Verfahren zur Überwachung des Zustandes von Turbinen anhand ihrer Ausrollzeit

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung des Zustandes von Turbinen anhand ihrer Ausrollzeit.

Die Ausrollzeit einer Turbine, beispielsweise einer Gas- oder Dampfturbine, ist definiert als die Zeit, die zwischen dem

Abschalten des Turbinenantriebes und dem Erreichen eines un ^¬ teren Grenzwertes der Turbinendrehzahl vergeht. Sie ist vom mechanischen Zustand der Turbine abhängig und wird beispiels ^¬ weise vom Zustand der Lager und ihrer Versorgung mit Öl oder von der Ventilation oder eventuellem Anstreifen der Turbinenschaufeln beeinflusst.

Daher lässt sich die Ausrollzeit einer Turbine zur Überwa ^¬ chung des Zustandes der Turbine und somit als Indikator für Maschinenprobleme nutzen. Technische Probleme können auf die ^¬ se Weise bereits früh erkannt und beseitigt werden, bevor dauerhafte Schäden auftreten.

Die Ausrollzeit von Turbinen wird daher manuell oder automa- tisch ermittelt und mit einem Referenzwert verglichen. Abwei ^¬ chungen der gemessenen Ausrollzeit vom Referenzwert können auf Maschinenprobleme hindeuten und müssen näher untersucht werden. Allerdings wird die Ausrollzeit einer Turbine auch durch die aktuelle Temperatur des Mediums in der Turbine (An- saugluft bei Gasturbinen bzw. Wasserdampf bei Dampfturbinen) beeinflusst. Diese Temperatur ist jedoch natürlichen oder betriebsbedingten Schwankungen unterworfen, die zu Schwankungen von etwa 5 % bis 10 % in der gemessenen Ausrollzeit führen. Eine Schwankungsbreite von 5 % bis 10 % ist jedoch zu groß, um einen aussagekräftigen Vergleich mit dem Referenzwert und damit eine empfindliche Überwachung des Ausrollvorganges zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung des Zustandes von Turbinen anhand ihrer Ausrollzeit anzugeben, das besonders empfindlich und gleichzei ^¬ tig mit möglichst geringem technischen Aufwand durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die gemessene Ausrollzeit mit einem Korrekturglied, in das die ebenfalls gemessene Temperatur des in der Turbine befindli- chen Mediums einbezogen wird, korrigiert und mit einem Refe ^¬ renzwert verglichen wird.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass für eine möglichst empfindliche Überwachung des Ausrollvorganges Einflussfaktoren auf die Ausrollzeit mit einer nicht vernachlässigbaren natürlichen Schwankung zur Korrektur der gemessenen Ausrollzeit herangezogen werden sollten. Auf diese Weise lässt sich ihr Einfluss aus der gemessenen Ausrollzeit her ^¬ ausrechnen und eine geringere Schwankungsbreite der Ausroll- zeit und somit eine empfindlichere Überwachung erzielen. Ein besonders wichtiger und mit einer besonders großen Schwankungsbreite behafteter Einflussfaktor auf die Ausrollzeit ist die Temperatur des Mediums in der Turbine. Sie sollte daher erfasst und zur Korrektur der gemessenen Ausrollzeit herange- zogen werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mit sehr geringem Aufwand eine deutliche Redu ^¬ zierung der Schwankungsbreite der ermittelten Ausrollzeit er- zielt werden kann. Die Temperatur des Mediums in der Turbine liegt nämlich entweder ohnehin als Betriebsmessung vor oder ist verhältnismäßig einfach zu erfassen.

Durch die Korrektur der gemessenen Ausrollzeit mit der Tempe- ratur des Mediums, die eine Art Normierung der Ausrollzeit mit der Temperatur darstellt, kann die Schwankungsbreite der ermittelten Ausrollzeit von etwa 5 % bis 10 % auf etwa 1 %

bis 2 % reduziert werden. Das Ergebnis ist eine wesentlich empfindlichere Überwachung des Ausrollvorganges und damit des mechanischen Zustandes der Turbine. Maschinenprobleme, die zu dauerhaften schweren Schäden an der Turbine führen können, können auf diese Weise noch früher erkannt und behoben werden.

