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(11) | EP 4 438 858 A2 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | VERFAHREN ZUR DURCHFÜHRUNG VON SERVICEMASSNAHMEN AN EINER ENERGIEUMWANDLUNGSANLAGE UND ENERGIEUMWANDLUNGSANLAGE |
| (57) Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung von Servicemaßnahmen von Energieerzeugungsanlagen.
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[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Servicemaßnahmen an einer Energieumwandlungsanlage und eine Energieumwandlungsanlage.
[0003] Dies können Maschinen zur Grundlastversorgung sein oder zum Ausgleich von Lastwechseln, insbesondere aufgrund von erneuerbaren Energien, deren Input ins Stromnetz variieren kann. Anforderungen können verschiedene Standorte, Kühlmöglichkeiten, Brennstoffe usw. sein.
[0004] Darüber hinaus gibt es auch verschiedene Anforderungen an die gewünschten Serviceintervalle oder an Modifikationen und Verbesserungen aufgrund verschiedener Ausgangsmodelle.
[0005] Es ist daher Aufgabe der Erfindung Modifikationen aufzuzeigen, die verschiedenen Einsatzbedingungen oder Anforderungen des Kunden entsprechen.
[0006] Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Energieumwandlungsanlage gemäß Anspruch 10, bei dem eine entsprechende vorhandene Gasturbine bereitgestellt bzw. entsprechend modifiziert ist oder neu hergestellt wird.
[0007] In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
[0008] Es zeigen die
- Figur 1
- eine Gasturbine,
- Figur 2
- eine Brennkammer,
- Figur 3
- eine Turbinenlaufschaufel,
- Figur 4
- eine Liste von Superlegierungen,
- Figur 5
- eine Gasturbine im Querschnitt mit einem verbesserten Lager,
- Figur 6
- einen Querschnitt einer Gasturbine mit verbesserten Brennern,
- Figur 7
- ein Gehäuse eines Kompressors im Querschnitt mit einer Gasturbine,
- Figur 8
- einen Querschnitt einer Gasturbine mit jeweils einem Leit- und Laufschaufelbereich in den Stufen,
- Figur 9
- eine Turbinenschaufel mit Kühllöchern an den Seitenflächen,
- Figur 10
- eine gekühlte Spitze einer Turbinenschaufel,
- Figur 11
- einen Schaufelträger einer hinteren Turbinenstufen,
- Figur 12
- einen Übergang von Brennkammerstein zur Leitschaufel,
- Figur 13
- eine Dichtungsanordnung eines Leitschaufelträgers,
- Figur 14
- Brennkammersteine in einer Brennkammer mit Spoilereffekt,
- Figur 15
- einen Brennkammerstein,
- Figur 16, 17
- jeweils einen Spalt zwischen zwei Brennkammersteinen gemäß Figur 15,
- Figur 18, 19
- ein Gehäuse mit der Einbringung einer zusätzlichen Dichtung,
- Figur 20, 21
- einen Brenner mit modifizierten Leitschaufeln des Swirlers,
- Figur 22
- ein veränderter Fuß einer Dampfturbine,
- Figur 23
- eine Vorrichtung zur Überwachung der Verbrennungsdynamik,
- Figur 24
- zeigt eine Energieerzeugungsanlage.
[0011] Die Gasturbinen-Maschine 100 weist im Inneren einen um eine Rotationsachse 102 drehgelagerten Rotor 103 mit Turbinenlaufschaufel 120 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird.
[0012] Entlang des Rotors 103 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 104, ein Kompressor 105, eine beispielsweise torusartige Brennkammer 110, insbesondere Ringbrennkammer, mit mehreren koaxial angeordneten Brennern 107, eine Turbine 108 und das Abgasgehäuse 109.
[0013] Die Ringbrennkammer 110 kommuniziert mit einem vorzugsweise ringförmigen Heißgaskanal 111. Dort bilden beispielsweise vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 112 die Turbine 108.
[0015] In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums 113 gesehen folgt im Heißgaskanal 111 einer Leitschaufelreihe 115 eine aus Laufschaufeln 120 gebildete Laufschaufelreihe 125.
[0016] Die Leitschaufeln 130 sind dabei an einem Gasturbinengehäuse 138 eines Stators 143 befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 120 einer Laufschaufelreihe 125 beispielsweise mittels einer Turbinenscheibe 133 am Rotor 103 angebracht sind.
[0017] An dem Rotor 103 angekoppelt ist ein Generator 5 (Fig. 24) oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt).
[0018] Während des Betriebes der Gasturbine 100 wird vom Kompressor 105 durch das Ansauggehäuse 104 Luft 135 angesaugt und verdichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Kompressors 105 bereitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 107 in einer Brennkammer 110 geführt und dort mit einem Brennmittel vermischt. Das Gemisch wird dann unter Bildung des Arbeitsmediums 113 in der Brennkammer 110 verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsmedium 113 entlang des Heißgaskanals 111 vorbei an den Leitschaufeln 130 und den Laufschaufeln 120. An den Laufschaufeln 120 entspannt sich das Arbeitsmedium 113 impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 120 den Rotor 103 antreiben und dieser die an ihn angekoppelte Arbeitsmaschine.
[0019] Die dem heißen Arbeitsmedium 113 ausgesetzten Bauteile unterliegen während des Betriebes der Gasturbine 100 thermischen Belastungen. Die Leitschaufeln 130 und Laufschaufeln 120 der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 113 gesehen ersten Turbinenstufe 112 werden neben den die Brennkammer 110 auskleidenden Hitzeschildelementen am meisten thermisch belastet.
[0020] Um den dort herrschenden Temperaturen standzuhalten, können diese mittels eines Kühlmittels gekühlt werden.
[0021] Ebenso können Substrate der Bauteile eine gerichtete Struktur aufweisen, d.h. sie sind einkristallin (SX-Struktur) oder weisen nur längsgerichtete Körner auf (DS-Struktur).
[0022] Als Material für die Bauteile, insbesondere für die Turbinenschaufel 120, 130 und Bauteile der Brennkammer 110 werden beispielsweise eisen-, nickel- oder kobaltbasierte Superlegierungen verwendet.
[0023] Solche Superlegierungen sind vorzugsweise aus der EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt bzw. in Figur 4 aufgelistet.
[0024] Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion aufweisen: MCrAlX; M ist zumindest ein Element der Gruppe Kobalt (Co), Nickel (Ni), X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Tantal (Ta) und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden oder Hafnium (Hf) oder Eisen (Fe). Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 oder EP 1 306 454 A1.
[0025] Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, und besteht beispielsweise aus ZrO2, Y2O3-ZrO2, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid und/oder Erbiumoxid und/oder Ytterbiumoxid.
[0026] Die Leitschaufel 130 weist einen dem Gasturbinengehäuse 138 der Turbine 108 zugewandten Leitschaufelfuß (hier nicht dargestellt) und einen dem Leitschaufelfuß gegenüberliegenden Leitschaufelkopf auf. Der Leitschaufelkopf ist dem Rotor 103 zugewandt und an einem Befestigungsring 140 des Stators 143 festgelegt.
[0028] Die Brennkammer 110 ist beispielsweise als so genannte Ringbrennkammer ausgestaltet, bei der eine Vielzahl von in Umfangsrichtung um eine Rotationsachse 102 herum angeordneten Brennern 107 in eine gemeinsame Brennkammer 110 münden, die Flammen 156 erzeugen. Dazu ist die Brennkammer 110 in ihrer Gesamtheit als ringförmige Struktur ausgestaltet, die um die Rotationsachse 102 herum positioniert ist.
[0029] Zur Erzielung eines vergleichsweise hohen Wirkungsgrades ist die Brennkammer 110 für eine vergleichsweise hohe Temperatur eines Arbeitsmediums von etwa 1273K bis 1873K ausgelegt. Um auch bei diesen, für die Materialien ungünstigen Betriebsparametern eine vergleichsweise lange Betriebsdauer zu ermöglichen, ist die Brennkammerwand 153 der Brennkammer 110 auf ihrer dem Arbeitsmedium zugewandten Seite mit einer aus Hitzeschildelementen 155 gebildeten Innenauskleidung versehen. Jedes Hitzeschildelement 155 aus einer Legierung ist arbeitsmediumseitig mit einer besonders hitzebeständigen Schutzschicht (MCrAlX-Schicht und/oder keramische Beschichtung) ausgestattet oder ist aus hochtemperaturbeständigem Material (massive keramische Steine) gefertigt.
[0030] Diese Schutzschichten der metallischen Hitzeschildelemente 155 können ähnlich der Turbinenschaufeln sein, also bedeutet beispielsweise MCrAlX: M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium (Si) und/oder Tantal (Ta) und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden oder Hafnium (Hf) und/oder Eisen (Fe). Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 oder EP 1 306 454 A1.
[0031] Auf der MCrAlX kann noch eine beispielsweise keramische Wärmedämmschicht vorhanden sein und besteht beispielsweise aus ZrO2, Y2O3-ZrO2, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Erbiumoxid, Ytterbiumoxid und/oder Hafniumoxid.
[0032] Viele Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärmedämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Körner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen.
[0033] Wiederaufarbeitung (Refurbishment) bedeutet, dass Hitzeschildelemente 155 nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von Schutzschichten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen). Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidationsschichten bzw. -produkte. Gegebenenfalls werden auch noch Risse in dem Hitzeschildelement 155 repariert. Danach erfolgt eine Wiederbeschichtung der Hitzeschildelemente 155 und ein erneuter Einsatz der Hitzeschildelemente 155.
[0034] Aufgrund der hohen Temperaturen im Inneren der Brennkammer 110 kann zudem für die Hitzeschildelemente 155 bzw. für deren Halteelemente ein Kühlsystem vorgesehen sein. Die Hitzeschildelemente 155 sind dann beispielsweise hohl und weisen ggf. noch in den Brennkammerraum 154 mündende Kühllöcher (nicht dargestellt) auf.
[0035] Die Figur 3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Laufschaufel 120 oder Leitschaufel 130 einer Strömungsmaschine, die sich entlang einer Längsachse 121 erstreckt.
