EP1524411A1 - Method of measuring and minimising the gap between an (abradable) rotor blade and a turbine housing - Google Patents
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- EP1524411A1 EP1524411A1 EP03023207A EP03023207A EP1524411A1 EP 1524411 A1 EP1524411 A1 EP 1524411A1 EP 03023207 A EP03023207 A EP 03023207A EP 03023207 A EP03023207 A EP 03023207A EP 1524411 A1 EP1524411 A1 EP 1524411A1
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
- F01D11/14—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
- F01D11/20—Actively adjusting tip-clearance
- F01D11/22—Actively adjusting tip-clearance by mechanically actuating the stator or rotor components, e.g. moving shroud sections relative to the rotor
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- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
- F01D21/04—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position
Definitions
- the invention relates to a method for minimization the gap between a rotor and a housing of a Turbine according to the preamble of claim 1 and a Turbine according to the preamble of claim 7 and a Method for determining the wear behavior of a Rotor of a rotor according to claim 14.
- a rotor rotates with at least one disc and several blades within a housing. Between the Blade end and the housing is a gap.
- Procedures for displacement of rotor and rotor are from the DE 42 23 495 and WO 00/28190 known.
- the gap should be minimal between the blade end and housing.
- the object is achieved by a method according to claim 1, by making the runner and housing part of an electrical circuit are, so with the finding of an electric Contact a mechanical contact is determined.
- the object is achieved by a turbine according to claim 7, by making the runner and housing part of an electrical circuit are.
- the object is achieved by a method according to claim 14, wherein the rotor and the housing are part of an electric circuit, so that a mechanical contact is determined by the detection of an electrical contact.
- the distance between the blade end and the housing increases. This can be determined by the method according to claim 13, by determining the course of the temporal change in distance.
- FIG. 1 shows a gas turbine 100 in one Partial longitudinal section.
- the gas turbine 100 has inside a to a Rotation axis 102 (axial direction) rotatably mounted rotor 103rd on, which is also referred to as a turbine runner.
- a Compressor 105 for example, a toroidal combustion chamber 110, in particular annular combustion chamber 106, with a plurality of coaxial arranged burners 107, a turbine 108 and the Exhaust housing 109.
- the annular combustion chamber 106 communicates with an example annular hot gas duct 111.
- Each turbine stage 112 is formed of two blade rings.
- a working medium 113 follows in the hot gas channel 111 a guide vane 115 one of blades 120th formed series 125.
- the vanes 130 are attached to the stator 143, whereas the blades 120 of a series 125 by a turbine disk 133 are mounted on the rotor 103.
- On the rotor 103 is coupled to a generator or a Work machine (not shown).
- the gas turbine 100 During operation of the gas turbine 100 is from the compressor 105 sucked through the intake housing 104 air 135 and compacted. The at the turbine end of the compressor 105th provided compressed air is the burners 107th guided and mixed there with a fuel. The mixture is then to form the working medium 113 in the Combustion chamber 110 burned. From there it flows Working fluid 113 along the hot gas passage 111 past the Vanes 130 and the blades 120. To the Blades 120 relaxes the working fluid 113th momentum transferring, so that the blades 120 the rotor 103 drive and this the coupled to him Working machine.
- the vanes 130 and Blades 120 of the flow medium of the working medium 113 seen first turbine stage 112 will be in addition to the Annular combustion chamber 106 lining heat shield stones on most thermally loaded. To the ruling there Temperatures are to be withstood by means of a Coolant cooled.
- the vane 130 has an inner housing 138 of the Turbine 108 facing Leitschaufelfuß (not here shown) and a Leitschaufelfuß opposite Guide vane head on.
- the vane head is the rotor 103 facing and on a mounting ring 140 of the stator 143rd established.
- FIG. 2 shows schematically an electrical circuit between a rotor 120 and a housing 138.
- an electrical connection by means of electrical lines 60 or electromagnetic transmission, for example via the shaft between the turbine blade 120 and the housing 138 produced.
- a corresponding measuring device 63 voltage, current, resistance or capacitance meter
- an electrical resistance and / or another electrical parameter can be measured.
