EP2870439A2 - Verfahren zum überwachen des betriebs einer gasturbine - Google Patents

Verfahren zum überwachen des betriebs einer gasturbine

Info

Publication number
EP2870439A2
EP2870439A2 EP13745023.5A EP13745023A EP2870439A2 EP 2870439 A2 EP2870439 A2 EP 2870439A2 EP 13745023 A EP13745023 A EP 13745023A EP 2870439 A2 EP2870439 A2 EP 2870439A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas turbine
signal
component
acceleration sensor
oscillation period
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13745023.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Böttcher
Peter Kaufmann
Tobias Krieger
Jaap Van Kampen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP2870439A2 publication Critical patent/EP2870439A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/14—Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the other groups of this subclass

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the operation of a gas turbine, wherein component vibrations are detected by an acceleration sensor arranged on the component during operation of the gas turbine, and the signal forwarded by the acceleration sensor is detected by means of a plurality of frequency bands determined.
  • Vibrations occur with an amplitude exceeding the associated limit, a warning is displayed to the gas turbine operator and, if necessary, an emergency shutdown of the gas turbine performed to the combustion chambers To protect against the component damaging vibrations.
  • the skilled person calls this shutdown as "Trip”.
  • combustion chambers in particular hardened annular combustion chambers, are subjected to a visual inspection at regular time intervals during an inspection. This should be detected early on such defects. In the presence of defects then the damaged components or components are replaced.
  • the visual inspection of the gas turbine requires downtime, which reduces the availability of the gas turbine.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for monitoring the operation of a gas turbine, in which previously unnecessary stoppages of the gas turbine for visual inspections can be avoided.
  • the method according to the invention for monitoring the operation of a gas turbine in which component vibrations are detected by an acceleration sensor arranged on the component during operation of the gas turbine and that from a signal representing the accelerations, which is located on the signal from the Acceleration sensor forwarded signal is divided by a frequency band or by means of several frequency bands in a signal section (s), provides that a total oscillation period is determined by a count of those time intervals in which the largest amplitudes in individual signal sections are greater than an associated frequency band specific limit.
  • the component is preferably designed as a combustion chamber, so that combustion chamber oscillations and / or combustion chamber accelerations are detected by the sensor arranged thereon.
  • the signal provided by the sensor is then processed by means of a Fourier transformation at short time intervals-which are generally less than one second-and then further processed as a signal representing the accelerations for this short time interval.
  • the counter is compared with a limit value or the total vibration duration with a total vibration duration limit value and, when the overall vibration duration limit value is exceeded, an inspection of the gas turbine, maintenance of the gas turbine and / or replacement of gas turbine components is performed.
  • FIG. 1 shows a stationary gas turbine 10 in a longitudinal partial section.
  • the gas turbine 10 has inside a rotatably mounted about an axis of rotation 12 rotor 14, which is also referred to as a turbine runner.
  • a turbine runner Along the rotor 14 successive an intake housing 16, a Axialturbover Noticer 18, a toroidal annular combustion chamber 20 with a plurality of rotationally symmetrical mutually arranged burners 22, a turbine unit 24 and a turbine outlet housing 26th
  • the axial turbo-compressor 18 comprises an annularly shaped compressor channel 25 with compressor stages of rotor blade and guide blade rings which follow one another in cascade.
  • the rotor blades 14 arranged on the blades 27 lie with their free-ending blade tips 29 a outer channel wall 42 of the compressor passage 25 opposite.
  • the compressor channel 25 opens via a
  • Compressor outlet diffuser 36 in a plenum 38 therein, the annular combustion chamber 20 is provided with its combustion chamber 28, which communicates with an annular hot gas channel 30 of the turbine unit 24. In the turbine unit 24 four successive turbine stages 32 are arranged. On the rotor 14, a generator or a working machine (each not shown) is coupled.
  • the axial turbocharger 18 draws in ambient air 34 through the intake housing 16 as a medium to be compressed and compresses it.
  • the compressed air is guided through the compressor outlet diffuser 36 into the plenum 38, from where it flows into the burner 22.
  • Fuel also passes into the combustion space 28 via the burners 22. There, the fuel is burned to a hot gas M with the addition of the compressed air.
  • the hot gas M then flows into the hot gas duct 30, where it relaxes to perform work on the turbine blades of the turbine unit 24.
