WO2019052734A1 - Method for detecting a misalignment of the angular position of a compressor guide vane arranged in a compressor and which can swivel about the longitudinal axis thereof - Google Patents

Method for detecting a misalignment of the angular position of a compressor guide vane arranged in a compressor and which can swivel about the longitudinal axis thereof Download PDF

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WO2019052734A1
WO2019052734A1 PCT/EP2018/070387 EP2018070387W WO2019052734A1 WO 2019052734 A1 WO2019052734 A1 WO 2019052734A1 EP 2018070387 W EP2018070387 W EP 2018070387W WO 2019052734 A1 WO2019052734 A1 WO 2019052734A1
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compressor
temperature
measurement signal
temperature sensors
misalignment
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PCT/EP2018/070387
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Stephan Klumpp
Ulrich Waltke
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F01D17/08Arrangement of sensing elements responsive to condition of working-fluid, e.g. pressure
    • F01D17/085Arrangement of sensing elements responsive to condition of working-fluid, e.g. pressure to temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines
    • G01M15/14Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines

Definitions

  • the present invention relates to a method for Erfas ⁇ sung a malposition of the angular position of a arranged in a compressor, pivotable about its longitudinal axis
  • the invention further relates to a system for detecting a malposition of the angular position of a compressor arranged in a compressor, pivotable about its longitudinal axis Ver Whyrleitschaufel.
  • the angular position of the guide vanes is known to measure by means of a Universal protractor and an auxiliary device of au ⁇ SEN on the housing of the compressor.
  • the Hilfsvorrich ⁇ tion which was applied to the reference groove on the guide vane, serves as a stop for the one measuring leg of the angle blade.
  • the rear side surface of an adjusting lever arranged on the ver ⁇ rotatable compressor guide blade serves as a stop surface for the second measuring leg of the protractor on which then the angular position of the guide vane could be read. Due to the cramped space conditions on the compressor and depending on the position of the compressor vane to be checked on the circumference can lead to Ablese ⁇ errors and not exactly applied measuring legs.
  • connection of individual compressor guide vanes to the adjusting device dissolves during operation. As a result, the position of this compressor guide vane is no longer controlled and may differ significantly from the position of the remaining compressor guide vanes in the corresponding row.
  • the angular position can also be detected by means of a transportable, but expansive laser measuring device, as suggested, for example, by EP 1 895 267 A1.
  • a transportable, but expansive laser measuring device as suggested, for example, by EP 1 895 267 A1.
  • the known measuring device works contactlessly with respect to the measuring surface, in the cramped environment this is only possible with the use of a deflecting mirror, which in the harsh industrial environment of such machines is not sufficiently robust and thus susceptible to damage. Consequently, the laser measuring device requires a comparatively gentle handling in order not to impair the availability of the measuring device.
  • Measuring device for measuring the angle of attack of rigid compressor blades known. This is mounted on a table to a pre-assembled, but not yet assembled Measure ring with blades of the compressor.
  • the measuring device comprises a first contact point, which is applied to the leading edge or trailing edge of the blade to be examined.
  • a rotatable cam disc with a measuring arm is then to be pivoted so that two further, arranged on the measuring arm contact points on the airfoil on the suction side or pressure side.
  • the swivel angle of the cam disk is then detected by means of a sensor, which then indicates the angle of attack of the relevant airfoil.
  • the disadvantage here is that the measurement of Anstell ⁇ angle takes place directly on the blade. This requires access of a person to the airfoil.
  • the known device is thus not suitable for determining the angular position ⁇ a arranged in a compressor about its longitudinal axis pivotable compressor guide from the outside.
  • Object of the present invention is therefore to detect a malposition of the angular position of a compressor vane without additional design effort in the operation of the compressor.
  • the object is achieved by a method for detecting a malposition of the angular position of a arranged in a compressor, pivotable about its longitudinal axis Ver Whyrleitschaufel, wherein the compressor is part of a gas turbine, which further comprises a combustion chamber, in which:
  • Combustion chamber inlet disposed temperature sensors will measure ⁇ ge, wherein the temperature sensors in the circumferential direction viewed different positions aufwei ⁇ sen and each temperature sensor provides a measurement signal,
  • a plurality of temperature sensors arranged in the region between a compressor outlet and a combustion chamber inlet for measuring a compressor outlet temperature, wherein the temperature sensors have different positions in the circumferential direction, and each temperature sensor supplies a measuring signal
  • an evaluation unit which is adapted to evaluate the measurement signals and in a sudden gradarti ⁇ gen change of at least one measurement signal, while ⁇ at least one other measurement signal remains unchanged, to detect a faulty position.
  • the invention is based on the idea of using the measurement signals of the temperature sensors already present for measuring the compressor outlet temperature in order to detect misalignments of the angular position of adjustable guide vanes of the compressor.
  • Such temperature sensors are usually in immersion sleeves or in removable probes built-in thermocouples in the flow channel of the compressor outlet diffuser or in a position between the
  • Compressor outlet diffuser and the burner inlet are introduced into the flow. For this, a ent ⁇ speaking evaluation or interpretation of the measured signals is required.
  • the compressor discharge temperature is measured by default during operation. This is done by several measuring points that are distributed in the area of the compressor outlet. Such a measurement of the compressor outlet temperature with regard to stable operation on hot days is provided, for example, in WO 2015/121035 A1.
  • the measured compressor outlet temperature is compared with a desired compressor outlet temperature and in the event of a deviation, the compressor temperature of the flow medium at the compressor inlet or in the compressor is changed using a cooling device.
  • the measuring signals of all temperature sensors are in normal operation at about the same course, only minimal differences UN of not more than 4 K are between the Messsig ⁇ tional usual.
  • the measuring signal of the closest temperature sensor detects a sudden increase in temperature or a sudden drop in temperature, the temperature change being maintained over time.
  • an excessively ⁇ least one of the measurement signals a stepped profile with a single stage.
  • the level in the course is immediately visible. It can therefore be generated after a few seconds a warning.
  • the further from the compressor vane in the Fehlstel ⁇ ment temperature sensors will display a smaller level in the course of the measurement signal or no change (that is, still a steady measurement signal).
  • a sudden step-like change here means an unexpected change in the measuring signal, which deviates from a desired value and / or represents a deviation from the remaining measuring signals.
  • a misalignment of the angular position of a compressor guide vane can thus be achieved by continuously monitoring the compressor outlet temperature and, in particular, the b
  • the monitoring is carried out in particular automatically. As a result, a warning can be generated at an early stage and damage can be prevented by, in particular, bringing the gas turbine down and the angular position of all the swiveling ones
  • Compressor vanes are checked and corrected if necessary.
  • the measurement signals For the correct interpretation of the measurement signals, it is also important to check whether the measurement signal of at least one of the other temperature sensors remains unchanged. In this way, evaluation reliability can be increased and the risk of misinterpretation of the measurement minimized. If at least one of the temperature sensors (usually the one closest to the displaced compressor vane) provides a measurement signal having an unexpected stage profile and at the same time at least one other temperature sensor (usually the farthest from the displaced compressor vane) does not significantly change the temperature Having course of the measurement signal, the measurement signals indicate a malposition of the angular position of one of the pivotable compressor guide vanes.
  • the misalignment is detected when the step-like change of the at least one measurement signal exceeds a predetermined threshold, in particular a threshold value of 2 K exceeds ⁇ .
