DE2655121A1 - Vorrichtung und verfahren zum bestimmen der gueltigkeit von gasturbinen- temperaturfuehlermesswerten - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum bestimmen der gueltigkeit von gasturbinen- temperaturfuehlermesswerten

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DE2655121A1
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Kendall Edward Gilbert
Daniel Johnson
Robert Raymond Macier
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K15/00—Testing or calibrating of thermometers

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen der Gültigkeit von Gasturbinen-Temperaturfühlermeßwerten
Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinen und insbesondere auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bestimmen der Gültigkeit bzw. Richtigkeit von Temperaturfühlermeßwerten, bevor diese in einer Gasturbinensteuerungs- bzw. -regelungsvorrichtung benutzt werden.
Bei Gasturbinensteuerungs- bzw. -regelungsvorrichtungen wird vielfach die Temperatur des Heißgasstroms als einer der Regelung sparameter benutzt» Beispielsweise kann der Treibstoffluß zur Gasturbine als Funktion der Abgastemperatur/ die durch eine ringförmige Reihe von in dem Abgaskanal angeordneten Thermoelementen erfaßt wird, oder als Funktion der Temperaturdifferenz zwischen solchen Thermoelementen geregelt werden.
Wenn ein fehlerhafter Temperaturmeßwert der Steuerungsbzw. Regelungsvorrichtung zugeleitet oder von dieser verwendet wird, kann ein übermäßiger Treibstoffluß oder ein vorzeitiges Abschalten der Gasturbine auftreten.
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ungültige bzw. unrichtige Temperaturmeßwerte des TurbinenheißgasStroms festzustellen und die Verwendung solcher ungültiger Meßwerts duroh die aaetütfbihensteuöirafift··* bzw. -
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-M-
Kurz gesagt werden nach der vorliegenden Erfindung Mittel zum Bestimmen der Gültigkeit bzw. Richtigkeit der Meßwerte eines jeden Gasturbinenheißgasstrom-Teiaperaturfühlers und zum Abweisen eines jeden als ungültig bzw. unrichtig festgestellten Meßwertes geschaffen.
Bei einer Ausführungsform werden Mittel angewendet, die feststellen, ob ein erster Temperaturfühlermeßwert innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt, und die den Meßwert angrenzender Temperaturfühler überprüfen, wenn der erste Temperaturfühlermeßwert außerhalb der vorbestimmten Grenzen liegt. Es sind ferner Mittel vorhanden, die einen solchen außerhalb der Grenzen liegenden ersten Temperaturfühlermeßwert abweisen, wenn die angrenzenden Temperaturfühler innerhalb zweiter vorbestimmter Grenzen liegen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden ein programmierbarer Digitalrechner, Eingabeschaltungsmittel und Temperaturfühler-Auswahlschaltungsmittel angewendet.
Der Aufbau zum Bestimmen der Gültigkeit der Temperaturfühlermeßwerte des Gasturbinenheißgasstroms enthält Mittel zum Vergleichen eines jeden Meßwerts mit vorbestimmten Grenzen. Die Temperaturfühler sind so angeordnet, daß ein von einer Störung des Verbrennungssystems hervorgerufener Temperaturstreifen bzw. Bereich abweichender Temperatur mehr als einen Fühler beeinflußt. In bestimmten Fällen, wenn ein verdächtigter Meßwert festgestellt wird, werden die Meßwerte angrenzender Fühler überprüft, bevor der verdächtige Meßwert abgewiesen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 - in einer schematischen Darstellung eine Gasturbineneinrichtung mit den Temperaturfühlerüberprüfungsmitteln nach der vorliegenden Erfindung, Figur 2 - in einem schematischen Blockschaltbild einen Gasturbinensteuerungs- bzw. -regelungsaufbau nach der vorliegenden Erfindung,
Figur 3 - in einem schematischen Blockschaltbild eine Ausführungsform des Digitalrechners aus Figur 2,
Figur 4 - ein bei der vorliegenden Erfindung verwendbares Flußdiagramm des Programms für den Digitalrechner aus Figur 3,
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Figur 5 - eine Fortsetzung des Flußdiagramms aus Figur 4, Figur 6 - ein Figur 4 ähnelndes Flußdiagramm, welches das bevorzugte Verfahren nach der vorliegenden Erfindung und das diesbezügliche Programm aufzeigt, und Figur 7 - eine Fortsetzung des Flußdiagramms aus Figur 6.