- the electrical resistance between at least one, shown schematically here, turbine blade 120 and the housing 138 can be measured. When there is no contact between the turbine blade 120 and the housing 138, the electrical resistance is very or infinitely high.
- the electrical resistance changes.
- the measured electrical quantity is thus a measure of the existing size of a gap d between the blade heads and the housing. Due to the conicity of the rotor tip of the rotor 120 and the housing 138 to each other (Fig. 1, WO 00/28190) by an axial displacement of the rotor 120 or the housing 138, the gap d is reduced or increased.
- FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a turbine 100 embodied according to the invention, with which the method according to the invention can also be carried out.
- the conicity of the rotor tip of the rotor 120 and the housing 138 is not shown here.
- the turbine blade 120 and housing 138 are typically made of metallic material so that they can conduct electrical current. Often, however, the turbine blade 120 has a ceramic coating, so that an electrical current flow between the turbine blade 120 and the housing 138 would not be possible. In these cases, an electrical path between the housing 138 and the turbine blade 120, in particular the blade tip 87, must be made possible by additional measures.
- the projection 69 on the turbine blade 120 provides a electrical contact surface 66 is and is for example triangular or conical and can by the Contact with the housing 138 to be worn.
- the projection 69 may be provided on one or more turbine blades 120 of one or more turbine stages 112.
- the at least one projection 69 is, for example, aligned with an electrical contact surface 66 of the opposite housing 138.
- the housing 138 separately formed electrical Contact surfaces 66 have, for example, a high electrical Conductivity and / or high wear resistance respectively.
- the turbine blade 120 may blade tips 87 after The prior art, which is responsible for wear are designed (abradables).
- the electrical resistance R is plotted via an axial displacement of the guide blade 120 relative to the housing 138.
- the electrical resistance R (or capacitance) represents a certain gap d between the housing 138 and the turbine blade 120.
- the axial displacement is, for example, hydraulically by displacement of the rotor 103 with the blades 120 in the axial direction 102. Due to the conicity of the rotor tip and the housing 138 (Fig. 1, WO 00/28190), the gap d is thereby reduced.
- the electrical resistance R for example, has a certain value or is infinitely high.
- an end time may be determined thereby, in which a Verissiß Mrs 75 (FIG. 5) is consumed on the turbine blade 120. This is done by determining continuously or discontinuously with time t over which distance x the rotor 103 has been readjusted relative to the housing 138 in order to set a specific minimum gap. This results in a curve as shown in Figure 6.
- This distance x corresponds to a certain layer thickness loss. Since the layer thickness h of the layer 75 is known, it can be determined by means of the entire distance of the readjustment x when the layer 75 is consumed or how thick it still is.
- FIG. 5 shows a turbine blade 120 of a turbine 100 designed according to the invention.
- the turbine blade 120 has a metallic substrate 72 which (not shown) has a ceramic coating 75 and / or an outer wear layer 75.
- the outer wear layer 75 is, for example, porous and / or ceramic, so that there would be no electrical path per se between the blade tip 87 and the metallic core 72 of the turbine blade 120. Therefore, at least one continuous electrical path 78 is produced in the wear protection layer 75.
- the electrical path 78 may be present in one or more turbine blades 120 of one or more rows of blades.
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Minimierung des Spaltes zwischen einem Läufer und einem Gehäuse einer Turbine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einer Turbine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7 und ein Verfahren zur Bestimmung des Verschleißverhaltens eines Läufers eines Rotors gemäss Anspruch 14.The invention relates to a method for minimization the gap between a rotor and a housing of a Turbine according to the preamble of claim 1 and a Turbine according to the preamble of claim 7 and a Method for determining the wear behavior of a Rotor of a rotor according to claim 14.
In einer Turbine, wie z.B. einer Dampf- oder Gasturbine, dreht sich ein Rotor mit mindestens einer Scheibe und mehreren Schaufeln innerhalb eines Gehäuses. Zwischen dem Schaufelende und dem Gehäuse besteht ein Spalt.In a turbine, such as e.g. a steam or gas turbine, a rotor rotates with at least one disc and several blades within a housing. Between the Blade end and the housing is a gap.
