(19)
(11) EP 3 540 182 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
18.09.2019  Patentblatt  2019/38

(21) Anmeldenummer: 18176962.1

(22) Anmeldetag:  11.06.2018
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC): 
F01D 11/20(2006.01)
F01D 17/04(2006.01)
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
BA ME
Benannte Validierungsstaaten:
KH MA MD TN

(30) Priorität: 14.03.2018 DE 102018203896

(71) Anmelder: Siemens Aktiengesellschaft
80333 München (DE)

(72) Erfinder:
  • Gamm, Hans-Georg
    46535 Dinslaken (DE)
  • Hüning, Marcus
    45478 Mülheim an der Ruhr (DE)
  • Kahlstorf, Uwe
    45478 Mülheim a.d. Ruhr (DE)

   


(54) VERFAHREN ZUR STEUERUNG EINER SPALTMINIMIERUNG EINER GASTURBINE


(57) Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Spaltminimierung eines einstellbaren Spalts zwischen einem Rotor und einem Gehäuse einer Gasturbine. Um im Betrieb der Gasturbine eine hochpräzise Spalteinstellung zu gewährleisten, wird laufend ein Istwert (PI) eines Betriebsparameters, beispielsweise die relative Leistung (Prel) der Gasturbine, ermittelt und mit einem unteren und einem oberen Schwellwert (PU, PO) verglichen, über eine vorgegebene Zeitspanne ein Maximalwert (PMAX) des Istwertes (PI) bestimmt und daraus ein Grenzwert (PG) bestimmt, der zwischen dem unteren und dem oberen Schwellwert (PU, PO) liegt, wobei der Grenzwert (PG) um eine Differenz kleiner ist als der Maximalwert (PMAX). Liegt der Istwert (PI) unterhalb des unteren Schwellwerts (PU), wird die Spaltminimierung deaktiviert, wohingegen oberhalb des oberen Schwellwerts (PO) diese aktiviert wird. Zwischen den Schwellwerten (PU, PO) wird die Spaltminimierung aktiviert, wenn der Istwert (PI) oberhalb des Grenzwertes (PG) liegt, jedoch deaktiviert, wenn dieser unterhalb des Grenzwerts (PG) liegt.




Beschreibung


[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Spaltminimierung eines einstellbaren Spalts zwischen einem Rotor und einem Gehäuse einer Gasturbine, wobei die Gasturbine Mittel, insbesondere hydraulische Mittel, für eine Spalteinstellung umfasst. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Gasturbine mit einer solchen Steuervorrichtung.

[0002] Um einen maximalen Gasturbinenwirkungsgrad zu ermöglichen, ist es von entscheidender Bedeutung, die Spalte zwischen den rotierenden und den statischen Bauteilen während des Betriebs möglichst klein zu halten. Bei einem konischen Turbinen-Strömungskanal ist eine Möglichkeit hierzu, nachdem transiente Phasen, in welchen die Spalte an den Schaufelspitzen sich maximal verengen, durchfahren sind, den Rotor im stationären Hochlast-Betrieb z.B. mit einer Hydraulik axial zu verfahren. Wird der Rotor gegen die Strömungsrichtung verfahren, dann reduzieren sich die Spalte.

[0003] Aus der WO 2014/016153 A1 ist ein Verfahren zur Minimierung eines einstellbaren Spalts zwischen einer Laufschaufel und einem Gehäuse einer Turbine bekannt. Durch Verschiebung von Läufer und Gehäuse gegeneinander, soll der Spalt zwischen Läufer und Gehäuse auf einfache Art und Weise minimiert werden. Dazu wird ein Ausgangssignal eines dem Läufer und/oder dem Gehäuse zugeordneten Körperschallüberwachungssystems als Maß für die Größe des Spalts und damit zur Einstellung eines minimalen Spalts herangezogen.

[0004] Ein weiteres Verfahren zum Teillast-Betrieb einer Gasturbine bei aktiver hydraulischer Spalteinstellung ist beispielsweise aus der WO 2015/128193 A1 bekannt.

