DE112022000623T5

DE112022000623T5 - Anomalieerfassungssystem für eine brennkammer für eine gasturbine, brennkammer für eine gasturbine und eine gasturbine, und anomalieerfassungsverfahren für eine brennkammer für eine gasturbine

Info

Publication number: DE112022000623T5
Application number: DE112022000623.4T
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki Kojima; Susumu Sekine; Kozo Toyama
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2022-03-11
Publication date: 2023-11-09
Also published as: JPWO2022196552A1; KR20230145125A; CN116981885A; JP7399346B2; WO2022196552A1

Abstract

Ein Anomalieerfassungssystem für eine Brennkammer für eine Gasturbine umfasst: einen Sensor zum Erfassen, ob sich eine Zündkerze an einer Einfügungsposition in einem Verbrennungsrohr der Brennkammer für die Gasturbine befindet, wobei die Zündkerze zwischen der Einfügungsposition und einer eingezogenen Position, die von dem Verbrennungsrohr eingezogen ist, bewegbar angeordnet ist; und eine Diagnoseeinheit, die konfiguriert ist, um eine Anomalie in einer Zündvorrichtung einschließlich der Zündkerze basierend auf einem Erfassungsergebnis von dem Sensor zu diagnostizieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Anomalieerfassungssystem für eine Brennkammer für eine Gasturbine, die Brennkammer für die Gasturbine und die Gasturbine, und ein Anomalieerfassungsverfahren für die Brennkammer für die Gasturbine.
Diese Anmeldung nimmt die Priorität der am 19. März 2021 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-045354 in Anspruch, deren Inhalt hier unter Bezugnahme enthalten ist.
HINTERGRUND
In einer Brennkammer für eine Gasturbine wird Brennstoff mit einer Zündkerze gezündet.
Patentschrift 1 offenbart eine Gasturbinenbrennkammer, die mit einer Zündkerze versehen ist, die zwischen einer Position im Inneren eines Verbrennungsrohrs und einer Position außerhalb des Verbrennungsrohrs vor und zurück bewegbar angeordnet ist. Wenn sich in dieser Brennkammer die Zündkerze an der Position im Inneren des Verbrennungsrohrs befindet, dann erzeugt die Zündkerze einen Zündfunken, um der Brennkammer zugeführten Brennstoff zu zünden.
Zitierliste
Patentliteratur
Patentschrift 1: JP 2000-18051 A
ZUSAMMENFASSUNG
Technisches Problem
Unterdessen kann der Brennstoff in der Zündkerze, die in dem Verbrennungsrohr, wie vorstehend beschrieben, vor und zurück bewegbar angeordnet ist, nicht gezündet werden, falls sich die Zündkerze nicht zu einer Einfügungsposition (Zündposition) in dem Verbrennungsrohr aus irgendwelchen Gründen bewegen kann, wodurch es unmöglich gemacht wird, eine Gasturbine in geeigneter Weise zu starten. Falls in solch einem Fall die Ursache des Startfehlers unbekannt ist, kann der Neustart und der Zündungsfehler der Gasturbine unnötigerweise wiederholt werden.
In Anbetracht des Vorstehenden besteht eine Aufgabe von mindestens einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darin, ein Anomalieerfassungssystem für eine Brennkammer für eine Gasturbine, die Brennkammer für die Gasturbine und die Gasturbine, und ein Anomalieerfassungsverfahren für die Brennkammer für die Gasturbine bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Anomalie in einer Zündvorrichtung einschließlich einer Zündkerze in geeigneter Weise zu erfassen.
Lösung des Problems
Ein Anomalieerfassungssystem für eine Brennkammer für eine Gasturbine gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Sensor zum Erfassen, ob sich eine Zündkerze an einer Einfügungsposition in einem Verbrennungsrohr der Brennkammer für die Gasturbine befindet, wobei die Zündkerze zwischen der Einfügungsposition und einer eingezogenen Position, die von dem Verbrennungsrohr eingezogen ist, bewegbar angeordnet ist; und eine Diagnoseeinheit, die konfiguriert ist, um eine Anomalie in einer Zündvorrichtung einschließlich der Zündkerze basierend auf einem Erfassungsergebnis von dem Sensor zu diagnostizieren.
Außerdem umfasst eine Brennkammer für eine Gasturbine gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung: eine Brennstoffdüse zum Einspritzen von Brennstoff; eine Zündvorrichtung, die eine Zündkerze umfasst, die konfiguriert ist, um den von der Brennstoffdüse eingespritzten Brennstoff zu zünden; und das vorstehend beschriebene Anomalieerfassungssystem, das konfiguriert ist, um eine Anomalie in der Zündvorrichtung zu diagnostizieren.
Außerdem umfasst eine Gasturbine gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die vorstehend beschriebene Brennkammer; und eine Turbine, die konfiguriert ist, um durch ein Verbrennungsgas angetrieben zu werden, das in der Brennkammer erzeugt wird.
Außerdem umfasst ein Anomalieerfassungsverfahren für eine Brennkammer für eine Gasturbine gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung: einen Erfassungsschritt zum Erfassen, ob sich eine Zündkerze an einer Einfügungsposition in einem Verbrennungsrohr der Brennkammer für die Gasturbine befindet, wobei die Zündkerze zwischen der Einfügungsposition und einer eingezogenen Position, die von dem Verbrennungsrohr eingezogen ist, bewegbar angeordnet ist; und einen Schritt zum Diagnostizieren einer Anomalie in einer Zündvorrichtung einschließlich der Zündkerze basierend auf einem Erfassungsergebnis in dem Erfassungsschritt.
Vorteilhafte Effekte
Gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden ein Anomalieerfassungssystem für eine Brennkammer für eine Gasturbine, die Brennkammer für die Gasturbine und die Gasturbine, und ein Anomalieerfassungsverfahren für die Brennkammer für die Gasturbine bereitgestellt, die in der Lage sind, eine Anomalie in einer Zündvorrichtung einschließlich einer Zündkerze in geeigneter Weise zu erfassen.
KURZE BESCHREIBUNG VON ZEICHNUNGEN

1 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer Gasturbine gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer Brennkammer gemäß einem Ausführungsbeispiel.
3 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Anomaliediagnosesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
4 ist ein Beispiel eines Zeitdiagramm von einem Einfügungsbefehlssignal und einem Signal, das eine Position einer Zündkerze anzeigt.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Anomalieerfassungsverfahren für eine Brennkammer für die Gasturbine gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Ausgabeergebnissen durch eine Diagnosevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
7 ist ein Flussdiagramm, das das Anomalieerfassungsverfahren für die Brennkammer für die Gasturbine gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
8 ist ein Flussdiagramm, das das Anomalieerfassungsverfahren für die Brennkammer für die Gasturbine gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es ist allerdings beabsichtigt, dass Abmessungen, Materialien, Formen, relative Positionen und dergleichen von beschriebenen oder in den Zeichnungen gezeigten Komponenten als die Ausführungsbeispiele lediglich als darstellend interpretiert werden sollen und nicht beabsichtigen, den Umfang der vorliegenden Erfindung zu beschränken, sofern dies nicht besonders identifiziert ist.
(Konfiguration von Gasturbine)
1 ist eine schematische Konfigurationsansicht, die ein Beispiel einer Gasturbine einschließlich einer durch ein Anomalieerfassungssystem zu diagnostizierenden Brennkammer gemäß einigen Ausführungsbeispielen zeigt. 2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm der durch das Anomalieerfassungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel zu diagnostizierenden Brennkammer.
Wie in 1 gezeigt, umfasst eine Gasturbine 1 einen Kompressor 2 zum Erzeugen von komprimierter Luft, eine Brennkammer 4 zum Erzeugen eines Verbrennungsgases aus der komprimierten Luft und Brennstoff, und eine Turbine 6, die konfiguriert ist, um durch das Verbrennungsgas drehend angetrieben zu werden. In dem Fall der Gasturbine 1 für eine Stromerzeugung ist ein Generator (nicht gezeigt) mit der Turbine 6 verbunden.
