DE4341996A1 - Verfahren zum Reinhalten bzw. Reinigen einer Gasturbine sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Reinhalten bzw. Reinigen einer Gasturbine sowie Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der
Gasturbinen. Sie betrifft ein Verfahren zum Reinhalten bzw.
Reinigen der von Ablagerungen betroffenen Innenflachen einer
einen Turbinenteil und einen vorgeschalteten Verdichterteil
umfassenden Gasturbine während des Betriebes.
Sie betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
Bei in Betrieb befindlichen Gasturbinen kommt es mit zuneh
mender Betriebsdauer durch Alterung und vor allem Ablagerun
gen an den Innenflachen ("fouling") zu einer Verschlechterung
der Arbeitsweise, die zu einer Verringerung der abgegebenen
Leistung und des Wirkungsgrades führt. Unter "fouling" wird
dabei generell diejenige Verschlechterung verstanden, die
sich durch eine Reinigung, sei es während des Betriebes bei
voller Drehzahl ("on-line") oder in Betriebspausen ("off
line"), wieder beseitigen läßt.
Die Ablagerungen an den Schaufeln im Turbinen- und Verdich
terteil sowie im Strömungskanal der Luft und Verbrennungsgase
werden durch atmosphärischen Staub und Feuchtigkeit sowie
Brennstoffasche und andere unverbrannte Bestandteile des
Brennstoffs hervorgerufen (siehe dazu: T. Zaba, Losses in Gas
Turbines Due to Deposits on the Blading, BBC-Publikation No.
CH-KW 1583 87 E). Gerade das "fouling" im Verdichterteil
(Kompressor) führt zu einer deutlichen Verschlechterung der
abgegebenen Leistung sowie einer Erhöhung des Brennstoffver
brauchs. Dies ergibt sich z. B. aus dem Diagramm in Fig. 3,
welches einem Artikel von R. Osswald, Air Inlet Systems, Gas
Turbine Technology, Amsterdam, 6.-8-Dezember 1989, entnommen
ist, und welches in Prozent das Anwachsen des Brennstoffver
brauchs (Heat Rate Increase HRI; Kurve g) und den Abfall der
Leistung (Output Power Decrease OPD; Kurve h) in Abhängigkeit
von einem fallenden Druckverhältnis im Kompressor (Pressure
Ratio Decrease PRD) zeigt.
Im Stand der Technik gibt es bisher verschiedene Möglichkei
ten, die Ablagerungen entweder durch präventive Maßnahmen
wenigstens teilweise von vornherein zu verhindern (primäre
Methoden), oder entstandene Ablagerungen durch Reinigungsmaßnahmen
wenigstens teilweise zu beseitigen (sekundäre Me
thoden).
Beim Kompressor haben auf das "fouling" - und zwar abhängig
von der Umgebung und dem Grad der Luftfilterung - vor allem
die lokalen klimatischen Bedingungen und die lokalen Quellen
von Luftverunreinigungen und Schadstoffen Einfluß. Als prä
ventive Maßnahmen lassen sich hier zusätzliche und wirksa
mere Filtersysteme vorschalten. Bei den sekundären Methoden
sind On-line- und Off-line-Reinigungen bekannt.
Unter die On-line-Reinigung des Kompressors fallen die troc
kene, schmirgelnde Reinigung mit eingebrachten Feststoffteil
chen wie z. B. Nußschalen, die Dampfreinigung, die Injektion
von Wasser und das On-line-Kompressorwaschen durch Injektion
einer fein zerstäubten Reinigungsflüssigkeit. Alle diese On
line-Methoden haben eine relative geringe Reinigungswirkung,
benötigen zusätzliche Reinigungsmittel und verursachen zu
sätzliche Wartungskosten.
Unter die Off-line-Reinigung des Kompressors fallen das Wa
schen bei stillstehender, abgekühlter Maschine unter Drehung
des Rotors mittels eines Fremdantriebs ("crank wash"), und
die Reinigung bei geöffneter Maschine. Diese Off-line-Metho
den sind hinsichtlich der Reinigung sehr wirkungsvoll, haben
aber Nachteile z. B. wegen der notwendigen Stillstandszeiten
etc.
