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DE102008002977A1 - System und Verfahren für die Erkennung der Rotorexzentrizitäts-Grundlinien-Verschiebung - Google Patents

System und Verfahren für die Erkennung der Rotorexzentrizitäts-Grundlinien-Verschiebung Download PDF

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DE102008002977A1
DE102008002977A1 DE102008002977A DE102008002977A DE102008002977A1 DE 102008002977 A1 DE102008002977 A1 DE 102008002977A1 DE 102008002977 A DE102008002977 A DE 102008002977A DE 102008002977 A DE102008002977 A DE 102008002977A DE 102008002977 A1 DE102008002977 A1 DE 102008002977A1
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DE
Germany
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eccentricity
rotor
sensor data
value
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102008002977A
Other languages
English (en)
Inventor
Vasanth Muralidharan
Abhay Sudhakarrao Kant
S. N. Arul Bangalore Saravanapriyan
Mahalakshmi Bangalore Balasubramaniam SB
Jitendra Kumar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE102008002977A1 publication Critical patent/DE102008002977A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/027Arrangements for balancing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/04Antivibration arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/28Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
    • F01D25/285Temporary support structures, e.g. for testing, assembling, installing, repairing; Assembly methods using such structures

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

Verfahren zur Ermittlung der Exzentrizität eines Rotors in einer Turbine (10), umfassend: die Sammlung (56) von Sensordaten (18) hinsichtlich der Rotorexzentrizität bei einer Vielzahl von Startvorgängen (54); Bestimmung eines Exzentrizitäts-Basislinienwertes (84) unter Verwendung der Sensordaten, die einem ausgewählten Startvorgang entsprechen; Ermittlung (90) eines Exzentrizitätswertes unter Verwendung der gefilterten Sensordaten für jeden aus eolgenden Startvorgängen; Ermittlung (98) einer Rotorexzentrizitätsdifferenz zwischen dem Exzentrizitäts-Basislinienwert und jedem der Exzentrizitätswerte der Vielzahl von auf den gewählten Startvorgang folgenden Startvorgängen und die Meldung (92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, 112) eines Rotorexzentrizitätszustands auf der Grundlage der Rotorexzentrizitätsdifferenz.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Dampfturbinen und speziell auf die Überwachung der Exzentrizität von Dampfturbinenrotoren.
  • Die Exzentrizität eines Rotors einer Dampfturbine ist ein Indikator für die Biegung der Rotorwelle und weist generell auf den Schwingungszustand der Turbine während des transienten und des stationären Betriebs hin. Das Ausmaß der Exzentrizität eines Turbinenrotors hat eine erhebliche Auswirkung auf die Verfügbarkeit, Verlässlichkeit, Leistung und Lebensdauer eines Turbinenrotors.
  • Bei häufigem Anfahren und Herunterfahren der Dampfturbine, wie es bei GuD-Einheiten üblich ist, besteht die Tendenz einer Zunahme der Rotorexzentrizität. Eine Zunahme der Exzentrizität über einen vorgegebenen Schwellengrenzwert hinaus weist auf eine permanente Biegung des Rotors hin. Eine übermäßige Biegung des Rotors ergibt üblicherweise eine Rotorunwucht, die eine Schwingung des Rotors bewirkt, und sie kann zu Reibung zwischen den rotierenden und den stationären Komponenten einer Dampfturbine führen. Reibung kann die Leistung einer Dampfturbine verschlechtern und die Betriebskosten erhöhen.
  • Aktuelle Verfahren zur Überwachung der Exzentrizität einer Dampfturbine umfassen Verlagerungssenso ren, die in der Dampfturbine und in Nachbarschaft zu dem Rotor angebracht sind. Die Sensorendaten werden in Datenbanken gespeichert und zur Analyse manuell auf einen Computer heruntergeladen. Die Sensordaten werden durchsucht, um Daten auszuwählen, die spezifischen Turbinenereignissen (z. B. Herunterfahren, Hochfahren und/oder Betrieb mit geringer Rotordrehzahl) zugeordnet sind. Mit den ausgewählten Daten werden manuell Berechnungen durchgeführt, um die Exzentrizitäts-Basislinienwerte und die Exzentrizitätsänderungen von Start zu Start zu ermitteln. Dieses konventionelle Verfahren ist weniger schwierig, wenn die Turbine, für die Exzentrizitäts-Basislinienberechnungen durchgeführt werden, relativ wenige Start-/Abschalt-Zyklen durchläuft; es wird aber mühsam, wenn viele derartige Zyklen vorliegen. Die Durchführung manueller Berechnungen für eine große Menge an Verlagerungssensordaten ist extrem zeitaufwendig und fehleranfällig.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es wird ein Verfahren für die Ermittlung der Exzentrizität eines Rotors einer Turbine offenbart, das umfasst: das Sammeln von Sensordaten hinsichtlich der Rotorexzentrizität bei einer Vielzahl von Startvorgängen; Bestimmung eines Exzentrizitäts-Basislinienwertes unter Verwendung der Sensordaten, die mit einem ausgewählten Startvorgang übereinstimmen; Ermittlung eines Exzentrizitätswertes unter Verwendung der gefilterten Sensorwerte bei einer Vielzahl von auf den gewählten Startvorgang folgenden Startvorgängen; Ermittlung einer Rotorexzentrizitätsdifferenz zwischen dem Exzentrizitäts-Basislinienwert und jedem der Exzentrizitätswerte der Vielzahl von auf den gewählten Startvorgang folgenden Startvorgängen sowie die Meldung ei nes Rotorexzentrizitätszustands auf der Grundlage der Rotorexzentrizitätsdifferenz.
  • Das offenbarte Verfahren kann die Filterung der Sensordaten – um Sensordaten auszuwählen, die mit Startvorgängen übereinstimmen – und die Verwendung nur der ausgewählten Sensordaten zur Ermittlung der Exzentrizitätswerte umfassen. Das Verfahren kann auch die Meldung eines Trends der Rotorexzentrizitätsdifferenzen für einen zumindest einjährigen Zeitraum und die Meldung übermäßiger Änderungen der Rotorexzentrizität umfassen. Ferner kann das Verfahren aus der Ermittlung des Exzentrizitätswertes Sensordaten mit einer Änderungsrate ausnehmen, die während einer Startperiode einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Das Verfahren kann außerdem einen Langzeit-Exzentrizitätsmittelwert aus einer Vielzahl von Startvorgängen über einen vorgegebenen langen Zeitraum mit einem aktuellen Mittelwert der Exzentrizitätswerte einer vorgegebenen Anzahl jüngster Startvorgänge vergleichen.
