1.本发明涉及一种用于使针对第一运行参数范围、尤其负荷范围所设计的涡轮机装置、尤其燃气涡轮机装置与第二运行参数范围、尤其负荷范围相适配的方法。此外，本发明涉及一种用于涡轮机装置的扩散器的撑架的衬板、一种具有两个或更多个不同地构成的这样的衬板的套件、这样的衬板或者衬板的这样的套件的应用以及一种用于涡轮机装置的扩散器。
背景技术：
2.许多具有涡轮机装置的发电厂针对特定的运行参数范围来设计、换言之来安排。其设计例如可能针对从高负荷下的运行一直延伸到全负荷下的运行的范围、比如针对涡轮机输出质量流的75%之上的范围（来优化），在全功率中在环境条件标准（iso）下将会期望所述范围。
3.许多具有涡轮机装置的发电厂在期望它们总是在全负荷范围内运行下来进行设计，而在实践中会与此偏离地进行部分负荷运行，这可能归因于不同的原因。仅纯示例性地提及所连接的电网中的比如由于可再生的能量引起的变化、其他发电厂的在线或离线运行、优先次序的变化等。
4.发电厂（其突出之处在于针对全负荷运行经优化的设计）尤其如此被设计，从而在全负荷下实现特别好的或者最佳的效率，所述发电厂在部分负荷运行下突出之处通常在于较差的性能。尤其对于部分负荷运行后来变为主导的运行模式这种情况来说，改进用于部分负荷范围的效率在经济上能够是有吸引力的，即使这与折衷方案相关联，从而于是出现原始的全负荷效率或者全负荷额定功率的降低。
5.特别令人感兴趣的是一种可行方案，即：不仅在原始设置的运行参数范围内而且也在后来要添加的运行参数范围内都实现良好的性能。
技术实现要素：
6.以此为出发点，本发明的任务是提供一种可行方案，即：用针对第一运行参数范围所设计并且也应该或者必须在第二运行参数范围内使用的涡轮机发电厂以合理开销获得良好的效率。
7.该任务通过一种用于使针对第一运行参数范围、尤其负荷范围所设计的涡轮机装置与第二运行参数范围、尤其负荷范围相适配的方法来解决，其中
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提供具有扩散器的涡轮机装置，其中所述扩散器包括外部的分界壁和内部的分界壁，在所述分界壁之间形成环形的流动通道，并且所述扩散器包括将外部的分界壁与内部的分界壁相互连接起来的多个撑架，并且
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将衬板优选可松开地固定在撑架中的至少一个撑架上，以便获得至少一个经适配的撑架，其中所述衬板如此构成和布置，使得所述至少一个经适配的撑架突出之处至少
部分区段地在于与至少一个原始的撑架相比经改变的外部几何形状。
8.此外，所述任务通过一种用于实施按照本发明方法的、用于涡轮机装置、尤其燃气涡轮机装置的扩散器的撑架的衬板以及一种具有两个或更多个这样的不同地构成的衬板的套件来解决。
9.此外，一种用于涡轮机装置、尤其燃气涡轮机装置的扩散器是本发明的主题，所述扩散器包括：外部的分界壁与内部的分界壁，在所述分界壁之间形成环形的流动通道；和将外部的分界壁与内部的分界壁相互连接起来的多个撑架；以及用于实施按照本发明的方法的、尤其可松开地固定在撑架之一上的一个衬板，优选用于实施所述本发明的方法的多个衬板，在所述衬板中各一个衬板尤其可松开地固定在所述撑架之一上。
10.本发明还涉及在实施按照本发明的方法时对按照本发明的衬板或者衬板的按照本发明的套件的应用。
11.换言之，本发明的基本构思在于，比如在从全负荷范围内的运行改变成部分负荷范围内的运行时，实现涡轮机发电厂与其他运行条件的适配，其方式为：对这样的涡轮机发电厂的扩散器的至少一个撑架、优选多个撑架、特别优选所有撑架的外部几何形状进行适配。
12.涡轮机装置的扩散器例如能够以充分已知的方式布置在所述装置的涡轮机级、比如最后一个涡轮机级的下游并且用于，对工作介质的所期望的压力-及温度比例进行设定。
13.所述扩散器的撑架的外部几何形状影响在该扩散器的环形的流动通道中的流体或者流经所述环形的流动通道的流体，因此也能够称之为所述撑架的流动几何形状或者流动横截面。已表明的是，所述扩散器-撑架的几何形状变化表现为一种作为对改变的运行条件（比如从全负荷运行到部分负荷运行的变换）的反应的特别合适的、有利的措施，通过该措施能够在改变的条件下保证更好的性能。
14.根据本发明，对于一个或多个扩散器撑架的外部几何形状的适配通过以下方式来实现，即：给原始的既存的撑架中的至少一个、尤其多个、特别优选全部的撑架配设衬板。已经证实，借助于衬板也能够以特别简单的方式在需要时仅暂时地使一个或多个扩散器-撑架的影响流体的外部几何形状与其他运行条件相适配。
15.所述第一运行参数范围优选包括全负荷范围或通过所述全负荷范围来形成，并且所述第二运行参数范围优选包括部分负荷范围或通过所述部分负荷范围来形成。
[0016]“全负荷运行”能够是指尤其在涡轮机出口处并且/或者在环境条件标准（iso）下以最大可能的质量流进行的运行。例如从尤其在涡轮机出口处和/或在环境条件标准（iso）下的在一个或者最大可能的质量流以下的高的质量流直至尤其在涡轮机出口处和/或在环境条件标准（iso）下的最大可能的质量流的运行也能够被视为全负荷运行。全负荷范围例如能够是尤其在涡轮机出口处和/或在环境条件标准（iso）下的最大可能的质量流的从75%延伸至100%或者从85%延伸至100%或者从95%延伸至100%的范围。部分负荷范围尤其是不包括全负荷运行的范围。例如，所述部分负荷范围能够是尤其在涡轮机出口处和/或在环境条件标准（iso）下的最大可能的质量流的从30%延伸至60%或者从65%延伸至75%或者从65%延伸至85%的范围。
[0017]
