EP1722011A1 - Turbine component, electrical system with such a turbine component, combustor, turbine and method for reducing the corrosion in a turbine component. - Google Patents

Turbine component, electrical system with such a turbine component, combustor, turbine and method for reducing the corrosion in a turbine component. Download PDF

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EP1722011A1
EP1722011A1 EP05010271A EP05010271A EP1722011A1 EP 1722011 A1 EP1722011 A1 EP 1722011A1 EP 05010271 A EP05010271 A EP 05010271A EP 05010271 A EP05010271 A EP 05010271A EP 1722011 A1 EP1722011 A1 EP 1722011A1
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EP
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turbine component
turbine
anode
component
electrical system
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EP05010271A
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Christian Dr. Gindorf
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Siemens AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/007—Preventing corrosion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F2201/00—Type of materials to be protected by cathodic protection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/95—Preventing corrosion

Definitions

  • the invention relates to a turbine component, an electrical system with the turbine component, a burner, a turbine and a method for corrosion protection in a turbine component.
  • a through a housing and a rotor limited flow channel with a flow of working fluid is applied.
  • rotatable blades attached to the rotor which are also referred to as rotor blades.
  • the rotor blades In the case of a power generating turbine these are flowed through by the working medium and enable the rotor in rotary motion, which can be used to operate a generator.
  • the rotor blades In the case of a drive turbine, the rotor blades serve to compress the working medium.
  • guide vanes attached to the housing, in particular in power turbines can extend into the flow channel, which serve to guide the working medium.
  • the working medium is provided in the form of steam at high temperatures and pressures.
  • the working fluid is provided in the form of an air-gas mixture, the high temperatures and pressures are generated in particular in a fuel-loaded combustion chamber.
  • Turbine components of a turbine are mechanically and chemically stressed in particular by the working medium.
  • turbine components are subject to relatively high corrosion at high temperature.
  • a relatively strong corrosion in the low temperature range occur. This is especially the case with turbine components which, when the turbine is in operation, come wholly or partially into contact with the working fluid.
  • turbine components such as blades or interface components of the flow channel.
  • turbine components which are acted upon for cooling with steam or aqueous cooling medium and in particular subject to increased aqueous corrosion. This is especially true for a turbine component designed as a steel component.
  • the invention is based, whose task is to provide an arrangement which ensures a comparatively increased corrosion protection in a turbine component and to provide a method for corrosion protection in a turbine component of a turbine.
  • a turbine component of a turbine which, according to the invention, has current-conducting contact means which allow a cathodic current to flow on the turbine component acting as a cathode.
  • the invention also provides an electrical system having the turbine component, an anode associated with the turbine component, and means for providing a potential difference between the turbine component and the anode.
  • the invention is based on the consideration that by providing an electric current between the turbine component acting as a cathode and the anode, the turbine component is protected from oxidation.
  • the turbine component is preferably a turbine component which can be acted upon by a working medium, for example a blade or a housing surface delimiting the flow channel or a rotor surface delimiting the flow channel.
  • the turbine component is formed in the form of a steel component.
  • This may in particular be a steel component of a gas turbine burner. It has been shown that such steel components are particularly susceptible to corrosion.
  • all turbine components which can be brought into contact with an aqueous cooling medium can be equipped according to the new concept.
  • the means for providing a potential difference has passive Means for applying a cathodic electrical current to the turbine component.
  • a passive means is understood in particular to be a conductive contact means between the turbine component and the anode, wherein the anode is essentially formed from a metal that is more noble than the turbine component.
  • the anode is essentially formed from one or more or a compound or an alloy of the base metals from the group consisting of magnesium, calcium, zinc.
  • the anode material is formed from a less noble material than the cathode material.
  • the means for providing a potential difference comprises active means for applying a cathodic, electrical current to the turbine component, in particular active means in the form of a current source, in particular a DC power source.
  • the anode can essentially be formed from iron or an iron compound or an iron alloy.
  • the anode may advantageously be formed from one or more or a compound or an alloy of the base metals from the group consisting of magnesium, calcium, zinc.
  • the illustrated concept has proven particularly advantageous in a burner of a gas turbine. Likewise, the illustrated concept has proven in a turbine, in particular a gas turbine.
  • FIG. 1 schematically shows an electrical system 1 according to a preferred embodiment of the first variant of the invention as part of a gas or steam turbine, not shown.
  • the electrical system 1 provides a turbine component 3, an anode 5 associated with the turbine component 3 and a means for providing a potential difference between the turbine component 3 and the anode 5.
  • a current-conducting contact means 9 is provided between the turbine component 3 and the anode 5, wherein the anode 5 is essentially formed of a metal which is less noble than the turbine component 3.
  • the present concept according to the embodiment of FIG. 1 therefore essentially provides for the endangered metal of the turbine component 3 to be electrically conductive with a metal of the anode 5, which is easier to oxidize and according to the electrochemical series is less noble , with the current conducting contact means 9 to connect.
  • the metals aluminum, zinc or magnesium are suitable for iron .
  • the electrochemical series arranges the metals (and non-metals) to their tendency to release electrons.
  • alkali metals such as sodium are quite fond of their outer electrons. They are therefore at the bottom of the electrochemical series.
  • precious metals such as silver and gold tend to retain their external electrons. They do not like chemical bonds, where they have to give off electrons. Precious metals are thus relatively high in the voltage series.
  • an electron flow can come from the base metal to the nobler one.
  • the two metals are electrically conductively connected to each other (eg by direct contact or by an electrically conductive path). Since electrons (coming from zinc) enter the electrode through the compound at the positive pole (here iron) and react there with iron ions to metallic iron, there is a depletion of positive charge carriers, while at the negative pole, the positive zinc ions accumulate, which have released their electrons through the compound to the iron.
  • the anode When energized, the anode thus acts as a sacrificial anode - that is, as an anode that "sacrifices" itself to protect the turbine component .
  • the means for providing an electric current comprise current-conducting contact means 9, which allow a cathodic current 7 to flow on the turbine component 3.
  • These may in particular be solid electrically conductive contact means 9, which, for example in the case of a turbine component 3 in the form of a steel component or a rotor or guide blade, at the anchoring of the blade to the turbine housing or rotor, for example in the form of an electrical line, an electrically conductive coating or other electrically conductive surface may be formed.
  • liquid contact means 9 which may be formed for example in the form of a cooling medium.
  • the contact means 9 not only allow the current flow 7, but are designed specifically to promote the flow of current 7.
  • FIG. 2 shows schematically an electrical system 2 according to a preferred embodiment of the second variant of the invention as part of a gas or steam turbine, not shown.
  • the electrical system 2 provides a turbine component 4, an anode 6 associated with the turbine component 4 and a means for providing a potential difference 8 between the turbine component 4 and the anode 6.
  • a current-conducting contact means 10 between the turbine component 4 and the anode 6 is provided with a DC power source 12.
  • a DC 7 while dissolving the Sacrificial anode 6 reached.
  • the sacrificial anode 6 could in this embodiment also consist of a material that is equal noble or even nobler than the turbine component 4, ie z. B. iron.
  • the anode can also be made of a less noble material, eg. As aluminum, zinc or magnesium or a compound or alloy thereof, consist.
  • FIG. 1 and FIG 2 can also be combined with each other as needed.
  • the anode 6 of FIG. 2 would be analogous to FIG. 1.
  • a turbine component 3, 4 in order to provide improved corrosion protection for a turbine component 3, 4 of a turbine, in a turbine component 3, 4 according to the new concept, means 8, 9, 12 for applying an electric current 7 to the turbine component 3, 4 are provided.
  • an electrical system 1, 2 with the turbine component 3, 4 and one of the turbine component 3, 4 associated anode 5, 6 and electrical contact means 9, 10 between the turbine component 3, 4 and the anode 5, 6 is provided.
  • an electric current 7 is applied passively or actively between the anode 5, 6 and the turbine component 3, 4, which leads to the oxidation of the anode material, releases electrons and protects the turbine component 3, 4 from corrosion.

