WO2015144400A1 - Verfahren zum betreiben einer dampfturbine, vorrichtung zum überwachen von betriebszuständen einer dampfturbine sowie dampfturbine - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer dampfturbine, vorrichtung zum überwachen von betriebszuständen einer dampfturbine sowie dampfturbine Download PDF

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turbine
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Siemens AG
Siemens Corp
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a steam turbine, in particular a low-pressure steam turbine.
  • the invention also relates to a device for monitoring operating states of a steam turbine with a control system technology for controlling and / or regulating the steam turbine.
  • the invention further relates to a steam turbine or a low pressure steam turbine having at least one turbine ⁇ shovel comprehensive turbine stage.
  • It is an object of the invention is the generic type steam turbine, in particular low-pressure steam turbines, wind such crizos ⁇ that they can be operated effectively and reliably despite increased or altered require- ments further.
  • the object of the invention is achieved by a method for operating a steam turbine, in particular a low pressure steam turbine in which a force acting on the turbine show ⁇ feln trailing edge erosion function of determined during operation of the steam turbine operating data is evaluated.
  • a trailing edge erosion is estimated and / or evaluated here.
  • inspection intervals for testing the turbine blades can be optimized for signs of trailing edge erosion. This may present carried out during operation of the steam turbine ⁇ a process control monitoring or evaluation of the trailing edge erosion at any time.
  • the operation of the steam turbine goal-directed ⁇ be aligned to new customer requirements.
  • the steam turbine can be targeted, operated in vorteilhaf ⁇ th load cases, particularly low-load cases, whereby the steam turbine can be a total effective Betrie ⁇ ben without thereby exhibit enhanced trailing edge Nero ⁇ sion.
  • operating data describes measured data or steam turbine-specific data calculated therefrom, preferably with respect to the steam volume flow conducted through the steam turbine 12. This operating data can also be used for further measurement data and / or other data
  • Steam turbine include or be calculated from such.
  • the operating data are measured or otherwise determined, it being calculated from the operating data whether a background erosion ⁇ takes place or has taken place. Furthermore, calculated according to the invention how far the Schukan ⁇ tenerosion has progressed and, if a threshold is exceeded, an alarm goes off.
  • a further variant of the method provides that the moisture prevailing in the region of the low pressure output stage is determined as further operating data in order to evaluate the influence of a trailing edge erosion acting on the turbine blades of the final stage.
  • An evaluation can then take place, for example, with the aid of empirical data. Specifically, using limit values for flow rates and for wet areas or wet steam areas at the low-pressure end stages, a potential risk of trailing edge erosion can be determined particularly precisely. Preferably, the flow rates of various steam turbine load cases are determined in this way.
  • Another significant advantage of the present invention is the fact that the method according to the invention allows an evaluation of the trailing edge erosion during operation, so to speak quasi online, as well as also temporally downstream, so virtually offline.
  • an advantageous process variant also provides that the assessment during operation of the steam turbine at a control center for operating the steam turbine is conducted online by ⁇ .
  • a not less advantageous, but alternative method ⁇ variant provides that the evaluation during operation of the steam turbine at a control center for operating the steam turbine is performed offline. Cumulatively, it is advantageous if the evaluation of the operation is performed at a location outside a steam turbine plant. This can for example by means of "mobile applications", “remote access” or a "power diagnostic center” ⁇ SUC gene.
  • the influence of the intensity of a force acting on the turbine blades trailing edge erosion is evaluated as a function of it ⁇ mediated operational data.
  • a critical operating condition which leads to increased erosion on the trailing edge of the steam turbine rated and corresponding measures for its Vermei ⁇ dung be initiated.
  • a further advantageous variant of the method provides that, depending on the determined operating data, the influence of a duration of a trailing edge erosion acting on the turbine blades is evaluated. This makes it possible that For example, the steam turbine can be operated for a limited time in a less favorable load case range without a trailing edge erosion being able to critically affect a turbine blade.
  • the present method can advantageously be further developed if a prognosis of the influence of a rear edge erosion acting on the turbine blade is given.
  • the wet, as well as the operating time in the to be assessed as critical load conditions of the steam turbine is dependent, in a preferred variant of the method that the time ⁇ duration of each steam turbine load cases is determined.