  • Changes in the measuring signal of +/- 2 K are classified as fluctuations within a permissible tolerance range. This is interpreted as a vane misalignment and, if necessary, a message is issued only if the temperature increase continues or if the temperature drop continues to exceed 2 K.
  • At least three temperature sensors are preferably used for measuring the compressor outlet temperature, since the use of only one or two temperature sensors is not sufficient for a qualitatively evaluable result.
  • Conceivable is the set of four, five or more temperature sensors, however, in practice, the number of temperature sensors used is limited by the available space.
  • the compressor outlet temperature is measured continuously, in particular is measured at a distance of a few seconds, in particular one time per second. It can thus be determined directly a deviation of the temperature profile.
  • the temperature sensors are unevenly distributed in the circumferential direction, i. it is not always the same distance or not always the same angle between each two adjacent temperature sensors. In this way, the spatial conditions and the available space for attaching the temperature sensors are optimally used.
  • the temperature sensors are distributed around the circumference of a downstream of the compressor diffuser. Due to its close proximity to the compressor and its annular design, the diffuser is ideal for placing the temperature sensors around its circumference. According to a preferred embodiment variant is based on the
  • FIG. 1 shows a gas turbine in a longitudinal partial section, comprising temperature sensors for detecting a
  • FIG 2 shows the course of the temperature T over the time t gemes ⁇ sen by the temperature sensors according to FIG 1.
  • the same reference numerals have the same meaning in the various figures.
  • the gas turbine 1 shows a gas turbine 1 in a longitudinal partial section.
  • the gas turbine 1 has inside a rotatably mounted about a machine axis 2 rotor 3.
  • a machine axis 2 rotor 3 Along the rotor 3 follow one another an intake housing 4, a compressor 5, an annular combustion chamber 6 with a plurality of rotationally symmetrical mutually arranged burners 7, an expansion turbine 8 and an exhaust housing 9.
  • the annular combustion chamber 6 forms a combustion chamber 17, which communicates with an annular hot gas channel 18 , There, for four successive Turbi ⁇ nengen 10, the expansion turbine 8.
  • Each turbine stage 10 is formed from two blade or vane rings.
  • GeSe hen in the flow direction of a hot gas generated in the annular combustion chamber 6 11, followed in the hot gas channel 18 each having a row of guide vanes 13 a row formed from rotor blades 15 14.
  • the managing ⁇ blades 12 are mounted on the stator, whereas the rotor blades 15 of a row 14 by means of a turbine disk are attached to the rotor 3.
  • a generator or a working machine (not shown) is coupled.
  • adjustable compressor guide vanes 19 are provided at the suction-side housing entrance of the compressor 5 adjustable compressor guide vanes 19 at the suction-side housing entrance of the compressor 5 adjustable compressor guide vanes 19 are provided.
  • the compressor guide vanes 19 are arranged in the annular flow channel of the compressor 5 and can be rotated by a Antriebsvor ⁇ direction 21 about its respective longitudinal axis 23, for example, to set the gas turbine 1 flowing through Mas ⁇ senstrom.
  • the compressor 5 includes a compressor outlet 29 to which a diffuser is connected downstream of 25, delayed in which the flow and kinetic flow energy into pressure is umgewan ⁇ punched.
  • the diffuser 25 opens into a plenum 27.
  • a plurality of temperature sensors 33 are provided for measuring the compressor outlet temperature.
  • a temperature sensor 33 is shown symbolically, however, four temperature sensors 33 are arranged around the circumference of the diffuser 25, wherein they all have the same axial position and differ only by their position in the circumferential direction. A uniform distribution around the circumference of the diffuser 25 is not mandatory and not provided.
  • the tempera ⁇ tursensoren 33 communicate with an evaluation unit 35, which evaluates the measurement signals Mi to M 4 and diener out are for a loading, in particular in the form of a graphical representation of the course of the measurement signals Mi to M. 4
  • Each temperature sensor 33 supplies a measurement signal Mi to M 4 for the temperature profile of the compressed air after the compressor.
  • four temperature sensors 33 are provided whose measurement signals Mi to M 4 for the temperature T are shown over the time t in FIG.
  • the single ⁇ NEN measurement signals Mi to M 4 follow substantially the same course and differed only in minimal amount of ge ⁇ measured temperature T.
  • the temperature measurement at Compressor outlet 31 takes place continuously, in particular, each temperature sensor 33 outputs about one measurement per second ei ⁇ NEN measurement.
  • one of the measurement signals M 3 has a jump in the course from time to, the further three temperature sensors 33 not detecting such a temperature jump. After the time to the measurement signal M 3 remains at the higher temperature level, so that there is a gradual change S, wherein the level S is a height ⁇ > 2 K.
  • the measurement results indicate that only in one sector after the compressor a temperature deviation takes place. This is considered a misalignment of the angular position of at least one of the pivotable
  • Ver Whyrleitschaufeln 19 interpreted and a message is issued.
  • the interpretation of the measurement results as well as the message can be done manually as well as automatically. With regard to a high degree of automation and increased security, it is provided, in particular, that the interpretation of the measurement signals Mi to M 4 takes place via the evaluation unit 35, which also generates the message.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for detecting a misalignment of the angular position of a compressor guide vane (19) arranged in a compressor (5) and which can swivel about the longitudinal axis (23) thereof, wherein the compressor (5) is part of a gas turbine (1), which additionally comprises a combustion chamber (6), wherein a compressor outlet temperature (T) is measured via a plurality of temperature sensors (33) arranged in the region between a compressor outlet (29) and a combustion chamber inlet (31), wherein, considered in the circumferential direction, the temperature sensors (33) have different positions and each temperature sensor (33) supplies a measurement signal (M1, M2, M3, M4), when a sudden, step-like change (S) of at least one measurement signal (M3) is detected, while at least one other measurement signal (M1, M2, M4) remains unchanged, a misalignment is detected. By means of the method according to the invention, it is possible to detect a misalignment of the angular position of a compressor guide vane (19) during operation of the compressor (5) without additional design effort.

Description

Beschreibung description
Verfahren zur Erkennung einer Fehlstellung der Winkellage ei- ner in einem Verdichter angeordneten, um ihre Längsachse schwenkbaren Verdichterleitschaufel Method for detecting a misalignment of the angular position of a compressor guide vane arranged in a compressor and pivotable about its longitudinal axis
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfas¬ sung einer Fehlstellung der Winkellage einer in einem Ver- dichter angeordneten, um ihre Längsachse schwenkbaren The present invention relates to a method for Erfas ¬ sung a malposition of the angular position of a arranged in a compressor, pivotable about its longitudinal axis
Verdichterleitschaufel. Die Erfindung betrifft weiterhin ein System zur Erfassung einer Fehlstellung der Winkellage einer in einem Verdichter angeordneten, um ihre Längsachse schwenkbaren Verdichterleitschaufel.  Compressor stator. The invention further relates to a system for detecting a malposition of the angular position of a compressor arranged in a compressor, pivotable about its longitudinal axis Verdichterleitschaufel.
