FR2970775A1 - Dispositif de mesure d'aube de turbine - Google Patents

Abstract

Un dispositif de mesure est capable de mesurer un ou plusieurs aspects d'une aube de compresseur ou d'une aube de turbine d'un moteur à turbine dans une pluralité de positions prédéterminées le long de l'aube. Le dispositif de mesure peut être démonté de telle sorte que des éléments individuels du dispositif de mesure puissent être amenés dans l'espace confiné où se trouve une première rangée d'aubes de compresseur ou d'aubes de turbine d'un moteur à turbine. Les éléments peuvent ensuite être réassemblés dans cet espace et fixés à une aube de turbine de façon à pouvoir effectuer l'acquisition de la mesure sur l'aube.

Description

B 12-0341FR 1

Dispositif de mesure d'aube de turbine On utilise généralement des moteurs à turbine dans l'industrie de la génération d'énergie électrique. Les moteurs à turbine comportent une section de compresseur où de l'air ayant été extrait du moteur à turbine est comprimé. L'air comprimé est mélangé avec un combustible et brûlé dans une section de chambre de combustion. Les gaz de combustion chauds dilatés sont ensuite acheminés dans une section de turbine fournissant la force motrice générée par le moteur à turbine. La section de compresseur du moteur à turbine comporte des rangées alternées d'aubes de stator et d'aubes de compresseur. Les aubes de compresseur sont montées sur un arbre rotatif du moteur à turbine. Les aubes de stator sont fixées au carter du compresseur.

Chaque rangée d'aubes de stator facilite l'orientation de l'air s'écoulant à travers le compresseur dans la rangée d'aubes de compresseur suivante selon un angle conçu pour augmenter la compression de l'air entrant. La section de turbine du moteur comporte également une pluralité de rangées alternées d'aubes de stator et d'aubes de turbine. Les aubes de turbine sont également fixées à l'arbre du moteur. Les aubes de stator sont fixées au carter de la section de turbine du moteur. Chaque rangée d'aubes de stator facilite l'orientation des gaz de combustion chauds sur la rangée suivante d'aubes de turbine selon un angle augmentant la génération d'énergie par la section de turbine. Bien que les aubes de stator, les aubes de compresseur et les aubes de turbine soient constituées de matériaux hautement durables, pendant une période de temps prolongée l'air et l'écoulement d'humidité au-dessus des aubes à grande vitesse et avec de grands volumes peut provoquer l'érosion du matériau des aubes. Dans certains cas, des petites particules par exemple de la poussière et du sable dans l'air traversant une turbine peuvent également contribuer à l'érosion des aubes. De façon similaire, les gaz de combustion chauds peuvent également provoquer l'érosion des aubes de turbine dans la section de turbine. Dans la section de compresseur, de l'eau ou de la vapeur d'eau peut être injectée dans le flux de gaz traversant le compresseur pour faciliter le nettoyage de la section de compresseur et/ou pour refroidir l'air. Les gouttelettes d'eau ou la vapeur d'eau dans l'écoulement d'air peuvent provoquer l'érosion des aubes. Une érosion excessive des aubes de compresseur et de turbine peut affaiblir les aubes, ce qui peut conduire à une défaillance prématurée du moteur à turbine. De plus, l'érosion des aubes peut modifier la forme des aubes, ce qui a pour conséquence un fonctionnement moins efficace du moteur à turbine. I1 est malheureusement difficile de déterminer le degré d'érosion des aubes sans mesurer directement les aubes. D'autre part, l'accès aux aubes de compresseur et de turbine pour effectuer ces mesures est très difficile. En conséquence, les opérateurs et les fabricants estiment la durée de vie utile des aubes par des calculs analytiques. Si ces estimations sont trop prudentes, il peut en résulter un remplacement prématuré des aubes, ce qui peut faire perdre du temps et de l'argent. Si ces estimations sont trop larges, il peut en résulter une défaillance d'un moteur à turbine, ce qui est encore plus coûteux. Un dispositif de mesure d'aube de turbine selon un premier aspect de l'invention comporte une pièce de serrage configurée pour serrer de manière amovible une aube de turbine, un guide pouvant être monté de manière amovible sur la pièce de serrage et un dispositif de mesure pouvant être monté de manière mobile sur le guide. Le dispositif de mesure est configuré pour mesurer un aspect d'une aube de turbine.