  • the duration and the intensity of the trailing edge erosion that forms can be evaluated very well by a combination of different operating measurements and a preferred integration of the process control or evaluation into a control system of the steam turbine. In this way, a particularly safe operation of the steam turbine bezüg ⁇ lich the trailing edge erosion can be achieved, especially if a related Warnautomatismus is implemented to protect against trailing edge erosion in the control system.
  • control technology or "control technology” describes in the context of the invention known devices for controlling and / or regulating the steam turbine. Such the Leit ⁇ technology or control center equipment ausgestaltende facilities can be configured here as hardware and / or software components.
  • the embossed by the special control and / or regulating device construction of the present device allows structurally simple a method for monitoring a trailing edge erosion at a low pressure end of a steam turbine, in which the monitoring of the trailing edge erosion in dependence on during a steam turbine operation he ⁇ averaged operating data is performed. This is not possible so far.
  • the method according to the invention can advantageously be carried out by means of the present device.
  • control center technology comprises an operating data generated by the low-pressure end stage processing control and / or regulating device by means of which this operating data generated a trailing edge erosion of turbine blades of a low pressure final stage of the steam turbine is online or offline evaluable , Especially a temporal evaluation of the trailing edge erosion ⁇ influence can be made very precisely when the control center technology with the control and / or regulation ungeschmeler associated Zeitotro worn to evaluate the influence of acting on the turbine blades of the low pressure output stage trailing edge erosion.
  • the required measurement data can be determined when the control and / or regulating device, at least one in the area of a turbine stage, Special into ⁇ a low-pressure final stage, which is arranged pressure measuring ⁇ sensor element for measuring an inlet pressure to the turbine stage and low-pressure final stage, at least one in the Having arranged in the low pressure output stage further Druckmesssen ⁇ sorelement for measuring a condenser pressure at the low ⁇ pressure output stage and / or arranged in the region of Niederbuchendlace temperature measuring sensor element for measuring a temperature at the Niederchristendlace.
  • the object of the invention is also achieved by a steam turbine or low-pressure steam turbine with at least one turbine blades comprehensive turbine stage, wherein the steam turbine or the low-pressure steam turbine comprises such a device.
  • the steam turbine has a control and / or Regelungsein ⁇ direction, which in the area of low-pressure stage and spe ⁇ essential - as seen in the flow direction of the steam medium - at the entrance area of low pressure final stage Druckmesssensorele ⁇ mente for measuring an inlet pressure and for measuring a condenser pressure at the low pressure end stage. Furthermore, at least one temperature measuring sensor element is provided there for measuring a temperature at the low-pressure output stage.
  • the control and / or regulation ⁇ device still has a time measuring device, in order to impart this regard the measured or calculated states a temporal dimension.
  • both the flow rates to the corresponding load cases of the steam turbine and the respective wetness can be determined by means of the states measured with these measuring sensor elements or measuring data in combination with the design-related geometric relationships of the low-pressure output stage. Based on this information, the driving-specific trailing edge erosion can be evaluated.
  • the control and / or regulating device is ideally integrated into the control center of the steam turbine, so that on one hand the assessment carried out in particular as regards the duration and intensity of the trailing edge erosion-line during operation of the steam turbine and the other hand, accordingly, the gefah ⁇ renen load cases of the steam turbine immediately can be controlled or ge ⁇ regulated, whereby the steam turbine can be operated in a much more flexible manner, especially with regard to their mobile load cases. In this way, the steam turbine can be extremely well adapted to different customer requirements ⁇ to. In particular, the steam turbine can thus also be operated within load cases, which in terms of a theoretical assessment may have been ruled out entirely.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine, insbesondere einer Niederdruck-Dampfturbine, bei welchem eine an den Turbinenschaufeln wirkende Hinterkantenerosion in Abhängigkeit von während des Betriebs der Dampfturbine ermittelten Betriebsdaten bewertet wird.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER DAMPFTURBINE, VORRICHTUNG ZUM ÜBERWACHEN VON BETRIEBSZUSTANDEN EINER DAMPFTURBINE SOWIE DAMPFTURBINE
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine, insbesondere einer Niederdruck-Dampfturbine.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Überwachen von Betriebszuständen einer Dampfturbine mit einer Leitstellentechnik zum Steuern und/oder Regeln der Dampfturbine. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Dampfturbine oder eine Niederdruck-Dampfturbine mit wenigstens einer Turbinen¬ schaufeln umfassenden Turbinenstufe.
