen, bleibt eine wichtige Aufgabe der Industrie, insbesondere hinsichtlich der katastrophalen Schäden, die der Ausfall eines einzelnen Bauteils möglicherweise verursachen kann. Ein derartiges Ausfallereignis kann eine Kettenreaktion auslösen, die abströmseitige Systeme und Bauteile zerstört, die dann umfassende Reparaturen und lange zwangsweise Ausfallzeiten erforderlich machen.
Eine Möglichkeit, wie die Nutzungsdauer von Heißgaswegbauteilen verlängert werden kann, besteht durch die Verwendung von Schutzbeschichtungen, wie z. B. Wärmedämmschichten. Im Allgemeinen werden freiliegende Oberflächen mit diesen Beschichtungen überzogen und die Beschichtungen isolieren das Bauteil gegen die extremsten Temperaturen des Heißgaswegs. Wie der Durchschnittsfachmann erkennt, verschleißen oder fragmentieren diese Beschichtungsarten aber während der Benutzung – ein Prozess, der gewöhnlich als „Beschichtungsablösung” oder „Ablösung” bezeichnet wird. Ablösung kann zur Bildung und zum Wachstum von unbeschichteten oder freiliegenden Bereichen an einzelnen Stellen oder Stücken auf der Oberfläche des betroffenen Bauteils führen. Diese ungeschützten Bereiche erfahren höhere Temperaturen und unterliegen daher einer schnelleren Schädigung, einschließlich der verfrühten Bildung von Ermüdungsrissen und anderen Defekten. In Verbrennungskraft-Turbinenmaschine ist die Beschichtungsablösung bei Turbinenlaufschaufeln und Bauteilen in der Brennkammer, wie z. B. dem Übergangsstück, eine besondere Besorgnis. Die Früherkennung von Beschichtungsablösung macht es einem Betreiber möglich, Gegenmaßnahmen zu ergreifen, bevor das Bauteil durch die höhere thermische Beanspruchung völlig beschädigt wird.
Die Betreiber von Verbrennungskraft-Turbinenmaschine wollen zwar die Verwendung von abgenutzten oder geschwächten Bauteilen vermeiden, bei denen das Risiko besteht, dass sie während des Betriebs versagen, sie haben aber auch das Widerstreitende Interesse, Bauteile nicht verfrüht zu ersetzen, bevor ihre Nutzungsdauer erschöpft ist. Das heißt, Betreiber wollen die Nutzungsdauer jedes Bauteils erschöpfen, dadurch Ersatzteilkosten auf ein Mindestmaß herabsetzen und gleichzeitig die Häufigkeit von Maschinenstillstandszeiten, damit ein Teileaustausch stattfinden kann, verringern. Dementsprechend ist die genaue Erkennung von Rissen und/oder Beschichtungsablösung an Maschinenbauteilen ein bedeutender Wunsch der Industrie. Konventionelle Verfahren erfordern aber im Allgemeinen regelmäßige Sichtprüfungen von Teilen. Die Sichtprüfung ist zwar nützlich, aber zeitraubend und erfordert, dass die Maschine für einen längeren Zeitraum abgestellt wird.
Die Fähigkeit, Bauteile im Heißgasweg bei in Betrieb befindlicher Maschine auf Rissbildung und die Ablösung von Schutzbeschichtungen zu überwachen, bleibt weiterhin ein schon lange bestehender Wunsch. Was benötigt wird, ist ein System, mit dem die Rissbildung und Ablösung überwacht werden kann, während die Maschine in Betrieb ist, so dass erforderliche Maßnahmen ergriffen werden können, bevor ein Ausfallereignis eintritt oder eine bedeutende Bauteilbeschädigung realisiert wird. Ein derartiges System kann auch die Lebensdauer von Bauteilen verlängern, da die Notwendigkeit des Teileaustauschs auf tatsächlicher, gemessener Abnutzung basiert werden kann anstatt auf erwarteten Werten. Außerdem würde ein solches System die Notwendigkeit oder Häufigkeit der Durchführung von Prüfungen wie z. B. Sichtprüfungen verringern, die das Abstellen der Maschine erfordern. In dem Maße, in dem diese Aufgaben auf kosteneffektive Weise erzielt werden können, würde der Wirkungsgrad gesteigert und das Interesse der Industrie wäre hoch.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung beschreibt also ein System zum Erkennen von Defekten in einem Verbrennungskanal eines Verbrennungssystems einer Verbrennungskraft-Turbinenmaschine, während die Verbrennungskraft-Turbinenmaschine in Betrieb ist, wobei der Verbrennungskanal eine Innenfläche aufweist, die während des Betriebs den Verbrennungsgasen des Heißgasströmungswegs ausgesetzt ist. In einer Ausführungsform beinhaltet das System: eine auf der Innenfläche des Verbrennungskanals angeordnete Isolatorbeschichtung; eine erste Elektrode, die elektrisch mit dem Verbrennungskanal verbunden ist; eine zweite Elektrode, die sich im Heißgasströmungsweg befindet; eine Einrichtung zum Induzieren einer Spannung an der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode und eine Einrichtung zum Erfassen von zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode fließendem Strom.
Die vorliegende Erfindung beschreibt ferner ein Verfahren zum Erkennen von Defekten in einem Verbrennungskanal eines Verbrennungskraftsystems einer Verbrennungskraft-Turbinenmaschine, während die Verbrennungskraft-Turbinenmaschine in Betrieb ist, wobei der Verbrennungskanal eine Innenfläche aufweist, die während des Betriebs den Verbrennungsgasen des Heißgasströmungswegs ausgesetzt ist. In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren die folgenden Schritte: Bereitstellen einer ersten Elektrode, die elektrisch mit dem Verbrennungskanal verbunden ist, Bereitstellen einer zweiten Elektrode, die sich in dem Heißgasströmungsweg und innerhalb oder in der Nähe des Verbrennungskanals befindet; Anlegen einer Spannung an die erste Elektrode und die zweite Elektrode und Erfassen von zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode fließendem Strom.