Der Kompressor 2 umfasst eine Vielzahl von Leitschaufeln 16, die an der Seite eines Kompressorgehäuses 10 befestigt sind, und eine Vielzahl von Rotorschaufeln 18, die auf einem Rotor 8 so implantiert sind, dass sie mit Bezug auf die Leitschaufeln 16 alternierend angeordnet sind. Zu komprimierende Ansaugluft von einem Lufteinlass 12 wird an den Kompressor 2 gesendet und verläuft durch die Vielzahl von Leitschaufeln 16 und die Vielzahl von Rotorschaufeln 18, wodurch sie in komprimierte Luft mit einer hohen Temperatur und einem hohen Druck umgewandelt wird.
Der Brennkammer 4 wird Brennstoff und die in dem Kompressor 2 komprimierte Luft zugeführt. Die Brennkammer 4 verbrennt den Brennstoff, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, das als ein Arbeitsfluid der Turbine 6 dient. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Gasturbine 1 die Vielzahl von Brennkammern 4, die in einem Gehäuse 20 entlang der Umfangsrichtung angeordnet sind, die um den Rotor 8 (Rotorachse C) zentriert ist.
Die Turbine 6 umfasst einen Verbrennungsgasdurchgang 28, der durch ein Turbinengehäuse 22 ausgebildet ist, und umfasst eine Vielzahl von Leitschaufeln 24 und Rotorschaufeln 26, die in dem Verbrennungsgasdurchgang 28 angeordnet sind. Jede der Leitschaufeln 24 ist an der Seite des Turbinengehäuses 22 befestigt. Die entlang der Umfangsrichtung des Rotors 8 angeordnete Vielzahl von Leitschaufeln 24 bildet Leitschaufelreihen aus. Außerdem ist jede der Rotorschaufeln 26 auf dem Rotor 8 implantiert. Die entlang der Umfangsrichtung des Rotors 8 angeordnete Vielzahl von Rotorschaufeln 26 bildet Rotorschaufelreihen aus. Die Leitschaufelreihen und die Rotorschaufelreihen sind in der axialen Richtung des Rotors 8 alternierend angeordnet.
In der Turbine 6 verläuft das Verbrennungsgas, das in den Verbrennungsgasdurchgang 28 aus der Brennkammer 4 geströmt ist, durch die Vielzahl von Leitschaufeln 24 und die Vielzahl von Rotorschaufeln 26, wodurch der Rotor 8 drehend um die Rotorachse C angetrieben wird. Folglich wird der mit dem Rotor 8 verbundene Generator angetrieben, um Strom zu erzeugen. Das die Turbine 6 angetriebene Verbrennungsgas wird über eine Abgashaube 30 nach außen ausgestoßen.
Wie in 2 gezeigt, umfasst mindestens eine der Vielzahl von Brennkammern 4 ein in dem Gehäuse 20 angeordnetes Verbrennungsrohr 40 (s. 1), eine erste Düse 32 (Brennstoffdüse) und eine zweite Düse 36 (Brennstoffdüse), die in dem Verbrennungsrohr 40 angeordnet sind, und eine Zündvorrichtung 50.
Jede von der ersten Düse 32 und der zweiten Düse 36 ist konfiguriert, um mit Brennstoff aus einem Verbrennungsanschluss (nicht gezeigt) versorgt zu werden, und konfiguriert, um den Brennstoff in das Verbrennungsrohr 40 einzuspritzen. Wirbler 34, 38 sind um die erste Düse 32 und die zweite Düse 36 angeordnet, und die von dem Kompressor 2 komprimierte Luft (s. 1) wird in das Verbrennungsrohr 40 über die Wirbler 34, 38 zugeführt. Der von der ersten Düse 32 und der zweiten Düse 36 eingespritzte Brennstoff und die über die Wirbler 34, 38 zugeführte Luft bilden ein Gemisch des Brennstoffs und der Luft in dem Verbrennungsrohr 40 aus.
Die Zündvorrichtung 50 ist konfiguriert, um einen Mischer zu zünden, der den aus der ersten Düse 32 und/oder der zweiten Düse 36 eingespritzten Brennstoff enthält. Die Zündvorrichtung 50 umfasst eine Zündkerze 52, einen Antriebsteil 53 zum Antreiben der Zündkerze 52 und eine Steuereinheit 78 zum Steuern des Antreibens der Zündkerze 52 durch den Antriebsteil 53.
Die Zündkerze 52 weist einen vorderen Endabschnitt 52a auf, der konfiguriert ist, um einen Funken zu erzeugen. Die Zündkerze 52 wird durch den Antriebsteil 53 angetrieben, um entlang der axialen Richtung der Zündkerze 52 und zwischen einer Einfügungsposition 102 in dem Verbrennungsrohr 40 und einer eingezogenen Position 101, die von dem Verbrennungsrohr 40 eingezogen ist, bewegbar zu sein. Die axiale Richtung der Zündkerze 52 ist eine Richtung, die die axiale Richtung des Verbrennungsrohrs 40 schneidet (im Wesentlichen dieselbe Richtung wie die axiale Richtung der ersten Düse 32 oder der zweiten Düse 36).
Die Einfügungsposition 102 ist eine spezifische Position der Zündkerze 52, wobei mindestens der vordere Endabschnitt 52a der Zündkerze 52 im Inneren des Verbrennungsrohrs 40 angeordnet ist. Wenn die Zündkerze 52 an der Einfügungsposition 102 angeordnet ist, dann wird ein Funke in dem vorderen Endabschnitt 52a der Zündkerze 52 erzeugt, und der Funke zündet den Mischer in dem Verbrennungsrohr 40.
Typischerweise ist die Einfügungsposition 102 eine Position, an der die Zündkerze 52 am weitesten in das Verbrennungsrohr 40 eingefügt ist. Typischerweise ist die eingezogene Position eine Position, an der die Zündkerze 52 am weitesten von dem Verbrennungsrohr 40 eingezogen ist. Der vordere Endabschnitt 52a der Zündkerze 52 kann außerhalb des Verbrennungsrohrs 40 positioniert sein, wenn die Zündkerze 52 an der eingezogenen Position angeordnet ist.
Der Antriebsteil 53 ist konfiguriert, um die Zündkerze 52 zwischen der Einfügungsposition 102 und der eingezogenen Position 101 zu bewegen. In dem in 2 gezeigten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Antriebsteil 53 konfiguriert, um die Zündkerze 52 pneumatisch anzutreiben.
Der in 2 gezeigte Antriebsteil 53 umfasst einen Zylinder 58, der sich entlang der axialen Richtung der Zündkerze 52 erstreckt, und einen Kolben 54, der mit der Zündkerze 52 verbunden ist und in dem Zylinder 58 entlang der axialen Richtung des Zylinders 58 verschiebbar ist. Eine Innenwandoberfläche des Zylinders 58 und des Kolbens 54 bilden eine erste Kammer 60 an einer Seite der Zündkerze 52 und eine zweite Kammer 62 an einer der ersten Kammer 60 gegenüberliegenden Seite aus. Der Zylinder 58 wird durch einen stationären Teil, wie etwa das Gehäuse 20 der Brennkammer 4, getragen.
Der Antriebsteil 53 umfasst eine Luftquelle 72, in der dem Zylinder 58 zuzuführende Luft gespeichert ist, eine zwischen der Luftquelle 72 und dem Zylinder 58 angeordnete Luftleitung 74 und ein auf der Luftleitung 74 angeordnetes Luftventil 76. Die Luft aus der Luftquelle 72 kann der zweiten Kammer 62 des Zylinders 58 über die Luftleitung 74 zugeführt werden, und die Menge der der zweiten Kammer 62 zugeführten Luft kann durch das Luftventil 76 eingestellt werden.
