Verdichterschaufel mit integrierten Sensorelementen, sowie entsprechender Verdichter

Abstract

 Eine Verdichterschaufel (10) für einen Verdichter einer Turbine, insbesondere einer Gasturbine, mit einer Strömungsfläche (12), an welcher im Betrieb des Verdichters ein Strömungsfluid (18) entlang strömt, ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch mindestens eine Einrichtung (22, 52), welche das Erfassen einer charakteristischen Eigenschaft des an der Verdichterschaufel (10) entlang strömenden Strömungsfluids (20) ermöglicht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Verdichterschaufel für einen Verdichter einer Turbine, insbesondere einer Gasturbine, mit einer Strömungsfläche, an welcher im Betrieb des Verdichters ein Strömungsfluid entlang strömt. Die Erfindung betrifft ferner einen Verdichter für eine Turbine, insbesondere für eine Gasturbine, mit einer derartigen Verdichterschaufel sowie einen Verdichter für eine Turbine, insbesondere für eine Gasturbine mit einer Verdichterstufe, die eine Verdichterschaufel, einen Strömungskanal zum Führen eines Strömungsfluids in Axialrichtung des Strömungskanals sowie mindestens zwei an dem Strömungskanal angeordnete Mittel, welche jeweils das Erfassen einer charakteristischen Eigenschaft des Strömungsfluids ermöglichen, aufweist.

[0002] Die vorgenannte Verdichterschaufel bzw. der vorgenannte Verdichter ist insbesondere zum Einsatz in einer Gasturbine eines thermischen Kraftwerks vorgesehen, kann aber auch zum Einsatz in einem Flugzeugtriebwerk oder in einer Turbine zur Energieerzeugung in der chemischen Industrie gestaltet sein. Strömungsgrenzschichten in einem derartigen Verdichter neigen zur Ablösung der Strömung. So entstehende Ablösegebiete im Verdichter führen zu vergrößerten Verlusten im Wirkungsgrad des Verdichters. Bei großflächiger Strömungsablösung kann sich die Strömung im Verdichter komplett umkehren - dann kommt es zu einer Verdichterinstabilität, die sich in einem Pumpstoß äußert, woraufhin der Verdichter schnell abgeschaltet werden muss. Vor einer derartigen Verdichterinstabilität kommt es zu einer sich entgegen der Drehrichtung des Rotors des Verdichters drehenden Ablösung der Strömung (rotating stall).

[0003] Um das Auftreten derartiger Strömungsablösungen zu detektieren, wird bei herkömmlichen Verdichtern das Druckverhältnis zwischen dem Verdichtereintritt und dem Verdichteraustritt überwacht. Überschreitet das Druckverhältnis einen bestimmten Wert, so wird daraufhin eine leittechnische Maßnahme ergriffen, um einer Strömungsablösung entgegen zu wirken.

[0004] Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Verdichter mit einer Verdichterschaufel der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine Strömungsablösung bzw. Strömungsanomalie in dem Verdichter schneller und genauer erfasst werden kann.

[0005] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit der gattungsgemäßen Verdichterschaufel gelöst, die mindestens eine Einrichtung aufweist, welche das Erfassen einer charakteristischen Eigenschaft des an der Verdichterschaufel entlang strömenden Strömungsfluids ermöglicht. Ferner ist die Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verdichter gelöst, der mit einer derartigen Verdichterschaufel versehen ist. Weiterhin ist die Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verdichter der weiterhin eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Mittel in Axialrichtung des Strömungskanals zueinander versetzt im Bereich der Verdichterstufe und/oder der Verdichterschaufel angeordnet sind.