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Begleitzeichnungen und den angehängten Ansprüchen besser verständlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Merkmale dieser Erfindung werden durch sorgfältiges Untersuchen der folgenden ausführlicheren Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit den Begleitzeichnungen vollständiger verstanden und erkannt, in denen:
1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Turbinenmaschine ist, in der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können;
2 eine Schnittansicht eines beispielhaften Verdichters ist, der in der Gasturbinenmaschine von 1 verwendet werden kann;
3 eine Schnittansicht einer beispielhaften Turbine ist, die in der Gasturbinenmaschine von 1 verwendet werden kann;
4 eine Schnittansicht einer beispielhaften Brennkammer ist, die in der Gasturbinenmaschine von 1 verwendet werden kann und in der die vorliegende Erfindung eingesetzt werden kann;
5 eine perspektivische Schnittmodellzeichnung einer beispielhaften Brennkammer ist, in der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können; und
6 eine Querschnittansicht eines Übergangsstücks und ein System zur Überwachung von Materialdefekten gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1, wobei jetzt auf die Figuren Bezug genommen wird, zeigt eine schematische Darstellung einer Gasturbinenmaschine 100, in der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können. Im Allgemeinen funktionieren Gasturbinenmaschinen, indem sie einem druckbeaufschlagten Heißgasstrom, der durch die Verbrennung eines Brennstoffs in einem Strom von Druckluft erzeugt wird, Energie entziehen. Wie in 1 gezeigt wird, kann die Gasturbinenmaschine 100 mit einem Axialverdichter 106, der über eine gemeinsame Welle oder einen gemeinsamen Rotor mechanisch mit einem/einer abströmseitigen Turbinenteil oder Turbine 110 verbunden ist, und einem Verbrennungssystem 112, das, wie gezeigt, eine Rohrbrennkammer ist, die zwischen dem Verdichter 106 und der Turbine 110 positioniert ist, ausgebildet sein.
2 zeigt eine Ansicht eines Axialverdichters 106, der in der Gasturbinenmaschine 100 verwendet werden kann. Wie gezeigt, kann der Verdichter 106 eine Vielzahl von Stufen aufweisen. Jede Stufe kann eine Reihe von Verdichterlaufschaufeln 120 gefolgt von einer Reihe von Verdichterleitschaufeln 122 beinhalten. Eine erste Stufe kann so eine Reihe von Verdichterlaufschaufeln 120 beinhalten, die sich um eine mittige Welle drehen, gefolgt von einer Reihe von Verdichterleitschaufeln 122, die während des Betriebs unbeweglich bleiben. Die Verdichterleitschaufeln 122 sind im Allgemeinen in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet und um die Drehachse befestigt. Die Verdichterlaufschaufeln 120 sind in Umfangsrichtung um die Achse des Rotors voneinander beabstandet angeordnet und drehen sich während des Betriebs um die Welle. Wie der Durchschnittsfachmann erkennen wird, sind die Verdichterlaufschaufeln 120 so konfiguriert, dass sie, wenn sie um die Welle gedreht werden, der/dem durch den Verdichter 106 strömenden Luft oder Arbeitsfluid kinetische Energie verleihen. Wie der Durchschnittsfachmann erkennen wird, kann der Verdichter 106 über die in 2 gezeigten Stufen hinaus noch viele weitere Stufen haben. Jede zusätzliche Stufe kann eine Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordneten Verdichterlaufschaufeln 120 gefolgt von einer Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordneten Verdichterleitschaufeln 122 beinhalten.
3 zeigt eine Teilansicht eines/einer beispielhaften Turbinenteils oder Turbine 110, die in einer Gasturbinenmaschine 100 verwendet werden kann. Die Turbine 110 kann eine Vielzahl von Stufen beinhalten. Drei beispielhafte Stufen sind abgebildet, in der Turbine 110 können aber mehr oder weniger Stufen vorhanden sein. Eine erste Stufe beinhaltet eine Vielzahl von Turbinenschaufeln oder Turbinenlaufschaufeln 126, die sich während des Betriebs um die Welle drehen, und eine Vielzahl von Düsen oder Turbinenleitschaufeln 128, die während des Betriebs unbewegt bleiben. Die Turbinenleitschaufeln 128 sind im Allgemeinen in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet und um die Drehachse befestigt. Die Turbinenlaufschaufeln 126 können zur Drehung um die Welle (nicht gezeigt) an einem Turbinenrad (nicht gezeigt) angebracht sein. Eine zweite Stufe der Turbine 110 ist ebenfalls abgebildet. Die zweite Stufe beinhaltet desgleichen eine Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordneten Turbinenleitschaufeln 128 gefolgt von einer Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordneten Turbinenlaufschaufeln 126, die ebenfalls zur Drehung an einem Turbinenrad montiert sind. Eine dritte Stufe ist ebenfalls abgebildet und beinhaltet desgleichen eine Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordneten Turbinenleitschaufeln 128 und Turbinenlaufschaufeln 126. Es ist zu erkennen, dass die Turbinenleitschaufeln 128 und die Turbinenlaufschaufeln 126 im Heißgasweg der Turbine 110 liegen. Die Strömungsrichtung der heißen Gase durch den Heißgasweg wird von dem Pfeil angezeigt. Wie der Durchschnittsfachmann erkennen wird, kann die Turbine 110 über die in 3 gezeigten Stufen hinaus noch viele weitere Stufen haben. Jede zusätzliche Stufe kann eine Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordneten Turbinenleitschaufeln 128 gefolgt von einer Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordneten Turbinenlaufschaufeln 126 beinhalten.