In den Zeichnungen und insbesondere in Figur 1 ist eine beispielhafte Hochleistungsgasturbine 1o dargestellt, die einen Kompressor 12, einen Brenner 14 und eine Turbine 16 enthält. Luft wird durch einen geeigneten Einlaß 18 zum Kompressor 12 geführt, komprimiert bzw. verdichtet und über eine schematisch bei 2o dargestellte Leitung an den Brenner 14 abgegeben. Treibstoff wird über eine Vielzahl geeigneter Treibstoffdüsen 22 zum Brenner 14 geleitet und in diesem verbrannt, um einen Antriebs- oder Heißgasstrom zum Antreiben der Turbine 16 zu erzeugen.
Der durch den Brenner 14 erzeugte Heißgasstrom wird durch eine schematisch bei 24 dargestellte Leitung an die Turbine 16 abgegeben, die antriebsmäßig mit dem Kompressor 12 und einer Last 26, wie einem Generator, durch WeIlenverbindungen 28 und 3o gekoppelt ist.
Ein geeignetes Gasturbinen-Steuerungsmittel zum Steuern bzw. Regeln des TreibstoffStroms zur Gasturbine 1o ist schematisch bei 32 so dargestellt, daß es auf ein an einer Leitung 34 entstehendes Drehzahlsignal, welches von einem geeigneten Drehzahlfühler 36 erzeugt wird, ferner auf ein an einer Leitung 38 entstehendes Flammendetektor- bzw. -wächtersignal, welches von einem geeigneten Flammendetekter- bzw. -wächter 4o erzeugt wird, und auf ein oder mehrere, an Leitungen 42, 44, 46 und 48 entstehende Abgastemperatursignale anspricht, welche von geeigneten Temperaturfühlern 5o erzeugt werden, die ringförmig im Abgaskanal 52 der Gasturbine angeordnet sind. Wie es schematisch durch eine Linie 54 angegeben ist, reguliert die Gasturbinensteuerung 32 den Treibstoffluß zu den Düsen 22 über ein geeignetes variables Treibstoffabgabepumpen- oder Gasventilglied 56.
Bezüglich einer detaillierteren Beschreibung der Gasturbinensteuerung 32 wird auf das US-Patent 3 52o 133 verwiesen. Es ist jedoch festzustellen, daß andere Gasturbinensteuerungsanord-
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nungen benutzt werden könnten und. daß die vorliegende Erfindung nicht auf eine Verwendung mit der oben angegebenen beispielhaften Gasturbinensteuerung oder der Brennerüberwachungs- bzw. -wächtereinrichtung beschränkt iüt. Während die Gasturbine 1o als eine solche mit einem einzelnen Rotor dargestellt ist und beschrieben wird, kann das erfindungsgemäße Mittel zum Feststellen der Temperaturfühlergültigkeit vorteilhaft bei Gasturbinen mit mehr als einem Rotor angewendet werden.
Gemäß Figur 1 empfängt der allgemein bei 58 dargestellte Brennerwächter ein Temperatursignal an den Leitungen 6o, 42, 44, 46 und 48. Das Signal an der Leitung 6o wird von einem geeigneten Fühler 62 erzeugt, der die Temperatur der den Kompressor 12 verlassenden komprimierten Luft überwacht. Die Signale an den Leitungen 42-48 sind bezeichnend für die Abgastemperatür. Wie es nachfolgend näher erläutert wird, wertet das Brennerüberwachungsmittel diese Eingangssignale entsprechend aus, um festzustellen, ob das Verbrennungssystem (einschließlich der Treibstoffdüsen 22, des Brenners 14 und der Leitung 24) einwandfrei arbeitet. Wenn eine Störung festgestellt wird, sendet der Verbrennungswächter ein geeignetes Abschaltsignal an der Leitung 64 oder Alarmsignal an der Leitung 66 cder 68 zur Triebwerkssteuerung 32.