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Abstract

A turbine component (3) includes a current conducting contact (9), allowing a cathodic current (7) to flow into the turbine component (which acts as cathode). Independent claims are included for: (1) an electric system including the turbine component, an anode (5) connected with the turbine component and an agent for producing a potential difference between the turbine component and the anode; (2) a gas turbine burner or a turbine including the turbine component or the electric system; and (3) a method for reducing corrosion in a turbine component, involving placing a cathodic turbine component in electrical contact with an anode and passing an electric current between the anode and the component.

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbinenkomponente, ein elektrisches System mit der Turbinenkomponente, einen Brenner, eine Turbine und ein Verfahren zum Korrosionsschutz bei einer Turbinenkomponente.The invention relates to a turbine component, an electrical system with the turbine component, a burner, a turbine and a method for corrosion protection in a turbine component.

Bei einer Turbine wird ein durch ein Gehäuse und einen Rotor begrenzter Strömungskanal mit einer Strömung von Arbeitsmedium beaufschlagt. In dem Strömungskanal sind am Rotor befestigte, rotierbare Schaufeln angeordnet, die auch als Rotorschaufeln bezeichnet werden. Im Falle einer zur Stromerzeugung dienenden Turbine werden diese durch das Arbeitsmedium angeströmt und versetzen den Rotor in Drehbewegung, welche zum Betrieb eines Generators genutzt werden kann. Im Falle einer Antriebsturbine dienen die Rotorschaufeln zur Komprimierung des Arbeitsmediums. Außer den Rotorschaufeln können sich insbesondere bei zur Stromerzeugung dienenden Turbinen am Gehäuse befestigte Leitschaufeln in den Strömungskanal erstrecken, die dabei zur Führung des Arbeitsmediums dienen.In a turbine, a through a housing and a rotor limited flow channel with a flow of working fluid is applied. Arranged in the flow channel are rotatable blades attached to the rotor, which are also referred to as rotor blades. In the case of a power generating turbine these are flowed through by the working medium and enable the rotor in rotary motion, which can be used to operate a generator. In the case of a drive turbine, the rotor blades serve to compress the working medium. In addition to the rotor blades, guide vanes attached to the housing, in particular in power turbines, can extend into the flow channel, which serve to guide the working medium.

