ES2284155T3 - Procedimiento y dispositivo para detectar suciedad en componentes de una turbina. - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para detectar suciedad en componentes de turbina de una turbina (3), caracterizado porque se calcula al menos un parámetro de vibración actual de al menos un componente de turbina.

Description

Procedimiento y dispositivo para detectar suciedad en componentes de una turbina.
La invención se refiere a un procedimiento, así como a un dispositivo, para detectar suciedad en componentes de turbina de una turbina, en particular de una turbina de gas para generar energía eléctrica, tal como se conoce por la US 454 8040.
En una turbina para generar energía eléctrica se transforma la energía contenida en un medio de trabajo en energía de rotación de la turbina, con lo que se acciona un generador acoplado a la turbina y se pone a disposición potencia eléctrica.
Se conocen diversos tipos de turbinas, por ejemplo turbinas de gas o turbinas de vapor.
En turbinas de gas se genera el gas caliente utilizado para accionar la turbina de gas usualmente en una cámara de combustión, pudiendo utilizarse como combustible para los quemadores por ejemplo aceite pesado o nafta.
En la combustión de estos combustibles se forma gas caliente, que contiene partículas de suciedad.
El gas caliente se lleva a los álabes de turbina de la turbina y genera entonces una rotación de la corona de álabes de la turbina.
Todos los componentes de la turbina que están en contacto con el gas caliente están amenazados por la suciedad, ya que durante el contacto del gas caliente con impurezas con los componentes de la turbina se deposita al menos una parte de las partículas de suciedad sobre los componentes de turbina. Al respecto se ven especialmente afectados los álabes de la turbina.
Debido a la suciedad se modifican las propiedades de la turbina, en particular su rendimiento. Además, esta suciedad puede dar lugar también a una carga desmedida de la turbina.
La suciedad forma usualmente depósitos indeseados sobre los componentes de turbina afectados, influyendo el combustible utilizado, las condiciones ambientales o el tipo de servicio de la turbina, sobre la intensidad y/o la rapidez con la que se forman estos depósitos.
Los depósitos deben ser eliminados mediante una limpieza de los componentes de turbina afectados.
Para ello se conoce la realización de esta limpieza a intervalos de inspección fijos. Entonces se realiza usualmente con antelación una comprobación visual de los componentes de la turbina, debiendo desmontarse no obstante al menos una parte de la turbina para poder realizar la comprobación visual.
De la comprobación visual puede resultar por ejemplo que realmente aún no es necesaria una limpieza o que por otro lado tal vez incluso hay componentes de la turbina que están ya dañados.
Con la prescripción de intervalos fijos de limpieza es más o menos casualidad la detección del instante ideal para la limpieza.
La invención tiene por lo tanto como base la tarea de indicar un procedimiento mejorado así como un dispositivo para detectar suciedad en componentes de turbina de una turbina, mediante el cual se evite en particular un desmontaje de la turbina.
Por lo demás, deben permitir este procedimiento y el dispositivo determinar un instante para la limpieza lo más óptimo posible.
En cuanto al procedimiento, se resuelve la invención mediante un procedimiento para detectar suciedad en componentes de turbina de una turbina en el que durante el funcionamiento de la turbina se calcula al menos un parámetro de vibración actual de al menos un componente de la turbina.
La invención parte entonces de la consideración de que en particular los componentes giratorios de una turbina ejecutan una vibración a consecuencia de las fuerzas que actúan sobre los mismos.
Esta vibración puede ser más o menos fuertemente acusada en cuanto a su amplitud y/o amortiguamiento y abarcar desde un choque que se extingue rápidamente hasta una vibración armónica no amortiguada.
Por lo demás, puede incluirse como parámetro de vibración la frecuencia con la que vibra el componente de turbina afectado.