Während in Figur 1 nur vier Abgas-Temperaturfühler 5o dargestellt sind, ist darauf hinzuweisen, daß eine solche Darstellung vereinfacht ist und daß bei der tatsächlichen Durchführung zwölf oder mehr allgemein gleichmäßig verteilte Temperaturfühler in einer ringförmigen Reihe benutzt werden. Der Abstand zwischen angrenzenden Fühlern ist vorzugsweise gleich und so gewählt, daß ein durch eine Störung im Verbrennungssystem hervorgerufener Heißoder Kaltstreifen in dem Heißgasstrom mehr als einen Temperaturfühler beeinflußt (offset).
Während die Fühler 5o gemäß der Darstellung an unterschiedlichen Axialpositionen relativ zum Heißgasstromfluß angeordnet sind, ist darauf hinzuweisen, daß alle Fühler 5o in der Praxis an etwa derselben axialen Position oder, anders ausgedrückt, äquidistant von der Turbine 16 angeordnet sind.
Gemäß Figur 2 ist der Verbrennungswächter 58 in einer Ausführungsform so dargestellt, daß er einen Digitalrechner 7o,
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eine Temperaturfühler-Eingangsschaltung 72, eine Temperaturfühler-Auswahl schaltung 74 und eine Anzeigeschaltung 76 aufweist. Die Alarm- und Abschaltsignalleitungen 64, 66 und 68 enthalten vorzugsweise einen geeigneten Fotoisolator bzw. ein Fototrennglied 78, um die Gasturbinensteuerung vor irgendwelchen StörSignalen vom Digitalrechner 7o zu schützen.
Während bei 8o zwei Abgas-Temperaturfühler 5o schematisch dargestellt sind, ist darauf hinzuweisen, daß bis zu zwölf oder mehr Fühler bei der praktischen Durchführung verwendet werden. Jeder Fühler 5o ist mit der Gasturbinensteuerung 32 und der Temperaturfühler-Eingangsschaltung 72 durch geeignete Schaltmittel, wie normalerweise geschlossene Kontakte 82 und normalerweise offene Kontakte 84 eines Relais 86, und durch Leitungen 88, 9o, 92 sowie 94 verbunden.
Der Kompressorauslaß-Temperaturfühler 62 ist auch mit der Eingangsschaltung 72 über Leitungen 92, 94 sowie Schaltmittel, wie normalerweise offene Kontakte 96 eines Relais 98, verbunden.
Die Temperaturfühler-Auswahlschaltung 74 enthält Adressendekodermittel 1oo zum Empfangen eines 4-Bit Binärsignals an einer Leitung 1o2 vom Digitalrechner 7o und zum selektiven Erregen eines der Relais 86, 98 in Abhängigkeit von einem solchen Signal mittels eines geeigneten Treibers oder Verstärkers 1o4. Das Dekodermittel 1oo kann ein 1 aus 16 Dekoder sein.
Die Temperaturfühler-Eingangsschaltung 72 1st so dargestellt, daß sie einen Signalverstärker 1o6 zum Empfangen und Verstärken des Temperatursignals an den Leitungen 92, 94, ferner Begrenzungsmittel 1o8 und ein Analog/Digital-ümsetzermittel 11o enthält. Das Begrenzungsmittel 1o8 eignet sich zum Aufnehmen der Signalausgangsgröße des Verstärkers 1o6 an der Leitung 112 und zum Begrenzen des Eingangssignals zum Umsetzermittel 11o an der Leitung 114. Das Begrenzungsmittel kann einen Diodenbegrenzer und einen Verstärker mit einem Verstärkungsgrad von 1 aufweisen. Das Umsetzermittel 11o eignet sich zum Umsetzen des an der Leitung 114 empfangenen Temperatursignals in ein geeignetes 8-Bit Binärsignal zum Verarbeiten durch den Rechner 7ö in Abhängigkeit von einem 'Berechnungsstart1-Signal, das von dem Rechner 7o über eine Leitung 116 empfangen wird* Das Umsetzermittel 11o eignet sieh auch
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zum Bilden eines Signals für den Rechner 7 ο über eine Leitung 118, um anzuzeigen, wann eine bestimmte Analog/Digital-Umsetzung durchgeführt ist. Das von dem Umsetzermittel I1o erzeugte digitale Temperatursignal wird über eine geeignete 8-Bit Binärleitung 12o an den Rechner 7 ο abgegeben.
