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Optimierung des Radialspalts eines Verdichters durch Wasser- oder Dampfeindüsung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000201607D
Original Publication Date: 2010-Nov-16
Included in the Prior Art Database: 2010-Nov-16
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Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Die hydraulische Spaltoptimierung ist ein Verfahren, bei dem mittels eines hydraulisch betätigten Axiallagers der gesamte Antriebsstrang einer Gasturbine, also der Verdichter- und Turbinenrotor, entgegen der Strömungsrichtung im laufenden Betrieb relativ zum entsprechenden Gehäuse verschoben wird. Das führt zu einem höheren Wirkungsgrad in der Turbineneinheit, wodurch wiederum eine Leistungssteigerung der gesamten Gasturbine erzielt wird. Allerdings kommt es dabei zu einer Spaltvergrößerung zwischen Verdichterlaufschaufeln und Verdichtergehäusekontur. Diese Spaltvergrößerung führt zu einer nachteiligen Reduzierung der Pumpgrenze und einem Wirkungsgradverlust des Verdichters. Es ist kein Verfahren bekannt, um dem entgegen zu wirken.

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Optimierung des Radialspalts eines Verdichters durch Wasser- oder Dampfeindüsung

Idee: Dr. Oliver Schneider, DE-Mühlheim; Tilman Auf dem Kampe, DE-Mühlheim; Marco Link, DE- Mühlheim; Dr. Boris Dobrzynski, DE-Mühlheim

Die hydraulische Spaltoptimierung ist ein Verfahren, bei dem mittels eines hydraulisch betätigten Axiallagers der gesamte Antriebsstrang einer Gasturbine, also der Verdichter- und Turbinenrotor, entgegen der Strömungsrichtung im laufenden Betrieb relativ zum entsprechenden Gehäuse verschoben wird. Das führt zu einem höheren Wirkungsgrad in der Turbineneinheit, wodurch wiederum eine Leistungssteigerung der gesamten Gasturbine erzielt wird. Allerdings kommt es dabei zu einer Spaltvergrößerung zwischen Verdichterlaufschaufeln und Verdichtergehäusekontur. Diese Spaltvergrößerung führt zu einer nachteiligen Reduzierung der Pumpgrenze und einem Wirkungsgradverlust des Verdichters. Es ist kein Verfahren bekannt, um dem entgegen zu wirken.

Es wird eine neuartige Lösung vorgeschlagen, um durch Einleiten oder Eindüsen von Wasser bzw. Dampf in den Verdichter- oder Turbinenteil der Gasturbine die thermische Ausdehnung der Verdichter-, Turbinengehäuse bzw. Leitschaufeln zu beeinflussen. Dazu sind zwischen Schaufeln, Radscheiben und Leitschaufelträgern des Verdichters und/oder der Turbine Düsen zum Einbringen von Dampf oder Wasser angebracht. Durch eine Regelung des zugeführten Wassers bzw. Dampfs kann der Radialspalt zwischen Laufschaufeln und dem diesen umgreifenden Gehäuse aktiv gesteuert werden, sowohl im Verdichter als auch in der Turbine.

Die vorgeschlagene Lösung bietet unter anderem den Vorteil, die Wirkungsgradverluste und die Verringerung der Pumpgrenze durch die hydraulische Spaltoptimierung zu kompensieren. Darüber hi...