Die Wirkung der herkömmlichen On- und Off-line-Reinigung des
Kompressors einer Gasturbine läßt sich an der in Fig. 1 wie
dergegebenen typischen Kurve der elektrischen Ausgangslei
stung E in Abhängigkeit von den Betriebsdauer t bei zwischen
geschalteten Reinigungen ablesen. Die strichpunktierte Kurve
a zeigt dabei die hypothetische, vom "fouling" des Kompres
sors unabhängige, langsame Abnahme der Leistung aufgrund der
Alterung. Die Kurve b zeigt den durch "fouling" und anschließende
Reinigung bedingten sägezahnartigen Verlauf der
tatsächlich abgegebenen Leistung, wobei der sprunghafte, nach
oben gerichtete Übergang von einem vollen Kreis zu einem
leeren Kreis jeweils einem Reinigungsvorgang entspricht. Bei
Punkt c wird durch eine Off-line-Reinigung die maximal mögli
che Ausgangsleistung wiederhergestellt, während bei den übri
gen On-line-Reinigungen nur eine relative Verbesserung auf
tritt. Die schraffierte Fläche zwischen den Kurven a und b
markiert dabei das Leistungspotential, was sich durch eine
optimale Bekämpfung des "fouling" beim Kompressor erreichen
ließe.
Der Turbinenteil konnte bisher On-line nicht gereinigt wer
den. Off-line kann der Turbinenteil dagegen in ähnlicher
Weise wie der Kompressor bei niedriger Drehzahl gewaschen
werden, was im Vergleich mit dem Kompressor zu einer stärke
ren Verbesserung der Leistung führt.
Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die bisherigen Metho
den zur Bekämpfung des "fouling" in Gasturbinen trotz des
Aufwandes an Reinigungsmitteln und speziellen Installationen
entweder nur bescheidene Verbesserungen erbringen (On-line-
Reinigung des Kompressors), oder aber zu größeren Ausfall
zeiten und damit erhöhten Gesamtkosten führen (Off-line-Rei
nigung).
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben,
mit welchem ohne Störung des Betriebsablaufes das "fouling"
bei einer Gasturbine wirkungsvoll unterbunden werden kann,
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzu
geben.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß das Innere der Gasturbine zumindest
zeitweise mit Schallwellen beaufschlagt wird.
Der Kern der Erfindung besteht darin, die an sich bekannte
destabilisierende Wirkung von Schallwellen, insbesondere im
Infraschallbereich, auf Ablagerungen, die bereits zur Reini
gung von Kesseln, elektrostatischen Abscheidern oder Filter
systemen erfolgreich verwendet worden ist, zur Verhinderung
des "fouling" bei Gasturbinen einzusetzen. Hierdurch wird es
möglich, nicht nur bestehende Ablagerungen unterschiedlich
ster Art ohne zusätzliche Reinigungsmittel und ohne Störung
des Betriebes wirkungsvoll zu beseitigen, sondern auch durch
regelmäßige Anwendung den Aufbau stärkerer Ablagerungen von
vornherein zu verhindern.
Die damit erreichte Verbesserung läßt sich unter Bezugnahme
auf die Darstellung in Fig. 2 deutlich machen: Fig. 2 zeigt
für einen Kessel im Vergleich eine erste Kurve e des Wir
kungsgrades W in Abhängigkeit von der Betriebsdauer t, die
jeweils in einem ersten Zeitraum T1 durch zunehmendes
"fouling" abfällt und in einem zweiten Zeitraum T2 durch her
kömmliche Reinigung ("soot blowing") wieder ansteigt, und so
zu einem mittleren Wirkungsgrad gemäß Kurve f führt, und ei
ne zweite Kurve d, die aufgrund fortlaufender Infraschallrei
nigung einen konstant höheren Wirkungsgrad repräsentiert.
