[发明专利]用于检测腐蚀性磨损的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分详细限定的类型的用于检测在水轮机的组件上的腐蚀性磨损的装置。本发明还涉及一种具有这种类型的装置的水轮机。此外，本发明还涉及一种用于利用这样的装置检测在水轮机中的腐蚀性磨损的方法。

背景技术

由水环绕流动的组件，尤其是涡轮机的组件，例如导向叶轮和涡轮机叶轮通过存在于流动的水中的沉积物强烈地腐蚀。通过在流体中一同输送的沉积物对水轮机中的由水环绕流动的组件的腐蚀尤其在南美国家和印度以及在阿尔卑斯山地区是较大的问题。一方面，通过沉积物导致的水轮机的组件上的腐蚀性磨损导致了水力发电站的附加的维护工作和降低的效率。这为运营者带来非常高的经济损失。另一方面，通过腐蚀性磨损能够使得磨损的组件的几何尺寸随时间发生变化。通过减小的壁厚和由此引发的振动会导致巨大的安全方面的风险。此外，除了导向叶轮和涡轮叶片的磨损之外，典型地通过沉积物海导致在水轮机的区域中的密封件的磨损。这种以通常方式作为迷宫式密封装置设计的密封件同样作为水轮机的承受提高的磨损的组件。接下来的实施例也相应地适用于该密封件。密封件的过度磨损会导致在涡轮机的区域中的提高的摩擦和/或不希望的泄露。

至今，关于水轮机的磨损状态的知识多数基于水力发电站的运营者的多年经验。直接的状态控制多数情况下仅仅在水轮机为了维修的目的而无论如何都实施的计划停机时并且被完全打开时才是可能的。然而，除了计划的维护停机之外，通过水轮机的额外的停机实现的状态控制是非常昂贵的。

在推测腐蚀性磨损时的另外的问题在于，数值不能或者完全不能从一个设备传递到另一个设备上。在水中一同输送的沉积物的数量和组成成分在区域上是有巨大区别的并且承受强烈的时间上的和年度时间上的波动。沉积物的数量和种类还取决于地质上的、地形上的以及气候上的边界条件。这导致推测极为困难。即使通过沉积物测量来对水轮机的组件的磨损的间接推测也是非常复杂的并且伴随着非常高的不安全性和误差。

因此，欧洲专利申请EP 1 970 561 A1提出了一种装置，该装置通过在加载有沉积物的水的平行流动路径中的检测体来测量磨损状态，并且该检测体例如通过摄像机或者其他未进一步描述的特殊的测量手段来检查，从而可以间接地推导出水轮机的组件的磨损。另外，在检测体上的磨损被确定，该检测体通过具有包含沉积物的水的旁路来加载。其缺点在于，该旁路需要一个用于强制穿流的压头。因此，对于具有受调节的水导向装置的测量室的复杂的改造是必需的。此外，由水流中获得的水量必须在出现在检测体上之前被相应地再次排导出去。为了实现这个目的而设置有作为在压力管线的，即所谓的闸门的区域中的旁路的装置。然而，这出现了另外的缺点，因为在检测体上的材料去除强烈地取决于水获取装置在闸门中的位置。这是有决定性意义的，因为水获取装置的位置对于沉积物的量是决定性的，因为沉积物在压力管道中典型地不是均匀分布的。用于解释说明的结果也就相应地变得困难。另外的问题在于，该结果极其强烈地取决于在测量中内部设定的压力降。

此外，鉴于压力管路的牢固性和功能性，来自压力管路的水获取装置也是非常条件苛刻的。这样的来自压力管路的水获取装置可以例如附加地仅仅在非常高的成本的情况下构建在现有的构造中，而且必须在一开始就根据复杂的建设情况和为此合适地设计的压力管路一同进行计划。由此导致这种方法非常的昂贵并且非常不精确。

在欧洲专利申请中描述的构造的另外的缺点在于，其不能对不同的运行状态，也就是水轮机的不同的负载状态进行反应。冲击到检测体上的水量，在旁路中在从闸门中获取时仅仅取决于通过在闸门和测量室以及旁路出口的或者喷嘴出口的横截面之间的压差。附加的调节，例如在水轮机部分负载时，不能实现或者仅仅通过附加的取决于水轮机的负载状态来主动控制的阀门来实现。这相应地变得复杂并且进一步提高了不精确性的风险。

发明内容

因此，本发明的目的在于提出一种用于检测水轮机的组件上的腐蚀性磨损的装置，其避免了上述缺陷并且能够简单、高效和可靠地推断出在水轮机的组件的区域中的磨损。

根据本发明，该目的通过一种装置实现，该装置具有权利要求1的特征部分所述的特征。此外，在权利要求8中给出了一种具有这种类型的装置的水轮机。此外，根据本发明，在权利要求14中提出了一种用于检测腐蚀性磨损的方法。装置、水轮机和方法的有利的改进方案和设计方案在从属权利要求中给出。