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Title:
METHOD FOR CONTROLLING A GAP MINIMIZATION OF A GAS TURBINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/175091
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling a gap minimization for an adjustable gap between a rotor and a housing of a gas turbine. This is carried out on the basis of a correlation extracted from simulation data. If the actual value (PI) lies below the lower threshold (PU), the gap minimization is deactivated, whereas if the actual value lies above the upper threshold (PO), the gap minimization is activated. The gap minimization is activated between the thresholds (PU, PO) if the actual value lies above the threshold (PG) but is deactivated if the actual value (PI) lies below the threshold (PG).

Inventors:
GAMM HANS-GEORG (DE)
HÜNING MARCUS (DE)
KAHLSTORF UWE (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/055994
Publication Date:
September 19, 2019
Filing Date:
March 11, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
F01D11/20; F01D17/04
Domestic Patent References:
WO2014016153A12014-01-30
WO2015128193A12015-09-03
Foreign References:
EP2843198A12015-03-04
EP2549065A12013-01-23
US20090003991A12009-01-01
EP2236771A22010-10-06
EP2843198A12015-03-04
EP2549065A12013-01-23
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Steuerung einer Spaltminimierung eines ein stellbaren Spalts zwischen einem Rotor und einem Gehäuse einer Gasturbine, wobei die Gasturbine eine, insbesondere hydraulische, Spalteinstellvorrichtung umfasst,

g e k e n n z e i c h n e t d u r c h

folgende Schritte:

mit Hilfe eines Simulationsprogramms wird der Betrieb der Gasturbine bei unterschiedlichen Parametereinstellungen abgebildet und ein Simulationsdatensatz wird erstellt, der die Abhängigkeit der Spaltgröße von einem Betriebsparame ter enthält,

anhand vom Simulationsdatensatz werden ein unterer

Schwellwert (Pu) und ein oberer Schwellwert (P0) für den Betriebsparameter festgelegt,

weiterhin wird für einen Übergangsbereich (M) zwischen dem unteren Schwellwert (Pu) und dem oberen Schwellwert (P0) eine Korrelation (F) zwischen dem Betriebsparameter und einem Maximalwert (PMAX) des Betriebsparameters aus dem Si mulationsdatensatz extrahiert,

während des Betriebs der Gasturbine wird laufend ein Ist wert (P ) des Betriebsparameters ermittelt und mit dem un teren Schwellwert (Pu) und dem oberen Schwellwert (P0) verglichen,

und über eine vorgegebene Zeitspanne wird der Maximalwert (PMAX) des Istwertes (Pi) bestimmt,

wobei beim Vergleich des Istwerts (P ) mit dem unteren Schwellwert (Pu) und dem oberen Schwellwert (P0) , wenn der Istwert (P ) :

unterhalb des unteren Schwellwerts (Pu) liegt, die Spalt minimierung deaktiviert wird,

oberhalb des oberen Schwellwerts (P0) liegt, die Spaltmi nimierung aktiviert wird,

im Übergangsbereich (M) liegt, mit Hilfe des Maximalwerts (PMAX) aus der vorgegebenen Zeitspanne unter Heranziehung der Korrelation (F) ein Grenzwert (PG) für den Betriebspa rameter ermittelt wird und die Spaltminimierung aktiviert wird, wenn der Istwert (Pi) oberhalb des Grenzwertes (PG) liegt und deaktiviert wird, wenn der Istwert (Pi) unter halb des Grenzwerts (PG) liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

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 20 Minuten und 3 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 Leis tung (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 Deakti vierung der Spaltminimierung lediglich berücksichtigt wird, welche die höchste Stufe ist, die vom Maximal wert (PMAX) in der Zeitspanne überschritten wurde.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

wobei die Korrelation zwischen dem Grenzwert (PG) und dem Maximalwert (PMAX) vordefiniert ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7 und Anspruch 8,

wobei für jede Stufe eine Korrelation zwischen dem Grenz wert (PG) und dem Maximalwert (PMAX) vordefiniert ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die Korrelation 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 kontinuier lich durchgeführt wird.

12. Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine, ins besondere hydraulische, Spalteinstellvorrichtung sowie Mittel zur Ermittlung des Istwerts des Betriebsparame ters .