Entsprechende Verbesserungen (siehe den erwähnten schraffier
ten Teil in Fig. 1) treten auch bei der Anwendung der Schall
reinigung in Gasturbinen auf.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß Schallwellen mit
einer Frequenz von weniger als 500 Hz, vorzugsweise im Infra
schallbereich von kleiner als 50 Hz, verwendet werden. Durch
die niedrigen Frequenzen wird erreicht, daß mit großer
Wirksamkeit gerade die Ablagerungen in der Gasturbine in Re
sonanz geraten, aufbrechen und zerfallen, und gefahrlos im
Gasstrom nach außen transportiert werden können. Die Fre
quenz kann dabei mit Vorteil auch variabel gewählt werden, um
gleichzeitig unterschiedliche Resonanzbedingungen bei den Ab
lagerungen erfüllen zu können.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß die Schallwellen
von lokalen Schallsendern erzeugt werden, welche an verschie
denen Stellen der Gasturbine angeordnet sind. Hierdurch ist
es möglich, ohne größere Veränderungen im Aufbau oder Be
triebsablauf der Gasturbine die Schallreinigung durchzuführen
und ggf. nachzurüsten.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Schallsen
der druckluftbetriebene akustische Hörner verwendet werden.
Derartige Hörner sind nicht nur in der Lage, zuverlässig und
wartungsarm hohe Schalleistungen abzugeben, sondern können
auch ggf. durch Druckluft aus dem Verdichterteil selbst be
trieben werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schall
wellen in periodischen Zeitabständen für einen vorgegebenen
Zeitraum abgegeben werden und die periodischen Zeitabstände
zwischen 5 und 60 min, insbesondere 10 bis 15 min, und die
vorgegebenen Zeiträume zwischen 5 und 60 sec, insbesondere 15
bis 30 sec, betragen. Mit der relativ kurzen periodischen
Schallbestrahlung wird bereits der Aufbau stärkerer Beläge
verhindert, so daß die Degradation des Wirkungsgrades von
vornherein sicher vermieden wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß an der Gasturbine
wenigstens ein Schallsender angeordnet ist, welcher Schall
wellen in das Innere der Gasturbine abgibt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Er
findung zeichnet sich dadurch aus, daß die Gasturbine einen
Turbinenteil mit einem eingangsseitigen Turbineneintritt, ei
nen vorgeschalteten Verdichterteil mit einem eingangsseitigen
Lufteinlaß, und eine zwischen Verdichterteil und Turbinen
teil angeordnete Brennkammer umfaßt, und daß der wenigstens
eine Schallsender am Lufteinlaß des Verdichterteils angeord
net ist. Da gerade die ersten Stufen des Kompressors beson
ders stark vom "fouling" betroffen sind, wird hierdurch mit
geringem Aufwand eine hohe Wirkung erzielt.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen An
sprüchen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie
len im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen
Fig. 1 in einem Diagramm die Abhängigkeit der abgegebenen
elektrischen Leistung E einer Gasturbine über der Be
triebsdauer t unter dem Einfluß des "foulings" und
periodischer On- und Off-line-Reinigung des Kompres
sors mit herkömmlichen Methoden (Kurve b);
Fig. 2 in einem Diagramm für einen Kessel im Vergleich den
Wirkungsgrad W in Abhängigkeit von der Betriebsdauer
t für Betrieb mit herkömmlicher Reinigung (Kurve e)
und mit Infraschallreinigung (Kurve d);
Fig. 3 in einem Diagramm das Anwachsen des Brennstoffver
brauchs (Heat Rate Increase HRI; Kurve g) und den Ab
fall der Leistung (Output Power Decrease OPD; Kurve
h) in Abhängigkeit von einem fallenden Druckverhält
nis im Kompressor (Pressure Ratio Decrease PRD) durch
zunehmendes "fouling";
Fig. 4 in einem Prinzipschema ein Ausführungsbeispiel für
den Einsatz von Schallsendern bei einer Gasturbine
gemäß der Erfindung; und
Fig. 5 eine beispielhafte Schaltung zum Betrieb der Schall
sender aus Fig. 4.