Un système de mesure d'aube de turbine selon un autre aspect de l'invention comporte une pièce de serrage configurée pour serrer de manière amovible la base d'une aube de turbine, un poteau support pouvant être monté de manière amovible sur la pièce de serrage, où le poteau support comporte une pluralité d'ouvertures de positionnement situées sur la longueur du poteau support. Le système de mesure comporte également une tête de mesure montée sur le poteau support, la tête de mesure comprenant une ouverture de positionnement configurée pour recevoir le poteau support de façon que la tête de mesure puisse coulisser le long du poteau support. Une tige de positionnement dans la tête de mesure vient en prise dans les ouvertures de positionnement sur le poteau support. La tête de mesure comporte également au moins un bras de contact monté de manière mobile sur la tête de mesure, dans lequel la tête de mesure est configurée pour mesurer un aspect d'une aube de turbine. L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un moteur à turbine ; - la figure 2 est une vue en élévation d'une aube de turbine sur une base ; - la figure 3 est une vue de dessus de l'aube de turbine et de la base, illustrées sur la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en coupe transversale de l'aube de turbine et de la base, illustrées sur la figure 2, par la ligne de section 4-4 ; - la figure 5 est une vue en coupe transversale de l'aube de turbine et de la base, illustrées sur la figure 2, par la ligne de section 5-5 ; - la figure 6 est une vue en élévation d'une aube de turbine avec des parties d'un dispositif de mesure monté sur l'aube ; - la figure 7 est une vue en coupe transversale de l'aube de turbine et du dispositif de mesure illustrés sur la figure 6, par la ligne de section 7-7 ; - la figure 8 est une vue de dessus d'un dispositif de mesure d'aube de turbine ; - la figure 9 est une vue de face du dispositif de mesure d'aube de turbine illustré sur la figure 8 ; - la figure 10 est une vue en élévation montrant une aube de turbine avec un dispositif de mesure monté sur l'aube de turbine ; - la figure 11 est une vue en coupe transversale de l'aube de turbine et du dispositif de mesure illustrés sur la figure 10, par la ligne de section 11-11 ; - la figure 12 est une vue en coupe transversale similaire à la figure 7 illustrant un autre mode de réalisation d'un dispositif de mesure serrant une aube de turbine ; - la figure 13 est une vue en coupe transversale similaire à la figure 7 illustrant encore un autre mode de réalisation d'un dispositif de mesure serré sur une aube de turbine ; - la figure 14 est une vue de dessus d'un autre dispositif de mesure pouvant être utilisé pour mesurer l'épaisseur d'une aube de turbine ; - la figure 15 est une vue en élévation d'une pièce de serrage et d'un poteau support d'un autre mode de réalisation d'un dispositif de mesure d'aube de turbine ; et - la figure 16 est un schéma par blocs illustrant des éléments d'un dispositif de mesure d'aube de turbine et d'un dispositif d'enregistrement de données. Dans la description qui suit, il existe un grand nombre de références à une aube de turbine. Ce terme est destiné à englober à la fois les aubes rotatives d'une section de compresseur d'un moteur à turbine, les aubes rotatives d'une section de turbine d'un moteur à turbine ainsi que les aubes de stator situées à la fois dans les sections de compresseur et de turbine d'un moteur à turbine. La figure 1 illustre les éléments principaux d'un moteur à turbine type pouvant être utilisé dans l'industrie de la génération d'énergie. Le moteur à turbine 1 comporte une section de compresseur 10, une chambre de compression 20 et une section de turbine 30. Comme expliqué ci-dessus, la section de compresseur comporte une pluralité de rangées alternées d'aubes de stator et d'aubes de compresseur. De même, la section de turbine comporte une pluralité de rangées alternées d'aubes de stator et d'aubes de turbine. La figure 2 représente une aube de turbine rotative type 100 montée sur une base de montage 110. L'aube de turbine illustrée sur la figure 2 peut être soit une aube de compresseur dans une section de compresseur, soit une aube de turbine dans une section de turbine. La figure 3 est une vue de dessus de l'aube 100 illustrée sur la figure 2. Comme représenté sur la figure 3, le corps de l'aube de turbine présente un profil en torsion vers le haut depuis la base de montage 110. D'autre part, comme illustré sur la figure 2, la longueur de corde de l'aube de turbine, entre le bord d'attaque 102 et le bord de fuite 104, varie en progressant vers le haut de la base 105 de l'aube jusqu'au sommet 107 de l'aube. La longueur de corde diminue habituellement à mesure que l'on progresse de la base à la pointe de l'aube. Toutefois dans certains cas, la longueur de corde peut diminuer lorsqu'on progresse de la base à la pointe de l'aube. La figure 4 est une vue en coupe transversale de l'aube de turbine 100 par la ligne de section 4-4 de la figure 2. La figure 5 est une vue en coupe transversale de l'aube de turbine 100 par la ligne de section 5-5 de la figure 2. Comme illustré sur les figures 4 et 5, la longueur de corde de l'aube est plus petite sur la ligne de section 5-5 que sur la ligne de section 4-4. D'autre part, l'épaisseur de l'aube est plus grande à la base 105 de l'aube qu'au sommet 107 de l'aube. Ainsi, l'épaisseur et la longueur de corde varient toutes deux lorsqu'on progresse de la base 105 de l'aube jusqu'au sommet 107 de l'aube. Comme expliqué ci-dessus, diverses conditions de fonctionnement dans un moteur de turbine peuvent provoquer une érosion du matériau formant les aubes de stator, les aubes de compresseur et les aubes de turbine. Ceci peut avoir pour conséquence que la longueur de corde de l'aube à une hauteur donnée quelconque devient plus petite que lorsque l'aube a été installée pour la première fois. De même, ceci peut avoir pour conséquence que l'épaisseur de l'aube à une hauteur donnée quelconque devient plus petite que lorsque l'aube a été installée pour la première fois. Si une érosion excessive d'une aube de turbine affaiblit fortement l'aube de turbine, ceci peut avoir pour conséquence une rupture de l'aube pendant le fonctionnement du moteur à turbine, provoquant vraisemblablement des dégâts considérables et extrêmement coûteux au moteur de turbine. D'autre part, l'érosion d'une aube peut modifier sa forme, ce qui peut avoir un impact négatif sur le rendement et/ou la puissance de sortie du moteur à turbine.

Pour s'assurer que les aubes d'un moteur à turbine n'ont pas été érodées jusqu'à un degré dangereux ou indésirable, on souhaite mesurer les aubes de turbine à intervalles périodiques pour déterminer leur degré d'érosion. Il est malheureusement très difficile d'accéder aux aubes pour effectuer de telles mesures.