  • the signal section occurring in the frequency band fb 34 has the greatest amplitude for the acceleration of the annular combustion chamber 20 as a component of the gas turbine 10 to be monitored.
  • the conditioned signal 39 does not have to be completely divided into immediately successive signal sections.
  • a total vibration duration should be determined.
  • the signal section of a frequency band or the respective signal sections of a plurality of frequency bands of the time-varying conditioned signal 39 of the acceleration sensor 40 is continuously monitored. If the amplitude (n) of the respective signal sections currently occurring in the frequency band fb or in the several frequency bands fb is greater than a frequency band-specific limit value GW, the time duration for which the amplitudes of the meeting signal sections are greater than the associated frequency band-specific limit value GW, the total oscillation added up. This applies to every considered frequency band fb.
  • the invention is based on the recognition that not every greater amplitude of an acceleration of the monitored component - usually the annular combustion chamber 20 - is detrimental to the component in question, remain some signal portions of the processed signal 39 of the acceleration sensor 40, which are therefore outside the frequency bands fb, disregarded.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Gasturbine Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Gasturbine 10, bei dem während des Betriebs der Gasturbine 10 Bauteilschwingungen durch einen am Bauteil angeordneten Beschleunigungssensor 40 erfasst werden, und dass aus dem vom Beschleunigungssensor 40 weitergeleiteten und aufbereiteten Signal 39 mittels mehrerer Frequenzbänder fb mehrere Signalabschnitte ermittelt werden. Um ein unnötiges Stillsetzen der Gasturbine 10 zur Durchführung einer im Nachhinein unnötigen Inspektion zu vermeiden und somit die Verfügbarkeit der Gasturbine 10 zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass eine Gesamtschwingungsdauer ermittelt wird durch eine Aufsummierung derjenigen Schwingungsdauern von Signalabschnitten, währenddessen die Amplituden der betreffenden Signalabschnitten größer ist als ein frequenzbandspezifischer Grenzwert sind.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Gasturbine Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Gasturbine, bei dem während des Betriebs der Gasturbine Bauteilschwingungen durch einen am Bauteil angeordneten Beschleunigungssensor erfasst werden und das aus dem vom Beschleunigungssensor weitergeleitete Signal mittels meh- rerer Frequenzbänder mehrere Signalabschnitte ermittelt.
Derartige Überwachungsmethoden sind bei Gasturbinen häufig im Einsatz, da bei der Verbrennung von gasförmigen und flüssigen Brennstoffen VerbrennungsSchwingungen auftreten können, die den Verbrennungsraum umgebenden Bauteile in Bewegung versetzen können. Die den Verbrennungsraum umgebenden Bauteile werden dabei als Brennkammer bezeichnet, wobei derartige Verbrennungsschwingungen sowohl bei Gasturbinen mit nur einer einzigen ringförmigen Brennkammer auftreten können als auch bei Gasturbinen mit mehreren über den Umfang gleichmäßig verteilte rohrförmigen Brennkammern. Diese rohrförmigen Brennkammern sind im Englischen als „cans" bezeichnet. Die Beschleunigungssensoren liefern ein Signal, welches einerseits die Größe der Beschleunigung und andererseits ein Frequenz - Spektrum der Brennkammerbeschleunigungen wiedergeben.
Beim Stand der Technik wird das kontinuierliche Zeitsignal in kurzen Zeitabständen - beispielsweise kleiner eine Sekunde - mittels einer Fourier-Transformation in ein diskretes Fre- quenzsignal, das ein entsprechendes Zeitintervall repräsentiert, aufbereitet. Das so ermittelte Frequenzspektrum des aufbereiteten Signals wird dann in mehrere Frequenzbänder unterteilt und für jedes Frequenzband ein individueller Grenzwert festgelegt . Sofern innerhalb eines Frequenzbandes
Schwingungen mit einer Amplitude auftreten, die den zugehörigen Grenzwert überschreitet, wird eine Warnung dem Gasturbinenbetreiber angezeigt und falls erforderlich, eine Notabschaltung der Gasturbine durchgeführt, um die Brennkammern vor das Bauteil schädigenden Schwingungen zu schützen. Der Fachmann bezeichnet diese Abschaltung als „Trip".
