[发明专利]涡轮机部件制造

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于指示涡轮机的磨损的系统和一种用于指示涡轮机的磨损的方法。

背景技术

在涡轮机中，尤其在燃气轮机中，燃气轮机的工作气体导致燃气轮机的重要零件的磨损。仅举几个例子，由磨损产生的材料损失在部件之间的接触中产生，比如在过渡管和燃烧罐之间或交叉发光管(cross lightning tube)和燃烧罐之间产生，或者在两个涡轮叶片护罩之间的互锁中产生，或者在转子密封件中产生，例如迷宫式密封件或桥接相邻部件(比如涡轮轮叶平台或燃烧器衬瓦)之间的间隙的密封件。磨损可由处于操作中的转子的振动导致，或者由工作流体的流场的不稳定变化导致，或者由在影响部件的的负载瞬变或改变期间的温差产生的燃烧不稳定性或运动导致。磨损还可简单地源自表面暴露于流过涡轮机的工作流体中的颗粒或物质，即侵蚀或氧化或腐蚀。微振磨损(fretting)是在负载和存在重复相对表面运动下由例如振动诱导出的接触表面磨损。

现今，部件的检测间隔和更换基于整个发动机经验。或者，部件的更换基于发动机的报告故障。

确切地，在检测涡轮机期间，由于对涡轮机的检测是一项专业工作(其成功取决于确认一定水平磨损的人类经验)，所以不易识别出磨损或磨损程度。

此外，已知用于确认部件磨损的磨损检验系统。

US4604604公开了一种蒸汽发射磨损指示器。在一零件消磨之后，可发射出彩色的蒸汽，以特别指示出盘式制动器衬套或离合器衬垫是否消磨。

US2002/0153214A1公开了一种摩擦盘，各种传感器元件或杆式传感器安装到摩擦盘，以确定相应摩擦盘的磨损。

US2009/0107795A1公开了一种材料磨损指示系统，以指示出摩擦片的磨损。磨损指示器嵌入耐磨部分，并不与移动表面接触，直到耐磨表面被充分侵蚀为止。当磨损指示器接触移动表面时，其发射出颗粒物质，颗粒物质可由传感器检验到。传感器可操作成产生被传输到控制单元的电信号。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于涡轮机的更可靠的磨损指示器。

该目的通过根据独立权利要求的用于指示涡轮机的磨损的系统和用于指示涡轮机的磨损的方法来实现。

根据本发明的第一方面，提出了一种用于指示涡轮机的磨损的系统。该系统包括涡轮机部件和顶层，顶层至少部分地覆盖涡轮机部件的表面。指示层形成在涡轮机部件的表面上。顶层覆盖指示层，使得在顶层由暴露于工作流体而产生的磨损消磨掉或在由涡轮机部件与另一涡轮机部件的接触而产生的微振磨损侵蚀掉的情况下，指示层变得可见。

确切地，另一涡轮机部件在涡轮机部件的接触区域中(至少部分地)重叠和接触涡轮机部件。对于涡轮机部件，沟槽形成在与另一涡轮机部件的接触区域中。指示层形成在涡轮机部件的沟槽或凹槽内。顶层形成在沟槽内，并覆盖指示层，使得在顶层由涡轮机部件与另一涡轮机部件的接触和相对运动而产生的微振磨损侵蚀掉的情况下，指示层变得光学上可检验。

顶层可包括第一颜色，指示层可包括与第一颜色不同的指示颜色，使得在顶层由磨损消磨掉的情况下，指示层变得光学上可检验(例如，通过传感器或由人可见)。或者，指示层可包括与顶层结构不同的指示结构(例如，沟槽或孔图案)。

根据本发明的另一方面，提出了一种用于指示涡轮机的磨损的方法。根据该方法，在顶层由磨损消磨掉的情况下，通过指示出指示层的颜色来指示涡轮机的磨损。顶层至少部分地覆盖涡轮机部件的表面，其中，顶层包括第一颜色。指示层置于顶层和涡轮机部件表面之间，使得在顶层由磨损消磨掉的情况下，指示层在光学上可检验。指示颜色可与顶层的第一颜色不同。

涡轮机可以是例如燃气轮机、蒸汽轮机、涡轮增压器或工艺压缩机。

涡轮机部件可以是例如涡轮机的燃烧室、叶片、轮叶、密封件、瓦管(tile)、过渡管或壁部。特别地，涡轮机部件是涡轮机的受到涡轮机工作流体影响或与工作流体接触的部件。工作流体可以是例如燃烧气体，并由此可以是沿燃烧器或涡轮部件的热蒸汽流。

顶层至少覆盖涡轮机部件的一部件的表面，并可完全覆盖指示层。顶层可以是平滑的低流阻层和/或氧化保护层，以提供有效的涡轮机，例如压缩机或者保护涡轮机部件免受燃气轮机的热和侵略性工作气体的影响。

指示层还可以是氧化保护层，以保护涡轮机部件免受燃气轮机的热和侵略性工作气体的影响。指示层至少覆盖涡轮机部件的一部分的表面。特别地，指示层可具有带形状或条形状。