DE102017207240A1

DE102017207240A1 - Anstreifdetektionsverfahren

Info

Publication number: DE102017207240A1
Application number: DE102017207240.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Bennauer; Sven Drees; Michael Görtz; Christian Lyko; Martin Ophey; Tobias Rühle; Andreas Stiehm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2018-10-31
Also published as: WO2018197086A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren eines Anstreifens einer Laufschaufel (3) eines Läuferelements (4) an einem das Läuferelement (4) umgebenden Gehäuse (5) einer Strömungsmaschine (1) und/oder zum Erfassen eines Spaltmaßes zwischen diesen Komponenten, wobei das Läuferelement (4) und das Gehäuse (5) aus stromleitenden Materialien hergestellt sind, umfassend die Schritte: a) Beaufschlagen des Läuferelements (4) mit zumindest einem von einer galvanisch von der Strömungsmaschine entkoppelten Signalquelle (7) erzeugten, eine vorbestimmte Frequenz aufweisenden Wechselstrom-Ausgangssignal derart, dass das Ausgangssignal von der Signalquelle (7) durch das Läuferelement (4) zurück zur Signalquelle (7) geleitet wird; b) Erfassen von Messwerten, die einen über das Gehäuse (5) abgeleiteten Leckageanteil des zumindest einen Wechselstrom-Ausgangssignals repräsentieren, unter Verwendung eines mit der Signalquelle (7) sowie dem Gehäuse (5) elektrisch verbundenen Messgerätes (10), wobei die den Leckageanteil repräsentierenden Messwerte über die vorbestimmte Frequenz identifiziert werden; und c) Detektieren eines Anstreifens einer Laufschaufel (3)an dem Gehäuse (5) und/oder Erfassen eines Spaltmaßes zwischen diesen Komponenten auf Basis der Größe und/oder der zeitlichen Änderung der erfassten Messwerte.The invention relates to a method for detecting a brushing of a moving blade (3) of a rotor element (4) on a housing (5) of a turbomachine (1) surrounding the rotor element (4) and / or for detecting a gap between these components, wherein the rotor element (4) and the housing (5) are made of electrically conductive materials, comprising the steps of: a) applying to the rotor element (4) with at least one of a signal source (7) galvanically decoupled from the turbomachine generated, having a predetermined frequency alternating current output signal such that the output signal from the signal source (7) is passed through the rotor element (4) back to the signal source (7); b) detecting measured values which represent a leakage component of the at least one alternating current output signal derived via the housing (5), using a measuring device (10) electrically connected to the signal source (7) and the housing (5), wherein the leakage component representative measured values are identified over the predetermined frequency; and c) detecting a striping of a blade (3) on the housing (5) and / or detecting a gap between these components on the basis of the size and / or the temporal change of the detected measured values.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren eines Anstreifens einer Laufschaufel eines Läuferelements an einem das Läuferelement umgebenden Gehäuse einer Strömungsmaschine und/oder zum Erfassen eines Spaltmaßes zwischen diesen Komponenten, wobei das Läuferelement und das Gehäuse aus stromleitenden Materialien hergestellt sind.The present invention relates to a method for detecting an abrading of a rotor blade of a rotor element on a housing surrounding the rotor element of a turbomachine and / or for detecting a gap between these components, wherein the rotor element and the housing are made of electrically conductive materials.

Das Anstreifen von Laufschaufeln eines Läuferelements an einem das Läuferelement umgebenden Gehäuse führt bei Strömungsmaschinen, beispielsweise bei Gas- oder Dampfturbinen, zu Performanceeinbußen, erhöhten Schwingungen und/oder Maschinenschäden. Vor diesem Hintergrund ist man bestrebt, ein solches Anstreifen während des Betriebs der Strömungsmaschine frühzeitig zu detektieren. Auch zu große Spaltmaße zwischen den Laufschaufeln und dem Gehäuse sind im Hinblick auf Leistungseinbußen nicht wünschenswert.The brushing of blades of a rotor element on a housing surrounding the rotor element leads in turbomachines, for example in gas or steam turbines, to performance losses, increased vibrations and / or machine damage. Against this background, it is endeavored to detect such a rubbing during operation of the turbomachine early. Too large gaps between the blades and the housing are not desirable in terms of performance losses.