Dennoch können auch diejenigen Beschleunigungen der Brennkam- mer, die keinen „Trip" auslösen, zu strukturmechanischen Beschädigungen führen. Bei mit keramischen Hitzeschildsteinen ausgekleideten Ringbrennkammern dann können Risse in den Steinen auftreten, was deren Stabilität und Integrität negativ beeinflusst. Zudem können Folgeschäden auftreten bei- spielsweise in Form von Verzunderung an der Tragstruktur der Steine durch Heißgaseinzug in die Risse.
Aus diesem Grunde werden Brennkammern, insbesondere besteinte Ringbrennkammern, in regelmäßigen Zeitintervallen während ei- ner Inspektion einer Sichtkontrolle unterzogen. Damit sollen derartige Mängel frühzeitig festgestellt werden. Bei Vorhandensein der Mängel werden dann die beschädigten Komponenten bzw. Bauteile ausgetauscht. Die Sichtkontrolle der Gasturbine erfordert jedoch Stillstandzeiten, die die Verfügbarkeit der Gasturbine reduzieren.
Es hat sich gezeigt, dass auch Sichtkontrollen durchgeführt werden, ohne dass ein Schadensbefund notiert wird. In diesem Fall wurde die Sichtkontrolle unnötiger Weise durchgeführt.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Verfahrens zur Überwachung des Betriebs einer Gasturbine, bei dem bisher unnötige Stillstände der Gasturbine für Sichtkontrollen vermieden werden können.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Gasturbine, bei dem während des Betriebs der Gasturbine Bauteilschwingungen durch einen am Bauteil angeordneten Beschleunigungssensor erfasst werden und das aus einem die Beschleunigungen repräsentierenden Signal, welches auf dem vom Beschleunigungssensor weitergeleiteten Signals basiert, mittels eines Frequenzbands oder mittels mehrerer Frequenzbänder in einen Signalabschnitt bzw. mehrere Signalabschnitt (e) unterteilt wird, sieht vor, dass eine Gesamtschwingungsdauer ermittelt wird durch eine Zählung derjenigen Zeitintervalle, in denen die größten Amplituden in einzelnen Signalabschnitte größer sind als ein zugehöriger frequenzbandspezifischer Grenzwert. Vorzugsweise ist das Bauteil als Brennkammer ausgebildet, so dass vom daran angeordneten Sensor Brennkammer- Schwingungen und/oder Brennkammerbeschleunigungen erfasst werden. Das vom Sensor bereitgestellte Signal wird dann mittels einer Fourier-Transformation in kurzen Zeitabständen - die in der Regel kleiner als eine Sekunde sind - aufbereitet und als ein die Beschleunigungen für dieses kurze Zeitinter- vall repräsentierendes Signal anschließend weiterverarbeitet.
Vom aufbereiteten Signal wird frequenzbandabhängig durch eine mit der Schwingungsdauer gewichtete Zählung entsprechender Zeitintervalle eine Gesamtschwingungsdauer ermittelt. Unab- hängig davon, ob die Zeitintervalle gezählt werden oder eine Gesamtschwingungsdauer ermittelt wird, werden nur diejenigen Zeitintervalle berücksichtigt, bei denen Amplituden innerhalb der schadbringenden Frequenzbänder auftreten, die größer als der zugehörige frequenzbandspezifische Grenzwert sind. Diese frequenzbandspezifischen Grenzwerte können im Vergleich zu den einen „Trip" auslösenden Grenzwerten kleiner sein. Auch ist möglich, dass alle Grenzwerte der Frequenzbänder gleich groß sind. Der Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, dass nicht jede eine vergleichsweise große Amplitude aufweisende Frequenz schädlich für das schwingende Bauteil und deren Nachbarbauteile ist. Insofern liefert die Erfindung eine Lösung, derartige Amplituden herauszufiltern .
Um vorzugsweise nicht vorzeitig eine maximal zulässige Gesamtschwingungsdauer bzw. einen Zähl -Grenzwert zu erreichen, ist vorgesehen, dass aus dem aufbereiten Signal einige Sig- nalabschnitte ausgewählt werden, in welchen auf Dauer schadenbringende Amplituden auftreten können. Mit anderen Worten: es werden bei der Erfindung diejenigen Frequenzbänder nicht berücksichtigt, deren Frequenzen trotz vergleichsweiser gro- ßer Amplituden die Gasturbinenbauteile nicht schädigen.