Verfahren zur Verschiebung von Rotor und Läufer sind aus der DE 42 23 495 und WO 00/28190 bekannt.Procedures for displacement of rotor and rotor are from the DE 42 23 495 and WO 00/28190 known.
Um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, soll der Spalt zwischen Schaufelende und Gehäuse minimal sein.To achieve high efficiency, the gap should be minimal between the blade end and housing.
Verfahren zur Spaltminimierung sind aus der DE 39 10 319 C2
und der DE 39 01 167 A1 bekannt.
Die Verfahren benötigen jedoch einen hohen apparativen
Aufwand und/oder sind nicht sehr genau, so dass eine weitere
Optimierung wünschenswert ist.Methods for minimizing the gap are known from DE 39 10 319 C2 and DE 39 01 167 A1.
However, the methods require a high expenditure on equipment and / or are not very accurate, so that further optimization is desirable.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem der Spalt zwischen Läufer und Gehäuse auf einfache Art und Weise minimiert wird. It is therefore an object of the invention to provide a method with the the gap between rotor and housing on easy Way is minimized.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, indem der Läufer und das Gehäuse Teil eines Stromkreislaufs sind, so dass mit der Feststellung eines elektrischen Kontakts ein mechanischer Kontakt ermittelt wird.The object is achieved by a method according to claim 1, by making the runner and housing part of an electrical circuit are, so with the finding of an electric Contact a mechanical contact is determined.
Ebenso ist es Aufgabe der Erfindung eine Turbine aufzuzeigen, bei der der Spalt zwischen Läufer und Gehäuse minimal ist.It is also an object of the invention to show a turbine, where the gap between the rotor and the housing is minimal.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Turbine gemäß Anspruch 7, indem der Läufer und das Gehäuse Teil eines Stromkreislaufs sind.The object is achieved by a turbine according to claim 7, by making the runner and housing part of an electrical circuit are.
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung des Verschleißverhaltens eines Läufers aufzuzeigen.It is another object of the invention to provide a method for Determination of the wear behavior of a rotor show.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch
14, indem der Läufer und das Gehäuse Teil eines
Stromkreislaufs sind, so dass mit der Feststellung eines
elektrischen Kontakts ein mechanischer Kontakt ermittelt
wird.
Wenn das Schaufelende einer Schaufel eines Läufers
verschleißt, vergrößert sich der Abstand zwischen
Schaufelende und Gehäuse. Dies kann mit dem Verfahren gemäss
Anspruch 13 ermittelt werden, indem der Verlauf der
zeitlichen Abstandsänderung ermittelt wird.The object is achieved by a method according to claim 14, wherein the rotor and the housing are part of an electric circuit, so that a mechanical contact is determined by the detection of an electrical contact.
When the blade end wears out on a blade of a rotor, the distance between the blade end and the housing increases. This can be determined by the method according to claim 13, by determining the course of the temporal change in distance.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen
aufgelistet.
Die in den Unteransprüchen aufgelisteten Maßnahmen können in
vorteilhafter Art und Weise miteinander kombiniert werden. In the subclaims further advantageous measures are listed.
The measures listed in the subclaims can be combined with each other in an advantageous manner.
Es zeigen
- Figur 1
- eine Gasturbine,
- Figur 2, 3
- ein Gehäuse mit einem Läufer als Teil eines Stromkreises, und
- Figur 4, 6
- ermittelte Messkurven, und
- Figur 5
- ein Teil einer Turbinenschaufel.
- FIG. 1
- a gas turbine,
- FIG. 2, 3
- a housing with a runner as part of a circuit, and
- FIG. 4, 6
- determined measuring curves, and
- FIG. 5
- a part of a turbine blade.