13. Gasturbine mit einer Steuervorrichtung nach Anspruch 12.

Description:
Verfahren zur Steuerung einer Spaltminimierung einer Gastur bine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Spaltminimierung eines einstellbaren Spalts zwischen einem Rotor und einem Gehäuse einer Gasturbine, wobei die Gasturbi ne eine, insbesondere hydraulische, Spalteinstellvorrichtung umfasst. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuervorrich tung zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Gasturbine mit einer solchen Steuervorrichtung.

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 transien te 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.

Aus der EP 2 843 198 Al gehen ein Verfahren sowie eine Vor richtung zum Steuern eines Rotorspalts (Tip Clearance) eines Gasturbinentriebwerks eines Flugzeugs hervor. Schritte des Verfahrens umfassen das Messen von mindestens einem Motorpa rameter; Bestimmen der Motorleistungsanforderung aus dem min destens einen Motorparameter; und Berechnen des Rotorspaltes angesichts des bestimmten Motorleistungsbedarfs. Die Vorrich tung zum Steuern des Rotorspalts wird gesteuert, um den Ro torspitzenfreiraum, basierend auf der Differenz zwischen dem berechneten Freiraum und einem vordefinierten Zielfreiraum zu erhöhen oder zu verringern.

In der EP 2 549 065 Al ist ebenfalls ein System zum Betreiben einer Turbine umfassend eine rotierende Komponente und eine nicht rotierende Komponente, die von der rotierenden Kompo nente durch einen Spalt getrennt ist, beschrieben. Ein erster Aktuator ist mit der nicht rotierenden Komponente verbunden, und der erste Aktuator umfasst eine Formgedächtnislegierung. Ein Verfahren zum Betreiben der Turbine umfasst das Erfassen eines Parameters, der den Spalt zwischen der nicht rotieren den Komponente und der rotierenden Komponente widerspiegelt, und das Erzeugen eines Parametersignals, das den Spalt re flektiert. Das Verfahren umfasst ferner das Erzeugen eines Steuersignals für mindestens ein Stellglied auf der Grundlage des Parametersignals und das Bewegen mindestens eines Teils der nicht rotierenden Komponente relativ zu der rotierenden Komponente, um den Spalt zu verändern.

Aus der WO 2014/016153 Al 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 wer den. 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.

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

Um ein marktfähiges Produkt zu erzeugen, muss die Entschei dung über die angefahrene Position des Rotors automatisch ge steuert oder geregelt werden. Da eine dauerhafte Messung der Betriebsspalte technisch schwer umsetzbar bzw. sehr teuer ist, ist eine andere Vorgehensweise nötig. Hier wird in der Steuerung der Gasturbine eine HCO (Hydraulic Clearance Opti- misation) Logik benötigt, die basierend auf messbaren Größen vorgibt, wie die Spaltoptimierung zu verfahren ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte HCO Logik vorzuschlagen, die insbesondere bei einem Lastwech- sei während des Betriebs der Gasturbine eine optimale Nutzung der Spalteinstellung ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung einer Spaltminimierung eines einstellbaren Spalts zwischen einem Rotor und einem Gehäuse einer Gasturbi ne, wobei die Gasturbine eine, insbesondere hydraulische, Spalteinstellvorrichtung umfasst, enthaltend folgende Schrit te :

mit Hilfe eines Simulationsprogramms wird der Betrieb der Gasturbine bei unterschiedlichen Parametereinstellungen abgebildet und ein Simulationsdatensatz wird erstellt, der die Abhängigkeit der Spaltgröße von einem Betriebsparame ter enthält,

anhand vom Simulationsdatensatz werden ein unterer

Schwellwert und ein oberer Schwellwert für den Betriebspa rameter festgelegt,

weiterhin wird für einen Übergangsbereich zwischen dem un teren Schwellwert und dem oberen Schwellwert eine Korrela tion zwischen dem Betriebsparameter und einem Maximalwert des Betriebsparameters aus dem Simulationsdatensatz extra hiert,

während des Betriebs der Gasturbine wird laufend ein Ist wert des Betriebsparameters ermittelt und mit dem unteren Schwellwert und dem oberen Schwellwert verglichen, und über eine vorgegebene Zeitspanne wird der Maximalwert des Istwertes bestimmt,