Alternativ dazu könnte auch denjenigen Frequenzbändern, in denen unschädliche Frequenzen auftreten, einen Grenzwert zugeordnet werden, der so groß gewählt ist, dass dieser nie er- reicht wird. Insofern wird zu diesen Frequenzbändern nie eine Schwingungsdauer auftreten, die der Gesamtschwingungsdauer hinzuzuaddieren ist.
Mit der vorgeschlagenen Lösung können unnötige Stillstände der Gasturbine und daraus resultierende befundlose Inspektionen vermieden werden, was die Verfügbarkeit der Gasturbine erhöhen kann.
Mithin werden nur diejenigen Beschleunigungen aufsummiert, die in einem für das Bauteil, insbesondere für die Brennkammer, kritischen Frequenzband liegen. Auftretende Beschleunigungen in anderen unkritischen Frequenzbändern werden erfindungsgemäß nicht berücksichtigt. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Diese können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Zähler mit einem Grenzwert oder die Gesamtschwingungsdauer mit einem Gesamtschwingungsdauer-Grenzwert verglichen und bei Überschreitung des Gesamtschwingungsdauer-Grenzwerts eine Inspektion der Gasturbine, eine Wartung der Gasturbine und/oder ein Austausch von Gasturbinenbauteilen durchgeführt.
Eine Vorrichtung zum Überwachen des Betriebs einer Gasturbine und zur Durchführung des Verfahrens umfasst somit zumindest einen Beschleunigungssensor zur Erfassung einer Beschleuni- gung eines durch Schwingungen zum Schwingen anregbaren Bauteils der Gasturbine und eine Berechnungseinheit zur Berechnung einer Gesamtschwingungsdauer durch Aufsummierung der Schwingungsdauer des schwingenden Bauteils, wobei die Aufsum- mierung frequenzbandabhängig erfolgt .
Die sich für die Vorrichtung ergebenden Vorteile sind analog zu dem erfindungsgemäßen Verfahren. Vorzugsweise ist die Vorrichtung geeignet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in der Figurenbeschreibung angegeben. Es zeigen:
FIG 1 einen Längs-Teil-Querschnitt durch eine stationäre
Gasturbine,
FIG 2 das Frequenzspektrum eines von einem Beschleunigungssensor zum Zeitpunkt t = t0 erfassten Signals
Figur 1 zeigt eine stationäre Gasturbine 10 in einem Längsteilschnitt. Die Gasturbine 10 weist im Innern einen um eine Rotationsachse 12 drehgelagerten Rotor 14 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird. Entlang des Rotors 14 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 16, ein Axialturboverdichter 18, eine torusartige Ringbrennkammer 20 mit mehreren rotationssymmetrisch zueinander angeordneten Brennern 22, eine Turbineneinheit 24 und ein Turbinenausgangsgehäuse 26.
Der Axialturboverdichter 18 umfasst einen ringförmig ausge- bildeten Verdichterkanal 25 mit darin kaskadisch aufeinanderfolgenden Verdichterstufen aus Laufschaufei- und Leitschaufelkränzen. Die am Rotor 14 angeordneten Laufschaufeln 27 liegen mit ihren frei endenden Schaufelblattspitzen 29 einer äußeren Kanalwand 42 des Verdichterkanals 25 gegenüber. Der Verdichterkanal 25 mündet über einen
Verdichterausgangsdiffusor 36 in einem Plenum 38. Darin ist die Ringbrennkammer 20 mit ihrem Verbrennungsraum 28 vorgese- hen, der mit einem ringförmigen Heißgaskanal 30 der Turbineneinheit 24 kommuniziert. In der Turbineneinheit 24 sind vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 32 angeordnet. Am Rotor 14 ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (jeweils nicht dargestellt) angekoppelt.
Im Betrieb der Gasturbine 10 saugt der Axialturboverdichter 18 durch das Ansauggehäuse 16 als zu verdichtendes Medium Umgebungsluft 34 an und verdichtet diese. Die verdichtete Luft wird durch den Verdichterausgangsdiffusor 36 in das Plenum 38 geführt, von wo aus es in die Brenner 22 einströmt. Über die Brenner 22 gelangt auch Brennstoff in den Verbrennungsraum 28. Dort wird der Brennstoff unter Zugabe der verdichteten Luft zu einem Heißgas M verbrannt . Das Heißgas M strömt anschließend in den Heißgaskanal 30, wo es sich arbeitsleistend an den Turbinenschaufeln der Turbineneinheit 24 entspannt.
