[发明专利]使用千斤顶确定涡轮机变几何设备位置的装置和方法

说明书

技术领域

本发明的领域是变几何设备领域和这些设备定位控制，特别是安装在涡轮机上的变几何设备领域。

背景技术

涡轮机上的几个设备可以安装成能够旋转或平移，不论其是诸大体沿高压压缩机气流方向朝向的可调整定子叶片，还是打开或关闭以便必要时增加压缩机喘振裕度的排出阀或压缩机动叶片或变螺距螺旋桨。

这些变几何设备通过由千斤顶或任何其他驱动器驱动的传动系统来传动，正如本申请人在EP1724472号专利申请中所说明的那样，设备位置由千斤顶行程和所述变几何设备期望位置之间建立关系定律来确定。此外，人们已知变几何设备位置控制装置，正如EP1988259专利申请中所描述的那样，其中，设备位置由行程端点传感器来检测。

所述定位常常是由在所需位置上循环运动的闭环控制装置驱动。千斤顶杆位置通过LVDT(线性可变位移传感器)传感器获得，这种传感器会随千斤顶杆移动并将移动动作传递给传动系统位置控制装置。这些传感器通常为绝对定位型传感器，也就是说，它们指示千斤顶杆相对于固定基准位置的位置，与千斤顶本体或与设备本身相关。

这种闭环控制通常在千斤顶杆位置上而不是在所述设备位置上循环运动。千斤顶行程得到良好控制，但如果在机器寿命期间因磨损而出现间隙时，或如果位于千斤顶下游的传动系统出现诸如断裂这样的重大损坏时，所述行程会对应于变几何设备的非正确位置。

例如，可调整定子叶片(或称变距定子叶片--VSV)的固定衬套常常会出现磨损，结果，在其定位位置会出现相当大的间隙，且该变几何设备会失去控制精度。

由于当前系统定位精度的不够，涡轮机设计师们会考虑在确定变几何设备控制装置尺寸时留有余量。具体来讲，他们必须考虑在设备使用寿命期间其真实位置和控制系统期望位置之间可能出现的差异。在压缩机设备的具体情况下，这种设备在使用时需要防止出现喘振现象，因为压缩机配套所产生的相应余量并不是很理想，为了考虑将来的磨损和因磨损而引起的与叶片调整精度丧失相关的容差，工作点的选择远离其本应所在的喘振线。

此外，在安装期间，操作者必须确保所述变几何设备的精确定位，以避免使用时定位精度不足的进一步增加。这种操作很费时间，而且会造成可能的操作误差。

发明内容

本发明的目的是提出一种变几何设备及其相关控制系统的定位装置以解决这些缺陷，这种装置不会再产生现有装备所存在的某些缺陷，特别是，对这些设备的非精确定位不敏感。另外，本发明还提出了相关装置定位方法。

为此，本发明的目的是提供一种涡轮机变几何设备定位控制装置。所述装置包括计算机，通过计算机驱动所述变几何设备的驱动器，和传动系统。所述驱动器包括活动组件，该活动组件设有可测量其延伸率的传感器。所述传动系统的其中一端连接到所述活动组件联接点(coupling point)上，而另一端连接到所述设备的附着点(attachment point)上，附着点在驱动器的动作下会沿着对接点(abutment)所限定的行程(stroke)移动，当附着点处在对接点上时，传动系统在驱动器的作用下会出现弹性变形，其特征在于，计算机提供给所述活动组件的延伸设定值定义为相对于活动组件延伸值的差值，而延伸值则对应于附着点与对接点的接触处。

将对应于对接点的延伸值作为基准使用，可消除传动系统内可能存在的间隙，而且，还可检测出传动系统内可能存在的破裂情况。因此，减小了为确保涡轮机正确操作所需之余量。

优选地，计算机通过向驱动器发送其活动组件动作的至少一个设定值，该设定值超过对应于附着点的对接置放位置，来检测该活动组件的延伸值，该值对应于附着点与对接点处的接触位置。

向驱动器发送动作指令，会引起千斤顶在穿过该对接点时至少其中一个工作特性的改变，这样，就可以检测出到达变几何设备附着点对接处的实际值。根据所获得的实际延伸值，该延伸值对应于对接点的接触情况，以及根据控制逻辑内出现的情况，可以重新设定控制逻辑，并进而在该控制逻辑设计期间来减少余量。

有利的是，该装置还包括测量驱动器所输出的力装置，所述计算机采集活动组件移动期间随着时间变化的扭矩(活动组件延伸，--驱动器所输出的力)，以响应所述活动组件在对应于附着点对接置放位置之外所发送的设定值。

在具体实施例中，所述计算机适合检测曲线上转折点，该曲线给出驱动器随着时间变化而提供的力。

更优选地，在其传动系统定位控制的控制逻辑中，所述计算机重新设定活动组件的延伸率，在实现驱动器传送对应于所述转折点位置的力，该延伸率对应于附着点与对接点的接触。