Die Figur 1 zeigt eine Gasturbine 100 in einem
Längsteilschnitt.FIG. 1 shows a
Die Gasturbine 100 weist im Inneren einen um eine
Rotationsachse 102 (Axialrichtung) drehgelagerten Rotor 103
auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird. Entlang des
Rotors 103 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 104, ein
Verdichter 105, eine beispielsweise torusartige Brennkammer
110, insbesondere Ringbrennkammer 106, mit mehreren koaxial
angeordneten Brennern 107, eine Turbine 108 und das
Abgasgehäuse 109. Die Ringbrennkammer 106 kommuniziert mit
einem beispielsweise ringförmigen Heißgaskanal 111. Dort
bilden beispielsweise vier hintereinander geschaltete
Turbinenstufen 112 die Turbine 108. Jede Turbinenstufe 112
ist aus zwei Schaufelringen gebildet. In Strömungsrichtung
eines Arbeitsmediums 113 gesehen folgt im Heißgaskanal 111
einer Leitschaufelreihe 115 eine aus Laufschaufeln 120
gebildete Reihe 125.The
Die Leitschaufeln 130 sind dabei am Stator 143 befestigt,
wohingegen die Laufschaufeln 120 einer Reihe 125 mittels
einer Turbinenscheibe 133 am Rotor 103 angebracht sind. An
dem Rotor 103 angekoppelt ist ein Generator oder eine
Arbeitsmaschine (nicht dargestellt).The
Während des Betriebes der Gasturbine 100 wird vom Verdichter
105 durch das Ansauggehäuse 104 Luft 135 angesaugt und
verdichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 105
bereitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 107
geführt und dort mit einem Brennmittel vermischt. Das Gemisch
wird dann unter Bildung des Arbeitsmediums 113 in der
Brennkammer 110 verbrannt. Von dort aus strömt das
Arbeitsmedium 113 entlang des Heißgaskanals 111 vorbei an den
Leitschaufeln 130 und den Laufschaufeln 120. An den
Laufschaufeln 120 entspannt sich das Arbeitsmedium 113
impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 120 den Rotor
103 antreiben und dieser die an ihn angekoppelte
Arbeitsmaschine.During operation of the
Die dem heißen Arbeitsmedium 113 ausgesetzten Bauteile
unterliegen während des Betriebes der Gasturbine 100
thermischen Belastungen. Die Leitschaufeln 130 und
Laufschaufeln 120 der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums
113 gesehen ersten Turbinenstufe 112 werden neben den die
Ringbrennkammer 106 auskleidenden Hitzeschildsteinen am
meisten thermisch belastet. Um den dort herrschenden
Temperaturen standzuhalten, werden diese mittels eines
Kühlmittels gekühlt. Ebenso können die Schaufeln 120, 130
Beschichtungen gegen Korrosion (MCrAlX; M = Fe, Co, Ni, X=Y,
Seltenen Erden) und Wärme (Wärmedämmschicht, beispielsweise
ZrO2, Y2O4-ZrO2) aufweisen.The components exposed to the hot working
Die Leitschaufel 130 weist einen dem Innengehäuse 138 der
Turbine 108 zugewandten Leitschaufelfuß (hier nicht
dargestellt) und einen dem Leitschaufelfuß gegenüberliegenden
Leitschaufelkopf auf. Der Leitschaufelkopf ist dem Rotor 103
zugewandt und an einem Befestigungsring 140 des Stators 143
festgelegt. The
Figur 2 zeigt schematisch einen elektrischen Stromkreis
zwischen einem Läufer 120 und einem Gehäuse 138.FIG. 2 shows schematically an electrical circuit
between a
Um einen elektrischen Stromkreis zwischen einem Läufer 120,
insbesondere einer Turbinenschaufel 120, und einem Gehäuse
138 einer Dampf- oder Gasturbine 100 herzustellen, wird eine,
elektrische Verbindung mittels elektrischer Leitungen 60 oder
elektromagnetischer Übertragung bspw. über die Welle zwischen
der Turbinenschaufel 120 und dem Gehäuse 138 hergestellt.
Mittels eines entsprechenden Messgeräts 63 (Spannungs-,
Strom-, Widerstands- oder Kapazitätsmesser) kann ein
elektrischer Widerstand und/oder ein anderer elektrischer
Parameter gemessen werden.