Der Antriebsteil 53 umfasst ein Vorspannungselement 59 zum Vorspannen des Kolbens 54 in einer Richtung von der ersten Kammer 60 zu der zweiten Kammer in der axialen Richtung des Zylinders 58. In dem in 2 gezeigten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist das Vorspannungselement 59 eine Feder, die in der ersten Kammer 60 angeordnet ist.
Die Steuereinheit 78 ist konfiguriert, um ein Einfügungsbefehlssignal zum Positionieren der Zündkerze 52 an der Einfügungsposition 102 an die Zündvorrichtung 50 zu einem Zündzeitpunkt der Gasturbine 1 zu senden. In dem in 2 gezeigten exemplarischen Ausführungsbeispiel wird ein Einfügungsbefehlssignal, das einen Öffnungsgrad des Luftventils 76 anzeigt, von der Steuereinheit 78 an das Luftventil 76 gesendet.
Die Zündvorrichtung 50 mit der vorstehenden Konfiguration wird wie nachstehend beschrieben betrieben. Die Zündkerze 52 ist normalerweise an der eingezogenen Position 101 angeordnet. Falls das Einfügungsbefehlssignal von der Steuereinheit 78 gesendet wird, während sich die Zündkerze 52 an der eingezogenen Position 101 befindet, wird der Öffnungsgrad des Luftventils 76 durch das Einfügungsbefehlssignal eingestellt, und die Luft von der Luftquelle 72 wird an die zweite Kammer 62 des Zylinders 58 über die Luftleitung 74 zugeführt. Ein auf den Kolben 54 wirkender Luftdruck in der zweiten Kammer überwindet eine Vorspannungskraft des Vorspannungselements 59 und bewegt den Kolben 54 in einer Richtung von der zweiten Kammer 62 zu der ersten Kammer 60. Zu diesem Zeitpunkt wird die Luft in der ersten Kammer 60 über einen Freigabeteil (nicht gezeigt) nach außen freigegeben. Zusammen damit bewegt sich die Zündkerze 52 von der eingezogenen Position 101 zu der Einfügungsposition 102.
Falls andererseits die Steuereinheit 78 ein Senden des Einfügungsbefehlssignals stoppt, während sich die Zündkerze 52 an der Einfügungsposition 102 befindet, wird das Luftventil 76 geschlossen, und die Zufuhr von Luft von der Luftquelle 72 an die zweite Kammer 62 wird gestoppt. Die auf den Kolben 54 wirkende Vorspannungskraft des Vorspannungselements 59 bewegt den Kolben in einer Richtung von der ersten Kammer 60 zu der zweiten Kammer 62. Zu diesem Zeitpunkt wird die Luft in der zweiten Kammer 62 über den Freigabeteil (nicht gezeigt) nach außen freigegeben. Zusammen damit bewegt sich die Zündkerze 52 von der Einfügungsposition 102 zu der eingezogenen Position 101.
(Konfiguration von Anomalieerfassungssystem)
3 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Anomaliediagnosesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel. Wie in 2 und 3 gezeigt, umfasst ein Anomalieerfassungssystem 100 einen Sensor 70 zum Erfassen, ob sich die Zündkerze 52 an der Einfügungsposition 102 befindet, und eine Diagnosevorrichtung 80, die eine Diagnoseeinheit 86 umfasst, die konfiguriert ist, um die Anomalie in der Zündvorrichtung 50 basierend auf einem Erfassungsergebnis von dem Sensor 70 zu diagnostizieren.
In dem in 2 gezeigten exemplarischen Ausführungsbeispiel wird der Sensor 70 durch den Zylinder 58 über einen Montageteil 66 getragen. Außerdem ist ein bewegbarer Teil 68, der sich entlang der axialen Richtung der Zündkerze 52 bewegt, zusammen mit der Zündkerze 52 so angeordnet, dass sie dem Sensor 70 gegenüberliegen. Der in 2 gezeigte bewegbare Teil 68 ist ein Flanschteil, der an einer mit dem Kolben 54 verbundenen Stange 56 an einer Seite gegenüber der Zündkerze 52 angebracht ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist der Sensor 70 ein Sensor, der in der Lage ist, nur zu erfassen, ob sich die Zündkerze 52 an der Einfügungsposition 102 befindet. In diesem Fall kann der Sensor 70 konfiguriert sein, um ein EIN-Signal an die Diagnosevorrichtung 80 nur dann zu senden, wenn sich die Zündkerze 52 an der Einfügungsposition 102 befindet. Der Sensor 70 kann ein Kontaktsensor (z.B. ein Grenzsensor) sein. In diesem Fall kann der Sensor 70 konfiguriert sein, um das vorstehend beschriebene EIN-Signal an die Diagnosevorrichtung 80 zu senden, wenn der Sensor 70 und der bewegbare Teil 68 einander kontaktieren. Alternativ kann der Sensor 70 ein nicht-kontaktierender Sensor (z.B. ein Wirbelstromsensor) sein. In diesem Fall kann der Sensor 70 konfiguriert sein, um das vorstehend beschriebene EIN-Signal an die Diagnosevorrichtung 80 zu senden, wenn sich der Sensor 70 und der bewegbare Teil 68 einer vorbestimmten Entfernung nähern.
In einigen Ausführungsbeispielen ist der Sensor 70 ein Sensor, der in der Lage ist, eine Versatzgröße der Zündkerze 52 in einer Bewegungsrichtung der Zündkerze 52 (eine Richtung entlang der axialen Richtung der Zündkerze 52) zu erfassen. In diesem Fall kann der Sensor 70 konfiguriert sein, um eine Entfernung L zwischen dem Sensor 70 und dem bewegbaren Teil 68 in der axialen Richtung der Zündkerze 52 zu erfassen, und ein Signal, das die erfasste Entfernung anzeigt, an die Diagnosevorrichtung 80 zu senden.
Die Diagnosevorrichtung 80 ist konfiguriert, um ein Signal, das ein Erfassungsergebnis der Position der Zündkerze 52 von dem Sensor 70 anzeigt, und/oder das Einfügungsbefehlssignal von der Steuereinheit 78 zu empfangen und zu verarbeiten. Wie in 3 gezeigt, kann die Diagnosevorrichtung 80 mindestens eine von einer Einfügungszeit-Berechnungseinheit 82, einer Einfügungsgröße-Berechnungseinheit 84 oder einer Ausgabeeinheit 88 zusätzlich zu der Diagnoseeinheit 86 umfassen.
Die Einfügungszeit-Berechnungseinheit 82 ist konfiguriert, um eine Einfügungszeit von einem Start einer Einfügung der sich an der eingezogenen Position 101 befindenden Zündkerze 52, bis die Zündkerze 52 die Einfügungsposition 102 erreicht, basierend auf dem Erfassungsergebnis von dem Sensor 70 zu berechnen. Wenn in der Zündvorrichtung 50 eine Anomalie, wie etwa ein Haften bzw. Kleben des Zylinders 58 oder eine Verringerung eines Luftdrucks auftritt, dann tendiert die Einfügungszeit von dem Start der Einfügung der Zündkerze 52 zu der Beendigung der Einfügung dazu, sich zu erhöhen. Deshalb kann die Anomalie in der Zündvorrichtung 50 basierend auf der Einfügungszeit der Zündkerze 52 erfasst werden.
Die Einfügungszeit-Berechnungseinheit 82 kann als die vorstehend beschriebene Einfügungszeit eine Zeitlänge TI berechnen von einem Zeitpunkt t1 (s. 4), wenn ein Einfügungsstartsignal von der Steuereinheit 78 empfangen wird, zu einem Zeitpunkt t2 (s. 4), wenn das Signal empfangen wird, das anzeigt, dass sich der Sensor 70 an der Einfügungsposition 102 befindet. 4 ist ein Beispiel eines Zeitdiagramms des Einfügungsbefehlssignals und des Signals, das die Position der Zündkerze 52 anzeigt, die von der Diagnosevorrichtung 80 empfangen werden. Hinsichtlich des Signals, das die Position der Zündkerze 52 anzeigt, zeigt AUS an, dass sich die Zündkerze 52 an der eingezogenen Position 101 befindet, und EIN zeigt an, dass sich die Zündkerze 52 an der Einfügungsposition 102 befindet.