Die EP 1 524 411 A1 schlägt in diesem Zusammenhang vor, zwischen dem Läuferelement und dem Gehäuse eine elektrische Spannung derart anzulegen, dass ein Stromkreis einer Detektionseinrichtung geschlossen wird, sobald eine Laufschaufel des Läuferelementes das Gehäuse berührt. Der Spalt zwischen den Laufschaufeln und dem Gehäuse bildet in dem Stromkreis einen elektrischen Widerstand, dessen Größe bei großem Spaltmaß gegen unendlich geht, bei kleiner werdendem Spaltmaß abnimmt und im Falle eines Anstreifens einer Laufschaufel am Gehäuse gegen Null geht. Durch Messen des Widerstands kann entsprechend ein Anstreifen detektiert werden. Auch sind basierend auf der Größe des erfassten Widerstandsmesswertes Rückschlüsse auf die Größe des Spaltmaßes möglich. Ein Nachteil des in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahrens besteht allerdings darin, dass die Messwerte und entsprechend auch die Messergebnisse stark verfälscht werden können. Insbesondere durch das Gehäuse und/oder durch das Läuferelement fließende Störströme und Ströme ähnlicher Nebensysteme, die nicht von der Detektionseinrichtung erzeugt werden, können Messungen und Messergebnisse stark beeinträchtigen und verfälschen.The EP 1 524 411 A1 suggests in this context, between the rotor element and the housing to apply an electrical voltage such that a circuit of a detection device is closed as soon as a blade of the rotor element touches the housing. The gap between the blades and the housing forms an electrical resistance in the circuit, the size of which tends to infinity with a large gap, decreases as the gap decreases and, in the event of a blade brushing against the housing, approaches zero. By measuring the resistance can be detected accordingly. Also, conclusions about the size of the gap size are possible based on the size of the detected resistance measurement value. A disadvantage of the method described in this document, however, is that the measured values and correspondingly also the measurement results can be strongly distorted. In particular, interference currents flowing through the housing and / or through the rotor element and currents of similar ancillary systems that are not generated by the detection device can greatly impair and distort measurements and measurement results.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren der eingangs genannten Art mit höherer Verlässlichkeit zu schaffen.Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide an alternative method of the type mentioned above with higher reliability.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art, umfassend die Schritte: a) Beaufschlagen des Läuferelements mit zumindest einem von einer galvanisch von der Strömungsmaschine entkoppelten Signalquelle erzeugten, eine vorbestimmte Frequenz aufweisenden Wechselstrom-Ausgangssignal derart, dass das Ausgangssignal von der Signalquelle durch das Läuferelement zurück zur Signalquelle geleitet wird; b) Erfassen von Messwerten, die einen über das Gehäuse abgeleiteten Leckageanteil des zumindest einen Wechselstrom-Ausgangssignals repräsentieren, unter Verwendung eines mit der Signalquelle sowie dem Gehäuse elektrisch verbundenen Messgerätes, wobei die den Leckageanteil repräsentierenden Messwerte über die vorbestimmte Frequenz identifiziert werden; und c) Detektieren eines Anstreifens einer Laufschaufel an dem Gehäuse und/oder Erfassen eines Spaltmaßes zwischen diesen Komponenten auf Basis der Größe und/oder der zeitlichen Änderung der erfassten Messwerte.To achieve this object, the present invention provides a method of the type mentioned, comprising the steps: a) applying the rotor element with at least one of a galvanically decoupled from the turbomachine signal source generated, a predetermined frequency having alternating current output signal such that the output signal of the signal source is passed through the rotor element back to the signal source; b) acquiring readings representing a leakage portion of the at least one AC output signal derived from the housing using a meter electrically connected to the signal source and housing, wherein the readings representing the leakage portion are identified over the predetermined frequency; and c) detecting a blade of a blade on the housing and / or detecting a gap between these components based on the size and / or the temporal change of the detected measured values.

