[发明专利]用于在线监控燃气轮机构件腐蚀的系统和方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及腐蚀监控技术，并且更具体地涉及一种用于涡轮机构件(例如，燃气轮机的压缩机部段内的叶片)的在线腐蚀监控的方法和系统。

背景技术

涡轮机的构件，包括为了发电和推进而采用的燃气轮机的构件，在其操作期间由于涡轮机的气流中存在的介质(agent)造成的腐蚀、氧化和污染而受到损坏。例如，在腐蚀性环境如近海及其附近地区以及工业设施中，燃气轮机压缩机可能由于水在它们前几级的叶片上的冷凝、结合有污垢沉积物和氯化物和/或硫酸盐空气污染物而经历比较高的点蚀率。为了保持压缩机正常运行(health)，工业燃气轮机操作人员执行各种维护动作，通常包括在线和/或离线水冲洗、离线检查以及过滤器维护。可以理解，如果过于频繁或过于稀少地执行这些作业，则会存在不利之处。例如，过量的在线冲洗会促进侵蚀，而不足的在线冲洗则会由于腐蚀性介质在压缩机叶片上聚集而导致腐蚀率上升。不可避免的是，必须执行离线检查，从而需要引起停工时间的涡轮停机和拆卸。虽然离线检查是成本很高的事件，但未能及时执行这些检查会导致对涡轮的损坏，例如因压缩机叶片由于点蚀而松脱。因此，燃气轮机操作人员依赖于谨慎排定的离线检查来监控压缩机的正常运行和执行修理，以预防破坏性事件。

因离线检查导致的全部后果通常是数月无法使用，并且会难以与压缩机中存在的实际压缩机腐蚀/点蚀率直接关联。因此，将希望的是，通过向涡轮操作人员提供压缩机状态方面的实时信息以最大限度地减少离线检查，使得当需要和根据需要而延长在腐蚀环境中的压缩机寿命时能够进行适当的维护活动。然而，许多因素致使通过在线监控工业燃气轮机的压缩机构件上腐蚀的存在和程度进行判断的努力变得复杂。变复杂的因素包括机器的操作参数、冲洗间隔和方法、过滤器类型和维护，以及各种其它变量。对于许多工业燃气轮机而言，过滤器维护和失效、密封泄漏以及来自邻近设施的排放都会对腐蚀率产生显著和不可预见的影响。可能会影响腐蚀率的其它条件包括压缩机的操作参数，例如降功率运行(turndown)、起动/停机量等。

由上文可以理解的是，为了避免为及时作出操作和检查决定而依赖于容易混淆的操作指标和环境指标，燃气轮机操作人员将需要对燃气轮机构件的腐蚀率的实时(在线)测量，以及基于这些测量的一组综合的维护规程。

发明内容

本发明主要提供一种系统和方法，其能够对安装在操作的燃气轮机的部段中的构件(如工业燃气轮机压缩机的叶片)的腐蚀执行在线监控。

根据本发明的第一方面，该方法主要包括将多电极阵列感测装置定位在燃气轮机上使得该感测装置的电极暴露于燃气轮机的该部段内的操作环境。电极由一种材料形成使得构件和电极类似地响应包含待监控的构件的燃气轮机的该部段内的腐蚀介质。电极彼此电绝缘，并且取决于在电极处的腐蚀程度，各电极均可作为阳极电极或阴极电极操作。结果，各个电极均具有电势值，跨过这些电极存在电压，并且电流从各个阳极电极流到阴极电极中的至少一个。电势值和电流值对应于在阳极电极的腐蚀行为。当燃气轮机操作时，基于电势值和/或电流值从感测装置获得输出信号，并且通过利用感测装置的输出信号来预测该构件的腐蚀特性而提供关于何时应当在燃气轮机上执行维护操作的指示。

根据本发明的第二方面，该系统包括多电极阵列感测装置，其定位在燃气轮机上使得该感测装置的电极暴露于包含待监控构件的燃气轮机的部段内的操作环境。电极由电极材料形成并且构件由构件材料形成，使得构件和电极类似地响应燃气轮机的该部段内的腐蚀介质。电极彼此电绝缘，并且取决于在电极的腐蚀程度，各个电极均可作为阳极电极或阴极电极操作。结果，各个电极均具有电势值，跨过这些电极存在电压，并且电流从各个阳极电极流到阴极电极中的至少一个。此外，电势值和电流值对应于在阳极电极的腐蚀行为。该系统还包括用于基于电势值和/或电流值从感测装置获得输出信号的设备，以及用于通过利用感测装置的输出信号来预测构件的腐蚀特性而指示何时应当在燃气轮机上执行维护操作的设备。

本发明的系统和方法优选能够向燃气轮机操作人员提供燃气轮机的特定部段内的腐蚀率的实时测量结果，以便能够作出及时的操作和检查决定而不会仅依赖于操作指标和环境指标。根据这些测量结果，该系统和方法优选能够向燃气轮机操作人员提供一组综合的维护指示，以便能够更精确地预测离线检查的需要和时机(定时)。

本发明的其它方面和优点将通过以下详细描述而变得更好理解。

附图说明

图1示意性地表示按照本发明的第一实施例的穿过工业燃气轮机压缩机的外壳壁安装的腐蚀监控传感器。