In Fig. 4 ist schematisch der Aufbau einer Gasturbine darge
stellt, die beispielhaft mit einer Vorrichtung zur Reinhal
tung gemäß der Erfindung ausgestattet ist. Die Gasturbine 1
umfaßt einen Turbinenteil 2 mit entsprechenden Lauf- und
Leitschaufeln, einen Verdichterteil 3 (Kompressor) mit ent
sprechenden Lauf- und Leitschaufeln, und eine (im Beispiel
ringförmige) Brennkammer 4, die vom Verdichterteil 3 mit Ver
brennungsluft versorgt wird und über einen Turbineneintritt 5
mit der Eingangsseite des Turbinenteils 2 in Verbindung
steht. Der Verdichterteil 3 seinerseits erhält die zu ver
dichtende Verbrennungsluft über einen Lufteinlaß 7, dem üb
licherweise ein (in der Figur nicht dargestellter) Filter
vorgeschaltet ist. Die Laufschaufeln aus Turbinenteil 2 und
Verdichterteil 3 sitzen im Beispiel auf einer gemeinsamen
Turbinenwelle 6, die sich um eine Turbinenachse 19 dreht.
Sowohl die Lauf- als auch die Leitschaufeln und sonstigen In
nenflächen der Gasturbine sind Objekte von Ablagerungen, die
sich aus dem durch die Turbine strömenden Medium abscheiden.
In dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind daher
an der Gasturbine 1 eine Vielzahl von Schallsendern
(8a, . . . , 13b) angebracht, die niederfrequenten Schall hoher
Intensität in das Innere der Gasturbine abgeben. Die Schall
wellen brechen bestehende Ablagerungen auf bzw. verhindern
wirkungsvoll das Entstehen neuer Ablagerungen. Wie bereits
eingangs erwähnt, sind vor allem die ersten Stufen des Ver
dichterteils 3 hiervon betroffen, weil ein Großteil der Ab
lagerungen von Verunreinigungen und Beimengungen der ange
saugten Verbrennungsluft herrührt. Es werden deshalb bevor
zugt am Lufteinlaß 7 des Verdichterteils 3 Schallsender
13a, b angeordnet, deren Schallwellen auf die Eintrittsseite
und damit auf die ersten Stufen des Verdichterteils 3 einwir
ken. Anzahl und Plazierung der Schallsender 13a, b richten
sich grundsätzlich nach der Geometrie des Lufteinlasses 7 und
nach der abgestrahlten Intensität des einzelnen Schallsen
ders. Es kann daher in manchen Fällen der Einsatz nur eines
Schallsenders genügen. Meist wird es jedoch zweckmäßig sein,
um die Turbinenachse 19 herum gleichmäßig verteilt eine
Mehrzahl von Schallsendern 13a, b anzuordnen, um eine entspre
chend gleichmäßige Beaufschlagung der Eingangsstufe des Ver
dichterteils 3 mit Schallwellen zu erreichen. Ob die Anord
nung der Schallsender 13a, b - wie in Fig. 4 gezeigt - an der
Innenwand des Lufteinlasses 7, und/oder an der Außenwand
vorgenommen wird, hängt dabei vom jeweiligen Einzelfall ab.
Der Einsatz von Schallsender beschränkt sich bei dem darge
stellten Beispiel jedoch nicht auf den Lufteinlaß 7 des Ver
dichterteils 3. Auch die Eingangsstufe des Turbinenteils 2,
welche direkt den heißen Verbrennungsgasen aus der Brennkam
mer 4 ausgesetzt ist, unterliegt einer erhöhten Gefährdung
durch Ablagerungen. Es ist deshalb zweckmäßig, auch dort,
insbesondere am Turbineneintritt 5, Schallsender 10a, b zu in
stallieren. Darüber hinaus können mit Vorteil in den einzel
nen Stufen des Verdichterteils 3 und des Turbinenteils 2 wei
tere Schallsender 11a, b und 12a, b bzw. 8a, b und 9a, b angeord
net sein, die auch die hinteren Stufen des Verdichter- bzw.
Turbinenteils von Ablagerungen freihalten bzw. befreien. Auch
hier hängt die Anordnung der Sender im Einzelfall stark von
der jeweiligen Geometrie sowie den Strömungs- und thermodyna
mischen Verhältnissen im Inneren ab.
Die Schallsender 8a, . . . , 12b werden vorzugsweise in einem Fre
quenzbereich kleiner 500 Hz, insbesondere im Infraschallbe
reich kleiner 50 Hz, also beispielsweise bei etwa 20 Hz, be
trieben. Diese Schallfrequenzen haben sich bei der Reinigung
anderer Vorrichtungen bereits als sehr wirkungsvoll erwiesen.
