專利名稱：檢測透平的透平構(gòu)件上污染物的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測透平尤其用于發(fā)電的燃氣透平的透平構(gòu)件上污染物的方法和設(shè)備。
在用于發(fā)電的透平中，將包含在工質(zhì)中的能量轉(zhuǎn)換為透平的旋轉(zhuǎn)能，從而推動與透平連接的發(fā)電機并制備電功率。
已知一些不同的透平類型，例如燃氣透平或蒸汽透平。
在燃氣透平中，通常在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生用于推動燃氣透平的熱燃氣，其中作為燃燒器的燃料可例如采用重油或原油。
在這種燃料燃燒時形成含臟物顆粒的熱燃氣。
熱燃氣被送往透平的透平葉片，并在這種情況下造成透平葉片圈旋轉(zhuǎn)。
所有與此熱燃氣接觸的透平構(gòu)件均存在被污染的危險，因為在受污染的熱燃氣與透平構(gòu)件接觸時，至少一部分臟物顆粒會沉積在透平構(gòu)件上。在這里特別涉及透平葉片。
由于污染使透平的特性、特別是其效率改變。此外，這些污染物還可能導(dǎo)致透平過載。
這些污染物通常在所涉及的透平構(gòu)件上形成不希望的敷層，在這里，透平所使用的燃料、環(huán)境條件或運行方式，對于多厚和/或多快地形成這些敷層有影響。
這些敷層必須通過清潔所涉及的透平構(gòu)件除去。
為此，已知這種清潔按固定的檢查周期實施。通常事先實行透平構(gòu)件的外觀檢查，但在這種情況下必須拆卸至少部分透平，以便能從事這種外觀檢查。
通過外觀檢查可例如表明，實際上還不需要清潔或另一方面也許甚至透平構(gòu)件已經(jīng)存在損壞。
由于預(yù)先規(guī)定固定的清潔周期，應(yīng)抓住或多或少的意外事件作為理想的清潔時刻。
因此本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種改善的方法和一種設(shè)備，用于檢測透平的透平構(gòu)件上的污染物，借助它們尤其避免拆卸透平。
此外，此方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)允許確定盡可能最佳的清潔時刻。
上述有關(guān)方法的技術(shù)問題，按照本發(fā)明通過一種用于檢測透平的透平構(gòu)件上污染的方法得以解決，其中，在透平運行期間確定至少一個透平構(gòu)件的至少一個當(dāng)前振動特征值。
在這里，本發(fā)明是從下述思想出發(fā)，即，尤其透平的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件由于作用在它們上面的力因而發(fā)生振動。
這種振動可表現(xiàn)為在其振幅和/或阻尼方面強度或大或小，以及可以從一種快速衰減的沖擊直至達到無阻尼的諧波振動。
此外，作為振動特征值可以使用所涉及的透平構(gòu)件振動的頻率。
應(yīng)當(dāng)指出，這種振動可以在透平的任何工作狀態(tài)確定，亦即也能在正常運行時確定。
有利地在透平運行期間確定振動特征值。
加入受污染的熱燃氣的透平構(gòu)件的有些振動特性，在透平運行期間，亦即當(dāng)透平加入熱燃氣和透平葉片處于旋轉(zhuǎn)之中時才表現(xiàn)出來。
如已提及的那樣，在處于運行中的透平構(gòu)件上作用了一些力，因此所涉及的構(gòu)件作為反應(yīng)發(fā)生強度或大或小的振動。由此引發(fā)振動的方式與構(gòu)件受污染的程度有關(guān)。例如，由于污染物改變了構(gòu)件的質(zhì)量。因此在運行期間形成的此構(gòu)件的振動與無污染的構(gòu)件相比被更強地阻尼和/或有另一種頻率。若現(xiàn)在確定了處于運行中的透平構(gòu)件的一個此類振動特征值，則由此可以推斷透平構(gòu)件的污染物并確定清潔計劃。
按照本發(fā)明的另一項有利的擴展設(shè)計，在透平停止運行期間確定振動特征值。
在透平停止運行時，透平構(gòu)件上沒有外力作用。但構(gòu)件的振動特性可能在過去的運行階段中已經(jīng)改變。
例如與無污染的構(gòu)件相比移動了一個有污染物敷層的構(gòu)件的固有頻率。