Eine Gasturbinenmaschine der oben beschriebenen Art kann wie folgt funktionieren. Die Drehung von Verdichterlaufschaufeln 120 im Axialkompressor 106 verdichtet einen Luftstrom. In der Brennkammer 112, die unten noch ausführlicher beschrieben wird, wird Energie freigesetzt, wenn die Druckluft mit einem Brennstoff vermischt und entzündet wird. Der sich daraus ergebende Strom heißer Gase aus der Brennkammer 112 kann dann über die Turbinenlaufschaufeln 126 gelenkt werden, was die Drehung der Turbinenlaufschaufeln 126 um die Welle hervorrufen kann und so die Energie des heißen Gasstroms in die mechanische Energie der rotierenden Welle umwandelt. Die mechanische Energie der Welle kann dann verwendet werden, um die Drehung der Verdichterlaufschaufeln 120 anzutreiben, so dass die notwendige Druckluftversorgung erzeugt wird, und beispielsweise auch einen Generator zum Erzeugen von Elektrizität.
Bevor weiter fortgeschritten wird, versteht es sich, dass es zum deutlichen Mitteilen der vorliegenden Erfindung notwendig wird, Terminologie zu wählen, die sich auf gewisse Teile oder Maschinenbauteile einer Turbinenmaschine und verwandter Systeme, insbesondere das Brennkammersystem, bezieht und diese beschreibt. Es wird möglichst immer Industrieterminologie verwendet und auf eine Weise eingesetzt, die mit ihrer akzeptierten Bedeutung übereinstimmt. Es ist aber vorgesehen, dass jede derartige Terminologie eine breite Bedeutung erhält und nicht eng ausgelegt wird, so dass die hierin beabsichtigte Bedeutung und der Umfang der angehängten Ansprüche unangemessen eingeschränkt wird. Der Durchschnittsfachmann weiß, dass ein bestimmtes Bauteil oft mit mehreren verschiedenen Begriffen bezeichnet wird. Außerdem kann, was hierin als einzelnes Teil beschrieben wird, in einem anderen Zusammenhang als aus mehreren Einzelteilen bestehend beschrieben werden oder was hierin als mehrere Einzelteile umfassend beschrieben wird, kann als einzelnes Teil gestaltet und in einigen Fällen als einzelnes Teil bezeichnet werden. Von daher ist beim Verstehen des hierin beschriebenen Umfangs der Erfindung nicht nur die bereitgestellte Terminologie und Beschreibung zu beachten, sondern auch der/die hierin vorgesehene Aufbau, Konfiguration, Funktion und/oder Nutzung des Bauteils.
Außerdem werden hierin möglicherweise mehrere beschreibende Begriffe regelmäßig verwendet und es mag nützlich sein, diese Begriffe an dieser Stelle zu definieren. Diese Begriffe und ihre Definition angesichts ihrer Nutzung hierin sind wie folgt. Der Begriff „Laufschaufel” ohne weitere Genauigkeit im Detail ist eine Bezugnahme auf die rotierenden Schaufeln des Verdichters oder der Turbine, die sowohl Verdichterlaufschaufeln als auch Turbinenlaufschaufeln beinhalten. Der Begriff „Leitschaufel” ohne weitere Genauigkeit im Detail ist eine Bezugnahme auf die fest eingebauten Schaufeln des Verdichters oder der Turbine, die sowohl Verdichterlaufschaufeln als auch Turbinenlaufschaufeln beinhalten. Der Begriff „Schaufeln” wird hierin zur Bezeichnung beider Schaufeltypen verwendet. Der Begriff „Schaufel” schließt daher ohne weitere Genauigkeit im Detail alle Schaufeltypen von Turbinenmaschinen ein, einschließlich Verdichterlaufschaufeln, Verdichterleitschaufeln, Turbinenlaufschaufeln und Turbinenleitschaufeln. Des Weiteren sind, wie hierin verwendet, „abströmseitig” und „zuströmseitig” Begriffe, die eine Richtung im Verhältnis zur Strömung eines Fluids wie z. B. des Arbeitsfluids durch die Turbine anzeigen. Von daher bezieht sich der Begriff „abströmseitig” auf eine Richtung, die der Richtung der Arbeitsfluidströmung allgemein entspricht, und der Begriff „zuströmseitig” bezieht sich allgemein auf die Richtung, die der Strömungsrichtung des Arbeitsfluids entgegengesetzt ist. Die Begriffe „vordere” oder „Vorder-” und „hintere” oder „Hinter-” beziehen sich im Allgemeinen auf die relative Position in Bezug auf das vordere Ende und das hintere Ende der Turbinenmaschine (d. h. der Verdichter ist das vordere Ende der Maschine und das Ende mit der Turbine ist das hintere Ende). Gelegentlich, was hinsichtlich der Beschreibung deutlich sein wird, können sich die Begriffe „Vorder-” und „Hinter-” auf die Drehrichtung für rotierende Teile beziehen. In diesem Fall ist die „Vorderkante” eines rotierenden Teils die Kante, die in der Drehung vorn liegt, und die „Hinterkante” ist die Kante, die nachfolgt.
Der Begriff „radial” bezieht sich auf eine zu einer Achse lotrechte Bewegung oder Position. Oft müssen Teile beschrieben werden, die sich an unterschiedlichen radialen Position in Bezug auf die Achse befinden. In diesem Fall kann, wenn ein erstes Bauteil näher an der Achse liegt als ein zweites Bauteil, hierin angegeben werden, dass der erste Bauteil „radial einwärts” oder „innenliegend” vom zweiten Bauteil ist. Wenn dagegen das erste Bauteil weiter von der Achse entfernt ist als das zweite Bauteil, kann hierin angegeben werden, dass das erste Bauteil „radial auswärts” oder „außenliegend” vom zweiten Bauteil ist. Der Begriff „axial” bezieht sich auf eine zu einer Achse parallele Bewegung oder Position. Schließlich beziehen sich die Begriffe „in Umfangsrichtung” oder „Winkelposition” auf eine Bewegung oder Position um eine Achse.