Señalemos que tales vibraciones pueden detectarse en cualquier situación de servicio de la turbina, es decir, también durante el funcionamiento normal.
Ventajosamente se averigua el parámetro de vibración durante el funcionamiento de la turbina.
Algunas propiedades de vibración de un componente de turbina cargado con un gas caliente con impurezas se manifiestan durante el funcionamiento de la turbina cuando la turbina está cargada con gas caliente y los álabes de la turbina se encuentran en rotación.
Tal como ya se ha mencionado, actúan sobre los componentes de una turbina que se encuentra en funcionamiento fuerzas, como consecuencia de las cuales los componentes afectados reaccionan con una vibración más o menos acusada como reacción. El tipo de vibración así provocada depende entonces del grado de suciedad del componente. Por ejemplo se modifica como consecuencia de la suciedad la masa del componente. De esta manera la vibración que resulta durante el funcionamiento de este componente está más fuertemente atenuada que la de un componente no afectado por la suciedad y/o presenta otra frecuencia. Cuando se averigua entonces un parámetro de vibración de este tipo del componente de turbina que se encuentra en funcionamiento, pueden sacarse conclusiones a partir de ello relativas a la suciedad del componente de la turbina y determinar un plan de limpieza.
En otro perfeccionamiento ventajoso de la invención, se averigua el parámetro de vibración durante una parada de la turbina.
Durante una parada de la turbina no actúa sobre los componentes de la turbina ninguna fuerza exterior. Las propiedades de vibración del componente pueden no obstante haber variado en la fase de funcionamiento precedente.
Por ejemplo, se desplaza la frecuencia propia de un componente afectado por la suciedad en comparación con la de un componente no afectado por la suciedad.
Durante la parada de la turbina puede observarse esto activando directa o indirectamente el componente, por ejemplo mediante un choque, y midiendo la vibración del componente que resulta.
Ventajosamente se compara el parámetro de vibración con un valor de referencia de la vibración que está asociado al correspondiente componente de la turbina no afectado por suciedad. Por ejemplo, puede averiguarse la frecuencia propia del componente de turbina afectado por la suciedad y del correspondiente similar no afectado por la suciedad y comparar una con otra.
Cuando hay una desviación entre ambos valores, puede deducirse que hay suciedad en el componente de turbina investigado.
En otro perfeccionamiento ventajoso, el componente de turbina es un álabe de turbina.
Los álabes de turbina son aquellos componentes de la turbina que durante el funcionamiento tienen el contacto más intenso con el gas caliente. Por ello hay que contar con que los depósitos de suciedad se formen en especial sobre los álabes de la turbina y de esta manera perjudiquen el funcionamiento de la turbina. Por ello es especialmente ventajoso investigar uno, varios o todos los álabes de turbina de la turbina en cuanto a su parámetro de vibración actual, para poder detectar a tiempo suciedades.
En un perfeccionamiento especialmente ventajoso, se calcula para una cierta cantidad de componentes de turbina que funcionan de manera similar al menos un parámetro de vibración común.
Usualmente están dispuestas varias filas de álabes de turbina una detrás de otra y son recorridas una tras otra por el flujo de gas caliente. Con ello funcionan los álabes de turbina de una de estas filas de manera comparable, dado que estos álabes de turbina son cargados en paralelo con gas caliente. Como consecuencia de la estructura simétrica de la turbina, en particular en cuanto a la disposición de los álabes giratorios, reciben por lo tanto la misma carga los álabes de turbina de una fila de álabes.
En otro perfeccionamiento ventajoso, conduce el componente de turbina gas caliente.
Bajo tales componentes de turbina no se encuentran sólo los antes citados álabes de turbina, sino también otros componentes que toman contacto con el gas caliente, como por ejemplo tuberías de entrada y/o salida del gas caliente. En este perfeccionamiento de la invención pueden investigarse también tales componentes de turbina en cuanto a la suciedad.