Die währenddessen freigesetzte Energie wird vom Rotor 14 aufgenommen und einerseits zum Antrieb des Axialturboverdichters 18 und andererseits zum Antrieb einer Arbeitsmaschine oder elektrischen Generators genutzt.
An der Ringbrennkammer 20 ist mindestens ein Beschleunigungssensor 40 zur Erfassung der Beschleunigung der Ringbrennkammer 20 angeordnet. Es können auch mehrere Sensoren 40 vorgesehen sein, aus denen entweder ein resultierendes Signal er- mittelt wird oder deren Signale separat entsprechend der Erfindung verarbeitet werden. Das und/oder die Sensor-Signale werden mittels einer schnellen Fourier-Transformation in Echtzeit aufbereitet und als diskrete Frequenzsignale 39 weiter verarbeitet. Diese Frequenzsignale werden nachfolgend als aufbereitete Signale 39 bezeichnet.
FIG 2 zeigt das aufbereitete Signal 39 des Beschleunigungssensors 40 zum Zeitpunkt t = t0, der das entsprechende Zeit- intervall repräsentiert. Gleichzeitig sind im Diagramm mehrere Grenzfrequenzen fi mit i=l...n dargestellt. Im Ausführungsbeispiel existieren insgesamt sieben Grenzfrequenzen fi bis f7. Mit Hilfe der Grenzfrequenzen fi mit i=l...n können n-1 Frequenzbänder fbi,i+i definiert werden. Die Frequenzbänder fb erhalten die entsprechenden Indizes der Grenzfrequenzen, so dass beispielsweise das Frequenzband fb34 zwischen den beiden Grenzfrequenz f3 und f4 liegt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der im Frequenzband fb34 auftretende Signalab- schnitt die größte Amplitude für die Beschleunigung der Ringbrennkammer 20 als zu überwachendes Bauteil der Gasturbine 10 auf. Selbstverständlich muss das aufbereitete Signal 39 nicht vollständig in unmittelbar aufeinander folgende Signalabschnitte aufgeteilt werden. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit auch nur einzelne, voneinander beabstandete Frequenzbänder fb vorzusehen und somit einzelne, voneinander beabstandete Signalabschnitte zu überwachen. Ein Beispiel hierfür wäre die alleinige Verwendung von zwei Frequenzbändern, beispielsweise fbi2 und fb34, für das erfindungsgemäße Verfahren.
Der Vollständigkeit halber ist für jedes im Ausführungsbeispiel dargestellte Frequenzband fbi,i+i für i = 1...6 ein Grenzwert GW im Diagramm nach FIG 2 dargestellt. Entsprechend der Indizierung für die Frequenzbänder fb existieren somit sieben Grenzwerte für i = 1...6. Diese Grenzwerte GW können unterschiedlich groß sein.
Gemäß dem bevorzugten Verfahren soll eine Gesamtschwingungs- dauer ermittelt werden. Bei der Ermittlung der Gesamtschwin- gungsdauer wird der Signalabschnitt eines Frequenzbandes oder die jeweiligen Signalabschnitte mehrerer Frequenzbänder des zeitlich variierenden aufbereiteten Signals 39 des Beschleunigungssensors 40 kontinuierlich überwacht. Sofern die in dem Frequenzband fb bzw. in den mehreren Frequenzbändern fb aktuell auftretenden Amplitude (n) der betreffenden Signalabschnitte größer sind als ein frequenzbandspezifischer Grenzwert GW, wird die Zeitdauer, für die die Amplituden der be- treffenden Signalabschnitte größer sind als der zugehörige frequenzbandspezifische Grenzwert GW, der Gesamtschwingungs- dauer aufaddiert. Dies gilt für jedes betrachtete Frequenzband fb .
Da der Erfindung die Erkenntnis zugrunde liegt, dass nicht jede größere Amplitude einer Beschleunigung des überwachten Bauteils - zumeist der Ringbrennkammer 20 - schädlich für das betreffende Bauteil ist, bleiben einige Signalabschnitte des aufbereiteten Signals 39 des Beschleunigungssensors 40, die folglich außerhalb der Frequenzbänder fb liegen, unberücksichtigt .
