DE2442639C3 - Einrichtung zur Überwachung des Erosionsverschleisses von Gasturbinenschaufeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung des Erosionsverschleißes von Gasturbinenschaufeln mit einem in den Strömungsweg der Verbrennungsgase eingebauten, der Erosion ausgesetzten Vergleichskörper.

Bei Oasturbinen. denen Rohöl, Schweröl oder Gas aus einer Öl- oder Kohlevergasungsanlage als Brennstoff dient, kann es zum Erosionsverschleiß der Beschaufelung kommen. Es ist daher üblich, nach der Beschaufelung an geeigneter Stelle einen Stab anzuordnen, an dem das Fortschreiten des Verschleißes beobachtet werden kann.

Der Nachteil dieser Methode liegt darin, daß es dazu einer öfteren Kontrolle, z. B. alle 1000 Betriebsstunden, mit jedesmaligem Aus- und Einbau des Stabes bedarf. Abgesehen von der Umständlichkeit dieses Vorganges läßt sich ein kritisches Ausmaß des Erostonsverschleißes, will man nicht die Kontrolle so oft wiederholen, nicht mit Sicherheit rechtzeitig erkennen.

Es kann beispielsweise vorkommen, daß sich der Brennstoff unbemerkt ändert und daher die Verbrennungsgase einen viel höheren Gehalt an festen Verbrennungsrückständen aufweisen als vorher. Die Folge ist ein weitaus größerer Erosionsverschleiß, der. wenn e^r zwischen zwei Kontrollzeiten fällt, zu nicht rechtzeitig feststellbaren Schaufelschäden bis zu schweren Havarien führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche vor auftretenden Erosionsschäden an den Gasturbinenschaufeln warnt, wobei die Vorrichtung vor dem Auftreten solcher Schäden ein Warnsignal anzeigt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Vergleichskörper als Rohr ausgebildet ist und aus einem den Gasturbinenschaufeln ähnlichen Material besteht und daß eine im Innenraum des Vergleichskörpers durch Erosionsverschleiß auftretende Druckdifferenz eine Meßwertanzeige auslöst.

Mit Hilfe dieser E.nrichtung genügt es, ein einziges Meßinstrument abzulesen, das beispielsweise im Kontrollraum der Kraftanlage untergebracht ist
Durch die rohrförmige Ausbildung des Vergleichskörpers mit darin gegenüber dem diesen umgebenden Raum herrschenden Über- oder Unterdruck, wobei der Innenraum des Vergleichskörpers mit einem Meß- und Anzeigegerät verbunden ist kann bei Auftreten von Erosionsschäden am Vergleichskörper auf ein ähnliches Verhalten der Turbinenschaufeln geschlossen und Maßnahmen zur Vermeidung von Schaufelhavarien können rechtzeitig getroffen werden.

Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes weist der Vergleichskörper zumindest annähemd den gleichen Oberflächenschutz auf wie die Gasturbinenschaufeln.

Da bei Gasturbinen vor allem die Hinterkante dem Verschleiß durch Erosion ausgesetzt ist wird durch die Materialabtragung die Hinterkante zuerst messerscharf und bei weiterem Verschleiß kommt es zu Ausbrechungen, wodurch, sieht man von der Möglichkeit der Beschädigung nachfolgender Schaufeln ab, die Strömung gestört und die Leistung der Gasturbine herabgesetzt wird.

Daher ist es vorteilhaft wenn die Dicke der Rohrwand geringer als die Dicke der Gasturbinenschaufel-Hinterkante ist

Da das Material des Vergleichskörpers demjenigen der Schaufeln ähnlich ist und auch die Wandstärke des als rohrförmiger Hohlkörper ausgebildeten Vergleichskörpers der Dicke der Erosion am meisten ausgesetzten Abströmkanten der Schaufeln weitgehend entspricht und vorzugsweise geringer als letzterer ist, kann mit Sicherheit das Auftreten von Erosionsschäden vor

Eintritt einer Schaufelhavarie festgestellt werden, da

sich der im Vergleichskörper bestehende Überdruck bzw. Unterdrück bei Erosion desselben ändert und an einem Meßinstrument angezeigt wird.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung

der Erfindung können mehrere Vergleichskörper mit unterschiedlicher Wanddicke bzw. unterschiedlichem Querschnitt in den Strömungsweg eingebaut sein.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung mehrerer Vergleichskörper mit unterschiedlichen Wandstärken,

insbesondere an den der Erosion besonders ausgesetzten Stellen des Strömungsweges, ist eine dauernde Kontrolle des Zustandes der einzelnen Vergleichskörper und damit Rückschlüsse auf den Zustand der Beschaufelung möglich.

Hinsichtlich des Durchmessers der Vergleichskörper ist festzuhalten, daß dieser nicht zu groß sein soll, um die Strömung möglichst wenig zu stören, andererseits genügend groß sein muß. damit die notwendige Meßgenauigkeit erreicht wird.

Als Einbauort eignet sich praktisch jede Stelle im Strömungsweg der Verbrennungsgase, doch muß eine genügend große, mit jener in der Beschaufelung vergleichbare Strömung vorhanden sein. Ferner ist die Temperatur am Einbauort zu berücksichtigen.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Vergleichskörper kann beispielsweise ein Grosionsverschleiß am dünnsten Vergleichskörper als Vorwarnung dienen und besagen, daß der Verschleiß der Gasturbinenanlage zu überprüfen oder die Schaufelrevision

bereits vorauszuplanen ist.

Claims (4)

1 Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Überwachung des Erosionsverschleißes von Gasturbinenschaufeln mit einem in den Strömungsweg der Verbrennungsgase eingebauten, der Erosion ausgesetzten Vergleichskörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichskörper als Rohr ausgebildet ist und aus einem den Gasturbinenschaufeln ähnlichen Material besteht, und daß eine im Innenraum des Vergleichskörpers durch Erosionsverschleiß auftretende Druckdifferenz eine Meßwertanzeige auslöst

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichskörper zumindest annähernd den gleichen Oberflächenschutz aufweist wie die Gasturbinenschaufeln.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Rohrwand geringer als die Dicke der Gasturbinenschaufel-Hinterkante ist

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Vergleichskörper mit unterschiedlicher Wanddicke bzw. unterschiedlichem Querschnitt in den Strömungsweg eingebaut sind.