La première rangée d'aubes d'une section de compresseur d'un moteur à turbine comprend généralement des aubes de stator qui sont fixées au carter du moteur à turbine. La première rangée d'aubes rotatives est située derrière la première rangée d'aubes de stator. Durant certaines opérations de maintenance périodique, il est possible d'avoir accès à la première rangée d'aubes de compresseur rotatives mais uniquement en les atteignant par des paires adjacentes d'aubes de stator qui sont situées devant la première rangée d'aubes rotatives. De même, il est possible dans certains cas d'accéder à la dernière rangée d'aubes rotatives dans la section de turbine d'un moteur à turbine. Il est souvent impossible ou très difficile d'atteindre la première rangée d'aubes rotatives dans une section de turbine. Puisque la seule façon d'accéder physiquement à la première rangée d'aubes de compresseur rotatives consiste à les atteindre par des paires adjacentes d'aubes de stator, il est très difficile d'utiliser un dispositif de mesure de grande taille pour mesurer physiquement les dimensions des aubes rotatives. De même, il n'est souvent pas possible d'atteindre la dernière rangée d'aubes rotatives de la section de turbine par des paires adjacentes d'aubes de stator, ce qui 2970775 s rend difficile l'utilisation d'un dispositif de mesure de grande taille pour mesurer physiquement les dimensions des aubes rotatives. D'autre part, puisque la longueur de corde et l'épaisseur d'une aube varient sur la longueur de l'aube, on doit prendre soin 5 d'effectuer deux mesures successives à deux instants, virtuellement à la même hauteur sur l'aube et de manière cohérente parallèlement à un plan vertical. Sinon, une différence entre les deux mesures n'aura aucune valeur probante. Ainsi, pour obtenir des données utiles, il est 10 nécessaire d'obtenir la mesure dans des positions très reproductibles sur l'aube. En raison de la difficulté d'accéder aux aubes au premier emplacement, l'exécution de mesures sur les aubes dans des positions reproductibles sur une aube est également relativement 15 difficile. Ceci nécessiterait normalement un mécanisme d'une taille relativement grande contraignant le positionnement du dispositif de mesure de façon qu'il soit toujours positionné aux mêmes emplacements sur une aube pendant chaque cycle de mesure. Il est d'autre part impossible d'insérer un mécanisme aussi grand entre des 20 aubes de stator adjacentes et dans l'espace où sont situées les aubes rotatives. Même s'il était possible d'insérer le dispositif dans l'espace, il y a très peu de place entre les aubes rotatives pour monter un tel mécanisme. Un dispositif de mesure capable d'exécuter de telles mesures 25 reproductibles sur des aubes rotatives d'un moteur à turbine est illustré sur les figures 6 à 11. Le dispositif de mesure comporte plusieurs pièces pouvant être démontées de telle sorte que l'on peut faire passer chacune des pièces individuelles entre deux aubes de stator adjacentes d'un moteur à turbine et dans l'espace où est située 30 la première rangée d'aubes de compresseur ou d'aubes de turbine.

Le dispositif de mesure peut ensuite être réassemblé et monté sur une aube de turbine dans l'espace où sont situées les aubes rotatives. Le dispositif de mesure est également configuré pour effectuer une pluralité de mesures à des emplacements reproductibles prédéterminés sur la longueur d'une aube de turbine. Le dispositif de mesure comporte une pièce de serrage incluant une première partie de pièce de serrage 120 et une seconde partie de pièce de serrage 121, comme illustré sur les figures 6 et 7. La première partie de pièce de serrage 120 est configurée pour venir en prise avec une première face et/ou une extrémité d'une aube de turbine 110 et la seconde partie de pièce de serrage 121 est conçue pour venir en prise avec la seconde face opposée et/ou l'extrémité de l'aube de turbine 100. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 6 et 7, la première partie de pièce de serrage 120 comporte une pluralité de pattes d'espacement 123. De plus, une première extrémité de la première partie de pièce de serrage 120 comporte un coin en forme de L à 90° 127 conçu pour venir en butée avec le bord d'attaque ou le bord de fuite de l'aube de turbine 100. De même, la seconde partie de pièce de serrage 121 comporte des pattes d'espacement 125 et un coin en forme de L à 90° 129 conçu pour venir en butée avec le bord opposé de l'aube de turbine 100. Comme illustré sur la figure 7, on utilise des attaches de pièce de serrage 122, 124 pour fixer la première partie de pièce de serrage 120 à la seconde partie de pièce de serrage 121 et pour rapprocher les deux parties de pièce de serrage de façon qu'elles serrent la base d'une aube de turbine 100. La disposition des coins en forme de L aux extrémités des première et seconde parties de la pièce de serrage et des pattes d'espacement 123, 125, assure que le mécanisme de la pièce de serrage serre toujours la base d'une aube de turbine 100 sensiblement dans la même orientation. Les emplacements, la longueur et les contours des pattes d'espacement 123, 125 peuvent être conçus pour recevoir une aube de turbine de forme spécifique. En raison de leurs forme et conception personnalisées, les première et seconde parties de pièce de serrage 120, 121, sont toujours fixées à l'aube de turbine de ce type ou de cette forme au même emplacement. Lorsque les parties de serrage et les pattes d'espacement sont conçues de façon personnalisée pour une aube de forme particulière, il est nécessaire d'utiliser des parties de serrage différentes pour des aubes différentes. Dans d'autres modes de réalisation, la forme des parties de pièce de serrage peut être générique et en conséquence, conçue pour être serrée autour d'aubes de turbine de diverses formes variées. Dans ce cas, bien que les parties de serrage soient conçues pour être utilisées avec des aubes de diverses formes variées, pour une aube donnée quelconque, les parties de serrage sont toujours fixées à l'aube au même emplacement/avec la même orientation reproductible à chaque fois, pour s'assurer que les mesures de l'aube sont effectuées à des emplacements reproductibles au cours de différents cycles de mesure. Dans encore d'autres modes de réalisation, bien que des parties de serrage génériques puissent être conçues pour fonctionner avec des aubes de diverses formes variées, un ensemble unique de parties de serrage génériques peut être conçu uniquement pour recevoir une gamme particulière de dimensions d'aube. Dans ce cas, un ensemble de parties de serrage génériques peut être conçu pour fonctionner avec une première gamme d'aubes de taille plus petite et un second ensemble de parties de serrage générique est conçu pour fonctionner avec un second ensemble d'aubes de plus grande taille. Un poteau support 130 est inséré dans une ouverture cylindrique formée dans l'une des parties de pièce de serrage. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 6 et 7, le poteau support 130 est inséré dans une ouverture cylindrique dans la première partie de pièce de serrage 120. Dans d'autres modes de réalisation, le poteau support peut être inséré dans une ouverture cylindrique dans la seconde partie de pièce de serrage 121.