[0005] Um ein marktfähiges Produkt zu erzeugen, muss die Entscheidung über die angefahrene Position des Rotors automatisch gesteuert oder geregelt werden. Da eine dauerhafte Messung der Betriebsspalte technisch schwer umsetzbar bzw. sehr teuer ist, ist eine andere Vorgehensweise nötig. Hier kommt in der Steuerung der Gasturbine eine HCO (Hydraulic Clearance Optimisation) Logik zum Einsatz, die basierend auf messbaren Größen vorgibt, wie die Spaltoptimierung zu verfahren ist.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte HCO Logik vorzuschlagen, die insbesondere bei einem Lastwechsel während des Betriebs der Gasturbine eine optimale Nutzung der Spalteinstellung ermöglicht.

[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung einer Spaltminimierung eines einstellbaren Spalts zwischen einem Rotor und einem Gehäuse einer Gasturbine, wobei die Gasturbine Mittel, insbesondere hydraulische Mittel, für eine Spalteinstellung umfasst, enthaltend folgende Schritte:
  • laufend wird ein Istwert eines Betriebsparameters ermittelt und mit einem unteren Schwellwert und einem oberen Schwellwert verglichen,
  • über eine vorgegebene Zeitspanne wird ein Maximalwert des Istwertes bestimmt,
  • ein Grenzwert, der zwischen dem unteren Schwellwert und dem oberen Schwellwert liegt, wird bestimmt, wobei der Grenzwert um eine Differenz kleiner ist als der Maximalwert,
wobei beim Vergleich des Istwerts mit dem unteren Schwellwert und dem oberen Schwellwert, wenn der Istwert:
  • unterhalb des unteren Schwellwerts liegt, die Spaltminimierung deaktiviert wird,
  • oberhalb des oberen Schwellwerts liegt, die Spaltminimierung aktiviert wird,
  • zwischen dem unteren Schwellwert und dem oberen Schwellwert liegt, die Spaltminimierung aktiviert wird, wenn der Istwert oberhalb des Grenzwertes liegt und deaktiviert wird, wenn der Istwert unterhalb des Grenzwerts liegt.


[0008] Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch eine Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0009] Die Aufgabe wird schließlich erfindungsgemäß gelöst durch eine Gasturbine mit einer solchen Steuervorrichtung.

[0010] Die im Bezug auf das Verfahren nachstehend angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen lassen sich sinngemäß auf die Steuervorrichtung und die Gasturbine übertragen.

[0011] Unter Spaltminimierung wird hierbei ein axialer Versatz des Rotors der Gasturbine gegen die Strömungsrichtung verstanden, welcher Versatz mit Hilfe insbesondere der hydraulischen Mittel zum Einstellen des Spaltes zwischen dem Rotor und dem Gehäuse durchgeführt wird. Der Begriff HCO wird im weiteren Text mit dem Begriff Spaltminimierung gleichgesetzt. Die Spaltminimierung bzw. die HCO-Funktion kann dabei aktiviert (der Rotor ist zum Gehäuse hin verschoben) oder deaktiviert werden.

[0012] Unter "aktiviert wird" bzw. "deaktiviert wird" wird nicht alleine das Ein- bzw. Ausschalten der HCO verstanden, sondern im Falle, dass die Spaltminimierung bereits aktiv ist, ist "aktiviert werden" gleichzusetzen mit "aktiviert bleiben". Das Gleiche bezieht sich auf eine bereits ausgeschaltete Spaltminimierung, in diesem Fall bedeutet "deaktiviert werden" auch "deaktiviert bleiben".

[0013] Die Erfindung basiert auf der Überlegung, eine neue HCO Logik bereitzustellen, die vor allem einfach und robust ist, jedoch die Gefahren in den Betriebsphasen mit eingeschalteter Spaltoptimierung minimieren kann. Hierzu wurden zahlreiche Untersuchungen von transienten Manövern mittels Computersimulation durchgeführt, welche die Grundlage für die verbesserte HCO Logik bilden.