  • Es wird auch ein Verfahren für die Ermittlung der Exzentrizität eines Rotors einer Turbine offenbart, das umfasst: Das Sammeln von Sensordaten zur Rotorexzentrizität über einen Zeitraum, der mit verschiedenartigen Turbinenvorgängen übereinstimmt; die Filterung der Sensordaten, um diejenigen Sensordaten zu extrahieren, die mit Turbinenstartvorgängen übereinstimmen; die Bestimmung eines Exzentrizitäts-Basislinienwertes unter Verwendung der gefilterten Sensordaten, die mit einem ausgewählten Startvorgang übereinstimmen; die Ermittlung eines Exzentrizitätswertes unter Verwendung der gefilterten Sensorwerte für jeden aus einer Vielzahl von auf den gewählten Startvorgang folgenden Startvorgängen; die Ermittlung einer Rotorexzentrizitätsdifferenz zwischen dem Exzentrizitäts-Basislinien wert und jedem der Exzentrizitätswerte der Vielzahl von auf den gewählten Startvorgang folgenden Startvorgängen sowie die Meldung eines Rotorexzentrizitätszustandes auf der Grundlage der Rotorexzentrizitätsdifferenz.
  • Es wird ein System für die Ermittlung der Exzentrizität eines Rotors einer Turbine offenbart, das beinhaltet: einen Rotorexzentrizitätssensor, der die Rotorexzentrizität überwacht und Rotorexzentrizitätsdaten erzeugt; ein Computersystem, das bereitstellt: (i) eine Datenbank, in der die Rotorexzentrizitätsdaten für einen Zeitraum, der mit verschiedenartigen Turbinenvorgängen übereinstimmt, gespeichert werden; (ii) einen Datenfilter, der aus den Rotorexzentrizitätsdaten diejenigen Rotorexzentrizitätsdaten extrahiert, die mit Turbinenanstartvorgängen übereinstimmen, sowie die Erzeugung gefilterter Sensordaten, (iii) einen Algorithmus, der einen Exzentrizitäts-Basislinienwert unter Verwendung der gefilterten Sensorendaten bestimmt, die mit einem ausgewählten Startvorgang übereinstimmen; einen Algorithmus, der einen Exzentrizitäts-Basislinienwert unter Verwendung der gefilterten Sensordaten eines jeden aus einer Vielzahl von Startvorgängen, die auf den ausgewählten Startvorgang folgen, bestimmt; (iv) einen Algorithmus, der eine Rotorexzentrizitätsdifferenz zwischen dem Exzentrizitäts-Basislinienwert und jedem der Exzentrizitätswerte aus der Vielzahl von auf den gewählten Startvorgang folgenden Startvorgängen bestimmt, und (v) einen Meldungsgenerator, um auf der Grundlage der Rotorexzentrizitätsdifferenz Meldungen hinsichtlich eines Rotorexzentrizitätszustandes auszugeben.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Schemadiagramm einer Systemarchitektur für ein System zur Überwachung einer Dampfturbine.
  • 2 ist ein Beispieldiagramm, das Rotorexzentrizitätstrends auf der Grundlage der bei jedem Startvorgang der Turbine vorgenommenen Messungen zeigt, wobei die Trends mit Bezug auf die jeweiligen Daten dargestellt sind, an denen die Messungen vorgenommen wurden.
  • 3 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Algorithmus für die Ermittlung einer stabilen mittleren Rotorexzentrizität beim Start der Turbine.
  • 4 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Algorithmus zum Erkennen von Verschiebungen der Rotorexzentrizität und zur Ausgabe von Warnungen bei übermäßigen Exzentrizitätsverschiebungen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 1 ist ein Schemadiagramm einer Dampfturbine 10, die von einer Vielzahl Sensoren 12, z. B. Verlagerungssonden, überwacht wird. Daten von den Sensoren werden durch eine Computer-Steuervorrichtung 14 der Dampfturbine empfangen. Die Dampfturbine 10, die Anordnung der Sensoren 12, die die Turbine überwachen, sowie die Turbinen-Steuervorrichtung 14 sind konventionelle und bekannte Komponenten, die auf die übliche Weise arbeiten.
  • Die Sensoren 12, z. B. Verlagerungssonden, die dem Turbinenrotor benachbart angeordnet sind, werden bei Dampfturbinen üblicherweise für die Überwachung der Exzentrizität und für Messungen benutzt. Von den Sensoren gewonnene Daten der Verlagerungssonden werden durch einen lokalen Monitor vor Ort geleitet und in einer zentralen Sensordatenbank 18 gespeichert.
  • Daten, z. B. Exzentrizitätswerte und die Zeiten, zu denen die Werte von dem Sensor erfasst werden, werden durch die die Exzentrizität überwachenden Sensoren 12 erzeugt. Die Daten können von den Sensoren relativ kontinuierlich erfasst werden, wie beispielsweise alle fünf Minuten während des Betriebs der Dampfturbine. Die Steuervorrichtung 14 kann im Wesentlichen alle dieser Daten von den Sensoren 12 speichern, zumindest für eine vorgegebene Zeitspanne wie beispielsweise drei Monate. Die Sammlung im Wesentlichen aller Sensordaten kann zu der Sammlung einer großen Menge von Exzentrizitätsdaten führen.
  • Die Daten von den Sensoren werden an die Steuervorrichtung 14 und ein zentrales Computersystem 16 übermittelt. Das Herunterladen von Daten von der Steuervorrichtung auf das Computersystem 16 kann auf regelmäßiger Basis geschehen, wie beispielsweise jeden Tag oder jede Woche. Das Computersystem 16 kann die Sensordaten in einer vorgegebenen Tabelle an einem vorgegebenen Ort in der zentralen Sensordatenbank 18 speichern. Die Daten können in der Sensordatenbank 18 zumindest lange genug gespeichert werden, um die gewählten Exzentrizitätsdaten herauszufiltern, die mit besonderen Ereignissen übereinstimmen, wie z. B. dem Start der Turbine. Die langfristige Speicherung aller Sensordaten, wie z. B. Daten, die mit keinem besonderen Ereignis übereinstimmen, ist eventuell nicht erforderlich.