Die Anzeigeschaltung 76 enthält ein Umsetzermittel 122 für eine binär-/binärkodierte Dezimalumsetzung, wobei ein binäres 8-Bit Temperature treu signal vom Digitalrechner 7o an der Leitung 124 empfangen und zu einem binärverschlüsselten 1o-Bit Dezimalsignal umgewandelt wird. Dieses binärverschlüsselte Dezimalsignal wird über Leitungen 128 an eine geeignete Digitalanzeige 126 abgegeben .
Zwischen dem Verbrennungswächter und der Gasturbinensteuerung 32 kann ein Fototrennglied bzw. -Fotoisolator 78 für die Leitungen 64, 66 sowie 68 und für die Leitung 69 vorgesehen sein. Die Leitung 69 arbeitet in der Weise, daß sie von der Gasturbinensteuerung 32 ein Ansteuerungssignal liefert, welches den Rechner 7o einschaltet.
Ein passender Rückstellschalter ist bei 13o vorgesehen, um die Leitung 132 wahlweise zu erden und hierdurch den Rechner 7o zurückzusetzen bzw. das Programm für den Rechner 7o auf die Ό1 Position zurückzustellen oder zu schalten.
In Figur 3 ist der Digitalrechner 7o in Form eines Blockschaltbildes dargestellt. Nach dieser Figur enthält er Eingabemittel 14o, eine Zentraleinheit 142 (nachfolgend als 1CPU1 bezeichnet) , einen Taktgenerator 144 für die CPU/ einen Speicherdekoder (memory decoder) 46, einen Zustandsdekoder (state decoder) 148, einen Speicher 15o, einen Eingabe/Ausgabedekoder 152 und Ausgabemittel 154.
Das Eingabe- bzw. Eingangsmittel 14o eignet sich zum selektiven Empfangen eines Eingangssignals von einer der Leitungen 69, 118, 12o in Abhängigkeit von einem an einer der Leitungen 16o empfangenen Befehlssignal und zum Abgeben dieses Signals über die Leitung 162 an die CPU 142 zum weiteren Verarbeiten.
Der Taktgenerator bzw. -geber 144 arbeitet in der Weise, daß er die Betriebsfolgen der CPU zeitlich einteilt, um sicherzustellen, daß ein neuer Betriebsvorgang nicht vor Abschluß des vorherigen Batriebsvorgangs begonnen wird·
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Wenn Information in den Speicher 15o einzuspeichern oder aus ihm auszulesen ist, wird von der CPü ein Speicheradressensignal erzeugt und über die Leitung 164 zum Speicherdekoder 146 geleitet. Auf der Basis des Speicheradressensignals bildet der Speicherdekoder 146 ein Speicherauswahlsignal, das über die Leitung 166 zum Speicher 15o gelangt.
Der Zustandsdekoder 148 arbeitet in Abhängigkeit von einem von der CPU 142 kommenden Signal an der Leitung 168 in der Weise, daß die Eingabe- und Ausgabemittel 14o und 154 über Leitungen 17o und 172 selektiv erregt bzw. angesteuert werden und daß dem Speicher 15o mitgeteilt wird, ob er in einer Speicherauslese- oder Speichereinschreib-Betriebsart arbeiten soll. Wenn über die Leitung 174 eine Ansteuerung im Sinne einer Speicherauslesebetriebsart erfolgt, wird die an der durch den Speicherdekoder 146 ausgewählten Stelle gespeicherte Information über die Leitung 176 an die CPU 142 abgegeben. In ähnlicher Weise wird dann, wenn über die Leitung 178 die Speichereinschreibbetriebsart angesteuert ist, Information von der CPU 142 über die Leitung 18o abgegeben und an der von dem Speicherdekoder 146 ausgewählten Speicheradresse gespeichert.
Der Eingabe/Ausgabedekoder 152 liefert in Abhängigkeit von einem Signal an der Leitung 182 von der CPU ein Auswahlsignal über eine der Leitungen 16o an die Eingabemittel I4o sowie die Ausgabe-Multiplexmittel 154, wobei das Auswahlsignal diesen Mitteln mitteilt, welche der Leitungen 64, 66, 68, 69, 1o2, 118, oder 124 abgetastet bzw.abgefragt (sampled) werden sollte. Wenn beispielsweise die Leitung 1o2 <äer Temperaturfühler-Auswahlschaltung 74 ausgewählt ist, wird das kodierte bzw. verschlüsselte Binäröignal, das für den abzutastenden bzw. abzufragenden Temperaturfühler 5o bezeichnenäist, von der CPU über die Leitung 184 und somit durch das Ausgabemittel 154 sowie die Leitung 1o2 abgegeben .