所述第一运行参数范围、尤其负荷范围不同于所述第二运行参数范围、尤其负荷范围。然而，不排除所述两个范围的部分重叠。
[0018]
所述涡轮机装置针对第一运行参数范围、尤其负荷范围来设计，这一点尤其意味着或尤其一起包括所述扩散器针对所述第一运行参数范围、尤其负荷范围来设计。针对运行参数范围所设计的扩散器优选具有撑架，所述撑架的外部几何形状与这个运行参数范围相适配。
[0019]
按照本发明所设置的所述或在多个的情况下相应的衬板适宜地如此构成并且以适宜的方式如此布置在所述或者相应的原始的撑架上，从而获得与所述第二运行参数范围相适配的外部几何形状。“与所述第二运行参数范围相适配的外部几何形状”在此优选是指这样的外部几何形状，与用原始的撑架-外部几何形状、即没有一个或多个衬板所在的范围内相比，用所述外部几何形状在所述第二参数范围内能够获得更好的性能、比如更高的功率和/或更高的效率。可能的、但不是强制必需的是，如此设计用（相应的）衬板所实现的几何形状适配，从而在所述第二运行参数范围内保证最佳性能、比如尽可能好的功率和/或尽可能好的效率。然而，例如百分之几或者还低于百分之一的改进就能够足够并且这可能取决于单个的应用情况应该是多大或者选择得多大。
[0020]
所述或在多个的情况下相应的衬板优选如此构成并且优选如此布置在所述或相应的原始的撑架上，从而获得一种外部几何形状，该外部几何形状与所述或相应的原始的撑架的外部几何形状相比更好地适合于在第二运行参数范围、例如部分负荷范围内的涡轮机输出流动。所述涡轮机输出流动尤其是从沿着流动方向布置在扩散器之前的最后一个涡轮机级中逸出的流动。
[0021]
也能够规定，所述一个或在多个的情况下相应的衬板如此构成并且如此布置在所述或相应的原始的撑架上，从而获得一种外部几何形状，该外部几何形状至少部分区段地具有以下弯曲度，所述弯曲度相对于变化的流入角度和流动分离的发展而提供与所述或相应的原始的撑架的外部几何形状相比得到改进的公差。
[0022]
通过按照本发明的处理方式，能够用出乎意料简单的器件实现扩散器-撑架的流动几何形状与改变的运行条件的适配并且因此在改变的条件下获得经改进的性能。例如，扩散器由于其撑架的原始的流动几何形状而在全负荷运行中显示出良好的或最佳的性能，所述扩散器能够通过按照本发明给该扩散器的撑架中的一个或多个、优选所有撑架配备衬板这种方式而顺利地且以小的开销、比如在本来设置的运行间隔的范围内与其他运行参数范围、比如部分负荷运行相适配，或者针对所述其他运行参数范围来进行优化。
[0023]
本发明也基于以下认识，即：不存在撑架-外部几何形状，其能够在所有工作点的范围内实现均匀的性能改善、比如效率和/或功率提高或者其在任何工作点上（与另一种几何形状相比）都不会引起恶化。本发明克服了这个问题，因为它提供了一种可行方案，即：能够以小的开销来改变所述几何形状，从而在每个运行范围内能够有针对性地用在所属的特定条件下显示出更好性能的几何形状来进行工作。
[0024]
例如，如果一年中的几个月应当或者必须进行全负荷运行并且一年中的几个月应当或者必须进行部分负荷运行，则在全负荷时间段期间能够在无衬板的情况下、即用原始的扩散器-撑架来进行运行，并且在部分负荷时间段期间能够用衬板、即根据本发明经适配的扩散器-撑架来进行运行。作为结果，能够在整个时间段的范围内且在两个参数范围内获得具有良好的、必要时尽可能好的性能的运行。对此的一种示例是中东的一家发电厂，其以部分负荷运行来运行半年并且在夏季则以全负荷来运行。而后例如能够在秋季在短暂的停
机时间期间通过按照本发明的方式给至少一个、优选所有的扩散器-撑架配设衬板，以便在部分负荷周期中改进部分负荷-效率。在春季中的短暂的设备停机期间，又能够移除一个或多个衬板，以便返回到对全负荷运行来说最佳的设计。
[0025]
按照本发明的解决方案的另一优点在于，其在没有可运动的部件的情况下能够应对。所述衬板的制造和安置与相对较少的时间及成本开销相关联，并且所述衬板（如果从整体上看）具有较少的维护需求。经济上的吸引力还由于不需要大范围的切割或焊接而产生。不需要对原始的扩散器的结构完整性进行改变。
[0026]
在特别优选的设计方案中，将所述衬板可松开地固定在至少一个原始的撑架上。然后，也能够以特别简单的方式再次取消按照本发明的几何形状适配，以便返回到撑架的原始的流动几何形状并且因此返回到针对原始的运行参数范围的设计或者也变换到针对还其他参数范围的其他衬板上。这尤其使以下情况成为可能，即：能够特别灵活地不仅在第一运行参数范围内而且在第二运行参数范围内（并且必要时还在其他运行参数范围内）以良好的性能进行工作。
[0027]
所述或相应的原始的撑架适宜地在所述或相应的衬板的下方保持完好无损并且有功能能力并且仅受到较小的改动，尤其以便能够实现所述衬板的优选可松开的固定。就一个或多个原始的撑架的轻微变化而言，纯示例性地提到锚固点和/或螺纹孔和/或设有内螺纹的插入件的设置。
[0028]
所述或相应的衬板不仅能够一件式地构成而且也能够多件式地构成、换言之包括两个或更多个部件。在多件式的衬板的情况下能够规定，将所述衬板的多个部件先后优选可松开地固定在所述或相应的原始的撑架上。
[0029]
多件式的衬板例如在以下情况中已经得到验证，即：由所述扩散器限定的流动通道突出之处在于朝下游方向增大的直径。如果朝下游方向到所述扩散器中看，则所述撑架或者相应的撑架换言之也延伸到重叠区域中，所述衬板无法通过仅沿着轴向方向的运动来设置到在所述重叠区域中。然后，例如能够使用由三件式的衬板，其中而后将第一部件沿着轴向方向推到撑架上并且而后使其沿着径向方向运动，直到现在抵靠到扩散器的外壁上。而后能够相应地装入所述衬板的第二部件，但是沿着相反的径向方向推移，直至其抵靠到扩散器的内壁上。最后，能够通过能形状锁合地装入在相应的位置上的第三衬板部件来填充在第一部件与第二部件之间留下的自由空间。