  • Das zentrale Computersystem 16 kann ein lokales sein – z. B. vor Ort – wobei die Dampfturbine sich in einiger Entfernung befindet und auf die Steuervorrichtung über ein Datenweitverkehrsnetz (wide-area network), wie beispielsweise das Internet, zugreift. Das Computersystem 16 kann elektronischen Speicher enthalten, der Datenbanken und ausführbare Programme speichert, Eingabe- und Ausgabevorrichtungen wie beispielsweise eine Kommunikationsvorrichtung für den Empfang von Exzentrizitätsdaten von der Steuervorrichtung, eine Tastatur und einen Monitor für die Interaktion mit menschlichen Bedienern sowie Drucker für die Ausgabe von Meldungen über Rotorexzentrizitäten der Dampfturbine. Das zentrale Computersystem 16 umfasst im Allgemeinen eine Datenquelle, wie beispielsweise die zentrale Datenbank 18, die die Betriebsdaten der Turbinensensoren speichert. In der zentralen Datenbank 18 können auch Exzentrizitäts- und andere Messdaten aus dem Betrieb anderer Turbinen, wie zum Beispiel vor Ort arbeitender anderer ähnlicher Dampfturbinen, gespeichert werden. Zusätzlich zu den Sensordaten kann die Datenbank 18 Daten speichern, die auf Start- und Abschaltvorgänge der Turbine hinweisen. Die Informationen über Start- und/oder Abschaltvorgänge können zur Filterung der Sensordaten und zur Auswahl von Sensordaten, die Startereignissen entsprechen, benutzt werden. Die Sensordaten der Startereignisse können dazu benutzt werden, Exzentrizitäts-Basislinienwerte und Zeitfenster von Sensordaten, die mit Startvorgängen übereinstimmen, zu ermitteln. Der Exzentrizitätswert jedes Startvorgangs wird mit dem Basislinienwert verglichen.
  • Die Datenbanken des Computersystems können die Sensordatenbank 18 für die Speicherung von Daten von den Sensoren 12 und eine Datenbank 20 zur Speicherung von Überwachungs- und Diagnosedaten (Ü&D) umfassen. Die Daten von den Sensoren können Informationen hinsichtlich der Exzentrizität des Rotors, z. B. Verlagerung des Rotors und/oder Schwingung des Rotors, und die Zeit, zu der die Exzentrizitäts-Informationen von dem Sensor erfasst wurden, umfassen. Ein Prozessor (wie beispielsweise in der Zentralplattform) führt Softwareprogramme 22 aus, wie beispielsweise Programme mit Diagnoseregeln für die Sortierung und Filterung der in der Sensordatenbank 18 gespeicherten Exzentrizitätsdaten. Der Prozessor analysiert Daten aus der Sensordatenbank und erkennt diejenigen Daten, die mit Startereignissen der Dampfturbine übereinstimmen. Wird ein Startereignis erkannt, werden die Exzentrizitätsdaten aus einem mit dem Startereignis übereinstimmenden Zeitraum – wie beispielsweise eine (1) Stunde vor dem identifizierten Startereignis – analysiert, um einen stabilen mittleren Exzentrizitätswert zu erhalten. Die verbleibenden von den Sensoren empfangenen Exzentrizitätsdaten werden nicht weiter für die Exzentrizitätsanalyse verwendet. Durch die Beschränkung der Menge an Exzentrizitätsdaten, die analysiert und/oder gespeichert werden, wird die zu prüfende Datenmenge drastisch reduziert.
  • Durch die Filterung der Exzentrizitätsdaten und die Verwendung von Sensordaten, die nur mit einem einzigen Typ Turbinenereignis übereinstimmen, wie z. B. Startzeiten, können die Exzentrizitätsdaten leichter verglichen werden, um Veränderungen der Rotorexzentrizität im Zeitablauf zu ermitteln. Zum Beispiel erfassen während des Starts der Turbine gewonnene Daten die Rotorexzentrizität beim Betrieb mit geringer Drehzahl, noch bevor auf die Turbine einwirkende Dampfwärme die Exzentrizität des Rotors wesentlich beeinflusst. Bei geringer Rotordrehzahl, kann die Exzentrizität des Rotors relativ einfach durch die Sensoren 12 gemessen werden und wird weder von Zentrifugalkräften beeinflusst, die bei hohen Drehzahlen auftreten, noch von Dampfwärme.
  • Das Computersystem 16 kann Alarm- oder Warnmeldungen ausgeben, wenn die Änderung der Exzentrizitäts-Basislinie vorgegebene Grenzwerte überschreitet. Andere durch den Prozessor ausgeführte Datenprogramme können eine Datenanalyse 24 durchführen und z. B. Mittelwerte der sortierten und gefilterten Exzentrizitätsdaten ermitteln, wobei die Ergebnisse der Datenanalyse in der Ü&D-Datenbank 20 gespeichert werden. Zusätzliche ausführbare Softwareprogramme können die in der Ü&D-Datenbank gespeicherten Ergebnisse bewerten 26 und die Schwingungsergebnisse einem Dampfturbinen-Diagnostikmodul 28 vorlegen. Das Diagnostikmodul analysiert Daten der Dampfturbine, darunter die Ergebnisse aus den Exzentrizitätsdaten, und meldet dem Bediener der Turbine den Exzentrizitätszustand der Dampfturbine. Das Diagnostikmodul kann zum Beispiel eine Abweichung der Exzentrizitäts-Basislinie feststellen, die auf einen Exzentrizitätswert hinweist, auf den mit einer Wartung der Dampfturbine reagiert werden sollte.
  • Das hier offenbarte Computersystem 16 erkennt Änderungen des Exzentrizitäts-Basislinienwerts während der gesamten Nutzungsdauer einer Dampfturbine. Das Wissen um Änderungen der Exzentrizitäts-Basislinie einer Dampfturbine hilft, den Beginn einer permanenten Biegung des Rotors zu erkennen. Ein weiteres Modul sucht nach Änderungen der Basislinien-Exzentrizitätswerte des Turbinenrotors. Bei Erkennen einer signifikanten Verschiebung des Exzentrizitäts-Basislinienwertes wird ein Alarm ausgelöst. Diese Alarmmeldung wird beispielsweise durch eine E-Mail-Kommunikationsverbindung zwischen dem Computersystem und der Steuervorrichtung an einen Bediener der Dampfturbine gesendet.
  • Die Exzentrizität verändert sich während der Rotor verschiedene Betriebszyklen durchläuft. Es ist ein Erfordernis, die Exzentrizität einer Dampfturbine zu überwachen, um Änderungen der Schwingungseigenschaften des Turbinenrotors zu verfolgen. Die Überwachung ist erforderlich, um zu erkennen, wann eine übermäßige Exzentrizität des Rotors eintritt.
  • Die Überwachung der Exzentrizitäts-Basislinien-Abweichungen ist ein Parameter zur Beurteilung der Dampfturbine und um zu bestimmen, wann Wartungs- oder Reparaturarbeiten erforderlich sind. Die Basislinien-Abweichung gibt einen Hinweis darauf, ob und wann ein Übermaß an Rotorexzentrizität auftritt, wie beispielsweise, wenn die Exzentrizität ein Schwellenniveau der Exzentrizität überschreitet. Das Computersystem 16 stellt ein Mittel zur Online-Erkennung von Exzentrizitäts-Basislinien-Abweichungen dar und trägt dazu bei, Dampfturbinen zu erkennen, deren Schwingungsverhalten sich verschlechtert hat.