Die Schallsender 8a, . . . , 12b arbeiten dabei nicht im Dauerbe
trieb, sondern werden so angesteuert, daß sie in periodi
schen Zeitabständen für einen vorgegebenen Zeitraum Schall
wellen der gewünschten Intensität abgeben. Um einen gleich
bleibend hohen Wirkungsgrad der Gasturbine zu gewährleisten,
haben sich periodische Zeitabstände zwischen 5 und 60 min so
wie vorgegebene Zeiträume von 5 bis 20 sec als besonders wir
kungsvoll erwiesen. Frequenz, Schalldruck und Zeitparameter
richten sich dabei vor allem nach der Art der Ablagerungen im
jeweiligen Anwendungsfall.
Als Schallsender kommen vor allem druckluftbetriebene akusti
sche Hörner in Betracht, die nach dem Prinzip einer schwin
genden Membran arbeiten und beispielsweise unter der Marke
"SONOFORCE" und mit der Typenbezeichnung IKT 230/220, IKT
150/250 oder IKT 150/360 von der schwedischen Firma Kockuma
tion AB, Malmö, angeboten werden. Diese Hörner emittieren
Schall mit einer Frequenz von z. B. 220, 250 oder 360 Hz, be
nötigen einen Überdruck von 0,4 bis 0,5 MPa und erzeugen ei
nen Schalldruck in 1 m Abstand in der Größenordnung von über
140 dB. Als Druckluftquelle zum Betrieb der Hörner kann ir
gendeine geeignete Quelle herangezogen werden. Es ist jeden
falls auch denkbar - wie in Fig. 4 am Beispiel des Schallsen
ders 10b dargestellt - Druckluft direkt am Verdichterteil 3
abzuzapfen und über eine Druckluftleitung 18 mit einem steu
erbaren Ventil 14 zum Schallsender zu leiten.
Das prinzipielle Versorgungs- und Steuerungsschema einer
Mehrzahl von an der Gasturbine angebrachten Schallsendern
10a, b, 12a, b und 13a, b ist in Fig. 5 wiedergegeben. Die
Schallsender werden, sofern sie alle aufgrund ihres Einsatz
ortes mit demselben Überdruck betrieben werden können, aus
einer gemeinsamen Druckluftquelle 15 über entsprechende
Druckluftleitungen 18a-c versorgt. In den Druckluftleitungen
18a-c sind elektrisch steuerbare Ventile 14a-c angeordnet,
über welche die Druckluftzufuhr zu den Sendern gesteuert wer
den kann. Die Steuerung der Ventile 14a-c erfolgt über eine
Ventilsteuerung, die ihrerseits von einem Timer 17 in den ge
wünschten Zeitabständen für die gewünschten Zeiträume akti
viert wird. Es versteht sich dabei von selbst, daß die ein
zelnen Schallsender 10a, b, 12a, b und 13a, b nicht unbedingt zu
derselben Zeit aktiviert werden müssen.
Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung eine neue, wirkungs
volle Methode zur Beseitigung bzw. Verhinderung von Ablage
rungen der verschiedensten Art, die mit herkömmlichen Reini
gungsmethoden unbedenklich kombiniert werden kann und sich
durch die folgenden Vorteile auszeichnet:
- - die Methode kann On-line angewendet werden, um fortlaufend und vor allem präventiv die Oberflächen der Gasturbine ab lagerungsfrei zu halten und damit die Gasturbine mit hohem Wirkungsgrad ohne Degradation zu betreiben
- - Einbau- und fortlaufende Betriebs- und Wartungskosten sind sehr gering
- - es gibt keine Beschädigung der Gasturbine oder Beeinträch tigung der Umwelt
- - der Einbau (auch nachträglich) gestaltet sich einfach
- - der Betrieb kann leicht automatisiert werden
- - mit der Methode kann das Betriebsergebnis bestehender oder neuer Gasturbinen maßgeblich verbessert werden.