Bei einer Dampfturbine wird das Arbeitsmedium in Form von Dampf bei hohen Temperaturen und Drücken zur Verfügung gestellt. Bei einer Gasturbine wird das Arbeitsmedium in Form eines Luft-Gas-Gemisches zur Verfügung gestellt, dessen hohe Temperaturen und Drücke insbesondere in einer mit Brennstoff beaufschlagten Brennkammer erzeugt werden.In a steam turbine, the working medium is provided in the form of steam at high temperatures and pressures. In a gas turbine, the working fluid is provided in the form of an air-gas mixture, the high temperatures and pressures are generated in particular in a fuel-loaded combustion chamber.

Turbinenkomponenten einer Turbine werden insbesondere durch das Arbeitsmedium mechanisch und chemisch belastet. Beispielsweise unterliegen Turbinenkomponenten bei hoher Temperatur einer vergleichsweise starken Korrosion. Darüber hinaus kann eine vergleichsweise starke Korrosion auch im Niedertemperaturbereich auftreten. Dies ist vor allem bei Turbinenkomponenten der Fall, die bei Betrieb der Turbine ganz oder teilweise mit dem Arbeitsmedium in Berührung kommen. Dies trifft insbesondere auf Turbinenkomponenten wie Schaufeln oder Grenzflächenkomponenten des Strömungskanals zu. Darüber hinaus gibt es auch Turbinenkomponenten, die zur Kühlung mit Dampf oder wässrigem Kühlmedium beaufschlagt werden und die insbesondere einer verstärkten wässrigen Korrosion unterliegen. Dies trifft vor allem auf eine Turbinenkomponente zu, die als ein Stahlbauteil ausgeführt ist.Turbine components of a turbine are mechanically and chemically stressed in particular by the working medium. For example, turbine components are subject to relatively high corrosion at high temperature. In addition, a relatively strong corrosion in the low temperature range occur. This is especially the case with turbine components which, when the turbine is in operation, come wholly or partially into contact with the working fluid. This is especially true for turbine components such as blades or interface components of the flow channel. In addition, there are also turbine components, which are acted upon for cooling with steam or aqueous cooling medium and in particular subject to increased aqueous corrosion. This is especially true for a turbine component designed as a steel component.

Deshalb sind korrosionsanfällige Turbinenkomponenten oftmals in zweckmäßiger Weise mit korrosionsbeständigen Materialien ausgeführt oder können mit einer der Korrosion entgegenwirkenden Beschichtung versehen werden. Trotz alledem ist bei vielen Turbinenkomponenten immer noch die Korrosion ein die Lebensdauer der Turbinenkomponente begrenzender Prozess. Oberhalb eines bestimmten Korrosionsanteils ist es in der Regel erforderlich, eine Turbinenkomponente im Rahmen einer Revision auszutauschen. Dies ist aufwändig und hat in der Regel hohe Revisionskosten zur Folge.Therefore, corrosive turbine components are often conveniently carried out with corrosion resistant materials or may be provided with a corrosion counteracting coating. Despite all this, for many turbine components, corrosion is still a process that limits the life of the turbine component. Above a certain proportion of corrosion, it is usually necessary to replace a turbine component in the context of a revision. This is time-consuming and usually entails high revision costs.

Zur Behebung von Korrosionsproblemen könnte eine Turbinenkomponente mit besonders hochwertigen Materialien ausgeführt werden, was allerdings grundsätzlich zu erhöhten und in vielen Fällen zu nicht akzeptablen Materialkosten führt.To correct corrosion problems, a turbine component with very high-quality materials could be executed, which, however, generally leads to increased and in many cases unacceptable material costs.

Wünschenswert wäre es, bei einer Turbinenkomponente in einer Turbine einen Austausch derselben zu vermeiden oder jedenfalls die Lebensdauer der Turbinenkomponente zu verlängern.It would be desirable, in a turbine component in a turbine to avoid an exchange of the same or at least to extend the life of the turbine component.

An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, eine Anordnung anzugeben, die bei einer Turbinenkomponente einen vergleichsweise erhöhten Korrosionsschutz gewährleistet sowie ein Verfahren zum Korrosionsschutz bei einer Turbinenkomponente einer Turbine anzugeben.At this point, the invention is based, whose task is to provide an arrangement which ensures a comparatively increased corrosion protection in a turbine component and to provide a method for corrosion protection in a turbine component of a turbine.

Hinsichtlich der Anordnung wird die Aufgabe durch eine Turbinenkomponente einer Turbine gelöst, die erfindungsgemäß Strom leitende Kontaktmittel, die es erlauben einen kathodischen Strom an der als eine Kathode wirkenden Turbinenkomponente fließen zu lassen, aufweist.With regard to the arrangement, the object is achieved by a turbine component of a turbine which, according to the invention, has current-conducting contact means which allow a cathodic current to flow on the turbine component acting as a cathode.