De manera especialmente preferente, incluye el parámetro de vibración una frecuencia propia y/o una frecuencia de vibración y/o una amplitud de vibración y/o un parámetro de amortiguamiento y/o un comportamiento de extinción de la vibración del componente de turbina.
Estos parámetros de vibración pueden averiguarse durante el funcionamiento o durante una parada de la turbina. Durante el funcionamiento no deben activarse usualmente los componentes de turbina a investigar para calcular estos parámetros, ya que los mismos son activados durante el funcionamiento de todos modos produciendo vibraciones como consecuencia de las fuerzas que actúan sobre los mismos (por ejemplo fuerzas centrífugas y/o ligeros desequilibrios). Se averigua entonces el correspondiente parámetro de vibración relativo a esta vibración o vibraciones.
Durante una parada de turbina es por el contrario la mayoría de las veces necesario determinar el parámetro de vibración activando el componente de turbina directa o indirectamente, por ejemplo mediante un choque y averiguándose el parámetro de vibración que de ello resulta.
La invención lleva además a un dispositivo para detectar suciedad en componentes de turbina de una turbina, previéndose al menos una unidad de sensor para averiguar al menos un parámetro de vibración actual de al menos un componente de la turbina.
Otras formas constructivas preferentes de un dispositivo correspondiente a la invención se reflejan en las correspondientes reivindicaciones dependientes.
A continuación se presentará más en detalle un ejemplo de ejecución de la invención. Se muestra en:
Figura 1 un dispositivo correspondiente a la invención para detectar suciedad en componentes de turbina de una turbina.
En la figura se representa un dispositivo correspondiente a la invención 1 para detectar suciedad en componentes de turbina de una turbina 3.
La turbina 3 es preferentemente una turbina de gas, cuyos álabes de turbina son accionados por gas caliente.
Para generar energía eléctrica, la turbina 3 está acoplada a un generador 5.
Para captar un parámetro de vibración de los álabes de turbina se prevé una unidad de sensor 7. Esta unidad de sensor puede estar montada en la parte exterior de la carcasa de la turbina y captar por ejemplo frecuencias del sonido de una fila de álabes de turbina que pasa por delante de la unidad de sensor 7.
Por lo demás, puede estar dispuesta la unidad de sensor 7 en el interior de la carcasa de la turbina y por ejemplo captar sobre base inductiva valores de medida de álabes de turbina que pasan por delante.
Además, puede pensarse también que la unidad de sensor 7 esté realizada con un elevado grado de integración y por ejemplo esté aplicada a modo de una lámina sobre al menos un álabe de turbina. La lectura de los valores de medida entonces detectados puede realizarse sin contacto y/o sin hilos.
La unidad de cálculo 9 incluye una memoria 11, en la que está memorizado un valor de referencia de la vibración que corresponde a un álabe de turbina que no tiene suciedad, es decir, que no presenta ningún depósito.
El parámetro de vibración o bien el valor de referencia de la vibración pueden incluir una frecuencia propia y/o una frecuencia de vibración y/o una amplitud de vibración y/o un parámetro de amortiguamiento y/o un comportamiento de extinción de la vibración del componente de turbina. En la presente forma constructiva el componente de turbina es uno o varios álabes de turbina.
El cálculo del parámetro de vibración se realiza durante el funcionamiento de la turbina 3 o alternativamente o en combinación durante una parada de la turbina.
La unidad de cálculo 9 puede estar realizada por ejemplo mediante un ordenador digital, en el que se utiliza un programa de evaluación que ajusta el o los parámetros de vibración averiguados en relación con los álabes de turbina en función de un algoritmo de evaluación con el o los valores de referencia de vibración memorizados. En función del grado de coincidencia o también de la desviación de los valores citados, puede generarse una instrucción de mantenimiento 13, por ejemplo basándose en métodos de la inteligencia artificial.