wobei beim Vergleich des Istwerts mit dem unteren Schwell wert und dem oberen Schwellwert, wenn der Istwert:

unterhalb des unteren Schwellwerts liegt, die Spaltmini mierung deaktiviert wird,

oberhalb des oberen Schwellwerts liegt, die Spaltminimie rung aktiviert wird,

im Übergangsbereich liegt, mit Hilfe des Maximalwerts aus der vorgegebenen Zeitspanne unter Heranziehung der Korre lation ein Grenzwert für den Betriebsparameter ermittelt wird und die Spaltminimierung aktiviert wird, wenn der Istwert oberhalb des Grenzwertes liegt und deaktiviert wird, wenn der Istwert unterhalb des Grenzwerts liegt.

Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch eine Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, umfassend eine, insbesondere hydraulische, Spalteinstellvorrichtung so wie Mittel zur Ermittlung des Istwerts des Betriebsparame ters. In Abhängigkeit vom Betriebsparameter können die Mittel zur Ermittlung des Istwerts des Betriebsparameters hierbei Sensoren für eine direkte Messung sein oder alternativ kann eine andere, mit dem Betriebsparameter korrelierte Größe di rekt gemessen und auf dieser Grundlage der Betriebsparameter rechnerisch indirekt ermittelt werden.

Die Aufgabe wird schließlich erfindungsgemäß gelöst durch ei ne Gasturbine mit einer solchen Steuervorrichtung.

Die in Bezug auf das Verfahren nachstehend angeführten Vor teile und bevorzugten Ausgestaltungen lassen sich sinngemäß auf die Steuervorrichtung und die Gasturbine übertragen.

Unter Spaltminimierung wird hierbei ein axialer Versatz des Rotors der Gasturbine gegen die Strömungsrichtung verstanden, welcher Versatz mit Hilfe insbesondere der hydraulischen Mit tel zum Einstellen des Spaltes zwischen dem Rotor und dem Ge häuse 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 .

Unter „aktiviert wird" bzw. „deaktiviert wird" soll nicht al leine 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 wer den" auch „deaktiviert bleiben". 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 Spal toptimierung minimieren kann. Hierzu wurden zahlreiche Unter suchungen von transienten Manövern mittels Computersimulation durchgeführt, welche die Grundlage für die verbesserte HCO Logik bilden.

Für die optimierte Spalteinstellung wird ein Betriebsparame ter 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 Be triebsparameter ist dabei so gewählt, dass er auf eine

Laständerung reagiert.

Die Computersimulation mittels des Simulationsprogramms er folgt insbesondere außerhalb des Betriebs, z.B. im Entwick lungsstadium der Gasturbine. Unter Simulationsprogramm wird hierbei ein sogenannter digitaler Zwilling der Gasturbine verstanden. Das Simulationsprogramm oder Simulationsmodell ermöglicht einen genaueren Überblick über den Status der Tur bine bei unterschiedlichsten Parametereinstellungen. Somit lassen sich besser auf das Einsatzszenario abgestimmte Be triebsparameter ermitteln, um die Gasturbine optimal zu be treiben. Im konkreten Fall wird das Verhalten der Gasturbine in Bezug auf den Spalt zwischen dem Rotor und dem Gehäuse bei den laufenden Veränderungen des Betriebsparameters unter sucht .

Der durch das Simulationsprogramm generierte Simulationsda tensatz dient anschließend dazu, den oberen Schwellwert und den unteren Schwellwert derart zu wählen, dass eine optimale Nutzung der HCO möglich ist, bei der die HCO so lange wie möglich aktiviert ist unter akzeptablen Verlusten der Spalte. Das wesentliche Merkmal für die Auswertung der Simulationen ist dabei, dass der engste Spalt der unterschiedlichen Manö- ver möglichst gleich sein soll, um sicherzustellen, dass nicht ein Manöver die Spalte „zerstört".

