[发明专利]用于确定燃气轮机的抽吸质量流的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定燃气轮机的抽吸质量流的方法。此外它涉及一种用于诊断具有多个构件的燃气轮机的方法，在该方法中自动预测燃气轮机的运转功率在其中一个构件清洁的情况下所能提高的附加功率。

背景技术

对燃气轮机来说在它使用寿命期间它的功率和它的效率由于污染、沉积、侵蚀和腐蚀而下降，由此不利地影响整个发电厂过程。特别是在此涉及在燃气轮机的入口处的压缩机的气体动力学的零件。

燃气轮机的污染通过微粒在表面上的粘附产生。油雾和水雾有助于灰尘和微粒状物质附着在工作叶片上。最经常出现的污染和沉积是由水湿润的、水溶的和不水溶的材料组成的混合物。在燃气轮机中可能出现由于灰尘沉积和未燃烧的、固体的清洁剂的污染。这样的空气有害物象鳞片一样粘附在燃气轮机的流动路径的构件上并且与它们反应。此外还通过微粒撞击和研磨导致磨蚀，这一般称为冲蚀。

此外在燃气轮机的入口处形成的冰片可能融化并且击打在燃气轮机的的流动路径中的构件上。为了防止这些，使用了所谓的防结冰系统。这里通过空气预热防止，空气的温度在进入燃气轮机时不下降到低于冰点并且由此水不结冰。

通过所述的老化过程造成叶片的提高的表面粗糙度。这导致在燃气轮机中的比较大的摩擦损失，因为层流的边界流层在涡流中可能翻转并且这样导致增长的流动阻力。此外燃气轮机的间隙由于研磨和腐蚀变大。由于提高的间隙流的损失增加并且减小了设备的工作性能。

老化现象的影响在燃气轮机的入口处，也就是说，在压缩机处特别大。叶片由于冲蚀、沉积和损坏的几何尺寸变化造成减小的燃气轮机功率产生能力。在入口处产生的沉积、冲蚀和腐蚀导致改变的入口角，它在热力学的工作特性上有非常强烈的影响。老化的压缩机有时可能导致流动失速。

压缩机的老化不利地影响燃气轮机效率、燃气轮机功率和燃气轮机排出质量流。为了抵抗涡轮机设备的功率下降，通常进行定期的压缩机清洗。在这种情况下压缩机叶片可以以在线和离线模式清洗。在在线模式下，涡轮机设备在清洁期间继续工作，燃气轮机负荷仅少量下降。在线清洗主要用于避免污染层的建立。通常在线清洗每天一次利用完全软化水进行并且每隔三天利用清洁剂进行。

相反在离线清洁时设备被停止。为了避免热应力，它被借助轴旋转装置冷却六个小时。离线清洗通常每月进行一次。如果涡轮机设备对比较长的时间阶段未被清洁，一般必须对典型的设备进行一次离线清洗，因为在线清洁的方法不再能除去污染。

在此离线清洗比在线清洗产生更大的功率收益。借助离线清洗可以实现几个百分点的功率恢复。在线清洗产生较小的功率收益。有效的叶片清洁可以利用在线清洗和离线清洗的组合实现。定期的在线清洗扩大了离线清洗之间必需的时间间隔。

离线清洗的最优的时间点通常由运行商按照纯粹的经济性的工作观点确定，例如在弱负荷时间。这意味着，在去除涡轮机设备的构件的污染，例如通过清洗压缩机的时间点的决定，仅仅由经验值在经济性的观点下或者在利用固定的边界条件的事先研究下产生。

替代地，离线清洗的时间点的确定可以借助通过离线清洗预计的燃气轮机的功率收益的当前预测进行。在此这种预测通常借助燃气轮机的压缩机效率的进展产生，它用作压缩机的污染强度的特征参量。这种预测方法例如由WO 2005/090764 A或者由Schepers等的VGBKraftwerkstechnik(VGB发电厂技术)，79卷第3期中的.“Optimierung der Online- und Offline-an einer 26Mw-Gasturbine unter besonderer Berücksichtigung der Leistungssteigerung(在特别考虑功率提升的情况下在26MW燃气轮机上的在线和离线清洗的优化)”公开。

不过用于确定压缩机效率的测量数据可能带有比较高的数据不确定性，这使预计的通过离线清洗的功率收益的预测变困难并且由此使对燃气轮机的运转最优的这种离线清洗的时间点的确定变困难。

为了提高这种预测的精度，在此应该使统计的不确定性最小。这例如可以通过测量仪器的改善或者测量数量的提高实现。不过这样的提高在此仅导致统计的误差的减小，但是也应该进一步使预测附加功率时的系统误差最小。这可以实现，措施是使用附加的其它的用于预测附加功率的特征参量。这种表现燃气轮机的功率的特征的参量是燃气轮机的抽吸质量流。