Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detek- tieren eines Anstreifens einer Laufschaufel eines Läuferele ^¬ ments an einem das Läuferelement umgebenden Gehäuse einer Strömungsmaschine und/oder zum Erfassen eines Spaltmaßes zwi ^¬ schen diesen Komponenten, wobei das Läuferelement und das Ge ^¬ häuse aus stromleitenden Materialien hergestellt sind.

Das Anstreifen von Laufschaufeln eines Läuferelements an einem das Läuferelement umgebenden Gehäuse führt bei Strö ^¬ mungsmaschinen, beispielsweise bei Gas- oder Dampfturbinen, zu Performanceeinbußen, erhöhten Schwingungen und/oder

Maschinenschäden. Vor diesem Hintergrund ist man bestrebt, ein solches Anstreifen während des Betriebs der Strömungs ^¬ maschine frühzeitig zu detektieren. Auch zu große Spaltmaße zwischen den Laufschaufeln und dem Gehäuse sind im Hinblick auf Leistungseinbußen nicht wünschenswert.

Die EP 1 524 411 AI schlägt in diesem Zusammenhang vor, zwischen dem Läuferelement und dem Gehäuse eine elektrische Spannung derart anzulegen, dass ein Stromkreis einer Detekti- onseinrichtung geschlossen wird, sobald eine Laufschaufel des Läuferelementes das Gehäuse berührt. Der Spalt zwischen den Laufschaufeln und dem Gehäuse bildet in dem Stromkreis einen elektrischen Widerstand, dessen Größe bei großem Spaltmaß gegen unendlich geht, bei kleiner werdendem Spaltmaß abnimmt und im Falle eines Anstreifens einer Laufschaufel am Gehäuse gegen Null geht. Durch Messen des Widerstands kann entspre ^¬ chend ein Anstreifen detektiert werden. Auch sind basierend auf der Größe des erfassten Widerstandsmesswertes Rück ^¬ schlüsse auf die Größe des Spaltmaßes möglich. Ein Nachteil des in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahrens besteht allerdings darin, dass die Messwerte und entsprechend auch die Messergebnisse stark verfälscht werden können. Insbeson ^¬ dere durch das Gehäuse und/oder durch das Läuferelement flie ^¬ ßende Störströme und Ströme ähnlicher Nebensysteme, die nicht von der Detektionseinrichtung erzeugt werden, können Messungen und Messergebnisse stark beeinträchtigen und verfälschen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren der eingangs genannten Art mit höherer Verlässlichkeit zu schaf ^¬ fen .

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art, umfassend die

Schritte: a) Beaufschlagen des Läuferelements mit zumindest einem von einer galvanisch von der Strömungsmaschine entkoppelten Signalquelle erzeugten, eine vorbestimmte Frequenz aufweisenden Wechselstrom-Ausgangssignal derart, dass das Ausgangssignal von der Signalquelle durch das Läuferelement zurück zur Signalquelle geleitet wird; b) Erfassen von Mess ^¬ werten, die einen über das Gehäuse abgeleiteten Leckageanteil des zumindest einen Wechselstrom-Ausgangssignals repräsentie ^¬ ren, unter Verwendung eines mit der Signalquelle sowie dem Gehäuse elektrisch verbundenen Messgerätes, wobei die den Leckageanteil repräsentierenden Messwerte über die vorbe ^¬ stimmte Frequenz identifiziert werden; und c) Detektieren eines Anstreifens einer Laufschaufei an dem Gehäuse und/oder Erfassen eines Spaltmaßes zwischen diesen Komponenten auf Basis der Größe und/oder der zeitlichen Änderung der erfass- ten Messwerte.

Wird also das Läuferelement mit einem Wechselstrom-Ausgangs ^¬ signal in Form eines Wechselstroms I _s vorbestimmter Frequenz beaufschlagt, der von der Signalquelle erzeugt wird, so fließt dieser Strom durch das Läuferelement zurück zur Sig ^¬ nalquelle. Der an der Signalquelle ankommende rückgeflossene Strom I _R entspricht dabei dem Strom I _s abzüglich eines