Die Erfindung führt auch auf ein elektrisches System mit der Turbinenkomponente, einer der Turbinenkomponente zugeordneten Anode und einem Mittel zum Bereitstellen eines Potenzialunterschieds zwischen der Turbinenkomponente und der Anode.The invention also provides an electrical system having the turbine component, an anode associated with the turbine component, and means for providing a potential difference between the turbine component and the anode.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass durch Bereitstellen eines elektrischen Stromes zwischen der als Kathode wirkenden Turbinenkomponente und der Anode die Turbinenkomponente vor Oxidation geschützt wird.The invention is based on the consideration that by providing an electric current between the turbine component acting as a cathode and the anode, the turbine component is protected from oxidation.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.Advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims and specify in particular advantageous ways to realize the above-described concept within the scope of the problem and with regard to further advantages.

Die Turbinenkomponente ist vorzugsweise eine mit einem Arbeitsmedium beaufschlagbare Turbinenkomponente, beispielsweise eine Schaufel oder eine den Strömungskanal begrenzende Gehäusefläche oder eine den Strömungskanal begrenzende Rotorfläche.The turbine component is preferably a turbine component which can be acted upon by a working medium, for example a blade or a housing surface delimiting the flow channel or a rotor surface delimiting the flow channel.

Vorzugsweise ist die Turbinenkomponente in Form eines Stahlbauteils gebildet. Dabei kann es sich insbesondere um ein Stahlbauteil eines Gasturbinenbrenners handeln. Es hat sich gezeigt, dass solche Stahlbauteile besonders korrosionsanfällig sind. Darüber hinaus können vorzugsweise alle mit einem wässrigen Kühlmedium in Kontakt bringbare Turbinenkomponenten gemäß dem neuen Konzept ausgestattet sein.Preferably, the turbine component is formed in the form of a steel component. This may in particular be a steel component of a gas turbine burner. It has been shown that such steel components are particularly susceptible to corrosion. In addition, preferably, all turbine components which can be brought into contact with an aqueous cooling medium can be equipped according to the new concept.

In einer ersten Variante des elektrischen Systems weist das Mittel zum Bereitstellen eines Potenzialunterschieds passive Mittel zum Aufbringen eines kathodischen, elektrischen Stromes an der Turbinenkomponente auf. Unter einem passiven Mittel wird insbesondere ein leitendes Kontaktmittel zwischen der Turbinenkomponente und der Anode verstanden, wobei die Anode im Wesentlichen aus einem im Vergleich zur Turbinenkomponente unedleren Metall gebildet ist.In a first variant of the electrical system, the means for providing a potential difference has passive Means for applying a cathodic electrical current to the turbine component. A passive means is understood in particular to be a conductive contact means between the turbine component and the anode, wherein the anode is essentially formed from a metal that is more noble than the turbine component.

Auf diese Weise wird eine Oxidation des Anodenmaterials unterstützt, wodurch Elektronen freigesetzt werden, welche die als Kathode wirkende Turbinenkomponente vor Oxidation schützen. Auf diese Weise erfolgt eine Oxidation bei der unedler ausgeführten Opferanode anstatt bei der edler ausgeführten Turbinenkomponente der Turbine. Dies führt vorzugsweise zu einer Lebensdauerverlängerung der betreffenden Turbinenkomponente. Darüber hinaus hat dies den Vorteil, dass durch Oxidationsprodukte verursachte technische Probleme bei anderen, insbesondere benachbarten, Bauteilen der Turbinenkomponente vermieden werden.In this way, oxidation of the anode material is assisted, thereby releasing electrons which protect the cathode component turbine component from oxidation. In this way, an oxidation takes place in the base sacrificial anode instead of in the more noble turbine component of the turbine. This preferably leads to a lifetime extension of the relevant turbine component. Moreover, this has the advantage that caused by oxidation products technical problems with other, in particular adjacent components of the turbine component can be avoided.

Vorteilhaft ist die Anode im Wesentlichen aus einem oder mehreren oder einer Verbindung oder einer Legierung der unedlen Metalle aus der Gruppe bestehend aus Magnesium, Calcium, Zink, gebildet. Auf diese Weise ist insbesondere im Falle einer aus Eisen oder Stahl oder einer aus einer sonstigen Eisenlegierung gebildeten Turbinenkomponente das Anodenmaterial aus einem unedleren Material als das Kathodenmaterial gebildet.Advantageously, the anode is essentially formed from one or more or a compound or an alloy of the base metals from the group consisting of magnesium, calcium, zinc. In this way, in particular in the case of a turbine component formed from iron or steel or from another iron alloy, the anode material is formed from a less noble material than the cathode material.

In einer zweiten Variante des elektrischen Systems weist das Mittel zum Bereitstellen eines Potenzialunterschieds aktive Mittel zum Aufbringen eines kathodischen, elektrischen Stromes an der Turbinenkomponente auf, insbesondere aktive Mittel in Form einer Stromquelle, insbesondere einer Gleichstromquelle.In a second variant of the electrical system, the means for providing a potential difference comprises active means for applying a cathodic, electrical current to the turbine component, in particular active means in the form of a current source, in particular a DC power source.