[0006] Die Verdichterschaufel nach der Erfindung ist insbesondere eine Laufschaufel eines Verdichters. Durch das erfindungsgemäße Vorsehen einer Einrichtung zum Erfassen einer charakteristischen Eigenschaft des Strömungsfluids als Teil der Verdichterschaufel kann der Strömungszustand des an der Strömungsfläche der Verdichterschaufel entlang strömenden Strömungsfluids lokal erfasst werden. Im Vergleich zu einer aus dem Stand der Technik bekannten globalen Messung, bei der lediglich das Druckverhältnis zwischen Verdichtereintritt und Verdichteraustritt überwacht wird, ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung eine Erfassung des Strömungszustands nahe dem Ort, an dem sich eine Strömungsablösung von der Verdichterschaufel ausbildet. Damit kann eine Verschlechterung des Strömungszustandes um die Verdichterschaufel wesentlich schneller und mit größerer Genauigkeit erkannt werden. Daraufhin können dann insbesondere automatisierte, an die gemessene Strömungsanomalie angepasste Gegenmaßnahmen aus der Leittechnik des Verdichters ergriffen werden. Diese können zum Beispiel eine Leistungsabsenkung des Verdichters bzw. der Turbine beinhalten. Damit kann ein Pumpstoß im Verdichter verlässlich verhindert werden.

[0007] Durch das weiterhin erfindungsgemäße Anordnen der Mittel zum Erfassen der charakteristischen Eigenschaft des Strömungsfluids in einer in Axialrichtung des Strömungskanals zueinander versetzten Weise im Bereich der Verdichterstufe und/oder der Verdichterschaufel lässt sich eine entgegen der Rotordrehrichtung drehende Ablösung der Strömung (rotating stall) besonders schnell und präzise erkennen. Im Vergleich zum Stand der Technik, in dem lediglich eine globale Druckdifferenzmessung zwischen Verdichtereintritt und Verdichteraustritt vorgenommen wird, erfolgt die Druckdifferenzmessung gemäß der Erfindung in einem lokal begrenzteren Bereich des Verdichters. Durch die in Axialrichtung des Strömungskanal zueinander versetzte Anordnung der Mittel kann die tatsächliche Druckdifferenz zwischen den beiden Positionen der Mittel im Strömungskanal mit einer Solldruckdifferenz, die zum Betrieb des Verdichters zwischen den beiden Positionen auftreten soll, verglichen werden. Weicht die tatsächlich gemessene Druckdifferenz von dieser Solldruckdifferenz ab, so weist dies auf eine Ausbildung bzw. ein Vorliegen eines "rotating stalls" in diesem Bereich des Verdichters hin.

[0008] In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verdichterschaufel nach der Erfindung umfasst die charakteristische Eigenschaft des an der Verdichterschaufel entlang strömenden Strömungsfluids einen an der Verdichterschaufel anliegenden Druck des Strömungsfluids und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit des an der Verdichterschaufel entlang strömenden Strömungsfluids. Durch die Erfassung des Drucks bzw. der Strömungsgeschwindigkeit mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung an der Verdichterschaufel können Strömungsablösungen besonders gut identifiziert werden.

[0009] Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Einrichtung einen Drucksensor und/oder einen Strömungsgeschwindigkeitssensor, insbesondere ein Heißfilm-Anemometer, mit einem jeweiligen Messwertgeber umfasst, welcher insbesondere an der Strömungsfläche der Verdichterschaufel angeordnet ist. Bei einem Heißfilm-Anemometer wird ein elektrischer Widerstand in der Regel in Form eines dünnen strukturierten Metallfilms auf eine Heizertemperatur gebracht. Die vorbeiziehende Fluidströmung mit einer im Vergleich zur Heizertemperatur geringeren Umgebungstemperatur kühlt den Heizer abhängig von der Geschwindigkeit des Strömungsfluids unterschiedlich stark ab. Aus der Menge der zum Erreichen einer konstanten Heizertemperatur elektrisch zuzuführenden Jouleschen Wärme lässt sich auf die Geschwindigkeit des Strömungsfluids zurück schließen. Durch das erfindungsgemäße Anordnen des Messwertgebers des Drucksensors bzw. des Strömungsgeschwindigkeitssensors nahe der Messstelle bzw. an der Strömungsfläche der Verdichterschaufel kann die gemessene Größe besonders genau bestimmt werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Messwertgeber wandbündig an der Verdichterschaufel angeordnet ist.

