[发明专利]与涡轮发动机中的叶尖间隙计算相关的方法、系统和设备

权利要求书

1.一种在燃气轮机发动机(10)中在所述燃气轮机发动机(10)的运行期间计算叶尖间隙的方法，所述燃气轮机发动机(10)包括涡轮内壳(102)和涡轮外壳(103)，以及具有叶尖(106)的转子叶片(16)排和周围的固定结构(109)，所述周围的固定结构(109)在所述叶尖(106)的刚好外侧的位置处包围所述转子叶片(16)排，从而在所述叶尖(106)和所述周围的固定结构(109)之间限定所述叶尖间隙，所述方法包括以下步骤：

在所述燃气轮机发动机(10)不运行时，测量冷态叶尖间隙和冷态壳一壳距离；

在所述燃气轮机发动机(10)运行时，测量运行参数；

在所述燃气轮机发动机(10)运行时，用近程传感器(22)来测量壳-壳距离；

基于冷态叶尖间隙测量结果和运行参数测量结果来计算所述叶尖间隙；

基于冷态壳-壳距离测量结果和所述运行参数测量结果来计算所述壳-壳距离；

将所述近程传感器(22)的壳-壳距离测量结果与壳-壳距离计算结果作比较；以及

基于所述近程传感器(22)的壳-壳距离测量结果和所述壳-壳距离计算结果之间的比较来校准计算出的叶尖间隙计算结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，运行参数测量和壳-壳距离测量在时间上大致一致；以及

其中，运行参数测量结果包括多个运行参数测量结果；且所述多个运行参数测量结果包括至少在所述燃气轮机发动机(10)的多个不同的运行条件上的运行参数测量结果。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤：

将所述近程传感器(22)定位在所述涡轮外壳(103)上的预定位置上，以及使所述近程传感器(22)瞄向所述涡轮内壳(102)，使得所述近程传感器(22)测量所述壳-壳距离；所述壳-壳距离包括所述涡轮内壳(102)和所述涡轮外壳(103)之间的距离；以及

在所述涡轮内壳(102)上形成目标表面(111)；

其中，使所述近程传感器(22)瞄向所述涡轮内壳(102)的步骤包括使所述近程传感器(22)瞄准所述目标表面(111)；

其中，所述目标表面(111)包括基本沿轴向方向对准的基本平面的表面；

其中，测量所述冷态叶尖间隙和所述冷态壳-壳距离包括测量叶尖高度、涡轮内壳(102)直径和涡轮外壳(103)直径；以及

其中，测量运行参数包括测量所述燃气轮机发动机(10)内的多个预定位置处的温度；所述预定位置至少包括：与所述涡轮内壳(102)的温度相关的一个位置；与所述涡轮外壳(103)的温度相关的一个位置；以及与上面安装了转子叶片(16)的转子的转子盘的温度相关的一个位置。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括基于测得运行参数温度来计算所述燃气轮机发动机(10)内的多个预定位置处的运行温度的步骤；所述预定位置至少包括：与所述涡轮内壳(102)的温度相关的一个位置；与所述涡轮外壳(103)的温度相关的一个位置；与在上面安装了所述转子叶片(16)排的转子盘的温度相关的一个位置；以及与所述转子叶片(16)排的温度相关的一个位置；

其中，计算所述叶尖间隙的步骤包括以下步骤：

基于所述转子盘的温度，计算所述转子盘的热增长；

基于所述转子叶片(16)排的温度计算结果，计算所述转子叶片(16)排的热增长；以及

基于所述涡轮内壳(102)的温度计算结果，计算内壳直径的热增长；以及

其中，计算所述壳-壳距离的步骤包括以下步骤：

基于所述涡轮外壳(103)的温度计算结果，计算外壳直径的热增长。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述燃气轮机发动机(10)运行时用近程传感器(22)来测量所述壳-壳距离的步骤包括在所述燃气轮机发动机(10)运行时用至少两个近程传感器(22)来测量壳-壳距离；以及

其中，所述至少两个近程传感器(22)在大致相同的轴向位置处在所述涡轮外壳(103)的周边周围隔开；周向间隔包括大约90度的偏移。