  • Das Computersystem 16 erzeugt vor jedem Startvorgang der Dampfturbine einen Exzentrizitäts-Mittelwert. Das Computersystem ermittelt eine Änderung der Exzentrizitäts-Basislinienwerte für jeden aus einer Reihe von Startvorgängen während eines bestimmten Zeitraums wie beispielsweise mehreren Jahren. Die geschätzten Änderungen der Exzentrizitäts-Basislinienwerte können als Diagramm dargestellt werden, wie es beispielsweise in 2 gezeigt wird.
  • 2 ist ein Beispieldiagramm 40, das Rotorexzentrizitätstrends auf der Grundlage der Exzentrizitätswerte 42 zeigt, die mit jedem Startvorgang der Turbine übereinstimmen und mit Bezug auf die jeweiligen Daten 44 dargestellt sind, an denen die Messungen vorgenommen wurden. Die Exzentrizitätsdaten sind in dem Diagramm durch Exzentrizitätsmesswerte, z. B. in mil (0,001 Zoll oder 25,4 Millimeter), der entsprechenden Startzeit und dem Datum dargestellt. Die Exzentrizitätsmesswerte stimmen mit Startzeiträumen der Dampfturbine während eines ausgedehnten Zeitraums, wie beispielsweise zwei Jahren, überein. Die in dem Diagramm 40 dargestellten Exzentrizitätsdaten können die Rotorexzentrizität bei verschiedenen Starts während eines mehrjährigen Zeitraums darstellen. Die Exzentrizitäts-Messwerte können auf eine Exzentrizitäts-Basislinie bezogen sein. Die in dem Diagramm dargestellten Exzentrizitätswerte stellen verschiedene Werte zwischen einer Exzentrizitäts-Basislinie und einem anderen Exzentrizitätswert beim Startvorgang dar. Die Differenz zwischen dem Exzentrizitäts-Basislinienwert und einem Start-Exzentrizitätswert ist ein Indikator für die zusätzliche Biegung des Rotors im Vergleich mit dem Basislinienwert.
  • Die in dem Diagramm 40 dargestellten Exzentrizitätswerte können Exzentrizitäts-Differenzwerte 46 beinhalten, die automatisch unter Verwendung von Software-Algorithmen, die auf die Exzentrizitätsmesswerte angewendet werden, von dem Computersystem 16 ermittelt und automatisch in dem Diagramm 40 dargestellt werden (siehe die Kreise 46). Manuell erzeugte Exzentrizitätsmesswerte (dargestellt durch die Sterne/Quadrate 48) können ebenfalls in dem Diagramm 40 dargestellt werden, beispielsweise durch die manuelle Eingabe der Messwerte und ihrer zugehörigen Startzeiten in eine Eingabevorrichtung des Computers. Die in 2 dargestellten manuell erzeugten Exzentrizitätsmesswerte korrelieren gut mit den Messwerten 46, die automatisch durch die Software-Algorithmen des hier offenbarten Computersystems und -verfahrens ermittelt wurden. Die starke Korrelation von manuell und automatisch ermittelten Messwerten legt nahe, dass die hier offenbarten Algorithmen die Exzentrizitätsmesswerte mit im Wesentlichen derselben Genauigkeit ermitteln wie die manuell durchgeführten Exzentrizitätsmessungen. Diese Software-Algorithmen können dafür verwendet werden, automatisch Exzentrizitätswerte und Differenzen zu Basislinienwerten zu erzeugen, und dadurch die Dampfturbinentechniker von der manuellen Erzeugung der Exzentrizitätswerte entlasten. Die gestrichelte Linie 49 zeigt als Trend die Zunahme der Exzentrizität des Rotors über den im Diagramm 40 angegebenen mehrjährigen Zeitraum.
  • Zur Festlegung eines Exzentrizitäts-Basislinienwertes für eine bestimmte Dampfturbine erkennt ein Start-Exzentrizitäts-Mittelwertalgorithmus einen ersten Startvorgang der Turbine unter den in der Sensordatenbank 18 gespeicherten Sensordaten, berechnet einen Rotor-Exzentrizitätswert unter Verwendung der kurz vor diesem Startvorgang erzeugten Sensordaten und benutzt den Exzentrizitätswert des ersten Startvorgangs als Exzentrizitäts-Basislinie, die den Zustand eines neu in Auftrag gegebenen oder eines reparierten Rotors einer Dampfturbine darstellt. Nach der Festlegung eines Exzentrizitäts-Basislinienwertes filtert der Algorithmus Sensordaten, um Daten zu erkennen und zu sammeln, die nachfolgenden Turbinen-Startereignissen zugeordnet sind. Der Algorithmus ermittelt einen Exzentrizitätswert für jedes Startereignis. Der Exzentrizitätswert kann als eine Differenz zwischen dem für ein nachfolgendes Startereignis ermittelten Exzentrizitätswert und dem Exzentrizitäts-Basislinienwert ausgedrückt werden.
  • Liegen in dem gewählten Zeitraum keine Startereignisse vor, z. B. wenn die Turbine sich eine Zeit lang im drehenden Betrieb befindet, berechnet der Algorithmus aus dem ersten in dem Zeitraum zur Verfügung stehenden Datenpunkt einen Mittelwert der Exzentrizität. Der dem ersten Datenpunkt entsprechende Exzentrizitätswert kann als Exzentrizitäts-Basislinienwert verwendet werden. Für jeden Zeitraum nach dem ersten Datenpunkt, z. B. einen Zeitraum von 15 Tagen, berechnet der Algorithmus einen Mittelwert der Exzentrizität und kann eine Differenz zwischen dem Exzentrizitäts-Mittelwert für diesen Zeitraum und dem Wert für den ersten Datenpunkt ermitteln. Die Exzentrizitäts-Mittelwerte für jeden Zeitraum von 15 Tagen können auf die gleiche Weise als Diagramm dargestellt werden, wie in 2 gezeigt.
  • Zusätzlich zur Berechnung und Darstellung der Exzentrizitätswerte, kann das Computersystem 16 eine Überwachung in Bezug auf große Verschiebungen der Exzentrizitäts-Basislinienwerte durchführen. Wird eine übermäßige Verschiebung der Exzentrizität beobachtet, kann eine Alarmmeldung durch E-Mail, gedruckte Nachricht oder eine andere Mitteilung an einen oder mehrere Dampfturbinenbediener und -techniker gehen.
