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Schwingungsmessung gebundener Schaufeln durch Aufbringen von Zielmarken in bzw. auf die Dichtspitzen der Deckbandschaufeln

IP.com Disclosure Number: IPCOM000019641D
Published in the IP.com Journal: Volume 3 Issue 10 (2003-10-25)
Included in the Prior Art Database: 2003-Oct-25
Document File: 2 page(s) / 108K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Zur Ueberwachung und Gewaehrleistung eines sicheren Betriebs von Turbinen werden beruehrungslose Schaufelschwingungsmessungen an freistehenden Schaufeln durchgefuehrt. Dabei kommen optische und induktive Sensoren zum Einsatz, die deutliche Signale beim Passieren jeder einzelnen Schaufel liefern. Um Schaufeln mit grossen Durchmessern vor frequenten Biegegelastungen zu schuetzen, werden vermehrt Schaufeln mit integralen Deckplatten eingesetzt. Aufgrund der geschlossenen Deckbandstruktur stehen jedoch keine definierten Zielmarken zur Verfuegung, die eindeutige Signale fuer eine gesicherte Analyse des Schwingungsverhaltens liefern koennen. Induktive Messverfahren werden in erster Linie eingesetzt, da bei Betriebsparametern mit hoher Dampfnaesse optische Messverfahren z.T. versagen. Das Aufbringen geeigneter magnetischer Zielmarken, wie z.B. Kerben, Schlitze, Bohrungen oder aufgebrachte Magnete, ist aufgrund der daraus folgenden Beeintraechtigung des Schaufelmaterials und der damit verbundenen Gefaehrdung des sicheren Betriebs nicht erwuenscht, dennoch nicht vermeidbar. Die hier vorgeschlagenen zwei Methoden definieren die Art des Aufbringens von Zielmarken und deren Positionen auf dem Schaufelrad (Abbildung 1). Methode 1: Als Zielmarke kann ein Metall mit duenner laenglicher Form (Draht) mit ferromagnetischen Eigenschaften verwendet werden, dessen Eigenschaften sich von denen des Grundkoerpers unterscheiden. Meist befinden sich auf den Deckbaendern mehrere parallel zueinander laufende sogenannte Dichtspitzen, die eine Fehlstroemung des Dampfes an den aeusseren Schaufelenden und somit eine Wirkungsgradverlust verhindern. In diese Dichtspitzen werden die Draehte annaehrend senkrecht zur Umfangsrichtung, d.h. annaehrend parallel zur Drehachse eingebracht. Aufgrund der enormen mechanischen Belastungen muessen die Draehte sehr solide eingebaut sein, da z.B. allein durch die Rotation der Turbinenschaufel Fliehkraefte auftreten, die ein Vielfaches (ueber 10000g) der Gewichtskraft betragen. Das Anbringen der Zielmarken kann beispielsweise durch Bohrungen gleichen Durchmessers wie der Draht erfolgen, die in die Stege aller parallel zueinander laufenden Sichtspitzen eingebracht werden.

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Schwingungsmessung gebundener Schaufeln durch Aufbringen von Zielmarken in bzw. auf die Dichtspitzen der Deckbandschaufeln

Idea: Reinhold Maurus, DE-Muelheim; Frank Woditschka, DE-Muelheim

Zur Ueberwachung und Gewaehrleistung eines sicheren Betriebs von Turbinen werden beruehrungslose Schaufelschwingungsmessungen an freistehenden Schaufeln durchgefuehrt. Dabei kommen optische und induktive Sensoren zum Einsatz, die deutliche Signale beim Passieren jeder einzelnen Schaufel liefern. Um Schaufeln mit grossen Durchmessern vor frequenten Biegegelastungen zu schuetzen, werden vermehrt Schaufeln mit integralen Deckplatten eingesetzt. Aufgrund der geschlossenen Deckbandstruktur stehen jedoch keine definierten Zielmarken zur Verfuegung, die eindeutige Signale fuer eine gesicherte Analyse des Schwingungsverhaltens liefern koennen. Induktive Messverfahren werden in erster Linie eingesetzt, da bei Betriebsparametern mit hoher Dampfnaesse optische Messverfahren z.T. versagen. Das Aufbringen geeigneter magnetischer Zielmarken, wie z.B. Kerben, Schlitze, Bohrungen oder aufgebrachte Magnete, ist aufgrund der daraus folgenden Beeintraechtigung des Schaufelmaterials und der damit verbundenen Gefaehrdung des sicheren Betriebs nicht erwuenscht, dennoch nicht vermeidbar.

Die hier vorgeschlagenen zwei Methoden definieren die Art des Aufbringens von Zielmarken und deren Positionen auf dem Schaufelrad (Abbildung 1).

Methode 1:

Als Zielmarke kann ein Metall mit duenner laenglicher Form (Draht) mit ferromagnetischen Eigenschaften verwendet werden, dessen Eigenschaften sich von denen des Grundkoerpers unterscheiden. Meist befinden sich auf den Deckbaendern mehrere parallel zueinander laufende sogenannte Dichtspitzen, die eine Fehlstroemung des Dampfes an den aeusseren Schaufelenden und somit eine Wirkungsgradverlust verhindern. In diese Dichtspitzen werden die Draehte annaehrend senkrecht zur Umfangsrichtung, d.h. annaehrend parallel zur Drehachse eingebracht. Aufgrund der enormen mechanischen Belastungen muessen die Draehte sehr solide eingebaut sein, da z.B. allein durch die Rotation der Turbinenschaufel Fliehkraefte auftreten, die ein Vielfaches (ueber 10000g) der Gewichtskraft betragen. Das Anbringen der Zielmarken kann beispielsweise durch Bohrungen gleichen Durchmessers wie der Draht erfolgen, die in die Ste...