Wird also das Läuferelement mit einem Wechselstrom-Ausgangssignal in Form eines Wechselstroms I_S vorbestimmter Frequenz beaufschlagt, der von der Signalquelle erzeugt wird, so fließt dieser Strom durch das Läuferelement zurück zur Signalquelle. Der an der Signalquelle ankommende rückgeflossene Strom I_R entspricht dabei dem Strom I_S abzüglich eines Leckagestroms I_L, wobei der rückgeflossene Strom I_R >> I_L ist. Kommt es zu einem Anstreifen einer Laufschaufel an dem Gehäuse, so werden das Läuferelement und das Gehäuse direkt kurzgeschlossen, weshalb ein signifikanter Stromanstieg des Leckagestroms I_L zu verzeichnen ist. Dieser Anstieg wird im Rahmen der Messwerteerfassung in Schritt b) erfasst. Auf Basis der Größe der in Schritt b) erfassten Messwerte und/oder der zeitlichen Änderung der erfassten Messwerte kann dann ein Anstreifen einer Laufschaufel an dem Gehäuse detektiert werden. Alternativ oder zusätzlich können basierend auf der Größe der erfassten Messwerte auch Rückschlüsse auf das Spaltmaß zwischen den entsprechenden Komponenten gezogen werden. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass das Ausgangssignal über seine vorbestimmte Frequenz eindeutig identifizierbar ist. Entsprechend lässt sich in Schritt b) der Leckageanteil problemlos durch entsprechende Bandpassfilterung der erfassten Messwerte von Signalen von Störquellen und/oder ähnlicher Nebensysteme unterscheiden. Somit werden sehr zuverlässige Ergebnisse erzielt.Thus, if the rotor element is supplied with an alternating current output signal in the form of an alternating current I _{S of a} predetermined frequency, which is generated by the signal source, then this current flows back through the rotor element to the signal source. The incoming at the signal source return current I _R corresponds to the current I _S minus a leakage current I _L , wherein the returned current I _R >> I _L. If it comes to a rubbing of a blade on the housing, the rotor element and the housing are short-circuited directly, which is why a significant increase in current of the leakage current I _L is recorded. This increase is recorded as part of the measured value acquisition in step b). On the basis of the size of the measured values acquired in step b) and / or the temporal change of the detected measured values, it is then possible to detect a scratching of a moving blade on the housing. Alternatively or additionally, it is also possible to draw conclusions about the gap dimension between the corresponding components based on the size of the measured values recorded. A significant advantage of the method according to the invention is that the output signal over its predetermined frequency is uniquely identifiable. Accordingly, in step b) the leakage component can easily be distinguished by corresponding bandpass filtering of the acquired measured values of signals from interference sources and / or similar ancillary systems. Thus, very reliable results are achieved.

In Schritt a) wird vorteilhaft ein kontinuierliches Ausgangssignal erzeugt, wodurch der apparative Aufwand zur Durchführung des Verfahrens minimiert wird.In step a), a continuous output signal is advantageously generated, as a result of which the outlay on equipment for carrying out the method is minimized.

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden die Messwerte in Schritt b) über mehrere Messgeräte erfasst, die an in axialer Richtung voneinander beabstandeten Gehäusepositionen elektrisch mit dem Gehäuse verbunden sind, wobei in Schritt c) zusätzlich eine Ortung der Position der berührenden Laufschaufel basierend auf einem zeitlichen Versatz der von den einzelnen Messgeräten erfassten Messwerte und/oder basierend auf einer Größendifferenz der von den einzelnen Messgeräten erfassten Messwerte erfolgt. Entsprechend kann also nicht nur detektiert werden, ob ein Anstreifen stattfindet, sondern auch wo das Anstreifen stattfindet. Dank dieser Zusatzinformation können Wartungsarbeiten stark verkürzt werden.According to one embodiment of the present invention, the measured values are detected in step b) via a plurality of measuring devices, which are electrically connected to the housing at axially spaced housing positions, wherein in step c) additionally locating the position of the contacting blade based on a temporal offset of the measured values detected by the individual measuring devices and / or based on a size difference of the measured values detected by the individual measuring devices. Accordingly, not only can it be detected whether rubbing takes place, but also where rubbing takes place. Thanks to this additional information maintenance can be greatly reduced.