Die 4 und 5 zeigen eine beispielhafte Brennkammer 130, die in einer Gasturbinenmaschine verwendet werden kann und in der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Wie der Durchschnittsfachmann erkennen wird, kann die Brennkammer 130 ein Kopfende 163 aufweisen, das allgemein verschiedene Verteiler beinhaltet, die der Brennkammer die/den notwendige(n) Luft und Brennstoff zuführen, und einen Abschlussdeckel 170. Eine Vielzahl von Brennstoffleitungen 137 kann durch den Abschlussdeckel 170 zu Brennstoffdüsen oder Brennstoffeinspritzdüsen 138 verlaufen, die am hinteren Ende einer vorderen Gehäuse- oder Kappenanordnung 140 positioniert sind. Es ist zu erkennen, dass die Kappenanordnung 140 eine allgemein zylindrische Form hat und an einem vorderen Ende am Abschlussdeckel 170 befestigt ist.
Im Allgemeinen führen die Brennstoffeinspritzdüsen 138 ein Gemisch aus Brennstoff und Luft zur Verbrennung zusammen. Der Brennstoff kann beispielsweise Erdgas sein und die Luft kann vom Verdichter zugeführte Druckluft sein (ihr Strömungsweg wird in 4 mit mehreren Pfeilen angedeutet). Wie der Durchschnittsfachmann erkennt, befindet sich abströmseitig von den Brennstoffeinspritzdüsen 139 eine Brennraum 180, in der die Verbrennung stattfindet. Der Brennraum 180 wird allgemein von einer Buchse 146 definiert, die in einer Strömungshülle 144 eingeschlossen ist. Zwischen der Strömungshülle 144 und der Buchse 146 ist ein Ringraum ausgebildet. Von der Buchse 146 bildet ein Übergangsstück 148 den Übergang der Strömung von dem kreisförmigen Querschnitt der Buchse zu einem ringförmigen Querschnitt, während sie abströmseitig zum Turbinenteil (in 4 nicht gezeigt) fließt. Eine Übergangsstückprallhülle 150 (im Folgenden „Prallhülle 150”) kann das Übergangsstück 148 umschließen, so dass es auch einen Ringraum zwischen der Prallhülle 150 und dem Übergangsstück 140 bildet. Am abströmseitigen Ende des Übergangsstücks 148 kann ein hinterer Übergangsstückrahmen 152 die Strömung des Arbeitsfluids in Richtung auf die Schaufelblätter richten, die in der ersten Stufe der Turbine 110 angeordnet sind. Es versteht sich, dass die Strömungshülle 144 und die Prallhülle 150 gewöhnlich durch sie hindurch ausgebildete Prallöffnungen (in 4 nicht gezeigt) haben, die eine Druckluftprallströmung vom Verdichter 106 in die zwischen der Strömungshülle 144 und der Buchse 146 und zwischen der Prallhülle 150 und dem Übergangsstück 148 gebildeten Hohlräume eintreten lassen. Die Druckluftströmung durch die Prallöffnungen kühlt die Außenflächen der Buchse 146 und des Übergangsstücks 148 durch Konvektion.
Bezug nehmend auf 6, ist ein System zur Überwachung von Materialdefekten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Dieses Ausführungsbeispiel wird im Verhältnis zur Nutzung in dem Übergangsstück 148 des Verbrennungssystems beschrieben. Wie unten vorgesehen, ist aber zu verstehen, dass diese Beschreibung nur beispielhaft ist und dass die vorliegende Erfindung mit anderen Kanälen verwendet werden kann, durch die Verbrennungsgase oder heiße Gase strömen, einschließlich der Buchse 146. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Innenfläche des Übergangsstücks 148 mit einer Isolatorbeschichtung 161 beschichtet sein. In einigen Ausführungsformen kann die Isolatorbeschichtung 161 eine Wärmedämmschicht umfassen. Insbesondere kann in gewissen bevorzugten Umfeldern eine Zirkoniumdioxid-Wärmedämmschicht verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf diesen Beschichtungstyp begrenzt. Jede Beschichtung, die, relativ gesehen, eine elektrische Isolierung bietet, kann verwendet werden. Das heißt, es kann jede Beschichtung verwendet werden, die zur Verwendung im Turbinenumfeld geeignet ist und sich als elektrisch weniger leitfähig als die darunterliegende Konstruktion des Übergangsstücks 148 oder Verbrennungskanals erweist. Es versteht sich, dass die Isolatorbeschichtung auch eine elektrische Leitfähigkeit haben kann, die geringer als die der Verbrennungsgase ist, die während des Maschinenbetriebs durch das Übergangsstück 148 strömen. In einigen Umfeldern kann die Isolatorbeschichtung aus keramischen Werkstoffen, Korrosionsbeschichtungen oder Verbrennungsprodukten bestehen.
Wie gezeigt, kann eine erste Elektrode 163 elektrisch mit dem Übergangsstück 148 verbunden sein. Es versteht sich, dass das Übergangsstück 148 metallisch sein kann und eine hohe elektrische Leitfähigkeit haben kann. Eine zweite Elektrode 164 kann so positioniert sein, dass sie dem Heißgasweg elektrisch ausgesetzt ist (und nicht mit dem Übergangsstück 148 verbunden ist). Eine mögliche Methode hierfür besteht darin, dass die zweite Elektrode 164 durch das Übergangsstück 148 hindurchgeführt wird, aber durch ein(e) elektrisch isolierende(s) Material oder Struktur 165 elektrisch vom Übergangsstück 148 isoliert wird, während sie auch eine leitende Spitze 166 hat, die dem Heißgasweg ausgesetzt ist, wie in 6 gezeigt wird. Von daher kann die zweite Elektrode 164 wenigstens teilweise so positioniert sein, dass sie dem Heißgasströmungsweg ausgesetzt ist und in der Nähe der ersten Elektrode 163 ist. In einem Ausführungsbeispiel kann die zweite Elektrode 164 abströmseitig von der ersten Elektrode 163 und/oder abströmseitig von dem Übergangsstück 148 (oder zu seinem abströmseitigen Ende hin) positioniert sein. Die zweite Elektrode 164 kann aus Werkstoffen hergestellt sein, die den Unbilden des Heißgasströmungswegs standhalten können. Beispielsweise kann die leitende Spitze 166 der zweiten Elektrode 164 aus Kupfer, Silber, Mangan, Silizium oder anderen geeigneten Materialien hergestellt sein.
