KR101467178B1 - 열적 측정을 제공하도록 구성된 터빈 구성요소 - Google Patents

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비나이 존나라가다
데이비드 제이. 미첼
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지멘스 에너지, 인코포레이티드
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Abstract

가스 터빈 구성요소(49)는 가스 터빈의 고온 연소 환경에서 열적 측정치를 나타내는 복수의 신호를 제공하도록 구성된다. 열전쌍 배열체는 구성요소의 두께 내에 배치된 제1 열전쌍 다리부(50)를 포함한다. 두 개 또는 세 개 이상의 열전쌍 다리부(52, 53, 54)는 각각 전자동기력(emf) 기반 전압 같은 각각의 전기 신호로 각각의 열 구배를 변환하기 위해 제1 다리부를 따른 독립적 열전쌍 접합부(56, 57, 58, 59)를 형성하도록 제1 다리부에 각각 전기적으로 연결된다. 열전쌍 배열체는 터빈 구성요소의 영역 위의 열 유속을 계산하도록 서모그래픽 시스템(70)과 조합하여 사용될 수 있다.

Description

열적 측정을 제공하도록 구성된 터빈 구성요소 {TURBINE COMPONENT INSTRUMENTED TO PROVIDE THERMAL MEASUREMENTS}
관련 출원
본 출원은 2008년 8월 1일자인 미국 가출원 제61/085,645호 및 미국 가출원 제61/085,654호의 출원일의 이득을 주장하는 2008년 12월 3일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/327,058호의 부분 연속 출원이다. 본 출원은 2010년 1월 29일자인 미국 가출원 제61/299,742호의 출원일의 이득을 추가로 주장한다. 전술한 출원은 인용에 의해 본원에 포함된다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 가스 터빈에 관한 것으로, 특히, 가스 터빈의 고온 연소 환경의 열적 측정치를 나타내는 복수의 신호를 제공하도록 구성된 가스 터빈 구성요소에 관한 것이다.
초고온에서 동작하는 현대식 가스 터빈의 중요한 가동성 구성요소의 구조적 완전성을 실시간 측정하는 데 대한 수요가 증가하고 있다. 또한, 미래의 가스 터빈을 위한 요구는 언제나 더 높은 동작 온도를 요구하고 있다. 그러나, 장기적으로 검증된 센서 기능이 없다는 것과 함께 이들 터빈에서 조우하는 유해한 터빈 환경은 이들 목적들을 충족시키기 어렵게 한다. 고온 가스 경로에 노출된 재료는 그 설계 여유에 더욱 근접하게 동작되며, 이는 동작 동안 재료의 상태를 감시하기 위해 정확하고 신뢰성있는 센서의 개발을 필요로 한다. 수명 예측 도구는 실험실에서 생성된 데이터를 사용하는 반면, 내장 센서에 의한 능동적 감시는 재료 파괴, 재료 열화에 기인한 기능 소실 및 코팅 박리 또는 균열 또는 파쇄의 물리학에 대한 더 양호한 이해를 가능하게 한다. 터빈은 통상적으로 회전 요소 상의 높은 원심력 및 높은 온도에 가변적으로 노출되는 광범위한 구성 재료를 포함하며, 이는 종종 고 전도성 금속 재료에 의해 둘러싸여지는 경우가 많다.
검증된 신뢰성을 갖는 온도 센서는 열전쌍이다. 원론적으로, 유사하지 않은 금속으로 이루어진 두 개의 전도체가 양 단부에서 결합될 때, 열전기 회로가 형성된다. 이 회로의 단부 중 하나가 가열될 때, 열 전기 회로 내에서 흐르는 연속적 전류가 존재한다. 토마스 제벡(Thomas Seebeck)은 1821년에 이를 발견하였다. 이 회로가 중심에서 파괴되는 경우, 고온 개방 회로 전압(제벡 전압)은 두 개의 금속의 복합체 및 접합부 온도의 함수이다. 이런 회로는 열전쌍이라 알려져 있다.