  • 3 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Rotor-Start-Exzentrizitäts-Mittelwertalgorithmus 50 zur Ermittlung der Rotorexzentrizität bei jedem Start der Turbine. Der Algorithmus 50 erkennt ein Turbinen-Startereignis auf der Grundlage einer Prüfung der in der Datenbank 18 (1) gespeicherten Sensordaten und berechnet Mittelwerte der Exzentrizität während eines gültigen, dem Startereignis entsprechenden Arbeitsfensters. Der Ex zentrizitätswert wird in einer Datenbank 20 (1) gespeichert und danach für die Darstellung von Diagrammen (2) und die Ausgabe von Alarmmeldungen (4) verwendet. Der Algorithmus 50 kann in ein Software-Berechnungsmodul integriert werden, das von dem Computersystem 16 periodisch ausgeführt wird, beispielsweise alle 24 Stunden. Der Algorithmus 50 kann täglich angewendet werden, um die Exzentrizitäts-Mittelwerte für Startereignisse zu berechnen.
  • Der Algorithmus beginnt (Schritt 52) mit dem Erkennen eines Dampfturbinen-Startvorgangs und wahlweise einer unmittelbar vorhergehenden Turbinenabschaltung, die dem erkannten Startvorgang (Schritt 54) entspricht. Der Startvorgangs-Erkennungsschritt 54 wird mit betrieblichen Sensor- und anderen aus der Datenbank 18 übernommenen (Schritt 56) Daten der Dampfturbine durchgeführt.
  • Die Daten können unter Anwendung konventioneller Start-/Abschalt-Erkennungsalgorithmen nach Start- und Abschaltvorgängen durchsucht werden. Zum Beispiel vergleicht ein Algorithmus zum Erkennen von Turbinenabschaltungen und einer Drehvorrichtung zwei konventionelle Datensignale. Das erste Datensignal ist ein logisches Signal, das in Abhängigkeit von dem Status des Eingriffs einer Drehvorrichtung mit einem Dampfturbinenrotor die Werte 0 und 1 annimmt. Zu Beginn eines Startvorgangs greift die Drehvorrichtung in den Rotor ein, während dieser stillsteht, und beaufschlagt den Rotor mit einem Drehmoment. Das Drehmoment von der Start- oder Drehvorrichtung dreht den Rotor, wenn auch langsam. Während der Turbine Dampf zugeführt wird, beschleunigt der Rotor und die Drehvorrichtung wird von dem Rotor gelöst, wenn dieser über eine vorgegebene Drehzahl hinaus beschleunigt. Das zweite Datensignal zeigt die Drehzahl der Turbine an, beispielsweise in Umdrehungen pro Minute (UPM). Der Start-/Abschaltalgorithmus kann die Zeit erkennen, zu der die Drehzahl der Turbine kontinuierlich zuzunehmen beginnt, beispielsweise über die Drehzahl der Drehvorrichtung (als 10 UPM angenommen) hinaus. Das logische Signal aus dem ersten Datensignal kann zum Erkennen des Betriebsmodus, z. B. eines Startmodus, genutzt werden. Das zweite Datensignal kann dafür genutzt werden, zu erkennen, wann der Startvorgang eine vorgegebene Drehzahl, beispielsweise über 10 UPM oder 100 UPM, erreicht hat. Der Start-Erkennungsschritt 54 kann zum Erkennen eines Startvorgangs genutzt werden.
  • Sobald in Schritt 54 ein gültiger Start erkannt wurde, definiert der Algorithmus 50 einen vorgegebene Start-Zeitraum, z. B. einen Zeitraum von 60 Minuten vor dem erkannten Start (Schritt 58). Während des Start-Zeitraums, der dem erkannten Start vorangeht, dreht sich der Rotor langsam und die Exzentrizitätssensoren 12 erzeugen Signale, die die Exzentrizität des Rotors anzeigen, bevor Zentrifugalkräfte und Wärme die Biegung des Rotors beeinflussen. Die während des vorgegebenen Startzeitraums erzeugten Exzentrizitätsdaten werden gemittelt. Dieser Mittelwert wird als der Exzentrizitätswert des entsprechenden Start-Zeitraums gespeichert. In Schritt 62 werden die Schritte des Erkennens von Start-Zeiträumen 54, der Ermittlung eines Start-Zeitraums 58 und der Ermittlung 64 eines Mittelwerts der Exzentrizitätswerte aus diesem Zeitraum für jeden Startvorgang während eines definierten Zeitraums, wie beispielsweise ein bis drei Jahre Dampfturbinenbetrieb, wiederholt.
  • Um einen Exzentrizitäts-Mittelwert für jeden Startvorgang zu ermitteln, wendet der Algorithmus 50 einen Rotorbiegungs-Erkennungsalgorithmus 64 an, der auf der rechten Seite der 3 detailliert dargestellt ist. Der Rotorbiegungs-Erkennungsalgorithmus 64 ermittelt anfänglich, ob eine temporäre Rotorbiegung vorliegt. Eine temporäre Biegung kann bei einem Rotor auftreten, der sich langsam von den thermischen Biegungsereignissen einer vorhergehenden Abschaltung erholt. Eine temporäre Biegung weist nicht generell auf eine permanente Exzentrizität des Rotors hin und kann bei der Ermittlung der Exzentrizitätstrends ignoriert werden. Der Rotorbiegungs-Erkennungsalgorithmus 64 kann angewendet werden (Schritt 66), um sicherzustellen, dass temporäre Biegezustände nicht zur Erzeugung des in Diagramm 40 dargestellten Exzentrizitäts-Mittelwerts benutzt werden.
  • Der Rotorbiegungs-Erkennungsalgorithmus 64, 66, ermittelt, ob der Rotor thermisch gebogen ist, indem er ermittelt, ob die Änderungsrate des Biegungsmesswerts ein vorgegebenes Niveau überschreitet. Zum Beispiel kann der Rotor als thermisch und temporär gebogen behandelt werden, wenn eine gefilterte Änderungsrate der Biegung während eines Zeitraums von 15 Minuten größer 0,03 mil/Min ist. Wird in Bezug auf einen bestimmten Startvorgang eine Biegung erkannt, verwirft der Algorithmus diesen Start und schreitet automatisch zu dem Start in Schritt 66 (Ja-Bedingung) fort.
  • Der Rotorbiegungs-Erkennungsalgorithmus 64, 66 erkennt temporäre Exzentrizitäten unter Anwendung einer unten angegebenen Formel zur Berechnung der Änderung der Rotorexzentrizität während eines Startvorgangs. Der Algorithmus 64 benutzt die in der Sensordatenbank 18 gespeicherten Exzentrizitäts-Sensordaten. Die folgende Gleichung berechnet die Änderungsrate der Exzentrizität für das Erkennen thermischer Biegung an jedem Punkt eines ausgewähl ten Start-Zeitraums eines Turbinen-Startvorgangs, wie z. B. einem Zeitraum von einer Stunde.
