VERFAHREN ZUR ÜBERPRÜFUNG EINER STRÖMUNGSMASCHINE

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung einer Dampfturbine, wobei eine erste Betriebsgröße (1) und eine zweite Betriebsgröße (2) ermittelt werden, wobei ein Zusammenhang zwischen der ersten (1) und zweiten (2) Betriebsgröße herrscht und ein Konfidenzband mit einem oberen Maximalwert (5) und einem unteren Minimalwert (4) erstellt wird, wobei eine Meldung generiert wird, sofern während des Betriebs die zweite Betriebsgröße (2) außerhalb des Konfidenzbands liegt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung einer Strömungsmaschine und ein System zur Durchführung des Verfahrens zur Überprüfung einer Strömungsmaschine.

[0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Dampfturbine.

[0003] Desweiteren betrifft die Erfindung ein System zur Durchführung eines Verfahrens zur Überprüfung einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Dampfturbine.

[0004] Strömungsmaschinen, wie beispielsweise Dampfturbinen werden heutzutage nach deren Inbetriebsetzung individuell betrieben. Dabei werden die Dampfturbinen unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt und erfahren oftmals verschiedene Temperaturzyklen, die einen Einfluss auf die Lebensdauer haben.

[0005] Eine Dampfturbine ist im Wesentlichen eine Strömungsmaschine, bei der die thermische Energie eines Dampfes in Rotationsenergie eines Rotors umgewandelt wird. Die physikalischen Größen des Dampfes, wie beispielsweise der Druck und die Temperatur werden hierbei gemessen und als Betriebsdaten abgespeichert. Weitere physikalische Größen wie beispielsweise Rotationsfrequenz, Reglerausgang, Gehäusetemperaturen usw. werden ebenfalls ermittelt und als Betriebsdaten abgespeichert und zur Verarbeitung an die Leitzentrale geleitet.

[0006] Eine Dampfturbine wird in der Regel für einen langanhaltenden Betrieb ausgelegt. Allerdings führt eine Betriebsweise, bei der die Dampfturbine mehrfach erwärmt und abgekühlt wird zu einer Verkürzung der Lebensdauer. Der Zustand der Dampfturbine sollte daher ermittelt werden.

[0007] Dazu werden heutzutage die Zustandsbewertungen auf Grundlage von vorgegebenen Prüfumfängen bei planmäßigen Revisionen durchgeführt. Anhand von äquivalenten Betriebsstunden, die vorgegeben sind, werden Revisionsintervalle durchgeführt, bei denen der Zustand der Dampfturbine überprüft wird.

[0008] Die Berechnung der äquivalenten Betriebsstunden erfasst die Betriebsstunden aus dem Lastbetrieb und einem Betriebsstundenanteil zur Berücksichtigung von An- und Abfahren.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei dem der Zustand einer Strömungsmaschine überprüft werden kann.

[0010] Gelöst wird dies durch ein Verfahren zur Überprüfung einer Strömungsmaschine, wobei in einer ersten Phase eine erste Betriebsgröße und eine zweite Betriebsgröße der Strömungsmaschine gemessen werden und jedem Wert der ersten Betriebsgröße ein Wert der zweiten Betriebsgröße zugeordnet und gespeichert wird, wobei zu jedem Wert der ersten Betriebsgröße ein oberer Maximalwert der zweiten Betriebsgröße und ein unterer Minimalwert der zweiten Betriebsgröße ermittelt wird, wobei in einer auf die erste Phase folgenden zweiten Phase die erste Betriebsgröße und zweite Betriebsgröße ermittelt werden und eine Meldung generiert wird, wenn der Wert der zweiten Betriebsgröße den unteren Wert unterschreitet oder den oberen Wert überschreitet.

[0011] Die Erfindung geht von dem Ansatz aus, dass zwischen zwei Betriebsgrößen, hier einer ersten Betriebsgröße und einer zweiten Betriebsgröße ein Zusammenhang herrscht, der im Originalzustand oder anders formuliert ungestörten Zustand zunächst ermittelt wird. Dem Zusammenhang zwischen der ersten Betriebsgröße und der zweiten Betriebsgröße wird ein Konfidenzband ermittelt, bei dem der zweiten Betriebsgröße ein Maximal- und ein Minimalwert zugeordnet wird. Diese Ermittlung erfolgt in einem frühen ungestörten Stadium des Systems. In einem späteren Stadium während der eigentlichen Betriebsphase werden die erste Betriebsgröße und die zweite Betriebsgröße ermittelt und sobald die erste Betriebsgröße das Konfidenzband verlässt, wird eine Meldung generiert, da die Annahme einer Störung des Systems zugrundeliegt.

[0012] Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0013] In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung wird die erste Phase während der Inbetriebsetzung durchgeführt. Wichtig ist, dass die erste Phase in einem ungestörten System durchgeführt wird. Daher ist es zweckdienlich, wenn die erste Phase während der Inbetriebsetzung erfolgt. Damit wird ein ungestörter Anfangszustand definiert.

[0014] Die Strömungsmaschine ist hierbei vorteilhafterweise als Dampfturbine ausgebildet.