Vorteilhaft kann insbesondere in diesem Falle die Anode im Wesentlichen aus Eisen oder einer Eisenverbindung oder einer Eisenlegierung gebildet sein. Wie in der ersten Variante kann die Anode aber auch in diesem Fall vorteilhafterweise aus einem oder mehreren oder einer Verbindung oder einer Legierung der unedlen Metalle aus der Gruppe bestehend aus Magnesium, Calcium, Zink gebildet sein.Advantageously, in particular in this case, the anode can essentially be formed from iron or an iron compound or an iron alloy. As in the first variant can however, in this case as well, the anode may advantageously be formed from one or more or a compound or an alloy of the base metals from the group consisting of magnesium, calcium, zinc.

Es hat sich darüber hinaus auch ein elektrisches System als vorteilhaft erwiesen, das die oben erläuterte erste und zweite Variante miteinander kombiniert.In addition, an electrical system has also proved to be advantageous which combines the above-explained first and second variants.

Betreffend das Verfahren wird die Aufgabe durch die Erfindung mittels eines Verfahrens zur Verminderung von Korrosion bei einer Turbinenkomponente gelöst, bei dem

  • die Turbinenkomponente als eine Kathode wirkende Turbinenkomponente bereitgestellt wird,
  • eine der Turbinenkomponente zugeordnete Anode bereitgestellt wird,
  • die Turbinenkomponente mit der Anode elektrisch in Kontakt gebracht wird, und
  • ein elektrischer Strom zwischen der Anode und der Turbinenkomponente bereitgestellt wird.
Regarding the method, the object is achieved by the invention by means of a method for reducing corrosion in a turbine component, in which
  • the turbine component is provided as a cathode acting turbine component,
  • providing an anode associated with the turbine component,
  • the turbine component is electrically contacted with the anode, and
  • an electric current is provided between the anode and the turbine component.

Das erläuterte Konzept hat sich besonders vorteilhaft bei einem Brenner einer Gasturbine bewährt. Ebenso hat sich das erläuterte Konzept bei einer Turbine, insbesondere einer Gasturbine, bewährt.The illustrated concept has proven particularly advantageous in a burner of a gas turbine. Likewise, the illustrated concept has proven in a turbine, in particular a gas turbine.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung beschrieben.
Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt.
Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.Embodiments of the invention are described below with reference to a drawing.
This is not intended to represent the embodiments significantly, but the drawing, where appropriate for explanation, executed in a schematized and / or slightly distorted form.
With regard to additions to the teachings directly recognizable from the drawing reference is made to the relevant prior art.

Im Einzelnen zeigt die Zeichnung in:

FIG 1
eine schematische Ansicht eines elektrischen Systems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der ersten Variante der Erfindung, wobei Mittel zum Bereitstellen eines Potenzialunterschieds passive Mittel zum Aufbringen eines kathodischen, elektrischen Stromes an der Turbinenkomponente aufweisen;
FIG 2
eine schematische Ansicht eines elektrischen Systems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der zweiten Variante der Erfindung, wobei Mittel zum Bereitstellen eines Potenzialunterschieds aktive Mittel zum Aufbringen eines kathodischen, elektrischen Stromes an der Turbinenkomponente aufweisen.
In detail, the drawing shows in:
FIG. 1
a schematic view of an electrical system according to a preferred embodiment of the first variant of the invention, wherein means for providing a potential difference passive means for applying a cathodic electric current to the turbine component have;
FIG. 2
a schematic view of an electrical system according to a preferred embodiment of the second variant of the invention, wherein means for providing a potential difference active means for applying a cathodic electric current to the turbine component have.

In FIG 1 ist schematisch ein elektrisches System 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der ersten Variante der Erfindung als Teil einer nicht näher dargestellten Gas- oder Dampfturbine gezeigt.1 schematically shows an electrical system 1 according to a preferred embodiment of the first variant of the invention as part of a gas or steam turbine, not shown.

Das elektrische System 1 sieht eine Turbinenkomponente 3, eine der Turbinenkomponente 3 zugeordneten Anode 5 und ein Mittel zum Bereitstellen eines Potenzialunterschieds zwischen der Turbinenkomponente 3 und der Anode 5 vor.The electrical system 1 provides a turbine component 3, an anode 5 associated with the turbine component 3 and a means for providing a potential difference between the turbine component 3 and the anode 5.

Als passive Mittel zum Aufbringen eines kathodischen, elektrischen Stromes 7 an der Turbinenkomponente ist ein Strom leitendes Kontaktmittel 9 zwischen der Turbinenkomponente 3 und der Anode 5 vorgesehen, wobei die Anode 5 im Wesentlichen aus einem im Vergleich zur Turbinenkomponente 3 unedleren Metall gebildet ist.As passive means for applying a cathodic, electrical current 7 to the turbine component, a current-conducting contact means 9 is provided between the turbine component 3 and the anode 5, wherein the anode 5 is essentially formed of a metal which is less noble than the turbine component 3.