Beispielsweise kann der elektrische Widerstand zwischen
zumindest einer, hier schematisch dargestellt,
Turbinenschaufel 120 und dem Gehäuse 138 gemessen werden.
Wenn kein Kontakt zwischen der Turbinenschaufel 120 und dem
Gehäuse 138 besteht, so ist der elektrische Widerstand sehr
oder unendlich hoch.
Kommt es zu einer Berührung zwischen einer Schaufelspitze 87
der Turbinenschaufel 120 und dem Gehäuse 138, so entsteht ein
elektrischer Kontakt zwischen der Turbinenschaufel 120 und
dem Gehäuse 138, wodurch sich der Widerstand stark minimiert
und der Stromkreis geschlossen wird.
Je nachdem wie groß die Kontaktfläche zwischen
Turbinenschaufel 120 und dem Gehäuse 138 ist, ändert sich der
elektrische Widerstand. Die gemessene elektrische Größe ist
somit ein Maß für die vorhandene Größe eines Spalts d
zwischen Schaufelköpfen und Gehäuse.
Aufgrund der Konizität der Läuferspitze des Läufers 120 und
des Gehäuses 138 zueinander (Fig. 1, WO 00/28190) wird durch
eine Axialverschiebung des Läufers 120 oder des Gehäuses 138
der Spalt d verringert oder vergrössert.In order to produce an electrical circuit between a
For example, the electrical resistance between at least one, shown schematically here,
If there is a contact between a
Depending on how large the contact surface between the
Due to the conicity of the rotor tip of the
Weitere elektrische Größen, die gemessen werden können, sind
eine elektrische Spannung oder die Kapazität (Gleichstrom,
Wechselstrom, die i.a. umgekehrt proportional zum Spalt d
ist) zwischen beiden Elementen 120, 138.
Wenn eine elektrische Spannung zwischen Läufer 120 und
Gehäuse angelegt wird, fließt kein elektrischer Strom,
solange kein mechanischer Kontakt gegeben ist.
Wenn sich ein Kontakt zwischen Läufer 120 und Gehäuse 138
durch Axialverschiebung ergibt, fließt ein Strom, der
gemessen werden kann bzw. es wird ein Spannungsabfall
registriert.Other electrical quantities that may be measured are an electrical voltage or capacitance (DC, AC, which is generally inversely proportional to gap d) between both
When an electrical voltage is applied between
When contact between
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäß ausgebildeten Turbine 100, mit der auch das
erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
Die Konizität der Läuferspitze des Läufers 120 und des
Gehäuses 138 ist hier nicht dargestellt.
Die Turbinenschaufel 120 und das Gehäuse 138 sind in der
Regel aus metallischem Material, so dass sie elektrischen
Strom leiten können.
Oft weist jedoch die Turbinenschaufel 120 eine keramische
Beschichtung auf, so dass ein elektrischer Stromfluss
zwischen Turbinenschaufel 120 und dem Gehäuse 138 nicht
möglich wäre. In diesem Fällen muss ein elektrischer Pfad
zwischen Gehäuse 138 und der Turbinenschaufel 120,
insbesondere der Schaufelspitze 87, durch zusätzliche
Maßnahmen ermöglicht werden.FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a
The conicity of the rotor tip of the
The
Often, however, the
Dies geschieht beispielsweise durch elektrisch leitende
Vorsprünge 69, die durch die Beschichtung der
Turbinenschaufel 120 hindurch eine elektrische Verbindung
(Fig. 5) von dem Gehäuse 138 zu der Turbinenschaufel 120 und
der elektrischen Leitung 60 herstellen.This happens, for example, by electrically conductive
Projections 69, by the coating of the
Der Vorsprung 69 auf der Turbinenschaufel 120 stellt eine
elektrische Kontaktfläche 66 dar und ist beispielsweise
dreiecksförmig oder konisch ausgebildet und kann durch den
Kontakt mit dem Gehäuse 138 verschlissen werden. The projection 69 on the
Der Vorsprung 69 kann auf einer oder mehreren
Turbinenschaufeln 120 einer oder mehrerer Turbinenstufen 112
vorhanden sein.