[0036] Die Strömungsmaschine kann eine Gasturbine eines Flugzeugs oder eines Kraftwerks zur Elektrizitätserzeugung, eine Dampfturbine oder ein Kompressor sein.
[0037] Die Schaufel 120, 130 weist entlang ihrer Längsachse aufeinander folgend einen Befestigungsbereich 400, eine daran angrenzende Schaufelplattform 403 sowie ein Schaufelblatt 406 und eine Schaufelspitze 415 auf.
[0038] Als Leitschaufel 130 kann sie an ihrer Schaufelspitze 415 eine weitere Plattform aufweisen (nicht dargestellt).
[0039] Im Befestigungsbereich 400 ist ein Schaufelfuß 183 gebildet, der zur Befestigung der Laufschaufeln 120, 130 an einer Welle oder einer Turbinenscheibe 133 (Fig. 1) dient.
[0040] Der Schaufelfuß 183 ist beispielsweise als Hammerkopf ausgestaltet. Andere Ausgestaltungen als Tannenbaum- oder Schwalbenschwanzfuß sind möglich.
[0041] Die Schaufel 120, 130 weist für ein Medium, das an dem Schaufelblatt 406 vorbeiströmt, eine Anströmkante 409 und eine Abströmkante 412 auf.
[0042] Bei herkömmlichen Schaufeln 120, 130 werden in allen Bereichen 400, 403, 406 der Schaufel 120, 130 beispielsweise massive metallische Werkstoffe, insbesondere Superlegierungen verwendet.
[0043] Solche Superlegierungen sind vorzugsweise aus der EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bzw. aus Figur 4 bekannt.
[0044] Die Schaufel 120, 130 kann hierbei durch ein Gussverfahren, auch mittels gerichteter Erstarrung, durch ein Schmiedeverfahren, durch ein Fräsverfahren oder Kombinationen daraus gefertigt sein.
[0045] Werkstücke mit einkristalliner Struktur oder Strukturen werden als Bauteile für Maschinen eingesetzt, die im Betrieb hohen mechanischen, thermischen und/oder chemischen Belastungen ausgesetzt sind.
[0046] Die Fertigung von derartigen einkristallinen Werkstücken erfolgt z.B. durch gerichtetes Erstarren aus der Schmelze. Es handelt sich dabei um Gießverfahren, bei denen die flüssige metallische Legierung zur einkristallinen Struktur, d.h. zum einkristallinen Werkstück, oder gerichtet erstarrt.
[0047] Dabei werden dendritische Kristalle entlang dem Wärmefluss ausgerichtet und bilden entweder eine stängelkristalline Kornstruktur, d.h. kolumnar, und somit Körner, die über die ganze Länge des Werkstückes verlaufen und hier, dem allgemeinen Sprachgebrauch nach, als gerichtet erstarrt bezeichnet werden, oder eine einkristalline Struktur, d.h. das ganze Werkstück besteht aus einem einzigen Kristall. In diesen Verfahren muss man den Übergang zur globulitischen (polykristallinen) Erstarrung meiden, da sich durch ungerichtetes Wachstum notwendigerweise transversale und longitudinale Korngrenzen ausbilden, welche die guten Eigenschaften des gerichtet erstarrten oder einkristallinen Bauteiles zunichtemachen.
[0048] Ist allgemein von gerichtet erstarrten Gefügen die Rede, so sind damit sowohl Einkristalle gemeint, die keine Korngrenzen oder höchstens Kleinwinkelkorngrenzen aufweisen, als auch Stängelkristallstrukturen, die wohl in longitudinaler Richtung verlaufende Korngrenzen, aber keine transversalen Korngrenzen aufweisen. Bei diesen zweitgenannten kristallinen Strukturen spricht man auch von gerichtet erstarrten Gefügen (directionally solidified structures).
[0050] Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion oder Oxidation aufweisen: insbesondere MCrAlX; M ist zumindest ein Element der Gruppe Kobalt (Co) oder Nickel (Ni), X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Tantal (Ta) und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden und/oder Hafnium (Hf) und/oder Eisen (Fe). Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 oder EP 1 306 454 A1.
[0052] Auf der MCrAlX-Schicht (als Zwischenschicht oder als äußerste Schicht) bildet sich eine schützende Aluminiumoxidschicht (TGO = thermal grown oxide layer).
[0053] Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, die vorzugsweise die äußerste Schicht ist, und besteht beispielsweise aus ZrO2, Y2O3-ZrO2, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid und/oder Erbiumoxid und/oder Ytterbiumoxid.
[0054] Die Wärmedämmschicht bedeckt die gesamte MCrAlX-Schicht. Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärmedämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Körner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen. Die Wärmedämmschicht ist also vorzugsweise poröser als die MCrAlX-Schicht.
[0055] Wiederaufarbeitung (Refurbishment) bedeutet, dass Bauteile 120, 130 nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von Schutzschichten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen). Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidationsschichten bzw. -produkte. Gegebenenfalls werden auch noch Risse im Bauteil 120, 130 repariert. Danach erfolgt eine Wiederbeschichtung des Bauteils 120, 130 und ein erneuter Einsatz des Bauteils 120, 130.
[0056] Die Schaufel 120, 130 kann hohl oder massiv ausgeführt sein. Wenn die Schaufel 120, 130 gekühlt werden soll, ist sie hohl und weist ggf. noch Kühllöcher 418 (gestrichelt angedeutet) auf.
[0057] Figur 24 zeigt beispielhaft eine Energieumwandlungsanlage 1 mit einer Anlage. Diese Anordnung gemäß Figur 24 kann in einer Energieumwandlungsanlage mehrfach vorhanden sein oder auch in abgewandelter Form.
[0058] Die Gasturbine 100 ist über ein Getriebe 4 oder eine Kupplung 4 mit einem Generator 5 zur Stromerzeugung gekoppelt.
[0060] Dampfturbinen 6 sind dann vorhanden, wenn es sich um eine Kombikraftanlage handelt. Eine Energieumwandlungsanlage 1 kann auch nur eine Gasturbine 100 ohne Dampfturbine 6 aufweisen.
[0061] An die Dampfturbine 6, falls vorhanden, ist ein Kondenser 7 angeschlossen. Das Abgas aus der Gasturbine 100 strömt über einen Diffusor 8 in eine Wärmerückgewinnungsanlage 9 aus, bei der die heiße Abluft benutzt wird zur Dampferzeugung.
[0063] Die Idee besteht darin, Servicemaßnahmen an einer Energieumwandlungsanlage durchzuführen,
wobei die Energieumwandlungsanlage
zumindest folgende Maschinen aufweist:
zumindest eine Gasturbine,
zumindest einen Generator
und optional
zumindest eine Dampfturbine,
wobei Reparaturen an der zumindest einen Maschine ausgeführt werden,
insbesondere eine defekte Komponente oder defekte Komponenten der zumindest einen Maschine durch
entweder eine neue, gleiche Komponente oder neue, gleiche Komponenten ersetzt wird
oder werden
und/oder
repariert wird oder werden,
und
wobei bei der Durchführung dieser Reparaturen
weitere Maßnahmen zur Lebensdauerverlängerung von Maschinen oder deren Komponenten
und/oder
weitere Maßnahmen zur Optimierung (Effizienz) von Maschinen oder deren Komponenten
durchgeführt werden.
[0064] Insbesondere umfassen die defekten Komponenten Turbinenschaufeln oder deren Beschichtungen
und/oder
Brenner oder Brennerkomponenten
und/oder
Kompressorschaufeln oder deren Beschichtungen
und/oder
Brennkammersteine.
[0066] Die defekten Komponenten können vorzugsweise nur Turbinenschaufeln oder deren Beschichtungen
sowie Brenner oder Brennerkomponenten umfassen.
[0067] Als weitere Maßnahmen werden vorzugsweise nur Maßnahmen zur Lebensdauerverlängerung durchgeführt.
[0069] Ebenso können vorzugsweise als weitere Maßnahmen Maßnahmen zur Lebensdauerverlängerung von Komponenten und Maßnahmen zur Optimierung von Komponenten durchgeführt werden.
[0070] Bei den Servicemaßnahmen wird vorzugsweise zumindest eine, insbesondere mindestens zwei gleiche,
oder
zumindest zwei verschiedene
[0071] Maßnahmen zur Lebensdauerverlängerung von Maschinen oder deren Komponenten aus der Gruppe:
Lager des Rotors, Brenner, Kompressorschaufel, Kompressorgehäuse, Turbinenschaufeln, Gasturbinengehäuse, Schaufelträger, Hitzeschilde oder Brennkammersteine, Dichtungen, Übergang Brennkammer - Turbine, Kühlung und/oder Überwachungseinrichtungen,
ausgeführt werden.
[0072] Bei den Servicemaßnahmen wird vorzugsweise zumindest eine, insbesondere mindestens zwei gleiche
oder
zumindest zwei verschiedene
Maßnahmen zur Optimierung von Maschinen oder deren Komponenten aus der Gruppe:
Effizienzsteigerung, Kühlungsverbesserung,
Brenner, Kompressorschaufel, Kompressorgehäuse, Turbinenschaufeln, Gasturbinengehäuse, Schaufelträger, Hitzeschilde oder Brennkammersteine, Dichtungen und/oder Übergang Brennkammer - Turbine,
ausgeführt werden.
