JP2007526421A - タービンのタービン部品の汚れを検出する方法とその装置 - Google Patents

Abstract

タービンのタービン部品の汚れを検出するために、タービンの運転中、少なくとも１つのタービン部品の少なくとも１つの実際の振動特性値を求めることを提案する。この実際の振動特性値は、好適には、振動基準値と比較される。これにより、汚れがその質量のためにタービン部品の振動特性値を変化させるので、汚れを検出することができる。

Description

本発明は、タービン特に電気エネルギ発生用のガスタービンのタービン部品の汚れを検出する方法とその装置に関する。

電気エネルギ発生用のタービンの場合、作動媒体に含まれるエネルギがタービンの回転エネルギに変換され、これにより、タービンに連結された発電機が駆動され、電力を供給する。

種々の形式のタービンが知られ、例えばガスタービンや蒸気タービンが知られている。

ガスタービンの場合、ガスタービンを駆動するために利用される燃焼ガスは、通常、燃焼器で発生され、その際、バーナにおける燃料として例えば重油やナフサ（石油）が利用される。

これらの燃料の燃焼時、汚れ粒子を含む燃焼ガスが生ずる。

燃焼ガスはタービンのタービン翼に導かれ、タービン翼列（翼輪）の回転を発生する。

燃焼ガスと接触する全タービン部品は、汚れた燃焼ガスがタービン部品に接触する際に汚れ粒子の少なくとも一部がタービン部品に付着するので、汚れを生ずる恐れがある。これは特にタービン翼に当てはまる。

その汚れによって、タービンの特性特に効率が変化する。また、その汚れはタービンに過度の負荷を生じさせる。

汚れは、通常、当該タービン部品上に望ましくない被覆を形成し、その被覆がどの程度強くおよび／又はどの程度速く生ずるかは、利用された燃料、周囲条件あるいはタービンの運転様式により影響される。

被覆は当該タービン部品の浄化によって除去されねばならない。

そのために、その浄化を一定した点検時間間隔で実施することが知られている。通常、前もってタービン部品の目視点検が行われ、その場合、目視点検を実施するために、タービンの少なくとも一部が分解されねばならない。

目視点検は例えば、浄化が実際にまだ必要でないこと、あるいは他方ではそれどころか既にタービン部品に損傷が存在することを知らしめる。

一定した点検時間間隔の設定によって、多かれ少なかれ、理想的な浄化時点を不規則に検出する。

本発明の課題は、タービンのタービン部品における汚れを検出する方法およびその装置を、特にタービンの分解が回避されるように、改善することにある。

また、この方法と装置が、できるだけ最良の浄化時点を決定することができるようにすることにある。

方法に関する本発明の課題は、タービンのタービン部品の汚れを検出する方法において、少なくとも１つのタービン部品の少なくとも１つの実際の振動特性値が求められることによって解決される。

本発明は、タービンの特に回転部品がそれに作用する力のために振動を起こす、という考えから出発している。

この振動は、多かれ少なかれ、その振幅および／又は減衰に関して強く現れ、急速減衰衝撃から持続調波振動に至る。

また振動特性値として、当該タービン部品が振動する周波数が関与する。

なお、かかる振動は、タービンの各運転状態において検出でき、即ち、定常運転中でも検出できる。

振動特性値がタービンの運転中に求められることが有利である。

タービンの運転中、即ち、タービンが燃焼ガスで付勢され、タービン翼が回転中にあるとき、汚れた燃焼ガスで付勢されるタービン部品の幾つかの振動特性値が現れる。

既に述べたように、運転中のタービンの部品に力が作用し、それにより、当該タービン部品は、反作用として、多かれ少なかれ、強く現れた振動で反応する。これにより励起される振動の種類は、部品の汚れの度合いに左右される。例えば汚れのために部品の質量が変化する。このため、この部品の運転中に生ずる振動が、汚れていない構造部品に比べて強く減衰され、および／又は異なった特性を有する。そこで、運転中のタービン部品のかかる振動特性値が求められるとき、タービン部品の汚れを推定でき、浄化計画を立てることができる。

本発明の有利な実施態様において、振動特性値はタービン停止中に求められる。

タービン停止中において、タービン部品に外力は作用しない。しかし、その部品の振動特性はそれ以前の運転状態において変化している。

例えば、汚れが付いた部品の固有振動は、汚れていない部品に比べて変移する。

これは、タービン停止中において、部品が例えば衝撃によって直接あるいは間接的に励振され、構造部品の発生振動が測定されることによって、検出できる。

振動特性値が、汚れていないタービン部品に対応した振動基準値と比較されることが有利である。例えば、汚れたタービン部品の固有振動と、汚れていない匹敵したタービン翼の固有振動が求められ、両者が互いに比較される。

この両者の値の偏差により、検査されたタービン部品の汚れが推論される。

他の有利な実施態様において、タービン部品はタービン翼である。

タービン翼は、運転中に燃焼ガスと強く接触するタービン部品である。従って、特にタービン翼上に汚れによる被覆が生じ、これにより、タービンの運転が害されることが予測される。従って、タービンの１個あるいは数個あるいは全部のタービン翼が、適時の汚れを検出するために、その実際の振動特性値が検査されることが特に有利である。

他の有利な実施態様において、匹敵する多数のタービン部品に対して、少なくとも１つの共通の振動特性値が求められる。

通常、複数のタービン翼列が連続して配置され、順々に燃焼ガスで貫流される。従って、このタービン翼列のタービン翼は、このタービン翼が燃焼ガスで並列して付勢されるために、比較可能に運転される。特に動翼の配置に関するタービンの対称構造のために、翼列のタービン翼は同じに負荷される。