Der zumindest eine Vorsprung 69 ist bspw. auf eine
elektrische Kontaktfläche 66 des gegenüberliegenden Gehäuses
138 ausgerichtet.The projection 69 may be provided on one or
The at least one projection 69 is, for example, aligned with an
Ebenso kann das Gehäuse 138 separat ausgebildete elektrische
Kontaktflächen 66 aufweisen, die eine bspw. hohe elektrische
Leitfähigkeit und/oder hohe Verschleißbeständigkeit
aufweisen.Similarly, the
Ebenso kann die Turbinenschaufel 120 Schaufelspitzen 87 nach
dem Stand der Technik aufweisen, die für einen Verschleiß
ausgelegt sind (abradables).Likewise, the
In der Figur 4 ist der elektrische Widerstand R aufgetragen
über eine Axialverschiebung der Leitschaufel 120 gegenüber
dem Gehäuse 138.
Der elektrische Widerstand R (oder Kapazität) steht für einen
bestimmten Spalt d zwischen Gehäuse 138 und der
Turbinenschaufel 120.
Die Axialverschiebung erfolgt bspw. hydraulisch durch
Verschiebung des Rotors 103 mit den Laufschaufeln 120 in
Axialrichtung 102. Aufgrund der Konizität der Läuferspitze
und des Gehäuses 138 (Fig. 1, WO 00/28190) wird der Spalt d
dadurch verringert.
Am Anfang hat der elektrische Widerstand R bspw. einen
bestimmten Wert oder ist unendlich hoch.
Durch eine axiale Verschiebung des Rotors 103 gegenüber dem
Gehäuse 138 wird der bestehende Spalt verengt und schließlich
ein elektrischer Kontakt hergestellt, so dass der Widerstand
R sinkt. Je nach axialer Verschiebung der Leitschaufeln 120
gegenüber dem Gehäuse 138 wird eine mehr oder weniger große
Kontaktfläche zwischen den Turbinenschaufeln 120 und dem
Gehäuse 138 hergestellt, wodurch sich auch die Größe des
elektrischen Widerstands R (oder die Kapazität) bestimmt. So
ergeben sich verschiedene Messpunkte 81 in Abhängigkeit von
dem Wert der Axialverschiebung.
Je größer die axiale Verschiebung, desto kleiner ist der
elektrische Widerstand.
Wenn ein elektrischer Kontakt hergestellt wurde, werden die
Leitschaufeln 120 wieder zurückverschoben, bis gerade kein
elektrischer Kontakt mehr vorhanden ist (Punkt 85 der Kurve
84). Dann ist ein minimaler Spalt eingestellt.
Diese Einstellung des minimalen Spalts kann während des
Betriebs und aber auch vor Inbetriebnahme erfolgen.In FIG. 4, the electrical resistance R is plotted via an axial displacement of the
The electrical resistance R (or capacitance) represents a certain gap d between the
The axial displacement is, for example, hydraulically by displacement of the
At the beginning, the electrical resistance R, for example, has a certain value or is infinitely high.
By an axial displacement of the
The greater the axial displacement, the smaller the electrical resistance.
When electrical contact has been made, the
This setting of the minimum gap can be done during operation and before commissioning.
Aus den gemessenen Wiederstandswerten 81 kann auch eine Kurve
84 ermittelt werden, die dazu dient, den Läufer 1
nachzujustieren, wenn die Schaufelspitze 87 verschleißt.From the measured resistance values 81 can also be a
Ebenso kann damit ein Endzeitpunkt festgelegt werden, bei dem
eine Verscheißschicht 75 (Fig. 5) auf der Turbinenschaufel
120 verbraucht ist.
Dies geschieht dadurch, dass mit der Zeit t kontinuierlich
oder diskontinuierlich ermittelt wird, über welche Strecke x
der Rotor 103 gegenüber dem Gehäuse 138 nachjustiert wurde,
um einen bestimmten minimalen Spalt einzustellen.