Gemäß einer Variante der vorliegenden Erfindung sind mehrere axial miteinander verbundene Läuferelemente vorhanden, die jeweils von einem eigenen Gehäuse umgeben sind, wobei die Schritte a) bis c) separat für jede Läuferelement-Gehäuse-Anordnung durchgeführt werden, und wobei sich die Wechselstrom-Ausgangssignale, mit denen die Läuferelemente der einzelnen Läuferelement-Gehäuse-Anordnungen beaufschlagt werden, hinsichtlich ihrer vorbestimmten Frequenz voneinander unterscheiden. Entsprechend kann ohne weiteres unter Einsatz einer frequenzselektiven Auswertung festgestellt werden, in welcher bzw. welchen der Läuferelement-Gehäuse-Anordnungen ein Anstreifen stattgefunden hat.According to a variant of the present invention, a plurality of axially interconnected rotor elements are present, each surrounded by a separate housing, wherein the steps a) to c) are carried out separately for each rotor element housing arrangement, and wherein the AC output signals, with which the rotor elements of the individual rotor element housing arrangements are applied, differ from each other in terms of their predetermined frequency. Accordingly, it can readily be ascertained using a frequency-selective evaluation in which or which of the rotor element-housing arrangements rubbing has taken place.

Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ferner eine Strömungsmaschine mit einem Laufschaufeln aufweisenden Läuferelement, einem das Läuferelement umgebenden Gehäuse, wobei das Läuferelement und das Gehäuse aus stromleitenden Materialien hergestellt sind, und einer Detektionseinrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgelegt ist.To achieve the object mentioned, the present invention further provides a turbomachine with a rotor element having rotor blades, a housing surrounding the rotor element, wherein the rotor element and the housing are made of electrically conductive materials, and a detection device, which is used to carry out the method according to one of the preceding Claims is designed.

Die Detektionseinrichtung umfasst bevorzugt eine galvanisch von der Strömungsmaschine entkoppelte Signalquelle, die unter Bildung eines Stromkreises an zwei axial voneinander beabstandeten Läuferelementpositionen elektrisch an das Läuferelement angeschlossen und dazu ausgelegt ist, ein Wechselstrom-Ausgangssignal vorbestimmter Frequenz durch das Läuferelement zu senden, und ein an den Stromkreis angeschlossenes Messgerät, das elektrisch mit dem Gehäuse verbunden und dazu ausgelegt ist, Messwerte zu erfassen und zu identifizieren, die einen über das Gehäuse abgeleiteten Leckageanteil des zumindest einen Wechselstrom-Ausgangssignals repräsentieren.The detection device preferably comprises a galvanically decoupled from the turbomachine signal source which is connected to form a circuit at two axially spaced rotor element positions electrically to the rotor element and adapted to send an AC output signal of predetermined frequency by the rotor element, and one to the circuit connected meter electrically connected to the housing and configured to detect and identify readings representing a leakage portion of the at least one AC output signal derived through the housing.

Vorteilhaft ist die Signalquelle über kapazitive Kopplungselemente an das Läuferelement angeschlossen.Advantageously, the signal source is connected to the rotor element via capacitive coupling elements.

Das Messgerät ist bevorzugt über kapazitive oder berührende Kopplungselemente an das Gehäuse angeschlossen.The measuring device is preferably connected to the housing via capacitive or touching coupling elements.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen erfindungsgemäßer Verfahren und Strömungsmaschinen unter Bezugnahme auf die Zeichnung deutlich. Darin ist

1 eine schematische Ansicht einer Strömungsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Ansicht einer Strömungsmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ein Diagramm, das Messwerte zeigt, die mit in 2 dargestellten Messgeräten erfasst wurden; und
4 eine schematische Ansicht einer Strömungsmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments of inventive method and turbomachinery with reference to the drawings. That's it

1 a schematic view of a turbomachine according to a first embodiment of the present invention;
2 a schematic view of a turbomachine according to a second embodiment of the present invention;
3 a diagram that shows metrics with in 2 have been recorded; and
4 a schematic view of a turbomachine according to a third embodiment of the present invention.

