(57)【要約】  タービン（５）の冷却空気システム（３）を監視するための方法および装置（１）であって、タービン（５）の少なくとも１つの翼列（７）に冷却空気（９）が供給される。本発明に係る方法および装置（１）では、少なくとも１つの冷却空気集合室（１１）内で空気圧力の測定が行われ、この冷却空気集合室（１１）から冷却空気（９）が取り出され、翼列（７）に供給される。好ましくは、圧力センサ（１３）によって検出された空気圧力が無線で評価ユニット（２３）に伝送される。
2008506063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン（５）の冷却空気システム（３）を監視するための方法であって、タービン（５）の少なくとも１つの翼列（７）に冷却空気（９）が供給される方法において、少なくとも１つの冷却空気集合室（１１）内で空気圧力が測定され、この集合室から冷却空気（９）が取り出されて翼列（７）に供給されることを特徴とする方法。
【請求項２】
冷却空気集合室（１１）がタービン（５）のタービンケーシング（１５）内に配置されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
冷却空気集合室（１１）がタービン軸線（１７）の周りに環状に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
冷却空気集合室（１１）が圧縮機（１９）から圧縮空気を供給され、かつ冷却空気通路（２１）を介してタービン翼列（７）と直接連通していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの圧力センサ（１３）によって空気圧力が測定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
空気圧力の実際値が無線で評価ユニット（２３）に転送されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
空気圧力の上昇に基づいて、少なくとも１つのタービン翼によって取り囲まれた少なくとも１つの冷却空気流入口または／および冷却空気流出口または／およびタービン翼冷却空気通路または／および冷却空気通路（２１）の閉塞が推定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
タービン（５）の冷却空気システム（３）を監視するための装置（１）であって、タービン（５）の少なくとも１つの翼列（７）に冷却空気（９）が供給可能な装置において、冷却空気集合室（１１）内に少なくとも１つの圧力センサ（１３）が配置されており、冷却空気集合室（１１）から冷却空気（９）を取出し可能とし、かつ翼列（７）に供給可能としたことを特徴とする装置。
【請求項９】
冷却空気集合室（１１）がタービン（５）のタービンケーシング（１５）内に配置されていることを特徴とする請求項８記載の装置（１）。
【請求項１０】
冷却空気集合室（１１）がタービン軸線（１７）の周りで環状に配置されていることを特徴とする請求項８または９に記載の装置（１）。
【請求項１１】
冷却空気集合室（１１）に圧縮空気を供給するための圧縮機（１９）が接続され、冷却空気集合室（１１）が冷却空気通路（２１）を介してタービン翼列（７）と直接連通していることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１２】
圧力センサ（１３）が、実際の空気圧力を評価ユニット（２３）に無線で伝送するようにしてなることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンの冷却システムを監視するための方法および装置であって、タービンの少なくとも１つの翼列に冷却空気が供給されるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンでは、燃焼室内で発生されるきわめて高温の駆動ガスがタービン翼に供給される。
【０００３】
タービン翼の破損を防止するために大抵は冷却空気システムが設けられており、このシステムによって冷却空気はタービン翼を冷却するためにタービン翼の内部に導入される。
【０００４】
それゆえにタービン翼が大抵は中空体として構成されており、冷却空気をタービン翼の内部に適切に誘導するために中空体は複数の冷却空気通路を有する。
【０００５】
冷却空気流は例えばタービン翼の内部で複数回方向転換され、冷却空気吹出し口でタービン翼から流出する。
【０００６】
タービン翼の冷却空気通路および／または冷却空気流入口および／または冷却空気流出口が大抵は小さな直径を有し、それらは冷却空気中の汚れのために閉塞することになる。
【０００７】
タービン翼の冷却空気口および／または冷却空気通路の閉塞は多くの場合、特に冷却空気流出口の領域においてタービン翼が過熱する原因となる。
【０００８】
このような過熱によってタービン翼、特にその耐熱セラミック被覆が破壊されることがある。
【０００９】
このような損害を防止するために、タービンにおいて兆しの見えるまたは既に始まったタービン翼破損を目視点検によって確認できるようにするために一般に少なくとも部分的分解を必要とする整備サイクルを設けることが公知である。
【００１０】
このような公知方法は、そのためにタービンを運転停止せねばならず、そのことで生産が中止されるので、きわめて高い費用がかかる。さらに整備措置は、特に大抵は少なくとも部分的なタービンの分解が必要であるので、それ自体きわめて高い費用がかかる。
【００１１】
さらにこのような整備措置が明らかにできるのは、破損がそもそも存在しておらず、それゆえに措置が必要でなかったこと、またはかなり進展した損害が既に存在しており、損害を早期に検知していたならその広がりを防止できたであろうことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで本発明の課題は、タービンの少なくとも１つの翼列に冷却空気が供給されるタービンの冷却空気システムを監視するための改良された方法および装置を明示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は、本発明に係る方法によって解決され、その際、少なくとも１つの冷却空気集合室内で空気圧力が測定され、この集合室から冷却空気が取り出されて翼列に供給される。
【００１４】