Dies ergibt eine Kurve wie in Figur 6 dargestellt.
Diese Strecke x entspricht einem bestimmten
Schichtdickenverlust. Da die Schichtdicke h der Schicht 75
bekannt ist, kann mittels der gesamten Strecke der
Nachjustierung x ermittelt werden, wann.die Schicht 75
verbraucht ist oder wie dick sie noch ist.Likewise, an end time may be determined thereby, in which a Verissißschicht 75 (FIG. 5) is consumed on the
This is done by determining continuously or discontinuously with time t over which distance x the
This results in a curve as shown in Figure 6.
This distance x corresponds to a certain layer thickness loss. Since the layer thickness h of the
Figur 5 zeigt eine Turbinenschaufel 120 einer erfindungsgemäß
ausgebildeten Turbine 100.
Die Turbinenschaufel 120 weist ein metallisches Substrat 72
auf, das (nicht dargestellt) eine keramische Beschichtung 75
und/oder eine äußere Verschleißschicht 75 aufweist. Die
äußere Verschleißschicht 75 ist beispielsweise porös und/oder
keramisch, so dass an sich kein elektrischer Pfad zwischen
der Schaufelspitze 87 und metallischem Kern 72 der
Turbinenschaufel 120 vorhanden wäre.
Daher wird in der Verschleißschutzschicht 75 zumindest ein
durchgehender elektrischer Pfad 78 hergestellt.
Der elektrische Pfad 78 kann in einer oder mehreren
Turbinenschaufeln 120 einer oder mehrerer Schaufelreihen
vorhanden sein.FIG. 5 shows a
The
Therefore, at least one continuous
The
Claims (14)
insbesondere einer Laufschaufel (120),
und einem Gehäuse (138),
insbesondere einem Gehäuse (138) einer Turbine (100),
dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (d) zwischen Läufer (120) und Gehäuse (138) einstellbar ist,
insbesondere durch Verschiebung von Läufer (120) und Gehäuse (138) gegeneinander, und
dass der Läufer (120) und das Gehäuse (138) Teil eines Stromkreises (120, 60, 138) sind,
wobei eine elektrische Größe des Stromkreises (120, 60, 138) als Maß für die Größe des Spalts (d) und damit zur Einstellung eines minimalen Spalts (d) herangezogen wird.Method for minimizing the gap (d) between a rotor (120),
in particular a moving blade (120),
and a housing (138),
in particular a housing (138) of a turbine (100),
characterized in that the gap (d) between rotor (120) and housing (138) is adjustable,
in particular by displacement of rotor (120) and housing (138) against each other, and
that the rotor (120) and the housing (138) are part of a circuit (120, 60, 138),
wherein an electrical size of the circuit (120, 60, 138) is used as a measure of the size of the gap (d) and thus to set a minimum gap (d).
dadurch gekennzeichnet, dass
der elektrische Widerstand als elektrische Größe zwischen dem Läufer (120) und dem Gehäuse (138) gemessen wird, wobei ein unendlich hoher elektrischer Widerstandswert bedeutet,
dass kein elektrischer Kontakt zwischen Läufer (120) und Gehäuse (138) vorhanden ist. Method according to claim 1,
characterized in that
the electrical resistance is measured as electrical quantity between the rotor (120) and the housing (138), wherein an infinitely high electrical resistance value means
there is no electrical contact between rotor (120) and housing (138).
dadurch gekennzeichnet, dass
der elektrische Widerstand als elektrische Größe zwischen dem Läufer (120) und dem Gehäuse (138) gemessen wird,
wobei ein messbarer elektrischer Widerstandswert bedeutet, dass ein elektrischer Kontakt zwischen Läufer (120) und Gehäuse (138) zumindest teilweise vorhanden ist.Method according to claim 1,
characterized in that
the electrical resistance is measured as the electrical variable between the rotor (120) and the housing (138),
wherein a measurable electrical resistance value means that an electrical contact between rotor (120) and housing (138) is at least partially present.