대부분의 열전쌍이 와이어로 이루어진다. 예로서, 유형 S 열전쌍 같은 표준 열전쌍은 하나의 와이어 다리부를 위한 순수 백금 와이어와, 제2 와이어 다리부를 위한 대략 90% 백금 및 10% 로듐의 합금으로 이루어진다. 표준 종래 기술 열전쌍의 다른 예는 유형 R 열전쌍이며, 이는 95% 팔라듐과 5% 로듐으로 구성되는 합금으로 이루어진 하나의 와이어 다리부를 가지며, 제2 와이어 다리부는 87% 백금 및 13% 로듐으로 구성된 합금으로 이루어진다. 이들 합금 조합은 열전쌍이 와이어로 이루어질 때 양호하게 동작하며, 와이어의 길이를 따른 성분의 비율은 일정하다. 이는 열전쌍 다리부가 박막 구조에 증착될 때의 경우에는 반드시 그렇지는 못하다. 예로서, 합금(예를 들어, 백금-10% 로듐)이 증착될 때, 열전쌍 다리부의 길이를 따른 조성 변동이 발생한다. 말하자면, 10% 로듐은 모든 장소에 균등하게 분포되지 않으며, 이는 열전쌍의 성능의 편차를 유발한다.
따라서, 신뢰성있고 가스 터빈의 유해 환경을 견딜 수 있는 열전쌍이 필요하다. 열전쌍은 온도가 1300℃보다 클 수 있는 터빈 고온 가스 경로 섹션에서 기능할 필요가 있으며, 열전쌍이 구성요소의 수명 또는 성능에 대한 최소한의 영향을 가지는 것도 필요하다.
본 발명의 양태는 이하를 보여주는 도면을 참조로 이하의 설명에서 설명된다.
도 1은 열전쌍 같은 센서가 그 위에 형성되어 있는 터빈 블레이드의 사시도이다.
도 2는 블레이드 상의 열 배리어 코팅 상에 형성된 본 발명의 양태에 따른 박막 열전쌍을 도시하는 터빈 블레이드의 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 양태에 따른 박막 열전쌍의 평면도이다.
도 4a는 블레이드 상의 열 배리어 코팅(TBC) 상의 고온 유전체 위에 형성된 본 발명의 예시적 실시예에 따른 열전쌍을 도시하는 터빈 블레이드의 부분 단면도이다.
도 4b는 TBC 층 아래에, 그리고, 블레이드의 기판 상에 직접적으로 증착된 고온 유전체 위에 형성된 본 발명의 예시적 실시예에 따른 열전쌍을 도시하는 터빈 블레이드의 부분 단면도이다.
도 4c는 TBC 층 내에 형성된 본 발명의 예시적 실시예에 따른 열전쌍을 도시하는 터빈 블레이드의 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 양태에 따른 TBC 층 위 또는 아래에서 고온 유전체 위에 증착된 박막 열전쌍의 평면도이다.
도 6은 온도가 증가할 때 단원소 열전쌍의 예시적 성능을 도시하는 그래프이다.
도 7은 표준 S 유형 열전쌍에 비교한 단원소 열전쌍의 예시적 성능을 도시하는 그래프이다.
도 8은 터빈 구성요소의 관련 영역 위의 열전쌍 접합부의 그리드로부터 다수의 열적 측정을 취득하기 위해 필요한 인터페이스 리드의 수의 유리한 감소를 돕는, 공통적으로 공유된 열전쌍 다리부를 포함하는 열전쌍 배열의 예시적 실시예의 평면도이다.
도 9 내지 도 11은 도 8에 도시된 바와 같은 공통적으로 공유된 열전쌍 다리부를 포함하는 각각의 열전쌍 배열체의 예시적 실시예의 개략도이다. 일 실시예 용례에서, 각각의 열전쌍 배열체는 터빈 구성요소의 관련 영역 위의 열 유속(heat flux)을 계산하기 위한 열상 시스템(thermographic system)과 연계하여 사용될 수 있다.