Um die hochwertigen Metalle einer Turbinenkomponente 3 in sehr aggressiven Umgebungen, wie im Falle einer Turbinenanlage, vor Korrosion zu schützen sieht das vorliegende Konzept gemäß der Ausführungsform der FIG 1 also im Wesentlichen vor, das gefährdete Metall der Turbinenkomponente 3 elektrisch leitend mit einem Metall der Anode 5, das sich leichter oxidieren lässt und gemäß der elektrochemischen Spannungsreihe unedler ist, mit dem Strom leitenden Kontaktmittel 9 zu verbinden. Für Eisen kommen beispielsweise die Metalle Aluminium, Zink oder Magnesium in Frage.In order to protect the high-grade metals of a turbine component 3 in very aggressive environments, such as in the case of a turbine plant, from corrosion, the present concept according to the embodiment of FIG. 1 therefore essentially provides for the endangered metal of the turbine component 3 to be electrically conductive with a metal of the anode 5, which is easier to oxidize and according to the electrochemical series is less noble , with the current conducting contact means 9 to connect. For example, the metals aluminum, zinc or magnesium are suitable for iron .

Die elektrochemische Spannungsreihe ordnet Metalle (und Nichtmetalle) nach ihrer Neigung, Elektronen abzugeben. Alkalimetalle wie Natrium geben ihre Außenelektronen zum Beispiel recht gern ab. Sie stehen in der elektrochemischen Spannungsreihe daher ganz unten. Edelmetalle wie Silber und Gold neigen dagegen eher dazu, ihre Außenelektronen zu behalten. Sie gehen nicht gern chemische Bindungen ein, bei denen sie Elektronen abgeben müssen. Edelmetalle stehen somit in der Spannungsreihe relativ weit oben.The electrochemical series arranges the metals (and non-metals) to their tendency to release electrons. For example, alkali metals such as sodium are quite fond of their outer electrons. They are therefore at the bottom of the electrochemical series. By contrast, precious metals such as silver and gold tend to retain their external electrons. They do not like chemical bonds, where they have to give off electrons. Precious metals are thus relatively high in the voltage series.

Kombiniert man nun ein unedles Metall mit einem Edelmetall, zum Beispiel Zink mit Eisen, so kann es zu einem Elektronenfluss vom unedlen zum edleren Metall kommen. Dazu werden die beiden Metalle elektrisch leitend miteinander verbunden (z. B. durch direkte Berührung oder durch einen elektrisch leitenden Pfad). Da am positiven Pol (hier Eisen) Elektronen (vom Zink kommend) durch die Verbindung in die Elektrode eintreten und dort mit Eisenionen zu metallischem Eisen reagieren, kommt es dort zu einer Verarmung an positiven Ladungsträgern, während sich am negativen Pol die positiven Zinkionen anreichern, die ihre Elektronen durch die Verbindung an das Eisen abgegeben haben.If one combines a base metal with a precious metal, for example zinc with iron, then an electron flow can come from the base metal to the nobler one. For this purpose, the two metals are electrically conductively connected to each other (eg by direct contact or by an electrically conductive path). Since electrons (coming from zinc) enter the electrode through the compound at the positive pole (here iron) and react there with iron ions to metallic iron, there is a depletion of positive charge carriers, while at the negative pole, the positive zinc ions accumulate, which have released their electrons through the compound to the iron.

Bei Strombeaufschlagung wirkt die Anode somit als eine Opferanode - also als eine Anode, die sich zum Schutz der Turbinenkomponente "opfert".When energized, the anode thus acts as a sacrificial anode - that is, as an anode that "sacrifices" itself to protect the turbine component .

Die Mittel zum Bereitstellen eines elektrischen Stromes umfassen Strom leitende Kontaktmittel 9, die es erlauben einen kathodischen Strom 7 an der Turbinenkomponente 3 fließen zu lassen. Dies können insbesondere feste stromleitende Kontaktmittel 9 sein, die, beispielsweise im Falle einer Turbinenkomponente 3 in Form eines Stahlbauteils oder einer Rotor- oder Leit-Schaufel, an der Verankerung der Schaufel zum Turbinengehäuse oder Rotor, beispielsweise in Form einer elektrischen Leitung, einer elektrisch leitenden Beschichtung oder sonstigen elektrisch leitenden Oberfläche gebildet sein können.The means for providing an electric current comprise current-conducting contact means 9, which allow a cathodic current 7 to flow on the turbine component 3. These may in particular be solid electrically conductive contact means 9, which, for example in the case of a turbine component 3 in the form of a steel component or a rotor or guide blade, at the anchoring of the blade to the turbine housing or rotor, for example in the form of an electrical line, an electrically conductive coating or other electrically conductive surface may be formed.

Es können auch flüssige Kontaktmittel 9 zweckmäßig sein, die beispielsweise in Form eines Kühlmediums gebildet sein können.It may also be useful liquid contact means 9, which may be formed for example in the form of a cooling medium.

Vorzugsweise erlauben die Kontaktmittel 9 nicht nur den Stromfluss 7, sondern sind speziell zur Förderung des Stromflusses 7 ausgelegt.Preferably, the contact means 9 not only allow the current flow 7, but are designed specifically to promote the flow of current 7.