Aufgrund steigender Kundenanforderungen speziell von Netzbe- treibern und Energieversorgern an den Betrieb von Dampfturbinen zum Erzeugen von elektrischer Energie ist es erforderlich, dass die hierfür vorgesehenen Dampfturbinen, insbesondere Niederdruck-Dampfturbinen, flexibler betrieben werden können. Dies führt einerseits dazu, dass vermehrt Dampfturbi- nen mit einer erhöhten Teillastfähigkeit nachgefragt werden. Andererseits werden in Gebieten mit nur geringen Wasservorkommen zunehmend Dampfturbinen mit luftgekühlten Kondensatoren nachgefragt, um auch dort etwa den steigenden Bedarf an elektrischer Energie bedienen zu können. Die vorgenannten Er- fordernisse können an gattungsgemäßen Dampfturbinen zumindest zeitweise einen Betrieb mit niedrigen Teillasten bzw. hohen Kondensatordrücken bedingen, wodurch die Gefahr einer Hinterkantenerosion an Turbinenschaufeln der Dampfturbinen erhöht sein kann. Im Allgemeinen ist die Problematik einer Hinter- kantenerosion insbesondere an Niederdruckendstufen von Niederdruck-Dampfturbinen bekannt. In der Regel wird bei gattungsgemäßen Niederdruck-Dampfturbinen der Dampfdruck im Bereich der End- bzw. Niederdruckstufe soweit entspannt, dass dort der Nassdampfbereich erreicht wird. Dabei kondensiert Wasser in Form von kleinen Wassertropfen aus, die durch eine Rückströmung, beispielsweise bei einem Schwachlastbetrieb auf eine Hinterkante einer Turbinenschaufel treffen. Im Gegensatz zu der Vorderkantenerosion bildet sich die Hinterkantenero¬ sion tendenziell eher im nabennahen Bereich einer Turbinenschaufel aus. Wie bei der Vorderkantenerosion kann auch eine verstärkte Hinterkantenerosion dazu führen, dass ein Austausch von Turbinenschaufeln in Betracht gezogen werden muss. Insofern ist man bemüht, eine Hinterkantenerosion zu vermeiden, so dass gattungsgemäße Dampfturbinen konstruktiv und verfahrenstechnisch entsprechend ausgelegt sein müssen. Der Betrieb einer Dampfturbine in entsprechenden Teillastberei¬ chen, in welchen eine solche Hinterkantenerosion auftreten kann, ist dementsprechend möglichst zu vermeiden. Darüber hinaus ist es empfehlenswert, insbesondere die Turbinenschau¬ feln der Niederdruckendstufen im Rahmen regelmäßiger Inspektionen auf eine bereits eingetretene bzw. vorangeschrittene Hinterkantenerosion zu untersuchen, um eine kritische Hinter- kantenerosion frühzeitig zu entdecken und entsprechende Ma߬ nahmen veranlassen zu können. Diese Verfahrensweise erscheint jedoch relativ zeitaufwendig. Ferner muss der Betrieb der Dampfturbine hierfür unterbrochen werden, so dass in diesem Zeitraum keine elektrische Energie erzeugt werden kann.
Im Vorfeld können die Dauer und Fahrweise einzelner Betriebs¬ zustände, insbesondere Schwachlastfälle, einer Dampfturbine nicht eindeutig bestimmt und damit auch eine zu erwartende Hinterkantenerosion nicht hinreichend bewertet werden, so dass hierdurch bedingt hinsichtlich einer Niederdruckendstu¬ fenentwicklung bzw. -auslegung möglicherweise überkonservative Annahmen insbesondere bezüglich einer möglichen Betriebsdauer und möglicher Betriebszustände getroffen werden. Meist geht dies einher mit Definitionen von zu ergreifenden Zusatzmaßnahmen oder gegebenenfalls Ausschlüssen von Betriebsbereichen, in welchen die Dampfturbine vorzugsweise nicht betrieben werden sollte. Diesbezügliche Zusatzmaßnahmen oder Ausschlüsse können jedoch erhebliche Auswirkungen auf den Betrieb der Dampfturbine und deren Verfügbarkeit haben. Aber selbst eine im Vorfeld getroffene Bewertung einer zu er¬ wartenden Hinterkantenerosion kann die eingangs erwähnten regelmäßigen Inspektionen bezüglich der Hinterkantenerosion nicht ersetzen.