Die Einfügungsgröße-Berechnungseinheit 84 ist konfiguriert, um die Einfügungsgröße der Zündkerze 52 basierend auf dem Erfassungsergebnis von dem Sensor 70 zu berechnen. In der Zündvorrichtung 50 tendiert die Einfügungsgröße der Zündkerze 52 dazu, sich zu verringern, wenn die Anomalie, wie etwa ein Haften bzw. Kleben des Zylinders 58 oder die Verringerung eines Luftdrucks auftritt. Deshalb kann die Anomalie in der Zündvorrichtung 50 basierend auf der Einfügungsgröße der Zündkerze 52 erfasst werden.
Die Einfügungsgröße-Berechnungseinheit 84 kann basierend auf der Entfernung L (s. 2) zwischen dem Sensor 70 und dem bewegbaren Teil 68, nachdem das Einfügungsstartsignal von der Steuereinheit 78 empfangen worden ist, eine Differenz zwischen der vorstehend beschriebenen Entfernung L, wenn das Einfügungsstartsignal von der Steuereinheit 78 empfangen wird, und einem minimalen Wert der Entfernung L (die Entfernung L, wenn der Sensor 70 und der bewegbare Teil 68 einander am Nächsten sind), als die Einfügungsgröße der Zündkerze 52 berechnen.
Die Diagnoseeinheit 86 kann konfiguriert sein, um die Anomalie in der Zündvorrichtung 50 basierend auf der von der Einfügungszeit-Berechnungseinheit 82 berechneten Einfügungszeit oder der von der Einfügungsgröße-Berechnungseinheit 84 berechneten Einfügungsgröße zu diagnostizieren.
Die Ausgabeeinheit 88 ist konfiguriert, um das Diagnoseergebnis von der Diagnoseeinheit 86 auszugeben. Alternativ kann die Ausgabeeinheit 88 konfiguriert sein, um einen Alarm auszugeben, wenn die Diagnoseeinheit 86 bestimmt, dass die Zündvorrichtung 50 die Anomalie aufweist. Die Ausgabeeinheit 88 kann eine Vorrichtung (wie etwa eine Anzeige oder einen Lautsprecher) umfassen, die konfiguriert ist, um das Diagnoseergebnis von der Diagnoseeinheit 86 oder den vorstehend beschriebenen Alarm als visuelle Informationen oder auditive Informationen auszugeben.
Die Diagnosevorrichtung 80 kann einen Rechner mit einem Prozessor (wie etwa eine CPU), eine Speichervorrichtung (Speicher; wie etwa ein RAM), eine Hilfsspeichereinheit, eine Schnittstelle und dergleichen umfassen. Die Diagnosevorrichtung 80 ist konfiguriert, um die Signale von dem Sensor 70 und/oder der Steuereinheit 78 über die Schnittstelle zu empfangen. Der Prozessor ist konfiguriert, um das somit empfangene Signal zu verarbeiten. Außerdem ist der Prozessor konfiguriert, um in die Speichervorrichtung geladene Programme zu verarbeiten. Dadurch wird die Funktion von jeder vorstehend beschriebenen funktionalen Einheit (die Diagnoseeinheit 86, die Einfügungszeit-Berechnungseinheit 82, die Einfügungsgröße-Berechnungseinheit 84 oder die Ausgabeeinheit 88) realisiert.
Die Verarbeitungsinhalte in der Diagnosevorrichtung 80 können als von dem Prozessor ausgeführte Programme implementiert werden. Die Programme können in der Hilfsspeichereinheit gespeichert werden. Wenn Sie ausgeführt werden, dann werden diese Programme in die Speichervorrichtung geladen. Der Prozessor liest die Programme aus der Speichervorrichtung aus, um die in den Programmen enthaltenen Instruktionen auszuführen.
In der in dem Verbrennungsrohr 40 vor und zurück bewegbar angeordneten Zündkerze 52, falls sich die Zündkerze 52 nicht zu der Einfügungsposition 102 (Zündposition) in dem Verbrennungsrohr 40 aus irgendwelchen Gründen bewegen kann (z.B. Befestigung in dem Zylinder 58, ein Mangel an Luftdruck an dem Zylinder 58, ein Fehler in einem Luftzufuhrsystem usw.), kann der aus der Brennstoffdüse eingespritzte Brennstoff nicht entzündet werden, wodurch es unmöglich gemacht wird, die Gasturbine 1 in geeigneter Weise zu starten. Falls in solch einem Fall der Grund des Startausfalls unbekannt ist, kann der Neustart und der Zündungsfehler der Gasturbine 1 unnötigerweise wiederholt werden.
Da in dieser Hinsicht mit dem wie vorstehend beschrieben konfigurierten Anomalieerfassungssystem 100 der Sensor 70 erfassen kann, ob sich die Zündungskerze 52 an der Einfügungsposition 102 in dem Verbrennungsrohr 40 befindet, kann die Anomalie in der Zündvorrichtung 50 basierend auf diesem Erfassungsergebnis in geeigneter Weise diagnostiziert werden. Deshalb kann, sogar falls die Anomalie in der Zündvorrichtung 50 erfasst wird, die Anomalie während oder vor dem Start der Gasturbine 1 adressiert werden, wodurch es möglich gemacht wird, die Gasturbine 1 schnell zu starten.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die Diagnoseeinheit 86 konfiguriert, um die Anomalie in der Zündvorrichtung 50 basierend auf dem Erfassungsergebnis von dem Sensor 70 während des Startens der Gasturbine 1 und vor einer Zündung von Brennstoff in der Brennkammer 4 zu diagnostizieren.
Indem somit die Anomalie in der Zündvorrichtung 50 während des Startens der Gasturbine 1 und vor der Zündung in der Brennkammer 4 diagnostiziert wird, wird es einfacher, die Ursache des Startfehlers zu erfassen, wenn die Gasturbine 1 nicht gestartet werden kann. Somit ist es möglich, die Anzahl an unnötigen Neustarts der Gasturbine 1, die mit dem Zündungsfehler verknüpft sind, effektiv zu verringern.
(Anomalieerfassungsfluss für Brennkammer für Gasturbine)
Ein Fluss einer Anomalieerfassung für die Brennkammer 4 einschließlich der Zündvorrichtung 50 wird nachstehend beschrieben. 5, 7, 8 sind jeweils ein Flussdiagramm, das das Anomalieerfassungsverfahren für die Brennkammer 4 für die Gasturbine 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt. Nachstehend wird ein Fall beschrieben, in dem das Anomalieerfassungsverfahren für die Brennkammer gemäß einem Ausführungsbeispiel unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Anomalieerfassungssystems 100 einschließlich der Diagnosevorrichtung 80 durchgeführt wird. Allerdings kann in einigen Ausführungsbeispielen das Anomalieerfassungsverfahren für die Brennkammer unter Verwendung einer anderen Vorrichtung durchgeführt werden, oder in einigen Ausführungsbeispielen können einige oder alle nachstehend beschriebenen Prozeduren manuell durchgeführt werden.
In dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel kann ein Sensor, der in der Lage ist, nur zu erfassen, ob sich die Zündkerze 52 an der Einfügungsposition 102 befindet, oder ein Sensor, der in der Lage ist, die Versatzgröße der Zündkerze 52 zu erfassen, als der Sensor 70 verwendet werden.
In dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sendet zunächst die Steuereinheit 78 das Einfügungsbefehlssignal für die Zündkerze 52 während des Startens der Gasturbine 1 und vor der Zündung in der Brennkammer 4. Das somit gesendete Einfügungsbefehlssignal wird durch die Diagnosevorrichtung 80 und die Zündvorrichtung 50 empfangen (S102). Die Zündkerze 52 befindet sich an der eingezogenen Position 101, bis unmittelbar bevor das Einfügungsbefehlssignal gesendet wird.
Auf ein Empfangen des Einfügungsbefehlssignals in Schritt S102 hin, wird die Zündvorrichtung 50 wie vorstehend beschrieben betrieben, und die Zündkerze 52 bewegt sich von der eingezogenen Position 101 zu der Einfügungsposition 102. Falls der Sensor 70 erfasst, dass sich die Zündkerze 52 an der Einfügungsposition 102 befindet, wird dieses Erfassungssignal an die Diagnosevorrichtung 80 gesendet (S104) .
Die Einfügungszeit-Berechnungseinheit 82 berechnet die Einfügungszeit TI (s. 4) der Zündkerze 52 basierend auf dem in Schritt S102 empfangenen Einfügungsbefehlssignal und dem in Schritt S104 empfangenen Signal von dem Sensor 70 (S106) .
Dann vergleicht die Diagnoseeinheit 86 die in Schritt S106 berechnete Einfügungszeit TI mit einem Schwellenwert (S108). Wenn als ein Ergebnis des Vergleichs in Schritt S108 die Einfügungszeit TI nicht größer ist als der Schwellenwert (Nein in S108), dann bestimmt die Diagnoseeinheit 86, dass die Zündvorrichtung 50 keine Anomalie aufweist (S109). Wenn andererseits als das Ergebnis des Vergleichs in Schritt S108 die Einfügungszeit TI größer ist als der Schwellenwert (Ja in S108), dann bestimmt die Diagnoseeinheit 86, dass die Zündvorrichtung 50 die Anomalie aufweist (S110).
Dann gibt die Ausgabeeinheit 88 die in Schritten S108 bis S110 erhaltenen Ergebnisse aus (S114). Wenn in Schritten S108 bis S110 bestimmt wird, dass die Zündvorrichtung 50 die Anomalie aufweist, dann kann die Ausgabeeinheit 88 den Alarm in Schritt S114 ausgeben.
Wenn durch Durchführen der vorstehend beschriebenen Prozedur bestimmt wird, dass die Zündvorrichtung 50 keine Anomalie aufweist (Schritt S109), dann wird das Starten der Gasturbine 1 beendet. Wenn andererseits durch Durchführen der vorstehend beschriebenen Prozedur bestimmt wird, dass die Zündvorrichtung 50 die Anomalie aufweist (Schritt S110), dann wird eine Startprozedur für die Gasturbine 1 gestoppt, um die Zündvorrichtung 50 zu prüfen, und die Startprozedur für die Gasturbine 1 wird neu gestartet, nachdem die Anomalie in der Zündvorrichtung entfernt worden ist.
Die Diagnosevorrichtung 80 kann die berechnete Einfügungszeit in einer Speichereinheit (eine externe Speichervorrichtung oder eine interne Speichervorrichtung) jedes Mal akkumulieren, wenn die Einfügungszeit in Schritt S106 berechnet wird. Die Ausgabeeinheit 88 kann ein Diagramm (s. 6), das eine zeitliche Änderung der in der Speichereinheit akkumulierten Einfügungszeit zeigt, auf einer Anzeigeeinheit, wie etwa einer Anzeige, ausgeben. Außerdem kann die Ausgabeeinheit 88 einen Schwellenwert TIth (s. 6), der in Schritt S108 verwendet wird, auf der Anzeigeeinheit ausgeben, zusammen mit der in Schritt S106 berechneten Einfügungszeit. 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Ausgabeergebnissen durch die Ausgabeeinheit 88 (Diagnosevorrichtung 80) gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
Ein Änderungstrend eines Einfügungsgefühls kann leicht erfasst werden, indem die in der Vergangenheit als das vorstehend beschriebene Diagramm berechnete Zeitänderung der Einfügungszeit ausgedrückt wird. Deshalb ist es z.B. möglich, zu schätzen, wenn die Einfügungszeit den Schwellenwert überschreitet, und eine Wartung oder dergleichen der Brennkammer 4 effizient durchzuführen.
In dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Sensor, der zum Erfassen der Versatzgröße der Zündkerze 52 in der Lage ist, als der Sensor 70 verwendet werden.
In dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel empfangen die Diagnosevorrichtung 80 und die Zündvorrichtung 50 in Schritt S202, wie in Schritt S102 in dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel das Einfügungsbefehlssignal von der Steuereinheit 78 (S102).
Auf ein Empfangen des Einfügungsbefehlssignals in Schritt S202 hin, wird die Zündvorrichtung 50 wie vorstehend beschrieben betrieben, und die Zündkerze 52 bewegt sich von der eingezogenen Position 101 zu der Einfügungsposition 102. Falls der Sensor 70 die Versatzgröße der Zündkerze 52 erfasst, wird dieses Erfassungssignal an die Diagnosevorrichtung 80 gesendet (S204).
Die Einfügungsgröße-Berechnungseinheit 84 berechnet die Einfügungsgröße der Zündkerze 52 basierend auf dem in Schritt S202 empfangenen Einfügungsbefehlssignal und dem in Schritt S204 empfangenen Signal von dem Sensor 70 (S206).
Dann vergleicht die Diagnoseeinheit 86 die in Schritt S206 berechnete Einfügungsgröße mit dem Schwellenwert (S208). Als ein Ergebnis des Vergleichs in Schritt S208 bestimmt die Diagnoseeinheit 86, dass die Zündvorrichtung 50 keine Anomalie aufweist (S209), wenn die Einfügungsgröße anormaler ist als der Schwellenwert (Nein in S208). Wenn andererseits als das Ergebnis des Vergleichs in Schritt S208 die Einfügungsgröße kleiner ist als der Schwellenwert (Ja in S208), dann bestimmt die Diagnoseeinheit 86, dass die Zündvorrichtung 50 die Anomalie aufweist (S210).
Dann gibt die Ausgabeeinheit 88 die in Schritten S208 bis S210 erhaltenen Ergebnisse aus (S214). Wenn in Schritten S208 bis S210 bestimmt wird, dass die Zündvorrichtung 50 die Anomalie aufweist, dann kann die Ausgabeeinheit 88 den Alarm in Schritt S214 ausgeben.
Wenn durch Durchführen der vorstehend beschriebenen Prozedur bestimmt wird, dass die Zündvorrichtung 50 keine Anomalie aufweist (Schritt S209), dann wird das Starten der Gasturbine 1 beendet. Wenn andererseits durch Durchführen der vorstehend beschriebenen Prozedur bestimmt wird, dass die Zündvorrichtung 50 die Anomalie aufweist (Schritt S210), dann wird die Startprozedur für die Gasturbine 1 gestoppt, um die Zündvorrichtung 50 zu prüfen, und die Startprozedur für die Gasturbine 1 wird neu gestartet, nachdem die Anomalie in der Zündvorrichtung entfernt worden ist.
Das in 8 gezeigte Ausführungsbeispiel ist eine Modifikation des in 5 gezeigten Ausführungsbeispiels. In einem Ausführungsbeispiel kann eine ähnliche Modifikation des in 7 gezeigten Ausführungsbeispiels durchgeführt werden.
In dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel stellt die Diagnosevorrichtung 80 zunächst einen Zähler (i) auf 1 ein (S301). Dann werden Schritte S302 bis S306 in derselben Prozedur wie Schritte S102 bis S106 in dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel durchgeführt, um die Einfügungszeit der Zündkerze 52 zu berechnen.
Dann vergleicht die Diagnoseeinheit 86 die in Schritt S306 berechnete Einfügungszeit TI mit einem Schwellenwert (S308). Als ein Ergebnis des Vergleichs in Schritt S308 bestimmt die Diagnoseeinheit 86, dass die Zündvorrichtung 50 keine Anomalie aufweist (S309), wenn die Einfügungszeit TI nicht größer ist als der Schwellenwert (Nein in S308), und der Prozess fährt dann bei dem nächsten Schritt S314 fort.