Une vis à serrage manuel 126 est ensuite vissée dans une ouverture taraudée dans la première partie de pièce de serrage 120 et contre la base du poteau support 130 pour maintenir solidement le poteau support 130 dans la première partie de pièce de serrage 120. Des moyens sont également prévus pour s'assurer que le poteau support est inséré dans l'ouverture cylindrique dans la première partie de pièce de serrage 120 exactement dans la même orientation en rotation à chaque fois que le poteau support 130 est monté sur la première partie de pièce de serrage 120. Ceci peut inclure un agencement à clavette et rainure, une ouverture de forme irrégulière dans la première pièce de serrage 130 conçue pour recevoir une base de forme irrégulière correspondante du poteau support 130 ou un quelconque autre mécanisme permettant de s'assurer que le poteau support prend toujours la même orientation en rotation lorsqu'il est introduit dans la première partie de pièce de serrage 120.

Un dispositif de mesure conçu pour être monté de manière mobile sur le poteau support 130 est illustré sur les figures 8 et 9. Le dispositif de mesure 140 comporte une ouverture de montage 142 conçue pour recevoir le poteau support 130. Une tige de positionnement 144 est montée de façon mobile sur le dispositif de mesure de façon à pouvoir s'étendre dans l'ouverture de montage 142. Dans certains modes de réalisation, la tige de positionnement 144 est sollicitée dans une direction provoquant l'extension dans l'ouverture de montage de l'extrémité de la tige de positionnement. La figure 10 représente le dispositif de mesure 140 monté sur le poteau support 130. Une pluralité de trous de positionnement 132 sont formés dans le poteau support 130. L'extrémité de la tige de positionnement 144 sur le dispositif de mesure 140 est conçue pour être reçue dans chacun des trous de positionnement 132 sur le poteau support 130. La tige de positionnement 144 est sollicitée vers l'intérieur, vers la position illustrée sur la figure 8. Toutefois, un opérateur est capable de tirer la tige de positionnement 144 vers l'extérieur de telle sorte que le dispositif de mesure 140 puisse coulisser vers le haut et vers le bas le long du poteau support 130. Lorsque le dispositif de mesure 140 a été positionné de manière adjacente à l'un des trous de positionnement 132, l'opérateur relâche la tige de positionnement 144 et lui permet de se déplacer dans ce trou de positionnement 132. Ceci bloque le dispositif de mesure à un emplacement particulier sur la longueur du poteau support 130. Le mécanisme décrit ci-dessus permet de déplacer le dispositif de mesure 140 le long du poteau support 130 en une pluralité de positions prédéterminées. L'engagement entre la tige de positionnement 144 sur le dispositif de mesure 140 et les trous de positionnement 132 sur le poteau support 130 assure que le dispositif de mesure vient au repos exactement dans la même position prédéterminée à chaque fois que la tige de positionnement 144 est reçue dans l'un des trous de positionnement 132. Pour s'assurer que le dispositif de mesure est positionné dans les mêmes positions reproductibles au-dessus de la première partie de pièce de serrage 120 à chaque fois que le dispositif de mesure est assemblé, il est souhaitable de s'assurer que le poteau support 130 est toujours installé dans la première partie de pièce de serrage 120 à la même profondeur à chaque fois que le dispositif de mesure est réassemblé. Ceci peut être réalisé en s'assurant que le poteau support 130 est toujours entièrement enfoncé dans l'ouverture cylindrique dans la première partie de la pièce de serrage 120 à chaque fois que le dispositif de mesure est réassemblé. Dans certains modes de réalisation, l'extrémité de la vis à serrage manuel 126 peut être installée dans une ouverture ou une gorge dans le poteau support 130 pour s'assurer qu'elle est convenablement positionnée et installée dans la première partie de pièce de serrage 120. Comme illustré sur les figures 8 et 9, le dispositif de mesure comporte un premier bras 146 avec un premier doigt de contact 148 et un second bras 150 avec un second doigt de contact 152. Un bras ou les deux bras sont mobiles dans la direction des flèches A par rapport au corps principal du dispositif de mesure 140. Le dispositif de mesure 140 comporte également un dispositif d'affichage 154 fournissant une indication de la distance entre le premier doigt de contact 148 et le second doigt de contact 152.