Gleiche Bezugsziffern bezeichnen nachfolgend gleiche oder gleichartige Bauteile bzw. Komponenten.The same reference numbers below designate the same or similar components or components.

1 zeigt eine Strömungsmaschine 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die als Gas- oder Dampfturbine ausgebildet ist. Alternativ kann es sich bei der Strömungsmaschine 1 aber auch um einen Verdichter handeln, um nur ein Beispiel zu nennen. Die Strömungsmaschine 1 umfasst ein über Lagerungen 2 drehbar gelagertes, Laufschaufeln 3 aufweisendes Läuferelement 4 und ein das Läuferelement 4 umgebendes Gehäuse 5, wobei das Läuferelement 4 und das Gehäuse 5 jeweils aus stromleitenden Materialien hergestellt sind. Ferner umfasst die Strömungsmaschine 1 eine Detektionseinrichtung 6, die dazu ausgelegt ist, ein Anstreifen der Laufschaufeln 3 an dem Gehäuse 5 zu detektieren und/oder ein Spaltmaß zwischen diesen Komponenten zu erfassen. Genauer gesagt umfasst die Detektionseinrichtung 6 eine galvanisch von der Strömungsmaschine 1 entkoppelte Signalquelle 7, die dazu ausgelegt ist, ein Wechselstrom-Ausgangssignal vorbestimmter Frequenz zu erzeugen. Die Signalquelle 7 ist unter Bildung eines Stromkreises an zwei in axialer Richtung A voneinander beabstandeten Läuferelementpositionen elektrisch an das Läuferelement 4 angeschlossen, vorliegend über kapazitive Kopplungselemente 8 und 9. Entsprechend kann das Läuferelement 4 von der Signalquelle 7 derart mit dem Wechselstrom-Ausgangssignal beaufschlagt werden, dass dieses von der Signalquelle 7 durch das Läuferelement 4 zurück zur Signalquelle 7 geleitet wird. Die Detektionseinrichtung 6 umfasst ferner ein an den Stromkreis angeschlossenes Messgerät 10, das elektrisch mit dem Gehäuse 5 verbunden ist, vorliegend ebenfalls über ein kapazitives Kopplungselement 11. Bei dem Messgerät 10 handelt es sich bevorzugt um ein hoch auflösendes Strommessgerät, das mit einem Bandpassfilter 12 ausgestattet oder mit einem solchen verbunden ist. 1 shows a turbomachine 1 according to a first embodiment of the present invention, which is designed as a gas or steam turbine. Alternatively, it may be in the turbomachine 1 but also act around a compressor, just to give an example. The turbomachine 1 includes an over storages 2 rotatably mounted, blades 3 having rotor element 4 and a runner element 4 surrounding housing 5 , wherein the rotor element 4 and the case 5 each made of electrically conductive materials. Furthermore, the turbomachine includes 1 a detection device 6 , which is designed to scratch the blades 3 on the housing 5 to detect and / or detect a gap between these components. More specifically, the detection device comprises 6 a galvanic of the turbomachine 1 decoupled signal source 7 , which is adapted to generate an AC output signal of predetermined frequency. The signal source 7 is electrically connected to the rotor element at a pair of rotor element positions spaced apart from one another in the axial direction A, forming a circuit 4 connected, in this case via capacitive coupling elements 8th and 9 , Accordingly, the rotor element 4 from the signal source 7 be acted upon by the AC output signal that this from the signal source 7 through the runner element 4 back to the signal source 7 is directed. The detection device 6 further includes a connected to the circuit measuring device 10 that is electrically connected to the housing 5 is connected, in this case also via a capacitive coupling element 11 , At the meter 10 it is preferably a high-resolution power meter, with a band-pass filter 12 equipped or connected to such.