[0073] Die einzelnen Maßnahmen sind im Folgenden näher beschrieben, die beliebig, je nach Anforderung, miteinander kombiniert werden können:
- Verfahren zur Änderung einer Gasturbinen-Maschine,
die zumindest aufweist:einen Kompressor
eine Brennkammer
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
und zumindest ein Rotorlager des Rotors am Anfang des Kompressors in einer Strömungsrichtung der Gasturbinen-Maschine gesehen,
wobei das Rotorlager ausgewechselt wird,
wobei das neue Rotorlager mindestens 5% länger ist oder
dass ein neues, mindestens 370mm langes Rotorlager eingebaut wird,
insbesondere wobei das neue Rotorlager maximal 500mm lang ist,
- Verfahren zur Änderung einer Gasturbinen-Maschine,
die zumindest aufweist:einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
zumindest einen Brenner für die Brennkammer,
bei dem die Brennstoff zuführenden Mittel,
insbesondere Rohre,
zumindest teilweise, insbesondere vollständig,
innen mit einer Diffusionsbeschichtung versehen werden,
insbesondere alitiert werden,
oder die Brennstoff zuführenden Mittel,
insbesondere Rohre mit einer Diffusionsbeschichtung im Inneren,
insbesondere innenalitiert,
eingebaut werden,
- Verfahren zur Änderung einer Gasturbinen-Maschine,
die zumindest aufweist:einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
wobei der Kompressor ein Kompressorgehäuse aufweist,
das zweiteilig ausgebildet ist oder wird, und
insbesondere bei dem ein inneres Kompressorgehäuse als Schaufelträger aus einem ersten Material,
insbesondere aus Stahl eingebaut wird,
ganz insbesondere aus Stahlguss eingebaut wird,
und der äußere Kompressorgehäuse als Schaufelträger ein vom ersten Material deutlich verschiedenes zweites Material,
insbesondere Grauguss aufweist,
oderbei dem das innere Kompressorgehäuse Grauguss aufweist oder durch Grauguss ersetzt wird,
- Verfahren zur Änderung einer Gasturbinen-Maschine,
die zumindest aufweist:einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
mit Stufen (I, II, III, IV) von Lauf- und Leitschaufeln, wobei hochtemperaturbeständigere Lauf- und Leitschaufeln, insbesondere in den Stufen (I, II),
eingebaut werden,
die insbesondere eine verbesserte Kühlung aufweisen, oder
bei dem die Lauf- oder Leitschaufeln im Heißgaskanal (111) eine gerichtet erstarrte Mikrostruktur in Form einer kolumnar erstarrten Mikrostruktur aufweisen,
insbesondere nur die beiden ersten Stufen (I, II),
ganz insbesondere nur die erste Stufe (I),
oderbei dem eine segmentierte keramische Schicht auf der Basis von Yttrium-stabilisiertem Zirkonoxid (HGB) auf den Lauf- und Leitschaufeln vorhanden ist oder aufgebracht wird, oder
bei dem die Lauf- und Leitschaufeln für das metallische Substrat eine einkristalline Mikrostruktur aufweisen, oder solche eingebaut werden,
insbesondere nur die ersten beiden Stufen (I, II),
oderbei dem die keramische Beschichtung teilstabilisiertes Yttrium-stabilisiertes Zirkonoxid aufweist,
mit einer Porosität von 12±4%,
odermit einer TBC ohne Segmentierung auf den Leit- oder Laufschaufeln,
oderbei dem eine Schaufelspitze in einer Vertiefung einen treppenförmigen Absatz aufweist,
der sich direkt an einen Steg der Saugseite anschließt und somit zusätzliches Material in der Vertiefung darstellt, wobei durch den Absatz eine Kühlluftbohrung aus dem Inneren der Laufschaufel heraus verläuft,
um die Schaufelspitze besser zu kühlen,
- Verfahren zur Änderung einer Gasturbinen-Maschine,
die zumindest aufweist:einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
mit Stufen (I, II, III, IV) von Lauf- und Leitschaufeln,
bei dem die Lauf- und Leitschaufeln eingebaut werden,
insbesondere in den Stufen (I, II),
die Kühllöcher an den Seitenflächen der Schaufelplattformen aufweisen,
Verfahren zur Änderung einer Gasturbinen-Maschine,
die zumindest aufweist:
einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
mit Stufen (I, II, III, IV) von Lauf- und Leitschaufeln,
wobei Laufschaufeln eingebaut werden,
wobei die Schaufelspitze der Laufschaufeln insbesondere der Stufen (I, II) gekühlt wird,
insbesondere durch Kühllöcher in der Schaufelspitze,
- Verfahren zur Änderung einer Gasturbinen-Maschine,
die zumindest aufweist:einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
mit Stufen (I, II, III, IV) von Lauf- und Leitschaufeln,
wobei Laufschaufeln der Stufe (IV) eingebaut werden, die nicht gekühlt werden,
insbesondere die Leitschaufeln der Stufe (III) auch nicht gekühlt werden,
- Verfahren zur Veränderung einer Gasturbinen-Maschine, zumindest aufweisend:
einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
bei der in Strömungsrichtung gesehen ein vorderes Plenum und ein hinteres Plenum außerhalb des Heißgaskanals vorhanden ist,
die technisch bedingt verschiedene Drücke aufweisen,
wobei das vordere Plenum in Strömungsrichtung hinter der Laufschaufel der Stufe (III) und über der Leitschaufel der Stufe (IV) vorhanden ist und
entweder
Kanäle,
die in der Mitte der Stufe (IV) zwischen Leit- und Laufschaufel vorhanden waren und vorher verwendet wurden,
um die Turbinenleit- und -laufschaufeln der Stufe (IV) zu kühlen oder
um Kühlluft zuzuführen verschlossen werden, und
ein neuer langer Kanal aus dem hinteren Plenum in dem Schaufelträger nachträglich eingebracht wird
oderein neuer Schaufelträger bereitgestellt und eingebaut wird,
der nur noch einen solchen Kanal aufweist,
- Verfahren zur Veränderung einer Gasturbinen-Maschine,
die zumindest aufweist:einen Kompressor,
eine Brennkammer mit Brennkammersteinen oder Hitzeschilden,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
wobei ein Spalt zwischen einem Hitzeschild und Leitschaufel der Stufe (I) des Motors eine Rundung am strömungsseitigen Ende des Hitzeschilds und die gegenüberliegende Rundung der Leitschaufel der Stufe (I) gleich ausgeführt wird,
um einen Überhang oder eine Hinterschneidung im Hitzeschild zu vermeiden,
in der sich Schmutz ansammeln könnte oder Erosion sich ausbildet,
- Verfahren zur Änderung einer Gasturbinen-Maschine, zumindest aufweisend:
einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
wobei ein Leitschaufelträger mit einer Dichtungsanordnung aus Elementen eingebaut oder modifiziert wird,
die zu einem geringeren Kühlluftverbrauch führt,
wobei die einzelnen Elemente des Leitschaufelträgers einen Spalt aufweisen,
der Labyrinth- oder S-förmig ausgebildet ist,
wobei das in Strömungsrichtung vordere Element eine erste Nase aufweist und das zweite in Strömungsrichtung hintere Element eine darüber ausgebildete zweite Nase aufweist,
so dass ein S-förmiger Spalt gebildet wird,
wodurch die Öffnung des Spaltes im Heißgaskanal in Strömungsrichtung gesehen hinten liegt,
- Verfahren zur Änderung einer Gasturbinen-Maschine,
die zumindest aufweist:einen Kompressor,
eine Brennkammer mit Hitzeschilden oder Brennkammersteinen, einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
wobei Brennkammersteine eingebaut werden, die so ausgebildet sind,
dass sie einen Spoilereffekt generieren,
- Verfahren zur Veränderung einer Gasturbinen-Maschine,
die zumindest aufweist:einen Kompressor,
eine Brennkammer mit Brennkammersteinen,
einen Heißgaskanal mit einem Rotor,
wobei Brennkammersteine eingebaut werden,
die auf zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Brennkammersteins zwei voneinander getrennte Vertiefungen aufnehmen,
die zum Eingriff eine mechanische Umklammerung von der Rückseite des Brennkammersteins dienen,
- Verfahren zur Veränderung einer Gasturbinen-Maschine,
die zumindest aufweist:einen Kompressor,
eine Brennkammer mit Brennkammersteinen,
ein Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
ein Gehäuseteil für den Heißgaskanal,
wobei in die Kontaktfläche eine Vertiefung für eine Dichtung eingelegt wird und das Gehäuse wieder verschlossen wird,
- Verfahren zur Veränderung einer Gasturbinen-Maschine, die zumindest aufweist
einen Kompressor,
eine Brennkammer mit Brennkammersteinen und Brennern, einen Heißgaskanal mit einem Rotor,
wobei veränderte Leitschaufeln in den Swirler des Brenners eingebaut werden,
die gegenüber den früheren Leitschaufeln einen geringeren Öffnungswinkel haben,
sowie eine Abströmkante bezogen auf die Längsachse des Schaufelblatts verdreht ist,
- Verfahren zur Veränderung einer Gasturbinen-Maschine,
die zumindest aufweist
einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
wobei nachträglich ein System zur Überwachung der Verbrennungsdynamik und Verbrennungsbeschleunigungen von der Brennkammer und Brenner installiert wird, um Verbrennungsinstabilitäten zu reduzieren oder zu vermeiden,
- Verfahren zur Veränderung einer Dampfturbine,
die mit einer Gasturbine unmittelbar verbunden ist, wobei die Dampfturbine Turbinenschaufeln aufweist,
wobei die Turbinenschaufel einen Fuß mit Vertiefungen aufweist,
wobei die Vertiefungen gegenüber den zuvor eingebauten und auszuwechselnden Turbinenschaufeln einen größeren Radius aufweisen.