Die Nicht-Berücksichtigung eines nicht schadenbringenden Fre- quenzbands fb könnte auch dadurch erreicht werden, dass dessen Grenzwert GW auf einen derart großen Wert festgesetzt wird, welcher beim Betrieb der Gasturbine 10 physikalisch nie erreicht wird. Weiter ist vorgesehen, dass die Gesamtschwingungsdauer mit einem Gesamtschwingungsdauer-Grenzwert verglichen wird und wenn die Gesamtschwingungsdauer den Gesamtschwingungsdauer- Grenzwert überschreitet eine Inspektion der Gasturbine 10, eine Wartung der Gasturbine 10 und/oder ein Austausch von Gasturbinenbauteilen durchgeführt werden.
Insgesamt betrifft die Erfindung somit ein Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Gasturbine 10, bei dem während des Betriebs der Gasturbine 10 Bauteilschwingungen durch ei- nen am Bauteil angeordneten Beschleunigungssensor 40 erfasst werden, und dass aus dem vom Beschleunigungssensor 40 weitergeleiteten und aufbereiteten Signal 39 mittels mehrerer Frequenzbänder fb mehrere Signalabschnitte ermittelt werden. Um ein unnötiges Stillsetzen der Gasturbine 10 zur Durchführung einer im Nachhinein unnötigen Inspektion zu vermeiden und somit die Verfügbarkeit der Gasturbine 10 zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass eine Gesamtschwingungsdauer ermittelt wird durch eine Aufsummierung derjenigen Schwingungsdauern von Signalabschnitten, währenddessen die Amplituden der betreffenden Signalabschnitten größer ist als ein frequenzbandspezifischer Grenzwert sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Gasturbine (10),
bei dem während des Betriebs der Gasturbine (10) Bauteil - Schwingungen durch einen am Bauteil angeordneten Beschleunigungssensor (40) erfasst werden und
ein die Beschleunigungen repräsentierendes diskretes Fre- quenzsignal (39) basierend auf dem vom Beschleunigungssensor (40) weitergeleiteten Signal mittels eines Frequenzbands (fb) oder mittels mehrerer Frequenzbänder (fb) in einen Signalabschnitt bzw. mehrere Signalabschnitt (e) unterteilt wird,
wobei das diskrete Frequenzsignal ein entsprechendes Zeitintervall des Signals repräsentiert,
gekennzeichnet durch den Schritt, dass diejenigen Zeitintervalle von Signalabschnitten gezählt werden, in denen die Amplituden der betreffenden Signalabschnitte größer sind als ein zugehöriger frequenzbandspezifischer Grenzwert (GW) .
2. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem eine Gesamtschwingungsdauer ermittelt wird durch eine mit der Länge des Zeitintervalls gewichtete Zählung entsprechender Zeitintervalle.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 ,
bei dem eine Berechnungseinheit die Schwingungsdauer mehre- rer Frequenzbänder (fb) des schwingenden Bauteils aufsummiert .
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
bei dem der Zähler mit einem Grenzwert oder bei dem die Ge- samtschwingungsdauer mit einem Gesamtschwingungsdauer-
Grenzwert verglichen wird und bei Überschreitung des Ge- samtschwingungsdauer-Grenzwertes eine Inspektion der Gasturbine (10) , eine Wartung der Gasturbine (10) und/oder ein Austausch von Gasturbinenbauteilen durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei dem eine das Bauteil anregende Schwingung Verbrennungs- Schwingungen sind und das Bauteil aus Brennkammer ausgestaltet ist.
Vorrichtung zum Überwachen des Betriebs einer Gasturbine (10) ,
mit zumindest einem Beschleunigungssensor (40) zur Erfassung von einer Beschleunigung eines durch Schwingungen zum Schwingen anregbaren Bauteils der Gasturbine (10) und mit einer Berechnungseinheit zur Berechnung einer Gesamtschwin- gungsdauer durch Aufsummierung der Schwingungsdauer des schwingenden Bauteils,
wobei die Aufsummierung frequenzabhängig erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 6,
geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Gasturbine mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
deren Brennkammer das zum Schwingen anregbare Bauteil der Vorrichtung nach Anspruch 6 ist.