他の有利な実施態様において、タービン部品は燃焼ガスを案内する。

かかるタービン部品には、上述したタービン翼だけでなく、例えば燃焼ガス入口管および／又は燃焼ガス出口管のような燃焼ガスと接触する他の構成要素も含まれる。本発明のこのような形成によって、かかるタービン部品も汚れについて検査できる。

特に、振動特性値が、タービン部品の固有周波数および／又は振動周波数および／又は振動振幅および／又は減衰特性値および／又は振動消滅特性を含むことが有利である。

この振動特性値は、タービンの運転中あるいはタービンの停止中に求められる。タービン運転中において、この特性値を求めるために、検査すべきタービン部品が、運転中にそれに作用する力（例えば遠心力および／又は僅かなアンバランス）のためにもともと振動させられるので、通常、別個に励振させる必要はない。その振動について、対応した振動特性値が求められる。

これに対して、タービン停止中は通常、タービン部品が例えば衝撃によって直接あるいは間接的に励振され、発生振動特性値が求められることによって、振動特性値を検出する必要がある。

本発明はまた、タービンのタービン部品の汚れを検出するための装置に関し、その場合、少なくとも１つのタービン部品の少なくとも１つの実際の振動特性値を求めるために少なくとも１つのセンサ装置が利用されている。

本発明に基づく装置の他の有利な実施態様はその従属請求項に記載されている。

以下本発明の実施例を詳細に説明する。

図１には、タービン３のタービン部品における汚れを検出するための本発明に基づく装置１が示されている。

タービン３は好適には、タービン翼が燃焼ガスで駆動されるガスタービンである。

電気エネルギを発生するために、タービン３は発電機５に連結されている。

タービン翼の振動特性値を検出するために、センサ装置７が利用されている。このセンサ装置はタービン車室の外側面に設けることができ、例えば、センサ装置７のそばを通過するタービン翼の音響周波数を検出する。

また、センサ装置７はタービン車室の内部に配置でき、例えば誘導原理で、そばを通過するタービン翼の測定値を検出する。

さらに、センサ装置７が高度に一体化され、例えば箔の形で少なくとも１つのタービン翼に設けることも考えられる。その際検出された測定値の読み取りは接触式および／又は非接触式に行われる。

計算装置９は記憶器１１を有し、この記憶器１１に、汚れていないタービン翼、即ち、被覆が存在しないタービン翼に相当する振動周波数が記憶されている。

振動特性値ないし振動基準値は、タービン部品の固有周波数および／又は振動周波数および／又は振動振幅および／又は減衰特性値および／又は振動消滅特性を含む。この実施例において、タービン部品は１個あるいは複数個のタービン翼である。

振動特性値の検出はタービン３の運転中に行われるか、その代わりにあるいはそれと組み合わせてタービン静止中に行われる。

計算装置９は例えば、タービン翼に関する検出された１個あるいは数個の振動特性値を評価計算に応じて１個あるいは数個の記憶振動基準値と比較する評価プログラムが採用されるデジタル計算機により実現できる。前記両値の一致度あるいは偏差度に応じて、例えば人口知能方式を基礎とする保守指令が発生される。

タービンのタービン部品における汚れを検出するための本発明に基づく装置の概略図。

符号の説明

１ 汚れ検出装置
３ タービン
７ センサ装置
９ 計算装置

Claims (18)

1. タービン（３）のタービン部品の汚れを検出する方法において、少なくとも１つのタービン部品の少なくとも１つの実際の振動特性値が求められることを特徴とするタービンのタービン部品の汚れを検出する方法。
2. 振動特性値がタービン（３）の運転中に求められることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 振動特性値がタービン停止中に求められることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 振動特性値が振動基準値と比較されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
5. タービン部品がタービン翼であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の方法。
6. 比較可能な複数のタービン部品に対して、少なくとも１つの共通振動特性値が求められることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の方法。
7. 比較可能な複数のタービン部品がタービン翼列であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. タービン部品が燃焼ガスを案内することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の方法。
9. 振動特性値が、タービン部品の固有周波数および／又は振動周波数および／又は振動振幅および／又は減衰特性値および／又は振動消滅特性を含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の方法。
10. タービン（３）のタービン部品の汚れを検出するための装置において、少なくとも１つのタービン部品の少なくとも１つの実際の振動特性値を求めるための少なくとも１つのセンサ装置（７）を有することを特徴とするタービンのタービン部品の汚れを検出するための装置。
11. 振動特性値がタービン（３）の運転中に求められることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 振動特性値がタービン停止中に求められることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の装置。
13. 振動特性値を記憶振動基準値と比較する計算装置（９）を有することを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１つに記載の装置。
14. タービン部品がタービン翼であることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか１つに記載の装置。
15. 比較可能な複数の駆動されるタービン部品に対して、少なくとも１つの共通の振動特性値が、センサ装置（７）によって求められることを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれか１つに記載の装置。
16. 比較可能な複数の駆動されるタービン部品がタービン翼列であることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. タービン部品が燃焼ガスを案内することを特徴とする請求項１０ないし１６のいずれか１つに記載の装置。
18. 振動特性値が、タービン部品の固有周波数および／又は振動周波数および／又は振動振幅および／又は減衰特性値および／又は振動消滅特性を含むことを特徴とする請求項１０ないし１７のいずれか１つに記載の装置。
    
    

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