Die erste Elektrode 163 und die zweite Elektrode 164, wie in 6 gezeigt, können mit einem Steuergerät 170 verbunden sein. Das Steuergerät 170 kann eine Spannungsquelle beinhalten, die zum Anlegen einer Spannung an die zwei Elektroden 163, 164 konfiguriert ist. Die Spannungsquelle kann beliebige konventionelle Systeme oder Geräte beinhalten, die eine Strom- oder Spannungsversorgung haben. Das Steuergerät 170 kann auch ein Amperemeter oder ähnliches Messgerät zum Ermitteln oder Erkennen, ob Strom zwischen den zwei Elektroden 163, 164 fließt, und/oder zum Messen der Stärke des zwischen den zwei Elektroden 163, 164 fließenden Stroms beinhalten.
Während des normalen Betriebs versteht es sich, dass vom Steuergerät 170 kein oder relativ wenig Strom als zwischen den zwei Elektroden 163, 164 fließend erfasst wird. Dies beruht auf der elektrischen Isolierung der Isolatorbeschichtung 161, die die Innenfläche des Übergangsstücks 148 bedeckt. Das heißt, die Isolatorbeschichtung 161 kann die an das Übergangsstück 148 angelegte Spannung von den heißen Gasen des Strömungswegs trennen. Wenn aber an einer Stelle entlang dem Inneren des Übergangsstücks 148 ein Riss entsteht, versteht es sich, dass er die Isolatorbeschichtung 161 schwächen kann und im Endeffekt einen Defekt 173 verursachen kann, wie in 6 gezeigt. Spezifischer kann der Riss schließlich eine Ablösung der Wärmedämmschicht (oder anderen Isolatorbeschichtung) verursachen, so dass ein freiliegendes Stück oder ein freiliegender Teil oder Bereich der elektrisch leitfähigeren Oberfläche des Übergangsstücks 148 während des Maschinenbetriebs den heißen Gasen des Strömungswegs ausgesetzt wird.
Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass die Verbrennungsgase des Heißgasströmungswegs relativ elektrisch leitfähig sind und dass sich ein elektrischer Stromkreis 180 bilden kann, wenn die Oberfläche des Übergangsstücks 148 freigelegt wird. Das heißt, dass die heißen Gase Elektrizität zwischen der freiliegenden Oberfläche des Übergangsstücks 148 (die aufgrund der durch einen Defekt 173 in dem Übergangsstück 148 verursachten Erosion oder Ablösung freigelegt wurde) und der leitenden Spitze 166 der zweiten Elektrode 164 leiten können. Von daher erkennt das Steuergerät 170, dass Strom zwischen den zwei Elektroden 163, 164 fließt und der elektrische Stromkreis 180 gebildet wurde. In Ausführungsbeispielen kann die Erkennung des Stromkreises 180 das System zum Geben eines Warnhinweises veranlassen, dass ein Defekt 173 wahrscheinlich ist und/oder dass Gegenmaßnahmen getroffen werden sollten. Die Empfindlichkeit des Systems kann eingestellt werden, indem verschiedene Spannungen verwendet werden oder erfordert wird, dass gewisse Stromschwellenwerte erfüllt werden müssen, bevor ein Warnhinweis ausgegeben wird.
In einer alternativen Ausführungsform kann ein während des normalen Betriebs zwischen den zwei Elektroden 163, 164 fließender Strom beobachtet werden, der steigt, wenn ein Defekt 173 auftritt. Dies kann auf der Tatsache beruhen, dass gewisse Typen von schützenden Isolatorbeschichtungen elektrisch leitfähig sind (oder zumindest elektrisch leitfähiger sind als andere Beschichtungstypen). Dementsprechend versteht es sich in diesem Fall während des normalen Betriebs, dass das Steuergerät 170 zwischen den zwei Elektroden 163, 164 eine gewisse Stromstärke erfasst. Wenn aber ein Riss entsteht, der die Isolatorbeschichtung schwächt und die Ablösung der Beschichtung verursacht, oder einfache Erosion der Isolatorbeschichtung bewirkt, dass ein Teil der elektrisch leitfähigeren Oberfläche des Übergangsstücks 148 den Verbrennungsgasen des Heißgasströmungswegs ausgesetzt wird, erfasst das Steuergerät 170 einen höheren zwischen den zwei Elektroden 163, 164 fließenden Strom. In dieser Ausführungsform ergibt die Erfassung des Anstiegs des Stroms das Warnsignal für einen Defekt 138. Wie zuvor kann die Erkennung des höheren Stroms durch Stromkreis 180 verursachen, dass das System einen Warnhinweis gibt, dass ein Defekt 173 wahrscheinlich ist und/oder Gegenmaßnahmen ergriffen werden sollten. Die Empfindlichkeit des Systems kann eingestellt werden, indem verschiedene Spannungen verwendet werden oder im Fall dieser Ausführungsform Schwellenwerte, die einen gewissen Grad an Stromänderung anzeigen, erfüllt werden müssen, bevor ein Warnhinweis ausgegeben wird.