Wird nun von der Signalquelle 7 ein Wechselstrom-Ausgangssignal I_S mit einer konstanten vorbestimmten Frequenz f erzeugt, so wird das Läuferelement 4 über das Kopplungselement 8 mit diesem Ausgangssignal beaufschlagt, das über das Kopplungselement 9 zurück zur Signalquelle 7 geleitet wird. Der an der Signalquelle 7 ankommende rückgeflossene Strom I_R entspricht dabei dem von der Signalquelle 7 ausgesendeten Strom I_S abzüglich eines Leckagestroms I_L, wobei der rückgeflossene Strom I_R >> I_L ist. Der Leckagestrom I_L wird dabei von dem Läuferelement 4 auf das Gehäuse 5 übertragen, wo er über das Kopplungselement 11 abgegriffen, von dem Bandpassfilter 12 hinsichtlich der vorbestimmten Frequenz f gefiltert und dem Messgerät 10 zugeführt wird, der die Größe des Leckagestroms erfasst. Now from the signal source 7 generates an AC output signal I _S at a constant predetermined frequency f, then the rotor element 4 over the coupling element 8th subjected to this output signal, via the coupling element 9 back to the signal source 7 is directed. The at the signal source 7 Incoming recirculated current I _R corresponds to that of the signal source 7 emitted current I _S minus a leakage current I _L , wherein the returned current I _R >> I _L. The leakage current I _L is thereby from the rotor element 4 on the case 5 where it is transmitted via the coupling element 11 tapped, by the bandpass filter 12 filtered at the predetermined frequency f and the meter 10 is supplied, which detects the size of the leakage current.

Kommt es nun zu einem Anstreifen einer Laufschaufel 3 am Gehäuse 5, so werden das Läuferelement 4 und das Gehäuse 5 direkt kurz geschlossen, weshalb ein signifikanter Stromanstieg des Leckagestroms I_L zu verzeichnen ist, der von dem Messgerät 10 erfasst wird. Entsprechend lässt sich das Anstreifen der Laufschaufel 3 am Gehäuse 5 auf Basis der Größe und/oder der zeitlichen Änderung der von dem Messgerät 10 erfassten Messwerte detektieren. Alternativ oder zusätzlich können basierend auf der Größe der erfassten Messwerte auch Rückschlüsse auf das Spaltmaß zwischen den entsprechenden Komponenten gezogen werden, da der Leckagestrom I_L auch ohne ein Anstreifen einer Laufschaufel 3 am Gehäuse 5 mit geringer werdendem Spaltmaß zunimmt. Dank der Tatsache, dass das von der Signalquelle 7 ausgesendete Wechselstrom-Ausgangssignal eine vorbestimmte Frequenz f aufweist, lassen sich diejenigen von dem Messgerät 10 erfassten Messwerte, die den Leckagestrom des Ausgangssignals zuzuordnen sind, problemlos durch entsprechende Bandpassfilterung unter Einsatz des Bandpassfilters 12 von anderen erfassten Messwerten unterscheiden, die von Störquellen und/oder ähnlichen Nebensystemen verursacht werden. Entsprechend ist das Messergebnis sehr verlässlich.Does it come to a scratching of a blade 3 on the housing 5 , so become the rotor element 4 and the case 5 directly short-circuited, why a significant increase in current of the leakage current I _L is recorded by the meter 10 is detected. Accordingly, the rubbing of the blade can be 3 on the housing 5 based on the size and / or the time change of the meter 10 Detect measured values. Alternatively or additionally, based on the size of the measured values recorded, it is also possible to draw conclusions about the gap dimension between the corresponding components, since the leakage current I _{L is} also obtained without rubbing on a moving blade 3 on the housing 5 increases with decreasing gap. Thanks to the fact that that from the signal source 7 emitted AC output signal has a predetermined frequency f, can be those of the meter 10 detected measured values, which are assigned to the leakage current of the output signal, easily by appropriate bandpass filtering using the bandpass filter 12 different from other measured values caused by sources of interference and / or similar ancillary systems. Accordingly, the measurement result is very reliable.