Im Betrieb werden zwölf Temperaturfühler 5o und der Kompressorauslaß-Temperaturfühler 62 nacheinander kontinuierlich abgetastet bzw. abgefragt. Die entsprechenden Temperaturmeßwerte werden verstärkt/ zu einem binären 8-Bit Abweichungsdigitalsignal umgesetzt und von der Temperaturfühler-Eingangsschaltung 72 an die
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Wie es nachfolgend näher erläutert wird, erfolgt zunächst erfindungsgemäß durch den Rechner 7o eine Bestimmung, zumindest auf einer vorläufigen Grundlage, ob jeder Fühler 5o, 62 richtig arbeitet. Wenn dieses nicht zutrifft, bleibt das Temperatursignal von dem fehlerhaften Fühler unberücksichtigt, und es kann ein Alarmsignal an der Leitung 64 abgegeben werden.
Wenn der Digitalrechner 7o feststellt, daß ein Abgastemperaturfühler richtig arbeitet, wird das Temperatursignal von diesem Fühler mit den soweit beobachteten maximalen und minimalen Abgastemperaturmeßwerten verglichen. Wenn der neue Temperaturmeßwert größer als der vorher festgestellte maximale oder kleiner als der vorher festgestellte minimale Meßwert ist, wird er hierfür substituiert. Ein oder mehrere Temperaturstreuungen zwischen den Temperaturmeßwerten werden berechnet. Wenn die Temperaturstreuung oder die Anderungsgeschwindigkeit derselben eine vorbestimmte Größe übersteigt, werden über die Leitungen 66, 68 Alarm- und Abschaltsignale zur Gasturbinensteuerung 32 geleitet.
Während alle Verbindungen zwisehen den Komponenten aus den Figuren 2 und 3 jeweils als einzelne Leitung dargestellt und beschrieben sind, ist darauf hinzuweisen, daß diejenigen Leitungen, die einer übertragung einer digitalen Information dienen, vorzugsweise mehrere Leiter aufweisen.
In den Figuren 4, 5, 6 und 7 sind für ein Verbrennungsüberwachungssystem mit zwölf Abgastemperaturfühlern Flußdiagramme für den Digitalrechner 7o dargestellt. In diesen Figuren beinhaltet 'Ted' den Temperaturmeßwert des Kompressorauslaß-Temperaturfühlers 62; 1Ti1 repräsentiert den Temperaturmeßwert eines der Abgastemperaturfühler 5o; 1HiI1 und lHi2l repräsentieren jeweils eine erste und zweite vorbestimmte oder berechnete Größe; 1S' beinhaltet die Streuung zwischen den Abgastemperaturfühlern mit den maximal und minimal festgestellten Temperaturwerten; 'As1 beinhaltet die Änderungsgeschwindigkeit der Temperaturstreuung zwischen den maximalen und minimalen Abgastemperaturfühler-Meßwerten; 1MAX1 und 1MlN' repräsentieren die maximal und minimal beobachteten Abgastemperatures und TAVG repräsentiert den Mittelwert der festgestellten Abgastemperaturmeßwerte.
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Gemäß den Figuren 4 und 5 wird nach dem Ansteuern und Zurückstellen des Zählers auf 1 die Kompressorauslaßtemperatur bei 2oo abgetastet. Danach wird der erste Abgastemperaturfühler bei 2o2 abgetastet. Bei 2o4 wird die Kompressorauslaßtemperatur mit einem vorbestimmten Wert verglichen,.wie mit 2o4° C (4oo° F). Wenn die erfaßte auslaßseitige Kompressortemperatur nicht größer als 2o4° C ist, wird der Abgastemperaturmeßwert bei 2o6 mit 2o4° C (4oo° F) verglichen. Wenn der Meßwert von einem bestimmten Abgasfühler 5o kleiner als 2o4° C ist, wird er als ungültig betrachtet und nicht beim Berechnen der Temperaturstreuung benutzt. Wenn die Kompressorauslaßtemperatur größer als 2o4 C ist, wird die erfaßte Abgastemperatur bei 2o8 mit der Kompressorauslaßtemperatur verglichen. Wenn die erfaßte Abgastemperatur nicht größer als die Kompressorauslaßtemperatur ist, wird sie wiederum als ungültig betrachtet bzw. behandelt und nicht beim Berechnen der Temperaturstreuung benutzt.