In einigen Ausführungsformen kann die Leitfähigkeit der heißen Gase des Strömungswegs erhöht werden, indem der Brennstoff mit einem leitfähigen Material dotiert wird oder ein leitfähiges Mittel in den Strömungsweg von Druckluft im Verdichter der Turbine eingespritzt wird. Es versteht sich, dass die Einspritzung eines leitfähigen Materials die Stärke des zwischen den Elektroden fließenden Stroms steigern und die Genauigkeit des Erkennungssystems erhöhen kann. In einigen Ausführungsformen kann die Einspritzung eines leitfähigen Dotiermaterials periodisch während Prüfzyklen erfolgen, in denen Prüfungen auf Defekte (d. h. Rissbildung oder Beschichtungsablösung) durchgeführt werden. Wie angegeben, kann diese vorläufige Maßnahme die Genauigkeit der Defekterkennung erhöhen. Außerdem kann die Größe des Defekts 173 ermittelt werden, indem das System anhand der angelegten Spannung und der Größe früherer Defekte sowie anderer relevanter Bedingungen (z. B. ob ein Dotiermittel vorhanden ist usw.) auf die Größe des Stromflusses durch den geschlossenen elektrischen Stromkreis 180 kalibriert wird. Beispielsweise lassen höhere Stromstärken auf größere Defektgrößen schließen. Stromschwellenwerte können gesetzt werden, die Defekte gewisser Größen anzeigen.
In Abwesenheit eines Risses, der sich entlang der Innenfläche des Übergangsstücks bildet, können auch einfache Erosion oder Ablösung der elektrisch isolierenden Beschichtung 161 einen Defekt 173 verursachen, der die metallische Oberfläche des Übergangsstücks 148 zu den heißen Gasen des Strömungswegs freilegt. Das heißt, dass Ablösung oder Erosion der Wärmedämmschicht regelmäßig auftritt, ohne dass sich ein Riss im Übergangsstück bildet. Auf jeden Fall wird die sich daraus ergebende freiliegende Oberfläche die Bildung des elektrischen Stromkreises 180 zwischen den zwei Elektroden 163, 164 verursachen und dadurch die Erkennung eines Stroms durch das Steuergerät 170 verursachen, das anzeigt, dass ein solcher Defekt vorliegt. Die Ablösung kann durch Abnutzung oder Erosion der Isolatorbeschichtung 161 im Übergangsstück 148 verursacht werden. In diesem Fall kann das System möglicherweise die Alterung des freiliegenden Materials und/oder die nachfolgende Bildung von Rissen oder eines schwerwiegenderen Defekts verhindern, indem es einen Warnhinweis über den Defekt 173 abgibt. Es versteht sich, dass in Abwesenheit von Gegenmaßnahmen eine Ablösung zu einer höheren thermischen Beanspruchung der Innenfläche des Übergangsstücks 148 und/oder Materialalterung führen kann, was ohne Gegenmaßnahmen katastrophale Systemausfälle verursachen kann.
Versuche haben die Funktion der vorliegenden Erfindung bestätigt. Beispielsweise wurden in einem Versuch zwei Elektroden auf mit der Beschreibung oben übereinstimmende Weise in dem Übergangsstück einer Brennkammer positioniert. Eine Spannungsquelle wurde an die Elektroden angeschlossen und etwa 5 V an sie angelegt. Ein Schwellenstrom (d. h. der Anzeigestrom) von etwa 1,25 Mikroampere wurde festgelegt. Die Versuchsergebnisse zeigten, dass bei diesen Parametern die erkennbare Ablösungsgröße (d. h. der den heißen Gasen ausgesetzte Bereich der Oberfläche des Übergangsstücks) etwa 0,5 Quadratzoll betrug. Das heißt, dass die Versuchsergebnisse zeigten, dass ein Defekt, der zur Freilegung von wenigstens 0,5 Quadratzoll der Innenfläche des Übergangsstücks führte, das Übersteigen des Schwellen- oder Anzeigestroms verursachte. Die Parameter können selbstverständlich je nach der Charakteristik des Systems und der gewünschten Empfindlichkeit eingestellt werden, wie der Durchschnittsfachmann erkennen wird.
Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass die obige Anwendung beispielhaft ist und dass dieselben Verfahren zum Erkennen von Defekten in anderen Kanälen nutzbar sind, durch die Verbrennungsgase geleitet werden. Beispielsweise können dieselben Verfahren, die oben in Bezug auf das Übergangsstück 148 beschrieben werden, auf ähnliche Weise auf die Buchse 146 des Verbrennungssystems oder übrigens auch in anderen ähnlichen Kanälen angewendet werden. Von daher versteht es sich, dass, wenn in den angehängten Ansprüchen auf einen „Verbrennungskanal” Bezug genommen wird, dieser sowohl das Übergangsstück 148 als auch die Buchse 146 einschließt. Außerdem kann, wie angegeben, eine derartige Bezugnahme auch jeden anderen ähnlichen Kanal einschließen, durch den Verbrennungsgase strömen.
Es versteht sich, dass durch Überwachen von Rissbildung und Beschichtungsablösung bei in Betrieb befindlicher Maschine sich die Notwendigkeit für regelmäßige Sichtprüfungen verringern kann, was wiederum die Maschinenstillstandszeit verringern kann. Wie erkannt wird, werden das Übergangsstück 148 und die Buchse 146 gewöhnlich nicht untersucht, bis das Verbrennungssystem nach mehreren Tausend Betriebsstunden einer Diagnoseprüfung unterzogen wird. Die Überwachung auf Rissbildung und Ablösung bei laufender Maschine kann die Bildung eines bedeutenden Defekts erkennen, der ansonsten unerkannt geblieben wäre, bis diese Inspektion stattfindet. Je nach dem Schweregrad des Defekts können bedeutende Schäden entstehen, wenn die Maschine weiter in Betrieb ist und keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden, insbesondere, wenn ein Ausfall Stücke des Übergangsstücks oder der Buchse oder eines anderen derartigen Kanals freisetzt, die an abströmseitigen Bauteilen Schäden verursachen. Ein derartiges Ereignis kann vermieden werden, wenn die Echtzeitüberwachungsfähigkeiten der vorliegenden Erfindung verfügbar sind.