Eine Erkenntnis aus bisherigen Analysen ist, dass es insbe sondere große Lastreduzierungen sind, die zu einer transien ten Spaltverkleinerung führen und mit denen somit eine HCO Deaktivierung einhergehen muss. Es gilt somit den Maximalwert des Betriebsparameters aus der Zeit vor einem Lastsprung zu berücksichtigen, denn der Maximalwert des Betriebsparameters verschiebt die Grenze für die HCO Aktivierung. Aus diesem Grund wird aus dem Simulationsdatensatz eine Korrelation zwi schen der Entwicklung des Maximalwerts des Betriebsparameters gegenüber der Entwicklung des Betriebsparameters extrahiert. Das Ergebnis dieser Analyse kann beispielsweise als Funktion ausgegeben werden, die unter anderem eine gerade, konvexe, oder konkave Abhängigkeit zeigen kann.

Im Betrieb der Gasturbine wird der Istwert des Betriebspara meters laufend erfasst, wobei „laufend" sowohl der Fall einer kontinuierlichen, ununterbrochenen, direkten Messung oder Be rechnung aus Messdaten, als auch der Fall einer direkten Mes sung 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 un terteilt wird: in einen unteren Bereich, einen mittleren Übergangsbereich und einen oberen Bereich.

Ergänzend dazu wird der Maximalwert des Istwerts über eine Zeitspanne in der unmittelbaren Vergangenheit erfasst. Auf Basis des Maximalwerts wird mit Hilfe der Korrelation aus den Simulationsergebnissen ein Grenzwert bestimmt, der dann her angezogen wird, wenn sich der Istwert im Übergangsbereich zwischen dem unteren und dem oberen Schwellwert befindet.

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 ver nachlässigbar zu dem Gesamtwirkungsgrad über den Betriebszyk lus 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 Schwell werts, wird daher die Spaltminimierung deaktiviert oder bleibt deaktiviert, falls sie noch nicht eingeschaltet war oder bereits ausgeschaltet wurde.

Die durchgeführten Analysen zeigen, dass es im Bereich hoher Lasten der Gasturbine, in welchem Bereich die HCO in der Re gel eingeschaltet ist, selbst bei Lastschwankungen eine Nach führung 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 Spaltmi nimierung daher aktiviert oder bleibt aktiviert, wenn sie be reits eingeschaltet war.

Im Übergangsbereich zwischen dem unteren Schwellwert und dem oberen Schwellwert wird die Korrelation zwischen dem Istwert des Betriebsparameters und dem Maximalwert des Betriebspara meters aus der unmittelbaren Vergangenheit berücksichtigt. Dabei wird im Übergangsbereich zwischen dem unteren und dem oberen Schwellwert die HCO-Funktion in Abhängigkeit des Ver haltens der Gasturbine in der vordefinierten Zeitspanne akti viert oder deaktiviert. Hierzu wird der Grenzwert des Be triebsparameters benötigt, der vom Maximalwert abhängig ist. Wenn der Istwert oberhalb des Grenzwertes liegt, d.h. zwi schen dem Grenzwert und dem oberen Schwellwert, wird oder bleibt die Spaltminimierung aktiviert. Wenn der Istwert je doch unterhalb des Grenzwertes, d.h. zwischen dem unteren Schwellwert und dem Grenzwert liegt, wird oder bleibt die Spaltoptimierung deaktiviert. Durch das vorgeschlagene Verfahren erfolgt eine sehr präzise Aktivierung der HCO-Funktion, wodurch im Betrieb der Gastur bine mehrere HCO-Aktivierungsstunden dazu gewonnen werden, was sich positiv auf den Wirkungsgrad der Gasturbine aus wirkt. Durch das Verfahren ist die Komplexität der Untertei lung der Betriebsregime der Gasturbine auf nur drei Fälle be schränkt, 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 .

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird als Betriebsparameter die relative Leistung verwendet, welche auf die Nennleistung der Gasturbine normiert ist. Die relati ve 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 .

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Zeitspanne zwischen 20 Minuten und 3 Stunden, insbesondere zwischen 30 min und 90 min. Die Zeitspanne ist durch die Re aktionszeit der Turbine bedingt und ist somit maschinenabhän gig. Die Zeitspanne ist insbesondere in der Steuerung der Gasturbine vorgegeben.

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.

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

Nach einem Abfall der relativen Leistung, der von einem An stieg der relativen Leistung gefolgt wird, wird die Spaltmi nimierung 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.