박막 기술의 개발로, 고체 표면 온도를 위한 표준 와이어 열전쌍에 비한 박막 열전쌍의 다수의 장점이 존재한다는 것이 인지되었다. 그 낮은 질량은 매우 신속한 응답을 제공하며, 막의 두께는 와이어 센서에 비해 표면의 대류성 열 전달 특성을 교란시키지 않으며, 작은 크기는 복잡한 전자 제조 기술에 매우 경쟁력있다. 또한, 터빈 구성요소에 부착될 때, 박막 센서의 낮은 질량은 터빈 회전에 의해 열전쌍 상에 부여되는 원심력에 기인한 문제를 생성하지 않는다. 또한, 박막 센서는 터빈 구성요소의 비평면형 표면에 대한 합치를 가능하게 한다. 추가적으로, 유해 터빈 환경에서 중요한 가동성 구성요소 상의 박막 센서 구현은 동작 동안 조건-기반 감시를 위한 데이터의 양호한 소스를 제공한다. 이들 열전쌍은 작동 중인 부분의 신뢰성있는 감시를 가능하게 하는 실시간 온도 프로파일을 제공한다. 박막 센서의 한가지 이런 계열은 단원소 열전쌍이다. 단원소 열전쌍은 각각 서로 다른 단일 원소 재료(예를 들어, 백금, 팔라듐, 로듐 또는 이리듐 같은 귀금속)로 이루어진다. 달리 말하면, 단원소 열전쌍은 유형 S 및 유형 R 와이어 열전쌍에서와 같이 합금화된 와이어의 다리부를 사용하지 않는다.
열전쌍의 두 개의 다리부를 위한 순수 백금 및 순수 팔라듐 금속은 터빈 구성요소(예를 들어, 블레이드) 상에 증착된 하부 세라믹 열 배리어 코팅(TBC)의 것과 그 열확장계수(Coefficient of Thermal Enxpension; CTE)의 불일치가 미소하기 때문에 사용될 수 있다. 또한, 이들 금속의 순도(즉, 이들은 단원소성이다)에 기인하여, 열전쌍의 성능의 변동의 원인이 되는, 증착된 열전쌍 라인의 길이를 따른 화학적 변동이 매우 미소하다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "순수" 또는 "단원소"는 99wt% 이상의 순도 레벨을 의미한다. 이들 금속을 사용하는 추가적 장점은 그 양호한 산화 특성 및 높은 용융점(예를 들어, 백금은 1769℃)을 포함하며, 이는 고온 연소 가스 경로 환경에 직접적으로 노출될 수 있는 TBC의 상단 표면 상에 열전쌍이 증착될 수 있게 한다.
실시간 온도 데이터의 수집이 가능한 하나의 예시적 구성의 가동성 터빈 구성요소가 도 1에 도시되어 있으며, 여기서, 가스 터빈(11)의 터빈 블레이드(10)에는 열전쌍(12)으로부터 터빈(11) 외부의 수신기 회로(미도시)로 유도되는 데이터를 처리 및 전송하는 회로(16)로 이어지는 전도체(14) 및 열전쌍(12)이 그 위에 장착되어 있다. 예시적 회로(16)는 발명의 명칭이 "SMART COMPONENT FOR USE IN AN OPERATING ENVIRONMENT"인 공개된 미국 특허 출원 공보 US 2005/0198967 A1에 개시되어 있다.
이제 도 2를 참조하면, 금속 블레이드를 덮는 TBC(20) 위에 형성되어 있는, 본 발명의 일 예시적 실시예에 따른 박막 열전쌍(12)이 그 위에 장착되어 있는 터빈 블레이드(10)의 일부의 단면도가 도시되어 있다. 블레이드(10)의 기저 기판(22)의 위에는 본드 코트(24)가 형성되어 있으며, 이는 TBC(20)를 기판으로부터 분리시키고, 둘 사이의 양호한 결합을 보증한다.
도 3은 일 예시적 실시예에 따른 열전쌍(12)의 평면도이다. 제1 다리부(26)는 순수 백금으로 형성되고, 제2 다리부(28)는 순수 팔라듐으로 형성될 수 있다. 두 개의 다리부(26, 28)의 제1 단부들은 지점(30)에서 함께 결합되며, 이 지점은 이들 두 다리부 사이의 저항성 접촉부를 구성하고, 열의 전기 신호(즉, 제벡 전압)로의 변환을 위한 고온 접합부를 형성한다. 접합 패드(32A, 32B)는 각각 다리부(26, 28)의 다른 단부 상에 형성되며, 이는 회로(16)로 전기 신호(즉, 제벡 전압)을 전송하도록 전도체(14)와의 전기적 접촉부의 구성을 가능하게 한다.