在透平停止運行時，這例如可以通過例如借助一個脈沖來直接或間接地激勵所述構(gòu)件并測量所形成的構(gòu)件振動確定。
有利地，將振動特征值與一個對應(yīng)于無污染的透平構(gòu)件的振動基準(zhǔn)值相比較。例如可以確定已受污染的和相應(yīng)地同樣的但無污染的透平構(gòu)件的固有頻率并將它們互相比較。
當(dāng)這兩個值有差異時便可以推斷出所考察的透平構(gòu)件已受污染。
按另一項有利的擴展設(shè)計，所述透平構(gòu)件是透平葉片。
透平葉片是那些在運行期間與熱燃氣最強烈接觸的透平構(gòu)件。因此可以估計到，污染物的敷層尤其會在透平葉片上形成并由此影響透平的運行。所以特別有利的是，檢查透平的一個、多個或全部透平葉片有關(guān)它們當(dāng)前的振動特征值，以便能及時確定污染。
按一項特別有利的擴展設(shè)計，為一些工作類似的透平構(gòu)件確定至少一個共同的振動特征值。
通常多圈透平葉片前后排列以及先后被熱燃氣流過。因此一圈葉片的透平葉片，通過平行地向這些透平葉片加入熱燃氣類似地工作。因此，基于透平尤其在工作葉片的布置方面對稱的結(jié)構(gòu)，一圈葉片的透平葉片負荷相同。
按另一項有利的擴展設(shè)計，所述透平構(gòu)件導(dǎo)引熱燃氣。
此類透平構(gòu)件不僅指上述透平葉片，而且還指另一些與熱燃氣接觸的構(gòu)件，例如熱燃氣輸入管道和/或熱燃氣管。按本發(fā)明的此項設(shè)計，也可以檢查這類透平構(gòu)件的污染物。
所述振動特征值特別優(yōu)選地包括所述透平構(gòu)件的固有頻率和/或振動頻率和/或振幅和/或阻尼特征值和/或振動-衰減特性。
這些振動特征值可以在運行期間或透平停止運行期間確定。在運行期間，為了確定這些特征值，通常不必單獨激勵這些要檢查的透平構(gòu)件，因為它們在運行期間基于作用在它們上面的力(例如離心力和/或輕微的不平衡度)反正會被激振。因此，可以確定涉及這一振動或這些振動的相應(yīng)的振動特征值。
反之，在透平停止運行期間，確定振動特征值大多需要通過直接或間接地例如借助一個脈沖來激勵所述透平構(gòu)件和確定此時形成的振動特征值。
此外，本發(fā)明提供了一種檢測透平的透平構(gòu)件上污染物的設(shè)備，其中設(shè)有至少一個傳感器單元，用于確定至少一個透平構(gòu)件的至少一個當(dāng)前振動特征值。
在相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中說明按照本發(fā)明的設(shè)備其他優(yōu)選的實施方式。
下面詳細說明本發(fā)明的一種實施方式。
附圖
表示按照本發(fā)明的用于檢測透平的透平構(gòu)件上污染物的設(shè)備。
在圖中示出了按照本發(fā)明的用于檢測透平3的透平構(gòu)件上污染物的設(shè)備1。
透平3優(yōu)選地涉及一種燃氣透平，它的透平葉片由熱燃氣推動。
為了發(fā)電，將透平3連接到發(fā)電機5上。
為了檢測透平葉片的振動特征值，設(shè)有一個傳感器單元7。該傳感器單元7可以裝在透平汽缸的外側(cè)，以及例如記錄在傳感器單元7旁經(jīng)過的一個透平葉片排的聲頻。
此外，傳感器單元7可安裝在透平汽缸的內(nèi)部，以及例如記錄經(jīng)過的透平葉片基于感應(yīng)的測量值。
此外，還可以設(shè)想將傳感器單元7設(shè)計為高度集成以及例如按薄膜的方式敷設(shè)在至少一個透平葉片上。在這種情況下讀取所檢測到的測量值可以不接觸和/或無線地實現(xiàn)。
計算裝置9包括一個存儲器11，其中儲存一個振動基準(zhǔn)值，該振動基準(zhǔn)值與一個無污染、亦即沒有敷層的透平葉片對應(yīng)。
振動特征值或振動基準(zhǔn)值可以包括透平構(gòu)件的固有頻率和/或振動頻率和/或振幅和/或阻尼特征值和/或振動-衰減特性。在本實施方式中，透平構(gòu)件是一個或多個透平葉片。
振動特征值的確定在透平3運行期間進行，或與之不同或與之結(jié)合，在透平停止運行期間進行。
計算裝置9例如可以借助其中使用分析程序的數(shù)字計算機實現(xiàn)，分析程序?qū)⒂嘘P(guān)透平葉片的一個或多個被確定的振動特征值與一個或多個儲存的振動基準(zhǔn)值比較。根據(jù)所述的這些值一致或差異的程度，可以例如以人工智能的方法為基礎(chǔ)生成維修指令13。