[0074] Folgende Maschinentypen werden damit vorzugsweise erzielt:
- Gasturbinen-Maschine,
zumindest aufweisend:einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
und zumindest ein Rotorlager des Rotors am Anfang des Kompressors in einer Strömungsrichtung der Gasturbinen-Maschine gesehen,
wobei das Rotorlager mindestens 370mm lang ist,
insbesondere maximal 500mm lang ist,
- Gasturbinen-Maschine,
zumindest aufweisend:einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor, zumindest einen Brenner für die Brennkammer,
bei dem die Brennstoff zuführenden Mittel,
insbesondere Rohre,
zumindest teilweise, insbesondere vollständig,
innen eine Diffusionsbeschichtung aufweisen,
insbesondere alitiert sind,
- Gasturbinen-Maschine,
zumindest aufweisend:einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
wobei der Kompressor ein Kompressorgehäuse aufweist,
das zweiteilig ausgebildet ist und
ein inneres Kompressorgehäuse als Schaufelträger aufweist,
der ein erstes Material aufweist,
insbesondere Stahl,
ganz insbesondere Stahlguss aufweist,
und ein äußerer Kompressorgehäuse als Schaufelträger ein vom ersten Material deutlich verschiedenes zweites Material aufweist,
insbesondere Grauguss aufweist,
oderbei dem das innere Kompressorgehäuse als Schaufelträger Grauguss aufweist oder durch Grauguss ersetzt wird,
- Gasturbinen-Maschine,
zumindest aufweisend:einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
mit Stufen (I, II, III, IV) von Lauf- und Leitschaufeln, wobei die Turbinenlauf- und Leitschaufeln,
insbesondere der Stufen (I, II),
hochtemperaturbeständiger sind,
insbesondere eine verbesserte Kühlung aufweisen,
oderbei dem die Lauf- oder Leitschaufeln im Heißgaskanal eine gerichtet erstarrte Mikrostruktur in Form einer kolumnar erstarrten Mikrostruktur aufweisen,
insbesondere nur die beiden ersten Stufen (I, II),
ganz insbesondere nur die erste Stufe (I),
oderbei dem eine segmentierte keramische Schicht auf der Basis von Yttrium-stabilisiertem Zirkonoxid auf den Lauf- und Leitschaufeln vorhanden ist oder aufgebracht wird,
oderbei dem die Lauf- und Leitschaufeln für das metallische Substrat eine einkristalline Mikrostruktur aufweisen, oder solche eingebaut werden,
insbesondere nur die ersten beiden Stufen (I, II),
oderbei dem die keramische Beschichtung teilstabilisiertes Yttrium-stabilisiertes Zirkonoxid aufweist,
mit einer Porosität von 12±4%,
odermit einer TBC ohne Segmentierung auf den Leit- oder Laufschaufeln,
oderbei dem eine Schaufelspitze in einer Vertiefung einen treppenförmigen Absatz aufweist,
der sich direkt an einen Stege der Saugseite anschließt und somit zusätzliches Material in der Vertiefung darstellt,
wobei durch den Absatz eine Kühlluftbohrung aus dem Inneren der Laufschaufel heraus verläuft,
um die Schaufelspitze besser zu kühlen,
- Gasturbinen-Maschine,
zumindest aufweisend:einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
mit Stufen (I, II, III, IV) von Lauf- und Leitschaufeln, bei dem die Lauf- und Leitschaufeln,
insbesondere der Stufen (I, II),
Kühllöcher an den Seitenflächen der Schaufelplattformen aufweisen,
- Gasturbinen-Maschine,
zumindest aufweisend:einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
mit Stufen (I, II, III, IV) von Lauf- und Leitschaufeln,
wobei die Schaufelspitze insbesondere der Stufen (I, II) gekühlt wird,
insbesondere durch Kühllöcher in der Schaufelspitze,
- Gasturbinen-Maschine,
zumindest aufweisend
einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
mit Stufen (I, II, III, IV) von Lauf- und Leitschaufeln,
wobei die Laufschaufel der Stufe (IV) nicht gekühlt werden muss,
insbesondere die Leitschaufel der Stufe (III) nicht gekühlt wird,
- Gasturbinen-Maschine,
zumindest aufweisend:einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
bei der in Strömungsrichtung gesehen ein vorderes Plenum und ein hinteres Plenum außerhalb des Heißgaskanals vorhanden ist,
die technisch bedingt verschiedene Drücke aufweisen, wobei das vordere Plenum in Strömungsrichtung hinter der Laufschaufel der Stufe (III) und über der Leitschaufel der Stufe (IV) vorhanden ist und
ein langer Kanal aus dem hinteren Plenum in dem Schaufelträger vorhanden ist,
der die Stufe (III) aus dem hinteren Plenum kühlt,
oderGasturbinen-Maschine,
zumindest aufweisend:
einen Kompressor,
eine Brennkammer mit Brennkammersteinen oder Hitzeschilden,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor aufweisend ein Spalt zwischen einem Hitzeschild und Leitschaufel der Stufe (I) des Rotors,
wobei eine Rundung am strömungsseitigen Ende des Hitzeschilds und die gegenüberliegende Rundung der Leitschaufel der Stufe (I) gleich ausgeführt sind,
um einen Überhang oder eine Hinterschneidung im Hitzeschild zu vermeiden,
in der sich Schmutz ansammeln könnte oder Erosion sich ausbildet,
- Gasturbinen-Maschine,
zumindest aufweisend:einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor einen Leitschaufelträger mit einer Dichtungsanordnung aus Elementen,
die zu einem geringeren Kühlluftverbrauch führt,
wobei die einzelnen Elemente des Leitschaufelträgers einen Spalt aufweisen,
der Labyrinth- oder S-förmig ausgebildet ist,
wobei das in Strömungsrichtung vordere Element eine erste Nase aufweist und das zweite in Strömungsrichtung hintere Element eine darüber ausgebildete zweite Nase aufweist,
so dass ein S-förmiger Spalt gebildet wird,
wodurch die Öffnung des Spaltes im Heißgaskanal in Strömungsrichtung gesehen hinten liegt,
- Gasturbinen-Maschine,
zumindest aufweisend:einen Kompressor,
eine Brennkammer mit Hitzeschilden oder Brennkammersteinen,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
wobei die Brennkammer am strömungsseitigen Ende der Hitzeschilde oder Brennkammersteine so ausgebildet sind,
dass sie einen Spoilereffekt generieren,
- Gasturbinen-Maschine,
zumindest aufweisend:einen Kompressor,
eine Brennkammer mit Brennkammersteinen,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
wobei auf zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Brennkammersteins zwei voneinander getrennte Vertiefungen ausgebildet sind,
die zum Eingriff eine mechanische Umklammerung von der Rückseite des Brennkammersteins dienen,
- Gasturbinen-Maschine,
zumindest aufweisend:einen Kompressor,
eine Brennkammer mit Brennkammersteinen,
ein Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
ein oberes und unteres Gehäuseteil für den Heißgaskanal,
wobei Gehäuseteile auf der Kontaktfläche insbesondere im Bereich der Leitschaufelvertiefungen eine Vertiefung mit einer Dichtung aufweisen,
- Gasturbinen-Maschine,
zumindest aufweisend:einen Kompressor,
eine Brennkammer mit Brennkammersteinen,
ein Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
wobei die Brennkammer ein Brenner angeordnet ist,
der einen Swirler mit Leitschaufeln aufweist,
wobei der Öffnungswinkel der Leitschaufel verringert ist und das Schaufelblatt der Leitschaufel entlang der Abströmkante des Schaufelblattes ist,
- Gasturbinen-Maschine,
zumindest aufweisend
einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal mit einem beschaufelten Rotor,
wobei ein System installiert ist, das die Verbrennungsdynamik und Beschleunigungen ausgehend von der Verbrennung und der Brennkammer überwacht,
- Gasturbinen-Maschine in einer GuD-Anlage,
zumindest aufweisend
einen Kompressor,
eine Brennkammer,
einen Heißgaskanal,
mit einem beschaufelten Rotor und
eine Dampfturbine,
wobei ein Abgas der Gasturbinen-Maschine mittelbar für die Dampferzeugung in einer Dampfturbine verwendet wird,
wobei die Dampfturbine Schaufeln aufweist mit einem Schaufelfuß,
wobei die Vertiefungen einen größeren Radius aufweisen.
[0075] Diese Maßnahmen bzw. Modelle werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert und klassifiziert bzgl. ihrer Intention.
Lebensdauer
[0076] Die Figur 5 zeigt wie Figur 1 eine Gasturbinen-Maschine 100 mit dem Kompressor 105 und Rotor 103 im Querschnitt.
[0077] In dem Ansauggehäuse 104 wird Luft 135 in den Kompressor 105 gepumpt, der ein Kompressorgehäuse 19 aufweist.
[0078] Für eine längere Lebensdauer der Gasturbinen-Maschine 100 weist ein Rotorlager 31 des Rotors 103 in der Strömungsrichtung 11 der Gasturbinen-Maschine 100 am Anfang des Kompressors 105 und nahe des Ansauggehäuses 104 jedoch eine Länge von mindestens 370mm und insbesondere maximal eine Länge von 500mm auf oder wird im Upgrade- oder Revisionsfall um mindestens 5% länger ausgestaltet, um eine geringere Flächenpressung zu erzielen.
[0079] So muss im Servicefall oder bei einem der nächsten Serviceintervalle nicht oder gar nicht mehr das eingebaute Lager getauscht werden oder es kann bis zum Lebensende der Gasturbinen-Maschine 100 benutzt werden.
[0080] Ebenso kann es im Rahmen einer sehr großen Servicemaßnahme getauscht werden, wenn der Wechsel eines Lagers nur einen kleinen zeitlichen Aufwand bedeutet und insbesondere parallel stattfinden kann bzw. sogar dadurch erleichtert wird. Vergleichbares gilt für ein Lager des Rotors 103 im Bereich des Abgasgehäuses 109 (Fig. 24).
Lebensdauer
[0081] In Figur 6 ist der Brenner 107' einer Gasturbinenmaschine 100 ausgehend von Figur 1, 5 oder 7, 8, 12 oder 14 verändert. Die korrodierenden Eigenschaften der Brennmittel, wie insbesondere von Gas oder Öl, das verbrannt wird, können lokal variieren.
[0084] Zur längeren Lebensdauer werden die brennstoffzuführenden Mittel wie Rohre, insbesondere auch des Brenners 107', insbesondere von Gas, zumindest teilweise, insbesondere vollständig innen mit einer Diffusionsbeschichtung versehen, insbesondere alitiert, das heißt hier wird dann eine Innenalitierung (oder Chromierung, ...) verwendet.
[0087] So kann die Lebensdauer des Brenners 107` den jeweiligen Einsatzbedingungen individuell angepasst werden.