고온 터빈 환경(예를 들어, 800℃ 초과)에서의 다른 고려사항은 TBC 재료의 유전성/이온 전도성이다. 이트리아 안정화 지르코니아로 이루어지는 표준 TBC는 800℃를 초과하면 그 유전 강도를 소실할 수 있다. 따라서, TBC(20)로부터 열전쌍(12)을 전기적으로 절연하기 위해 세라믹 절연체 코팅(34)(도 4A)이 필요할 수 있으며, 이 절연체 코팅은 통상적으로 1100℃를 초과하여 유전 강도(0.5 메가 오옴보다 큰 고온 저항)를 제공할 수 있다. 다양한 산화물이 고온에서 이런 강도를 유지할 수 있다. 관련 일 예시적 조성은 이트륨 알루미늄 가넷("YAG")일 수 있으며, 이는 50 미크론 내지 250 미크론의 범위의 두께로 증착될 수 있고 고온에서(예를 들어, 1100℃ 초과) 열전쌍의 양호한 성능을 나타내었다.
TBC(20)의 유전성 전련체 코팅(34)의 단면도가 도 4A에 도시되어 있다. 특히, 유전성 절연체 코팅(34)은 TBC(20)로부터 열전쌍(12)을 물리적 및 전기적으로 분리시킨다. 본 발명의 대안 실시예가 도 4b에 도시되어 있으며, 이는 유전성 절연체 코팅(34)이 기판(22) 상에 직접적으로 증착되어 있고 열전쌍(12)이 유전성 절연체 코팅 위에 증착되어 있는 터빈 블레이드의 다른 부분을 예시하고 있다. 또한, 다른 유전성 절연체 코팅(35)(동일 재료 및 두께로 이루어진 것 같은)이 필요시 열전쌍(12) 위에 증착될 수 있다. 마지막으로, TBC 층(20)이 유전성 절연체 코팅(35) 위에(또는 직접적으로 열전쌍 위에) 배치될 수 있다. 따라서, 열전쌍(12)은 예로서, 구성요소 기판(22)의 온도를 직접적으로 감지하도록 구조체에 내장될 수 있다.
도 4c는 열전쌍(12)이 TBC 층(20) 내에 내장되어 있고, TBC 층(20) 내의 온도의 측정을 제공하기 위해 유전성 절연체 코팅(34, 35)의 층에 의해 TBC 재료(20)와의 접촉으로부터 전기적으로 절연되어 있는 터빈 블레이드의 또 다른 부분을 예시하는 예시적 실시예이다. 이런 구조체는 TBC 층(20)이 종래의 방식으로 형성되기 때문에 각각의 재료를 열적으로 분사함으로써 형성될 수 있다.
도 5는 도 4a의 열전쌍(12)의 평면도이며, 여기서는, 일 예시적 실시예에 따라서, 제1 다리부(26')가 순수 백금으로 형성되고, 제2 다리부(28')가 순수 팔라듐으로 형성될 수 있다. 두 개의 다리부(26', 28')는 두 다리부 사이의 저항성 접촉부를 형성하는 지점(30')에서 함께 결합된다. 접합 패드(32A', 32B')가 각각 다리부(26', 28')의 다른 단부 상에 형성되며, 이는 전도체(14)와의 전기 접촉부를 형성할 수 있게 한다.
도 6은 단원소 열전쌍의 예시적 성능(곡선(40))을 도시하는 그래프이다. 온도가 증가함에 따라, 열전쌍 전압(mv 단위의 제벡 전압)은 실질적으로 선형적으로 증가한다. 이들 열전쌍의 예시적 성능은 표준 유형 S 열전쌍(곡선 43)에 비교하여 곡선(41)으로 도 7에 도시되어 있다. 이러한 구성에서, 단원소 열전쌍 성능은 유형 S 열전쌍의 3도 이내에 있으며, 이는 양호한 상관성을 나타낸다.