Es sollte klar sein, dass es sich bei dem Messgerät 10 alternativ auch um ein hoch auflösendes Widerstandsmessgerät oder um ein hoch auflösendes Spannungsmessgerät handeln kann, soweit das Messgerät 10 dazu geeignet ist, einen Leckageanteil des von der Signalquelle 7 ausgesendeten Ausganssignals zu erfassen.It should be clear that this is the meter 10 Alternatively, it may also be a high-resolution ohmmeter or a high-resolution voltmeter, as far as the meter 10 is suitable to a leakage portion of that of the signal source 7 To be detected emitted outgoing signal.

2 zeigt eine alternative Strömungsmaschine 1, die sich dahingehend von der in 1 dargestellten Ausführungsform unterscheidet, dass mehrere hochauflösende Messgeräte 10 an den Stromkreis 10 angeschlossen und über Kopplungselemente 9 an axial auseinander liegenden Positionen mit dem Gehäuse 5 elektrisch verbunden sind. 2 shows an alternative turbomachine 1 , referring to the in 1 illustrated embodiment distinguishes that several high-resolution measuring devices 10 to the circuit 10 connected and via coupling elements 9 at axially spaced positions with the housing 5 are electrically connected.

Der Vorteil der Verwendung mehrerer Messgeräte 10 wird unter Bezugnahme auf 3 deutlich. Diese zeigt die von den jeweiligen Messgeräten 10 erfassten Messwerte bzw. Leckageströme I_L über die Zeit im Augenblick eines Anstreifens von nahe an dem in 2 ganz links dargestellten Messgerät 10 positionierten Laufschaufeln 3 an dem Gehäuse 5. Das Anstreifen führt zu Ausschlägen bei sämtlichen der von den drei Messgeräten 10 erfassten Leckagestromverläufen, wobei der Ausschlag bei demjenigen Messgerät 10, dessen Entkopplungsgerät 9 der Anstreifposition in axialer Richtung am nächsten ist, auf der Zeitachse sowohl der erste Ausschlag als auch derjenige mit der größten Amplitude ist. Entsprechend lässt sich der Ort des Anstreifens lokalisieren bzw. eingrenzen. Die Verwendung hochauflösender Messgeräte 10 ist vorliegend von großer Bedeutung, da die Amplitudendifferenz ebenso wie der zeitliche Versatz ohne solche hochauflösenden Messgeräte 10 nicht erfassbar wäre. Es sollte klar sein, dass die Genauigkeit der Lokalisierung mit der Anzahl der in axialer Richtung an das Gehäuse 5 angeschlossenen Messgeräte 10 zunimmt.The advantage of using multiple meters 10 is referring to 3 clear. This shows that of the respective measuring devices 10 measured values or leakage currents I _L over time at the moment of brushing close to the in 2 on the far left 10 positioned blades 3 on the housing 5 , Scrubbing causes rashes on all of the three gauges 10 detected leakage currents, the rash in that meter 10 , its decoupling device 9 is closest to the squint position in the axial direction, on the time axis both the first rash and the one with the largest amplitude. Accordingly, the location of the stripe can be localized or limited. The use of high-resolution measuring instruments 10 is of great importance in this case, since the amplitude difference as well as the temporal offset without such high-resolution instruments 10 would not be detectable. It should be clear that the accuracy of localization with the number of axial direction to the housing 5 connected measuring devices 10 increases.