[0010] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Einrichtung einen fluidleitenden Verbindungskanal aufweist, der einen Erfassungspunkt an der Strömungsfläche der Verdichterschaufel mit einem Messwertgeber verbindet. Mit einem derartigen fluidleitenden Verbindungskanal lässt sich besonders der an dem Erfassungspunkt vorliegende Druck gut zu dem Messwertgeber übertragen. Der Messwertgeber kann damit an einer genügend Raum bietenden Stelle in der Verdichterschaufel oder auch außerhalb der Verdichterschaufel angeordnet werden. Damit kann die geometrische Form der Verdichterschaufel bezüglich ihres Strömungsverhaltens ohne wesentliche räumliche Einschränkungen hinsichtlich der Beherbergung des Messwertgebers optimiert werden. Der Verbindungskanal der Einrichtung kann insbesondere als so genannte Druckbohrung in der Verdichterschaufel ausgeführt sein.

[0011] Eine Strömungsanomalie an der Verdichterschaufel kann besonders wirksam gemessen werden, wenn die mindestens eine Einrichtung zum Messen einer Änderung der charakteristischen Eigenschaft stetig betreibbar ist, insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Einrichtung einen Druckänderungssensor aufweist. Damit können mit einer oder wenigen derartigen Einrichtungen mit instationär messenden Sensoren Bereiche der Strömungsfläche der Verdichterschaufel, die besonders zu einer Strömungsablösung neigen, wirksam überwacht werden. Das gemessene Zeitsignal kann dann mittels Fourier-Transformation, RMS (root mean square)-Verarbeitung oder einer Wavelet-Transformation zur Pumpfrüherkennung ausgewertet werden.

[0012] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind zwei an verschiedenen Erfassungspunkten, an der Strömungsfläche angeordnete Einrichtungen vorgesehen, welche jeweils das Erfassen der charakteristischen Eigenschaft an dem jeweiligen Erfassungspunkt ermöglichen. Die erfasste charakteristische Eigenschaft kann der anliegende Druck bzw. die Strömungsgeschwindigkeit des am Erfassungspunkt entlang strömenden Strömungsfluids sein. Mittels der mindestens zwei Einrichtungen kann eine räumliche Druckverteilung bzw. eine Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit entlang der Strömungsfläche gemessen werden. Vorteilhafterweise sind zur Messung einer derartigen räumlichen Druckverteilung zehn bis zwanzig über die Strömungsfläche der Verdichterschaufel angeordnete Einrichtungen bzw. Sensoren vorgesehen. Die räumliche Druckverteilung kann mittels einer stationären Messung erlangt werden. Aus der Struktur der räumlichen Druckverteilung lässt sich eine beginnende Strömungsablösung örtlich genau und verlässlich detektieren. Sinkt der mittels Druckmessung detektierte Auftrieb der Verdichterschaufel, wird daraufhin vorteilhafterweise ein Warnsignal an die Leittechnik des Verdichters bzw. der Turbine gesandt.

[0013] Um Strömungsablösungen besonders genau und räumlich umfassend erkennen zu können, ist es vorteilhaft, wenn bei einer Verdichterschaufel, bei der die Strömungsfläche einen an einer Saugseite der Verdichterschaufel angeordneten saugseitigen Abschnitt sowie einen an einer Druckseite der Verdichterschaufel angeordneten druckseitigen Abschnitt aufweist, mindestens eine der Einrichtungen an dem saugseitigen Abschnitt und mindestens eine weitere der Einrichtungen an dem druckseitigen Abschnitt der Verdichterschaufel angeordnet ist.

[0014] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verdichters, bei dem die Mittel in Axialrichtung des Strömungskanals zueinander versetzt im Bereich der Verdichterstufe und/oder der Verdichterschaufel angeordnet sind, umfasst die Verdichterstufe ein den Strömungskanal umgebendes Gehäuse, an dem die Mittel angeordnet sind. Ein sich ausbildender "rotating stall" lässt sich besonders gut an Messpunkten am Gehäuse erkennen.

[0015] Um eine örtlich besonders genaue Erfassung eines "rotating stalls" zu ermöglichen, ist es besonders vorteilhaft, wenn bei einer Verdichterschaufel, die eine von dem Strömungsfluid angeströmte Anströmkante sowie eine Abströmkante, von der das Strömungsfluid abströmt, aufweist, eines der Mittel im Bereich der Anströmkante und eines der Mittel im Bereich der Abströmkante angeordnet ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das im Bereich der Anströmkante angeordnete Mittel eine kurze Distanz strömungsaufwärts bezüglich der Anströmkante und das im Bereich der Abströmkante angeordnete Mittel eine kurze Distanz strömungsabwärts bezüglich der Abströmkante angeordnet ist. Damit schließen die beiden Mittel einen Axialabschnitt des Verdichters ein, in dem die Verdichterschaufel liegt.