다리부(32A, 32B)(또는 32A', 32B')와 전도체(14)는 공기 플라즈마 분사(APS), 고속 산소 연료(HVOF), 미니 HVOF, 용액 플라즈마 분사 또는 직접이나 보강 차폐식이나 건 노즐(gun nozzle) 디자인 중 어느 하나에 의한 냉간 분사 같은 다양한 증착 기술 중 임의의 것에 의해 블레이드(10) 상에 증착될 수 있다. 다른 예시적 증착 기술은 전자 비임 물리 기상 증착(EBPVD), 화학 기상 증착(CVD), 펄스 레이저 증착, 미니 플라즈마, 직접 기록, 용액 또는 가스 기반 증착 프로세스일 수 있다. 일 예시적 실시예에서, 열전쌍(12)의 다리부는 25 미크론 내지 150 미크론 범위의 두께를 가질 수 있다. 다른 예시적 실시예에서, 열전쌍(12)의 다리부는 50 미크론 내지 100 미크론의 범위의 두께를 가질 수 있다. 일 예시적 실시예에서, 열전쌍(12)의 다리부는 0.25 mm 내지 4 mm의 범위의 폭을 가질 수 있다. 다른 예시적 실시예에서, 열전쌍(12)의 다리부는 0.5 mm 내지 2 mm의 범위의 폭을 가질 수 있다.
본 기술 분야의 숙련자는 도 2, 도 4a, 도 4b 및 도 4c의 단면 예시도가 대부분의 터빈 구성요소 상에 형성되는 바와 같은 평면형 기판, 굴곡형 또는 비평면형 표면 중 어느 하나를 나타내는 것으로 고려될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 대안적 예시적 실시예에 따라서, 제2 다리부(28 또는 28')는 투명 전도성 산화물(TCO)로 대체될 수 있고, 제1 다리부(26 또는 26')는 순수 백금으로 남아있을 수 있다. 이런 TCO는 주로 그 양호한 전기 전도성에 기인하여 제1 다리부로서 백금과 양호한 열전 응답을 제공한다. 다른 장점은 그 화학적 안정성이다. 이런 산화물의 예는 CuAlO2, In2O3-SnO2, ZnO로 도핑된 In2O3-SnO2, Ga2O3, CdIn2O4, Cd2SnO4 및 ZnO이다. 이 대안적 실시예는 1550℃를 초과하는 환경을 위해 최적화되어 있으며, 그 이유는 순수 팔라듐이 이 온도를 초과하면 연화 및 산화하기 시작하기 때문이다. 순수 팔라듐-산화물 열전쌍을 위한 예시적 성능 곡선이 도 6의 곡선(42)에 의해 도시되어 있다.
터빈 구성요소의 비평면형 표면 상에 박막 열전쌍을 제조하는 방법은 이하의 예시적 단계를 포함할 수 있다: 제1 마스크의 레이저 절단 및 비평면형 표면과의 합치를 위한 제1 마스크의 성형 단계로서, 제1 마스크는 열전쌍의 제1 원소를 한정하는 패턴 개구를 포함하는 단계; 제1 마스크의 패턴 개구 내의 제1 전도체의 증착 단계; 제2 마스크의 레이저 절단 및 비평면형 표면과의 합치를 위한 제2 마스크의 성형 단계로서, 제2 마스크는 열전쌍의 제2 원소를 한정하는 패턴 개구를 포함하는 제2 마스크 성형 단계; 및 제2 마스크의 패턴 개구 내에 제2 전도체를 증착하는 단계.
이하의 설명은 현재까지 설명된 기본적 구조 및 동작 양태 중 일부 상에서 이루어지며, 따라서, 이미 설명된 세부사항의 불필요한 반복을 줄이고 독자의 성가심을 줄이고자 한다.
도 8은 일반적으로 공유된 열전쌍 다리부를 포함하는 열전쌍 배열체(48)의 예시적 실시예의 평면도이며, 이는 터빈 구성요소(49), 예를 들어, 터빈 블레이드, 고정 베인 등의 관련 영역 위에 열전쌍 접합부의 그리드로부터 다수의 열 측정치를 취득하기 위해 필요한 인터페이스 리드의 수의 유리한 감소를 돕고 있다.
제1 열전쌍 다리부(50), 예를 들어, 박막 열전쌍 다리부는 터빈 구성요소의 두께 내에 배치될 수 있다. 제1 다리부(50)는 백금 같은 제1 재료로 구성될 수 있다. 두 개 또는 세 개 이상의 열전쌍 다리부, 예를 들어, 박막 열전쌍 다리부(52, 53, 54, 55)가 각각 제1 다리부(50)에 전기적으로 연결되어 각각의 열 구배의 각각의 전기 신호, 예를 들어, 전압 신호로의 변환을 위해 제1 다리부(50)를 따라 독립적 열전쌍 접합부(56, 57, 58, 59)의 그리드를 형성한다. 따라서, 본 예시적 실시예에서, 제1 열전쌍 다리부(50)는 열전쌍 다리부(52, 53, 54, 55)에 의해 공통적으로 공유되는 열전쌍 다리부를 구성한다.