[0014] Für die optimierte Spalteinstellung wird ein Betriebsparameter herangezogen, mit dessen Hilfe der Betriebszustand der Gasturbine erfasst wird. Als Betriebsparameter kann z.B. die Leistung der Gasturbine, eine normierte relative Leistung, Temperaturen oder Drücke entlang des Hauptgaskanals oder auch Temperatur- und Druckverhältnisse verwendet werden. Der Betriebsparameter ist dabei so gewählt, dass er auf eine Laständerung reagiert.

[0015] Der Istwert des Betriebsparameters wird laufend erfasst, wobei "laufend" sowohl der Fall einer kontinuierlichen, ununterbrochenen, direkten Messung oder Berechnung aus Messdaten, als auch der Fall einer direkten Messung oder Berechnung aus Messdaten in kurzen Zeitabständen umfasst. Der aktuell erfasste Istwert wird mit dem unteren und dem oberen Schwellwert verglichen, wobei der Verlauf des Istwerts in mindestens drei Betriebsregime oder Bereiche unterteilt wird: in einen unteren, einen mittleren und einen oberen Bereich.

[0016] Ergänzend dazu wird ein Maximalwert des Istwerts über eine Zeitspanne in der unmittelbaren Vergangenheit erfasst. Auf Basis des Maximalwerts wird ein Grenzwert bestimmt, der dann herangezogen wird, wenn sich der Istwert im mittleren Bereich zwischen dem unteren und dem oberen Schwellwert befindet.

[0017] Im niedrigen Lastbereich wird die Gasturbine aufgrund der Schadstoffemissionen und des niedrigen Wirkungsgrades, wenn überhaupt, meistens nur sehr kurze Zeit betrieben. Somit trägt der Wirkungsgrad in diesem Lastbereich nur sehr vernachlässigbar zu dem Gesamtwirkungsgrad über den Betriebszyklus der Maschine bei. Insofern besteht kein Erfordernis zur Aktivierung der HCO in diesem schwierigen Umfeld. Aus diesem Grund wird der untere Schwellwert für den Betriebsparameter definiert. Im unteren Bereich, unterhalb des unteren Schwellwerts, wird daher die Spaltminimierung deaktiviert oder bleibt deaktiviert, falls sie noch nicht eingeschaltet war oder bereits ausgeschaltet wurde.

[0018] Die durchgeführten Analysen zeigen, dass es im Bereich hoher Lasten der Gasturbine, in welchem Bereich die HCO in der Regel eingeschaltet ist, selbst bei Lastschwankungen eine Nachführung bzw. Anpassung der HCO nicht erforderlich ist. Auch ein Anfahren aus einem Niedriglastbereich ist unkritisch für den Einsatz der Spaltminimierung. Hierzu wird der obere Schwellwert für den Betriebsparameter definiert. Im oberen Bereich, oberhalb des oberen Schwellwerts, wird die Spaltminimierung daher aktiviert oder bleibt aktiviert, wenn sie bereits eingeschaltet war.

[0019] Weiterhin zeigen die Analysen, dass es insbesondere die großen Lastreduzierungen im mittleren Bereich sind, die zu einer transienten Spaltverkleinerung führen und mit denen somit eine HCO Deaktivierung einhergehen sollte. Um solche große Lastsprünge zu erfassen, wird das Verhältnis von Istwert des Betriebsparameters zum Maximalwert des Betriebsparameters aus der unmittelbaren Vergangenheit berücksichtigt. Unterschreitet die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Istwert ein lastabhängiges Niveau, welches durch den Grenzwert definiert ist, ist die Spaltminimierung zu deaktivieren. Ansonsten kann die HCO aktiviert werden bzw. bleiben. Mit anderen Worten wird im mittleren Bereich zwischen dem unteren und dem oberen Schwellwert für den Betriebsparameter die HCO-Funktion in Abhängigkeit des Verhaltens der Gasturbine in der vordefinierten Zeitspanne aktiviert oder deaktiviert. Hierzu wird der Grenzwert des Betriebsparameters herangezogen, der vom Maximalwert abhängig ist. Wenn der Istwert oberhalb des Grenzwertes liegt, d.h. zwischen dem Grenzwert und dem oberen Schwellwert, wird oder bleibt die Spaltminimierung aktiviert. Wenn der Istwert jedoch unterhalb des Grenzwertes, d.h. zwischen dem unteren Schwellwert und dem Grenzwert liegt, wird oder bleibt die Spaltoptimierung deaktiviert.