Lebensdauer / Effizienz
[0089] Figur 7 zeigt eine ähnliche Anordnung eines Querschnitts einer Gasturbinenmaschine 100 gemäß Figur 1, 5, 6, 8, 12, 14 oder 24, aber mit einem jetzt zweiteiligen Kompressorgehäuse 19, das im Endbereich des Kompressors 105 ein innenliegendes Kompressorgehäuse 19" und ein äußeres Kompressorgehäuse 19' aufweist.
[0090] Die Materialien der Kompressorgehäuse 19', 19'', insbesondere wenn sie einteilig sind, sind in der Regel aus demselben ersten Material, insbesondere aus Grauguss. Für eine verbesserte Modifikation wird das innere Kompressorgehäuse 19" als Leitschaufelträger aus einem deutlich verschiedenen zweiten Material, insbesondere aus einem Stahlguss hergestellt.
[0091] Verschieden bei erstem und zweitem Material bedeutet, dass sich zumindest ein Legierungselement im Gewichtsanteil um 10% unterscheidet und/oder zumindest ein weiteres Legierungselement vorhanden ist oder weniger vorhanden ist und/oder ein anderes Herstellungsverfahren angewandt wurde bzw. eine andere, unterscheidbare Mikrostruktur aufweist.
Lebensdauer / Effizienz
[0092] Figur 8 zeigt insbesondere den Heißgaskanal 111 mit seinen Stufen I, II, III und insbesondere auch Stufe IV.
[0093] Die Stufen I und II sind im Vergleich zu den Stufen III und IV den höheren thermischen Belastungen ausgesetzt. Hier werden entsprechende Modifikationen des Substratmaterials, insbesondere in Form von gerichtet erstarrten Legierungen (SX, DS) oder zusätzlicher bzw. verbesserter Kühlung, insbesondere der Schaufelspitze 415 eingesetzt.
[0094] Eine solche Schaufel 120, 130 weist vorzugsweise eine gerichtet erstarrte Struktur SX, DS in Form einer kolumnar erstarrten Mikrostruktur auf, wie insbesondere Legierungen mit dem Zusatz DS in Figur 4.
[0095] Ein weiterer Typ einer Schaufel 120, 130 weist im Substrat eine einkristalline Mikrostruktur auf wie Legierung in Figur 4 mit Zusatz SX oder CMSX .... Insbesondere weist nur die erste Stufe I eine DS-Struktur auf und ganz insbesondere nur die Leitschaufel von Stufe I.
[0096] Insbesondere weisen die Schaufeln 120 ,130 Kühllöcher an den Seitenflächen der Schaufelplattform 403 auf, wobei insbesondere auch die Schaufelspitzen 415 gekühlt werden.
[0097] Eine keramische Beschichtung (TBC) auf der Basis von teilstabilisiertem YSZ (Yttrium-stabilisiertes Zirkonoxid) weist eine Porosität von 1214% auf.
[0098] Ein weiterer Typ einer Schaufel 120, 130 weist eine segmentierte TBC auf der Basis von Yttrium-stabilisiertem Zirkonoxid auf.
[0099] Ein weiterer Typ einer Schaufel 120, 130 besteht aus einer gerichtet erstarrten Struktur DS im Substrat, d.h. in Form einer kolumnaren Mikrostruktur und mit einer TBC auf der Basis YSZ ohne Segmentierung.
Lebensdauer
[0100] Figur 9 zeigt eine Turbinenschaufel 120, 130, insbesondere ausgehend von Figur 3, bei der jedoch an den Seitenflächen 404 der Schaufelplattform 403 Kühllöcher 399 vorhanden sind. Die Kühllöcher 399 an den Seitenflächen 404 können bedarfsentsprechend an einer, zwei, drei oder allen vier Seitenflächen 404 einfach oder mehrfach vorhanden sein. Optional können auch auf der Schaufelspitze 415 Kühllöcher 405 vorhanden sein (nur schematisch dargestellt). Auch sind in bekannter Weise Kühlluftlöcher 418 auf dem Schaufelblatt 406 vorhanden.
[0101] Die Ausrichtung und Anordnung der Kühlluftlöcher 399, 405, 418 sind nur schematisch. Ebenso können die Kühllöcher 399, 405, 418, 501 (Fig. 10) unter einem von 90° verschiedenen Winkel zur Seitenfläche 404 der Schaufelplattform 403 verlaufen und/oder einen Diffusor aufweisen.
[0102] Durch die Kühlung durch Kühlluft, die dem Kompressor entnommen wird, sinkt die Effizienz, die dadurch ggf. teilweise durch den Kühleffekt kompensiert wird.
Lebensdauer
[0103] Figur 10 zeigt eine Schaufelspitze 415, 500 einer Turbinenlaufschaufel 120, insbesondere der Stufen I, II.
[0104] Die Schaufelspitze 500 weist zwei außen verlaufende Stege 503, 505 auf, die im Querschnitt gesehen eine Vertiefung 504 umschließen. Die ursprüngliche Vertiefung 504 ist gestrichelt angedeutet und im Querschnitt rechtwinklig ausgebildet. Erfindungsgemäß weist die Schaufelspitze 500 in der Vertiefung 504 einen treppenförmigen Absatz 507 auf, der sich direkt an den Steg 505 der Saugseite anschließt und somit erst mal zusätzliches Material in der Vertiefung 504 darstellt. Jedoch verläuft durch den Absatz 507 jetzt ein Kühlluftloch 501 aus dem Inneren der Laufschaufel 120 heraus, um die Schaufelspitze 500 besser zu kühlen.
[0105] Das Kühlluftloch 501 ist vorzugsweise an der Längsachse 121 der Turbinenschaufel 120 ausgerichtet.
Effizienz
[0108] In Strömungsrichtung 11 gesehen gibt es ein vorderes Plenum 54 und ein hinteres Plenum 57 außerhalb des Heißgaskanals 111, die 54, 57 technisch bedingt verschiedene Drücke aufweisen. Das vordere Plenum 54 ist in Strömungsrichtung 11 gesehen vorzugsweise hinter der Laufschaufel der Stufe III und im Bereich über der Leitschaufel IV vorhanden.
[0109] Es sind zwei Kanäle 53 im Schaufelträger 50 in der Figur 11 dargestellt, die in älteren Modellen verwendet wurden, um die Turbinenleit- und -laufschaufeln der Stufe IV zu kühlen oder generell, um Kühlluft zuzuführen. Die zwei Kanäle 53 waren im Bereich der Stufe IV zwischen Leit- 401 und Laufschaufel 402 der Stufe V vorhanden und verliefen fast senkrecht oder nur unter spitzem Winkel zur Rotationsachse 102. Diese zwei Kanäle 53 werden geschlossen, falls vorhanden und es wird ein neuer langer Kanal 60 ausgehend von dem hinteren Plenum 57 in dem Schaufelträger 50 nachträglich eingebracht oder es wird ein neuer Schaufelträger 50 bereitgestellt, der nur noch einen solchen Kanal 60 aufweist. Der Kanal 60 verläuft ungefähr parallel zur Innenfläche des Heißgaskanals 111.
[0110] Aufgrund des geringeren Drucks wird weniger Kühlluft der Leitschaufel 401 zuführt. Die Zuführung des neuen Kanals 60 liegt in axialer Strömungsrichtung durch die Gasturbine hinter der Laufschaufel 402 und nicht zwischen Leit- und Laufschaufel der Stufe IV. Es wird weniger Kühlluft verbraucht, was zu einem höheren Wirkungsgrad führt.
Lebensdauer / Effizienz
[0111] Figur 12 zeigt den Übergang von einem letzten Hitzeschild 155 oder Brennkammerstein 155 der Brennkammer 110 zu einer Leitschaufel 130 der Stufe I. Es ist zu erkennen, dass zwischen Hitzeschild 155 und Leitschaufel 130 ein Spalt 64 vorhanden ist.
[0112] Die Rundung 72 am strömungsseitigen Ende des Hitzeschilds / Brennkammersteins 155 und die gegenüberliegende Rundung 75 der Leitschaufel 130 der Stufe I sind gleich ausgeführt. Es soll ein Überhang oder eine Hinterschneidung im Hitzeschild / Brennkammerstein 155 vermieden werden, in der sich Schmutz ansammeln könnte oder Erosion sich ausbildet.
Effizienz
[0113] Figur 13 zeigt eine Dichtungsanordnung 79 eines Leitschaufelträgers 50 (Fig. 11), die zu einem geringeren Kühlluftverbrauch führt.
[0114] Die einzelnen Elemente 81, 83 des Leitschaufelträgers 79 weisen einen Spalt 80 auf, der hier labyrinth- oder s-förmig ausgebildet ist. Der geringere Kühlluftverbrauch wird dadurch erreicht, dass das in Strömungsrichtung 11 vordere Element 81 eine erste Nase 82 aufweist und das in Strömungsrichtung 11 hintere zweite Element 83 in eine darüber ausgebildete zweite Nase 85 aufweist, so dass ein S-förmiger Spalt 80 gebildet wird und die Nase 82 des vorderen Elements 81 Teil des Heißgaskanals 111 bildet.
Effizienz
[0116] Figur 14 zeigt eine Brennkammer 110 mit Brennkammersteinen 601, 604, 610, die zu einem Spoilereffekt führen.
[0117] Die Brennkammersteine 601, 602 bzw. 603, 605 sind in Strömungsrichtung 11 gesehen in Reihe und in Umfangsrichtung angeordnet.
[0118] In Strömungsrichtung 11 gesehen sind am Ende veränderte Brennkammersteine 603, 605; 604 vorhanden, wobei in Umfangsrichtung um die Rotationsachse 102 weitere solcher Brennkammersteine angeordnet sind.
[0119] Die veränderten Brennkammersteine 603, 604, 605, vorzugsweise aus Vollkeramik, vorzugsweise in den beiden in Strömungsrichtung 11 gesehen letzten Reihen der Brennkammer 110 vor dem Eintritt oder Übertritt zu den Leitschaufeln 130 oder erste Laufschaufelreihe 120 der Stufe I, sind in Strömungsrichtung 11 ansteigend dicker ausgebildet, so dass sich ein Spoilereffekt ergibt. Nahe der Rotornarbe ist vorzugsweise nur ein Brennkammerstein 604 spoilerförmig ausgebildet, wohingegen weiter radial entfernt am äußeren Ende der Brennkammer 110 zumindest die vorletzte und letzte Reihe der Brennkammersteine 603, 605 zusammen gesehen einen graduellen Anstieg der Dicke in Strömungsrichtung aufweisen.