일 예시적 실시예에서, 제1 다리부를 따른 열전쌍 접합부의 그리드는 구성요소의 영역에 총체적으로 걸쳐진다. 열전쌍 다리부(52, 53, 54, 55)는 제1 재료에 대하여 다른 재료로 이루어질 수 있다. 열전쌍 다리부를 위한 다양한 예시적 재료에 대한 설명은 앞서 제공되었으며, 여기서 반복하지 않는다. 이런 예시적 재료는 열전쌍 배열체(48)의 토폴로지가 이런 재료가 적절한 전자동기력(emf) 전압(제벡 원리)을 생성하고 추가로 주어진 터빈 구성요소의 적절한 온도 요건을 충족시키는 한 임의의 열전쌍 다리부 재료에 적용될 수 있기 때문에 예시적 개념으로 해석되어야 하며, 제한적 개념으로 해석되지 않아야 한다는 것을 인지할 수 있을 것이다.
도 8에 도시된 예시적 열전쌍 배열체는 제1 다리부(50)에 연결된 공용 인터페이스 패드(62)에 대하여 인터페이스 패드(60, 61, 62, 63, 64)에서 네 개의 별개의 전기 신호(예를 들어, 네 개의 별개의 생성 전압)을 제공하며, 이런 인터페이스 패드에 연결될 수 있는 단지 다섯 개의 인터페이스 리드(미도시)를 사용한다. 이에 비해, 공통적으로 공유된 열전쌍 다리부를 갖지 않는 전형적 열전쌍 배열체는 네 개의 서로 다른 전압 측정치를 획득하기 위해 네개 쌍의 인터페이스 리드를 포함한다. 본 발명의 이러한 양태는 임의의 수의 열전쌍 접합부에 한정되지 않으며, 따라서, 도 8에 예시된 열전쌍 접합부의 수는 예시적 개념으로 해석되어야 하며, 제한적 개념이 아니다.
도 9는 도 8에 관하여 설명된 바와 같은 공통적으로 공유된 열전쌍 다리부(50)를 포함하는 열전쌍 배열체(84)의 일 예시적 용례의 개략도이다. 열전쌍 배열체(84)는 터빈(73)의 터빈 구성요소(72)의 영역 위로 열 유속을 순환시키도록 구성될 수 있는 바와 같은 서모그래픽 시스템(70)과 조합하여 사용될 수 있다. 일 예시적 실시예에서, 열전쌍 접합부(56, 58, 59)로부터의 각각의 전기 신호(예를 들어, 들 전압)는 이런 전기 신호에 대한 적절한 조정을 제공하도록(예를 들어, 적절한 증폭 및 아날로그-대-디지털 변환) 구성될 수 있는 바와 같은 데이터 취득 장치(86)에 의해 취득될 수 있으며, 그후, 조정된 데이터는 본 기술 분야의 숙련자들에게 알려져 있는 데이터 원격측정 기술을 사용하여 송신기(88) 및 안테나(90)에 의해 터빈 환경으로부터 원격지로 전송될 수 있다.
도 9에 예시된 바와 같은 터빈 구성요소(72)는 터빈의 고온 환경에서 사용하기 위한 열 배리어 코팅(TBC)(76)의 층 같은 배리어 코팅에 의해 덮여진 기판(74)을 도시하는 부분 단면도에 의해 표시되어 있다. TBC 코팅의 기술 분야의 숙련자가 쉽게 인지할 수 있는 바와 같이, 기판(74)에 관한 코팅(76)의 접착을 향상시키기 위해 TBC 재료(76)의 적용 이전에 기판(74) 상에 MCrAlY 재료 같은 접합 코트(78)가 증착될 수 있다. 본 발명의 양태는 도 9에 도시된 예시적 코팅 배열체에 한정되지 않으며, 또한, 이런 양태들이 TBC 코팅을 갖는 구성요소에 한정되지 도 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 예시적 실시예에서, 열 영상기(80)가 터빈 구성요소로부터의 적외선(IR) 방출을 시계(라인(82)에 의해 개념적으로 규정되어 있는 바와 같은) 내에서 감지하도록 배열될 수 있다. 일 예시적 실시예에서, 열 영상기(80)는 구성요소의 방출된 라디언스(emitted radiance)를 측정하기 위한 초점 평면 어레이 센서(예를 들어, 전하 결합 장치(CCD)의 어레이)를 포함할 수 있다. 마하 1.2 속도의 가동성 블레이드로부터 적절한 공간적 해상도를 획득하기 위해, 초점 평면 어레이 센서는 3 마이크로초 미만 이내에 수신된 IR 신호를 해석할 수 있어야 한다.