權(quán)利要求
1.一種檢測透平(3)的透平構(gòu)件上污染物的方法，其特征在于，確定至少一個透平構(gòu)件的至少一個當(dāng)前振動特征值。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定在所述透平(3)運行期間的振動特征值。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，確定在透平停止運行期間的振動特征值。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，將所述振動特征值與振動基準(zhǔn)值進行比較。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述透平構(gòu)件是透平葉片。
6.按照權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，為一些工作類似的透平構(gòu)件確定至少一個共同的振動特征值。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，這些工作類似的透平構(gòu)件是一圈透平葉片。
8.按照權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，所述透平構(gòu)件導(dǎo)引熱燃氣。
9.按照權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，所述振動特征值包括透平構(gòu)件的固有頻率和/或振動頻率和/或振幅和/或阻尼特征值和/或振動-衰減特性。
10.一種檢測透平(3)的透平構(gòu)件上污染物的設(shè)備(1)，其特征在于至少用于確定至少一個透平構(gòu)件的至少一個當(dāng)前振動特征值的傳感器單元(7)。
11.按照權(quán)利要求10所述的設(shè)備(1)，其特征在于，確定在所述透平(3)運行期間的振動特征值。
12.按照權(quán)利要求10或11所述的設(shè)備(1)，其特征在于，確定在透平停止運行期間的振動特征值。
13.按照權(quán)利要求10至12中任一項所述的設(shè)備(1)，其特征在于計算裝置(9)，借助它可將振動特征值與儲存的振動基準(zhǔn)值進行比較。
14.按照權(quán)利要求10至13中任一項所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述透平構(gòu)件是透平葉片。
15.按照權(quán)利要求10至14中任一項所述的設(shè)備(1)，其特征在于，借助所述傳感器單元(7)可為一些工作類似的透平構(gòu)件確定至少一個共同的振動特征值。
16.按照權(quán)利要求15所述的設(shè)備(1)，其特征在于，這些工作類似的透平構(gòu)件是一圈透平葉片。
17.按照權(quán)利要求10至16中任一項所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述透平構(gòu)件導(dǎo)引熱燃氣。
18.按照權(quán)利要求10至17中任一項所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述振動特征值包括所述透平構(gòu)件的固有頻率和/或振動頻率和/或振幅和/或阻尼特征值和/或阻尼-衰減特性。
全文摘要
為了檢測透平的透平構(gòu)件上的污染物，規(guī)定，在透平運行期間確定至少一個透平構(gòu)件的至少一個當(dāng)前振動特征值。優(yōu)選地將它與振動基準(zhǔn)值比較。由此可以識別污染物，因為污染物由于其質(zhì)量會改變透平構(gòu)件的振動特征值。
文檔編號F01D25/00GK1926309SQ200580006395
公開日2007年3月7日 申請日期2005年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月3日
發(fā)明者邁克爾·丹科特, 馬塞厄斯·奧奇斯納 申請人:西門子公司