Wie der Durchschnittsfachmann erkennt, können die vielen verschiedenen Merkmale und Konfigurationen, die oben in Bezug auf die mehreren beispielhaften Ausführungsformen beschrieben werden, des Weiteren selektiv angewendet werden, um die anderen möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu bilden. Um eine gewisse Kürze zu bewahren und unter Berücksichtigung der Fähigkeiten des Durchschnittsfachmanns werden zwar nicht alle möglichen Iterationen bereitgestellt oder ausführlich besprochen, es ist aber vorgesehen, dass alle von den mehreren Ansprüchen unten oder anderweitig umfassten Kombinationen und möglichen Ausführungsformen Teil der vorliegenden Patentanmeldung bilden. Außerdem können fachkundige Personen anhand der obigen Beschreibung mehrerer beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen erkennen. Es ist vorgesehen, dass derartige Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen innerhalb der Fähigkeiten des Fachgebiets ebenfalls von den angehängten Ansprüchen abgedeckt werden. Ferner sollte es offensichtlich sein, dass das Vorangehende sich nur auf die beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Patentanmeldung bezieht und dass hierin zahlreiche Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Sinn und Umfang der Patentanmeldung, wie sie von den folgenden Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert wird, abzuweichen.
Ein Verfahren zum Erkennen von Defekten in einem Verbrennungskanal einer Turbinenmaschine, während die Turbinenmaschine in Betrieb ist, wobei der Verbrennungskanal eine Innenfläche aufweist, die während des Betriebs dem Heißgasströmungsweg ausgesetzt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer ersten Elektrode, die elektrisch mit dem Verbrennungskanal verbunden ist, Bereitstellen einer zweiten Elektrode, die sich in dem Heißgasströmungsweg befindet; Anlegen einer Spannung an die erste Elektrode und die zweite Elektrode und Erfassen von zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode fließendem Strom.

Claims

System zum Erkennen von Defekten in einem Verbrennungskanal eines Verbrennungssystems einer Verbrennungskraft-Turbinenmaschine, während die Verbrennungskraft-Turbinenmaschine in Betrieb ist, wobei der Verbrennungskanal eine Innenfläche aufweist, die während des Betriebs den Verbrennungsgasen des Heißgasströmungswegs ausgesetzt ist, wobei das System Folgendes umfasst: eine auf der Innenfläche des Verbrennungskanals angeordnete Isolatorbeschichtung; eine erste Elektrode, die elektrisch mit dem Verbrennungskanal verbunden ist; eine zweite Elektrode, die sich im Heißgasströmungsweg befindet; eine Einrichtung zum Induzieren einer Spannung an der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode und eine Einrichtung zum Erfassen von zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode fließendem Strom.
System nach Anspruch 1, wobei die zweite Elektrode durch den Verbrennungskanal verläuft und eine Isolierungsstruktur aufweist, die die zweite Elektrode gegen eine elektrische Verbindung mit dem Verbrennungskanal isoliert; wobei die zweite Elektrode an einem distalen Ende eine leitende Spitze aufweist, die durch den Verbrennungskanal in den Heißgasströmungsweg hinein vorsteht; wobei die zweite Elektrode eine Position aufweist, die sich abströmseitig von wenigstens einem Großteil des Verbrennungskanals befindet, mit dem die erste Elektrode elektrisch verbunden ist; wobei die Isolatorbeschichtung eine Wärmedämmschicht umfasst und wobei der Verbrennungskanal je ein Übergangsstück und eine Buchse aufweist.
System nach Anspruch 1, wobei die zweite Elektrode eine Position aufweist, die sich in der Nähe eines abströmseitigen Endes des Verbrennungkanals befindet, mit dem die erste Elektrode elektrisch verbunden ist; wobei die zweite Elektrode während des Betriebs elektrisch mit den Verbrennungsgasen verbunden ist, die während des Betriebs durch den Verbrennungskanal der Verbrennungskraft-Turbinenmaschine strömen; und wobei die Isolatorbeschichtung eine Wärmedämmschicht umfasst.
System nach Anspruch 1, das ferner ein Steuergerät aufweist; wobei das Steuergerät eine Spannungsquelle aufweist, die zum Anlegen eines vorbestimmten Spannungspegels an die erste Elektrode und die zweite Elektrode konfiguriert ist; und wobei das Steuergerät ein Amperemeter aufweist, das zum Erfassen von zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode fließendem Strom konfiguriert ist.
System nach Anspruch 4, wobei das Steuergerät ein Amperemeter aufweist, das zum Erfassen der Stärke eines zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode fließenden Stroms konfiguriert ist; und wobei das Steuergerät konfiguriert ist, um zu ermitteln, ob die erfasste Stromstärke zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode einen Stromstärkeschwellenwert übersteigt.
System nach Anspruch 5, wobei die erste Elektrode, die zweite Elektrode und das Steuergerät so konfiguriert sind, dass, wenn die Isolatorbeschichtung einen gewissen Deckungsgrad auf der Innenfläche des Verbrennungskanals aufweist, der an die erste Elektrode und die zweite Elektrode angelegte vorbestimmte Spannungspegel die erfasste Stromstärke zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zum Übersteigen des Stromstärkeschwellenwertes nicht induziert.
System nach Anspruch 5, wobei die erste Elektrode, die zweite Elektrode und das Steuergerät so konfiguriert sind, dass: während einer ersten Betriebsbedingung die erfasste Stromstärke zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode den Stromstärkeschwellenwert nicht übersteigt und während einer zweiten Betriebsbedingung die erfasste Stromstärke zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode den Stromstärkeschwellenwert übersteigt; wobei die zweite Betriebsbedingung eine Betriebsbedingung umfasst, bei der ein Defekt in der Isolatorbeschichtung vorhanden ist.