    Figure 00170001
  • Wobei der Punkt 'X' innerhalb eines Mittelwertbildungs-Zeitraums von 60 Minuten liegt, ECC_ROC ein Wert der gefilterten Änderungsrate der Exzentrizität ist, wie in der obigen Gleichung angegeben, und ECC sich auf die Exzentrizitätswerte an jedem Punkt des Mittelwertbildungs-Zeitraums von 60 Minuten bezieht. Der Rotor wird als thermisch gebogen angesehen, wenn diese gefilterten Änderungsraten (ECC_ROC) während 15 Minuten kontinuierlich größer 0,03 mil/min sind. Wird in Bezug auf einen bestimmten Start eine temporäre thermische Biegung erkannt, verwirft der Algorithmus die diesem Startereignis zugeordneten Sensordaten und schreitet in Schritt 66 (Ja Bedingung) voran zu einem nächsten Start.
  • In Schritt 68 wird von Null (0) bis j ein Zeitfenster für die Mittelwertbildung definiert, z. B. 60 Minuten. Das Fenster ist in Inkremente von i unterteilt, die den Exzentrizitäts-Sensordaten in dem Zeitfenster entsprechen. In Schritt 70 wird der unten dargelegte Algorithmus angewendet, um eine prozentuale (%) Änderung der Exzentrizität zwischen zwei aufeinander folgenden Datenpunkten in dem Zeitfenster zu einem bestimmten Zeitpunkt %EEC_ROC@X) zu berechnen.
    Figure 00170002
  • Wobei der Punkt 'X' ein Punkt in dem Mittelwertbildungs-Zeitraum von 60 Minuten ist, %ECC_ROC die prozentuale Änderung der Exzentrizität zwischen zwei aufeinander folgenden Datenpunkten in dem Mittelwert-Fenster ist und ECC sich auf die Exzentrizitätswerte an jedem Punkt des 60-minütigen Mittelwert-Fensters bezieht. Diese Berechnung der prozentualen Veränderung (%) (Schritt 70) wird bei jedem verfügbaren Datenpunkt in dem Zeitfenster vorgenommen. In Schritt 72 wird, wenn die prozentuale Veränderung (%) für einen Datenpunkt über 50% liegt, der zugeordnete Exzentrizitätsdatenpunkt (X) bei der Exzentrizitäts-Mittelwertbildung nicht berücksichtigt (Schritt 76) und wird als mit einer Exzentrizitätsspitze verbunden betrachtet. Wird eine prozentuale Veränderung von unter 50% in Schritt 72 festgestellt, so wird der Exzentrizitätswert für das entsprechende Zeitinkrement (i) zu der Summe der Exzentrizitätswerte in dem Zeitfenster addiert. Wie bei Schritt 80 erwähnt, werden die obigen Schritte (70 bis 78) für jedes Inkrement (i) in dem Zeitfenster wiederholt, bis das letzte Inkrement erreicht ist (i = j). Sobald jede Exzentrizitätsänderung (Schritt 70) ermittelt und ausgewertet ist, wird die Summe (Schritt 74) aller stabiler Exzentrizitätswerte – z. B. Werte, die kein Spitzenereignis darstellen – zur Ermittlung eines Exzentrizitäts-Mittelwerts für diesen Zeitraum benutzt.
  • Sobald die Änderungsrate für jeden Exzentrizitätsdatenpunkt (i) in dem Mittelwert-Fenster berechnet ist, zählt der Algorithmus in Schritt 82 die Anzahl der Datenpunkte, bei denen die zugehörige Änderungsrate größer 50% ist. Überschreitet die Anzahl derartiger Punkte ein Schwellenniveau, wie beispielsweise die Hälfte des Zeitfensters (z. B. 30), werden die Exzentrizitätsdaten in dem Fenster als zu verrauscht behandelt. Das zugeordnete Startereignis wird nicht zur Trendermittlung in Bezug auf die Rotorexzentrizität verwendet, da die Exzentrizitätsdaten für dieses Ereignis als Starts mit verrauschten Sensordaten verworfen werden (Schritt 86) und der Algorithmus zu dem nächsten Start fortschreitet.
  • In Schritt 84 wird ein Exzentrizitäts-Basislinien-Mittelwert (Average_Eccent) unter Verwendung der Summe (74) der stabilen Exzentrizitätswerte und des folgenden Algorithmus ermittelt.
    Figure 00190001
  • Wobei N die Anzahl der Datenpunkte ist, für die %ECC_ROC größer 50% ist, %ECC_ROC die prozentuale Veränderung der Exzentrizität zwischen zwei aufeinander folgenden Datenpunkten in dem 60-minütigen Mittelwert-Fenster, ,B' en Datenpunkt 60 Minuten vor der Startzeit der Einheit und 'C' ein der Startzeit der Einheit entsprechender Datenpunkt ist. Der Exzentrizitäts-Basislinien-Mittelwert (AVG_ACCENT) für den entsprechenden Startzustand ist in der Ü&D Datenbank 20 (1) gespeichert.
  • Die bei den Schritten 56 bis 84 beschriebenen Verfahrensschritte können für jeden Startvorgang durchgeführt werden, für den Exzentrizitätssensordaten zur Verfügung stehen. In Situationen, in denen die Dampfturbine nach einem Abschalten für eine lange Zeit nicht betriebsbereit ist, werden, beginnend mit dem letzten Abschalten, alle 15 Tage dieselben Berechnungen durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Berechnungen werden als der Exzentrizitäts-Grundlinienwert für jeden Startzustand in der Ü&D-Datenbank 20 gespeichert.
  • Nachdem der Algorithmus 50 die Exzentrizitäts-Basislinie für jeden verfügbaren Start einer Turbine berechnet hat, werden die Ergebnisse dieser Berechnungen dafür verwendet, die Verschiebung der Exzentrizitäts-Basislinie zu berechnen. 4 ist ein Flussdiagramm eines Exzentrizitätsverschiebungsalgorithmus 90, der eine Verschiebung der Exzentrizitäts-Basislinienwerte erkennt und signifikante Änderungen der Exzentrizitäts-Basislinienwerte automatisch meldet, z. B. indem er eine E-Mail sendet. Zunahmen bei der Exzentrizitäts-Basislinie können in direkter Beziehung zu dem Schwingungsverhalten einer Dampfturbine stehen. Die Exzentrizitäts-Basislinienwerte stellen ein Mittel zur Überwachung des Schwingungsverhaltens einer Dampfturbine dar. Erhöhungen der Exzentrizitäts-Basislinienwerte können auf eine Zunahme von Reibungsereignissen hinweisen, z. B. auf Reibung zwischen rotierenden und stationären Komponenten. Reibungsereignisse und Änderungen des Schwingungsverhaltens einer Dampfturbine können durch die Überwachung von Änderungen der Exzentrizitäts-Basislinienwerte erkannt werden. Der Exzentrizitäts-Basislinienverschiebungs-Algorithmus 90 erkennt Veränderungen der Exzentrizitäts-Basislinienwerte und erzeugt Meldungen, um die Dampfturbinen-Techniker und anderes für die Dampfturbine verantwortliches Personal zu informieren. Der Exzentrizitätsverschiebungsalgorithmus gibt ferner Alarmmeldungen aus, die auf den Grad der Exzentrizitäts-Basislinienverschiebung hinweisen.