Im Hinblick auf eine besonders einfache Maschinensteuerung werden zwischen dem unteren Schwellwert und dem oberen

Schwellwert mehrere Stufen für den Maximalwert definiert, wo bei für die Aktivierung oder Deaktivierung der Spaltminimie rung lediglich berücksichtigt wird, welche die höchste Stufe ist, die vom Maximalwert in der Zeitspanne überschritten wur de. Auf diese Weise ist keine laufende Speicherung des Maxi malwerts 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.

Bevorzugt ist die Korrelation zwischen dem Grenzwert und dem Maximalwert vordefiniert. Aus praktischen Gründen ist der Zu sammenhang Maximalwert und dem Grenzwert insbesondere in Form einer Tabelle vorgegeben. Für die Anwendung ist dies vollkom men ausreichend, und sehr zuverlässig und kontrollierbar. Es ist somit lediglich erforderlich, den Maximalwert des Be triebsparameters zu kennen, um schnell und ohne großen rech nerischen Aufwand den Grenzwert zu bestimmen. Im Falle, dass der Übergangsbereich in mehrere Stufen unterteilt ist, ist vorzugsweise für jede Stufe eine Korrelation zwischen dem Grenzwert und dem Maximalwert vordefiniert. Die jeweiligen Korrelationen sind in der Tabelle erfasst.

Gemäß einer alternativen Ausführung wird die Korrelation zwi schen dem Grenzwert und dem Maximalwert rechnerisch bestimmt. Dies erfolgt insbesondere nach einer in der Steuerung hinter legten Formel.

Um einen maximalen Wirkungsgrad im Betrieb der Gasturbine mit aktiver Spaltminimierung durch eine maximale zeitliche Aus nutzung der Spaltminimierung zu erreichen, werden die Verfah rensschritte ab dem Ermitteln des Istwerts des Betriebspara meters im Betrieb der Gasturbine vorteilhafterweise kontinu ierlich durchgeführt, sobald die Gasturbine in Betrieb genom men wird.

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.

Gleiche Bezugszeichen haben in den Figuren die gleiche Bedeu tung .

In FIG 1 ist eine graphische Darstellung der drei Leistungs bereiche gezeigt, in welche die Leistung einer nicht näher gezeigten Gasturbine mit einer Spalteinstellvorrichtung gemäß der neuen HCO Logik unterteilt ist und welche durch unter schiedliche Betriebsregime gekennzeichnet ist. Die Spaltein stellvorrichtung, die insbesondere hydraulisch angetrieben wird, ist Teil einer hier nicht näher gezeigten Steuervor richtung, die mit ebenfalls nicht gezeigten Sensoren, welche den Betrieb der Gasturbine überwachen, datentechnisch kommu niziert. Auf die X-Achse ist die relative Leistung P REL aufge- tragen, welche durch die aktuelle Leistung gebildet ist, die durch die Nennleistung der Gasturbine normiert ist. Auf der Y-Achse ist der Maximalwert der relativen Leistung P MAX der Gasturbine aufgetragen. Die drei Bereiche U, M und 0 auf der X-Achse sind durch einen unteren Schwellwert Pu und einen oberen Schwellwert P 0 voneinander getrennt. Zwischen Null und dem unteren Schwellwert Pu ist der Leistungsbereich mit U ge kennzeichnet. Oberhalb des oberen Schwellwerts P 0 ist der Leistungsbereich mit O gekennzeichnet. Zwischen dem unteren Schwellwert Pu und dem oberen Schwellwert P 0 befindet sich der mittlere Übergangsbereich M, in dem ein Grenzwert P G liegt. Die Schwellwerte Pu und P 0 sind maschinenspezifisch und sind in der Steuerung der Gasturbine, die in einer nicht gezeigten Steuerungsvorrichtung enthalten ist, hinterlegt. Beispielsweise beträgt Pu=40 % und P o =60 %. Diese Zahlenwerte können ggf. auch geändert werden.

Die Linie F, welche sich über dem Übergangsbereich M er streckt, zeigt die Abhängigkeit des Grenzwerts P G vom Maxi malwert P MAX · Diese Abhängigkeit ist im gezeigten Ausführungs beispiel in einer Tabelle hinterlegt, auf welche die Steue rung zugreifen kann. Die Tabelle wiederum basiert auf einem Simulationsdatensatz, der mittels eines Simulationsprogramms oder digitalen Zwillings für diesen Turbinentyp generiert wurde .