Wenn andererseits als das Ergebnis des Vergleichs in Schritt S308 die Einfügungszeit TI größer ist als der Schwellenwert (Ja in S308 und Ja in S310), dann ist es möglich, zu bestimmen, dass die Zündvorrichtung 50 die Anomalie aufweisen kann. Folglich gibt die Ausgabeeinheit 88 den Alarm aus (S316), der Zähler (i) wird inkrementiert (S318), und die Prozeduren in Schritten S302 bis S308 werden wiederholt.
Wenn als ein Ergebnis des Vergleichs in der zweiten Runde von Schritt S308 die Einfügungszeit TI nicht größer ist als der Schwellenwert (Nein in S308), dann bestimmt die Diagnoseeinheit 86, dass die Zündvorrichtung 50 keine Anomalie aufweist (S309), und der Prozess fährt bei dem nächsten Schritt S314 fort. Wenn andererseits als das Ergebnis des Vergleichs in der zweiten Runde von Schritt S308 die Einfügungszeit TI größer ist als der Schwellenwert (Ja in S308 und NEIN S310), dann bestimmt die Diagnoseeinheit 86, dass die Zündvorrichtung 50 die Anomalie aufweist (S312), und der Prozess fährt bei dem nächsten Schritt S314 fort.
In Schritt S314 gibt die Ausgabeeinheit 88 wie in Schritt S114 in 5 die in Schritten S308 bis S312 erhaltenen Ergebnisse aus (S314). Wenn in Schritten S308 bis S312 bestimmt wird, dass die Zündvorrichtung 50 die Anomalie aufweist, dann kann die Ausgabeeinheit 88 den Alarm in Schritt S314 ausgeben.
Wenn durch Durchführen der vorstehend beschriebenen Prozedur bestimmt wird, dass die Zündvorrichtung 50 keine Anomalie aufweist (Schritt S309), dann wird das Starten der Gasturbine 1 beendet. Wenn andererseits durch Durchführen der vorstehend beschriebenen Prozedur bestimmt wird, dass die Zündvorrichtung 50 die Anomalie aufweist (Schritt S312), dann wird die Startprozedur für die Gasturbine 1 gestoppt, um die Zündvorrichtung 50 zu prüfen, und die Startprozedur für die Gasturbine 1 wird neu gestartet, nachdem die Anomalie in der Zündvorrichtung entfernt worden ist.
Sogar falls die Zündkerze 52 nicht in geeigneter Weise betrieben wird, kann die Zündkerze 52 in geeigneter Weise betrieben werden, indem derselbe Betrieb erneut versucht wird. In dieser Hinsicht ist es gemäß dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel möglich, sogar falls einmal bestimmt wird, dass die Zündvorrichtung 50 die Anomalie aufweist, da die Anomalie in der Zündvorrichtung 50 unter Verwendung des Erfassungsergebnisses durch den Sensor 70 erneut diagnostiziert wird, die Häufigkeit zu verringern, dass das Starten der Gasturbine oder die mit der Anomaliebestimmung der Zündvorrichtung 50 verknüpfte Stoppzeit verringert wird.
Die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Inhalte würden z.B. wie folgt verstanden werden.
(1) Ein Anomalieerfassungssystem (100) für eine Brennkammer (4) für eine Gasturbine (1) gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Sensor (70) zum Erfassen, ob sich eine Zündkerze (52) an einer Einfügungsposition (102) in einem Verbrennungsrohr (40) der Brennkammer für die Gasturbine befindet, wobei die Zündkerze zwischen der Einfügungsposition und einer eingezogenen Position (101), die von dem Verbrennungsrohr eingezogen ist, bewegbar angeordnet ist; und eine Diagnoseeinheit (86), die konfiguriert ist, um eine Anomalie in einer Zündvorrichtung (50) einschließlich der Zündkerze basierend auf einem Erfassungsergebnis von dem Sensor zu diagnostizieren.
Da mit der vorstehenden Konfiguration (1) der Sensor erfassen kann, ob sich die Zündkerze an der Einfügungsposition in dem Verbrennungsrohr befindet, kann die Anomalie in der Zündvorrichtung basierend auf dem Erfassungsergebnis in geeigneter Weise diagnostiziert werden. Deshalb kann, sogar falls die Anomalie in der Zündvorrichtung erfasst wird, die Anomalie während oder vor dem Start der Gasturbine adressiert werden, wodurch es möglich gemacht wird, die Gasturbine schnell zu starten.
(2) In einigen Ausführungsbeispielen gemäß der vorstehenden Konfiguration (1) umfasst das Anomalieerfassungssystem eine Einfügungszeit-Berechnungseinheit (84), die konfiguriert ist, um eine Einfügungszeit von einem Start einer Einfügung der Zündkerze, die sich an der eingezogenen Position befindet, bis die Zündkerze die Einfügungsposition erreicht, basierend auf dem Erfassungsergebnis durch den Sensor zu berechnen. Die Diagnoseeinheit ist konfiguriert, um die Anomalie in der Zündvorrichtung basierend auf der Einfügungszeit zu diagnostizieren.
Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung die Anomalie in der Zündvorrichtung einschließlich der Zündkerze auftritt, dann tendiert die Einfügungszeit von dem Start der Einfügung der Zündkerze zu der Beendigung der Einfügung dazu, sich zu vergrößern. Da mit der vorstehenden Konfiguration (2) die Einfügungszeit von dem Start der Einfügung der Zündkerze zu der Beendigung der Einfügung basierend auf dem Erfassungsergebnis von dem Sensor berechnet wird, ist es möglich, die Anomalie der Zündvorrichtung basierend auf der berechneten Einfügungszeit in geeigneter Weise zu erfassen.
(3) In einigen Ausführungsbeispielen gemäß der vorstehenden Konfiguration (2) ist die Diagnoseeinheit konfiguriert, um zu bestimmen, dass die Zündvorrichtung die Anomalie aufweist, wenn die Einfügungszeit größer ist als ein Schwellenwert.
Mit der vorstehenden Konfiguration (3) ist es möglich, die Anomalie in der Zündvorrichtung basierend auf dem Vergleich zwischen der aus dem Erfassungsergebnis von dem Sensor berechneten Einfügungszeit und dem Schwellenwert in geeigneter Weise zu erfassen.
(4) In einigen Ausführungsbeispielen gemäß der vorstehenden Konfiguration (1) umfasst das Anomalieerfassungssystem eine Einfügungsgröße-Berechnungseinheit (84), die konfiguriert ist, um eine Einfügungsgröße der Zündkerze basierend auf dem Erfassungsergebnis von dem Sensor zu berechnen. Die Diagnoseeinheit ist konfiguriert, um die Anomalie in der Zündvorrichtung basierend auf der Einfügungsgröße zu diagnostizieren.
Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung die Anomalie in der Zündvorrichtung einschließlich der Zündkerze auftritt, dann tendiert die Einfügungsgröße von dem Start der Einfügung der Zündkerze zu der Beendigung der Einfügung dazu, sich zu verringern. Da mit der vorstehenden Konfiguration (4) die Einfügungsgröße der Zündkerze basierend auf dem Erfassungsergebnis von dem Sensor berechnet wird, ist es möglich, die Anomalie in der Zündvorrichtung basierend auf der berechneten Einfügungsgröße in geeigneter Weise zu erfassen.
(5) In einigen Ausführungsbeispielen gemäß der vorstehenden Konfiguration (4) ist die Diagnoseeinheit konfiguriert, um zu bestimmen, dass die Zündvorrichtung die Anomalie aufweist, wenn die Einfügungsgröße kleiner ist als ein Schwellenwert.