[0030]
如果不仅期望或者需要在前缘的区域中的几何形状改变而且也期望或者需要在后缘的区域中的几何形状改变，则例如也能够使用多件式的衬板，然而处于所述衬板之间的区域能够或者应当保持未加衬。而后，例如能够将所述衬板的至少一个部件布置在原始的撑架的前缘的区域内并且优选可松开地加以固定，并且将至少一个部件布置在原始的撑架的后缘的区域内。
[0031]
为了优选可松开地固定所述或相应的衬板，原则上能够使用由现有技术已知的任意的器件。所述或相应的衬板例如能够借助于螺栓和/或螺钉和/或夹子和/或销钉和/或卡锁元件优选可松开地被固定在（相应的）撑架上。如前面所说明的那样，所述或相应的原始的撑架例如能够配设有插入件或钻孔，例如设有螺纹的螺栓能够装入到所述插入件或钻孔中。
[0032]
所述或相应的衬板例如能够具有孔，在安装状态下固定元件、比如螺钉和/或螺栓
延伸穿过所述孔。
[0033]
此外可能的是，所述或相应的衬板至少部分区段地具有变化的壁厚。所述衬板例如能够在一个或多个端部区域中（所述衬板在所述端部区域中或者以所述端部区域、例如以背离前缘的一个或多个端部区域抵靠在所述或相应的原始的撑架5上）具有朝着端部减小的壁厚。因此，能够在没有边缘的情况下实现从衬板到原始的撑架的特别平滑的过渡。也可能的是，在具有减小的壁厚的这样的端部区域中设置了用于将（相应的）衬板固定在（相应的）原始的撑架上的器件。
[0034]
用按照本发明所设置的一个或者多个衬板，例如能够改变所述扩散器-撑架或者其前缘的、尤其相对于在运行中流动通过流动通道的工作介质的角度，以便更好地在其他运行参数范围、比如部分负荷运行中与涡轮机输出流动相协调。例如，能够进行20
°
或更大的角度适配。
[0035]
当然也可能的是，通过按照本发明的处理方式实现与一个以上的改变的运行参数范围的适配，例如不仅实现与第二运行参数范围的适配，而且也实现与第三运行参数范围以及必要时另外的其他运行参数范围的适配，为此而后能够以适宜的方式将多个不同构造的衬板考虑用于所述或相应的原始的撑架。
[0036]
例如能够实现不同程度的角度适配。因此，比如（相应的）第一衬板能够如此构成并且布置在（相应的）原始的撑架上，从而实现例如20
°
的第一角度适配，以便在第二运行参数范围内获得良好的/最佳的性能。如果所述运行参数范围再次改变并且更确切地说不是返回到第一范围（所述原始的外部几何形状特别适合于所述第一范围）、而是返回到第三范围，则（相应的）第二衬板能够如此构成并且布置在（相应的）原始的撑架上，从而实现另一种例如10
°
的角度适配。
[0037]
在这里，而后能够提供或者使用多个不同的衬板的按照本发明的至少一个套件。例如，至少一个套件具有三个不同地构造的衬板，所述衬板针对第二、第三和第四运行参数范围来设计。以适宜的方式为每个扩散器-撑架提供或者使用这样的套件，以便能够分别给所有撑架配设一种设计方案的衬板。
[0038]
另一种实施例突出之处在于，所述衬板如此构成并且布置在至少一个原始的撑架上，使得所述衬板至少部分区段地搭接至少一个原始的撑架的前缘并且至少部分区段地形成至少一个经适配的撑架的前缘。
[0039]
通过所述或相应的衬板所形成的前缘、也就是所述或相应的经适配的撑架的前缘优选比所述或相应的原始的撑架的处于其之后的前缘要宽。所述前缘尤其能够具有比所述（相应的）原始的撑架的处于其之后的前缘要大的直径。
[0040]
对于所述衬板不是在其整个伸展的范围内搭接前缘、而是仅部分区段地搭接前缘这种情况来说，能够相应适用的是，所述通过衬板所形成的前缘区段比所述至少一个原始的撑架的处于其之后的前缘区段要宽。
[0041]
此外优选能够适用的是，所述至少一个经适配的撑架的、在设置了所述或相应的衬板之后存在的新的前缘处于与至少一个原始的撑架的前缘不同的位置上。
[0042]
所述至少一个原始的撑架突出之处能够在于空气动力学上的外部几何形状。所述衬板以适宜的方式如此构成并且如此布置在至少一个原始的撑架上，使得所产生的至少一个撑架突出之处同样在于空气动力学上的外部几何形状。
[0043]
所述或相应的原始的撑架能够正如所述或相应的经适配的撑架那样具有压力侧壁和进气侧壁，它们沿着轴向方向从所述或相应的原始的撑架的前缘延伸到下游的后缘。
[0044]
在另一种有利的设计方案中而后能够规定，所述衬板如此构成并且布置在至少一个原始的撑架上，使得该衬板至少在所述至少一个原始的撑架的压力侧壁的区段的范围内延伸并且形成所述至少一个经适配的撑架的压力侧壁的至少一个区段。
[0045]
作为替代方案或补充方案，所述衬板能够如此构成并且布置在至少一个原始的撑架上，使得该衬板至少在所述至少一个原始的撑架的进气侧壁的区段的范围内延伸并且形成所述至少一个经适配的撑架的进气侧壁的至少一个区段。
[0046]
此外已证实特别合适的是，所述衬板如此构成并且布置在至少一个原始的撑架上，使得与沿着轴向方向在至少一个原始的撑架的压力侧壁的范围内延伸相比，所述衬板或该衬板的至少一个部件沿着轴向方向在至少一个原始的撑架的进气侧壁的更大的区段的范围内延伸。而后换言之，在所述进气侧壁上借助于所述衬板或所述衬板的部件在比在压力侧上要大的区域的范围内改变外部几何形状，这已经证明是特别有利的。
[0047]
例如，所述衬板或所述衬板的至少一个部件能够在进气壁侧沿着轴向方向在撑架的沿着轴向方向的总伸展的至少30%、尤其至少40%、优选至少50%的范围内延伸，并且/或者在压力壁侧沿着轴向方向在撑架的沿着轴向方向的总伸展的至多20%、尤其至多10%、优选至多5%的范围内延伸。