Comme illustré sur la figure 10, le dispositif de mesure 140 peut être déplacé dans chacune des multiples positions prédéterminées définies par les trous de positionnement 132 sur le poteau support 130. Une fois positionné à un emplacement prédéterminé, le premier bras et/ou le second bras 150 sont déplacés vers l'intérieur de telle sorte que le premier doigt de contact 148 vienne en prise avec un bord d'attaque ou de fuite d'une aube de turbine 100 et le second doigt de contact 152 vienne en contact avec l'autre bord de l'aube de turbine 100. Le dispositif d'affichage 154 fournit alors une indication de la longueur de corde de l'aube de turbine à cette hauteur prédéterminée au-dessus de la base de l'aube de turbine. Comme expliqué ci-dessus, et comme illustré sur la figure 3, une aube de turbine est en torsion entre la base de l'aube et le haut de l'aube. En conséquence, pour obtenir une mesure de corde précise à tous les emplacements de la longueur de l'aube, il est nécessaire de faire légèrement tourner le dispositif de mesure lorsque le dispositif de mesure se déplace vers le haut de la base de l'aube de turbine vers le sommet. Ceci maintient les premier et second bras 146, 150 du dispositif de mesure 140 approximativement parallèles à l'axe longitudinal central de l'aube de turbine. Comme illustré sur les figures 6 et 10, les trous de positionnement 132 sur le poteau support 130 sont orientés dans une pluralité d'orientations différentes en rotation autour de l'axe central du poteau support 130. En conséquence, à chaque fois que le dispositif de mesure 140 est déplacé dans l'une des positions prédéterminées et que la tige de positionnement 144 est insérée dans l'un des trous de positionnement 132, le dispositif de mesure 140 est positionné dans une nouvelle orientation en rotation par rapport à l'aube de turbine 100. En formant les trous de positionnement 132 avec différentes orientations en rotation autour de l'axe central du poteau support 130, il est possible de maintenir le dispositif de mesure 140 convenablement orienté par rapport à la face de l'aube, en dépit du fait que l'aube est en torsion vers le haut à partir de la base. Puisque les trous de positionnement 132 dans le poteau support 130 doivent être orientés dans des positions différentes en rotation pour tenir compte de la torsion d'une aube, il est nécessaire de tenir compte des caractéristiques spécifiques d'une simple aube de turbine lorsqu'on décide de la manière d'orienter les trous de positionnement 132. En conséquence, un poteau support différent sera vraisemblablement créé pour chaque conception d'aube. Toutefois, dans certaines circonstances limitées, par exemple lorsque deux aubes différentes ont des caractéristiques de torsion très similaires, il est possible d'utiliser le même poteau support avec les deux aubes. Lorsqu'un moteur de turbine fait l'objet d'une opération de maintenance, un dispositif comme décrit ci-dessus peut être utilisé par le personnel de maintenance pour effectuer une série de mesures sur des aubes sélectionnées pour déterminer s'il s'est produit une quelconque érosion significative ou une autre modification de la forme des aubes. Pour ce faire, un opérateur démonte d'abord le dispositif de mesure 140 du poteau support 130 et enlève le poteau support 130 de l'une des parties de pièce de serrage. L'opérateur déplace ensuite les première et seconde parties de pièce de serrage 120, 121 en position autour de la base de l'aube devant être mesurée. Comme mentionné ci-dessus, ceci est généralement réalisé en insérant les parties de pièce de serrage entre deux aubes de stator adjacentes sur le compresseur ou la section de turbine du moteur, puis en les serrant autour de l'une des aubes de la première rangée d'aubes rotatives. Dans certains cas, il peut s'avérer nécessaire de démonter complètement la première partie de pièce de serrage de la seconde partie de pièce de serrage.

Dans d'autres cas, par exemple lorsque une extrémité de la première partie de pièce de serrage est articulée sur une extrémité de la seconde partie de pièce de serrage, il est possible de laisser les première et seconde parties de pièce de serrage au moins partiellement fixées l'une à l'autre lorsqu'elles sont positionnées de part et d'autre de la base d'une aube. Dans tous les cas, les parties de pièce de serrage sont alors fixées à la base de l'aube rotative. L'opérateur monte ensuite le poteau support 130 sur l'une des parties de pièce de serrage. Enfin, le dispositif de mesure 140 est monté sur le poteau support 130. Dans un grand nombre de cas, il est possible de monter le dispositif de mesure 140 sur le poteau support avant que le poteau support traverse les aubes de stator adjacentes et soit monté sur la partie de pièce de serrage. Lorsque le dispositif de mesure est entièrement assemblé, un opérateur peut effectuer une série de mesures sur l'aube sur laquelle est monté le dispositif. Celles-ci peuvent inclure le positionnement du dispositif de mesure dans la position prédéterminée la plus basse sur le poteau support 130, puis l'exécution d'une série de mesures de corde dans chaque position prédéterminée sur la longueur du poteau support. À titre de variante, les mesures peuvent commencer en haut de l'aube et l'opérateur peut poursuivre vers le bas, en effectuant des mesures dans chacune des positions prédéterminées. À chaque fois que les bras 146, 150 du dispositif de mesure sont amenés en prise avec les bords d'attaque et de fuite de l'aube 100, comme illustré sur les figures 10 et 11, la mesure de la longueur de corde est affichée sur le dispositif d'affichage 154. L'opérateur peut lire visuellement la mesure et enregistrer la mesure. Dans d'autres modes de réalisation, le dispositif de mesure peut être couplé électriquement à un dispositif d'affichage extérieur indiquant la mesure de corde. Dans ce cas, le dispositif d'affichage extérieur peut être positionné entièrement à l'extérieur de la turbine, ce qui le rend plus facile à lire. Dans encore d'autres modes de réalisation, le dispositif de mesure peut être couplé électriquement à un dispositif d'enregistrement qui enregistre et mémorise automatiquement les mesures.

Les mesures effectuées à un premier instant peuvent être comparées à des mesures correspondantes effectuées à un second instant. Puisque les mesures sur chaque aube sont effectuées dans des positions reproductibles prédéterminées, les mesures peuvent être comparées entre elles pour déterminer si une quelconque dégradation significative du matériau des aubes s'est produite. Dans certains cas, les aubes d'un compresseur ou d'une section de turbine peuvent être numérotées. Dans ce cas, les mesures de longueur de corde sont enregistrées en fonction du numéro d'aube spécifique. En enregistrant les mesures par rapport à une aube spécifique, on est capable de comparer des mesures effectuées à un instant sur une aube particulière à des mesures effectuées sur la même aube à un second instant. Ceci permet de déterminer l'importance dont les mesures ont varié pour cette aube spécifique pendant le temps compris entre les mesures. Si les aubes ne peuvent pas être identifiées individuellement, les mesures effectuées sur plusieurs aubes à un premier instant peuvent être moyennées. Un second ensemble de mesures, effectuées à un second instant, peut être également moyenné.