Das Dokument US 2004/010387 AI offenbart ein Verfahren, bei dem der Wirkungsgrad gemessen und anhand der Änderung des Wirkungsgrades auf eine Hinterkantenerosion geschlossen wird. Dazu wird ein Vergleich mit Referenzdaten ausgewertet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, gattungsgemäße Dampfturbinen, insbesondere Niederdruck-Dampfturbinen, derart weiterzuent¬ wickeln, dass diese trotz gestiegener bzw. veränderter Anfor- derungen weiterhin effektiv und betriebssicher betrieben werden können.
Die Aufgabe der Erfindung wird von einem Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine, insbesondere einer Niederdruck- Dampfturbine, gelöst, bei welchem eine an den Turbinenschau¬ feln wirkende Hinterkantenerosion in Abhängigkeit von während des Betriebs der Dampfturbine ermittelten Betriebsdaten bewertet wird. Erfindungsgemäß wird vorliegend eine Hinterkantenerosion ab¬ geschätzt und/oder bewertet. Weiterhin können Inspektionsintervalle zur Prüfung der Turbinenschaufeln auf Anzeichen einer Hinterkantenerosion optimiert werden. Dadurch kann vorliegend eine leittechnische Überwachung bzw. Bewertung der Hinterkantenerosion jederzeit während des Betriebs der Dampf¬ turbine erfolgen.
Somit ist es nun möglich, anhand von während des Betriebs der Dampfturbine ermittelten Betriebsdaten wie z. B. Dauer einer Last, Fahrweise, Nässe eine Hinterkantenerosion insbesondere bezüglich der Turbinenschaufeln einer Niederdruckendstufe der Dampfturbine kontinuierlich zu bewerten sowie Szenarien basierte Prognosen über den weiteren Verlauf erstellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine Messung oder ein Vergleich mit Referenzdaten nicht erforderlich ist. Erstens können somit die Zeiträume zwischen bestimmten perio¬ disch wiederkehrenden Inspektionen erhöht oder darauf zur Gänze verzichtet werden. Insofern kann die Dampfturbine effektiver und verfügbarer und damit profitabler betrieben werden .
Des Weiteren kann zweitens der Betrieb der Dampfturbine ziel¬ gerichteter auf neue Kundenanforderungen ausgerichtet werden. Beispielsweise kann die Dampfturbine gezielter in vorteilhaf¬ ten Lastfällen, insbesondere Schwachlastfällen, betrieben werden, wodurch die Dampfturbine insgesamt effektiver betrie¬ ben werden kann, ohne hierbei eine erhöhte Hinterkantenero¬ sion zu zeigen.
Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren an unterschiedlichsten Dampfturbinen erfolgreich eingesetzt werden kann, so speziell auch an Niederdruck-Dampfturbinen.
Der Begriff „Betriebsdaten" beschreibt vorliegend Messdaten oder hieraus berechnete dampfturbinenspezifische Daten bevor- zugt bezüglich des durch die Dampfturbine hindurch geleiteten Dampfvolumenstroms . Diese Betriebsdaten können auch weitere Messdaten und/oder andere Daten im Zusammenhang mit der
Dampfturbine umfassen oder aus solchen errechnet sein. Die Betriebsdaten werden gemessen oder sonst wie ermittelt, wobei aus den Betriebsdaten errechnet wird, ob eine Hinter¬ kantenerosion stattfindet oder stattgefunden hat. Des Weiteren wird erfindungsgemäß errechnet, wie weit die Hinterkan¬ tenerosion fortgeschritten ist und, falls ein Grenzwert über- schritten wird, ein Alarm losgeht.