[0016] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Verdichterstufe einen Eintrittsbereich, durch den das Strömungsfluid in den Verdichter eintritt, und einen Austrittsbereich, durch den das Strömungsfluid aus dem Verdichter austritt, auf, wobei eines der Mittel im Bereich des Eintrittsbereichs und eines der Mittel im Bereich des Austrittsbereichs angeordnet ist. Damit lässt sich eine in einer Verdichterstufe auftretende Strömungsablösung in Form eines "rotating stalls" schnell und genau erkennen. Es ist besonders vorteilhaft, wenn das im Bereich des Eintrittsbereichs angeordnete Mittel eine kurze Distanz strömungsaufwärts bezüglich des Eintrittsbereichs angeordnet ist. Das heißt, das Strömungsfluid passiert zunächst das Mittel bevor es kurz danach in den Eintrittsbereich eintritt. Das im Bereich des Austrittsbereichs angeordnete Mittel ist vorteilhafterweise eine kurze Distanz strömungsabwärts bezüglich des Austrittsbereichs angeordnet.

[0017] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die charakteristische Eigenschaft des Strömungsfluids den Druck und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsfluids umfasst und damit die mindestens zwei Mittel jeweils einen Drucksensor und/oder einen Strömungsgeschwindigkeitssensor, insbesondere ein Heißfilm-Anemometer aufweisen.

[0018] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die mindestens zwei Mittel jeweils zum Messen einer Änderung der charakteristischen Eigenschaft des Strömungsfluids betreibbar sind. Damit lässt sich eine instationäre Druck- bzw. Geschwindigkeitsverteilung in dem Verdichter messen, wodurch eine besonders schnelle und genaue Erkennung von Strömungsinstabilitäten möglich ist.

[0019] Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Verdichter eine Auswertungsvorrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein eine Änderung der charakteristischen Eigenschaft beschreibendes Zeitsignal, insbesondere mittels RMS-Analyse (root mean square), Fourier-Transformation (insbesondere FFT) und/oder Wavelet-Transformation auszuwerten. Aufgrund des Ergebnisses der Auswertung wird bei einer sich ankündigenden Strömungsablösung ein Warnsignal an die Leittechnik des Verdichters bzw. der Turbine gesandt.

[0020] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Verdichterschaufel sowie eines erfindungsgemäßen Verdichters anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verdichterschaufel mit einer Veranschaulichung des Strömungsverlaufs von die Verdichterschaufel umströmendem Strömungsfluid bei störungsfreier Strömung,

Figur 1a den zeitlichen Verlauf des Messsignals einer charakteristischen Eigenschaft des an der Verdichterschaufel entlang strömenden Strömungsfluids mit dem in Figur 1 veranschaulichten Strömungsverlauf,

Figur 2 die Verdichterschaufel gemäß Figur 1 mit einer Veranschaulichung des Strömungsverlaufs von dem die Verdichterschaufel umströmenden Strömungsfluid beim Auftreten einer Strömungsablösung,

Figur 2a den zeitlichen Verlauf des Messsignals einer charakteristischen Eigenschaft des an der Verdichterschaufel entlang strömenden Strömungsfluids mit dem in Figur 2 veranschaulichten Strömungsverlauf,

Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verdichterschaufel mit einer Veranschaulichung des Strömungsverlaufs von die Verdichterschaufel umströmendem Strömungsfluid bei störungsfreier Strömung,

Figur 3a die örtliche Verteilung des Messsignals einer charakteristischen Eigenschaft des an der Verdichterschaufel entlang strömenden Strömungsfluids mit dem in Figur 3 veranschaulichten Strömungsverlauf,

Figur 4 die Verdichterschaufel gemäß Figur 3 mit einer Veranschaulichung des Strömungsverlaufs von die Verdichterschaufel umströmendem Strömungsfluid beim Auftreten einer Strömungsablösung,

Figur 4a die räumliche Verteilung des Messsignals einer charakteristischen Eigenschaft des an der Verdichterschaufel gemäß Figur 4 entlang strömenden Strömungsfluids mit dem in Figur 4 veranschaulichten Strömungsverlauf sowie

Figur 5 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verdichters.