System nach Anspruch 7, wobei der Defekt einen freiliegenden Bereich einer vorbestimmten Größe an der Innenfläche des Verbrennungskanals umfasst, wobei der freiliegende Bereich einen Bereich umfasst, der im Wesentlichen nicht mehr von der Isolatorbeschichtung bedeckt ist; und wobei die vorbestimmte Größe des freiliegenden Bereichs einem Kontaktbereich entspricht, an dem der vorbestimmte Spannungspegel die erfasste Stromstärke zum Übersteigen des Stromstärkeschwellenwerts bringt.
System nach Anspruch 7, wobei der Defekt eine Ablösung der Isolatorbeschichtung und Rissbildung innerhalb der Innenfläche des Verbrennungskanals umfasst.
System nach Anspruch 7, wobei die erste Betriebsbedingung eine Betriebsbedingung umfasst, bei der ein gewünschter Teil der Innenfläche des Verbrennungskanals mit der Isolatorbeschichtung überzogen ist; und wobei das Steuergerät zum Ausgeben eines Warnhinweises konfiguriert ist, wenn die zweite Betriebsbedingung stattfindet.
System nach Anspruch 10, wobei: die Isolatorbeschichtung eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die geringer als die elektrische Leitfähigkeit des Verbrennungskanals ist; die Isolatorbeschichtung eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die geringer als die ungefähre elektrische Leitfähigkeit der Verbrennungsgase ist, die während des Betriebs der Verbrennungskraft-Turbinenmaschine durch den Verbrennungskanal strömen; und der gewünschte Teil im Wesentlichen die gesamte Innenfläche des Verbrennungskanals umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei der Heißgasströmungsweg der Verbrennungskraft-Turbinenmaschine während des Betriebs ein elektrisch leitfähiges Dotierungsmittel aufweist; wobei das elektrisch leitfähige Dotierungsmittel in vorbestimmten Prüfungsintervallen in den Heißgasströmungsweg eingespritzt wird und wobei das elektrisch leitfähige Dotierungsmittel an einer Position in den Heißgasströmungsweg eingespritzt wird, die sich zuströmseitig von dem Verbrennungskanal befindet.
Verfahren zum Erkennen von Defekten in einem Verbrennungskanal eines Verbrennungssystems einer Turbinen-Verbrennungskraftmaschine, während die Verbrennungskraft-Turbinenmaschine in Betrieb ist, wobei der Verbrennungskanal eine Innenfläche aufweist, die während des Betriebs den Verbrennungsgasen des Heißgasströmungswegs ausgesetzt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer ersten Elektrode, die elektrisch mit dem Verbrennungskanal verbunden ist; Bereitstellen einer zweiten Elektrode, die sich im Heißgasströmungsweg und innerhalb oder in der Nähe des Verbrennungskanals befindet; Anlegen einer Spannung an die erste Elektrode und die zweite Elektrode und Erfassen von zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode fließendem Strom.
Verfahren nach Anspruch 13: wobei die zweite Elektrode an einem distalen Ende eine leitende Spitze aufweist, die durch den Verbrennungskanal in den Heißgasströmungsweg hinein vorsteht; wobei die zweite Elektrode eine Position aufweist, die sich in der Nähe eines abströmseitigen Endes des Verbrennungskanals befindet, mit dem die erste Elektrode elektrisch verbunden ist; wobei die Isolatorbeschichtung eine Wärmedämmschicht umfasst und wobei der Verbrennungskanal je ein Übergangsstück und eine Buchse aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend den Schritt des Beschichtens der Innenfläche des Verbrennungskanals mit einer Isolatorbeschichtung; wobei: die Isolatorbeschichtung eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die geringer als die elektrische Leitfähigkeit des Verbrennungskanals ist; und die Isolatorbeschichtung eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die geringer als die ungefähre elektrische Leitfähigkeit der Verbrennungsgase ist, die während des Betriebs der Verbrennungskraft-Turbinenmaschine durch den Verbrennungskanal strömen.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Erfassen einer Stärke eines zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode fließenden Stroms und Ermitteln, ob die erfasste Stromstärke einen Stromstärkeschwellenwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Stromstärkeschwellenwert einem Schwellenwert entspricht, über dem eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass die erfassten Stromstärken von einem Defekt in der Isolatorbeschichtung verursacht werden.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Defekt einen freiliegenden Bereich einer vorbestimmten Größe an der Innenfläche des Verbrennungskanals umfasst, wobei der freiliegende Bereich einen Bereich umfasst, der im Wesentlichen nicht mehr von der Isolatorbeschichtung bedeckt ist; und wobei die vorbestimmte Größe des freiliegenden Bereichs einer Größe entspricht, bei der der vorbestimmte Spannungspegel die erfasste Stromstärke zum Übersteigen des Stromstärkeschwellenwerts bringt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei erfasste Stromstärken, die den Stromstärkeschwellenwert nicht übersteigen, Stromstärken entsprechen, die auftreten, wenn ein gewünschter Teil der Innenfläche des Verbrennungskanals von der Isolatorbeschichtung überzogen bleibt; ferner umfassend den Schritt des Ausgebens eines Warnhinweises, wenn die erfasste Stromstärke den Stromstärkeschwellenwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend den Schritt des Einspritzens eines elektrisch leitfähigen Dotierungsmittels an einer Position, die sich zuströmseitig von dem Verbrennungskanal befindet, in den Heißgasströmungsweg.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das elektrisch leitfähige Dotierungsmittel zum Erhöhen der elektrischen Leitfähigkeit der Verbrennungsgase konfiguriert ist, die während des Betriebs der Verbrennungskraft-Turbinenmaschine durch den Heißgasströmungsweg fließen.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das elektrisch leitfähige Dotierungsmittel periodisch eingespritzt wird, wobei die Einspritzungszeiträume einem erwünschten Prüfungsplan entsprechen.