EP13745023.5A 2012-08-30 2013-07-25 Verfahren zum überwachen des betriebs einer gasturbine Withdrawn EP2870439A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012215410 2012-08-30
PCT/EP2013/065732 WO2014032875A2 (de) 2012-08-30 2013-07-25 Verfahren zum überwachen des betriebs einer gasturbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2870439A2 true EP2870439A2 (de) 2015-05-13

Family

ID=48916019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP13745023.5A Withdrawn EP2870439A2 (de) 2012-08-30 2013-07-25 Verfahren zum überwachen des betriebs einer gasturbine

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10241006B2 (de)
EP (1) EP2870439A2 (de)
JP (1) JP2015529768A (de)
KR (1) KR20150047497A (de)
CN (1) CN104620085A (de)
RU (1) RU2015111210A (de)
WO (1) WO2014032875A2 (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10678229B2 (en) * 2014-08-04 2020-06-09 Tlv Co., Ltd. Equipment monitoring system, equipment monitoring program, and equipment monitoring method
US9530291B2 (en) * 2014-09-19 2016-12-27 General Electric Company Systems and methods for providing qualitative indication of vibration severity while recording
US10626749B2 (en) * 2016-08-31 2020-04-21 General Electric Technology Gmbh Spindle vibration evaluation module for a valve and actuator monitoring system
EP3543608A1 (de) * 2018-03-20 2019-09-25 Siemens Aktiengesellschaft Brenner für eine gasturbine und verfahren zum betrieb des brenners
CN110530507B (zh) * 2019-08-29 2021-10-15 郑州大学 用于旋转设备监测的边缘计算方法、介质及系统
CN110726471A (zh) * 2019-11-28 2020-01-24 中国华能集团有限公司 一种适用于燃气轮机燃烧室振动的监测装置及监测方法
CN114323664A (zh) * 2021-12-13 2022-04-12 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 一种燃气轮机燃气振动异常的检测方法
CN114484495B (zh) * 2022-04-18 2022-07-01 北京航空航天大学 基于金属粒子添加的热声振荡主动控制装置
CN117310790A (zh) * 2022-06-24 2023-12-29 富联国基(上海)电子有限公司 拆卸侦测装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4887468A (en) 1988-06-03 1989-12-19 Westinghouse Electic Corp. Nonsynchronous turbine blade vibration monitoring system
US5069071A (en) * 1990-08-27 1991-12-03 United Technologies Corporation Vibration monitoring in the frequency domain with a capacitive accelerometer
DE4032299A1 (de) 1990-10-11 1992-04-16 Siemens Ag Verfahren und einrichtung zum ueberwachen eines drehbaren bauteiles
DE4124302A1 (de) * 1991-07-23 1993-01-28 Hoesch Stahl Ag Verfahren zur erkennung und auswertung von schwingungsanregungen oder schwingungsaehnlicher zustaende
US5445028A (en) 1992-09-18 1995-08-29 Ametek Aerospace Products Inc. Dynamic digital tracking filter
US6354071B2 (en) * 1998-09-25 2002-03-12 General Electric Company Measurement method for detecting and quantifying combustor dynamic pressures
DE10207455B4 (de) * 2002-02-22 2006-04-20 Framatome Anp Gmbh Verfahren und Einrichtung zur Detektion einer impulsartigen mechanischen Einwirkung auf ein Anlagenteil
JP2003293794A (ja) * 2002-04-05 2003-10-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン制御装置、ガスタービンシステム及びガスタービン遠隔監視システム
JP2003293793A (ja) * 2002-04-05 2003-10-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼振動予兆検知装置、ガスタービンシステム及び燃焼振動予兆検知方法
JP3930371B2 (ja) * 2002-04-24 2007-06-13 三菱重工業株式会社 ガスタービン制御装置、ガスタービンシステム及びガスタービン制御方法
JP2003314305A (ja) * 2002-04-24 2003-11-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン制御装置、ガスタービンシステム及びガスタービン制御方法
JP2005155590A (ja) * 2003-10-30 2005-06-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン制御装置、ガスタービンシステム、ガスタービンの制御方法
EP1582694A1 (de) * 2004-04-02 2005-10-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Schützen von Öffnungen eines Bauteils bei einem Bearbeitungsprozess
JP4592513B2 (ja) * 2004-09-30 2010-12-01 三菱重工業株式会社 ガスタービン制御装置、及びガスタービンシステム