Die Entscheidung, ob die HCO aktiviert oder deaktiviert wird bzw. aktiv oder inaktiv bleibt, basiert auf der Entwicklung eines Istwerts Pi der relativen Leistung P REL · Hierzu wird für eine Zeitspanne, welche z.B. stets der letzten Stunde ent spricht, der Maximalwert PM A X des Istwerts Pi (siehe FIG 2) erfasst. Die Zeitspanne ist ebenfalls in der Steuerung hin terlegt und ist maschinenspezifisch. Die Zeitspanne kann auch kürzer als 1 Stunde sein (z.B. werden die Messungen der rela tiven Leistung P UML aus den letzten 45 min herangezogen) oder auch länger sein (z.B. 90 min) . Wenn der Istwert Pi im unteren Bereich U unterhalb des unte ren Schwellwerts Pu liegt, schaltet die Steuerung die Spalt minimierung aus oder, falls die Spaltminimierung bereits in aktiv ist, bleibt sie ausgeschaltet.

Wenn der Istwert Pi im oberen Bereich 0 oberhalb des oberen Schwellwerts P 0 liegt, schaltet die Steuerung die Spaltmini mierung ein, oder, falls die Spaltminimierung bereits aktiv ist, bleibt sie eingeschaltet.

Im Übergangsbereich M wird die Spaltminimierung ein- oder ausgeschaltet in Abhängigkeit davon, ob der Istwert Pi der relativen Leistung P^ EL im Bereich M' unterhalb des Grenzwerts P G oder im Bereich M" oberhalb des Grenzwerts P G liegt. Der Grenzwert P G , wie bereits erläutert, lässt sich anhand der in der Steuerung hinterlegten Korrelation (F) aus dem Maximal wert PM A X der Maximalleistung PM A X in der letzten Stunde ablei ten .

Zur Vereinfachung der Erfassung des Maximalwerts PM A X können zudem auf der Y-Achse mehrere Stufen für den Maximalwert PM A X definiert werden, wobei für die Aktivierung oder Deaktivie rung der Spaltminimierung lediglich berücksichtigt wird, wel che die höchste Stufe ist, die vom Maximalwert PM A X in der letzten Stunde überschritten wurde. Beispielsweise können zwischen 3 und 10 solcher Stufen definiert sein, die auch un terschiedlich groß sein können. Insbesondere sieht dabei die Linie F für jede Stufe etwas anders aus, d.h. die vordefi nierte oder berechnete Korrelation zwischen dem Grenzwert P G und dem Maximalwert PM A X kann von Stufe zu Stufe variieren.

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 Übergangsbereich M oder im oberen Bereich 0, der auf einen erheblichen Last- bzw. Leistungsab fall in den unteren Bereich U folgt. Dieser Fall ist in FIG 2 gezeigt, in welcher die relative Leistung P REL über der Zeit t aufgetragen ist. Bis zum Zeit punkt ti ist der Istwert Pi im Wesentlichen konstant und liegt im oberen Leistungsbereich 0, in welchem die HCO aktiv ist. Zwischen ti und t 3 fällt Pi rasant ab, bis ein Wert un terhalb des unteren Schwellwerts Pu erreicht ist. Beim Unter schreiten des Grenzwerts P G im Übergangsbereich M zum Zeit punkt 12 wird dabei die Spaltminimierung abgeschaltet. Zwi schen t 3 und 14 bleibt der Istwert Pi im unteren Bereich U und somit bleibt die HCO inaktiv. Zwischen t 4 und t 7 steigt der Pi stetig an, wobei zum Zeitpunkt ts der Grenzwert P G erneut überschritten wird. Jedoch löst dies noch keine Aktivierung der HCO in ts aus, sondern die Spaltminimierung erfolgt erst nach z.B. weiteren 15 min, zum Zeitpunkt t 6 , obwohl der Ist wert Pi die ganze Zeit im Bereich M" liegt. Zum Zeitpunkt t 7 befindet sich der Istwert Pi erneut auf dem Niveau des Aus gangszustands der Gasturbine gemäß FIG 2.

Würde nach t 4 vor dem Aktivieren der HCO der Istwert Pi z.B. erneut abfallen, würde dies unter Umständen P MAX aus der letz ten Stunde beeinflussen, was wiederum zu einem neuen Grenz wert P G führen könnte.