[0048]
此外能够规定，所述衬板在剖面中观察突出之处至少部分区段地在于j形状。对于多件式的衬板来说例如也能够规定，所述衬板的至少一个部件在剖面中观察突出之处在于j形状。借助于在剖面中呈j形的衬板或者借助于衬板的在剖面中呈j形的部件，能够特别容易地实现以下情况，在所述情况中所述衬板或者衬板部件在所属的原始的撑架的一侧的范围内比在其另一侧的范围内更大程度地延伸。
[0049]
所述衬板或所述衬板的至少一个部件例如能够通过至少一个弯曲的板、尤其金属板来产生。为了进行成形，能够使用或者已经使用常规的方法。也可能的是，使用通过生成式制造方法、例如通过3d打印获得的衬板或者以这种方式获得的至少一个衬板部件。也能够设想到用于衬板的不同部件或者区段的不同的制造方法的组合。
[0050]
此外已经证实特别合适的是，所述衬板如此构成并且布置在至少一个原始的撑架上，使得所述衬板或所述衬板的至少一个部件将进气侧壁和/或压力侧壁向前延长超过至少一个原始的撑架的前缘。
[0051]
作为替代方案或补充方案能够规定，所述衬板如此构成并且布置在至少一个原始的撑架上，使得所述衬板或所述衬板的至少一个部件将进气侧壁和/或压力侧壁向后延长超过至少一个原始的撑架的后缘。
[0052]
此外优选能够适用的是，所述衬板如此构成并且布置在至少一个撑架上，使得所述衬板至少部分区段地至少基本上平行于至少一个原始的撑架的进气侧壁和/或压力侧壁的区段来延伸。
[0053]
按照另一种特别有利的设计方案，所述衬板如此构成并且布置在至少一个原始的撑架上，使得在至少一个经适配的撑架的压力侧壁与至少一个经适配的撑架的进气侧壁之间所围成的角度小于在至少一个原始的撑架的压力侧壁与至少一个原始的撑架的进气侧壁之间所围成的角度。换言之，在这种设计方案中，由于所述或相应的衬板的安置而获得了
一种流动几何形状，该流动几何形状突出之处在于压力侧壁和进气侧壁，所述压力侧壁和进气侧壁突出之处与原始的撑架的几何形状相比在于平行的定向。
[0054]
在改进方案中，所述至少一个原始的撑架突出之处在于至少部分区段地弯曲的进气侧壁，并且所述衬板如此构成并且如此布置在至少一个原始的撑架上，使得所述至少一个经适配的撑架突出之处在于至少部分区段地弯曲的进气侧壁，其中优选所述至少一个经适配的撑架的进气侧壁的弯曲度至少部分区段地与所述至少一个原始的撑架的进气侧壁的弯曲度不同。
[0055]
作为替代方案或补充方案能够规定，所述至少一个原始的撑架突出之处在于至少部分区段地弯曲的压力侧壁，并且所述衬板如此构成并且布置在至少一个原始的撑架上，使得所述至少一个经适配的撑架突出之处在于至少部分区段地弯曲的压力侧壁，其中优选至少一个经适配的撑架的压力侧壁的弯曲度至少部分区段地与至少一个原始的撑架的压力侧壁的弯曲度不同。
[0056]
此外另一种有利的实施方式突出之处在于，所述衬板如此构成并且布置在至少一个原始的撑架上，从而在所述衬板与所述至少一个原始的撑架之间围成至少一个空腔。关于流动特性，其取决于外轮廓并且不取决于在其下面是存在固体材料还是存在一个或多个空腔。在后一种情况下能够节省材料。应该纯示例性地提到，衬板包括一个尤其弯曲的板或在多件式的设计方案的情况下也包括两个或更多个尤其弯曲的板，所述板仅部分区段地比如以其端部区域抵靠在所述或相应的原始的撑架上并且优选可松开地与其相连接，并且因此所述板绝大部分与所述或相应的原始的撑架隔开地延伸。
[0057]
为了完整起见应该说明，所述或相应的原始设置的撑架也不一定代表着完全填充有材料的元件，而是能够至少部分区段地是中空的。所述一个或多个原始的撑架例如能够包括支撑结构，该支撑结构本身分别设有衬板，以便获得朝向流动通道的封闭的表面。在这种情况下，而后尤其将所述或相应的按照本发明的衬板为了外部几何形状适配而优选可松开地固定在所述或相应的原始的撑架的已经存在的原始的衬板上。然后，至少部分区段地将两个衬板上下叠置地设置。
[0058]
作为替代方案或补充方案能够规定，所述至少一个原始的撑架突出之处在于沿着径向方向保持恒定的横截面，并且所述衬板如此构成并且布置在至少一个原始的撑架上，使得所述至少一个经适配的撑架突出之处在于沿着径向方向变化的横截面。应该纯示例性地提到，原始的撑架突出之处在于以下前缘，所述前缘的宽度/直径沿着径向方向保持恒定，并且所述衬板如此设计和布置，使得所产生的经适配的撑架突出之处在于以下前缘，所述前缘的宽度或直径沿着径向方向至少部分区段地变化。例如能够获得一种经适配的撑架，在该经适配的撑架中所述前缘和/或后缘的宽度或直径沿着径向方向从扩散器的外部的分界壁朝内部的分界壁的方向至少在区段的范围内增大或也减小。
[0059]“所述横截面沿着径向方向变化”尤其应该是指，所述横截面不是在沿着径向方向的整个伸展的范围内是恒定的，而是该横截面至少在沿着这个方向的区段的范围内变化。
[0060]
也可能的是，所述至少一个原始的撑架突出之处在于沿着径向方向变化的横截面，并且所述衬板如此构成并且布置在至少一个原始的撑架上，使得所产生的至少一个经适配的撑架突出之处在于沿着径向方向保持恒定的横截面。而后，例如所述原始的撑架能够具有前缘和/或后缘，其宽度或者直径沿着径向方向从扩散器的外部的分界壁朝内部的
分界壁的方向至少在区段的范围内增大或也减小，并且借助于所述衬板获得前缘和/或后缘的沿着径向方向恒定的宽度。
[0061]