[0020] Durch das vorgeschlagene Verfahren erfolgt eine sehr präzise Aktivierung der HCO-Funktion, wodurch im Betrieb der Gasturbine mehrere HCO-Aktivierungsstunden dazu gewonnen werden, was sich positiv auf den Wirkungsgrad der Gasturbine auswirkt. Durch das Verfahren ist die Komplexität der Unterteilung der Betriebsregime der Gasturbine auf nur drei Fälle beschränkt, in denen die HCO-Logik entscheiden muss, ob die HCO eingeschaltet oder ausgeschaltet wird. Die oben beschriebene HCO-Logik bietet zudem eine bessere Übereinstimmung mit dem Maschinenverhalten und ist unabhängig von einer aktiven Spaltmessung.

[0021] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird als Betriebsparameter die relative Leistung verwendet, welche auf die Nennleistung der Gasturbine normiert ist. Die relative Leistung ist direkt an die absolute Leistung gekoppelt, welche in der Steuerung der Gasturbine gut verfügbar ist und keinen zusätzlichen Hardware-Aufwand erfordert, um erfasst zu werden.

[0022] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Zeitspanne zwischen einigen zig Minuten und einigen wenigen Stunden, insbesondere zwischen 30 min und 90 min. Die Zeitspanne ist durch die Reaktionszeit der Turbine bedingt und ist somit maschinenabhängig. Die Zeitspanne ist insbesondere in der Steuerung der Gasturbine vorgegeben.

[0023] Bevorzugt liegt der untere Schwellwert bei einer relativen Leistung zwischen 30 % und 45 %. Dies bedeutet, dass die Spaltminimierung eingeschaltet wird, erst wenn mindestens 30 % der Nennleistung der Gasturbine erreicht sind. Unterhalb dieser relativen Leistung ist es vorgesehen, dass die HCO Funktion dauerhaft inaktiv ist.

[0024] Weiterhin bevorzugt liegt der obere Schwellwert bei einer relativen Leistung zwischen 50 % und 65 %. Spätestens wenn 65 % der Nennleistung der Gasturbine erreicht werden, fallabhängig kann dies auch bereits bei 50 % der Nennleistung der Gasturbine erfolgen, wird die HCO aktiviert und bleibt über dem oberen Schwellwert dauerhaft aktiv.

[0025] Nach einem Abfall der relativen Leistung, der von einem Anstieg der relativen Leistung gefolgt wird, wird die Spaltminimierung vorzugsweise verzögert aktiviert, wenn der Istwert den Grenzwert überschreitet. Durch eine zeitlich verzögerte Aktivierung der HCO wird verhindert, dass eine beträchtliche Lastdifferenz durch zügige Manöver umgangen wird. Aus diesem Grund wird eine weitere Sperre der HCO definiert, die eine HCO Aktivierung für den Zeitraum von einigen wenigen Minuten bis maximal 30 Minuten blockiert.

[0026] Im Hinblick auf eine besonders einfache Maschinensteuerung werden zwischen dem unteren Schwellwert und dem oberen Schwellwert mehrere Stufen für den Maximalwert definiert, wobei für die Aktivierung oder Deaktivierung der Spaltminimierung lediglich berücksichtigt wird, welche die höchste Stufe ist, die vom Maximalwert in der Zeitspanne überschritten wurde. Auf diese Weise ist keine laufende Speicherung des Maximalwerts bei jeder Änderung des Maximalwerts erforderlich. Lediglich wenn, beispielsweise die Gasturbine in eine höhere Leistungsstufe steigt, wird festgehalten, dass die Gasturbine über diesem Level betrieben wurde. Eine solche Vorgehensweise stellt eine weitere Vereinfachung bei der Bestimmung des Grenzwertes dar, da dadurch der Maximalwert über eine längere Zeit konstant bleibt.