Mit der vorstehenden Konfiguration (5) ist es möglich, die Anomalie in der Zündvorrichtung basierend auf dem Vergleich zwischen der aus dem Erfassungsergebnis von dem Sensor berechneten Einfügungsgröße und dem Schwellenwert in geeigneter Weise zu erfassen.
(6) In einigen Ausführungsbeispielen gemäß einer der vorstehenden Konfigurationen (1) bis (3) ist der Sensor ein Sensor, der in der Lage ist, nur zu erfassen, ob sich die Zündkerze an der Einfügungsposition befindet.
Da mit der vorstehenden Konfiguration (6) der Sensor verwendet wird, der in der Lage ist, nur zu erfassen, ob sich die Zündkerze an der Einfügungsposition befindet, ist es möglich, die Anomalie in der Zündvorrichtung mit der relativ einfachen Konfiguration zu diagnostizieren.
(7) In einigen Ausführungsbeispielen gemäß einem der vorstehenden (1) bis (6) ist der Sensor ein Sensor, der in der Lage ist, eine Versatzgröße der Zündkerze in einer Bewegungsrichtung der Zündkerze zu erfassen.
Da mit der vorstehenden Konfiguration (7) der Sensor verwendet wird, der in der Lage ist, die Versatzgröße der Zündkerze zu erfassen, ist es möglich, die Position der Zündkerze quantitativ zu wissen. Somit ist es möglich, den Zustand der Zündvorrichtung detaillierter zu erfassen, und es ist möglich, die Anomalie in der Zündvorrichtung detaillierter zu diagnostizieren.
(8) In einigen Ausführungsbeispielen gemäß einem der vorstehenden (1) bis (7) umfasst das Anomalieerfassungssystem eine Ausgabeeinheit (88), die konfiguriert ist, um einen Alarm auszugeben, wenn die Diagnoseeinheit bestimmt, dass die Zündvorrichtung die Anomalie aufweist. Die Diagnoseeinheit ist konfiguriert, um die Anomalie in der Zündvorrichtung basierend auf dem Erfassungsergebnis von dem Sensor erneut zu diagnostizieren, nachdem der Alarm ausgegeben worden ist.
Sogar falls die Zündkerze nicht in geeignetem Maße betrieben wird, kann die Zündkerze in geeignetem Maße betrieben werden, indem derselbe Betrieb erneut versucht wird. Da mit der vorstehenden Konfiguration (8), sogar falls einmal bestimmt wird, dass die Zündvorrichtung die Anomalie aufweist, die Anomalie in der Zündvorrichtung unter Verwendung des Erfassungsergebnisses von dem Sensor erneut diagnostiziert wird, ist es möglich, die Häufigkeit, dass das Starten der Gasturbine gestoppt wird, oder die mit der Anomaliebestimmung der Zündvorrichtung verknüpfte Stoppzeit zu verringern.
(9) In einigen Ausführungsbeispielen gemäß einem der vorstehenden (1) bis (8) ist die Diagnoseeinheit konfiguriert, um die Anomalie in der Zündvorrichtung basierend auf dem Erfassungsergebnis von dem Sensor während eines Startens der Gasturbine einschließlich der Brennkammer und vor einer Zündung in der Brennkammer zu diagnostizieren.
Da mit der vorstehenden Konfiguration (9) die Anomalie in der Zündvorrichtung während des Startens der Gasturbine und vor der Zündung in der Brennkammer diagnostiziert wird, wird es leichter, die Ursache des Startfehlers zu erfassen, wenn die Gasturbine nicht gestartet werden kann. Somit ist es möglich, die Anzahl an unnötigen Neustarts der Gasturbine, die mit dem Zündungsfehler verknüpft sind, zu verringern.
(10) Eine Brennkammer (4) für eine Gasturbine gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Brennstoffdüse (32, 36) zum Einspritzen von Brennstoff; eine Zündvorrichtung (50), die eine Zündkerze (52) umfasst, die konfiguriert ist, um den von der Brennstoffdüse eingespritzten Brennstoff zu zünden; und das Anomalieerfassungssystem (100) nach einem der vorstehenden (1) bis (9), das konfiguriert ist, um eine Anomalie in der Zündvorrichtung zu diagnostizieren.
Da mit der vorstehenden Konfiguration (10) der Sensor erfassen kann, ob sich die Zündkerze an der Einfügungsposition in dem Verbrennungsrohr befindet, kann die Anomalie in der Zündvorrichtung basierend auf dem Erfassungsergebnis in geeigneter Weise diagnostiziert werden. Deshalb kann, sogar falls die Anomalie in der Zündvorrichtung erfasst wird, die Anomalie während oder vor dem Start der Gasturbine adressiert werden, wodurch es möglich gemacht wird, die Gasturbine schnell zu starten.
(11) Eine Gasturbine (1) gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die Brennkammer (4) nach dem vorstehenden (10), und eine Turbine (6), die konfiguriert ist, um durch ein Verbrennungsgas angetrieben zu werden, das in der Brennkammer erzeugt wird.
Da mit der vorstehenden Konfiguration (11) der Sensor erfassen kann, ob sich die Zündkerze an der Einfügungsposition in dem Verbrennungsrohr befindet, kann die Anomalie in der Zündvorrichtung basierend auf dem Erfassungsergebnis in geeigneter Weise diagnostiziert werden. Deshalb kann, sogar falls die Anomalie in der Zündvorrichtung erfasst wird, die Anomalie während oder vor dem Start der Gasturbine adressiert werden, wodurch es möglich gemacht wird, die Gasturbine schnell zu starten.
(12) Ein Anomalieerfassungsverfahren für eine Brennkammer für eine Gasturbine gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Erfassungsschritt (S104, S204, S304) zum Erfassen, ob sich eine Zündkerze an einer Einfügungsposition in einem Verbrennungsrohr der Brennkammer für die Gasturbine befindet, wobei die Zündkerze zwischen der Einfügungsposition und einer eingezogenen Position, die von dem Verbrennungsrohr eingezogen ist, bewegbar angeordnet ist; und einen Schritt (S108 bis S110, S208 bis S210, S308 bis S312) zum Diagnostizieren einer Anomalie in einer Zündvorrichtung einschließlich der Zündkerze basierend auf einem Erfassungsergebnis in dem Erfassungsschritt.
Da mit dem vorstehenden Verfahren (12) erfasst wird, ob sich die Zündkerze an der Einfügungsposition in dem Verbrennungsrohr befindet, kann die Anomalie in der Zündvorrichtung basierend auf dem Erfassungsergebnis in geeigneter Weise diagnostiziert werden. Deshalb kann, sogar falls die Anomalie in der Zündvorrichtung erfasst wird, die Anomalie während oder vor dem Start der Gasturbine adressiert werden, wodurch es möglich gemacht wird, die Gasturbine schnell zu starten.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend detailliert beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt und umfasst auch ein Ausführungsbeispiel, das durch Modifizieren der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele erhalten wird, und ein Ausführungsbeispiel, das durch Kombinieren dieser Ausführungsbeispiele nach Bedarf erhalten wird.
Außerdem ist z.B. in der vorliegenden Erfindung ein Ausdruck einer relativen oder absoluten Anordnung, wie etwa „in einer Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „orthogonal“, „zentriert“, „konzentrisch“ und „koaxial“ nicht so auszulegen, dass er nur die Anordnung in einem strengen Wortsinn anzeigt, sondern auch einen Zustand umfasst, in dem die Anordnung um eine Toleranz oder um einen Winkel oder einen Abstand relativ verschoben ist, wodurch es möglich ist, dieselbe Funktion zu erzielen.
So ist z.B. ein Ausdruck wie „derselbe/dieselbe/dasselbe“, „gleich“ und „einheitlich“ nicht so auszulegen, dass er nur den Zustand anzeigt, in dem das Merkmal strikt gleich ist, sondern auch einen Zustand umfasst, in dem es eine Toleranz oder einen Unterschied gibt, mit dem dennoch die gleiche Funktion erzielt werden kann.