[0021] Figur 1 und Figur 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verdichterschaufel 10 in Gestalt einer Laufschaufel, die jeweils von einem Strömungsfluid 20 umströmt wird. Die Verdichterschaufel 10 weist eine Strömungsfläche 12 auf, an welcher im Betrieb des Verdichters das Strömungsfluid 20 entlang strömt. Dabei unterteilt sich die Strömungsfläche 12 in einen saugseitigen Abschnitt 12a und einen druckseitigen Abschnitt 12b.

[0022] Weiterhin weist die Verdichterschaufel 10 eine von dem Strömungsfluid 18 angeströmte Anströmkante 14 sowie eine Abströmkante 16 auf, von der das Strömungsfluid 20 wieder abströmt. Die Verdichterschaufel 10 umfasst darüber hinaus eine wandbündig an der Strömungsfläche 12 angeordnete Einrichtung 22 in Gestalt eines Drucksensors oder eines Geschwindigkeitssensors zum Messen eines an einem Erfassungspunkt 26 des Sensors anliegenden Drucks des Strömungsfluids 20 bzw. der Geschwindigkeit des an dem Erfassungspunkt 26 vorbei strömenden Strömungsfluids 20. Die Einrichtung 22 weist einen Messwertgeber 24 auf, der nahe an der Strömungsfläche 12, vorzugsweise am Erfassungspunkt 26 bündig in die Strömungsfläche 12 integriert angeordnet ist.

[0023] Figur 1a zeigt das von der Einrichtung 22 im Fall der störungsfreien Strömung gemäß Figur 1 gemessene Messsignal über die Zeit. Wie bereits vorstehend erwähnt, kann dieses Messsignal entweder einen Druck, oder eine Strömungsgeschwindigkeit darstellen. Wie aus dem Diagramm gemäß Figur 1a zu sehen ist, weist das Messsignal nur geringfügige Schwankungen im Zeitverlauf auf. Beim in Figur 2 dargestellten Strömungsverlauf tritt oberhalb des Erfassungspunktes 26 eine Strömungsablösung 28 auf. Das in diesem Fall resultierende Messsignal ist in Figur 2a dargestellt und weist wesentlich größere Schwankungen als das Messsignal gemäß Figur 1a auf. Tritt ein Messsignal der in Figur 2a dargestellten Art auf, werden automatisch Gegenmaßnahmen in der Leittechnik des Verdichters ergriffen. Diese können z.B. in einer Leistungsabsenkung des Verdichters bzw. der Turbine bestehen, um das Ausbilden eines Pumpstoßes zu verhindern. Um die gesamte Strömungsfläche 12 der Verdichterschaufel hinsichtlich des Auftretens einer Strömungsablösung optimal zu überwachen, ist es vorteilhaft, wenn viele derartige Einrichtungen 22 über die Strömungsfläche 12 verteilt sind.

[0024] Das in den Figuren 3 und 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verdichterschaufel 10 unterscheidet sich von dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Verdichterschaufel dadurch, dass am Ort des Erfassungspunktes 26 kein Messwertgeber 24 eines Sensors, sondern eine Einrichtung 52 in Gestalt einer Druckbohrung vorgesehen ist. Die Einrichtung 52 in Gestalt einer Druckbohrung dient ebenfalls dem Erfassen des an dem Erfassungspunkt 26 anliegenden Drucks des Strömungsfluids 20 bzw. der Strömungsgeschwindigkeit des daran entlang strömenden Strömungsfluids 20. Dabei sind eine Vielzahl von Einrichtungen 52, idealerweise zehn bis zwanzig Einrichtungen 52 über sowohl den saugseitigen Abschnitt 12a als auch den druckseitigen Abschnitt 12b der Strömungsfläche 12 verteilt.