In FIG 2 ist schematisch ein elektrisches System 2 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der zweiten Variante der Erfindung als Teil einer nicht näher dargestellten Gas- oder Dampfturbine gezeigt.2 shows schematically an electrical system 2 according to a preferred embodiment of the second variant of the invention as part of a gas or steam turbine, not shown.

Das elektrische System 2 sieht eine Turbinenkomponente 4, eine der Turbinenkomponente 4 zugeordneten Anode 6 und ein Mittel zum Bereitstellen eines Potenzialunterschieds 8 zwischen der Turbinenkomponente 4 und der Anode 6 vor.The electrical system 2 provides a turbine component 4, an anode 6 associated with the turbine component 4 and a means for providing a potential difference 8 between the turbine component 4 and the anode 6.

Als aktives Mittel zum Aufbringen eines kathodischen, elektrischen Stromes 7 an der Turbinenkomponente 4 ist ein Strom leitendes Kontaktmittel 10 zwischen der Turbinenkomponente 4 und der Anode 6 vorgesehen mit einer Gleichstromquelle 12. Dadurch wird zum kathodischen Schutz der Turbinenkomponente 4 ein Gleichstrom 7 bei gleichzeitiger Auflösung der Opferanode 6 erreicht. Die Opferanode 6 könnte bei dieser Ausführungsform auch aus einem Material bestehen, das gleich edel oder sogar edler ist als die Turbinenkomponente 4, also z. B. aus Eisen. Wie bei der Ausführungsform gemäß FIG 1 kann die Anode aber auch aus einem unedleren Material, z. B. Aluminium, Zink oder Magnesium oder einer Verbindung oder Legierung daraus, bestehen.As an active means for applying a cathodic, electrical current 7 to the turbine component 4, a current-conducting contact means 10 between the turbine component 4 and the anode 6 is provided with a DC power source 12. Thus, for the cathodic protection of the turbine component 4 is a DC 7 while dissolving the Sacrificial anode 6 reached. The sacrificial anode 6 could in this embodiment also consist of a material that is equal noble or even nobler than the turbine component 4, ie z. B. iron. As in the embodiment according to FIG. 1, however, the anode can also be made of a less noble material, eg. As aluminum, zinc or magnesium or a compound or alloy thereof, consist.

Die Ausführungsformen der FIG 1 und FIG 2 können je nach Bedarf auch miteinander kombiniert werden. Dabei wäre die Anode 6 der FIG 2 analog zu FIG 1 auszuführen.The embodiments of FIG 1 and FIG 2 can also be combined with each other as needed. In this case, the anode 6 of FIG. 2 would be analogous to FIG. 1.

Zusammenfassend sind, um einen verbesserten Korrosionsschutz für eine Turbinenkomponente 3, 4 einer Turbine zur Verfügung zu stellen, bei einer Turbinenkomponente 3, 4 gemäß dem neuen Konzept Mittel 8, 9, 12 zum Aufbringen eines elektrischen Stromes 7 auf die Turbinenkomponente 3, 4 vorgesehen. Insbesondere ist ein elektrisches System 1, 2 mit der Turbinenkomponente 3, 4 und einer der Turbinenkomponente 3, 4 zugeordneten Anode 5, 6 und elektrischen Kontaktmitteln 9, 10 zwischen der Turbinenkomponente 3, 4 und der Anode 5, 6 vorgesehen. Bei einem entsprechenden Verfahren wird ein elektrischer Strom 7 zwischen der Anode 5, 6 und der Turbinenkomponente 3, 4 passiv oder aktiv aufgebracht, was zur Oxidation des Anodenmaterials führt, Elektronen freisetzt und die Turbinenkomponente 3, 4 vor Korrosion schützt.In summary, in order to provide improved corrosion protection for a turbine component 3, 4 of a turbine, in a turbine component 3, 4 according to the new concept, means 8, 9, 12 for applying an electric current 7 to the turbine component 3, 4 are provided. In particular, an electrical system 1, 2 with the turbine component 3, 4 and one of the turbine component 3, 4 associated anode 5, 6 and electrical contact means 9, 10 between the turbine component 3, 4 and the anode 5, 6 is provided. In a corresponding method, an electric current 7 is applied passively or actively between the anode 5, 6 and the turbine component 3, 4, which leads to the oxidation of the anode material, releases electrons and protects the turbine component 3, 4 from corrosion.

Claims (14)