Bei 21o wird jeder gültige Abgastemperatur-Meßwert mit dem vorherigen maximalen und dem vorherigen minimalen Abgastemperaturwert verglichen. Wenn ein Temperaturmeßwert größer als der vorherige große bzw. maximale Meßwert ist, ersetzt er diesen bei 212. Wenn der Temperaturmeßwert kleiner als der alte niedrige bzw. minimale Meßwert ist, ersetzt er diesen in ähnlicher Weise bei 212. Wenn alle Temperaturfühler 5o nacheinander abgetastet sind, wird die Streuung oder Differenz zwischen den erfaßten maximalen und minimalen Temperaturen bei 2*4 berechnet. Bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 4 und 5 wird die Temperatur-Streuung 1S1 zuerst bei 216 mit einer ersten vorbestimmten Größe 'HH1 verglichen. Wenn 1S' größer als 1HiI1 ist, wird bei 218 ein Abschalt- und Alarmsignal erzeugt. Wenn 1S1 kleiner als 1HH1 ist, erfolgt bei 22o ein Vergleich mit einer zweiten vorbestimmten Größe 'Hi2'. Wenn 1S1 kleiner als 'Hi2' ist, wird der Zyklus wiederholt. Wenn-jedoch 1S1 größer als ·Η12' ist, werden wie bei 222 ein Alarm- bzw. Schallsignal abgegeben und der absolute Wert von . 1S1 bei 224 über eine geeignete Zeitperiode gespeichert sowie die Änderung in der Teraperaturstreuung über diese Periode bei 226 berechnet. Wenn die Änderung in der Teinperaturstreuüng feinen vorbestimmten Wert übersteigt, beispielsweise 5,6° C pro Stunde (1o° F
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pro Stunde), kann bei 218 ein Abschalt- und Alarmsignal erzeugt werden. Wenn die Änderung in der Temperaturstreuung nicht diesen vorbestimmten Wert übersteigt, kann der Zyklus wiederholt werden, und jeder der Fühler 5o wird erneut abgetastet.
In dem Flußdiagramm aus den Figuren 6 und 7 wird die Kompressorauslaßtemperatur bei 23o abgetastet und bei" 232 mit einer oberen sowie unteren Grenze verglichen. Wenn diese Temperatur außerhalb der Grenzen liegt, wird sie bei 243 als von einem schlechten Thermoelement herrührend angesehen bzw. ausgewertet, und ein vorgewählter Wert von beispielsweise 2o4 C (4oo° F) wird anstelle der Kompressorauslaßtemperatur benutzt. Wenn der Kompressorauslaßtemperaturmeßwert innerhalb der Grenze von 232 liegt, wird der erste Abgastemperaturfühler 5o bei 236 abgetastet. Der Meßwert des Abgastemperaturfühlers wird bezüglich seiner Gültigkeit bei 238 vorläufig gesiebt, und zwar durch Vergleichen mit einer oberen und einer unteren Grenze. Wenn der Meßwert innerhalb dieser Grenzen liegt, wird er bei 24o mit den vorherigen maximalen und minimalen Meßwerten verglichen. Wenn er größer als der vorherige maximale oder kleiner als der alte minimale Meßwert ist, ersetzt er bei 242 einen solchen vorherigen Meßwert. Wenn der Meßwert des Abgastemperaturfühlers nicht innerhalb der Grenzen von 238 liegt, Wird bei 244 ein Alarmsignal abgegeben. Der Meßwert wird als ungültig von einer weiteren Verwendung ausgeschlossen, und der nächste Fühler wird bei 236 abgetastet.
Wenn alle Fühler 5o nacheinander abgetastet sind, wird bei 246 der mittlere Temperaturfühlermeßwert berechnet. Die obere Streuung bzw. die Differenz zwischen dem maximal beobachteten Temperaturfühlermeßwert und dem mittleren Temperaturfühlermeßwert wird bei 248 berechnet. Die untere Streuung oder die Differenz zwischen dem mittleren Temperaturmeßwert und dem minimalen Temperaturmeßwert wird bei 25o berechnet.