[0025] Die Einrichtungen 52 in Gestalt von Druckbohrungen führen jeweils zu einem Messwertgeber eines Drucksensors oder eines Strömungsgeschwindigkeitssensors, welcher entweder in einem von dem entsprechenden Erfassungspunkt 26 entfernt gelegenen Teil der Verdichterschaufel 10 oder außerhalb davon angeordnet sein kann. In Figur 3a ist ein mittels der Einrichtungen 52 bei einer störungsfreien Strömungsverteilung gemäß Figur 3 gemessenes stationäres Druckfeld dargestellt. Dabei ist die Druckverteilung entlang des saugseitigen Abschnitts 12a und des druckseitigen Abschnitts 12b der Strömungsfläche 12 gezeigt.

[0026] In Figur 4a ist das entsprechende Druckfeld beim Auftreten einer Strömungsablösung 54 dargestellt. Wie aus Figur 4a ersichtlich, ist der Druckunterschied zwischen dem saugseitigen Abschnitt 12a und dem druckseitigen Abschnitt 12b der Strömungsfläche 12 verringert. Diese Änderung in der Druckverteilung führt automatisiert zu Gegenmaßnahmen aus der Leittechnik des Verdichters bzw. der Turbine.

[0027] In Figur 5 sind zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Verdichters 130 schematisch im Halbschnitt kombiniert dargestellt. Der Verdichter 130 weist einen Strömungskanal 140 mit einer in Axialrichtung 144 verlaufenden Längsachse 142 auf. Der Strömungskanal 140 ist von einem Gehäuse 146 umgeben. Ein Strömungsfluid 118 durchströmt den Strömungskanal 140 in Axialrichtung 144 des Strömungskanals 140. Innerhalb des Strömungskanals 140 ist gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des Verdichters 130 eine Verdichterschaufel 110 angeordnet.

[0028] Die Verdichterschaufel 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel des Verdichters 130 weist eine von dem Strömungsfluid 118 angeströmte Anströmkante 114 sowie eine Abströmkante 116 auf, von der das Strömungsfluid 118 abströmt. In dem ebenfalls mittels der Figur 5 veranschaulichten zweiten Ausführungsbeispiel weist die Verdichterstufe 110, in der eine Vielzahl Verdichterschaufeln angeordnet ist, einen Eintrittsbereich 114, durch den das Strömungsfluid 118 in die Verdichterstufe 110 eintritt, und einen Austrittsbereich 116 auf, durch den das Strömungsfluid 118 aus der Verdichterstufe 110 austritt.

[0029] Am Gehäuse 146 ist ein erstes Mittel 148 sowie ein zweites Mittel 150 jeweils in Gestalt eines Drucksensors oder eines Geschwindigkeitssensors angeordnet. Das erste Mittel 148 ist strömungsaufwärtsseitig kurz vor der Anströmkante 114 bzw. dem Eintrittsbereich 114 angeordnet. Das zweite Mittel 150 ist eine kurze Distanz strömungsabwärtsseitig bezüglich der Abströmkante 116 bzw. des Austrittsbereichs 116 angeordnet. Durch Auswertung der Messsignale der beiden Mittel 148 und 150 kann eine sich entgegen der Drehung des Rotors des Verdichters 130 drehende Ablösung der Strömung (rotating stall) detektiert werden, woraufhin entsprechende leittechnische Maßnahmen ergriffen werden können.

Ansprüche

1. Verdichterschaufel (10) für einen Verdichter einer Turbine, insbesondere einer Gasturbine, mit einer Strömungsfläche (12), an welcher im Betrieb des Verdichters ein Strömungsfluid (20) entlang strömt,
gekennzeichnet durch
mindestens eine Einrichtung (22, 52), welche das Erfassen einer charakteristischen Eigenschaft des an der Verdichterschaufel (10) entlang strömenden Strömungsfluids (20) ermöglicht.

2. Verdichterschaufel (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die charakteristische Eigenschaft des an der Verdichterschaufel (10) entlang strömenden Strömungsfluids (20) einen an der Verdichterschaufel (10) anliegenden Druck des Strömungsfluids (20) und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit des an der Verdichterschaufel (10) entlang strömenden Strömungsfluids (20) umfasst.

3. Verdichterschaufel (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtung (22, 52) einen Drucksensor und/oder einen Strömungsgeschwindigkeitssensor, insbesondere ein Heißfilm-Anemometer, mit einem jeweiligen Messwertgeber (24) umfasst, welcher insbesondere an der Strömungsfläche (12) der Verdichterschaufel (10) angeordnet ist.