  • Der Exzentrizitäts-Basislinienverschiebungs-Algorithmus 90 verwendet in Schritt 92 ermittelte gemittelte Exzentrizitätsdaten, die durch den Start-Exzentrizitäts-Mittelwertalgorithmus 50 berechnet wurden und in der Ü&D Datenbank 20 gespeichert sind. In Schritt 94 wird ein langfristiger Exzentrizitäts-Mittelwert aus einer Reihe von Exzentrizitätswerten bei Startzuständen ermittelt, wie beispielsweise den letzten 25 Exzentrizitätswerten (Avg25). Es wird ein Mittelwert aus 25 Exzentrizitätswerten gebildet, um Streueffekte bei den Exzentrizitätswerten zu verringern und einen Exzentrizitätstrend für einen relativ langen Zeitraum festzulegen. In Schritt 96 wird ein Mittelwert aktueller Exzentrizitätswerte für eine reduzierte Anzahl aufeinander folgender Startzustände ermittelt, wie beispielsweise ein Mittelwert der Exzentrizitätswerte der letzten 5 Startzustände (Avg5). Die mittlere aktuelle Exzentrizität bei der reduzierten Anzahl von Startzuständen weist auf aktuelle Veränderungen des Exzentrizitätswertes hin. Der Mittelwert der aktuellen Exzentrizitätswerte ist fortlaufend für jeden Startzustand vorbestimmt.
  • In Schritt 98 wird eine Differenz zwischen dem aktuellen Mittelwert (AVG5) der Exzentrizitätswerte (Schritt 96) und den langfristigen Exzentrizitätswerten (Schritt 94) ermittelt. Eine positive Differenz weist darauf hin, dass die Exzentrizität des Rotors zunimmt. In Schritt 100 wird eine Boolesche Operation durchgeführt, um festzustellen, ob die Differenz (Avg5 minus Avg25) positiv (Ausgabe 1) oder negativ (0) ist. Bei einer positiven Dif ferenz wird ermittelt, ob der laufende Mittelwert bei einer vorgegebenen Anzahl aufeinander folgender Startereignisse (Schritt 96) zunimmt. Es wird für eine Sequenz von Startereignissen, zum Beispiel 20 Startereignissen, in Schritt 102 ein Mittelwert aus den Ausgaben (1 oder 0) der Booleschen Operation gebildet. Ist der mittlere Boolesche Wert in Schritt 104 bei zwanzig Startereignissen kleiner 0,5, wird keine automatische Meldung durch den Exzentrizitäts-Basislinienverschiebungs-Algorithmus 90 erzeugt. Ist der mittlere Boolesche Wert bei zwanzig Startereignissen größer 0,5, (Schritt 104), wird der zugehörige AVG-25-Basislinienwert aus Schritt 94 in Schritt 108 als ein aktueller Bezugs-Basislinien-Exzentrizitätswert gekennzeichnet. Bei der Wiederholung von Schritt 94 zur Bewertung der Exzentrizitäten nachfolgender Startvorgänge, können sich die durch diesen Schritt erzeugten aktuellen AVG-25-Exzentrizitätswerte von dem in Schritt 108 gekennzeichneten Basislinienwert weg verschieben. Übersteigt die Differenz (Schritt 110) zwischen dem AVG-25-Basislinienwert (Schritt 108) und dem aktuellen AVG-25-Exzentrizitätswert einen vorgegebenen Wert, z. B. 2 mil (Schritt 112), wird ein Alarm ausgegeben, der in Schritt 114 eine Exzentrizitäts-Basislinien(BL)-verschiebung meldet. Die Alarmmeldung kann aus E-Mails bestehen, die dem Dampfturbinentechniker und anderen für die Dampfturbine Verantwortlichen gesendet werden.
  • Das hier beschriebene System bietet verschiedene technische Ergebnisse, darunter die Fähigkeit, Basislinienwerte der Exzentrizität und damit die Gesamt-Funktionsfähigkeit und das Schwingungsverhalten der Einheit, insbesondere während transienter Vorgänge der Dampfturbine, genau zu berechnen. Das System bietet eine Online-Lösung zum Erkennen von Turbinen mit permanenter Biegung und ein Gesamtbild der Rotorexzentrizitätsänderungen. Diese Informationen ermöglichen Dampfturbinenbedienern die Feinabstimmung des Dampfturbinenbetriebs und der Wartung. Die Verfügbarkeit und Verlässlichkeit der Rotorexzentrizitätsdaten reduziert außerdem die Wartungs- und Betriebskosten von Dampfturbinen. Die in dem hier beschriebenen System verwendeten Algorithmen verfügen über Funktionalitäten, um exzentrizitätsbedingten Verschleiß in der Folge thermischer Biegung und wellige/mit Spitzen ausgebildete Exzentrizitätsmuster vor Starts zu erkennen. Diese abnormen Datenpunkte werden in den Berechnungen nicht verwendet, da sie die Ausgabe des Systems verzerren können.
  • Während die Erfindung in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben wurde, die gegenwärtig als die praktikabelste und bevorzugte Ausführungsform angesehen wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt sein soll, sondern vielmehr verschiedene Abwandlungen und gleichwertige Anordnungen abdecken soll, wie sie in dem Geist und Anwendungsbereich der angefügten Ansprüche enthalten sind.
  • Verfahren zur Ermittlung der Exzentrizität eines Rotors in einer Turbine 10, umfassend: die Sammlung 56 von Sensordaten 18 hinsichtlich der Rotorexzentrizität bei einer Vielzahl von Startvorgängen 54; Bestimmung eines Exzentrizitäts-Basislinienwertes 84 unter Verwendung der Sensordaten, die einem ausgewählten Startvorgang entsprechen; Ermittlung 90 eines Exzentrizitätswertes unter Verwendung der gefilterten Sensordaten für jeden aus einer Vielzahl von auf den gewählten Startvorgang folgenden Startvorgängen; Ermittlung 98 einer Rotorexzentrizitätsdifferenz zwischen dem Exzentrizitäts-Basislinienwert und jedem der Exzentrizitätswerte der Vielzahl von auf den gewählten Startvorgang folgenden Startvorgängen und die Meldung 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, 112 eines Rotorexzentrizitätszustands auf der Grundlage der Rotorexzentrizitätsdifferenz.