Es hat sich gezeigt, dass derartige Betriebsdaten vielfälti¬ ger Natur sein können. Insofern sieht eine bevorzugte Verfah- rensvariante mit einer konkreten verfahrenstechnischen Umsetzung vor, dass als erste Betriebsdaten wenigstens eine Durchflusszahl hinsichtlich mindestens eines Dampfturbinen-Last¬ falles in Abhängigkeit von einem Eintrittsdruck an einer Tur- binenstufe, insbesondere einer Niederdruckendstufe, und/oder einem Kondensatordruck gebildet wird, um den Einfluss einer an den Turbinenschaufeln der Niederdruckendstufe wirkenden Hinterkantenerosion zu bewerten. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn in Abhängigkeit von einer Niederdruckendstufengeometrie der Dampfturbine Informa¬ tionen ermittelt werden, um den Einfluss einer an den Turbinenschaufeln der Niederdruckendstufe wirkenden Hinterkantenerosion zu bewerten.
Eine weiterführende Verfahrensvariante sieht vor, dass als weitere Betriebsdaten die im Bereich der Niederdruckendstufe vorherrschende Nässe ermittelt wird, um den Einfluss einer an den Turbinenschaufeln der Endstufe wirkenden Hinterkantenero- sion zu bewerten.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn in Abhängigkeit von einer im
Bereich der Niederdruckendstufe vorherrschenden Temperatur der Einfluss einer an den Turbinenschaufeln der Niederdruck- endstufe wirkenden Hinterkantenerosion bewertet wird.
Eine Bewertung kann dann beispielsweise unter Zuhilfenahme von empirischen Daten erfolgen. Speziell mithilfe von Grenzwerten für Durchflusszahlen und für Nässebereiche bzw. Nass- dampfbereiche an den Niederdruckendstufen kann eine potentielle Gefährdung durch eine Hinterkantenerosion besonders präzise ermittelt werden. Vorzugsweise werden auf diesem Wege die Durchflusszahlen verschiedener Dampfturbinen-Lastfälle ermittelt .
Ferner ist es vorteilhaft, wenn kumulativ oder alternativ die an der Niederdruckendstufe vorherrschende Nässe mittels einer bevorzugt vorhergegangenen Kreislaufrechnung abgeschätzt wird .
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass das erfindungsgemäße Verfahren eine Bewertung der Hinterkantenerosion während des laufenden Betriebs, also quasi online, sowie auch zeitlich nachgelagert, also quasi offline, erlaubt. Insofern sieht eine vorteilhafte Verfahrensvariante auch vor, dass die Bewertung während des Betriebs der Dampfturbine an einer Leitstelle zum Betreiben der Dampfturbine online durch¬ geführt wird. Eine nicht weniger vorteilhafte, aber alternative Verfahrens¬ variante sieht vor, dass die Bewertung während des Betriebs der Dampfturbine an einer Leitstelle zum Betreiben der Dampfturbine offline durchgeführt wird. Kumulativ ist es vorteilhaft, wenn die Bewertung des Betriebs an einem Ort außerhalb einer Dampfturbinenanlage durchgeführt wird. Dies kann beispielsweise mittels „mobile applications" , „remote access" bzw. einem „power diagnostic center" erfol¬ gen .
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn in Abhängigkeit der er¬ mittelten Betriebsdaten der Einfluss einer Intensität einer an den Turbinenschaufeln wirkenden Hinterkantenerosion bewertet wird. Hierdurch kann hinsichtlich einer Hinterkantenero- sion frühzeitig ein kritischer Betriebszustand, welcher zu einer verstärkten Hinterkantenerosion an der Dampfturbine führt, bewertet und entsprechende Maßnahmen zu dessen Vermei¬ dung eingeleitet werden. Eine weitere vorteilhafte Verfahrensvariante sieht vor, dass in Abhängigkeit der ermittelten Betriebsdaten der Einfluss einer Dauer einer an den Turbinenschaufeln wirkenden Hinterkantenerosion bewertet wird. Hierdurch wird es möglich, dass die Dampfturbine beispielsweise zeitlich begrenzt in einem ungünstigeren Lastfallbereich betrieben werden kann, ohne dass eine Hinterkantenerosion kritisch auf eine Turbinenschaufel einwirken kann.
Insofern ist es vorteilhaft, wenn der Betrieb der Dampfturbine in Abhängigkeit der bewerteten Hinterkantenerosion innerhalb kritischer Lastfälle, welche zu einer verstärkten Hinterkantenerosion führen, zeitlich begrenzt ermöglicht wird. Hierdurch kann die Dampfturbine gezielt derart betrie¬ ben werden, dass hinsichtlich einer Hinterkantenerosion kritische Lastfälle nur bauteilverträglich gefahren werden.