4 zeigt eine Strömungsmaschine 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die sich dahingehend von der in 1 dargestellten Ausführungsform unterscheidet, dass zwei axial miteinander verbundene Läuferelemente 4 vorgesehen sind, die jeweils von einem entsprechenden Gehäuse 5 umgeben sind. Die Funktionsweise der Detektionseinrichtung 6 entspricht ebenfalls der unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Funktionsweise, nur dass die beiden Signalquellen 7 Wechselstrom-Ausgangssignale unterschiedlicher vorbestimmter Frequenzen f₁ und f₂ erzeugen, so dass durch entsprechende Frequenzfilterung die von den Messgeräten 10 erfassten Messwerte den jeweiligen Ausgangssignalen zugeordnet werden können. Entsprechend lässt sich problemlos bestimmen, in welchem der beiden Gehäuse 5 ein Anstreifen stattgefunden hat. Es sollte klar sein, dass jede der in 4 dargestellten Detektionseinrichtungen 6 auch mehrere Messgeräte 10 aufweisen kann, wie es in 2 dargestellt ist. 4 shows a turbomachine 1 according to a third embodiment of the present invention, which relates to the in 1 illustrated embodiment, that two axially interconnected rotor elements 4 are provided, each of a corresponding housing 5 are surrounded. The operation of the detection device 6 also corresponds to that with reference to 1 described operation, except that the two signal sources 7 Generate AC output signals of different predetermined frequencies f ₁ and f ₂ , so that by appropriate frequency filtering that of the measuring devices 10 measured values can be assigned to the respective output signals. Accordingly, it is easy to determine in which of the two housings 5 a rubbing took place. It should be clear that each of the in 4 shown detection devices 6 also several measuring devices 10 can have as it is in 2 is shown.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1524411 A1 [0003]

Claims

Method for detecting an abrading of a moving blade (3) of a rotor element (4) on a housing (5) of a turbomachine (1) surrounding the rotor element (4) and / or for detecting a gap between these components, wherein the rotor element (4) and the housing (5) are made of electrically conductive materials, comprising the steps: a) acting on the rotor element (4) with at least one of a galvanically decoupled from the turbomachine signal source (7) generated, a predetermined frequency having alternating current output signal such that the output signal from the signal source (7) through the rotor element (4) back to Signal source (7) is passed; b) detecting measured values which represent a leakage component of the at least one alternating current output signal derived via the housing (5), using a measuring device (10) electrically connected to the signal source (7) and the housing (5), wherein the leakage component representative measured values are identified over the predetermined frequency; and c) detecting a striping of a blade (3) on the housing (5) and / or detecting a gap between these components on the basis of the size and / or the temporal change of the detected measured values.

Method according to Claim 1 , characterized in that in step a), a continuous output signal is generated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measured values are detected in step b) via a plurality of high-resolution measuring devices (10) which are electrically connected at axially spaced apart housing positions with the housing (5), and that in step c ) additionally locating the position of the contacting moving blade (3) based on a time offset of the measured values detected by the individual measuring devices (10) and / or based on a size difference of the measured values detected by the individual measuring devices (10).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of axially interconnected rotor elements (4) are present, which are each surrounded by a separate housing (5), and that the steps a) to c) separately for each rotor element housing Arrangement are performed, wherein the AC output signals, which are applied to the rotor elements (4) of the individual rotor element housing arrangements, differ from each other with respect to their predetermined frequency.

Turbomachine (1) with a rotor blades (3) having rotor element (4), a rotor element (4) surrounding housing (5), wherein the rotor element (4) and the housing (5) are made of electrically conductive materials, and a detection device ( 6) designed to carry out the method according to any one of the preceding claims.

Turbomachine (1) after Claim 5 , characterized in that the detection device (6) electrically isolated from the turbomachine (1) signal source (7) which is electrically connected to form a circuit at two axially spaced rotor element positions to the rotor element (4) and adapted to an alternating current Output signal of predetermined frequency through the rotor element (4) to send, and a connected to the circuit measuring device (10) which is electrically connected to the housing (5) and adapted to detect and identify measured values, one via the Housing (5) derived leakage component of at least one AC output signal represent.

Turbomachine after Claim 6 , characterized in that the signal source (7) via capacitive coupling elements (8, 9) to the rotor element (4) is connected.

Turbomachine after Claim 6 or 7 , characterized in that the measuring device (10) via capacitive or touching coupling elements (11) to the housing (5) is connected.