[0121] Durch diesen Spoilereffekt kommt es zur verringerten Erosion und auch zur Verengung des Heißgasstromes, was auch zur Erhöhung des Wirkungsgrades führt.
Lebensdauer / Effizienz
[0122] Figur 15 zeigt einen Brennkammerstein 155 mit einer Seitenfläche 35, wohingegen Figuren 16, 17 Schnittdarstellungen der Figur 15 sind.
[0123] Figur 15 zeigt die Seitenfläche 35 eines Brennkammersteins 155, wie in einer Brennkammer 110 verwendet wird, wobei eine Seitenfläche 35 zwei längliche Vertiefungen 40, 40' vorhanden ist, in der eine Halterung von der Rückseite eingreift und eine entsprechende durchgehende Öffnung 42 auf die Rückseite 43 des Brennkammersteins 155, die der Oberseite 44 gegenüberliegt.
[0124] Auf der Rückseite 43 des Brennkammersteins 155 ist entlang der Seitenfläche mit den Vertiefungen 40 eine Hinterschneidung 41 vorhanden.
[0125] In Figur 16 ist ein Schnitt durch zwei aneinander gestellte Brennkammersteine gemäß Figur 15 entlang der durchgehenden Öffnung 42', 42" dargestellt, wohingegen in Figur 17 ein Spalt zwischen zwei Brennkammersteinen 155 gemäß Figur 15 außerhalb der Öffnung 42 bzw. längliche Vertiefung 40 dargestellt ist.
Lebensdauer / Effizienz
[0127] Figur 18 zeigt ein unteres Turbinengehäuseteil 550 mit den Leitschaufelvertiefungen 553 und Kanal 557 in der Kontaktfläche 600 für die andere, obere Gehäusehälfte.
[0128] In dieser Kontaktfläche 600 wird eine oder mehrere zusätzliche Vertiefungen 630 und eine Dichtung eingebracht, um Leckagen in diesem Bereich zu verringern (Fig. 19).
Effizienz
[0129] Figur 20 zeigt einen Brenner 70, der einen Swirler aufweist, bei dem Luft und Brennstoff miteinander vermischt werden.
[0130] Zwei verschiedene Leitschaufeln 73', 73" des Swirlers sind in der Figur 21 gezeigt und zeigen in einem anderen, veränderten flacheren Winkel (73') von der ersten Position zu einer zweiten Position und/oder eine Torsion der Leitschaufel 73" entlang einer Abströmkante, um eine besser Verwirbelung zu erreichen.
[0131] Bei der Leitschaufel 73' ist gestrichelt angedeutet die ursprüngliche Position der Leitschaufel des Swirlers, wohingegen die gestrichelte Linie bei der Leitschaufel 73" anzeigt, wie sie entlang ihrer Längsachse, die parallel zur Anströmkante verläuft, tordiert ist.
Lebensdauer / Effizienz
[0132] Gasturbinen können alleine betrieben werden, um einen Generator zu betreiben, aber oft auch in der Kombination mit Dampfturbinen in einer GuD-Anlage.
[0133] Durch die höhere Leistung, die die Gasturbine erzeugt, muss auch die Leistungsfähigkeit einer Dampfturbine 6 angepasst werden. Dies geschieht insbesondere dadurch, wie in Figur 22 dargestellt, dass ein Schaufelfuß einer Turbinenlaufschaufel 883 in den insbesondere drei Vertiefungen 886`, 886'', 886‴ des Tannenbaumfußes 880 einen größeren Radius erhält als vorher.
Lebensdauer
[0134] Die Verbrennungsstabilität und die Dynamik haben auch einen sehr hohen Einfluss auf die Lebensdauer des Systems, so dass hier ein Kontrollsystem 90 installiert wird, welches die Verbrennungsdynamik und Beschleunigung registriert (Fig 23).
Service-Maßnahmen
[0135] Einige der Maßnahmen beim Service können zusammen durchgeführt werden, weil die Maßnahmen zusammen einfacher und ggf. parallel durchgeführt werden können.
[0136] Einige Maßnahmen können dem Betreiber der Anlage kostenlos angeboten und eingesetzt werden, um ein nächstes Serviceintervall länger ausfallen zu lassen oder sogar zu überspringen oder um Kosten beim Betrieb durch Wirkungsgradsteigerung/höhere Effizienz zu reduzieren, an die der Serviceanbieter beteiligt wird.
[0137] Dabei spielen Überlegungen zur Verlängerung der Lebensdauer, Effizienz, höhere Temperaturen und Kühlmittelverbrauch eine Rolle.
[0138] Bei Servicemaßnahmen einer Energieerzeugungsanlage 1, die zumindest eine Gasturbine 100, einen Generator 5 und optional eine Dampfturbine 6 mit entsprechenden jeweiligen Hilfsaggregaten aufweist, werden oft Serviceverträge abgeschlossen, die den Betreiber der Energieumwandlungsanlage einen Servicewartungsvertrag angeboten wird, der beinhaltet, dass eine bestimmte Laufleistung (Lebensdauer) bei bestimmten Leistungsmerkmalen mit vorgegebenen Serviceintervallen garantiert wird.
[0139] Dies bedeutet für den Serviceanbieter, dass er nicht nur repariert (Refurbishment), was gerade repariert werden muss, weil es nicht mehr benutzt werden kann oder nur noch kurzfristig, so dass er sich auch Gedanken macht, Maßnahmen bei einem Service durchzuführen, die es erlauben, den Zeitraum bis zum nächsten Serviceintervall oder bis zum übernächsten Serviceintervall zu verlängern.
[0140] Zum Beispiel können bei dem Austausch von Turbinenschaufeln auch neue Brenner eingesetzt werden, die eine Alitierung aufweisen, so dass eine Servicemaßnahmen der Brennerkomponenten beim nächsten oder übernächsten Intervall nicht notwendig sind. So werden Stillstandszeiten vermieden.
[0141] Ebenso kann bei einer Servicemaßnahme eine Lebensdauerverlängerung durchgeführt werden oder eine Servicemaßnahme vorgezogen werden, so dass die nächste Servicemaßnahme deutlich verkürzt wird, weil Maßnahmen beim Lagerausbau, Turbinenschaufelausbau, Austausch von Brennkammersteinen, Veränderungen am Gehäuse usw. unterschiedliche Wartungszeiten beinhalten.
[0142] Dies ergibt sich auch dadurch, dass gewisse Maßnahmen parallel zueinander durchgeführt werden können.
[0143] Das flexible Refurbishment umfasst erweitere Fernüberwachungs- und -diagnosefunktionen als Teil des Omnivise Digital Services-Portfolios sowie Ersatzteillieferungen, die planmäßige Wartung sowie Leistungsgarantien während des Betriebszeitraums der Anlage. Mit seinem hohen Wirkungsgrad im Teillastbetrieb und seiner hohen Betriebsflexibilität wird das Gas- und Dampf-Kombikraftwerk mitsamt den zugehörigen Services im Rahmen dieses flexiblen Refurbishment als Ergänzung zu den fluktuierenden erneuerbaren Energiequellen in der Region fungieren.
[0144] Der Schutz der Investitionen des Kraftwerkbetriebs durch erstklassigen Service für rotierende Maschinen ist der Schlüssel zur Philosophie eines erfolgreichen Serviceanbieters.
[0145] Der langfristige, flexible Service geht noch einen Schritt weiter und bietet ein Wartungsprogramm, das auf spezielle Bedürfnisse und Anforderungen individuell zugeschnitten ist.
[0146] Ganz gleich, ob der Kraftwerksbetreiber seine Produktion maximieren möchten, indem er die Zeit zwischen den Inspektionen verlängern, ob die Inspektionen während der planmäßigen Stillstandzeiten der Anlage erfolgen sollen, ob die Lebenszykluskosten durch einen zustandsabhängigen Austausch von Komponenten optimiert werden sollen oder ob frei von vorgegebenen Inspektionsterminen gearbeitet werden soll: Das langfristige flexible Refurbishment kann sich an Bedürfnisse anpassen.
zur Durchführung von Servicemaßnahmen an einer Energieumwandlungsanlage (1),
wobei die Energieumwandlungsanlage (1)
zumindest folgende Maschinen (5, 6, 100, ...) aufweist:
zumindest eine Gasturbine (100),
zumindest einen Generator (5)
und optional
zumindest eine Dampfturbine (6), wobei
Reparaturen an der zumindest einen Maschine (5, 6, 100, ...) ausgeführt werden,
insbesondere eine defekte Komponente oder defekte Komponenten der zumindest einen
Maschine (5, 6, 100, ...) durch entweder eine neue, gleiche Komponente oder neue,
gleiche Komponenten ersetzt wird oder werden
und/oder
repariert wird oder werden,
und
wobei bei der Durchführung dieser Reparaturen
weitere Maßnahmen zur Lebensdauerverlängerung von Maschinen (5, 6, 100, ...) oder
deren Komponenten
und/oder
weitere Maßnahmen zur Optimierung von Maschinen (5, 6, 100, ...) oder deren Komponenten
durchgeführt werden,
wobei ein Maßnahme umfasst:
die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
wobei der Kompressor (105) ein Kompressorgehäuse (19) aufweist,
das (19) zweiteilig (19', 19") ausgebildet ist oder wird, und
insbesondere bei dem ein inneres Kompressorgehäuse (19")
als Schaufelträger aus Stahl als einem ersten Material, eingebaut wird,
insbesondere aus Stahlguss eingebaut wird,
und das äußere Kompressorgehäuse (19') als Schaufelträger ein vom ersten Material deutlich verschiedenes zweites Material aufweist.
wobei die defekte Komponente oder die defekten Komponenten Turbinenschaufeln (120, 130) und/oder deren Beschichtungen und/oder
Brenner (107) oder Brennerkomponenten
und/oder
Kompressorschaufeln und/oder deren Beschichtungen
und/oder
Brennkammersteine (155)
umfassen.
nur Turbinenschaufeln (120, 130)
umfassen.