Beim Berechnen des mittleren Tempraturfühlermeßwerts bei 246 kann es erwünscht sein, die MAX* und/oder MIN-Meßwerte auszuschließen, wenn ein solcher Mittelwert berechnet wird.
Bei 252 wird die obere Streuung bzw. Abweichung mit einer ersten vorbestimmten oder berechneten Grenze verglichen, und wenn sie diese Grenze übersteigt, werden ein Alarmsignal abge-
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geben und die Gasturbine bei 254 abgeschaltet. Wenn die obere Abweichung kleiner als diese Grenze ist, wird die untere Streuung bzw. Abweichung bei 256 mit einer zweiten Grenze verglichen. Wenn sie kleiner als diese Grenze ist, wird der gesamte Zyklus nach einer geeigneten Zeitverzögerung wiederholt.
Wenn die untere Streuung bzw. Abweichung bei 256 die Grenze übersteigt, kann die präzisere Feststellung erwünscht sein, ob dieses infolge eines fehlerhaften Thermoelements oder aufgrund eines Niedrigtemperaturstreifens in dem Heißgasstrom zutrifft, was für eine Störung des Verbrennungssystems bezeichnend wäre. Ein solches Vorgehen kann auch im Fall von Hochtemperaturstreifen bzw. -bereichen angewendet werden. Bei 258 werden die Thermoelemente überprüft, die an das Thermoelement mit der Feststellung der minimalen Temperatur angrenzen, um festzustellen, ob sie innerhalb vorbestimmter Grenzen liegen. Wenn die angrenzenden Meßwerte hoch oder tief liegen, werden bei 254 ein Alarmsignal abgegeben und die Gasturbine abgeschaltet. Wenn die angrenzenden Thermoelemente innerhalb vorbestimmter Grenzen liegen, werden der Thermoelement-Minimummeßwert bei 262 als ungültig zurückgewiesen und der vollständige Abtastzyklus der Thermoelemente wiederholt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform mit den in einer ringförmigen Reihe angeordneten Fühlern 5o werden die zwei angrenzenden Fühler 5o an jeder Seite des verdächtigen Fühlers überprüft. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die genaue Anzahl von zu überprüfenden angrenzenden Fühlern in Abhängigkeit von der Gesamtzahl der benutzten Fühler und der Natur des erwarteten Temperaturprofils mit den vorausgesetzten Störungen des Verbrennungssystems schwankt.
Es kann allgemein erwartet werden, daß sich Störungen des Verbrennungssystems in Heiß- oder Kaltstreifen bzw. -bereichen in dem ringförmigen Heißgasstrom zeigen. Beispielsweise erzeugt eine verstopfte Treibstoffdüse einen Kaltbereich, während ein verstopftes oder zusammengefallenes Kühlungs- oder Übergangsloch bzw. ein entsprechender Ausschnitt bzw. Luftschlitz zu einem heißen Streifen bzw. Bereich führt.
Die Temperaturfühler oder Thermoelemente 5o sind vorzugsweise in ausreichender Anzahl vorhanden, so daß der Abstand zwischen den Thermoelementen dergestalt ist, daß ein kalter oder
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heißer Streifen bzw. Bereich, der durch ein gestörtes Verbrennungssystem erzeugt wird, mehr als ein Thermoelement beeinflußt. Auf diese Weise ist es durch überprüfen angrenzender Thermoelemente möglich, festzustellen, ob ein ungewöhnlich niedriger oder hoher Temperaturmeßwert von einem schlechten Thermoelement oder einem Kaltstreifen bzw. Heißstreifen herrührt, welcher durch eine Störung des Verbrennungssystems hervorgerufen wird.
Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit dem Brennerwächter dargestellt ist, ist festzustellen, daß sie auch mit anderen Gasturbinen-Steuervorrichtungen, wie der Steuerung 32, benutzt oder integriert werden kann, die auf eine Eingabe der Temperatur des Heißgasstroms arbeiten. Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer Verwendung eines Digitalrechners 7o dargestellt wurde, ist es dem Fachmann klar, daß der Digitalrechner durch eine geeignete Analogschaltung ersetzt werden könnte.