D'autre part, la différence entre les valeurs moyennes fournit une indication de l'importance dont les aubes ont varié pendant le temps compris entre les mesures. Si l'on calcule les moyennes des mesures spécifiques, on peut calculer une valeur moyenne différente pour les mesures à chaque hauteur prédéterminée au-dessus de la base. D'autre part, les moyennes à chaque niveau de hauteur à un premier instant peuvent être comparées à la moyenne à chaque niveau de hauteur à un second instant. On est ainsi capable de déterminer l'importance de la variation des mesures moyennes à chaque hauteur.

D'autre part, plutôt que de comparer des mesures d'aubes réelles ou moyennes d'un premier instant aux mêmes mesures à un second instant, on peut comparer les mesures réelles ou moyennes aux dimensions des aubes lorsqu'elles ont été installées pour la première fois. Puisqu'une turbine classique comporte un grand nombre d'aubes rotatives dans chaque rangée, la mesure de toutes les aubes de la première rangée peut prendre beaucoup plus de temps que nécessaire. Alternativement, pendant un cycle de mesure, l'opérateur peut mesurer uniquement un pourcentage du nombre total d'aubes dans une rangée d'aubes. Si un nombre réduit d'aubes est mesuré, les opérateurs peuvent mesurer les aubes dans des positions qui sont espacées autour de la circonférence de la turbine. Si par exemple les opérateurs prévoient de ne mesurer que 10 des aubes, ils peuvent s'assurer que les dix aubes qui sont mesurées sont espacées de manière approximativement égale autour de la circonférence de la turbine, plutôt que de simplement mesurer les aubes qui sont toutes adjacentes les unes aux autres. La figure 12 représente un autre mode de réalisation de la partie de serrage d'un dispositif de mesure. Ce mode de réalisation est destiné à être positionné rapidement plus facilement autour de la base d'une aube de turbine pendant une opération de mesure. Comme illustré sur la figure 12, une première partie de pièce de serrage 170 est fixée à une seconde partie de pièce de serrage 172 par une liaison articulée permettant de faire pivoter la seconde partie de pièce de serrage 172 autour d'un axe de pivotement 173 sur la première partie de pièce de serrage 170. De plus, un dispositif à ouverture rapide 175 est fixé à une attache 174 passant entre la première partie de pièce de serrage 170 et la seconde partie de pièce de serrage 172. Le dispositif à ouverture rapide 175 permet à un opérateur d'ouvrir rapidement et facilement les extrémités libres de la première partie de pièce de serrage 170 et de la seconde partie de pièce de serrage 172. À ce moment, on peut faire pivoter les deux parties de pièce de serrage en les éloignant l'une de l'autre pour les enlever d'une aube ou de telle sorte que les parties de pièce de serrage peuvent être ajustées autour de la base d'une nouvelle aube. Lorsque les première et seconde parties de la pièce de serrage sont ajustées autour de la base d'une aube, l'attache 174 et le dispositif à ouverture rapide 175 permettent de rapprocher les deux parties de pièce de serrage pour les serrer sur la base de l'aube. Le matériau de la première partie de pièce de serrage 170 est profilé de manière à venir en butée sur une première face et un premier bord de l'aube 100 et le bord opposé de l'aube vient au repos dans un coin incliné 177 de la seconde partie de pièce de serrage 172. Ceci permet de positionner de manière reproductible le mécanisme de serrage sensiblement au même emplacement sur la base d'une pluralité d'aubes de turbine de forme identique. La figure 13 illustre encore un autre mode de réalisation d'un mécanisme de serrage. Dans ce mode de réalisation, la première partie de pièce de serrage 221 et la seconde partie de pièce de serrage de 120 possèdent toutes deux des coins profilés 225, 227, qui sont conçus pour venir en prise avec les bords d'attaque et de fuite d'une pluralité d'aubes de forme identique 100. Une première attache 222 et une seconde attache 224 sont utilisées pour serrer ensemble les deux pièces du mécanisme et pour les rapprocher des faces opposées de l'aube de turbine 100. Bien que les figures 7, 12 et 13 illustrent divers modes de réalisation différents du mécanisme de serrage, on peut également utiliser des mécanismes de serrage différents ayant des formes différentes, des nombres de pièces différentes et des attaches différentes. On peut utiliser une quelconque combinaison d'éléments pouvant être serrés de manière reproductible sur la base d'une aube de turbine sensiblement dans la même position et orientation. De plus, bien que les modes de réalisation décrits ci-dessus soient configurés pour effectuer un serrage sur la base d'une aube rotative, d'autres modes de réalisation peuvent être configurés pour effectuer un serrage à d'autres emplacements sur une aube fixe. Le point important est que la pièce de serrage soit capable de serrer de manière répétée une aube sensiblement au même emplacement et orientation. D'autre part, dans le mode de réalisation décrit ci-dessus et illustré sur les figures 6 à 12, le dispositif de mesure 140 est conçu pour mesurer la longueur de corde d'une aube. La figure 14 illustre un autre mode de réalisation conçu pour mesurer l'épaisseur d'une aube. Comme représenté sur la figure 14, le dispositif de mesure 240 comporte toujours une ouverture de montage 242 qui est conçue pour recevoir un poteau support 130. Une tige de positionnement 244 est conçue pour venir en prise dans des trous de positionnement 132 sur le poteau support 130. Dans ce mode de réalisation, le dispositif de mesure comporte une première jauge d'épaisseur 220 et une seconde jauge d'épaisseur 250. La seconde jauge d'épaisseur 250 est positionnée sur un bras en forme de C qui comporte une première section 246, une deuxième section 247 et une troisième section 248. L'un ou l'autre parmi la première jauge d'épaisseur 220 et la seconde jauge d'épaisseur 250 est conçue de manière à ce qu'elles se rapprochent l'une de l'autre et/ou s'éloignent l'une de l'autre pour faire varier l'espacement entre la première jauge d'épaisseur 220 et la seconde jauge d'épaisseur 250. Un dispositif d'affichage situé sur le dispositif de mesure 240 indique l'espacement entre la première jauge d'épaisseur 220 et la seconde jauge d'épaisseur 250. Un dispositif de mesure comme illustré sur la figure 14 peut être utilisé pour mesurer l'épaisseur d'une aube à une pluralité de hauteurs différentes sur l'aube, de façon similaire aux mesures de longueur de corde décrites avec les modes de réalisation précédents. Dans chacun des modes de réalisation décrits ci-dessus, il était nécessaire qu'un opérateur déplace physiquement le dispositif de mesure le long du poteau support 130 pour déplacer le dispositif de mesure dans les positions prédéterminées. Dans d'autres modes de réalisation, le dispositif de mesure peut être conçu avec un mécanisme d'entraînement déplaçant automatiquement le dispositif de mesure à des emplacements prédéterminés différents le long d'un poteau support.