4. Verdichterschaufel (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtung (52) einen fluidleitenden Verbindungskanal aufweist, der einen Erfassungspunkt (26) an der Strömungsfläche (12) der Verdichterschaufel (10) mit einem Messwertgeber (24) verbindet.

5. Verdichterschaufel (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine Einrichtung (22, 52) zum Messen einer Änderung der charakteristischen Eigenschaft über Zeit betreibbar ist.

6. Verdichterschaufel (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwei an verschiedenen Erfassungspunkten (26), an der Strömungsfläche (12) angeordnete Einrichtungen (22, 52) vorgesehen sind, welche jeweils das Erfassen der charakteristischen Eigenschaft an dem jeweiligen Erfassungspunkt (26) ermöglichen.

7. Verdichterschaufel (10) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Strömungsfläche (12) einen an einer Saugseite der Verdichterschaufel angeordneten saugseitigen Abschnitt (12a) sowie einen an einer Druckseite der Verdichterschaufel angeordneten druckseitigen Abschnitt (12b) aufweist,
wobei mindestens eine der Einrichtungen (22, 52) an dem saugseitigen Abschnitt (12b) und mindestens eine weitere der Einrichtungen (22, 52) an dem druckseitigen Abschnitt (12b) der Verdichterschaufel (10) angeordnet ist.

8. Verdichter (130) für eine Turbine,
insbesondere für eine Gasturbine,
mit einer Verdichterschaufel (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche.

9. Verdichter (130) für eine Turbine,
insbesondere für eine Gasturbine,
mit einer Verdichterstufe (110), die eine Verdichterschaufel (110), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, einen Strömungskanal (140) zum Führen eines Strömungsfluids (118) in Axialrichtung (144) des Strömungskanals (140) sowie
mindestens zwei an dem Strömungskanal (140) angeordnete Mittel (148, 150), welche jeweils das Erfassen einer charakteristischen Eigenschaft des Strömungsfluids (118) ermöglichen, aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mittel (148, 150) in Axialrichtung (144) des Strömungskanals (140) zueinander versetzt im Bereich der Verdichterstufe (110) und/oder der Verdichterschaufel (110) angeordnet sind.

10. Verdichter (130) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdichterstufe (110) ein den Strömungskanal (140) umgebendes Gehäuse (146) umfasst, an dem die Mittel (148, 150) angeordnet sind.

11. Verdichter (130) nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdichterschaufel (110) eine von dem Strömungsfluid (118) angeströmte Anströmkante (114) sowie eine Abströmkante (116) aufweist, von der das Strömungsfluid (118) abströmt,
wobei eines (148) der Mittel (148, 150) im Bereich der Anströmkante (114) und eines (150) der Mittel (148; 150) im Bereich der Abströmkante (116) angeordnet ist.

12. Verdichter (130) nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdichterstufe (110) einen Eintrittsbereich (114), durch den das Strömungsfluid (118) in die Verdichterstufe (110) eintritt, und einen Austrittsbereich (116), durch den das Strömungsfluid (118) aus der Verdichterstufe (118) austritt, aufweist,
wobei eines (148) der Mittel (148, 150) im Bereich des Eintrittsbereichs (114) und eines (150) der Mittel (148, 150) im Bereich des Austrittsbereichs (116) angeordnet ist.

13. Verdichter (130) nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die charakteristische Eigenschaft des Strömungsfluids (118) den Druck und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsfluids (118) umfasst und damit die mindestens zwei Mittel (148, 150) jeweils einen Drucksensor und/oder einen Strömungsgeschwindigkeitssensor, insbesondere ein Heißfilm-Anemometer, aufweisen.

14. Verdichter (130) nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens zwei Mittel (148, 150) jeweils zum Messen einer Änderung der charakteristischen Eigenschaft des Strömungsfluids (118) betreibbar sind.

15. Verdichter (130) nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
gekennzeichnet durch
eine Auswertungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein eine Änderung der charakteristischen Eigenschaft beschreibendes Zeitsignal, insbesondere mittels RMS-Analyse, Fourier-Transformation und/oder Wavelet-Transformation auszuwerten.

Zeichnung