[0015] In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Dampfturbine ein Sperrdampfsystem mit einem Sperrdampfregler auf und als erste Betriebsgröße wird der Reglerausgang des Sperrdampfreglers verwendet.

[0016] Alternativ hierzu kann als erste Betriebsgröße der Dampfdruck verwendet werden.

[0017] Zwischen dem Reglerausgang des Sperrdampfreglers bzw. Sperrdampfdrucks und des Hochdruck-Radraumdruck einer Hochdruck-Teilturbine herrscht ein physikalisch-technischer Zusammenhang, wobei der Hochdruck-Radraumdruck als zweite Betriebsgröße verwendet wird.

[0018] Alternativ hierzu kann, sofern die Dampfturbine eine in einem gemeinsamen Außengehäuse angeordnete Hochdruck- und Mitteldruck-Teilturbine aufweist, der Druck des Abdampfes dieser Mitteldruck-Teilturbine verwendet und als zweite Betriebsgröße eingesetzt werden. Somit wird ein Zusammenhang zwischen einer ersten Betriebsgröße und einer zweiten Betriebsgröße hergestellt. Dadurch wird in einem System, hier Dampfturbine im Originalzustand bzw. Anfangszustand ein Zusammenhang zwischen dem Hochdruck-Radraumdruck bzw. Mitteldruck-Abdampfdruck und dem Reglerausgang des Sperrdampfreglers bzw. dem Sperrdampfdruck hergestellt. Der Sperrdampfdruck wird zur Sperrung an den Dichtungen eingesetzt, um einem Außendruck entgegengesetzt zu werden. Eine Änderung im Turbinenspiel hat zur Folge, dass sich die Relation zwischen dem Druck im Sperrdampfsystem und dem Turbinendruck ändert. Eine Spielveränderung kann beispielsweise durch die Verlagerung des Rotors und der damit verbundenen größeren Öffnung an den Dichtspitzen erfolgen.

[0019] Somit liegt erfindungsgemäß der Vorschlag vor, nach einer abgeschlossenen Inbetriebsetzung eine Footprintmessung durchzuführen, bei der ein Zusammenhang zwischen einer ersten Betriebsgröße und einer zweiten Betriebsgröße hergestellt wird. Desweiteren wird ein zugehöriges Konfidenzband aus verschiedenen Anfahrten generiert. Bei diesem Konfidenzband wird ein oberer Maximalwert und ein unterer Minimalwert der zweiten Betriebsgröße ermittelt. In einer nach der Inbetriebsetzung erfolgten späteren Phase, die als Betriebsphase bezeichnet werden kann, werden die während der Inbetriebsetzung ermittelten Daten mit kontinuierlich während der Betriebsphase ermittelten Daten abgeglichen. Wenn die Betriebsdaten dann aus dem Konfidenzbereich herausfallen, kann dies als ein Hinweis auf eine Spielveränderung und damit als ein Anhaltspunkt betrachtet werden, dass die Wellendichtung bei der nächsten Revision nachverarbeitet werden müssen.

[0020] Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.

[0021] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.

[0022] Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterungen dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt.

[0023] Im Hinblick auf Ergänzungen der in der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren, wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.

[0024] Es zeigt:

die Figur

einen Zusammenhang zwischen einer ersten Betriebsgröße und einer zweiten Betriebsgröße.

[0025] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung einer Dampfturbine.

[0026] Eine Dampfturbine als Ausführungsform einer Strömungsmaschine weist im Wesentlichen ein Außengehäuse und ein innerhalb des Außengehäuses drehbar gelagerten Rotor auf. In der Regel ist um den Rotor ein Innengehäuse angeordnet. In Dampfkraftwerken eingesetzte Dampfturbinen weisen in der Regel eine Hochdruck-Teilturbine, eine Mitteldruck-Teilturbine und eine Niederdruck-Teilturbine auf. Es gibt Ausführungsformen, bei denen innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses eine Hochdruck- und eine Mitteldruck-Teilturbine angeordnet sind.

[0027] Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Überprüfung der Dampfturbine wird in einer ersten Phase, die während der Inbetriebsetzung stattfindet, eine erste Betriebsgröße und eine zweite Betriebsgröße der Dampfturbine gemessen. Jedem Wert der ersten Betriebsgröße wird ein Wert der zweiten Betriebsgröße zugeordnet. Die so ermittelten Daten, die auch als Footprint bezeichnet werden, werden abgespeichert.

[0028] In einem weiteren Schritt werden zu jedem Wert der ersten Betriebsgröße ein oberer Maximalwert der zweiten Betriebsgröße und ein unterer Minimalwert der zweiten Betriebsgröße ermittelt. Dies wird auch als Konfidenzband bezeichnet.

[0029] In einer auf die erste Phase folgenden zweiten Phase, die während der Betriebsphase erfolgt, werden die ersten Betriebsgröße und die zweite Betriebsgröße kontinuierlich ermittelt, wobei dies durch eine Messung erfolgen kann. Die so ermittelten Werte werden miteinander verglichen und sobald der Wert der zweiten Betriebsgröße den unteren Wert unterschreitet oder den oberen Wert überschreitet, wird eine Meldung generiert.