Bezugszeichenliste
1 Gasturbine
2 Turbinenteil
3 Verdichterteil
4 Brennkammer
5 Turbineneintritt
6 Turbinenwelle
7 Lufteinlaß
8a, b Schallsender
9a, b Schallsender
10a, b Schallsender
11a, b Schallsender
12a, b Schallsender
13a, b Schallsender
14, 14a- c Ventil
15 Druckluftquelle
16 Ventilsteuerung
17 Timer
18, 18a- c Druckluftleitung
19 Turbinenachse
a, b, d-h Kurve
c Kurvenpunkt
E Elektrische Leistung
HRI Heat Rate Increase
OPD Output Power Decrease
PRD Pressure Ratio Decrease
T1, T2 Zeitraum
W Wirkungsgrad
2 Turbinenteil
3 Verdichterteil
4 Brennkammer
5 Turbineneintritt
6 Turbinenwelle
7 Lufteinlaß
8a, b Schallsender
9a, b Schallsender
10a, b Schallsender
11a, b Schallsender
12a, b Schallsender
13a, b Schallsender
14, 14a- c Ventil
15 Druckluftquelle
16 Ventilsteuerung
17 Timer
18, 18a- c Druckluftleitung
19 Turbinenachse
a, b, d-h Kurve
c Kurvenpunkt
E Elektrische Leistung
HRI Heat Rate Increase
OPD Output Power Decrease
PRD Pressure Ratio Decrease
T1, T2 Zeitraum
W Wirkungsgrad
Claims (15)
1. Verfahren zum Reinhalten bzw. Reinigen der von Ablagerun
gen betroffenen Innenflächen einer einen Turbinenteil (2) und
einen vorgeschalteten Verdichterteil (3) umfassenden Gastur
bine (1) während des Betriebes, dadurch gekennzeichnet, daß
das Innere der Gasturbine (1) zumindest zeitweise mit Schall
wellen beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Schallwellen mit einer festen oder variablen Frequenz von we
niger als 500 Hz, vorzugsweise im Infraschallbereich von
kleiner als 50 Hz, verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schallwellen von lokalen Schallsendern (8a, . . . , 12b) er
zeugt werden, welche an verschiedenen Stellen der Gasturbine
(1) angeordnet sind.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
als Schallsender (8a, . . . , 12b) druckluftbetriebene akustische
Hörner verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schallwellen in periodischen Zeitab
ständen für einen vorgegebenen Zeitraum abgegeben werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die periodischen Zeitabstände zwischen 5 und 60 min, insbe
sondere 10 bis 15 min, und die vorgegebenen Zeiträume zwi
schen 5 und 60 sec, insbesondere 15 bis 30 sec, betragen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schallwellen zumindestens auf der Ein
gangsseite des Verdichterteils (3) eingespeist werden.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gasturbine
(1) wenigstens ein Schallsender (8a, . . . , 12b) angeordnet ist,
welcher Schallwellen in das Innere der Gasturbine (1) abgibt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Gasturbine (1) einen Turbinenteil (2) mit einem eingangs
seitigen Turbineneintritt (5), einen vorgeschalteten Verdich
terteil (3) mit einem eingangsseitigen Lufteinlaß (7), und
eine zwischen Verdichterteil (3) und Turbinenteil (2) ange
ordnete Brennkammer (4) umfaßt, und daß der wenigstens eine
Schallsender (8a, . . . , 12b) am Lufteinlaß (7) des Verdichter
teils (3) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß in einer Stufe der Gasturbine (1) jeweils
eine Mehrzahl von Schallsendern (8a, . . . , 12b) um die Turbinen
achse (19) herum verteilt angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl am Lufteinlaß (7) des Verdichterteils (3) als
auch am Turbineneintritt (5) des Turbinenteils (2) Schallsen
der (10a, b; 13a, b) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich in den Stufen des Verdichterteils (3) und in
den Stufen des Turbinenteils (2) Schallsender (8a, b; 9a, b;
11a, b; 12a, b) angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schallsender (8a, . . . , 12b) als druck
luftbetriebene akustische Hörner ausgebildet und über mit
steuerbaren Ventilen (14, 14a-c) versehene Druckluftleitungen
(18, 18a-c) an eine Druckluftquelle (15) angeschlossen sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung der Ventile (14, 14a-c) über eine von ei
nem Timer (17) gesteuerte Ventilsteuerung (16) erfolgt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch
gekennzeichnet, daß als Druckluftquelle (15) der Verdichter
teil (3) der Gasturbine (1) selbst verwendet wird.