Darüber hinaus kann das vorliegende Verfahren vorteilhaft weitergebildet werden, wenn eine Prognose des Einflusses einer an der Turbinenschaufel wirkenden Hinterkantenerosion abgegeben wird.
Da eine Hinterkantenerosion maßgeblich von der Durchfluss- zahl, der Nässe sowie auch der Betriebsdauer in den als kritisch zu bewertenden Lastzuständen der Dampfturbine abhängt, sieht eine bevorzugte Verfahrensvariante vor, dass die Zeit¬ dauer der einzelnen Dampfturbinen-Lastfälle ermittelt wird. Im Allgemeinen können durch eine Kombination von verschiedenen Betriebsmessungen und einer bevorzugten Integration der Verfahrensführung bzw. -auswertung in eine Leittechnik der Dampfturbine die Dauer und die Intensität der sich ausbilden¬ den Hinterkantenerosion sehr gut bewertet werden. Hierdurch kann ein besonders sicherer Betrieb der Dampfturbine bezüg¬ lich der Hinterkantenerosion erzielt werden, insbesondere wenn ein diesbezüglicher Warnautomatismus zum Schutz vor der Hinterkantenerosion in die Leittechnik implementiert ist. Der Begriff „Leittechnik" oder „Leitstellentechnik" beschreibt im Sinne der Erfindung bekannte Einrichtungen zum Steuern und/oder Regeln der Dampfturbine. Derartige die Leit¬ technik bzw. Leitstellentechnik ausgestaltende Einrichtungen können vorliegend als Hardware- und/oder Softwarekomponenten ausgestaltet sein.
Insofern wird die Aufgabe der Erfindung auch von einer Vor- richtung zum Überwachen von Betriebszuständen einer Dampfturbine mit einer Leitstellentechnik zum Steuern und/oder Regeln der Dampfturbine gelöst, wobei die Leitstellentechnik eine zumindest aus ermittelten Dampfturbinen-Durchflusszahlen erzeugten Betriebsdaten verarbeitende Steuerungs- und/oder Re- gelungseinrichtung umfasst, mittels welcher anhand dieser erzeugten Betriebsdaten eine Hinterkantenerosion an Turbinenschaufeln einer Niederdruckendstufe der Dampfturbine online oder offline bewertbar ist. Der durch die spezielle Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung geprägte Aufbau der vorliegenden Vorrichtung ermöglicht baulich einfach ein Verfahren zum Überwachen einer Hinterkantenerosion an einer Niederdruckendstufe einer Dampfturbine, bei welchem die Überwachung der Hinterkantenerosion in Abhängigkeit von während eines Dampfturbinenbetriebs er¬ mittelten Betriebsdaten durchgeführt wird. Dies ist bisher nicht möglich.
Mittels der vorliegenden Vorrichtung kann insbesondere das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft durchgeführt werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung sieht vor, dass die Leitstellentechnik eine an der Niederdruckendstufe ermittelten Nässe erzeugten Betriebsdaten ver- arbeitende Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung umfasst, mittels welcher anhand dieser erzeugten Betriebsdaten eine Hinterkantenerosion an Turbinenschaufeln einer Niederdruckendstufe der Dampfturbine online oder offline bewertbar ist. Speziell eine zeitliche Bewertung des Hinterkantenerosions¬ einflusses kann sehr präzise vorgenommen werden, wenn die Leitstellentechnik eine mit der Steuerungs- und/oder Regel- ungseinrichtung verknüpfte Zeitzähleinrichtung aufweist, um den Einfluss einer an den Turbinenschaufeln der Niederdruckendstufe wirkenden Hinterkantenerosion zu bewerten. Konstruktiv einfach können die erforderlichen Messdaten ermittelt werden, wenn die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung wenigstens ein im Bereich einer Turbinenstufe, ins¬ besondere einer Niederdruckendstufe, angeordnetes Druckmess¬ sensorelement zum Messen eines Eintrittsdrucks an der Turbi- nenstufe bzw. Niederdruckendstufe, wenigstens ein im Bereich der Niederdruckendstufe angeordnetes weiteres Druckmesssen¬ sorelement zum Messen eines Kondensatordrucks an der Nieder¬ druckendstufe und/oder ein im Bereich der Niederdruckendstufe angeordnetes Temperaturmesssensorelement zum Messen einer Temperatur an der Niederdruckendstufe aufweist.