[0030] Die Figur zeigt den Zusammenhang zwischen einer ersten Betriebsgröße 1 und einer zweiten Betriebsgröße 2. Auf der X-Achse ist als erste Betriebsgröße 1 der Reglerausgang des Sperrdampfreglers aufgeführt. Alternativ dazu kann als erste Betriebsgröße 1 der Sperrdampfdruck verwendet werden.

[0031] In der in der Figur dargestellten Kurve 3 ist auf der X-Achse der Reglerausgang des Reglers in Prozent angegeben. Demnach ist das Intervall zwischen 0% und 100% für den Reglerausgang angegeben. Auf der Y-Achse ist eine zur ersten Betriebsgröße 1 korrespondierende zweite Betriebsgröße 2 aufgeführt und zwar der Hochdruck-Radraumdruck. Alternativ dazu kann für den Fall, dass die Dampfturbine eine in einem gemeinsamen Außengehäuse angeordnete Hochdruck- und Mitteldruck-Teilturbine aufweist, der Druck des Abdampfes der Mitteldruck-Teilturbine verwendet werden. Die Kurve 3 zeigt den Zusammenhang zwischen der ersten Betriebsgröße 1 und der zweiten Betriebsgröße 2.

[0032] Desweiteren ist in der Figur beispielsweise für den Wert 50% der ersten Betriebsgröße 1 ein unterer Minimalwert 4 und ein oberer Maximalwert 5 angegeben. Somit wird die Kurve 3 sozusagen eingerahmt zwischen einem unteren Minimalwert 4 und einem oberen Maximalwert 5. Dies ist durch die gestrichelte Linie unterhalb der Kurve 3 und der gestrichelten Linie oberhalb der Kurve 3 dargestellt. Die gestrichelten Linien zeigen somit ein Konfidenzband.

[0033] Während des Betriebs wird die Betriebsgröße 1 und die Betriebsgröße 2 gemessen und sofern die zweite Betriebsgröße 2 über dem oberen Maximalwert 5 oder unter dem unteren Minimalwert 4 liegt, wird eine Meldung generiert. Mit der Meldung wird ein Hinweise gegeben auf eine Veränderung des Wellendichtspiels und damit eine Indikation, dass das Dichtspiel nächstmöglichst überprüft werden sollte, um beispielsweise ein Anstreifen zu verhindern.

[0034] Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Ansprüche

1. Verfahren
zur Überprüfung einer Strömungsmaschine,
wobei in einer ersten Phase eine erste Betriebsgröße (1) und eine zweite Betriebsgröße (2) der Strömungsmaschine gemessen werden und jedem Wert der ersten Betriebsgröße (1) ein Wert der zweiten Betriebsgröße (2) zugeordnet und gespeichert wird,
wobei zu jedem Wert der ersten Betriebsgröße (1) ein oberer Maximalwert (5) der zweiten Betriebsgröße (2) und ein unterer Minimalwert (4) der zweiten Betriebsgröße (2) ermittelt wird,
wobei in einer auf die erste Phase folgenden zweiten Phase die erste Betriebsgröße (1) und zweite Betriebsgröße (2) ermittelt werden und
eine Meldung generiert wird, wenn der Wert der zweiten Betriebsgröße (2) den unteren Minimalwert (4) unterschreitet oder den oberen Maximalwert (5) überschreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei die erste Phase während der Inbetriebsetzung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Strömungsmaschine als Dampfturbine ausgebildet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3,
wobei die Dampfturbine ein Sperrdampfsystem mit einem Sperrdampfregler aufweist und als erste Betriebsgröße (1) der Reglerausgang (1) des Sperrdampfreglers verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3,
wobei die Dampfturbine ein Sperrdampfsystem mit einem Sperrdampfregler aufweist und als erste Betriebsgröße (1) der Sperrdampfdruck verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
wobei die Dampfturbine eine Hochdruck-Teilturbine aufweist und als zweite Betriebsgröße (2) der Hochdruck-Radraumdruck verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
wobei die Dampfturbine eine in einem gemeinsamen Außengehäuse angeordnete Hochdruck- und Mitteldruck-Teilturbine aufweist und als zweite Betriebsgröße (2) der Druck des Abdampfes der Mitteldruck-Teilturbine verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei der obere Maximalwert (5) der zweiten Betriebsgröße (2) und der untere Minimalwert (4) der zweiten Betriebsgröße (2) in einem Konfidenzband gespeichert werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei der obere Maximalwert (5) der zweiten Betriebsgröße (2) und der untere Minimalwert (4) der zweiten Betriebsgröße (2) aus verschiedenen Anfahrten der Strömungsmaschine ermittelt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei die zweite Phase während der Betriebsphase erfolgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
wobei die in der zweiten Phase ermittelten Werte für die erste Betriebsgröße und zweite Betriebsgröße (2) durch Messung ermittelt werden.

12. System zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.

Zeichnung