Es ist bekannt, dass bei dem Zusammenbau von um ihre Längs¬ achse verstellbaren Verdichterleitschaufeln und dem dazugehörigen Versteilantrieb diese einzeln mittels einer Vor¬ richtung zu einer am Leitschaufelträger angeordneten Refe- renznut ausgerichtet werden. Dies ist erforderlich, damit al¬ le Schaufelblätter des Verdichterleitschaufelrings stets identische Staffelungswinkel aufweisen, um im Betrieb eine synchrone Anströmung der nachfolgenden Verdichterlaufschau¬ feln zu gewährleisten. Eine asynchrone Anströmung der Ver- dichterlaufschaufeln könnte zu einer Schwingungsanregung von einzelnen Schaufelblättern der Laufschaufeln führen. Dies könnte sich im ungünstigsten Falle schädigend auf die Lauf¬ schaufeln auswirken. Bekannt ist, die Winkelstellung der Leitschaufeln mittels eines Universalwinkelmessers und einer Hilfsvorrichtung von au¬ ßen am Gehäuse des Verdichters zu messen. Die Hilfsvorrich¬ tung, die an der Referenznut am Leitschaufelträger angelegt wurde, dient als Anschlag für den einen Messschenkel des Win- kelmessers. Die rückseitige Seitenfläche eines an der ver¬ drehbaren Verdichterleitschaufel angeordneten Verstellhebels dient als Anschlagfläche für den zweiten Messschenkel des Winkelmessers, an dem dann die Winkellage der Leitschaufel abgelesen werden konnte. Bedingt durch die beengten Platzver- hältnisse am Verdichter und je nach Position der zu überprüfenden Verdichterleitschaufel am Umfang kann es zu Ablese¬ fehlern und nicht exakt angelegten Messschenkeln kommen. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn der Monteur über Kopf arbeiten muss. Durch die fehlerhafte Kontrolle kann es mög¬ lich sein, dass korrekt eingestellte Leitschaufeln unnötigerweise in eine fehlerhafte Position verstellt oder Fehlstel¬ lungen von Verdichterleitschaufeln nicht erkannt werden. Insgesamt kann dies somit zu über den Umfang gesehen zum Teil ungleichmäßig eingestellten Staffelungswinkeln der Schaufelblätter von drehbaren Leitschaufeln führen. Eine weitere Fehlerquelle, die zu einer geringfügig asymmetrischen Ein¬ stellung der Verdichterleitschaufeln führen kann, sind die Toleranzen durch die Verwendung der Hilfsvorrichtung. It is known that in the assembly of adjustable about its longitudinal axis ¬ compressor guide vanes and the associated adjustment drive these are individually aligned renznut means of a pre ¬ direction to a guide vane arranged on the refer-. This is necessary so that al ¬ le blades of the Verdichterleitschaufelrings always have identical staggering angles in order to ensure a synchronous flow of the following Verdichterlaufschau ¬ blades during operation. An asynchronous flow of the compressor blades could result in vibratory excitation of individual blades of the blades. In the worst case, this could have a damaging effect on the running blades . The angular position of the guide vanes is known to measure by means of a Universal protractor and an auxiliary device of au ¬ SEN on the housing of the compressor. The Hilfsvorrich ¬ tion, which was applied to the reference groove on the guide vane, serves as a stop for the one measuring leg of the angle blade. The rear side surface of an adjusting lever arranged on the ver ¬ rotatable compressor guide blade serves as a stop surface for the second measuring leg of the protractor on which then the angular position of the guide vane could be read. Due to the cramped space conditions on the compressor and depending on the position of the compressor vane to be checked on the circumference can lead to Ablese ¬ errors and not exactly applied measuring legs. This may be the case in particular when the fitter has to work overhead. By faulty control, it can not be detected be ¬ mög Lich that correctly adjusted blades unnecessarily adjusted into an incorrect position or incorrect Stel ¬ ments of compressor. Overall, this can thus lead to partially unevenly set staggering angles of the blades of rotatable vanes over the circumference. Another source of error which may result in a slightly asymmetrical position of the compressor vanes ¬ A, the tolerances through the use of the auxiliary device are.
Es ist ebenfalls möglich, dass sich die Verbindung einzelner Verdichterleitschaufeln zu der VerStelleinrichtung im Betrieb löst. Dadurch wird die Position dieser Verdichterleitschaufel nicht mehr gesteuert und kann deutlich von der Position der übrigen Verdichterleitschaufeln in der entsprechenden Reihe abweichen. It is also possible that the connection of individual compressor guide vanes to the adjusting device dissolves during operation. As a result, the position of this compressor guide vane is no longer controlled and may differ significantly from the position of the remaining compressor guide vanes in the corresponding row.
Die Winkellage kann auch mit Hilfe einer transportablen, jedoch raumgreifenden Laser-Messvorrichtung erfasst werden, so wie es beispielsweise die EP 1 895 267 AI vorschlägt. Zwar arbeitet die bekannte Messvorrichtung kontaktlos in Bezug auf die Messfläche, jedoch gelingt dies in der zumeist beengten Umgebung nur unter Verwendung eines Umlenkspiegels, welcher sich in der rauen Industrie-Umgebung derartiger Maschinen als nicht ausreichend robust und somit als zu beschädigungsanfäl- lig darstellt. Folglich erfordert die Laser- Messvorrichtung eine vergleichsweise sanfte Handhabung, um die Verfügbarkeit der Messvorrichtung nicht zu beeinträchtigen. The angular position can also be detected by means of a transportable, but expansive laser measuring device, as suggested, for example, by EP 1 895 267 A1. Although the known measuring device works contactlessly with respect to the measuring surface, in the cramped environment this is only possible with the use of a deflecting mirror, which in the harsh industrial environment of such machines is not sufficiently robust and thus susceptible to damage. Consequently, the laser measuring device requires a comparatively gentle handling in order not to impair the availability of the measuring device.
Weiter ist aus der US 4,597,187 A eine den konstruktiven Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 entsprechendeFurther, from US 4,597,187 A a the constructive features of the preamble of claim 1 corresponding
Messeinrichtung zur Messung des Anstellwinkels von starren Verdichterschaufeln bekannt. Diese ist auf einem Tisch montiert, um einen vormontierten, jedoch noch nicht montierten Ring mit Schaufelblättern des Verdichters vermessen zu können. Die Messvorrichtung umfasst einen ersten Kontaktpunkt, der an die Vorderkante oder Hinterkante des zu untersuchenden Schaufelblatts angelegt wird. Eine drehbare Nockenscheibe mit einem Messarm ist dann so zu schwenken, dass zwei weitere, am Messarm angeordnete Kontaktpunkte am Schaufelblatt saugseitig oder druckseitig anliegen. Der Schwenkwinkel der Nockenscheibe wird dann mithilfe eines Sensors erfasst, welcher dann den Anstellwinkel des betreffenden Schaufelblatts an- gibt. Nachteilig ist hierbei, dass die Messung des Anstell¬ winkels unmittelbar am Schaufelblatt erfolgt. Dies erfordert den Zugang einer Person zum Schaufelblatt. Die bekannte Vorrichtung ist somit nicht geeignet zur Bestimmung der Winkel¬ lage einer in einem Verdichter angeordneten um ihre Längs- achse schwenkbaren Verdichterleitschaufel von außen. Measuring device for measuring the angle of attack of rigid compressor blades known. This is mounted on a table to a pre-assembled, but not yet assembled Measure ring with blades of the compressor. The measuring device comprises a first contact point, which is applied to the leading edge or trailing edge of the blade to be examined. A rotatable cam disc with a measuring arm is then to be pivoted so that two further, arranged on the measuring arm contact points on the airfoil on the suction side or pressure side. The swivel angle of the cam disk is then detected by means of a sensor, which then indicates the angle of attack of the relevant airfoil. The disadvantage here is that the measurement of Anstell ¬ angle takes place directly on the blade. This requires access of a person to the airfoil. The known device is thus not suitable for determining the angular position ¬ a arranged in a compressor about its longitudinal axis pivotable compressor guide from the outside.