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 15, un poteau support 330 est toujours monté sur un mécanisme de serrage 310 serré sur la base d'une aube. Ce mode de réalisation comporte également une vis à serrage manuel 326 permettant de fixer le poteau support 330 sur la base de montage 310. Comme avec les modes de réalisation précédents, le mécanisme de montage fixant le poteau support 330 à la base de serrage 310 peut assurer que le poteau support 330 est toujours monté dans la même orientation en rotation par rapport à la base de montage 310. Dans ce mode de réalisation, un engrenage à crémaillère 332 est formé sur la surface extérieure du poteau support 330. L'engrenage à crémaillère parcourt un trajet en spirale ou en hélice sur l'extérieur du poteau support 330. Un poteau support 330 comme illustré sur la figure 15 est utilisé avec un dispositif de mesure 240 incluant un engrenage à pignon conçu pour venir en prise avec l'engrenage à crémaillère 332 sur le poteau support 330. Un mécanisme d'entraînement incluant un moteur électrique est fixé à l'engrenage à pignon pour faire tourner l'engrenage à pignon et ainsi entraîner le dispositif de mesure le long du poteau support 330. Puisque l'engrenage à crémaillère 332 décrit une spirale sur l'extérieur du poteau support 330, le dispositif de mesure tourne progressivement à mesure qu'il se déplace le long du poteau support pour assurer que le dispositif de mesure est convenablement en prise avec les surfaces mesurées d'une aube de turbine se déformant.

La figure 16 illustre un schéma par blocs d'un dispositif de mesure 400 pouvant être utilisé avec un poteau support 330 comportant un engrenage à crémaillère 332, comme illustré sur la figure 15. Le dispositif de mesure 400 comporte un dispositif de mesure 402 conçu pour mesurer un certain aspect d'une aube de turbine, par exemple la longueur de corde ou l'épaisseur. Le dispositif de mesure 400 comporte également une unité d'entraînement 408 incluant un moteur et un engrenage à pignon conçu pour venir en prise avec l'engrenage à crémaillère 332 sur le poteau support 330. Le dispositif de mesure 400 comporte également un contrôleur de mouvement 406 qui commande l'unité d'entraînement 408 de telle sorte que le dispositif de mesure 400 soit déplacé dans une pluralité de positions prédéterminées sur le poteau support 330. Le dispositif de mesure 400 peut également inclure une unité de mémoire 404. On peut utiliser l'unité de mémoire pour enregistrer les informations nécessaires pour faciliter la commande de l'unité d'entraînement 408 par le contrôleur de mouvement 406, de telle sorte que le dispositif de mesure 400 soit déplacé dans une pluralité de positions prédéterminées. De plus, on peut utiliser la mémoire 404 pour enregistrer les mesures effectuées sur les aubes.

Le mode de réalisation illustré sur la figure 16 comporte également un enregistreur de données 500, couplé au dispositif de mesure 400. L'enregistreur de données 500 comporte un processeur 502, un logiciel de base 504 et une mémoire de données 508.

L'enregistreur de données 500 peut également inclure un contrôleur de mouvement 506. Dans certains modes de réalisation, le dispositif de mesure 402 fournit en sortie des résultats de mesure qui sont envoyés à la mémoire de données 508 de l'enregistreur de données 500.

L'enregistreur de données 500 peut également fournir des instructions au dispositif de mesure par l'intermédiaire du contrôleur de mouvement 506 pour provoquer le déplacement du dispositif de mesure 400 dans différentes positions prédéterminées le long d'un poteau support.

Dans certains modes de réalisation, il est possible de mettre à jour le logiciel de base 504 de l'enregistreur de données et aussi la mémoire 404 et le contrôleur de mouvement 406 du dispositif de mesure, de façon à pouvoir effectuer des mesures sur différents types d'aube de turbine. Il est également possible de reconfigurer le logiciel de base et les divers contrôleurs de façon à pouvoir effectuer les mesures dans différentes positions prédéterminées sur la longueur d'aubes de turbine différentes. Dans la description précédente, on a supposé que les mesures étaient effectuées sur des aubes rotatives d'un moteur à turbine. Le même dispositif de mesure de base peut également être utilisé pour effectuer des mesures sur les aubes de stator d'un moteur à turbine. Dans la description précédente, la longueur de corde et l'épaisseur des aubes ont été mesurées par le dispositif de mesure.