Letztendlich wird die Aufgabe der Erfindung auch von einer Dampfturbine oder Niederdruck-Dampfturbine mit wenigstens einer Turbinenschaufeln umfassenden Turbinenstufe gelöst, wobei die Dampfturbine oder die Niederdruck-Dampfturbine eine derartige Vorrichtung umfasst.
Somit ist es möglich, eine Hinterkantenerosion während des Betriebs der Dampfturbine, insbesondere der Niederdruck- Dampfturbine, vorzugsweise kontinuierlich zu überwachen, wodurch es wiederum gelingt, die Dampfturbine selbst hin¬ sichtlich ungünstigeren Teillastbereichen bzw. Kondensatordrücken besonders betriebssicher zu betreiben. Bisher war es lediglich möglich, eine Kontrolle an Turbinenschaufeln einer Niederdruckendstufe bezüglich einer Hinterkantenerosion während einer Inspektion der Dampfturbine, also diskontinuierlich, und nicht kontinuierlich durchzuführen. Vielmehr kann nun an der Dampfturbine eine leittechnische Überwachung bzw. Bewertung der Hinterkantenerosion durchgeführt werden. Nachstehend ist noch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines besonders vorteilhaften Verfahrens einer Dampfturbine beschrieben, um eine Hinterkantenerosion an Turbinenschaufeln einer Niederdruckendstufe während des Betriebs der Dampftur- bine zu bewerten. Um nun die für eine Hinterkantenerosions¬ bewertung erforderlichen Betriebsdaten zu ermitteln, verfügt die Dampfturbine über eine Steuerungs- und/oder Regelungsein¬ richtung, welche im Bereich der Niederdruckendstufe und spe¬ ziell - in Strömungsrichtung des Dampfmediums gesehen - am Eingangsbereich der Niederdruckendstufe Druckmesssensorele¬ mente zum Messen eines Eintrittsdrucks und zum Messen eines Kondensatordrucks an der Niederdruckendstufe aufweist. Des Weiteren ist dort wenigstens ein Temperaturmesssensorelement zum Messen einer Temperatur an der Niederdruckendstufe vorge- sehen. Zusätzlich verfügt die Steuerungs- und/oder Regelungs¬ einrichtung noch über eine Zeitmesseinrichtung, um den diesbezüglich gemessenen bzw. ermittelten Zuständen eine zeitliche Dimension zu verleihen. Jedenfalls können mittels der mit diesen Messsensorelementen gemessenen Zustände bzw. diesbe- züglicher Messdaten in Kombination mit den konstruktionsbedingten Geometrieverhältnissen der Niederdruckendstufe sowohl die Durchflusszahlen zu den entsprechenden Lastfällen der Dampfturbine als auch die jeweilige Nässe ermittelt werden. Anhand dieser Informationen, lässt sich die fahrweisenspezi- fische Hinterkantenerosion bewerten. Die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung ist idealerweise in die Leitstelle der Dampfturbine integriert, so dass einerseits die Bewertung insbesondere hinsichtlich der Dauer und der Intensität der Hinterkantenerosion online während des Betriebs der Dampftur- bine durchgeführt und andererseits dementsprechend die gefah¬ renen Lastfälle der Dampfturbine umgehend gesteuert bzw. ge¬ regelt werden können, wodurch die Dampfturbine speziell hin¬ sichtlich ihrer fahrbaren Lastfälle wesentlich flexibler betrieben werden kann. Hierdurch kann die Dampfturbine äußerst gut an unterschiedlichste Kundenanforderungen angepasst wer¬ den. Insbesondere kann die Dampfturbine somit auch innerhalb Lastfallbereichen betrieben werden, welche hinsichtlich einer theoretischen Bewertung gegebenenfalls noch zur Gänze ausgeschlossen worden wären.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch dieses offenbarte Ausführungsbei¬ spiel eingeschränkt und andere Variationen können vom Fach¬ mann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine,
insbesondere einer Niederdruck-Dampfturbine,