열 코팅의 온라인 감시를 위해 유효한 예시적 서모그래픽 시스템과 연계한 일반적 배경 정보를 원하는 독자들은 발명의 명칭이 "Method And Apparatus For Measuring On-Line Failure Of Turbine Thermal Barrier Coatings"인 미국 특허 제7,690,840호를 참조하라. 이 특허는 상대적으로 높은 공간적 해상도의 이미지가 취득되지만 정확한 절대 온도 정보가 필수적이지 않은 경우의 TBC 결함의 형성 및 진행을 감시하는 것에 관하여 가스 터빈 내의 터빈 구성요소의 라디언스를 비파괴적으로 측정하도록 구성된 적외선(IR) 기반 시스템을 설명하고 있다.
예로서, 절대 온도 에러는 다양한 인자에 기인하여 도입될 수 있으며, 그 이유는, 예로서, TBC의 방사율이 파장, 온도, 노화도, 오염도 등의 함수로서 변할 수 있기 때문이다.
본 발명의 양태에 따라서, 터빈 동작의 높은 온도 범위에 걸쳐 충분한 안정성과 공지된 방사율 값을 갖는 재료의 하나 이상의 패치(84)가 열 영상기(80)의 시계(82) 내에 있을 때 온도값을 유도하도록 TBC(76)의 외부 표면 상에 배치될 수 있다. 일 예시적 실시예에서, 패치 방사율(ε)의 값은 비교적 높을 수 있다(예를 들어, ε≒0.7-0.9). 또한, 이런 재료는 터빈의 부식성 연소 환경에서 실질적으로 화학적으로 안정하고 산화 내성적이어야 한다. 즉, 패치(84)는 열 영상기(80)의 시계 내의 패치 영역에서 방사율을 나타내는 IR 라디언스의 안정적인 무동력 소스로서 기능할 수 있다. 이런 재료의 예는 크롬 산화물, 코발트 니켈 산화물 및 백금일 수 있다.
일 예시적 실시예에서, 프로세서(85)는 터빈 구성요소로부터의 IR 방출에 기초하여 구성요소의 라디언스 맵을 생성하도록 열 영상기(80)에 결합될 수 있다. 본 발명의 양태에 따라서, 프로세서(85)는 라디언스 맵이 패치(84)의 온도값에 기초하여 캘리브레이팅될 수 있는 온도 캘리브레이션 모듈(92)을 포함할 수 있다. 이는 프로세서(85)가 절대 온도값을 제공하는 데 유효한 구성요소의 캘리브레이팅된 열적 맵을 생성할 수 있게 한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 프로세서(85)는 열전쌍 배열체가 배치되는 구성요소의 두께 위치와 TBC의 외부 표면 사이 같은 구성요소(72)의 관련 영역 위에서 열 유속을 순환시키도록 패치(84)의 온도값에 대하여 열전쌍 접합부(56, 58, 59)의 그리드로부터 전기 신호(예를 들어, 전압)를 나타내는 데이터를 처리하도록 구성된 열 유속 계산기(94)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예는 열전쌍 접합부의 그리드가 열전쌍 접합부의 그리드가 걸쳐지는 구성요소의 영역 위의 열 유속 변동을 결정할 수 있게 하기 때문에 유리하다. 예로서, 열전쌍 접합부(58)의 위치에서의 열 유속의 크기는 열전쌍 접합부에서의 각각의 열 유속에 대비하여 다를 수 있다. 다중 위치 열 유속 계산에 도움이되는 전기 신호의 취득은 상술한 바와 같이 감소된 수의 인터페이스 리드로 유리하게 달성될 수 있다.