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Spannung zwischen Läufer (120) und Gehäuse (138) angelegt wird,
wobei der Spannungsabfall als Maß für die Größe des Spalts zwischen Läufer (120) und Gehäuse (138) herangezogen wird.Method according to claim 1,
characterized in that
a voltage is applied between rotor (120) and housing (138),
wherein the voltage drop is used as a measure of the size of the gap between rotor (120) and housing (138).
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrische Kapazität als elektrische Größe zwischen dem Läufer (120) und dem Gehäuse (138) gemessen wird.Method according to claim 1,
characterized in that
the electrical capacitance is measured as electrical quantity between the rotor (120) and the housing (138).
dadurch gekennzeichnet, dass
der Läufer (120) zur Einstellung der Größe des Spalts in einer axialen Richtung (102) gegenüber dem Gehäuse (138) verschiebbar ist. Method according to claim 1, 2, 3, 4 or 5,
characterized in that
the slider (120) is slidable relative to the housing (138) to adjust the size of the gap in an axial direction (102).
dadurch gekennzeichnet, dass
der Läufer (120) so verschoben wird,
bis gerade kein elektrischer Kontakt mehr vorhanden ist.Method according to claim 6,
characterized in that
the runner (120) is moved so
until no electrical contact is available.
bestehend aus einem Läufer (120) und einem Gehäuse (138),
dadurch gekennzeichnet, dass
der Läufer (120) und das Gehäuse (138) Teil eines elektrischen Stromkreises (120, 60, 138) sind, in dem eine elektrische Größe als für die Größe des Spalts zwischen Läufer (120) und Gehäuse (138) repräsentativ ermittelbar ist.Turbine, in particular gas turbine,
consisting of a rotor (120) and a housing (138),
characterized in that
the rotor (120) and the housing (138) are part of an electrical circuit (120, 60, 138) in which an electrical quantity is representative of the size of the gap between rotor (120) and housing (138).
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Läufer (120) zumindest eine gesondert geschaffene elektrische Kontaktfläche (66) aufweist.Turbine according to claim 8,
characterized in that
at least one rotor (120) has at least one separately created electrical contact surface (66).
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (138) zumindest eine gesondert geschaffene elektrische Kontaktfläche (66') aufweist. Turbine according to claim 8 or 9,
characterized in that
the housing (138) has at least one separately created electrical contact surface (66 ').
dadurch gekennzeichnet, dass auf zumindest einem Läufer (120) zumindest ein Vorsprung (69) vorhanden ist,
der die elektrische Kontaktfläche (66) bildet, und
dass der Vorsprung (69) den elektrischen Kontakt zwischen Läufer (120) und Gehäuse (138) herstellt.Turbine according to claim 9 or 10,
characterized in that at least one projection (69) is present on at least one rotor (120),
which forms the electrical contact surface (66), and
in that the projection (69) establishes electrical contact between the rotor (120) and the housing (138).
dadurch gekennzeichnet, dass
der Vorsprung (69) zumindest teilweise dreiecksförmig oder konisch ausgebildet ist.Turbine according to claim 11,
characterized in that
the projection (69) is at least partially triangular or conical.
dadurch gekennzeichnet, dass
der Vorsprung (69) und/oder der Läufer (120) verschleißbar ist.Turbine according to claim 12,
characterized in that
the projection (69) and / or the rotor (120) is wearable.
der sich in einer Axialrichtung (102) erstreckt,
bei dem eine Messkurve (84) eines elektrischen Parameters gegenüber einer Axialverschiebung gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 bestimmt wird, und
eine gesamte Strecke der Axialverschiebung über die Zeit ermittelt wird,
wobei eine bestimmte Axialverschiebung einem bestimmten Verschleiß des Läufers (120) entspricht.Method for determining the wear behavior of a rotor (120) of a rotor (103),
extending in an axial direction (102),
in which a measurement curve (84) of an electrical parameter with respect to an axial displacement is determined according to one or more of claims 1 to 6, and
an entire range of axial displacement over time is determined
wherein a certain axial displacement corresponds to a certain wear of the rotor (120).
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