bei welchem eine an den Turbinenschaufeln wirkende Hinterkantenerosion in Abhängigkeit von während des Betriebs der Dampfturbine ermittelten Betriebsdaten bewertet wird, wobei in Abhängigkeit der ermittelten Betriebsdaten der Einfluss einer Intensität einer an den Turbinenschaufeln wirkenden Hinterkantenerosion bewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei als erste Betriebsdaten wenigstens eine Durchfluss¬ zahl hinsichtlich mindestens eines Dampfturbinen-Lastfalls in Abhängigkeit von einem Eintrittsdruck an einer Turbinenstufe und/oder einem Kondensatordruck gebildet wird, um den Einfluss einer an den Turbinenschaufeln der Niederdruckendstufe wirkenden Hinterkantenerosion zu bewerten.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei in Abhängigkeit von einer Niederdruckendstufengeomet¬ rie der Dampfturbine Informationen ermittelt werden, um den Einfluss einer an den Turbinenschaufeln der Niederdruckendstufe wirkenden Hinterkantenerosion zu bewerten.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei als weitere Betriebsdaten die im Bereich der Niederdruckendstufe vorherrschende Nässe ermittelt wird, um den Einfluss einer an den Turbinenschaufeln der Niederdruckendstufe wirkenden Hinterkantenerosion zu bewerten.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei in Abhängigkeit von einer im Bereich der Niederdruck- endstufe vorherrschenden Temperatur der Einfluss einer an den Turbinenschaufeln der Niederdruckendstufe wirkenden Hinterkantenerosion bewertet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die an der Niederdruckendstufe vorherrschende Nässe mittels einer Kreislaufrechnung abgeschätzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Bewertung während des Betriebs der Dampfturbine an einer Leitstelle zum Betreiben der Dampfturbine online durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Bewertung während des Betriebs der Dampfturbine an einer Leitstelle zum Betreiben der Dampfturbine offline durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei die Bewertung des Betriebs an einem Ort außerhalb einer Dampfturbinenanlage durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei eine Prognose des Einflusses einer an der Turbinen¬ schaufel wirkenden Hinterkantenerosion abgegeben wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
wobei in Abhängigkeit der ermittelten Betriebsdaten der Einfluss einer Dauer einer an den Turbinenschaufeln wirkenden Hinterkantenerosion bewertet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
wobei der Betrieb der Dampfturbine in Abhängigkeit der be- werteten Hinterkantenerosion innerhalb kritischer Lastfälle zeitlich begrenzt ermöglicht wird.
13. Vorrichtung zum Überwachen von Betriebszuständen einer Dampfturbine mit einer Leitstellentechnik zum Steuern und/oder Regeln der Dampfturbine,
insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Leitstellentechnik eine zumindest aus ermittelten Dampfturbinen-Durchflusszahlen erzeugten Betriebsdaten verarbeitende Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung um- fasst, mittels welcher anhand dieser erzeugten Betriebs- daten eine Hinterkantenerosion an Turbinenschaufeln einer
Niederdruckendstufe der Dampfturbine online oder offline bewertbar ist,
wobei die Leitstellentechnik eine mit der Steuerungs¬ und/oder Regelungseinrichtung verknüpfte Zeitzähleinrich- tung aufweist, um den Einfluss einer an den Turbinenschau¬ feln der Niederdruckendstufe wirkenden Hinterkantenerosion zu bewerten.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
wobei die Leitstellentechnik eine an der Niederdruckend¬ stufe ermittelten Nässe erzeugten Betriebsdaten verarbeitende Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung umfasst, mittels welcher anhand dieser erzeugten Betriebsdaten eine Hinterkantenerosion an Turbinenschaufeln einer Niederdruckendstufe der Dampfturbine online oder offline bewertbar ist .
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14,
wobei die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung wenigs- tens ein im Bereich einer Turbinenstufe angeordnetes Druck¬ messsensorelement aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
wobei die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung ein Druckmesssensorelement zum Messen eines Kondensatordrucks an der Turbinenstufe aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung ein im Bereich der Niederdruckendstufe angeordnetes Temperatur¬ messsensorelement zum Messen einer Temperatur an der Turbinenstufe aufweist.
18. Dampfturbine mit wenigstens einer Turbinenschaufeln um¬ fassenden Turbinenstufe,
wobei die Dampfturbine oder die Niederdruck-Dampfturbine eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17 um- fasst .
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