Leckagestroms I _L , wobei der rückgeflossene Strom I _R >> I _L ist. Kommt es zu einem Anstreifen einer Laufschaufel an dem Ge ^¬ häuse, so werden das Läuferelement und das Gehäuse direkt kurzgeschlossen, weshalb ein signifikanter Stromanstieg des Leckagestroms I _L zu verzeichnen ist. Dieser Anstieg wird im Rahmen der Messwerteerfassung in Schritt b) erfasst. Auf Basis der Größe der in Schritt b) erfassten Messwerte

und/oder der zeitlichen Änderung der erfassten Messwerte kann dann ein Anstreifen einer Laufschaufel an dem Gehäuse detek- tiert werden. Alternativ oder zusätzlich können basierend auf der Größe der erfassten Messwerte auch Rückschlüsse auf das Spaltmaß zwischen den entsprechenden Komponenten gezogen werden. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass das Ausgangssignal über seine vorbe- stimmte Frequenz eindeutig identifizierbar ist. Entsprechend lässt sich in Schritt b) der Leckageanteil problemlos durch entsprechende Bandpassfilterung der erfassten Messwerte von Signalen von Störquellen und/oder ähnlicher Nebensysteme unterscheiden. Somit werden sehr zuverlässige Ergebnisse er- zielt.

In Schritt a) wird vorteilhaft ein kontinuierliches Ausgangs ^¬ signal erzeugt, wodurch der apparative Aufwand zur Durchfüh ^¬ rung des Verfahrens minimiert wird.

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden die Messwerte in Schritt b) über mehrere Messgeräte erfasst, die an in axialer Richtung voneinander beabstandeten Gehäusepositionen elektrisch mit dem Gehäuse verbunden sind, wobei in Schritt c) zusätzlich eine Ortung der Position der berührenden Laufschaufel basierend auf einem zeitlichen Versatz der von den einzelnen Messgeräten erfassten Messwerte

und/oder basierend auf einer Größendifferenz der von den einzelnen Messgeräten erfassten Messwerte erfolgt. Entsprechend kann also nicht nur detektiert werden, ob ein Anstreifen stattfindet, sondern auch wo das Anstreifen stattfindet. Dank dieser Zusatzinformation können Wartungsarbeiten stark verkürzt werden. Gemäß einer Variante der vorliegenden Erfindung sind mehrere axial miteinander verbundene Läuferelemente vorhanden, die jeweils von einem eigenen Gehäuse umgeben sind, wobei die Schritte a) bis c) separat für jede Läuferelement-Gehäuse-An- Ordnung durchgeführt werden, und wobei sich die Wechselstrom- Ausgangssignale, mit denen die Läuferelemente der einzelnen Läuferelement-Gehäuse-Anordnungen beaufschlagt werden, hinsichtlich ihrer vorbestimmten Frequenz voneinander unter- scheiden. Entsprechend kann ohne weiteres unter Einsatz einer frequenzselektiven Auswertung festgestellt werden, in welcher bzw. welchen der Läuferelement-Gehäuse-Anordnungen ein Anstreifen stattgefunden hat. Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schafft die vorlie ^¬ gende Erfindung ferner eine Strömungsmaschine mit einem Lauf ^¬ schaufeln aufweisenden Läuferelement, einem das Läuferelement umgebenden Gehäuse, wobei das Läuferelement und das Gehäuse aus stromleitenden Materialien hergestellt sind, und einer Detektionseinrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgelegt ist.

Die Detektionseinrichtung umfasst bevorzugt eine galvanisch von der Strömungsmaschine entkoppelte Signalquelle, die unter Bildung eines Stromkreises an zwei axial voneinander beab- standeten Läuferelementpositionen elektrisch an das Läuferelement angeschlossen und dazu ausgelegt ist, ein Wechsel ^¬ strom-Ausgangssignal vorbestimmter Frequenz durch das Läuferelement zu senden, und ein an den Stromkreis angeschlossenes Messgerät, das elektrisch mit dem Gehäuse verbunden und dazu ausgelegt ist, Messwerte zu erfassen und zu identifizieren, die einen über das Gehäuse abgeleiteten Leckageanteil des zu ^¬ mindest einen Wechselstrom-Ausgangssignals repräsentieren. Vorteilhaft ist die Signalquelle über kapazitive Kopplungs ^¬ elemente an das Läuferelement angeschlossen.