Die im oben angeführten Stand der Technik beschriebenen Methoden erlauben jedoch nicht die Erkennung einer im Betrieb - z. B. durch Schäden an den mechanischen Verbindungselementen der Versteilvorrichtung - entstandenen Fehlstellung einzelner Leitschaufeln innerhalb einer Leitschaufelreihe. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand im Betrieb des Verdichters eine Fehlstellung der Winkellage einer Verdichterleitschaufel zu detektieren. However, the methods described in the above-mentioned prior art do not allow the detection of an operating -. B. by damage to the mechanical fasteners of Versteilvorrichtung - resulting misalignment of individual vanes within a row of vanes. Object of the present invention is therefore to detect a malposition of the angular position of a compressor vane without additional design effort in the operation of the compressor.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Erkennung einer Fehlstellung der Winkellage einer in einem Verdichter angeordneten, um ihre Längsachse schwenkbaren Verdichterleitschaufel, wobei der Verdichter Teil einer Gas- turbine ist, die zudem eine Brennkammer umfasst, bei dem: The object is achieved by a method for detecting a malposition of the angular position of a arranged in a compressor, pivotable about its longitudinal axis Verdichterleitschaufel, wherein the compressor is part of a gas turbine, which further comprises a combustion chamber, in which:
- eine Verdichteraustrittstemperatur über mehrere, im Bereich zwischen einem Verdichteraustritt und einem  a compressor outlet temperature over several, in the area between a compressor outlet and a
Brennkammereintritt angeordnete Temperatursensoren ge¬ messen wird, wobei die Temperatursensoren in Umfangs- richtung betrachtet unterschiedliche Positionen aufwei¬ sen und jeder Temperatursensor ein Messsignal liefert,Combustion chamber inlet disposed temperature sensors will measure ¬ ge, wherein the temperature sensors in the circumferential direction viewed different positions aufwei ¬ sen and each temperature sensor provides a measurement signal,
- wenn eine plötzliche stufenartige Veränderung von zu¬ mindest einem Messsignal erfasst wird, während zumin- dest ein anderes Messsignal unverändert bleibt, eine Fehlstellung erkannt wird. - when an abrupt step-like change of at least ¬ is detected in a measurement signal, while zumin- at least one other measurement signal remains unchanged, a malposition is detected.
Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein System zur Erfassung einer Fehlstellung der Winkellage einer in einem Verdichter angeordneten, um ihre Längsachse schwenkbaren Verdichterleitschaufel, wobei der Verdichter Teil einer Gasturbine ist, die zudem eine Brennkammer umfasst, umfas¬ send : The object is further achieved according to the invention by a system for detecting a malposition of the angular position of a compressor disposed in a compressor, about its longitudinal axis pivotable Verdichterleitschaufel, wherein the compressor is part of a gas turbine, which further comprises a combustion chamber, comprising ¬ send:
- mehrere, im Bereich zwischen einem Verdichteraustritt und einem Brennkammereintritt angeordnete Temperatursensoren zur Messung einet Verdichteraustrittstemperatur, wobei die Temperatursensoren in Umfangsrichtung betrachtet unterschiedliche Positionen aufweisen, und jeder Temperatursensor ein Messsig- nal liefert, a plurality of temperature sensors arranged in the region between a compressor outlet and a combustion chamber inlet for measuring a compressor outlet temperature, wherein the temperature sensors have different positions in the circumferential direction, and each temperature sensor supplies a measuring signal,
- sowie eine Auswerteeinheit, die dafür ausgebildet ist, die Messsignale auszuwerten und bei einer plötzlichen stufenarti¬ gen Veränderung von zumindest einem Messsignal, während zu¬ mindest ein anderes Messsignal unverändert bleibt, eine Fehl- Stellung zu erkennen. - And an evaluation unit, which is adapted to evaluate the measurement signals and in a sudden gradarti ¬ gen change of at least one measurement signal, while ¬ at least one other measurement signal remains unchanged, to detect a faulty position.
Die in Bezug auf das Verfahren nachstehend angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen lassen sich sinngemäß auf das System übertragen. The advantages and preferred embodiments set out below with respect to the method can be applied analogously to the system.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die Messsignale der bereits zur Messung der Verdichteraustrittstemperatur vorhandenen Temperatursensoren zu verwenden, um Fehlstellungen der Winkellage von verstellbaren Leitschaufeln des Verdichters zu detektieren. Solche Temperatursensoren sind üblicherweise in Tauchhülsen oder in ausbaubaren Sonden eingebaute Thermoelemente, die im Strömungskanal des Verdichter- Austrittsdiffusors oder in einer Position zwischen dem The invention is based on the idea of using the measurement signals of the temperature sensors already present for measuring the compressor outlet temperature in order to detect misalignments of the angular position of adjustable guide vanes of the compressor. Such temperature sensors are usually in immersion sleeves or in removable probes built-in thermocouples in the flow channel of the compressor outlet diffuser or in a position between the
Verdichteraustrittsdiffusor und dem Brennereintritt in die Strömung eingebracht werden. Hierzu ist lediglich eine ent¬ sprechende Auswertung bzw. Interpretation der Messsignale erforderlich . Bei Gasturbinen wird die Verdichteraustrittstemperatur standardmäßig während des Betriebs gemessen. Dies geschieht durch mehrere Messstellen, die im Bereich des Verdichteraustritts verteilt sind. Eine solche Messung der Verdichteraustritts- temperatur im Hinblick auf einen stabilen Betrieb an heißen Tagen ist z.B. in der WO 2015/121035 AI vorgesehen. Die gemessene Verdichteraustrittstemperatur wird dabei mit einer Soll-Verdichteraustrittstemperatur verglichen und bei einer Abweichung wird unter Verwendung einer Kühlvorrichtung die Verdichtertemperatur des Strömungsmediums am Verdichtereintritt bzw. im Verdichter verändert. Compressor outlet diffuser and the burner inlet are introduced into the flow. For this, a ent ¬ speaking evaluation or interpretation of the measured signals is required. For gas turbines, the compressor discharge temperature is measured by default during operation. This is done by several measuring points that are distributed in the area of the compressor outlet. Such a measurement of the compressor outlet temperature with regard to stable operation on hot days is provided, for example, in WO 2015/121035 A1. The measured compressor outlet temperature is compared with a desired compressor outlet temperature and in the event of a deviation, the compressor temperature of the flow medium at the compressor inlet or in the compressor is changed using a cooling device.