Turbinenschaufeln (120, 130) und/oder deren Beschichtungen sowie
Brenner (107) oder Brennerkomponenten
umfassen.
wobei als weitere Maßnahmen nur Maßnahmen zur Lebensdauerverlängerung von Maschinen (5, 6, 100, ...) oder deren Komponenten durchgeführt werden.
wobei als weitere Maßnahmen nur Maßnahmen zur Optimierung von Maschinen (5, 6, 100, ...) oder deren Komponenten durchgeführt werden.
wobei als weitere Maßnahmen
Maßnahmen zur Lebensdauerverlängerung und
Maßnahmen zur Optimierung
von Maschinen (5, 6, 100, ...) oder Komponenten (120, 130, ...) durchgeführt werden.
wobei bei den Servicemaßnahmen zumindest eine, insbesondere mindestens zwei gleiche,
oder
zumindest zwei verschiedene
Maßnahmen zur Lebensdauerverlängerung von Maschinen (5, 6, 100, ...) oder deren Komponenten aus der Gruppe:
Lager des Rotors (103), Brenner (107), Kompressorschaufel, Kompressorgehäuse (19), Turbinenschaufeln (120, 130), Gasturbinengehäuse (138), Schaufelträger (50), Hitzeschilde (155) oder Brennkammersteine, Dichtungen, Übergang Brennkammer - Turbine, Kühlung und/oder Überwachungseinrichtungen (90),
ausgeführt werden.
wobei bei den Servicemaßnahmen zumindest eine, insbesondere mindestens zwei gleiche
oder
zumindest zwei verschiedene
Maßnahmen zur Optimierung von Maschinen (5, 6, 100, ...) oder deren Komponenten aus der Gruppe:
Effizienzsteigerung, Kühlungsverbesserung,
Brenner (107), Kompressorschaufel, Kompressorgehäuse (19),
Turbinenschaufeln (120, 130), Gasturbinengehäuse (138), Schaufelträger (50), Hitzeschilde (155) oder Brennkammersteine, Dichtungen und/oder Übergang Brennkammer - Turbine, ausgeführt werden.
bei dem die Gasturbinen-Maschine (100) verändert wird,
wobei die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
und zumindest ein Rotorlager des Rotors (103) am Anfang des Kompressors (105) in einer Strömungsrichtung (11) der Gasturbinen-Maschine (100) gesehen,
wobei das Rotorlager ausgewechselt wird,
wobei das neue Rotorlager (31) mindestens 5% länger ist
oder
dass ein neues, mindestens 370mm langes Rotorlager (31) eingebaut wird,
insbesondere wobei das neue Rotorlager (31) maximal 500mm lang ist,
und/oder
wobei die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
zumindest einen Brenner (107') für die Brennkammer (110), bei dem die Brennstoff zuführenden Mittel,
insbesondere Rohre,
zumindest teilweise, insbesondere vollständig,
innen mit einer Diffusionsbeschichtung versehen werden, insbesondere alitiert werden,
oder die Brennstoff zuführenden Mittel,
insbesondere Rohre mit einer Diffusionsbeschichtung im Inneren,
insbesondere innenalitiert,
eingebaut werden,
und/oder
wobei die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
mit Stufen (I, II, III, IV) von Lauf- und Leitschaufeln,
wobei hochtemperaturbeständigere Lauf- (120) und Leitschaufeln (130),
insbesondere in den Stufen (I, II),
eingebaut werden,
die insbesondere eine verbesserte Kühlung aufweisen,
und/oder
bei dem Lauf- (120) oder Leitschaufeln (130) im Heißgaskanal (111) eingebaut werden, die eine gerichtet erstarrte Mikrostruktur in Form einer kolumnar erstarrten Mikrostruktur aufweisen,
insbesondere nur die beiden ersten Stufen (I, II),
ganz insbesondere nur die erste Stufe (I),
und/oder
bei dem eine segmentierte keramische Schicht auf der Basis von Yttrium-stabilisiertem
Zirkonoxid auf den Lauf- (120) und Leitschaufeln (130) aufgebracht wird,
und/oder
bei dem die Lauf- (120) und Leitschaufeln (130) eingebaut werden, die für das metallische Substrat eine einkristalline Mikrostruktur aufweisen,
insbesondere nur die ersten beiden Stufen (I, II),
und/oder
bei dem die keramische Beschichtung teilstabilisiertes Yttrium-stabilisiertes Zirkonoxid aufweist,
mit einer Porosität von 12±4%,
und/oder
bei dem Lauf- (120) oder Leitschaufeln (130) im Heißgaskanal (111) eine TBC vorhanden
ist ohne Segmentierung auf den Leit- (130) oder Laufschaufeln (120),
und/oder
bei dem eine Schaufelspitze (415, 500) in einer Vertiefung (504) einen treppenförmigen Absatz (507) aufweist,
der sich direkt an einen Steg (505) der Saugseite anschließt und
somit zusätzliches Material in der Vertiefung (504) darstellt,
wobei durch den Absatz (507) eine Kühlluftbohrung (501) aus dem Inneren der Laufschaufel (120) heraus verläuft,
um die Schaufelspitze (500) besser zu kühlen,
und/oder
wobei die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
mit Stufen (I, II, III, IV) von Lauf- und Leitschaufeln, bei dem die Lauf- (120) und Leitschaufeln (130) eingebaut werden,
insbesondere in den Stufen (I, II),
die Kühllöcher (399) an den Seitenflächen (404) der Schaufelplattformen (403) aufweisen,
und/oder
wobei die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
mit Stufen (I, II, III, IV) von Lauf- und Leitschaufeln,
wobei Laufschaufeln eingebaut werden,
wobei die Schaufelspitze (415) der Laufschaufeln insbesondere der Stufen (I, II) gekühlt wird,
insbesondere durch Kühllöcher (501) in der Schaufelspitze (415),
und/oder
wobei die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
mit Stufen (I, II, III, IV) von Lauf- und Leitschaufeln, wobei Laufschaufeln (402) der Stufe (IV) eingebaut werden, die nicht gekühlt werden,
insbesondere die Leitschaufeln (401) der Stufe (III) auch nicht gekühlt werden,
und/oder
wobei die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
bei der in Strömungsrichtung (11) gesehen ein vorderes Plenum (54) und ein hinteres Plenum (57) außerhalb des Heißgaskanals (111) vorhanden ist,
die (54, 57) technisch bedingt verschiedene Drücke aufweisen,
wobei das vordere Plenum (54) in Strömungsrichtung (11) hinter der Laufschaufel der Stufe (III) und über der Leitschaufel der Stufe (IV) vorhanden ist und
entweder
Kanäle (53),
die in der Mitte der Stufe (IV) zwischen Leit- (401) und
Laufschaufel (402) vorhanden waren und vorher verwendet wurden,
um die Turbinenleit- und -laufschaufeln der Stufe (IV) zu kühlen oder
um Kühlluft zuzuführen verschlossen werden, und
ein neuer langer Kanal (60) aus dem hinteren Plenum (57) in dem Schaufelträger (50)
nachträglich eingebracht wird
oder
ein neuer Schaufelträger (50) bereitgestellt und eingebaut wird,
der nur noch einen solchen Kanal (60) aufweist,
und/oder
wobei die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110) mit Brennkammersteinen oder Hitzeschilden (155),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
wobei ein Spalt (64) zwischen einem Hitzeschild (155) und Leitschaufel (130) der Stufe (I) des Motors (103) eine Rundung (72) am strömungsseitigen Ende des Hitzeschilds (155) und die gegenüberliegende Rundung (75) der Leitschaufel 130 der Stufe (I) gleich ausgeführt wird,
um einen Überhang oder eine Hinterschneidung im Hitzeschild (155) zu vermeiden,
in der sich Schmutz ansammeln könnte oder Erosion sich ausbildet,
und/oder
wobei die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
wobei ein Leitschaufelträger (79) mit einer Dichtungsanordnung (79) aus Elementen (81, 83) eingebaut oder modifiziert wird,
die zu einem geringeren Kühlluftverbrauch führt,
wobei die einzelnen Elemente (81, 83) des Leitschaufelträgers (79) einen Spalt (80) aufweisen,
der (80) Labyrinth- oder S-förmig ausgebildet ist,
wobei das in Strömungsrichtung (11) vordere Element eine erste Nase (82) aufweist und das zweite in Strömungsrichtung (11) hintere Element (83) eine darüber ausgebildete zweite Nase (85) aufweist,
so dass ein S-förmiger Spalt (80) gebildet wird,
wodurch die Öffnung des Spaltes im Heißgaskanal (111) in Strömungsrichtung gesehen
hinten liegt,
und/oder
wobei die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110) mit Hitzeschilden (155) oder Brennkammersteinen,
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
wobei Brennkammersteine (601, 604, 610) eingebaut werden, die so ausgebildet sind,
dass sie einen Spoilereffekt generieren,
und/oder
wobei die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110) mit Brennkammersteinen,
einen Heißgaskanal (111) mit einem Rotor (103),
wobei Brennkammersteine eingebaut werden,
die auf zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Brennkammersteins zwei voneinander getrennte Vertiefungen (40', 40'') aufnehmen,
die zum Eingriff eine mechanische Umklammerung von der Rückseite (43) des Brennkammersteins
dienen,
und/oder
wobei die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110) mit Brennkammersteinen,
ein Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103), ein Gehäuseteil (550) für den Heißgaskanal (111),
wobei in die Kontaktfläche (600) eine Vertiefung (630) für eine Dichtung eingelegt
wird und das Gehäuse wieder verschlossen wird,
und/oder
wobei die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer mit Brennkammersteinen und Brennern,
einen Heißgaskanal (111) mit einem Rotor (103),
wobei veränderte Leitschaufeln (73', 73'') in den Swirler des Brenners (70) eingebaut werden,
die gegenüber den früheren Leitschaufeln einen geringeren Öffnungswinkel haben,
sowie eine Abströmkante bezogen auf die Längsachse des Schaufelblatts verdreht ist,
und/oder
wobei die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
wobei nachträglich ein System (90) zur Überwachung der Verbrennungsdynamik und Verbrennungsbeschleunigungen
von der Brennkammer und Brenner installiert wird, um Verbrennungsinstabilitäten zu
reduzieren oder zu vermeiden,
und/oder
bei der die Dampfturbine (6) verändert wird,
die mit einer Gasturbine mittelbar oder unmittelbar verbunden ist,
wobei die Dampfturbine Turbinenschaufeln (883) aufweist,
wobei die Turbinenschaufel (883) einen Fuß (880) mit Vertiefungen aufweist,
wobei die Vertiefungen (886', 886", 886‴) gegenüber den zuvor eingebauten und auszuwechselnden Turbinenschaufeln einen größeren Radius aufweisen.