Während eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, ist diese nur als beispielhaft und in keiner Weise beschränkend anzusehen, und dem Fachmann ist es klar, daß viele Substitutionen, Änderungen und Abwandlungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich sind.
- Ansprüche -
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Claims (8)

- Ht, - Ansprüche
1.)Gasturbineneinrichtung mit einem Kompressor, einem Brenner zum ' ' Aufnehmen von Treibstoff sowie Druckluft von dem Kompressor und zum-Erzeugen eines Heißgasstroms, einer Turbine zum Aufnehmen des Heißgasstroms sowie zum Antreiben des Kompressors und mit Mitteln zum Steuern bzw. Regeln des Betriebes der Gasturbine in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern des Gasturbinenbetriebs, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Heißgasstroms durch zumindest einen Temperaturfühler (50) abgetastet ist und Mittel vorgesehen sind zum Bestimmen der Gültigkeit bzw. der richtigen Punktionsweise eines jeden Heißgasstrom-Temperaturfühlers (50) sowie zum Abweisen eines jeden als ungültig bestimmten Meßwertes für eine Benutzung durch die Steuerungsbzw. Regelungseinrichtung.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Bestimmen der Gültigkeit bzw. richtigen Betriebsweise des Temperaturfühlers (5o) Mittel enthält, die feststellen, ob der Teiuperaturfuhlermeßwert innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzen von der größeren Temperatur der den Kompressor (12) verlassenden Druckluft und von einer vorbestimmten Temperatur bestimmt werden.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzen eine vorbestimmte obere und untere Grenze enthalten.
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Temperaturfühlern (5o) angewendet wird, wobei der Abstand zwischen angrenzenden Temperaturfühlern (5o) so gewählt ist, daß eine Störung der Verbrennungseinrichtung zumindest zwei angrenzende Temperaturfühler (5o) beeinflußt, wobei das Mittel zum Bestimmen der Gültigkeit bzw. richtigen Betriebsweise des Temperaturfühlers Mittel zum überprüfen des Tempera-
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turmeßwertes eines jeden Temperaturfühlers (5o) enthält, der an einen gegebenen Temperaturfühler angrenzt, dessen Meßwert ausserhalb der vorbestimmten Grenzen liegt, wobei bei dieser überprüfung ermittelt wird, ob die Meßwerte der angrenzenden Temperaturfühler innerhalb zweiter vorbestimmter Grenzen liegen und wobei der Meßwert des gegebenen Temperaturfühlers nur dann abgewiesen wird, wenn der Meßwert eines jeden angrenzenden Temperaturfühlers innerhalb der zweiten vorbestimmten Grenzen liegt.
6. Gasturbineneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen angrenzenden Temperaturfühlern (50) allgemein gleich ist.
7. Verfahren zum Bestimmen der Gültigkeit von Temperaturmeßwerten, die mittels Temperaturfühlern erhalten werden, welche in dem Heißgasstrom einer Gasturbine angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Gasturbinen-Heißgasstroms an einer Vielzahl von Stellen in dem Heißgasstrom gemessen wird, wobei der Abstand zwischen den Stellen so gewählt ist, daß ein durch eine Störung in dem. Verbrennungssystem der Gasturbine hervorgerufener Temperaturstreifen bzw. Bereich abweichender Temperatur mehr als eine Meßstelle beeinflußt, daß ferner bestimmt wird, ob der Temperaturmeßwert an jeder Stelle außerhalb erster vorbestimmter Grenzen liegt, daß dann, wenn ein gegebener Temperaturmeßwert außerhalb der ersten vorbestimmten Grenzen liegt, bestimmt wird, ob angrenzende Temperaturmeßwerte innerhalb zweiter vorbestimmter Grenzen liegen, und daß irgendein gegebenes Temperaturmeßergebnis, das außerhalb der ersten Grenzen liegt, als ungültig abgewiesen wird, wenn jedes Temperaturmeßergebnis an angrenzenden Meßstellen innerhalb der zweiten Grenzen liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß angrenzende Tempsraturmessungen an den vier am engsten angrenzenden Stellen durchgeführt werden.
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DE19762655121 1975-12-08 1976-12-04 Vorrichtung und verfahren zum bestimmen der gueltigkeit von gasturbinen- temperaturfuehlermesswerten Withdrawn DE2655121A1 (de)

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