Die Messsignale aller Temperatursensoren weisen im Normalbetrieb etwa den gleichen Verlauf auf, lediglich minimale Un- terschiede von nicht mehr als 4 K sind zwischen den Messsig¬ nalen üblich. Steht jedoch eine Leitschaufel einer verstell¬ baren Leitreihe des Verdichters anders als der Rest der Leit¬ schaufeln, beeinflusst dies den lokalen Temperaturaufbau stromab. Das Messsignal des nähesten Temperatursensors er- fasst dabei eine plötzliche Temperaturerhöhung oder einen plötzlichen Temperaturabfall , wobei die Temperaturveränderung über die Zeit erhalten bleibt. Es bildet sich somit bei zu¬ mindest einem der Messsignale ein stufenförmiger Verlauf mit einer einzigen Stufe. Die Stufe im Verlauf ist sofort sicht- bar. Es kann also nach wenigen Sekunden eine Warnung erzeugt werden. Die von der Verdichterleitschaufel in der Fehlstel¬ lung weiter entfernten Temperatursensoren werden eine kleinere Stufe im Verlauf des Messsignals oder keine Veränderung (das heißt weiterhin ein stetiges Messsignal) anzeigen. The measuring signals of all temperature sensors are in normal operation at about the same course, only minimal differences UN of not more than 4 K are between the Messsig ¬ tional usual. However, there is a guide vane of a vane row of the compressor adjustable ¬ cash different from the rest of the routing shovel ¬, this affects the local temperature downstream structure. The measuring signal of the closest temperature sensor detects a sudden increase in temperature or a sudden drop in temperature, the temperature change being maintained over time. Thus, an excessively ¬ least one of the measurement signals a stepped profile with a single stage. The level in the course is immediately visible. It can therefore be generated after a few seconds a warning. The further from the compressor vane in the Fehlstel ¬ ment temperature sensors will display a smaller level in the course of the measurement signal or no change (that is, still a steady measurement signal).
Unter einer plötzlichen stufenartigen Veränderung wird hierbei eine unerwartete Veränderung des Messsignals verstanden, die von einem Sollwert abweicht und/oder eine Abweichung von den restlichen Messsignalen darstellt. A sudden step-like change here means an unexpected change in the measuring signal, which deviates from a desired value and / or represents a deviation from the remaining measuring signals.
Eine Fehlstellung der Winkellage einer Verdichterleitschaufel lässt sich somit durch ein kontinuierliches Überwachen der Verdichteraustrittstemperatur und im Speziellen der Unter- b A misalignment of the angular position of a compressor guide vane can thus be achieved by continuously monitoring the compressor outlet temperature and, in particular, the b
schiede zwischen den einzelnen Messsignalen detektieren. Die Überwachung erfolgt dabei insbesondere automatisch. Dadurch kann frühzeitig eine Warnung generiert werden und ein Schaden verhindert werden, indem insbesondere die Gasturbine herun- tergefahren wird und die Winkellage aller schwenkbaren Detect differences between the individual measurement signals. The monitoring is carried out in particular automatically. As a result, a warning can be generated at an early stage and damage can be prevented by, in particular, bringing the gas turbine down and the angular position of all the swiveling ones
Verdichterleitschaufeln überprüft und ggf. korrigiert wird.  Compressor vanes are checked and corrected if necessary.
Für die richtige Interpretation der Messsignale ist zudem wichtig zu überprüfen, ob das Messsignal von zumindest einem der anderen Temperatursensoren unverändert bleibt. Auf diese Weise kann die Auswertesicherheit erhöht und die Gefahr von Fehlinterpretationen der Messung minimiert werden. Wenn zumindest eines der Temperatursensoren (i.d.R. der, der am nähesten an der verstellten Verdichterleitschaufel ist) ein Messsignal mit einem unerwarteten stufigen Verlauf liefert und gleichzeitig zumindest ein anderer Temperatursensoren (i.d.R. der, der am weitesten entfernt von der verstellten Verdichterleitschaufel ist) keine wesentlichen Veränderung des Verlaufs des Messsignals aufweist, deuten die Messsignale auf eine Fehlstellung der Winkellage einer der schwenkbaren Verdichterleitschaufeln . For the correct interpretation of the measurement signals, it is also important to check whether the measurement signal of at least one of the other temperature sensors remains unchanged. In this way, evaluation reliability can be increased and the risk of misinterpretation of the measurement minimized. If at least one of the temperature sensors (usually the one closest to the displaced compressor vane) provides a measurement signal having an unexpected stage profile and at the same time at least one other temperature sensor (usually the farthest from the displaced compressor vane) does not significantly change the temperature Having course of the measurement signal, the measurement signals indicate a malposition of the angular position of one of the pivotable compressor guide vanes.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung wird die Fehlstellung erkannt, wenn die stufenartige Veränderung des zu- mindest einen Messsignals einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, insbesondere einen Schwellwert von 2 K über¬ schreitet. Veränderungen des Messsignals von +/-2 K werden hierbei als Fluktuationen innerhalb eine zulässigen Toleranzbereichs eingestuft. Erst bei einer andauernden Temperaturer- höhung- oder bei einem andauernden Temperaturabfall von mehr als 2 K wird dies als eine Leitschaufel-Fehlstellung interpretiert und entsprechend wird ggf. eine Meldung ausgegeben. According to a further preferred embodiment, the misalignment is detected when the step-like change of the at least one measurement signal exceeds a predetermined threshold, in particular a threshold value of 2 K exceeds ¬ . Changes in the measuring signal of +/- 2 K are classified as fluctuations within a permissible tolerance range. This is interpreted as a vane misalignment and, if necessary, a message is issued only if the temperature increase continues or if the temperature drop continues to exceed 2 K.
Im Hinblick auf eine besonders sichere Messung werden bevor- zugt zumindest drei Temperatursensoren zum Messen der Verdichteraustrittstemperatur eingesetzt, denn der Einsatz von nur einem oder zwei Temperatursensoren für kein qualitativ auswertbares Ergebnis ausreichend ist. Denkbar ist der Ein- satz auch von vier, fünf oder mehreren Temperatursensoren, jedoch ist in der Praxis die Anzahl der verwendeten Temperatursensoren durch den vorhandenen Platz eingeschränkt. Vorzugsweise wird die Verdichteraustrittstemperatur kontinuierlich gemessen, insbesondere wird im Abstand von wenigen Sekunden, insbesondere ein Mal pro Sekunde gemessen. Es kann somit unmittelbar eine Abweichung des Temperaturverlaufs festgestellt werden. With regard to a particularly reliable measurement, at least three temperature sensors are preferably used for measuring the compressor outlet temperature, since the use of only one or two temperature sensors is not sufficient for a qualitatively evaluable result. Conceivable is the set of four, five or more temperature sensors, however, in practice, the number of temperature sensors used is limited by the available space. Preferably, the compressor outlet temperature is measured continuously, in particular is measured at a distance of a few seconds, in particular one time per second. It can thus be determined directly a deviation of the temperature profile.
Vorteilhafterweise sind die Temperatursensoren in Umfangs- richtung betrachtet ungleichmäßig verteilt, d.h. es liegt nicht immer der gleiche Abstand bzw. nicht immer der gleiche Winkel zwischen je zwei benachbarten Temperatursensoren vor. Auf diese Weise werden optimal die räumlichen Gegebenheiten und der vorhandene Platz zum Anbringen der Temperatursensoren genutzt . Advantageously, the temperature sensors are unevenly distributed in the circumferential direction, i. it is not always the same distance or not always the same angle between each two adjacent temperature sensors. In this way, the spatial conditions and the available space for attaching the temperature sensors are optimally used.