所述或相应的衬板的合适的设计和布置、或者在具有多个衬板的套件的情况下针对不同的参数范围的不同设计的衬板能够例如借助于计算机辅助模拟来查明。能够利用cfd模拟，例如以便查明一种特定的或者多种不同的撑架-外部几何形状的效率。缩写cfd在此以预先已知的方式代表计算流体动力学（computational fluid dynamics），翻译成德语：数字流体力学。
[0062]
例如也可能的是，考虑使用有待修改的涡轮机装置或具有这种涡轮机装置的发电厂的数字孪生。所述数字孪生的扩散器的撑架而后例如能够在模拟中配设有按照本发明的衬板并且能够对运行特性或者性能进行检查。尤其也能够为不同的衬板实施模拟并且将结果相互比较。
[0063]
在另一种有利的实施方式中规定，在将所述衬板固定在至少一个原始的撑架上之前在利用计算机辅助模拟的情况下、优选在利用有待适配的涡轮机装置的数字孪生的情况下，查明用于固定衬板的合适的时刻。而后优选在所查明的时刻将所述衬板安置在至少一个原始的撑架上。能够就何时进行按照本发明的一个或多个适配进行有针对性的规划。
[0064]
对于使用两个或更多个不同的衬板、尤其具有多个衬板的至少一个套件（以便改进在第二、第三和必要时另外的运行参数范围内的性能）这种情况来说，能够在利用计算机辅助模拟、比如数字孪生的情况下就何时在（相应的）原始的撑架上安置或者从该原始的撑架移除哪个衬板来建立计划。
[0065]
为了查明用于衬板安置或者衬板更换或者这种衬板的移除的至少一个时刻，例如能够提供有待适配的涡轮机装置的数字孪生和历史运行参数并且能够用历史运行数据对数字孪生进行校准。
[0066]
然后能够如此适配所述经校准的数字孪生，使得在其扩散器中至少一个撑架是设有衬板的经适配的撑架，优选所有撑架都是经适配的撑架。用相应经适配的数字孪生能够模拟假设的运行数据。
[0067]
能够找到下述工作点，在所述工作点用所述具有原始的撑架的扩散器在没有衬板的情况下获得了更好的性能、尤其更好的功率和/或效率，并且能够找到下述工作点，在所述工作点用所述具有至少一个经适配的撑架的扩散器获得了更好的性能、尤其更好的功率和/或效率。
[0068]
能够详细说明，对于一个或多个衬板的安置和/或更换和/或移除来说必需的停机时间具有何种时长，并且/或者是否存在其他的停机时间，并且/或者每年总共允许的停机时间是多长。这些说明能够作为输入提供给所述模拟。
[0069]
此外能够模拟多种案例情况，所述案例情况突出之处在于一个或多个衬板的安置和/或更换和/或移除的不同次数、和/或一个或多个不同衬板的不同组合、和/或一个或多个衬板的安置和/或更换和/或移除的不同时刻。
[0070]
然后，从不同的案例情况中例如能够查明这样的案例情况，在所述案例情况中尤其在所述历史运行数据延伸所在的整个时间段的范围内获得所述涡轮机装置的最佳的总体性能。
[0071]
然后，就所述一个或多个衬板在实际的涡轮机装置的扩散器-撑架上的安置和/或
更换和/或移除而言，能够按照这种通过模拟所查明的案例情况来进行处理。因此，借助于模拟，能够获得合适的次数和合适的时机、换言之获得用于衬板安置-或衬板更换-或衬板移除停机时间的规划，而后按照所述规划来进行处理。
附图说明
[0072]
关于本发明的其他有利的设计方案，参照从属权利要求并且参照借助于附图对实施例所作的以下描述。
[0073]
附图中：图1示出了涡轮机装置的扩散器的透视图，图2示出了图1的扩散器的撑架之一的剖面图，其中所述撑架设有两件式的衬板，图3示出了按照图1的扩散器的视图，其中所述撑架之一设有衬板，图4示出了图3的设有衬板的撑架的侧视图，图5示出了撑架的第一剖面，在所述撑架上固定了具有沿着径向方向变化的横截面的衬板，图6示出了图5的撑架和衬板的第二剖面，图7示出了具有沿着径向方向变化的横截面的撑架的第一剖面，在所述撑架上固定了衬板，该衬板的横截面沿着径向方向不变化，图8示出了图7的撑架和衬板的第二剖面，图9示出了撑架的侧视图，在所述撑架上固定了一件式的衬板，图10示出了撑架的侧视图，在该撑架上固定了两件式的衬板，其中一个衬板部件搭接撑架的前缘并且另一个衬板部件搭接撑架的后缘，图11示出了具有模拟数据的图形，所述模拟数据显示了伴随本发明的效率提高，并且图12示出了纯示意性的方框图，该方框图具有用于获得规划的示例性的步骤，所述规划用于在扩散器-撑架上安置和/或更换和/或移除一个或多个衬板。
[0074]
在附图中，相同的组件设有相同的附图标记。
具体实施方式
[0075]
图1示出了燃气涡轮机发电厂的燃气涡轮机的未进一步示出的涡轮机装置的扩散器1。所述扩散器例如能够在下游布置在最后一个涡轮机级的后面并且用于设定工作介质的所期望的压力-及温度比例。
[0076]
所述扩散器1包括外部的和内部的分界壁2、3和多个撑架5，在所述分界壁之间形成环形的流动通道4，所述撑架将外部的分界壁2与内部的分界壁3彼此连接起来。在所示出的实施例中总共存在五个撑架5，它们沿着圆周方向等距地彼此隔开地布置。如能够看出的那样，所述扩散器1包括外部的环形元件6和内部的环形元件7，它们通过撑架5来相互连接，并且所述外部的环形元件6的内壁形成所述在外侧面限定环形通道4的外部的分界壁2，并且所述内部的环形元件7的外壁形成所述在内侧面限定流动通道4的内部的分界壁3。所述内部的环形元件7在此是筒形的并且其突出之处在于沿着轴向方向恒定的直径。而所述外部的环形元件6则是锥形的。具体而言，该外部的环形元件的直径沿着下游的轴向方向（在
图1中朝右上）增大。所述环形通道4也相应地沿着下游的轴向方向加宽。
[0077]
所述通过扩散器1限定的流动通道4形成未进一步示出的涡轮机装置的整个流动通道的区段。为此，当所述扩散器1安装在涡轮机装置中时，相对于其两个端侧，前置的和后置的组件或者级的另外的元件以充分已知的方式毗连，由此产生总通道。