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---|---|---|---|
DE4341996A DE4341996A1 (de) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | Verfahren zum Reinhalten bzw. Reinigen einer Gasturbine sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
JP6306480A JPH07189735A (ja) | 1993-12-09 | 1994-12-09 | ガスタービンを清浄に保つかもしくは掃除するための方法及びこの方法を実施する装置 |
GB9424893A GB2290829B (en) | 1993-12-09 | 1994-12-09 | Method for keeping clean an/or cleaning a gas turbine engine |
US08/714,966 US5758486A (en) | 1993-12-09 | 1996-09-17 | Method and apparatus for keeping clean and/or cleaning a gas turbine using externally generated sound |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4341996A DE4341996A1 (de) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | Verfahren zum Reinhalten bzw. Reinigen einer Gasturbine sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4341996A Withdrawn DE4341996A1 (de) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | Verfahren zum Reinhalten bzw. Reinigen einer Gasturbine sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
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---|---|
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JP (1) | JPH07189735A (de) |
DE (1) | DE4341996A1 (de) |
GB (1) | GB2290829B (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996015863A1 (en) * | 1994-11-22 | 1996-05-30 | United Technologies Corporation | Cleaning method for turbine airfoils by ultrasonics |
WO1998053926A1 (en) * | 1997-05-28 | 1998-12-03 | Ulf Krogars | Method and apparatus for acoustic cleaning |
DE102008019892A1 (de) * | 2008-04-21 | 2009-10-29 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zum Reinigen eines Flugtriebwerks |
EP3238838A3 (de) * | 2015-12-16 | 2018-03-21 | General Electric Company | Akustische reinigung von gasturbinenmotorkomponenten |
EP3513883A1 (de) * | 2018-01-19 | 2019-07-24 | Airbus Operations, S.L.U. | Reinigungsvorrichtung für düsentriebwerke und reinigungsverfahren |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2333805B (en) * | 1998-01-30 | 2001-09-19 | Speciality Chemical Holdings L | Cleaning method and apparatus |
CN1078684C (zh) * | 1998-11-28 | 2002-01-30 | 襄樊供水大道科技公司 | 自动防堵式水泵取水头 |
US6491048B1 (en) * | 2000-05-26 | 2002-12-10 | Hydrochem Industrial Services, Inc. | Manifold for use in cleaning combustion turbines |
US7661129B2 (en) * | 2002-02-26 | 2010-02-09 | Citrix Systems, Inc. | Secure traversal of network components |
US8001669B2 (en) * | 2007-09-27 | 2011-08-23 | United Technologies Corporation | Pressurized cleaning of a turbine engine component |
EP2110518A1 (de) * | 2008-04-15 | 2009-10-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Reinigen eines Hochtemperaturbauteils sowie eine Vorrichtung |
US8720206B2 (en) * | 2009-05-14 | 2014-05-13 | General Electric Company | Methods and systems for inducing combustion dynamics |
US20130045449A1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-02-21 | General Electric Company | System and method for operating a combustor |
US20150354403A1 (en) * | 2014-06-05 | 2015-12-10 | General Electric Company | Off-line wash systems and methods for a gas turbine engine |
US10005111B2 (en) | 2016-01-25 | 2018-06-26 | General Electric Company | Turbine engine cleaning systems and methods |
US10323539B2 (en) * | 2016-03-01 | 2019-06-18 | General Electric Company | System and method for cleaning gas turbine engine components |
BE1024315B1 (fr) * | 2016-06-28 | 2018-01-30 | Safran Aero Boosters Sa | Système de propulsion pour aéronef |
CN114278399A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-05 | 上海纳科助剂有限公司 | 催化裂化过程中防止烟气轮机严重结垢的方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH272271A (fr) * | 1947-05-19 | 1950-12-15 | Saint Gobain | Procédé pour le nettoyage de pièces présentant des dépôts sur leur surface. |
