Schwingungen in Brennkammern identifizieren und vermeiden

Technische Phänomene in Brennkammern

Zu den Herausforderungen in der Brennkammer einer Gasturbine zählen neben einer sauberen Verbrennung auch die Vermeidung thermoakustische Phänomene. Diese oft auch als Verbrennungsschwingung bezeichneten Druckschwingungen, werden durch akustische Resonanzfrequenzen der Brennkammer begünstigt und treten dann auf, wenn die Flamme mit einer diese Eigenfrequenzen einkoppelt. Aufgrund der hohen Energiefreisetzung werden hier leicht sehr hohe Amplituden von mehreren 100 mbar erreicht.

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Thermoakustische Schwingungen

Potentielle Schäden

Diese Druckschwankungen üben mechanische Kräfte auf die Brennkammer, den Brenner und Übergangsstücke, den sogenannten Transition Pieces aus. Aufgrund des sehr schnell ansteigenden Amplituden können innerhalb von Sekunden schwere Beschädigungen der Bauteile, bis hin zur deren Zerstörung folgen, sodass eine Notabschaltung und Reparatur der Gasturbine erforderlich wird. Das führt zu kostspieligen Ausfällen der Stromproduktion, Fernwärme und Gasabnahme.

Überwachungssystem mit Echtzeitidentifikation und Reaktion

Unsere Lösung

Ein Überwachungssystem, das diese gefährlichen Schwingungen rechtzeitig identifiziert, Schutzmaßnahmen einleitet und damit kostspielige Schäden verhindern kann.

Unsere Systemlösung IFTA ArgusOMDS bietet hier solide Lösungen vom Sensor bis hin zur patentierten Früherkennung von Verbrennungsschwingungen (IFTA PreCursor), die einen sicheren Betrieb der Gasturbine im gesamten Betriebsbereich erlauben. Die Echtzeitanalyse mit einem DSP (Digitaler Signal Prozessor) sichert zuverlässige und schnelle Reaktionszeiten in Sekundenbruchteilen. Zusätzlich erlaubt dies auch die Erweiterung des Betriebsbereiches, also eine tiefere Absenkung im Teillastbereich um Gas zu sparen sowie eine höhere maximale Last um die Effizienz zu steigern (siehe SIEMENS Energy aSMC).

Die IFTA Systeme werden in diesem Umfeld, für die Inbetriebnahme, das Tunen (Sommer/Winter Tuning) und die kontinuierliche Überwachung und Regelung eingesetzt. Durch die lückenlose Langzeitspeicherung inklusive der hochauflösenden Rohdaten wird zudem die Analyse von unvorhergesehenen oder sporadischen Ereignissen möglich.