FR2913769B1 (fr) * 2007-03-12 2009-06-05 Snecma Sa Procede de detection d'un endommagement d'un roulement de palier d'un moteur
ITMI20071048A1 (it) * 2007-05-23 2008-11-24 Nuovo Pignone Spa Metodo per il controllo delle dinamiche di pressione e per la stima del ciclo di vita della camera di combustione di una turbina a gas
JP5010502B2 (ja) * 2008-02-28 2012-08-29 三菱重工業株式会社 ガスタービン制御方法及び装置
KR100903949B1 (ko) * 2008-05-09 2009-06-25 한국지질자원연구원 지반구조물의 파괴 예측방법
JP4995169B2 (ja) * 2008-09-29 2012-08-08 三菱重工業株式会社 ガスタービン制御方法及び装置
BRPI1007658A2 (pt) * 2009-05-13 2017-01-10 Koninkl Philips Electronics Nv sistema de travesseiro ativo para manipular as condições de repouso de uma pessoa e método para manipular condições de repouso de uma pessoa
FR2956481B1 (fr) * 2010-02-18 2012-02-10 Snecma Procede de detection de resonance d'un arbre de rotor d'un turbomoteur
US9255835B2 (en) * 2012-08-22 2016-02-09 Siemens Energy, Inc. System for remote vibration detection on combustor basket and transition in gas turbines

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO2014032875A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014032875A3 (de) 2014-06-12
JP2015529768A (ja) 2015-10-08
US20150204760A1 (en) 2015-07-23
CN104620085A (zh) 2015-05-13
KR20150047497A (ko) 2015-05-04
WO2014032875A2 (de) 2014-03-06
US10241006B2 (en) 2019-03-26
RU2015111210A (ru) 2016-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014032875A2 (de) Verfahren zum überwachen des betriebs einer gasturbine
DE60225639T3 (de) Steuerungsvorrichtung einer Gasturbine
DE102011053268A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Kühlen einer Brennkammer
EP1711690B1 (de) Gasturbine, insbesondere flugtriebwerk
DE112011104492T5 (de) Verfahren zum Auswuchten einer rotierenden Anordnung eines Gasturbinenmotors
EP2789914A1 (de) Verfahren zur Überwachung eines Flammenzustands
DE102018125148A1 (de) Turbinenleitapparat mit beschaufelter Leitvorrichtung
DE102011100783A1 (de) Gasturbinenauswuchtvorrichtung
WO2013117271A1 (de) VERFAHREN ZUR VERMEIDUNG VON PUMPSTÖßEN IN EINEM VERDICHTER
DE102015225445A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung mindestens eines Fremdkörpers aus einem Gaskanal einer Turbomaschine
DE102014012123A1 (de) Abgasturbolader
DE4341996A1 (de) Verfahren zum Reinhalten bzw. Reinigen einer Gasturbine sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP2781699B1 (de) Reinigungsvorrichtung einer Abgasturbine
EP3807612A1 (de) Automatisierte klangprobe an mehrkomponentigen bauteilen mittels mustererkennung
EP1725743B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur detektierung von verunreinigungen an turbinenbauteilen
DE102018206581A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur aktiven Schwingungsdämpfung in einer Blisk, Strömungsmaschine mit zumindest einer Blisk sowie Computerprogrammprodukt
DE102013013571A1 (de) Abgasturbolader
DE102015014030A1 (de) Abgasturbolader und Stützstruktur für einen Abgasturbolader
DE102019004001A1 (de) Aerodynamischer Impulsgenerator zur Erzeugung von Schaufelschwingungen
DE102015006080A1 (de) Kompressor
EP3781799A1 (de) Mehrstufige turboladervorrichtung
DE102008061235B4 (de) Schwingungsreduzierung in einem Abgasturbolader
EP3763917A1 (de) Leitschaufelsegment mit stützabschnittsrippe
DE202006018288U1 (de) Turbinengenerator zur Erzeugung elektrischer Energie sowie industrielle Anlage
DE102017107014A1 (de) Verdichter eines abgasturboladers

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20150209

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20160308

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20201223

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SIEMENS ENERGY GLOBAL GMBH & CO. KG

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20210504