Turbinenkomponente (3, 4),
gekennzeichnet durch
Strom leitende Kontaktmittel (9, 10), die es erlauben einen kathodischen Strom (7) an der als eine Kathode wirkenden Turbinenkomponente (3, 4) fließen zu lassen.Turbine component (3, 4),
marked by
Current conducting contact means (9, 10) allowing a cathodic current (7) to flow on the turbine component (3, 4) acting as a cathode. Turbinenkomponente (3, 4) nach Anspruch 1 in Form eines Stahlbauteils.Turbine component (3, 4) according to claim 1 in the form of a steel component. Turbinenkomponente (3, 4) nach Anspruch 1 oder 2,
in Form einer mit einem Arbeitsmedium beaufschlagbaren Turbinenkomponente, insbesondere in Form einer Rotor- oder Leit-schaufel.Turbine component (3, 4) according to claim 1 or 2,
in the form of a turbine component acted upon by a working medium, in particular in the form of a rotor or guide blade. Elektrisches System (1, 2) mit der Turbinenkomponente (3, 4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
einer der Turbinenkomponente (3, 4) zugeordneten Anode (5, 6) und einem Mittel (12) zum Bereitstellen eines Potenzialunterschieds (8) zwischen der Turbinenkomponente (3, 4) und der Anode (5, 6) .Electrical system (1, 2) with the turbine component (3, 4) according to one of claims 1 to 3,
one of the turbine component (3, 4) associated anode (5, 6) and a means (12) for providing a potential difference (8) between the turbine component (3, 4) and the anode (5, 6). Elektrisches System (1, 2) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Mittel zum Bereitstellen eines Potenzialunterschieds passive Mittel zum Aufbringen eines kathodischen, elektrischen Stromes an der Turbinenkomponente aufweist, insbesondere passive Mittel in Form Strom leitender Kontaktmittel zwischen der Turbinenkomponente und der Anode, die im Wesentlichen aus einem im Vergleich zur Turbinenkomponente unedleren Metall gebildet ist.Electrical system (1, 2) according to claim 4,
characterized in that
the means for providing a potential difference comprises passive means for applying a cathodic, electrical current to the turbine component, in particular passive means in the form of current-conducting contact means between the turbine component and the anode, which is formed essentially of a metal which is less noble than the turbine component. Elektrisches System (1, 2) nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Mittel zur Bereitstellen eines Potenzialunterschieds aktive Mittel zum Aufbringen eines kathodischen elektrischen Stromes an der Turbinenkomponente aufweist, insbesondere aktive Mittel in Form einer Stromquelle, insbesondere einer Gleichstromquelle.Electrical system (1, 2) according to claim 4 or 5,
characterized in that
the means for providing a potential difference comprises active means for applying a cathodic electric current to the turbine component, in particular active means in the form of a current source, in particular a DC power source. Elektrisches System (1, 2) nach Anspruch 5 und 6.Electrical system (1, 2) according to claims 5 and 6. Elektrisches System (1, 2)nach Anspruch 5 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anode im Wesentlichen aus einem oder mehreren oder Verbindung oder einer Legierung der unedlen Metalle aus der Gruppe bestehend aus Magnesium, Calcium, Zink, gebildet ist.Electrical system (1, 2) according to claim 5 or 7,
characterized in that
the anode is essentially one or more or a compound or an alloy of the base metals selected from the group consisting of magnesium, calcium, zinc. Elektrisches System (1, 2) nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anode im Wesentlichen aus Eisen oder einer Eisenverbindung oder einer Eisenlegierung gebildet ist.Electrical system (1, 2) according to claim 6 or 7,
characterized in that
the anode is formed essentially of iron or an iron compound or an iron alloy. Brenner einer Gasturbine mit einer Turbinenkomponente (3, 4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4
oder mit einem elektrischen System (1, 2) nach einem der Ansprüche 5 bis 9.Burner of a gas turbine with a turbine component (3, 4) according to one of claims 1 to 4
or with an electrical system (1, 2) according to one of claims 5 to 9. Turbine, insbesondere Gasturbine, mit einer Turbinenkomponente (3, 4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4
oder mit einem elektrischen System (1, 2) nach einem der Ansprüche 5 bis 9.Turbine, in particular gas turbine, with a turbine component (3, 4) according to one of claims 1 to 4
or with an electrical system (1, 2) according to one of claims 5 to 9. Verfahren zur Verminderung von Korrosion an einer Turbinenkomponente(3, 4), bei dem - die Turbinenkomponente (3, 4) als eine Kathode wirkende Turbinenkomponente (3, 4) bereitgestellt wird, - eine der Turbinenkomponente (3, 4) zugeordnete Anode (5, 6) bereitgestellt wird, - die Turbinenkomponente (3, 4) mit der Anode (5, 6) elektrisch in Kontakt gebracht wird, und - ein elektrischer Strom (7) zwischen der Anode (5, 6) und der Turbinenkomponente (3, 4) bereitgestellt wird. Method for reducing corrosion on a turbine component (3, 4), in which the turbine component (3, 4) is provided as a cathode-acting turbine component (3, 4), providing an anode (5, 6) associated with the turbine component (3, 4), - The turbine component (3, 4) with the anode (5, 6) is electrically brought into contact, and - An electric current (7) between the anode (5, 6) and the turbine component (3, 4) is provided. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der elektrische Strom (7) infolge eines Potenzialunterschieds durch Kontaktierung eines im Vergleich zum Metall der Turbinenkomponente (3) unedleren Metalls der Anode (5) bereitgestellt wird.Method according to claim 12,
characterized in that
the electric current (7) is provided as a result of a potential difference by contacting a metal of the anode (5) which is more noble than the metal of the turbine component (3). Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
der elektrische Strom (7) infolge eines Potenzialunterschieds (8) durch eine Stromquelle (12) bereitgestellt wird.Method according to claim 12 or 13,
characterized in that
the electric current (7) is provided by a current source (12) due to a potential difference (8).
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