[发明专利]用于旋转机器中的光学测量的系统和方法

说明书

本发明题为“用于旋转机器中的光学测量的系统和方法”。本发明提供了一种系统，该系统具有测量系统(27)，该测量系统具有传感器安装架(82)、光源(16)、光传感器(18)以及耦接到光源(16)和光传感器(18)的控制器(14)。控制器(14)被配置为至少部分地基于从光源(16)发射到光传感器(18)的光(120)的中断来确定转子(46)与壳体(48)之间的间隙。

背景技术

本文所公开的主题涉及间隙测量，并且更具体地，涉及旋转机器(诸如燃气涡轮发动机的压缩机)中的旋转部件和静止部件之间的间隙测量。

压缩机用于多种行业和系统中以压缩气体诸如空气。例如，燃气涡轮发动机通常包括压缩机以提供用于燃烧和冷却的压缩空气。压缩机包括转子组件和定子组件。在多级压缩机中，转子组件可包括多排(例如，转子级)，每排具有附接到限定轴的一个或多个转子轮的多个转子桨叶。同样，定子组件可包括多个排(例如，定子级)，每排具有附接到外接转子桨叶的壳体的多个定子叶片。转子组件被设计成相对于定子组件旋转，从而在流体穿过压缩机时压缩进气流体。转子组件和定子组件之间的间隙可与压缩机的效率相关联。然而，用于测量间隙的传感器需要用于安装的径向孔，这会产生潜在的泄漏路径。

发明内容

下面概述了与最初要求保护的主题的范围相当的某些实施方案。这些实施方案并非旨在限制要求保护的发明的范围，而是这些实施方案仅旨在提供主题的可能形式的简要概述。实际上，本发明的系统可以包括可以与下面阐述的实施方案类似或不同的各种形式。

在第一实施方案中，系统包括测量系统，该测量系统具有光源、光传感器以及耦接到光源和光传感器的控制器。该控制器被配置为至少部分地基于从光源发射到光传感器的光的中断来确定转子和定子之间的间隙。

在第二实施方案中，系统包括测量系统，该测量系统具有：传感器安装架，该传感器安装架具有弯曲顶表面；光源，该光源设置在传感器安装架中的第一位置；以及光传感器，该光传感器设置在传感器安装架中的第二位置，其中第一位置和第二位置彼此周向间隔开。该测量系统被配置为将来自光源的作为跨传感器安装架的弯曲顶表面的割线的光发射到光传感器，进入转子的路径。

在第三实施方案中，一种方法包括跨转子和定子之间的弯曲表面的割线将来自光源的光发射到光传感器。该方法还包括基于转子中断光的持续时间和转子的旋转速度来确定转子和定子之间的间隙。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明主题的这些和其他特征、方面和优点，在整个附图中，相同的字符表示相同的部分，其中：

图1是具有多级轴流式压缩机的燃气涡轮系统的实施方案的框图，该多级轴流式压缩机具有耦接到控制器的传感器组件；

图2是图1的燃气涡轮发动机的实施方案的横截面侧视图，示出了多级轴流式压缩机的转子组件的桨叶级和定子组件的叶片级；

图3是图1的压缩机的壳体的一部分的实施方案的透视图，示出了联接到壳体的内表面的多个传感器安装架；

图4是在线4-4内截取的图3的壳体的实施方案的局部透视图，示出了联接到壳体的图3的传感器安装架之一的圆周端；

图5是传感器组件的实施方案的示意性剖视图，该传感器组件具有光源和耦接到图3的壳体中的传感器安装架之一的光传感器，示出了转子组件的桨叶沿着壳体的内圆周移动，穿过光源和光传感器之间的光路；

图6是表示从图5的传感器组件获得的数据的实施方案的曲线图，示出了用于确定壳体和转子组件的桨叶之间的间隙的光路的阻塞持续时间；

图7是测量图5的壳体和转子组件的桨叶之间的间隙的方法的实施方案的流程图；