Zweckdienlicherweise werden die Temperatursensoren um den Um- fang eines dem Verdichter nachgeschalteten Diffusors verteilt. Durch seine räumliche Nähe am Verdichter und durch seine ringförmige Ausgestaltung eignet sich der Diffusor optimal zum Platzieren der Temperatursensoren um seinen Umfang. Nach einer bevorzugten Ausführungsvariante wird anhand derConveniently, the temperature sensors are distributed around the circumference of a downstream of the compressor diffuser. Due to its close proximity to the compressor and its annular design, the diffuser is ideal for placing the temperature sensors around its circumference. According to a preferred embodiment variant is based on the
Position des zumindest einen Temperatursensors, dessen Mess¬ signal die stufenartige Veränderung aufweist, ein Sektor be¬ stimmt, in dem sich die Verdichterleitschaufel in der Fehl¬ stellung befindet. Wenn das Messsignal von einem der Tempera- tursensoren eine Spreizung oder einen Sprung aufweist und die Umfangsposition des Temperatursensors bekannt ist, kann die Umfangsposition der verstellten Leitschaufel auf dem Bereich zwischen dem besagten Temperatursensor und den zwei benachbarten Sensoren eingegrenzt werden. Sollte einer der benach- barten Temperatursensoren ähnliche Auffälligkeiten im Messsignal zeigen, ist die Leitschaufel in Umfangsrichtung zwischen diesen beiden Temperatursensoren zu erwarten. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Position of the at least one temperature sensor whose measuring ¬ signal has the step-like change, a sector be ¬ true, in which the Verdichterleitschaufel is in the wrong ¬ position. If the measurement signal from one of the temperature sensors has a spread or jump and the circumferential position of the temperature sensor is known, the circumferential position of the displaced guide blade can be limited to the area between the said temperature sensor and the two adjacent sensors. If one of the adjacent temperature sensors shows similar abnormalities in the measurement signal, the vane can be expected in the circumferential direction between these two temperature sensors. An embodiment of the invention will be described with reference to a
Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen: Drawing explained in more detail. Herein show:
FIG 1 eine Gasturbine in einem Längsteilschnitt, umfas- send Temperatursensoren zum Erfassen einer 1 shows a gas turbine in a longitudinal partial section, comprising temperature sensors for detecting a
Verdichteraustrittstemperatur, und Compressor outlet temperature, and
FIG 2 den Verlauf der Temperatur T über die Zeit t gemes¬ sen durch die Temperatursensoren gemäß FIG 1. Gleiche Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung. FIG 2 shows the course of the temperature T over the time t gemes ¬ sen by the temperature sensors according to FIG 1. The same reference numerals have the same meaning in the various figures.
FIG 1 zeigt eine Gasturbine 1 in einem Längsteilschnitt. Die Gasturbine 1 weist im Inneren einen um eine Maschinenachse 2 drehgelagerten Rotor 3 auf. Entlang des Rotors 3 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 4, ein Verdichter 5, eine Ringbrennkammer 6 mit mehreren rotationssymmetrisch zueinander angeordneten Brennern 7, eine Entspannungsturbine 8 und ein Abgasgehäuse 9. Die Ringbrennkammer 6 bildet einen Verbren- nungsraum 17, der mit einem ringförmigen Heißgaskanal 18 kommuniziert. Dort bilden vier hintereinander geschaltete Turbi¬ nenstufen 10 die Entspannungsturbine 8. Jede Turbinenstufe 10 ist aus zwei Schaufelringen gebildet. In Strömungsrichtung eines in der Ringbrennkammer 6 erzeugten Heißgases 11 gese- hen, folgt im Heißgaskanal 18 jeweils einer Leitschaufelreihe 13 eine aus Laufschaufeln 15 gebildete Reihe 14. Die Leit¬ schaufeln 12 sind am Stator befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 15 einer Reihe 14 mittels einer Turbinenscheibe am Rotor 3 angebracht sind. An dem Rotor 3 ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt) angekoppelt. 1 shows a gas turbine 1 in a longitudinal partial section. The gas turbine 1 has inside a rotatably mounted about a machine axis 2 rotor 3. Along the rotor 3 follow one another an intake housing 4, a compressor 5, an annular combustion chamber 6 with a plurality of rotationally symmetrical mutually arranged burners 7, an expansion turbine 8 and an exhaust housing 9. The annular combustion chamber 6 forms a combustion chamber 17, which communicates with an annular hot gas channel 18 , There, for four successive Turbi ¬ nenstufen 10, the expansion turbine 8. Each turbine stage 10 is formed from two blade or vane rings. GeSe hen in the flow direction of a hot gas generated in the annular combustion chamber 6 11, followed in the hot gas channel 18 each having a row of guide vanes 13 a row formed from rotor blades 15 14. The managing ¬ blades 12 are mounted on the stator, whereas the rotor blades 15 of a row 14 by means of a turbine disk are attached to the rotor 3. On the rotor 3, a generator or a working machine (not shown) is coupled.
Am ansaugseitigen Gehäuseeingang des Verdichters 5 sind verstellbare Verdichterleitschaufeln 19 vorgesehen. Die Verdichterleitschaufeln 19 sind im ringförmigen Strömungskanal des Verdichters 5 angeordnet und können von einer Antriebsvor¬ richtung 21 um ihre jeweilige Längsachse 23 gedreht werden, um beispielsweise den die Gasturbine 1 durchströmenden Mas¬ senstrom einzustellen. Je nach Anstellwinkel kann ein beson- ders großer oder ein kleiner Massenstrom die Gasturbine 1 bedarfsgerecht durchströmen. Um Strömungsverluste in der ange¬ saugten Umgebungsluft zu reduzieren und um eine Schwingungs¬ anregung von sich unmittelbar stromab der Verdichterleit- schaufeln 19 drehenden Laufschaufeln 20 zu verhindern, welche bei einer über den Umfang gesehen ungleichmäßigen Anströmung der Laufschaufeln 20 erfolgt, werden alle Verdichterleit¬ schaufeln 19 synchron unter stetiger Beibehaltung gleicher Anstellwinkel mittels der Antriebsvorrichtung 21 verstellt. At the suction-side housing entrance of the compressor 5 adjustable compressor guide vanes 19 are provided. The compressor guide vanes 19 are arranged in the annular flow channel of the compressor 5 and can be rotated by a Antriebsvor ¬ direction 21 about its respective longitudinal axis 23, for example, to set the gas turbine 1 flowing through Mas ¬ senstrom. Depending on the angle of attack, a special ders large or small mass flow to flow through the gas turbine 1 as needed. In order to reduce flow losses in the direction ¬ intake ambient air and a vibration ¬ stimulus from immediately downstream of the Verdichterleit- blades 19 rotating blades 20 to prevent, which takes place at a seen over the circumference uneven flow against the blades 20, all Verdichterleit be shovel ¬ 19 synchronously adjusted with constant retention of the same angle by means of the drive device 21.