これにより、冷却空気流入口および／または冷却空気流出口および／または冷却空気通路の閉塞を早期に検知することが可能となり、これはタービン翼配列の破損を防止するのに寄与する。
【００１５】
冷却空気集合室内の空気圧力は、タービン翼内での冷却空気貫流が、場合によっては既に、どの程度妨げられているのかの尺度である。
【００１６】
実施形態において冷却空気集合室はタービンのタービンケーシング内に配置されている。好ましくは冷却空気集合室がタービン軸線の周りに環状に配置されている。
【００１７】
冷却空気集合室をこのように回転対称に構成することによって、同様に回転対称に配置されたタービン翼の均一冷却が可能となる。
【００１８】
特に好ましい実施形態においては、冷却空気集合室は圧縮機から圧縮空気を供給され、かつ冷却空気通路を介してタービン翼列と直接連通している。
【００１９】
この実施形態では冷却空気集合室が被冷却翼列のごく近傍に配置されており、そのことから冷却空気流の僅かな圧力損失で効率的冷却がもたらされる。
【００２０】
空気圧力は好ましくは、冷却空気集合室内に配置される少なくとも１つの圧力センサによって測定される。
【００２１】
好ましくは、空気圧力の実際値が無線で評価ユニットに転送される。
【００２２】
他の好ましい実施形態において、冷却空気集合室内での空気圧力の上昇に基づいて、少なくとも１つのタービン翼によって取り囲まれた少なくとも１つの冷却空気流入口または／および冷却空気流出口または／およびタービン翼冷却空気通路または／およびその冷却空気通路が閉塞されていることが推定される。
【００２３】
前記手段の１つが閉塞すると、供給された冷却空気の逆流によって空気圧力が上昇する。これは閉塞が存在することの明確な徴候である。
【００２４】
装置に関して前記課題は、本発明によれば、タービンの冷却空気システムを監視するための装置であって、タービンの少なくとも１つの翼列に冷却空気が供給可能なものにおいて、冷却空気集合室内に少なくとも１つの圧力センサが配置されており、冷却空気集合室から冷却空気を取出し可能とし、かつ翼列に供給可能とすることによって解決される。
【００２５】
好ましくは、冷却空気集合室がタービンのタービンケーシング内に配置されている。
【００２６】
実施形態において冷却空気集合室はタービン軸線の周りで環状に配置されている。
【００２７】
特に好ましくは、装置はさらに冷却空気集合室に圧縮空気を供給するための圧縮機を備え、冷却空気集合室は冷却空気通路を介してタービン翼列と直接連通している。
【００２８】
特に有利には、圧力センサは、実際の空気圧力を評価ユニットに無線で伝送するように備えられている。
【００２９】
以下、本発明の実施例が詳しく説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図に本発明に係る装置１が示してあり、この装置によってタービン５の冷却空気システム３は監視可能である。
【００３１】
タービン５はこの実施例において、動翼として構成される４つのタービン翼列７を含む。ふつう高温ガス流れ方向において各動翼列の前に配置される静翼列は本実施例において図示されていない。
【００３２】
本発明に関連して冷却空気システム３は同様に補足的に静翼列を冷却するために設けておくこともできる。
【００３３】
最も強く温度を負荷される翼列７は高温ガス方向において高温駆動ガスに最も近い翼列である。
【００３４】
それゆえに本実施例では冷却空気システム３が最初の２つの翼列７を冷却するように設計されている。しかし、冷却システム３を１つの翼列７用にのみ、特に第１翼列用に、または複数またはすべての翼列７用にも、設計することが同様に考えられる。
【００３５】
翼列７のタービン翼は中空体として設計されており、そのなかに冷却空気９が導入される。
【００３６】
このためタービン翼が、内部に通常複数のタービン翼冷却空気通路を有し、それらのなかを冷却空気９が通流する。さらにタービン翼は冷却空気流入口と冷却空気流出口とを有する。
【００３７】
タービン翼内での冷却空気通流に関する前記詳細は、図には詳しく示されてはいない。
【００３８】
冷却空気９は圧縮機１９によって用意され、この圧縮機は圧縮した空気を冷却空気９として冷却空気集合室１１に供給する。
【００３９】
冷却空気集合室１１は回転対称に、タービンケーシング１５の内部でタービン軸線１７の周りに環状に配置されている。
【００４０】
冷却空気集合室１１内の空気圧力を測定するためにそれぞれ少なくとも１つの圧力センサ１３が設けられており、この圧力センサは、好ましくは無線で、評価ユニット２３と接続されている。
【００４１】
翼列７用に冷却空気集合室１１内に用意された冷却空気９は冷却空気通路２１を介してタービン翼列７内に誘導される。
【００４２】
冷却空気通路２１または／およびタービン翼冷却空気流入口または／およびタービン翼冷却空気流出口または／およびタービン翼冷却空気通路の閉塞は圧力センサ１３によって検出される。というのも、このような閉塞は少なくとも１つの冷却空気集合室１１内で冷却空気９の逆流をもたらし、そのことがやはり各冷却空気集合室１１内で空気圧力の上昇となって現れるからである。
【００４３】
評価ユニット２３は、空気圧力のこのような上昇を検出し、例えばタービン５の操作員用に相応する警告通知またはエラー通知を発生するように整えられている。
【００４４】
本発明に関連して少なくとも１つの冷却空気集合室１１内の冷却空気９の絶対空気圧力またはその変化が測定されることが好ましい。第１動翼列に関して空気圧力は中央中空軸と第１タービンディスクとの間で測定され、それに相応して第２翼列用空気圧力の測定は第１タービンディスクと第２タービンディスクとの間で行われる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】タービンの冷却システムを監視するための本発明に係る装置を示す。
【符号の説明】
【００４６】
１  装置
３  冷却空気システム
５  タービン
７  タービン翼列
９  冷却空気
１１  冷却空気集合室
１３  圧力センサ
１５  タービンケーシング
１７  タービン軸線
１９  圧縮機
２１  冷却空気通路
２３  評価ユニット
【図１】
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【国際調査報告】
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