[0078]
所述撑架5分别具有压力侧壁8和进气侧壁9，它们沿着轴向方向从相应的撑架5的前缘10延伸到下游的后缘11。
[0079]
所述撑架5的侧面8、9和边缘10、11也能够从图2中得知，该图2示出了图1的扩散器1的撑架5的横截面图示。在所示出的实例中，五个撑架5全部结构相同，从而图2示例性地示出了所有撑架的一个剖面。
[0080]
如能够由图1得知的那样，所述撑架5空心地构成。此外，所述撑架突出之处在于空气动力学上的外部几何形状。不仅相应的撑架5的压力侧壁8而且进气侧壁9都不是平坦的而是弯曲的。在此，所述撑架5的形状设计、换言之安排或者计划用于第一运行参数范围。所述第一运行参数范围通过全负荷范围、这里是以下范围来给定，所述范围高于涡轮机输出质量流的75%，在全功率中在环境条件标准（iso）下将会期望所述范围。这一点应该纯示例性地来理解。
[0081]
许多具有涡轮机装置的发电厂在其总是在全负荷范围内运行的预期下来设计，而在实践中经常会与此偏离地进行部分负荷运行，这可能归因于不同的原因。仅示例性地提及所连接的电网中的、比如由于可再生的能量引起的变化、其他发电厂的在线或离线运行、优先次序的变化等。
[0082]
发电厂（其突出之处在于针对全负荷运行经优化的设计）尤其如此设计，从而在全负荷下实现特别好的或者最佳的性能、比如功率和/或效率，在部分负荷运行下所述发电厂突出之处通常在于较差的性能。尤其对于部分负荷运行后来变为主导的运行模式这种情况来说，改进用于部分负荷范围的效率在经济上能够是有吸引力的。
[0083]
这在实施按照本发明的方法的以下描述的实施例的情况下是可能的，所述方法用于使为第一运行参数范围设计的涡轮机装置与第二运行参数范围相适配。
[0084]
在这里所描述的实施例中，提供具有在图1中所示出的扩散器1的涡轮机装置，并且在此将各一个衬板12可松开地固定在所述扩散器1的所有五个撑架5上，以便获得经适配的撑架13，其中所述衬板12分别如此构成并且布置在相应的撑架5上，使得相应产生的经适配的撑架13突出之处至少部分区段地在于与至少一个原始的撑架5相比经改变的外部几何形状。
[0085]
在所示出的实施例中，所使用的衬板12分别多件式地构成。每个衬板具体地包括两个衬板部件12a、12b，它们分别通过弯曲的板来产生。所述两个部件12a、12b具有j形横截面。这能够在按照图2的剖面图中很好地看出。应该注意，如由从两侧示出了所述撑架5连同布置在其上面的衬板12的图4可得知的那样，图2所示的剖面穿过经适配的、包括衬板12的撑架13的上部区域。图2相应地示出了上部的衬板部件12a的剖面。所述下部的部件12b具有相同的截面形状。
[0086]
在透视图3中同样示出了所述衬板12，其中该衬板示意性地用虚线来勾画，以用于也阐明该衬板的被外部的环形元件6遮盖的区域。在图3中，示例性地为所有撑架5绘出了处于所述撑杆5之一上的衬板12。具有设置在原始的撑架5上的所示出的衬板12的扩散器是按
照本发明的扩散器的一种实施例。
[0087]
所述衬板12的多件式的、在此为两件式的构造考虑到了以下情况，即：所述流动通道4沿着流动方向变宽。在这种情况下，首先仅一个部件、这里具体而言为图4中上部的部件12a（其宽度随着距前缘14的间距的增加而增加）沿着轴向方向沿着流动方向在与外部的分界壁2隔开的位置上能够被推到相应的原始的撑架上并且而后沿着朝外部的分界壁2的径向方向推移，以便与该外部的分界壁接触。随后能够放置所述第二部件12b（其宽度沿着轴向方向不变化，因为所述内部的分界壁3是筒形的），其方式为：将该第二部件沿着轴向方向推移到撑架5上。在图4中，所述流动方向通过箭头来勾画。
[0088]
此外，所述衬板12分别如此构成并且分别如此布置在相应的原始的撑架5上，从而适用以下情况。
[0089]
相应的衬板12在其整个长度范围内搭接相应的原始的撑架5的前缘10（参见图4）并且形成相应的经适配的撑架13的前缘14。如能够看出的那样，所述通过衬板12形成的前缘14比相应原始的撑架5的处于其之后的前缘10要宽。
[0090]
相应的衬板12将相应的原始的撑架5的压力侧壁8向前延长超过相应的原始的撑架5的前缘10。这同样适用于所述压力侧壁9。
[0091]
此外，相应的衬板12、具体而言不仅其部件12a而且其部件12b都在相应的原始的撑架5的压力侧壁8的区段的范围内延伸并且形成相应的经适配的撑架13的压力侧壁15的区段。所述衬板以类似的方式在相应的原始的撑架5的进气侧壁9的区段的范围内延伸并且形成相应的经适配的撑架13的进气侧壁16的区段，这同样适用于所述两个部件12a、12b。
[0092]
在此，如在图2和图4中可清楚地看出的那样，与沿着轴向方向在相应的原始的撑架5的压力侧壁8的范围内延伸相比，相应的衬板12（具有两个部件12a、12b）沿着轴向方向在相应的原始的撑架5的进气侧壁9的更大的区段的范围内延伸。换言之，与在进气侧上相比，所述衬板在压力侧上在更大的区段的范围内改变所述外部几何形状。
[0093]
所述包括相应的衬板12的经适配的撑架13突出之处正如相应的原始的撑架5那样在于至少部分区段地弯曲的进气侧壁16。相应的经适配的撑架13的进气侧壁16的弯曲度在此部分区段地不同于相应的原始的撑架5的进气侧壁9的弯曲度，具体而言在图2中的左半部分中不同，在这里所述衬板12处于进气侧壁之前。这同样适用于原始的撑架5和经适配的撑架13的压力侧8、15，但是适用于明显更小的区段，如前面已经说明的那样，从而所述衬板12仅在压力侧8的明显更小的区段的范围内延伸。借助于相应的衬板12在所述撑架5的大约一半、具体而言图2中的前一半的区段的范围内改变所述外部几何形状，而这在压力侧上仅适用于相对非常小的区域。