[0027] Bevorzugt ist die Differenz zwischen dem Grenzwert und dem Maximalwert vordefiniert. Aus praktischen Gründen ist der Zusammenhang Maximalwert und dem Grenzwert insbesondere in Form einer Tabelle vorgegeben. Für die Anwendung ist dies vollkommen ausreichend, und sehr zuverlässig und kontrollierbar. Es ist somit lediglich erforderlich, den Maximalwert des Betriebsparameters zu kennen, um schnell und ohne großen rechnerischen Aufwand den Grenzwert zu bestimmen. Im Falle, dass der mittlere Bereich in mehrere Stufen unterteilt ist, ist vorzugsweise für jede Stufe eine Differenz zwischen dem Grenzwert und dem Maximalwert vordefiniert. Die jeweiligen Differenzen sind in der Tabelle erfasst.

[0028] Gemäß einer alternativen Ausführung wird die Differenz zwischen dem Grenzwert und dem Maximalwert rechnerisch bestimmt. Dies erfolgt insbesondere nach einer in der Steuerung hinterlegten Formel.

[0029] Um einen maximalen Wirkungsgrad im Betrieb der Gasturbine mit aktiver Spaltminimierung durch eine maximale zeitliche Ausnutzung der Spaltminimierung zu erreichen, wird das Verfahren im Betrieb der Gasturbine vorteilhafterweise kontinuierlich durchgeführt, sobald die Gasturbine in Betrieb genommen wird.

[0030] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
FIG 1
die Aufteilung der relativen Leistung einer Gasturbine in drei Bereiche bezüglich der HCO-Aktivierung, und
FIG 2
einen Ausschnitt vom Verlauf der relativen Leistung der Gasturbine über die Zeit.


[0031] Gleiche Bezugszeichen haben in den Figuren die gleiche Bedeutung.

[0032] In FIG 1 ist eine graphische Darstellung der drei Leistungsbereiche gezeigt, in welche die Leistung einer nicht näher gezeigten Gasturbine gemäß der neuen HCO Logik unterteilt ist und welche durch unterschiedliche Betriebsregime gekennzeichnet ist. Auf die X-Achse ist die relative Leistung PREL aufgetragen, welche durch eine aktuelle Leistung gebildet ist, die durch die Nennleistung der Gasturbine normiert ist. Auf der Y-Achse ist der Maximalwert der relativen Leistung PMAX der Gasturbine aufgetragen. Die drei Bereiche U, M und O auf der X-Achse sind durch einen unteren Schwellwert PU und einen oberen Schwellwert PO voneinander getrennt. Zwischen Null und dem unteren Schwellwert PU ist der Leistungsbereich mit U gekennzeichnet. Oberhalb des oberen Schwellwerts PO ist der Leistungsbereich mit O gekennzeichnet. Zwischen dem unteren Schwellwert PU und dem oberen Schwellwert PO befindet sich der mittlere Bereich M, in dem ein Grenzwert PG liegt. Die Schwellwerte PU und PO sind maschinenspezifisch und sind in der Steuerung der Gasturbine, die in einer nicht gezeigten Steuerungsvorrichtung enthalten ist, hinterlegt. Beispielsweise beträgt PU=40 % und PO=60 %. Diese Zahlenwerte können ggf. auch geändert werden.

[0033] Die Linie F, welche sich über dem mittleren Bereich M erstreckt, zeigt die Abhängigkeit des Grenzwerts PG vom Maximalwert PMAX. Diese Abhängigkeit ist im gezeigten Ausführungsbeispiel in einer Tabelle hinterlegt, auf welche die Steuerung zugreifen kann.