DE937683C (de) * | 1951-01-27 | 1956-01-12 | Voith Gmbh J M | Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Maschinen oder Maschinenteilen |
GB2011842A (en) * | 1978-01-09 | 1979-07-18 | Lectret Sa | Preventing marine fouling |
DE3046061A1 (de) * | 1980-12-06 | 1982-06-16 | Roland Ing.(grad.) 7541 Straubenhardt Fröhlich | Verfahren zur reinigung einer kolonneneinheit |
DE3619936A1 (de) * | 1986-06-13 | 1987-12-17 | Bayerische Motoren Werke Ag | Reinigungsvorrichtung und -verfahren fuer teile von kraftfahrzeug-brennkraftmaschinen |
DE2707316C2 (de) * | 1976-02-23 | 1988-02-11 | General Electric Co., Schenectady, N.Y., Us |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3108767A (en) * | 1960-03-14 | 1963-10-29 | Rolls Royce | By-pass gas turbine engine with air bleed means |
US3693749A (en) * | 1971-04-26 | 1972-09-26 | Gen Electric | Reduction of gas turbine engine noise annoyance by modulation |
US3936606A (en) * | 1971-12-07 | 1976-02-03 | Wanke Ronald L | Acoustic abatement method and apparatus |
US4380893A (en) * | 1981-02-19 | 1983-04-26 | The Garrett Corporation | Compressor bleed air control apparatus and method |
US4529422A (en) * | 1984-06-04 | 1985-07-16 | Fuller Company | Sonic horn failure detection system |
US5025887A (en) * | 1989-11-20 | 1991-06-25 | Jamison Michael V | Sanitary acoustic horn |
US5029440A (en) * | 1990-01-26 | 1991-07-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Acoustical anti-icing system |
US5349813A (en) * | 1992-11-09 | 1994-09-27 | Foster Wheeler Energy Corporation | Vibration of systems comprised of hot and cold components |
US5349811A (en) * | 1992-12-16 | 1994-09-27 | Avco Corporation | Pulsed fuel injection system for reducing NOx emissions |
US5419877A (en) * | 1993-09-17 | 1995-05-30 | General Atomics | Acoustic barrier separator |
-
1993
- 1993-12-09 DE DE4341996A patent/DE4341996A1/de not_active Withdrawn
-
1994
- 1994-12-09 JP JP6306480A patent/JPH07189735A/ja active Pending
- 1994-12-09 GB GB9424893A patent/GB2290829B/en not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-09-17 US US08/714,966 patent/US5758486A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH272271A (fr) * | 1947-05-19 | 1950-12-15 | Saint Gobain | Procédé pour le nettoyage de pièces présentant des dépôts sur leur surface. |
DE937683C (de) * | 1951-01-27 | 1956-01-12 | Voith Gmbh J M | Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Maschinen oder Maschinenteilen |
DE2707316C2 (de) * | 1976-02-23 | 1988-02-11 | General Electric Co., Schenectady, N.Y., Us | |
GB2011842A (en) * | 1978-01-09 | 1979-07-18 | Lectret Sa | Preventing marine fouling |
DE3046061A1 (de) * | 1980-12-06 | 1982-06-16 | Roland Ing.(grad.) 7541 Straubenhardt Fröhlich | Verfahren zur reinigung einer kolonneneinheit |
DE3619936A1 (de) * | 1986-06-13 | 1987-12-17 | Bayerische Motoren Werke Ag | Reinigungsvorrichtung und -verfahren fuer teile von kraftfahrzeug-brennkraftmaschinen |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996015863A1 (en) * | 1994-11-22 | 1996-05-30 | United Technologies Corporation | Cleaning method for turbine airfoils by ultrasonics |
WO1998053926A1 (en) * | 1997-05-28 | 1998-12-03 | Ulf Krogars | Method and apparatus for acoustic cleaning |
DE102008019892A1 (de) * | 2008-04-21 | 2009-10-29 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zum Reinigen eines Flugtriebwerks |
EP3238838A3 (de) * | 2015-12-16 | 2018-03-21 | General Electric Company | Akustische reinigung von gasturbinenmotorkomponenten |
EP3513883A1 (de) * | 2018-01-19 | 2019-07-24 | Airbus Operations, S.L.U. | Reinigungsvorrichtung für düsentriebwerke und reinigungsverfahren |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2290829A (en) | 1996-01-10 |
JPH07189735A (ja) | 1995-07-28 |
US5758486A (en) | 1998-06-02 |
GB2290829B (en) | 1997-11-12 |
GB9424893D0 (en) | 1995-02-08 |
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