Vorteilhafterweise wird der Referenzwert für die Ausrollzeit ebenfalls mit der Temperatur der Ansaugluft oder des Wasser- dampfes korrigiert. In diesem Fall weist nämlich auch der Re ^¬ ferenzwert einen geringen Fehler auf und ist damit aussage ^¬ kräftiger als ohne die Korrektur.

Die Korrektur der gemessenen Ausrollzeit erfolgt vorteilhaf- terweise dadurch, dass die Temperatur des Mediums in der Tur ^¬ bine mit einem Korrekturfaktor a multipliziert und zur gemes ^¬ senen Ausrollzeit hinzuaddiert wird.

Der Korrekturfaktor a beschreibt den Einfluss, den die Tempe- ratur des Mediums in der Turbine auf die Ausrollzeit der Tur ^¬ bine hat, und kann einen positiven oder einen negativen Wert annehmen. Er ist von der jeweiligen Turbine abhängig und muss zunächst ermittelt werden. Dazu können beispielsweise in ei ^¬ nem Testlauf der Turbine sowohl die Ausrollzeiten als auch die Temperaturen des Mediums in der Turbine erfasst werden. Anschließend wird der Korrekturfaktor a ermittelt, der für die Gesamtheit der betrachteten Ausrollzeiten den Temperaturgang am besten aus den Ausrollzeiten herausrechnet. Der auf diese Weise gefundene Wert für a kann anschließend routinemä- ßig verwendet werden. Er muss neu ermittelt werden, wenn Um ^¬ bauten an der Turbine vorgenommen werden oder andere Ereignisse eintreten, die den Einfluss der Temperatur des Mediums in der Turbine auf die Ausrollzeit verändern.

Der Korrekturfaktor a wird vorteilhafterweise automatisch ermittelt. Auch der Referenzwert für die Ausrollzeit wird vor ^¬ teilhafterweise automatisch ermittelt. Auf diese Weise ist

eine routinemäßige, zuverlässige Überwachung des Ausrollvor ^¬ ganges der Turbine sichergestellt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur anhand eines Diagramms die Korrektur des Temperatureffektes an der Aus ^¬ rollzeit einer Turbine.

Die Ausrollzeit einer Turbine, also die Zeit, die die Turbine benötigt, um nach dem Abschalten des Turbinenantriebes eine Drehzahl zu erreichen, die einem festgelegten unteren Grenzwert entspricht, ist abhängig von verschiedenen Faktoren, die den mechanischen Zustand der Turbine bestimmen. Daher eignet sich die Überwachung der Ausrollzeit zur Überwachung des me- chanischen Zustandes einer Turbine und zur frühen Erkennung von Schäden. Allerdings beeinflusst auch die Temperatur des Mediums in der Turbine, also Luft oder Wasserdampf, die Aus ^¬ rollzeit. Dieser Temperatureffekt muss aus der gemessenen Ausrollzeit herauskorrigiert werden, um eine besonders emp- findliche Überwachung sicherzustellen. Die FIG zeigt die Korrektur gemessener Ausrollzeiten auf den Temperatureffekt. Zu der gemessenen Ausrollzeit t _korrigiert wird nach der Formel

^-korrigiert ^-gemessen ^" * ^" cL ^-Medium

die mit dem Korrekturfaktor a multiplizierte Temperatur des Mediums in der Turbine T _Me dium addiert. Die FIG zeigt, dass durch diese Korrektur der Temperaturgang tatsächlich aus den gemessenen Ausrollzeiten herausgerechnet werden kann. Auf diese Weise wird eine Normierung der Ausrollzeiten auf die Temperatur des Mediums in der Turbine vorgenommen.

Die Eliminierung des Temperatureffektes aus den Ausrollzeiten führt zu einer deutlich verbesserten Vergleichbarkeit der korrigierten Ausrollzeiten t _korrigier t _? so dass die korrigierten Ausrollzeiten t _korrigiert direkt mit einem Referenzwert vergli ^¬ chen werden können. Die korrigierten Ausrollzeiten t _lorrigier t

sind somit zur routinemäßigen Überwachung des mechanischen Zustande einer Turbine besonders gut geeignet.