Das Messgerät ist bevorzugt über kapazitive oder berührende Kopplungselemente an das Gehäuse angeschlossen.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsfor- men erfindungsgemäßer Verfahren und Strömungsmaschinen unter Bezugnahme auf die Zeichnung deutlich. Darin ist

Figur 1 eine schematische Ansicht einer Strömungsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 2 eine schematische Ansicht einer Strömungsmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 3 ein Diagramm, das Messwerte zeigt, die mit in Figur

2 dargestellten Messgeräten erfasst wurden; und

Figur 4 eine schematische Ansicht einer Strömungsmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Gleiche Bezugsziffern bezeichnen nachfolgend gleiche oder gleichartige Bauteile bzw. Komponenten.

Figur 1 zeigt eine Strömungsmaschine 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die als Gas- oder Dampfturbine ausgebildet ist. Alternativ kann es sich bei der Strömungsmaschine 1 aber auch um einen Verdichter handeln, um nur ein Beispiel zu nennen. Die Strömungsmaschine 1 umfasst ein über Lagerungen 2 drehbar gelagertes, Laufschaufeln 3 aufweisendes Läuferelement 4 und ein das Läuferelement 4 um- gebendes Gehäuse 5, wobei das Läuferelement 4 und das Gehäuse 5 jeweils aus stromleitenden Materialien hergestellt sind. Ferner umfasst die Strömungsmaschine 1 eine Detektionsein- richtung 6, die dazu ausgelegt ist, ein Anstreifen der Lauf ^¬ schaufeln 3 an dem Gehäuse 5 zu detektieren und/oder ein Spaltmaß zwischen diesen Komponenten zu erfassen. Genauer gesagt umfasst die Detektionseinrichtung 6 eine galvanisch von der Strömungsmaschine 1 entkoppelte Signalquelle 7, die dazu ausgelegt ist, ein Wechselstrom-Ausgangssignal vorbestimmter Frequenz zu erzeugen. Die Signalquelle 7 ist unter Bildung eines Stromkreises an zwei in axialer Richtung A voneinander beabstandeten Läuferelementpositionen elektrisch an das Läuferelement 4 angeschlossen, vorliegend über kapazitive Kopp- lungselemente 8 und 9. Entsprechend kann das Läuferelement 4 von der Signalquelle 7 derart mit dem Wechselstrom-Ausgangs ^¬ signal beaufschlagt werden, dass dieses von der Signalquelle 7 durch das Läuferelement 4 zurück zur Signalquelle 7 gelei ^¬ tet wird. Die Detektionseinrichtung 6 umfasst ferner ein an den Stromkreis angeschlossenes Messgerät 10, das elektrisch mit dem Gehäuse 5 verbunden ist, vorliegend ebenfalls über ein kapazitives Kopplungselement 11. Bei dem Messgerät 10 handelt es sich bevorzugt um ein hoch auflösendes Strommess ^¬ gerät, das mit einem Bandpassfilter 12 ausgestattet oder mit einem solchen verbunden ist.

Wird nun von der Signalquelle 7 ein Wechselstrom-Ausgangssig ^¬ nal I _s mit einer konstanten vorbestimmten Frequenz f erzeugt, so wird das Läuferelement 4 über das Kopplungselement 8 mit diesem Ausgangssignal beaufschlagt, das über das Kopplungs ^¬ element 9 zurück zur Signalquelle 7 geleitet wird. Der an der Signalquelle 7 ankommende rückgeflossene Strom I _R entspricht dabei dem von der Signalquelle 7 ausgesendeten Strom I _s abzüglich eines Leckagestroms I _L , wobei der rückgeflossene Strom I _R >> I _L ist. Der Leckagestrom I _L wird dabei von dem

Läuferelement 4 auf das Gehäuse 5 übertragen, wo er über das Kopplungselement 11 abgegriffen, von dem Bandpassfilter 12 hinsichtlich der vorbestimmten Frequenz f gefiltert und dem Messgerät 10 zugeführt wird, der die Größe des Leckagestroms erfasst.