[0034] Die Entscheidung, ob die HCO aktiviert oder deaktiviert wird bzw. aktiv oder inaktiv bleibt, basiert auf der Entwicklung eines Istwerts PI der relativen Leistung PREL. Hierzu wird für eine Zeitspanne, welche z.B. stets der letzten Stunde entspricht, der Maximalwert PMAX des Istwerts PI (siehe FIG 2) erfasst. Die Zeitspanne ist ebenfalls in der Steuerung hinterlegt und ist maschinenspezifisch. Die Zeitspanne kann auch kürzer als 1 Stunde sein (z.B. werden die Messungen der relativen Leistung PREL aus den letzten 45 min herangezogen) oder auch länger sein (z.B. 90 min).

[0035] Wenn der Istwert PI im unteren Bereich U unterhalb des unteren Schwellwerts PU liegt, schaltet die Steuerung die Spaltminimierung aus oder, falls die Spaltminimierung bereits inaktiv ist, bleibt sie ausgeschaltet.

[0036] Wenn der Istwert PI im oberen Bereich O oberhalb des oberen Schwellwerts PO liegt, schaltet die Steuerung die Spaltminimierung ein, oder, falls die Spaltminimierung bereits aktiv ist, bleibt sie eingeschaltet.

[0037] Im mittleren Bereich M wird die Spaltminimierung ein- oder ausgeschaltet in Abhängigkeit davon, ob der Istwert im Bereich M' unterhalb des Grenzwerts PG oder im Bereich M" oberhalb des Grenzwerts PG liegt. Der Grenzwert PG, wie bereits erläutert, richtet sich dabei nach dem der Maximalwert PMAX der Maximalleistung PMAX in der letzten Stunde.

[0038] Zur Vereinfachung der Erfassung des Maximalwerts PMAX können zudem auf der Y-Achse mehrere Stufen für den Maximalwert PMAX definiert werden, wobei für die Aktivierung oder Deaktivierung der Spaltminimierung lediglich berücksichtigt wird, welche die höchste Stufe ist, die vom Maximalwert PMAX in der letzten Stunde überschritten wurde. Beispielsweise können zwischen 3 und 10 solcher Stufen definiert sein, die auch unterschiedlich groß sein können. Insbesondere sieht dabei die Linie F für jede Stufe etwas anders aus, d.h. die vordefinierte oder berechnete Differenz zwischen dem Grenzwert PG und dem Maximalwert PMAX kann von Stufe zu Stufe variieren.

[0039] Darüber hinaus kann eine weitere Sperre der HCO eingebaut werden, welche die HCO-Aktivierung für z.B. 15 min blockiert. Die Sperre greift insbesondere nach einem erheblichen Last-bzw. Leistungsanstieg im mittleren Bereich M oder im oberen Bereich O, der auf einen erheblichen Last- bzw. Leistungsabfall in den unteren Bereich U folgt.

[0040] Dieser Fall ist in FIG 2 gezeigt, in welcher die relative Leistung PREL über der Zeit t aufgetragen ist. Bis zum Zeitpunkt t1 ist der Istwert PI im Wesentlichen konstant und liegt im oberen Leistungsbereich O, in welchem die HCO aktiv ist. Zwischen t1 und t3 fällt PI rasant ab, bis ein Wert unterhalb des unteren Schwellwerts PU erreicht ist. Beim Unterschreiten des Grenzwerts PG im mittleren Bereich M zum Zeitpunkt t2 wird dabei die Spaltminimierung abgeschaltet. Zwischen t3 und t4 bleibt der Istwert PI im unteren Bereich U und somit bleibt die HCO inaktiv. Zwischen t4 und t7 steigt der PI stetig an, wobei zum Zeitpunkt t5 der Grenzwert PG erneut überschritten wird. Jedoch löst dies noch keine Aktivierung der HCO in t5 aus, sondern die Spaltminimierung erfolgt erst nach z.B. weiteren 15 min, zum Zeitpunkt t6, obwohl der Istwert PI die ganze Zeit im Bereich M" liegt. Zum Zeitpunkt t7 befindet sich der Istwert PI erneut auf dem Niveau des Ausgangszustands der Gasturbine gemäß FIG 2.