Toutefois, dans d'autres modes de réalisation, le dispositif de mesure peut être configuré pour obtenir des mesures de différents aspects des aubes ou des aubes de stator. D'autre part, dans la description précédente, le dispositif de mesure utilisait des jauges d'épaisseur venant réellement en contact avec une aube ou une aube de stator pour effectuer une mesure. Dans d'autres modes de réalisation, on peut utiliser des types différents de dispositifs de mesure. Par exemple, on peut remplacer les dispositifs de mesure à contact décrits ci-dessus par des dispositifs de mesure optiques et des dispositifs de mesure à laser.

Bien que la description ci-dessus ait été fournie dans le contexte d'un moteur à turbine utilisé dans l'industrie de la génération d'énergie, les dispositif de mesure décrits peuvent également être utilisés sur des moteurs à turbine utilisés sur des aéronefs, sur des compresseurs axiaux autonomes, sur des turbines à vapeur, sur des éoliennes et sur une diversité d'autres turbines et compresseurs incluant des aubes fixes et rotatives.

Liste des pièces

moteur de turbine 1 section de compresseur 10 chambre de combustion 20 section de turbine 30 aube 100 bord d'attaque 102 bord de fuite 104 base 105 sommet 107 base de montage 110 première partie de pièce de serrage 120, 170, 221 seconde partie de pièce de serrage 121, 172, 220 attaches de pièce de serrage 122, 124 pattes d'espacement 123, 125 vis à serrage manuel 126 coin en forme de L 127 poteau support 130 trous de positionnement 132 dispositif de mesure 140, 240, 400 ouverture de montage 142 tige de positionnement 144 premier et second bras 146, 150 premier doigt de contact 148 second doigt de contact 152 dispositif d'affichage 154 axe de pivotement 173 attache 174 dispositif à ouverture rapide 175 coin incliné 177 première jauge d'épaisseur 220 seconde attache 224 coins profilés 225, 227 première section 246 deuxième section 247 seconde jauge d'épaisseur 250 base de montage 310 poteau support 330 engrenage à crémaillère 332 unité de mémoire 404 contrôleur de mouvement 106, 406, 506 unité d'entraînement 408 enregistreur de données 500 processeur 502 logiciel de base 504

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure d'aube de turbine, comprenant : une pièce de serrage configurée pour serrer de manière amovible une aube de turbine ; un guide pouvant être monté de manière amovible sur la pièce de serrage ; et un dispositif de mesure pouvant être monté de manière mobile sur le guide, dans lequel le dispositif de mesure est configuré pour mesurer un aspect de l'aube de turbine.
2. 2. Dispositif de mesure d'aube de turbine selon la revendication 1, dans lequel la pièce de serrage comprend : une première partie de pièce de serrage configurée pour venir en prise avec une première partie d'une aube de turbine ; une seconde partie de pièce de serrage configurée pour venir en prise avec une seconde partie d'une aube de turbine ; et un mécanisme de fixation sollicitant la première partie de pièce de serrage vers la seconde partie de pièce de serrage de façon à pouvoir serrer une aube de turbine entre la première partie de pièce de serrage et la seconde partie de pièce de serrage.
3. 3. Dispositif de mesure d'aube de turbine selon la revendication 2, dans lequel le mécanisme de fixation comprend : une articulation couplant une première extrémité de la première partie de pièce de serrage à une première extrémité de la seconde partie de pièce de serrage ; et une attache couplant une seconde extrémité de la première partie de pièce de serrage à une seconde extrémité de la seconde partie de pièce de serrage, dans lequel l'attache est configurée pour rapprocher les secondes extrémités des première et seconde parties de pièce de serrage.
4. 4. Dispositif de mesure d'aube de turbine selon la revendication 3, dans lequel l'attache comporte un mécanisme à ouverture rapide permettant de désaccoupler rapidement la seconde extrémité de la première partie de pièce de serrage de la seconde extrémité de seconde partie de la pièce de serrage.
5. 5. Dispositif de mesure d'aube de turbine selon la revendication 2, dans lequel au moins la première partie de pièce de serrage ou la seconde partie de pièce de serrage comporte une surface d'engagement d'aube facilitant le montage de la pièce de serrage dans une position reproductible sur une aube de turbine ayant une forme prédéterminée.
6. 6. Dispositif de mesure d'aube de turbine selon la revendication 1, dans lequel le guide comporte un mécanisme de positionnement configuré pour positionner le dispositif de mesure à une pluralité d'emplacements prédéterminés le long du guide.
7. 7. Dispositif de mesure d'aube de turbine selon la revendication 6, dans lequel le mécanisme de positionnement est configuré pour positionner le dispositif de mesure à une pluralité d'emplacements prédéterminés par rapport à la pièce de serrage.
8. 8. Dispositif de mesure d'aube de turbine selon la revendication 7, dans lequel le mécanisme de positionnement est également configuré pour positionner le dispositif de mesure dans une pluralité d'orientations en rotation prédéterminées par rapport à la pièce de serrage.
9. 9. Dispositif de mesure d'aube de turbine selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de mesure est configuré pour mesurer la longueur de corde d'une aube de turbine.
10. 10. Dispositif de mesure d'aube de turbine selon la revendication 9, dans lequel le guide est configuré pour positionner le dispositif de mesure à une pluralité de hauteurs prédéterminéesau-dessus de la base de l'aube de telle sorte que le dispositif de mesure puisse mesurer la longueur de corde de l'aube à une pluralité correspondante de hauteurs au-dessus de la base de l'aube.