    Bezugszeichen Nr. BESCHREIBUNG
    10 Dampfturbine
    12 Sensoren
    14 Turbinen-Steuervorrichtung
    16 zugeordnetes Computersystem
    18 Sensordatenbank
    20 Ü&D-Datenbank
    22 Softwareprogramme
    24 Prozessor für die Durchführung der Datenanalyse
    26 ausführbare Softwareprogramme bewerten
    28 Dampfturbinendiagnostik
    30 Rotor
    40 Diagramm
    42 Exzentrizitätswerte
    44 Daten
    46 Automatisch ermittelte Exzentrizitätswerte – Kreise im Diagramm 40
    48 Manuell ermittelte Exzentrizitätswerte – Sterne/Quadrate
    49 Exzentrizitäts-Trendlinie – gestrichelte Linie
    50 Flussdiagramm des Startexzentrizitäts-Mittelwertalgorithmus des Rotors (Fig. 3)
    52 Beginn des Algorithmus
    54 Start-Erkennungsschritt
    56 Erfassung der Betriebsdaten der Dampfturbine
    58 Zeitfenster für den Startschritt
    62 Wiederhole die Schritte 54 bis 60
    64 Rotorbiegungs-Erkennungsalgorithmus
    66 Anwendung des Rotorbiegungs-Erkennungsalgorithmus
    68 Zeitfenster für die Mittelwertbildung
    70 Berechne eine prozentuale (%) Änderung
    72 Falls die prozentuale Änderung für einen Datenpunkt über 50% beträgt
    74 Summe
    76 Falls die prozentuale (%) Änderung für einen Datenpunkt über 50% beträgt, wird der entsprechende Exzentrizitätsdatenpunkt (X) nicht in Betracht gezogen
    78 Inkrementschritt
    80- Wiederhole die Schritte 70 bis 78
    82 Zähle die Anzahl der Datenpunkte, bei denen die zugehörige Änderungsrate über 50% beträgt
    84 Exzentrizitäts-Basislinien-Mittelwert (Average Eccnt)
    86 Die Exzentrizitätsdaten dieses Ereignisses werden verworfen
    90 Exzentrizitätsverschiebungsalgorithmus
    92 gemittelte Exzentrizitätsdaten
    94 Ein langfristiger Exzentrizitäts-Mittelwert wird ermittelt
    96 Das Mittel der aktuellen Exzentrizitätswerte wird für eine reduzierte Anzahl aufeinander folgender Startzustände ermittelt
    98 Es wird eine Differenz zwischen dem aktuellen Mittelwert (AVG5) der Exzentrizitätswerte (Schritt 96) und den langfristigen Exzentrizitätswerten (Schritt 94) ermittelt
    100 Eine Boolesche Operation wird durchgeführt, um zu ermitteln, ob die Differenz (Avg5 minus Avg25) positiv (Ausgabe 1) oder negativ (0) ist
    102 Es wird ein Mittel aus den Ausgaben der Booleschen Operationen (1 oder 0) für eine Startereignis-Sequenz gebildet
    104 Falls der mittlere Boolesche Wert bei zwanzig Startereignissen unter 0,5 liegt,
    106 Nicht handeln
    108 Markiert als ein aktueller Bezugs-Exzentrizitäts-Basislinienwert
    110 Differenz
    112 Es wird ein Alarm ausgegeben
    114 Exzentrizitäts-BL-Verschiebungsalarm jeden Monat geben, den der Zustand anhält

Claims (10)

  1. Verfahren zur Ermittlung der Exzentrizität eines Rotors (30) einer Turbine (10), aufweisend: das Sammeln (56) von Sensordaten (18) hinsichtlich der Rotorexzentrizität bei einer Vielzahl von Startvorgängen (54); das Bestimmen eines Exzentrizitäts-Basislinienwertes (84) unter Verwendung der Sensordaten, die einem ausgewählten Startvorgang entsprechen; das Ermitteln (90) eines Exzentrizitätswertes unter Verwendung der gefilterten Sensordaten für jeden aus einer Vielzahl von auf den gewählten Startvorgang folgenden Startvorgängen; das Ermitten (98) einer Rotorexzentrizitätsdifferenz zwischen dem Exzentrizitäts-Basislinienwert und jedem der Exzentrizitätswerte der auf den gewählten Startvorgang folgenden Vielzahl von Startvorgängen und das Melden (92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, 112) eines Rotorexzentrizitätszustands auf der Grundlage der Rotorexzentrizitätsdifferenz.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner die Filterung (72, 76) der Sensordaten umfassend, um mit Startvorgängen übereinstimmende Sensordaten auszuwählen, und die Verwendung nur der ausgewählten Sensordaten zur Ermittlung der Exzentrizitätswerte.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Meldung des Rotorexzentrizitätszustands die Meldung eines Trends (49) der Rotorexzentrizitätsdifferenzen für einen Zeitraum von zumindest einem Jahr umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, ferner den Ausschluss (82) von Sensordaten mit einer Änderungsrate, die während eines Startzeitraums einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, von der Ermittlung des Exzentrizitätswertes umfassend.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ermittlung des Exzentrizitätswerts die Ermittlung eines Mittelwerts (68) der Sensordaten für einen Startzeitraum umfasst, und wobei der Zeitraum dem Rotorbetrieb mit geringer Drehzahl beim Start entspricht.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Rotorbetrieb mit geringer Drehzahl unter 100 Umdrehungen pro Minute bedeutet.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Meldung (112) des Rotorexzentrizitätszustands den Vergleich (94) eines Langzeit-Mittelwerts der Exzentrizitätswerte einer Vielzahl von Startvorgängen während eines vorgegebenen langen Zeitraums mit einem aktuellen Mittelwert der Exzentrizitätswerte einer vorgegebenen Anzahl kürzlicher Startvorgänge umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Turbine eine Dampfturbine (10) ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, ferner den Ausschluss (76) des Exzentrizitätswertes eines Startvorgangs, während dessen eine Änderungsrate der Rotorexzentrizität einen vorgegebenen Schwellenwert für die Rotorexzentrizitätsänderung überschreitet, von der Ermittlung der Rotorexzentrizitätsdifferenzen umfassend.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, ferner die Ermittlung (70) der Änderungsrate der Rotorexzentrizität während eines der genannten Startvorgänge als eine Funktion einer Vielzahl von Rotorexzentrizitätswerten, die während des einen der genannten Startvorgänge ermittelt werden, umfassend.
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