[0041] Würde nach t4 vor dem Aktivieren der HCO der Istwert PI z.B. erneut abfallen, würde dies unter Umständen PMAX aus der letzten Stunde beeinflussen, was wiederum zu einem neuen Grenzwert PG führen könnte.


Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung einer Spaltminimierung eines einstellbaren Spalts zwischen einem Rotor und einem Gehäuse einer Gasturbine, wobei die Gasturbine Mittel, insbesondere hydraulische Mittel, für eine Spalteinstellung umfasst, gekennzeichnet durch
folgende Schritte:

- laufend wird ein Istwert (PI) eines Betriebsparameters ermittelt und mit einem unteren Schwellwert (PU) und einem oberen Schwellwert (PO) verglichen,

- über eine vorgegebene Zeitspanne wird ein Maximalwert (PMAX) des Istwertes (PI) bestimmt,

- ein Grenzwert (PG), der zwischen dem unteren Schwellwert (PU) und dem oberen Schwellwert (PO) liegt, wird bestimmt, wobei der Grenzwert (PG) um eine Differenz kleiner ist als der Maximalwert (PMAX),

wobei beim Vergleich des Istwerts (PI) mit dem unteren Schwellwert (PU) und dem oberen Schwellwert (PO), wenn der Istwert (PI) :

- unterhalb des unteren Schwellwerts (PU) liegt, die Spaltminimierung deaktiviert wird,

- oberhalb des oberen Schwellwerts (PO) liegt, die Spaltminimierung aktiviert wird,

- zwischen dem unteren Schwellwert (PU) und dem oberen Schwellwert (PO) liegt, die Spaltminimierung aktiviert wird, wenn der Istwert (PI) oberhalb des Grenzwertes (PG) liegt und deaktiviert wird, wenn der Istwert (PI) unterhalb des Grenzwerts (PG) liegt.


 
2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Betriebsparameter die relative Leistung (PREL) verwendet wird, welche auf die Nennleistung der Gasturbine normiert ist.
 
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Zeitspanne, in welcher der Maximalwert (PMAX) bestimmt wird, zwischen einigen zig-Minuten und einigen wenigen Stunden beträgt, insbesondere zwischen 30 min und 90 min.
 
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
wobei der untere Schwellwert (PU) bei einer relativen Leistung (PREL) zwischen 30 % und 45 % liegt.
 
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
wobei der obere Schwellwert (PO) bei einer relativen Leistung (PREL) zwischen 50 % und 65 % liegt.
 
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
wobei nach einem Abfall der relativen Leistung (PREL), der von einem Anstieg der relativen Leistung (PREL) gefolgt wird, die Spaltminimierung verzögert aktiviert wird, wenn der Istwert (PI) den Grenzwert (PG) überschreitet.
 
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zwischen dem unteren Schwellwert (PU) und dem oberen Schwellwert (PO) mehrere Stufen für den Maximalwert (PMAX) definiert werden, wobei für die Aktivierung oder Deaktivierung der Spaltminimierung lediglich berücksichtigt wird, welche die höchste Stufe ist, die vom Maximalwert (PMAX) in der Zeitspanne überschritten wurde.
 
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei die Differenz zwischen dem Grenzwert (PG) und dem Maximalwert (PMAX) vordefiniert ist.
 
9. Verfahren nach Anspruch 7 und Anspruch 8,
wobei für jede Stufe eine Differenz zwischen dem Grenzwert (PG) und dem Maximalwert (PMAX) vordefiniert ist.
 
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Differenz zwischen dem Grenzwert (PG) und dem Maximalwert (PMAX) rechnerisch bestimmt wird.
 
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei im Betrieb der Gasturbine das Verfahren kontinuierlich durchgeführt wird.
 
12. Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
 
13. Gasturbine mit einer Steuervorrichtung nach Anspruch 12.
 




Zeichnung







Recherchenbericht









Recherchenbericht




Angeführte Verweise

IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente