[发明专利]用于测量涡轮机的旋转和静止部件之间的间隙的系统和方法

说明书

提供了用于测量涡轮机的旋转和静止部件之间的间隙的系统和方法。在一个示例性方面，包括多个微波传感器的柔性且可降解的传感阵列用于感测涡轮机的旋转和静止部件之间的间隙。由微波发生器产生的微波被传输到传感器。在旋转部件旋转时，旋转部件反射传输到其上的微波。微波传感器捕获传输信号并且还捕获指示由旋转部件反射的传输信号的反射信号。然后将信号转发到计算设备以用于处理。叠加信号之间的干涉条纹处的幅度差异代表旋转和静止部件之间的间隙。在测量间隙之后，可以操作涡轮机并且可以消耗可降解的传感阵列。

技术领域

本主题大体涉及涡轮机，更具体地，涉及用于测量涡轮机(例如燃气涡轮发动机)的旋转和静止部件之间的间隙(clearance gap)的系统和方法。

背景技术

通常，希望在组装之后第一次“点火”或操作发动机之前测量燃气涡轮发动机的旋转和静止部件之间的间隙。确保间隙在规范内可以确认发动机被正确组装并且旋转部件具有足够的间距(clearance)以相对于他们的相关静止部件旋转。作为一个示例，可能需要测量旋转叶片的尖端与叶片尖端的径向向外间隔开的壳体或护罩之间的间隙。

用于测量间隙的传统方法具有许多缺点。例如，在一种用于测量旋转和静止部件之间的间隙的传统方法中，针式仪器放置在旋转部件(例如涡轮叶片)的尖端处。针式仪器在仪器和静止壳体之间产生电位差。然后使叶片围绕旋转轴线旋转，并基于电位差读数计算间隙测量值。值得注意的是，一根或多根电线可以附接到针式仪器。当叶片旋转时，电线可能缠结或可能卡在发动机内的物体上，这可能损坏电线。而且，将电线和针式仪器装入发动机和从发动机移除可能是困难的。对于可以用作这种仪器和电线的仪器和电线的类型也存在限制，这种仪器和电线通常通过管道镜孔插入发动机中。此外，如果在测量处理期间或之后电线或仪器在发动机中弄坏或卡住，则通常必须拆卸发动机以移除电线和/或仪器，然后必须重新组装。此后，必须再次测量重新组装的发动机的间距。因此，如上所述，测量涡轮发动机的间隙的传统方法可能是耗时的，劳动密集的并且成本高。

另外，由于用于测量间隙的传统方法可能耗时以完成，因此通常仅测量选定的旋转部件和静止部件之间的间隙。而且，仅测量选定级的旋转和静止部件之间的间隙。另外，由于针式仪器仅测量沿着旋转叶片的点，因此沿着叶片的弦长的间距异常或偏差通常未被检测到。

因此，用于测量涡轮机的旋转和静止部件之间的间隙的改进的系统和方法将是有用的。

发明内容

提供了用于测量涡轮机的旋转和静止部件之间的间隙的系统和方法。本发明的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来学习。

在一个方面，本主题涉及一种系统。该系统包括涡轮机，该涡轮机包括可围绕旋转轴线旋转的旋转部件和通过间隙与旋转部件间隔开的静止部件。该系统还包括附接到静止部件和旋转部件中的一个的传感器。此外，该系统包括电磁波发生器，该电磁波发生器与传感器电连通并且被构造为产生电磁波。该系统还包括与传感器通信联接的计算设备。计算设备被构造为：接收来自传感器的传输信号，其中传输信号表示由传感器接收的电磁波；当旋转部件围绕旋转轴线旋转时，接收来自传感器的反射信号，其中反射信号表示由旋转部件反射的电磁波；确定传输信号和反射信号的传输信号的幅度与反射信号的幅度之间的差值；至少部分地基于差值输出指示旋转部件和静止部件之间的间隙的间隙测量值。

在另一方面，本主题涉及一种用于测量涡轮机的旋转部件和静止部件之间的间隙的方法。该方法包括将由电磁波发生器产生的电磁波传输到附接到静止部件和旋转部件中的一个的传感阵列的传感器。该方法还包括围绕旋转轴线旋转旋转部件。此外，该方法包括通过一个或多个计算设备接收：i)传输信号，其表示由传感器接收的电磁波；ii)反射信号，其表示当旋转部件围绕旋转轴线旋转时，由旋转部件反射的电磁波。该方法还包括通过一个或多个计算设备确定传输信号和反射信号的干涉条纹处的传输信号的幅度与反射信号的幅度之间的差值。此外，该方法包括至少部分地基于差值输出指示旋转部件和静止部件之间的间隙的间隙测量值。