[0094]
在相应的经适配的撑架13的压力侧壁15与相应的经适配的撑架13的进气侧壁16之间围成的角度小于在相应的原始的撑架5的压力侧壁8与相应的原始的撑架5的进气侧壁9之间围成的角度。换言之，由于相应的衬板12的安置而获得了一种流动几何形状，其突出之处在于压力侧壁和进气侧壁，所述压力侧壁和进气侧壁与原始的撑架5的几何形状相比突出之处在于更加平行的定向。
[0095]
在所示出的实例中，借助于相应的衬板12实质上改变所述前缘的位置及其角度、尤其所述前缘相对于在运行中在前侧（图1中在左侧）进入扩散器1的工作介质所具有的角度。所述凸形的进气侧上的弯曲度也借助相应的衬板12来改变，并且实现了从经适配的撑
架13的前缘14直到原始的撑架5的后面的、在图2中右边的半部的平滑过渡。
[0096]
所述相应的衬板12与相应的原始的撑架5如此组合，从而获得空气动力学上的轮廓，从涡轮机输出流动的角度看该空气动力学上的轮廓在进气侧在相应的撑架13的前半部（沿着流动方向）偏离原始的外部几何形状并且在后半部与该原始的外部几何形状一致。
[0097]
由于减小的前缘角度以及减小的弯曲度，所述经适配的撑架13的经修改的轮廓在部分负荷运行中对于从最后一个涡轮级流出的涡轮机输出流动来说更好地定向。相对于此，所述原始的撑架5的原始几何形状在全负荷运行时更好地与涡轮机输出流动相适配。
[0098]
如能够看出的那样，所述衬板12到处都在原始的撑架5之外延伸，换言之，仅安放在这个撑架上或者抵靠在这个撑架上，并且所述原始的撑架5的原始的外部几何形状保持在相应的衬板12的下方。
[0099]
如同样能够在图2中清楚地看出的那样，在相应的衬板12与相应的原始的撑架5之间分别围成空腔17，从而特别节省材料地实现所述外部几何形状的变化。
[0100]
在相应的衬板12的端部区域中（所述衬板在所述端部区域中或者以所述端部区域、在这里以背离前缘14的端部区域抵靠在相应的撑架5上），所述衬板12的壁厚减小，以便实现无边缘的特别平滑的过渡。在这里也设置了用于将相应的衬板12可松开地固定在相应的原始的撑架5上的器件。
[0101]
在所示出的实施例中，所述衬板分别可松开地被固定在原始的撑架5上，这已经证实是特别有利的。因此，这些衬板也能够容易地再次被移除，以便返回到无衬板12的原始的外部几何形状或者也更换为不一样地构造的衬板12。在此，借助螺钉18将所述衬板12固定在原始的撑架5上（参见图2），所述螺钉通过为此目的而设置在相应的衬板12中的开口19拧入到以下螺纹孔中，所述螺纹孔被开设在原始的撑架5中，以便能够实现衬板12的可松开的固定。应当说明，所开设的螺纹孔表现为原始的撑架5的唯一的必需的修改方案，并且除此以外所述原始的撑架处于其原始状态中。
[0102]
在所示出的实例中，衬板12中的每个衬板借助于十二个螺钉18可松开地固定在相应的撑架5上。在图4中能够看出十二个孔19。如所看到的那样，在两个衬板12a、12b中的每个衬板中在其背离前缘14的端部区域中分别设置了六个孔。
[0103]
在按照图2至图4的实例中，所述原始的撑架5和衬板12突出之处在于沿径向方向保持相同的横截面。这是一种不同的选项。
[0104]
因此，作为替代方案也能够规定，虽然所述原始的撑架5突出之处在于沿着径向方向保持恒定的横截面，但是所述衬板如此构成并且布置在相应的原始的撑架上，使得所述相应的经适配的撑架13突出之处在于沿着径向变化的横截面。这一点纯示例性地在图5和图6中示出，图5和图6示出了在不同的径向位置处穿过包括衬板12的这样的经适配的撑架13的两个剖面图。如能够看出的那样，在例如示出了更靠近内部的分界壁3的剖面的图6中，所述通过衬板12来形成的前缘14的宽度比在按照图5的更靠近外部的分界壁2的径向位置处要小。所述宽度例如能够从内部的分界壁3直至外部的分界壁2连续增大（或也能够减小）。其他几何形状同样是可能的。
[0105]
当然也可能的是，所述原始的撑架5突出之处在于沿着径向方向变化的横截面。这一点在图7和图8中示出，图7和图8与图5和图6类似地示出了原始的撑架连同固定在其上面的衬板12的在不同的径向位置处的两个剖面。在此，所述原始的撑架5的前缘10在更靠近外
部的分界壁2的径向位置处（图7）处比在按照图8的更靠近内部的分界壁3的径向位置处要宽。例如，所述宽度能够从外部的分界壁2直至内部的分界壁连续增大（也能够减小）。其他几何形状同样是可能的。
[0106]
如果所述（相应的）原始的撑架5具有沿着径向方向变化的横截面，那么还可能的是，所述（相应的）衬板如此构成并且布置在（相应的）原始的撑架5上，使得所述（相应的）经适配的撑架13突出之处在于沿着径向方向保持恒定的横截面，如图7和图8示例性地所示。
[0107]
此外，作为在图2和图4中所示出的两件式的衬板的替代方案，针对具有可变的宽度或者可变的直径的流动通道的情况也能够使用一件式的衬板12。这样的衬板的一种实例在图9中示出，其中图9与图4类似地在左侧示出了所述压力侧壁8的视图并且在右侧示出了所述进气侧壁9的视图。如果所述流动通道4的宽度或直径是恒定的，则所述内部的和外部的分界壁平行地伸展并且一件式的衬板12能够沿着轴向方向被推移到所述（相应的）原始的撑架5上。
[0108]