Der Verdichter 5 weist einen Verdichteraustritt 29 auf, dem ein Diffusor 25 nachgeschaltet ist, in welchem die Strömung verzögert und kinetische Strömungsenergie in Druck umgewan¬ delt wird. Der Diffusor 25 mündet in ein Plenum 27. Im Be- reich zwischen dem Verdichteraustritt 29 und einem Brennkammereintritt 31, d.h. im Bereich des Diffusors 25 oder des Plenums 27, sind mehrere Temperatursensoren 33 zur Messung der Verdichteraustrittstemperatur vorgesehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Temperatursensor 33 symbolisch gezeigt, es sind jedoch um den Umfang des Diffusors 25 vier Temperatursensoren 33 angeordnet, wobei sie alle die gleiche axiale Position aufweisen und sich lediglich durch ihre Position in Umfangsrichtung unterscheiden. Eine gleichmäßige Verteilung um den Umfang des Diffusors 25 ist hierbei nicht zwingend erforderlich und auch nicht vorgesehen. Die Tempera¬ tursensoren 33 kommunizieren mit einer Auswerteeinheit 35, welche die Messsignale Mi bis M4 auswertet und für einen Be- diener herausgibt, insbesondere in Form von einer graphischen Darstellung des Verlaufs der Messsignale Mi bis M4 . The compressor 5 includes a compressor outlet 29 to which a diffuser is connected downstream of 25, delayed in which the flow and kinetic flow energy into pressure is umgewan ¬ punched. The diffuser 25 opens into a plenum 27. In the area between the compressor outlet 29 and a combustion chamber inlet 31, ie in the region of the diffuser 25 or the plenum 27, a plurality of temperature sensors 33 are provided for measuring the compressor outlet temperature. In the embodiment shown, a temperature sensor 33 is shown symbolically, however, four temperature sensors 33 are arranged around the circumference of the diffuser 25, wherein they all have the same axial position and differ only by their position in the circumferential direction. A uniform distribution around the circumference of the diffuser 25 is not mandatory and not provided. The tempera ¬ tursensoren 33 communicate with an evaluation unit 35, which evaluates the measurement signals Mi to M 4 and diener out are for a loading, in particular in the form of a graphical representation of the course of the measurement signals Mi to M. 4
Jeder Temperatursensor 33 liefert ein Messsignal Mi bis M4 für den Temperaturverlauf der komprimierten Luft nach dem Verdichter. Im Beispiel gemäß FIG 1 sind vier Temperatursensoren 33 vorgesehen, deren Messsignale Mi bis M4 für die Tem- peratur T über die Zeit t in FIG 2 gezeigt sind. Die einzel¬ nen Messsignale Mi bis M4 folgen im Wesentlichen dem gleichen Verlauf und unterschieden sich nur minimal im Betrag der ge¬ messenen Temperatur T. Die Temperaturmessung am Verdichteraustritt 31 erfolgt kontinuierlich, insbesondere gibt jeder Temperatursensor 33 etwa ein Mal pro Sekunde ei¬ nen Messwert heraus. Wie aus FIG 2 ersichtlich, weist ab Zeitpunkt to eines der Messsignale M3 einen Sprung im Verlauf auf, wobei die weite¬ ren drei Temperatursensoren 33 keinen solchen Temperatursprung erfassen. Nach dem Zeitpunkt to bleibt das Messsignal M3 auf dem höheren Temperaturniveau, so dass eine stufenarti- ge Veränderung S vorliegt, wobei die Stufe S eine Höhe ΔΤ>2 K beträgt . Each temperature sensor 33 supplies a measurement signal Mi to M 4 for the temperature profile of the compressed air after the compressor. In the example according to FIG. 1, four temperature sensors 33 are provided whose measurement signals Mi to M 4 for the temperature T are shown over the time t in FIG. The single ¬ NEN measurement signals Mi to M 4 follow substantially the same course and differed only in minimal amount of ge ¬ measured temperature T. The temperature measurement at Compressor outlet 31 takes place continuously, in particular, each temperature sensor 33 outputs about one measurement per second ei ¬ NEN measurement. As can be seen from FIG. 2, one of the measurement signals M 3 has a jump in the course from time to, the further three temperature sensors 33 not detecting such a temperature jump. After the time to the measurement signal M 3 remains at the higher temperature level, so that there is a gradual change S, wherein the level S is a height ΔΤ> 2 K.
Da die Messignale Mi, M2 und M4 der weiteren drei Temperatur¬ sensoren 33 weiterhin einen stetigen Temperaturverlauf lie- fern und zudem die Stufe S einen vorgegebenen Schwellwert von 2 K übersteigt, deuten die Messergebnisse darauf hin, dass nur in einem Sektor hinter dem Verdichter eine Temperaturabweichung stattfindet. Dies wird als eine Fehlstellung der Winkellage zumindest einer der schwenkbaren Since the measurement signals Mi, M2 and M4 of the three further temperature ¬ sensors 33 also Lie a steady temperature profile remotely and also the step S exceeds a predetermined threshold value of 2 K, the measurement results indicate that only in one sector after the compressor a temperature deviation takes place. This is considered a misalignment of the angular position of at least one of the pivotable
Verdichterleitschaufeln 19 interpretiert und eine Meldung wird herausgegeben. Die Interpretation der Messergebnisse sowie die Meldung können sowohl manuell als auch automatisch erfolgen. Im Hinblick auf einen hohen Automatisierungsgrad und eine erhöhte Sicherheit ist insbesondere vorgesehen, dass die Interpretation der Messsignale Mi bis M4 über die Auswerteeinheit 35 erfolgt, welche ebenfalls die Meldung generiert. Verdichterleitschaufeln 19 interpreted and a message is issued. The interpretation of the measurement results as well as the message can be done manually as well as automatically. With regard to a high degree of automation and increased security, it is provided, in particular, that the interpretation of the measurement signals Mi to M 4 takes place via the evaluation unit 35, which also generates the message.
Wenn der Betreiber der Gasturbine 1 Informationen über die Position der Leitschaufel 19 in der Fehlstellung erhalten möchte, können diese ebenfalls über die Messsignale Mi bis M4 der Temperatursensoren gewonnen werden, denn die verstellte Verdichterleitschaufel 19 befindet sich in der Regel in Um- fangsrichtung betrachtet etwa in einem Sektor, der ausgehend von dem Sektor des Temperatursensors 33, der das stufenförmi- ge Messsignal M3 liefert, und der mittleren Änderung der Um- fangsposition einer Stromlinie von der Verdichterleitschau¬ felreihe 13 zur Ebene der Messstelle 33 bestimmt werden kann. Durch das oben beschriebene Verfahren ist es möglich, ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand im Betrieb des Verdichter 5 eine Fehlstellung der Winkellage einer Verdichterleit¬ schaufel 19 zu detektieren. If the operator of the gas turbine 1 would like to obtain information about the position of the guide blade 19 in the misalignment, these can likewise be obtained via the measurement signals Mi to M 4 of the temperature sensors, because the displaced compressor guide blade 19 is generally approximately in the circumferential direction in a sector can be determined from the sector of the temperature sensor 33, which supplies the step-like ge measurement signal M3, and the mean change in circumferential position of a power line from the Verdichterleitschau ¬ felreihe 13 to the plane of the measuring point 33rd By the method described above, it is possible to detect a malposition of the angular position of a Verdichterleit ¬ blade 19 without additional design effort in the operation of the compressor 5.

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zur Erkennung einer Fehlstellung der Winkellage einer in einem Verdichter (5) angeordneten, um ihre A method for detecting a malposition of the angular position of a in a compressor (5) arranged to their
Längsachse (23) schwenkbaren Verdichterleitschaufel (19), wobei der Verdichter (5) Teil einer Gasturbine (1) ist, die zudem eine Brennkammer (6) umfasst, bei dem:  A longitudinal axis (23) pivotable compressor guide vane (19), wherein the compressor (5) is part of a gas turbine (1), which also comprises a combustion chamber (6), in which:
- eine Verdichteraustrittstemperatur (T) über mehrere, im Bereich zwischen einem Verdichteraustritt (29) und ei¬ nem Brennkammereintritt (31) angeordnete Temperatursen¬ soren (33) gemessen wird, wobei die Temperatursensoren (33) in Umfangsrichtung betrachtet unterschiedliche Po¬ sitionen aufweisen und jeder Temperatursensor (33) ein Messsignal (Mlr M2, M3, M4) liefert, - a compressor discharge temperature (T) over a plurality, in the region between a compressor outlet (29) and ei ¬ nem combustion chamber inlet (31) arranged Temperatursen ¬ sensors (33) is measured, wherein the temperature sensors (33) in the circumferential direction, are different Po ¬ sitions have and each temperature sensor (33) delivers a measurement signal (M lr M 2 , M 3 , M 4 ),
- wenn eine plötzliche stufenartige Veränderung (S) von zumindest einem Messsignal (M3) erfasst wird, während zumindest ein anderes Messsignal ( Mi , M2, M4) unverän¬ dert bleibt, eine Fehlstellung erkannt wird. - If a sudden step-like change (S) of at least one measurement signal (M3) is detected while at least one other measurement signal (Mi, M 2 , M 4 ) remains unverän ¬ changed, a malposition is detected.