Kommt es nun zu einem Anstreifen einer Laufschaufel 3 am Ge ^¬ häuse 5, so werden das Läuferelement 4 und das Gehäuse 5 di ^¬ rekt kurz geschlossen, weshalb ein signifikanter Stromanstieg des Leckagestroms I _L zu verzeichnen ist, der von dem Messge- rät 10 erfasst wird. Entsprechend lässt sich das Anstreifen der Laufschaufei 3 am Gehäuse 5 auf Basis der Größe und/oder der zeitlichen Änderung der von dem Messgerät 10 erfassten Messwerte detektieren. Alternativ oder zusätzlich können basierend auf der Größe der erfassten Messwerte auch Rück ^¬ schlüsse auf das Spaltmaß zwischen den entsprechenden Kompo ^¬ nenten gezogen werden, da der Leckagestrom I _L auch ohne ein Anstreifen einer Laufschaufel 3 am Gehäuse 5 mit geringer werdendem Spaltmaß zunimmt. Dank der Tatsache, dass das von der Signalquelle 7 ausgesendete Wechselstrom-Ausgangssignal eine vorbestimmte Frequenz f aufweist, lassen sich diejenigen von dem Messgerät 10 erfassten Messwerte, die den Leckage ^¬ strom des Ausgangssignals zuzuordnen sind, problemlos durch entsprechende Bandpassfilterung unter Einsatz des Bandpassfilters 12 von anderen erfassten Messwerten unterscheiden, die von Störquellen und/oder ähnlichen Nebensystemen verursacht werden. Entsprechend ist das Messergebnis sehr verläss ^¬ lich.

Es sollte klar sein, dass es sich bei dem Messgerät 10 alter ^¬ nativ auch um ein hoch auflösendes Widerstandsmessgerät oder um ein hoch auflösendes Spannungsmessgerät handeln kann, so ^¬ weit das Messgerät 10 dazu geeignet ist, einen Leckageanteil des von der Signalquelle 7 ausgesendeten Ausganssignals zu erfassen .

Figur 2 zeigt eine alternative Strömungsmaschine 1, die sich dahingehend von der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform unterscheidet, dass mehrere hochauflösende Messgeräte 10 an den Stromkreis 10 angeschlossen und über Kopplungselemente 9 an axial auseinander liegenden Positionen mit dem Gehäuse 5 elektrisch verbunden sind.

Der Vorteil der Verwendung mehrerer Messgeräte 10 wird unter Bezugnahme auf Figur 3 deutlich. Diese zeigt die von den je ^¬ weiligen Messgeräten 10 erfassten Messwerte bzw. Leckageströme I _L über die Zeit im Augenblick eines Anstreifens von nahe an dem in Figur 2 ganz links dargestellten Messgerät 10 positionierten Laufschaufeln 3 an dem Gehäuse 5. Das Anstreifen führt zu Ausschlägen bei sämtlichen der von den drei Messgeräten 10 erfassten Leckagestromverläufen, wobei der Ausschlag bei demjenigen Messgerät 10, dessen Entkopplungs ^¬ gerät 9 der Anstreifposition in axialer Richtung am nächsten ist, auf der Zeitachse sowohl der erste Ausschlag als auch derjenige mit der größten Amplitude ist. Entsprechend lässt sich der Ort des Anstreifens lokalisieren bzw. eingrenzen. Die Verwendung hochauflösender Messgeräte 10 ist vorliegend von großer Bedeutung, da die Amplitudendifferenz ebenso wie der zeitliche Versatz ohne solche hochauflösenden Messgeräte 10 nicht erfassbar wäre. Es sollte klar sein, dass die Genau- igkeit der Lokalisierung mit der Anzahl der in axialer Richtung an das Gehäuse 5 angeschlossenen Messgeräte 10 zunimmt.

Figur 4 zeigt eine Strömungsmaschine 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die sich dahingehend von der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform unterscheidet, dass zwei axial miteinander verbundene Läufer ^¬ elemente 4 vorgesehen sind, die jeweils von einem entspre ^¬ chenden Gehäuse 5 umgeben sind. Die Funktionsweise der Detek- tionseinrichtung 6 entspricht ebenfalls der unter Bezugnahme auf Figur 1 beschriebenen Funktionsweise, nur dass die beiden Signalquellen 7 Wechselstrom-Ausgangssignale unterschiedli ^¬ cher vorbestimmter Frequenzen f i und f ₂ erzeugen, so dass durch entsprechende Frequenzfilterung die von den Messgeräten 10 erfassten Messwerte den jeweiligen Ausgangssignalen zugeordnet werden können. Entsprechend lässt sich problemlos be ^¬ stimmen, in welchem der beiden Gehäuse 5 ein Anstreifen stattgefunden hat. Es sollte klar sein, dass jede der in Figur 4 dargestellten Detektionseinrichtungen 6 auch mehrere Messgeräte 10 aufweisen kann, wie es in Figur 2 dargestellt ist .

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