如果不仅期望或者需要在（相应的）撑架5的前缘10的区域中的几何形状改变而且期望或者需要在后缘11的区域中的几何形状改变，那么作为替代方案或补充方案也能够使用多件式的衬板12。而后，例如能够将所述衬板12的至少一个部件12a布置在原始的撑架5的前缘10的区域内，并且将至少一个部件12b布置在原始的撑架5的后缘11的区域内。这种配置的一种实例在图10中示出，该图10又与图4类似地在左侧示出了所述压力侧壁8的视图并且在右侧示出了所述进气侧壁9的视图。在这里，所述衬板部件12a搭接原始的撑架5的前缘10并且形成经适配的撑架13的前缘14。所述衬板12b搭接原始的撑架5的后缘11并且形成经适配的撑架5的后缘20。在这里，与图2和图4的实例有差别的是，所述衬板部件12a和12b不是相互抵靠，而是相互隔开地布置在相应的撑架5上。应该说明，作为图10中所示出的实例的替代方案，当然也可能的是，所述前缘和后缘上的两个元件12a和12b本身多件式地、例如两件式地如在图2和图4中所示那样地构成。而后所述衬板12例如将会包括四个部件。
[0109]
尤其为了覆盖三个或更多个不同的运行参数范围，能够使用不同地构成的衬板12的一个或者多个套件。如果所有撑架5都设有衬板，那就以适宜的方式提供与撑架5的数量相对应的数量的套件，所述套件分别具有两个或更多个不同的衬板12。每个套件的衬板12例如能够包括一个如在图2和图4中所示的衬板12和另一个衬板12，用该另一个衬板能够获得经适配的撑架13，该经适配的撑架仅以较小程度加宽所述前缘。所述第二衬板12突出之处例如能够在于图6所示的形状，这比如沿着径向方向在整个伸展的范围内是这样。
[0110]
对于按照本发明的衬板12的所有前面所描述的实施例以及这样的衬板的套件来说适用的是，用出乎意料简单的器件实现扩散器-撑架5的流动几何形状与改变的运行条件的适配并且于是能够在改变的条件下实现得到改进的性能。
[0111]
图11示例性地示出了具有模拟数据的图形，所述图形显示了通过按照本发明的处理方式获得的效率改善。所述模拟数据借助于cfd（计算流体动力学））来算出。
[0112]
具体而言，在图11中在y轴上绘示了与原始的撑架5、也就是原始的外部几何形状相比产生的扩散器效率变化，并且在x轴上绘示了在全负荷下（在30℃的环境温度下）涡轮机输出流的按百分比计的份额。在该图形中示出了两条不同的曲线，所述曲线包括针对上游的涡轮叶片的两种不同形状b1、b2的数值。b2的形状突出之处在于稍微更宽的前缘。能够看出，对于所述两种形状b1、b2来说，在具有全负荷-涡轮机输出流的具体60%的部分负荷运
行中能够获得大于0.5%的效率提升。这种优点大致线性地直至全负荷-涡轮机输出流的大约80%下降到大约为零。所述曲线涉及按照图2的几何形状适配，然而应该纯示例性地来理解。用其他原始的和经适配的撑架-几何形状也能够实现类似的效率提升。如同样能够在图11中看出的那样，对于两种叶片形状来说，效率变化在全负荷-涡轮机输出流的100%之上发散。所述效率变化对于叶片形状b1来说保持为大约-0.05%，而对于形状b2来说所述效率变化直至全负荷-涡轮机输出流的120%则下降到-0.6%。这种性能对按照本发明的处理方式来说不起任何作用，因为在这里对于在全负荷-涡轮机输出流的80%之上的运行来说会重又返回到原始的外部几何形状，也就是说所述衬板对这个运行范围来说会被移除。
[0113]
也可能的是，尤其在使用计算机辅助模拟的情况下对何时在扩散器撑架上的安置和/或移除和/或更换一个或多个衬板进行规划。这将参照图12的纯粹示例性的方框图来解释。
[0114]
例如，能够收集有待适配的涡轮机装置的历史运行参数并且将其提供作为输入值（s1），并且能够用历史运行数据来校准有待适配的涡轮机装置的数字孪生（s2）。应当说明，在图12中仅纯示意性地通过方块元素在左侧在标题“i”的下方勾画出输入值、在右侧在标题“o”的下方勾画出输出值并且在当中在标题“ac”的下方勾画出基于算法的计算情况。
[0115]
然后能够如下适配所述经校准的数字孪生，使得在其扩散器1中至少一个撑架5是设有衬板12的经适配的撑架13，优选所有撑架都是经适配的撑架13。用相应经适配的数字孪生能够模拟假设的运行数据（s3）。
[0116]
能够找到以下工作点，在所述工作点上用具有原始的撑架5的扩散器1在没有衬板12的情况下实现了更好的性能、尤其更好的功率和/或效率，并且能够找到以下工作点，在所述工作点上用具有至少一个经适配的撑架13的、优选具有全部经适配的撑架13的扩散器1实现了更好的性能、尤其更好的功率和/或效率（s4）。
[0117]
能够详细说明，对所述一个或多个衬板的安置和/或更换和/或移除来说必需的停机时间具有何种时长，并且/或者是否存在其他停机时间，并且/或者每年总的允许的停机时间是多长（s5）。这些说明能够作为输入信息来转交。应该说明，这当然也能够事先、例如在校准数字孪生（s2）之前进行。
[0118]
此外，能够模拟多种案例情况，这些案例情况突出之处在于一个或多个衬板的安置和/或更换和/或移除的不同次数、和/或一个或多个不同衬板的不同组合、和/或一个或多个衬板的安置和/或更换和/或移除的不同时刻。然后，能够从不同的案例情况中查明下述案例情况，在所述案例情况中尤其在所述历史运行数据延伸所在的整个时间段的范围内实现所述涡轮机装置的最佳的总体性能（s6）。
[0119]
作为来自模拟的输出信息，能够获得最佳的案例情况或者能够获得用于所述一个或多个衬板的安置和/或更换和/或移除的所属的次数和所属的时机（s7）、换句话说能够获得规划。
[0120]
然后，就所述一个或多个衬板12在实际的涡轮机装置的扩散器-撑架5上的安置和/或更换和/或移除而言，能够根据这种通过模拟所查明的案例情况或者所述计划来进行处理。
[0121]
尽管详细地通过优选的实施例详细图解和描述了本发明，但是本发明不受所公开的实例的限制并且其他变型方案能够由本领域的专业人员从中推导出来，而不脱离发明的
保护范围。