nach Durchführung eines Verfahrens gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
oder
eine Energieumwandlungsanlage (1),
zumindest aufweisend:
Gasturbinen-Maschine (100),
bei der die Gasturbinen-Maschine (100)
zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
wobei der Kompressor (105) ein Kompressorgehäuse (19) aufweist,
das (19) zweiteilig (19', 19") ausgebildet ist und
ein inneres Kompressorgehäuse (19") als Schaufelträger aufweist,
der ein erstes Material aufweist,
insbesondere Stahl,
ganz insbesondere Stahlguss aufweist,
und ein äußeres Kompressorgehäuse (19') als Schaufelträger ein vom ersten Material
deutlich verschiedenes zweites Material aufweist, nämlich Grauguss aufweist,
oder
bei dem das äußeres Kompressorgehäuse (19") Grauguss aufweist,
optional
Gasturbinen-Maschine (100),
zumindest aufweisend:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
und zumindest ein Rotorlager (31) des Rotors (103) am Anfang des Kompressors (105) in einer Strömungsrichtung (11) der Gasturbinen-Maschine (100) gesehen,
wobei das Rotorlager (31) mindestens 370mm lang ist,
insbesondere maximal 500mm lang ist,
und/oder
bei der die Gasturbinen-Maschine (100)
zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
zumindest einen Brenner (107') für die Brennkammer (110), bei dem die Brennstoff zuführenden Mittel,
insbesondere Rohre,
zumindest teilweise, insbesondere vollständig,
innen eine Diffusionsbeschichtung aufweisen,
insbesondere alitiert sind,
und/oder
bei der die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
mit Stufen (I, II, III, IV) von Lauf- und Leitschaufeln,
wobei die Turbinenlauf- (120) und Leitschaufeln (130),
insbesondere der Stufen (I, II),
hochtemperaturbeständiger sind,
insbesondere eine verbesserte Kühlung aufweisen,
und/oder
bei dem die Lauf- (120) oder Leitschaufeln (130) im Heißgaskanal (111) eine gerichtet erstarrte Mikrostruktur in Form einer kolumnar erstarrten Mikrostruktur aufweisen, insbesondere nur die beiden ersten Stufen (I, II),
ganz insbesondere nur die erste Stufe (I),
und/oder
bei dem eine segmentierte keramische Schicht auf der Basis von Yttrium-stabilisiertem
Zirkonoxid auf den Lauf- (120) und Leitschaufeln (130) vorhanden ist,
und/oder
bei dem die Lauf- (120) und Leitschaufeln (130) für das metallische Substrat eine einkristalline Mikrostruktur aufweisen,
insbesondere nur die ersten beiden Stufen (I, II),
und/oder
bei dem die keramische Beschichtung teilstabilisiertes Yttrium-stabilisiertes Zirkonoxid aufweist,
mit einer Porosität von 12±4%,
und/oder
mit einer TBC ohne Segmentierung auf den Leit- (130) oder Laufschaufeln (120),
und/oder
bei dem eine Schaufelspitze (415, 500) in einer Vertiefung (504) einen treppenförmigen Absatz (507) aufweist,
der sich direkt an einen Steg (505) der Saugseite anschließt und
somit zusätzliches Material in der Vertiefung (504) darstellt,
wobei durch den Absatz (507) eine Kühlluftbohrung (501) aus dem Inneren der Laufschaufel (120) heraus verläuft,
um die Schaufelspitze (500) besser zu kühlen,
und/oder
bei der die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
mit Stufen (I, II, III, IV) von Lauf- und Leitschaufeln, bei dem die Lauf- (120) und Leitschaufeln (130), insbesondere der Stufen (I, II),
Kühllöcher (399) an den Seitenflächen (404) der Schaufelplattformen (403) aufweisen,
und/oder
bei der die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
mit Stufen (I, II, III, IV) von Lauf- und Leitschaufeln,
wobei die Schaufelspitze (415, 500) insbesondere der Stufen (I, II) gekühlt wird,
insbesondere durch Kühllöcher (501) in der Schaufelspitze (415),
und/oder
bei der die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
mit Stufen (I, II, III, IV) von Lauf- und Leitschaufeln, wobei die Laufschaufel (402) der Stufe (IV) nicht gekühlt werden muss,
insbesondere die Leitschaufel (401) der Stufe (III) nicht gekühlt wird,
und/oder
bei der die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
bei der in Strömungsrichtung (11) gesehen ein vorderes Plenum (54) und ein hinteres Plenum (57) außerhalb des Heißgaskanals (111) vorhanden ist,
die (54, 57) technisch bedingt verschiedene Drücke aufweisen,
wobei das vordere Plenum (54) in Strömungsrichtung (11) hinter der Laufschaufel der Stufe (III) und über der Leitschaufel der Stufe (IV) vorhanden ist und
ein langer Kanal (60) aus dem hinteren Plenum (57) in dem Schaufelträger (50) vorhanden ist,
der die Stufe (III) aus dem hinteren Plenum (57) kühlt,
und/oder
bei der die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110) mit Brennkammersteinen oder Hitzeschilden (155),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103)
aufweisend ein Spalt (64) zwischen einem Hitzeschild (155) und Leitschaufel (130) der Stufe (I) des Rotors (103), wobei eine Rundung (72) am strömungsseitigen Ende des Hitzeschilds (155) und die gegenüberliegende Rundung (75) der Leitschaufel (130) der Stufe (I) gleich ausgeführt sind,
um einen Überhang oder eine Hinterschneidung im Hitzeschild (155) zu vermeiden,
in der sich Schmutz ansammeln könnte oder Erosion sich ausbildet,
und/oder
bei der die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103)
einen Leitschaufelträger (79) mit einer Dichtungsanordnung (79) aus Elementen (81, 83),
die zu einem geringeren Kühlluftverbrauch führt,
wobei die einzelnen Elemente (81, 83) des Leitschaufelträ-gers (79) einen Spalt (80) aufweisen,
der (80) Labyrinth- oder S-förmig ausgebildet ist,
wobei das in Strömungsrichtung (11) vordere Element eine erste Nase (82) aufweist und das zweite in Strömungsrichtung (11) hintere Element (83) eine darüber ausgebildete zweite Nase (85) aufweist,
so dass ein S-förmiger Spalt (80) gebildet wird,
wodurch die Öffnung des Spaltes im Heißgaskanal (111) in Strömungsrichtung gesehen
hinten liegt,
und/oder
bei der die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110) mit Hitzeschilden (155) oder Brennkammersteinen,
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
wobei die Brennkammer (110) am strömungsseitigen Ende der Hitzeschilde (155) oder Brennkammersteine (601, 604, 610) so ausgebildet sind,
dass sie einen Spoilereffekt generieren,
und/oder
bei der die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110) mit Brennkammersteinen,
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
wobei auf zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Brennkammersteins zwei voneinander getrennte Vertiefungen (40', 40") ausgebildet sind,
die zum Eingriff eine mechanische Umklammerung von der Rückseite (43) des Brennkammersteins
dienen,
und/oder
bei der die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110) mit Brennkammersteinen,
ein Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103), ein oberes und unteres Gehäuseteil (550) für den Heißgaskanal (111),
wobei Gehäuseteile (550) auf der Kontaktfläche (600) insbesondere im Bereich der Leitschaufelvertiefungen
eine Vertiefung (630) mit einer Dichtung aufweisen,
und/oder
bei der die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110) mit Brennkammersteinen,
ein Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor (103),
wobei die Brennkammer (110) ein Brenner (70) angeordnet ist,
der einen Swirler mit Leitschaufeln (73', 73") aufweist,
wobei der Öffnungswinkel der Leitschaufel verringert ist und das Schaufelblatt der
Leitschaufel (73") entlang der Abströmkante des Schaufelblattes ist,
und/oder
bei der die Gasturbinen-Maschine (100) in einer GuD-Anlage (1) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111),
mit einem beschaufelten Rotor (103) und
eine Dampfturbine (6),
wobei ein Abgas der Gasturbinen-Maschine (100) mittelbar für die Dampferzeugung in einer Dampfturbine verwendet wird,
wobei die Dampfturbine (6) Schaufeln (883) aufweist mit einem Schaufelfuß,
wobei die Vertiefungen (886', 886", 886‴) einen größeren Radius aufweisen,
und/oder
bei der die Gasturbinen-Maschine (100) zumindest aufweist:
einen Kompressor (105),
eine Brennkammer (110),
einen Heißgaskanal (111) mit einem beschaufelten Rotor,
wobei ein System (90) installiert ist, das die Verbrennungsdynamik und Beschleunigungen ausgehend von der Verbrennung und der Brennkammer (110) überwacht.
IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente
- EP1204776B1 [0023] [0043]
- EP1306454A [0023] [0043]
- EP1319729A1 [0023] [0043]
- WO9967435A [0023] [0043]
- WO0044949A [0023] [0043]
- EP0486489B1 [0024] [0030] [0050]
- EP0786017B1 [0024] [0030] [0050]
- EP0412397B1 [0024] [0030] [0050]
- EP1306454A1 [0024] [0030] [0050]
- US6024792A [0049]
- EP0892090A1 [0049]