2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1,
wobei die Fehlstellung erkannt wird, wenn die stufenartige Veränderung (S) einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, insbesondere einen Schwellwert von 2 K überschreitet. wherein the misalignment is detected when the step-like change (S) exceeds a predetermined threshold, in particular exceeds a threshold value of 2 K.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest drei Temperatursensoren (33) zum Messen der Verdichteraustrittstemperatur (T) eingesetzt werden. 3. The method according to any one of the preceding claims, wherein at least three temperature sensors (33) are used for measuring the compressor outlet temperature (T).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verdichteraustrittstemperatur (T) kontinuierlich gemessen wird, insbesondere wird im Abstand von wenigen Se¬ kunden, insbesondere ein Mal pro Sekunde gemessen. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the compressor outlet temperature (T) is measured continuously, in particular, is measured at a distance of a few seconds ¬ customer, in particular one time per second.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatursensoren (33) in Umfangsrichtung betrachtet ungleichmäßig verteilt werden. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the temperature sensors (33) viewed in the circumferential direction are distributed unevenly.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatursensoren (33) um den Umfang eines dem Verdichter (5) nachgeschalteten Diffusors (25) verteilt werden . 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the temperature sensors (33) are distributed around the circumference of the compressor (5) downstream of the diffuser (25).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei anhand der Position des zumindest einen Temperatursensors (33) , dessen Messsignal (M3) die stufenartige Verände¬ rung aufweist, ein Sektor bestimmt wird, in dem sich die Verdichterleitschaufel (19) in der Fehlstellung befindet. 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein based on the position of the at least one temperature sensor (33) whose measurement signal (M3), the step-like Variegated ¬ tion, a sector is determined in which the Verdichterleitschaufel (19) is in the misalignment ,
8. System (33, 35) zur Erfassung einer Fehlstellung der Winkellage einer in einem Verdichter (5) angeordneten, um ihre Längsachse (23) schwenkbaren Verdichterleitschaufel (19), wobei der Verdichter (5) Teil einer Gasturbine (1) ist, die zudem eine Brennkammer (6) umfasst, umfassend:8. A system (33, 35) for detecting a malposition of the angular position of a compressor (5) arranged about its longitudinal axis (23) pivotable Verdichterleitschaufel (19), wherein the compressor (5) is part of a gas turbine (1) also comprising a combustion chamber (6), comprising:
- mehrere, im Bereich zwischen einem Verdichteraustritt (29) und einem Brennkammereintritt (31) angeordnete Temperatursen¬ soren (33) zur Messung einer Verdichteraustrittstemperatur (T) , wobei die Temperatursensoren (33) in Umfangsrichtung be- trachtet unterschiedliche Positionen aufweisen, und jeder- Several, in the region between a compressor outlet (29) and a combustion chamber inlet (31) arranged Temperatursen ¬ sensors (33) for measuring a compressor outlet temperature (T), wherein the temperature sensors (33) in the circumferential direction have considered different positions, and each
Temperatursensor (33) ein Messsignal ( Mi , M2 , M3, M4) liefert,Temperature sensor (33) provides a measurement signal (Mi, M 2 , M 3 , M 4 ),
- sowie eine Auswerteeinheit (35) , die dafür ausgebildet ist, die Messsignale ( Mi , M2 , M3, M4) auszuwerten und bei einer plötzlichen stufenartigen Veränderung (S) von zumindest einem Messsignal (M3) , während zumindest ein anderes Messsignal - And an evaluation unit (35) which is adapted to evaluate the measurement signals (Mi, M 2 , M 3 , M 4 ) and at a sudden step-like change (S) of at least one measurement signal (M3), while at least one other measurement signal
(Mi , M2 , M4) unverändert bleibt, eine Fehlstellung zu erken¬ nen . (Mi, M 2 , M 4 ) remains unchanged, a malposition to erken ¬ NEN.
9. System (33, 35) nach Anspruch 8, 9. System (33, 35) according to claim 8,
wobei die Auswerteeinheit (35) dafür ausgebildet ist, diewherein the evaluation unit (35) is designed for, the
Fehlstellung zu erkennen, wenn die stufenartige Veränderung (S) einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, insbesonde¬ re einen Schwellwert von 2 K überschreitet. Detect malposition when the step-like change (S) exceeds a predetermined threshold, insbesonde ¬ re exceeds a threshold value of 2 K.
10. System (33, 35) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, umfassend zumindest drei Temperatursensoren (33) zum Messen der Verdichteraustrittstemperatur . 10. System (33, 35) according to any one of claims 8 or 9, comprising at least three temperature sensors (33) for measuring the compressor outlet temperature.
11. System (33, 35) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Temperatursensoren (33) dafür ausgebildet sind, die Verdichteraustrittstemperatur (T) kontinuierlich zu messen, insbesondere im Abstand von wenigen Sekunden, insbesondere ein Mal pro Sekunde. 11. System (33, 35) according to any one of claims 8 to 10, wherein the temperature sensors (33) are adapted to continuously measure the compressor outlet temperature (T), in particular at a distance of a few seconds, in particular once per second.
12. System (33, 35) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Temperatursensoren (33) in Umfangsrichtung betrachtet ungleichmäßig angeordnet sind. 12. System (33, 35) according to any one of claims 8 to 11, wherein the temperature sensors (33) are arranged unevenly in the circumferential direction.
13. System (33, 35) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Temperatursensoren (33) um den Umfang eines dem Verdichter (5) nachgeschalteten Diffusors ( 35 ) angeordnet sind . 13. System (33, 35) according to any one of claims 8 to 12, wherein the temperature sensors (33) around the circumference of the compressor (5) downstream of the diffuser (35) are arranged.
14. System (33, 35) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei anhand der Position des zumindest einen Temperatursensors (33) , dessen Messsignal (M3) die stufenartige Veränderung (S) aufweist, die Auswerteeinheit (35) einen Sektor bestimmt, in dem sich die Verdichterleitschaufel (19) in der Fehlstel¬ lung befindet. 14. System (33, 35) according to one of claims 8 to 13, wherein based on the position of the at least one temperature sensor (33) whose measurement signal (M3) the step-like change (S), the evaluation unit (35) determines a sector, in which the compressor guide vane (19) is in the default position .
PCT/EP2018/070387 2017-09-14 2018-07-27 Method for detecting a misalignment of the angular position of a compressor guide vane arranged in a compressor and which can swivel about the longitudinal axis thereof WO2019052734A1 (en)

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DE102017216279.1A DE102017216279A1 (en) 2017-09-14 2017-09-14 A method for detecting a misalignment of the angular position of a compressor arranged in a compressor, pivotable about its longitudinal axis compressor vane

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