Außerdem ist z.B. ein Ausdruck einer Form, wie etwa eine rechteckige Form oder eine zylindrische Form, nicht so auszulegen, dass damit nur die geometrisch strenge Form gemeint ist, sondern auch eine Form mit Unebenheiten oder abgeschrägten Ecken innerhalb des Bereichs umfasst ist, in dem die gleiche Wirkung erzielt werden kann.
Wie hier verwendet, sind die Ausdrücke „aufweisen“, „umfassen“ oder „haben“ eines Bestandteils keine exklusiven Ausdrücke, die andere Bestandteile ausschließen.
Bezugszeichenliste

1: Gasturbine
2: Kompressor
4: Brennkammer
6: Turbine
8: Rotor
10: Kompressorgehäuse
12: Lufteinlass
16: Leitschaufel
18: Rotorschaufel
20: Gehäuse
22: Turbinengehäuse
24: Leitschaufel
26: Rotorschaufel
28: Verbrennungsgasdurchgang
30: Abgashaube
32: Erste Düse
34: Wirbler
36: Zweite Düse
38: Wirbler
40: Verbrennungsrohr
50: Zündvorrichtung
52: Zündkerze
52a: Vorderer Endabschnitt
53: Antriebsteil
54: Kolben
56: Stange
58: Zylinder
59: Vorspannungselement
60: Erste Kammer
62: Zweite Kammer
66: Montageteil
68: Bewegbarer Teil
70: Sensor
72: Luftquelle
74: Luftleitung
76: Luftventil
78: Steuereinheit
80: Diagnosevorrichtung
82: Einfügungszeit-Berechnungseinheit
84: Einfügungsgröße-Berechnungseinheit
86: Diagnoseeinheit
88: Ausgabeeinheit
100: Anomalieerfassungssystem
101: Eingezogene Position
102: Einfügungsposition
C: Rotorachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2021045354 [0002]
JP 200018051 A [0005]

Claims

Ein Anomalieerfassungssystem (100) für eine Brennkammer (4) für eine Gasturbine (1, 2), aufweisend: einen Sensor (70, 72) zum Erfassen, ob sich eine Zündkerze (52) an einer Einfügungsposition (102) in einem Verbrennungsrohr (40) der Brennkammer (4) für die Gasturbine (1, 2) befindet, wobei die Zündkerze (52) zwischen der Einfügungsposition (102) und einer eingezogenen Position (101), die von dem Verbrennungsrohr (40) eingezogen ist, bewegbar angeordnet ist; und eine Diagnoseeinheit (86), die konfiguriert ist, um eine Anomalie in einer Zündvorrichtung (50) einschließlich der Zündkerze (52) basierend auf einem Erfassungsergebnis von dem Sensor (70, 72) zu diagnostizieren.
Das Anomalieerfassungssystem (100) für die Brennkammer (4) für die Gasturbine (1, 2) nach Anspruch 1, aufweisend: eine Einfügungszeit-Berechnungseinheit (82), die konfiguriert ist, um eine Einfügungszeit von einem Start einer Einfügung der Zündkerze (52), die sich an der eingezogenen Position (101) befindet, bis die Zündkerze (52) die Einfügungsposition (102) erreicht, basierend auf dem Erfassungsergebnis durch den Sensor (70, 72) zu berechnen, wobei die Diagnoseeinheit (86) konfiguriert ist, um die Anomalie in der Zündvorrichtung (50) basierend auf der Einfügungszeit zu diagnostizieren.
Das Anomalieerfassungssystem (100) für die Brennkammer (4) für die Gasturbine (1, 2) nach Anspruch 2, wobei die Diagnoseeinheit (86) konfiguriert ist, um zu bestimmen, dass die Zündvorrichtung (50) die Anomalie aufweist, wenn die Einfügungszeit größer ist als ein Schwellenwert.
Das Anomalieerfassungssystem (100) für die Brennkammer (4) für die Gasturbine (1, 2) nach Anspruch 1, aufweisend: eine Einfügungsgröße-Berechnungseinheit (84), die konfiguriert ist, um eine Einfügungsgröße der Zündkerze (52) basierend auf dem Erfassungsergebnis von dem Sensor (70, 72) zu berechnen, wobei die Diagnoseeinheit (86) konfiguriert ist, um die Anomalie in der Zündvorrichtung (50) basierend auf der Einfügungsgröße zu diagnostizieren.
Das Anomalieerfassungssystem (100) für die Brennkammer (4) für die Gasturbine (1, 2) nach Anspruch 4, wobei die Diagnoseeinheit (86) konfiguriert ist, um zu bestimmen, dass die Zündvorrichtung (50) die Anomalie aufweist, wenn die Einfügungsgröße kleiner ist als ein Schwellenwert.
Das Anomalieerfassungssystem (100) für die Brennkammer (4) für die Gasturbine (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Sensor (70, 72) ein Sensor (70, 72) ist, der in der Lage ist, nur zu erfassen, ob sich die Zündkerze (52) an der Einfügungsposition (102) befindet.
Das Anomalieerfassungssystem (100) für die Brennkammer (4) für die Gasturbine (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Sensor (70, 72) ein Sensor (70, 72) ist, der in der Lage ist, eine Versatzgröße der Zündkerze (52) in einer Bewegungsrichtung der Zündkerze (52) zu erfassen.
Das Anomalieerfassungssystem (100) für die Brennkammer (4) für die Gasturbine (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend: eine Ausgabeeinheit (88), die konfiguriert ist, um einen Alarm auszugeben, wenn die Diagnoseeinheit (86) bestimmt, dass die Zündvorrichtung (50) die Anomalie aufweist, wobei die Diagnoseeinheit (86) konfiguriert ist, um die Anomalie in der Zündvorrichtung (50) basierend auf dem Erfassungsergebnis von dem Sensor (70, 72) erneut zu diagnostizieren, nachdem der Alarm ausgegeben worden ist.
Das Anomalieerfassungssystem (100) für die Brennkammer (4) für die Gasturbine (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Diagnoseeinheit (86) konfiguriert ist, um die Anomalie in der Zündvorrichtung (50) basierend auf dem Erfassungsergebnis von dem Sensor (70, 72) während eines Startens der Gasturbine (1, 2) einschließlich der Brennkammer (4) und vor einer Zündung in der Brennkammer (4) zu diagnostizieren.
Eine Brennkammer (4) für eine Gasturbine (1, 2), aufweisend: eine Brennstoffdüse (32, 36) zum Einspritzen von Brennstoff; eine Zündvorrichtung (50), die eine Zündkerze (52) umfasst, die konfiguriert ist, um den von der Brennstoffdüse (32, 36) eingespritzten Brennstoff zu zünden; und das Anomalieerfassungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das konfiguriert ist, um eine Anomalie in der Zündvorrichtung (50) zu diagnostizieren.
Eine Gasturbine (1, 2), aufweisend: die Brennkammer (4) nach Anspruch 10; und eine Turbine (6), die konfiguriert ist, um durch ein Verbrennungsgas angetrieben zu werden, das in der Brennkammer (4) erzeugt wird.
Ein Anomalieerfassungsverfahren für eine Brennkammer (4) für eine Gasturbine (1, 2), aufweisend: einen Erfassungsschritt zum Erfassen, ob sich eine Zündkerze (52) an einer Einfügungsposition (102) in einem Verbrennungsrohr (40) der Brennkammer (4) für die Gasturbine (1, 2) befindet, wobei die Zündkerze (52) zwischen der Einfügungsposition (102) und einer eingezogenen Position (101), die von dem Verbrennungsrohr (40) eingezogen ist, bewegbar angeordnet ist; und einen Schritt zum Diagnostizieren einer Anomalie in einer Zündvorrichtung (50) einschließlich der Zündkerze (52) basierend auf einem Erfassungsergebnis in dem Erfassungsschritt.