Claims (18)

1. Procedimiento para detectar suciedad en componentes de turbina de una turbina (3),
caracterizado porque
se calcula al menos un parámetro de vibración actual de al menos un componente de turbina.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque
el parámetro de vibración se calcula durante el funcionamiento de la turbina (3).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque
el parámetro de vibración se calcula durante una parada de la turbina.
4. Procedimiento según una de la reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque
el parámetro de vibración se compara con un valor de referencia de vibración.
5. Procedimiento según una de la reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque
el componente de turbina es un álabe de turbina.
6. Procedimiento según una de la reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque
para un conjunto de componentes de turbina accionados de manera comparable se calcula al menos un parámetro de vibración común.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque
el conjunto de componentes de turbina accionados de manera comparable es una fila de álabes de turbina.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7,
caracterizado porque
el componente de turbina conduce gas caliente.
9. Procedimiento según una de la reivindicaciones 1 a 8,
caracterizado porque
el parámetro de vibración incluye una frecuencia propia y/o una frecuencia de vibración y/o una amplitud de vibración y/o un parámetro de amortiguamiento y/o un comportamiento de extinción de la vibración del componente de turbina.
10. Dispositivo (1) para detectar suciedad en
componentes de turbina de una turbina (3),
caracterizado por
al menos una unidad de sensor (7) para averiguar al menos un parámetro de vibración actual de al menos un componente de turbina.
11. Dispositivo (1) según la reivindicación 10,
caracterizado porque
se calcula el parámetro de vibración durante el funcionamiento de la turbina (3).
12. Dispositivo (1) según la reivindicación 10 u 11,
caracterizado porque
se calcula el parámetro de vibración durante una parada de la turbina.
13. Dispositivo (1) según una de la reivindicaciones 10 a 12,
caracterizado por
una unidad de cálculo (9), mediante la cual puede compararse el parámetro de vibración con un valor de referencia de vibración memorizado.
14. Dispositivo (1) según una de la reivindicaciones 10 a 13,
caracterizado porque
el componente de turbina es un álabe de turbina.
15. Dispositivo (1) según una de la reivindicaciones 10 a 14,
caracterizado porque
mediante la unidad de sensor (1) puede calcularse al menos un parámetro de vibración común para una cierta cantidad de componentes de turbina accionados de manera comparable.
16. Dispositivo (1) según la reivindicación 15,
caracterizado porque
la cantidad de componentes de turbina accionados de manera comparable es una fila de álabes de turbina.
17. Dispositivo (1) según una de la reivindicaciones 10 a 16,
caracterizado porque
el componente de turbina conduce gas caliente.
18. Dispositivo (1) según una de la reivindicaciones 10 a 17,
caracterizado porque
el parámetro de vibración incluye una frecuencia propia y/o una frecuencia de vibración y/o una amplitud de vibración y/o un parámetro de amortiguamiento y/o un comportamiento de extinción de la vibración del componente de turbina.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8685176B2 (en) * 2006-10-16 2014-04-01 Ecoservices, Llc System and method for optimized gas turbine compressor cleaning and performance measurement
JP5448597B2 (ja) * 2009-06-19 2014-03-19 三菱重工業株式会社 ガスタービン及びこの運転方法
FR2956159B1 (fr) * 2010-02-08 2012-02-10 Snecma Methode de detection automatisee de l'ingestion d'au moins un corps etranger par un moteur a turbine a gaz
CN108916017B (zh) * 2018-06-01 2019-08-23 武汉船用机械有限责任公司 一种船用透平货油泵故障诊断系统

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2657525C3 (de) * 1976-12-18 1981-02-12 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg Vorrichtung zum Überwachen des abgezogenen Fadens eines OE-Spinnrotors
US4339719A (en) * 1980-07-30 1982-07-13 Electric Power Research Institute, Inc. Conductivity sensor for monitoring corrodents being deposited in a steam turbine
US4335600A (en) * 1980-11-13 1982-06-22 General Electric Company Detecting internal abnormalities in turbines
US4588885A (en) * 1984-02-07 1986-05-13 International Technical Associates Method of and apparatus for the removal of paint and the like from a substrate
US4548040A (en) * 1984-05-11 1985-10-22 Elliott Turbomachinery Company, Inc. Method and apparatus for determining when to initiate cleaning of turbocharger turbine blades
US5365663A (en) * 1992-04-28 1994-11-22 Westinghouse Electric Corporation Method of attaching a monitor target to a shrouded blade
US5507306A (en) * 1993-12-23 1996-04-16 Howmet Corporation Cleaning apparatus and method for cleaning internal airfoil cooling passages
US5696324A (en) * 1995-05-11 1997-12-09 Iwatsu Electric Co., Ltd. Method and apparatus for predicting the life of an object to be measured using longitudinal waves
US5986234A (en) * 1997-03-28 1999-11-16 The Regents Of The University Of California High removal rate laser-based coating removal system
DE19801804C2 (de) * 1998-01-19 1999-10-28 Siemens Ag Turbinenschaufel sowie Verfahren zur Inspektion und/oder Reinigung einer Turbinenschaufel
US6668655B2 (en) * 2001-09-27 2003-12-30 Siemens Westinghouse Power Corporation Acoustic monitoring of foreign objects in combustion turbines during operation
US6794602B2 (en) * 2001-10-18 2004-09-21 General Electric Company Method and apparatus for cleaning generator and turbine components
EP1646864B1 (en) * 2003-07-18 2018-11-07 Rosemount Inc. Process diagnostics

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Publication number Publication date
EP1725743A1 (de) 2006-11-29
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DE502005000794D1 (de) 2007-07-12
CN1926309A (zh) 2007-03-07
EP1574674A1 (de) 2005-09-14
JP2007526421A (ja) 2007-09-13
EP1725743B1 (de) 2007-05-30

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