도 9에 도시된 예시적 실시예에서, 열전쌍 배열체는 접합 코팅(78)과 기판(74) 사이의 경계에 위치된 것으로 도시되어 있다. 도 10에 도시된 예시적 실시예에서, 열전쌍 배열체는 접합 코팅(78)과 TBC(76) 사이의 경계에 위치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 열전쌍 배열체는 TBC(76) 내부와 같이 구성요소의 두께 내의 임의의 위치에 배치될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예시의 명료성을 위해, 도 9 내지 도 11은 주변 재료로부터 열전쌍 배열체를 전기적으로 절연하기 위해 필요할 수 있는 유전체 코팅을 도시하지 않는다.
본 발명의 다양한 실시예를 본 명세서에서 예시 및 설명하였지만, 이런 실시예는 단지 예로서 제공된 것이라는 것이 명백하다. 다수의 변형, 변경 및 치환이 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부 청구범위의 개념 및 범주에 의해서만 한정되는 것을 의도한다.

Claims (20)

  1. 가스 터빈(11)의 고온 연소 환경에서 열적 측정치를 나타내는 복수의 신호를 제공하도록 구성된 가스 터빈 구성요소(49)로서,
    기판(22, 74)과,
    기판의 적어도 일부 위에 증착된 열 배리어 코팅(TBC)(20, 76)과,
    가스 터빈 구성요소로부터 적외선(IR) 방출을 감지하도록 구성된 시계(a field of view)를 가지는 열 영상기(80)로서, 맵핑 대상인 가스 터빈 구성요소의 표면의 방사율은 터빈의 연소 환경에서 변동을 받게 되는, 열 영상기(80)와,
    열 영상기의 시계 내에 있을 때, 온도 값을 유도하기에 충분히 안정적이고 공지된 방사율값을 갖는 재료의 하나 이상의 패치(84)로서, TBC의 외부 표면 상에 배치되는 하나 이상의 패치(84)와,
    가스 터빈 구성요소의 두께 내에 배치되고, 제1 재료를 포함하는 제1 열전쌍 다리부(50)와,
    제1 재료에 대비해 상이한 재료를 포함하는 두 개 또는 세 개 이상의 열전쌍 다리부들(52, 53, 54, 55)로서, 상기 두 개 또는 세 개 이상의 열전쌍 다리부들은 각각 제1 열전쌍 다리부에 전기적으로 연결되어 각각의 열 구배를 각각의 전기 신호로 변환하기 위해 제1 열전쌍 다리부를 따른 독립적 열전쌍 접합부들(56, 57, 58, 59)을 형성하며, 가스 터빈 구성요소의 제1 열전쌍 다리부를 따른 독립적 열전쌍 접합부들은 총체적으로 가스 터빈 구성요소의 영역에 걸쳐지는, 두 개 또는 세 개 이상의 열전쌍 다리부들과, 그리고
    가스 터빈 구성요소의 두께와 TBC의 외부 표면 사이의 가스 터빈 구성요소의 영역 위의 열 유속을 계산하기 위해 상기 하나 이상의 패치의 온도 값에 대비하여 열전쌍 접합부들로부터의 전기 신호를 나타내는 데이터를 처리하도록 구성된 프로세서(85)를 포함하는,
    가스 터빈 구성요소.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 가스 터빈 구성요소로부터의 적외선(IR) 방출에 기초하여 가스 터빈 구성요소의 라디언스 맵을 생성하도록 추가로 구성되고, 상기 프로세서는 TBC의 외부 표면 위의 절대 온도를 제공하는 캘리브레이팅된 열적 맵을 생성하도록 상기 하나 이상의 패치의 온도 값에 기초하여 라디언스 맵을 캘리브레이팅하도록 구성된 열 캘리브레이션 모듈(92)을 포함하는,
    가스 터빈 구성요소.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 재료는 백금을 포함하는,
    가스 터빈 구성요소.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 두 개 또는 세 개 이상의 열전쌍 다리부들 중 하나 이상 내의 상이한 재료는 팔라듐, 로듐 및 이리듐으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는,
    가스 터빈 구성요소.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 두 개 또는 세 개 이상의 열전쌍 다리부들 중 하나 이상 내의 상이한 재료는 CuAlO2, In2O3-SnO2, ZnO로 도핑된 In2O3-SnO2, Ga2O3, CdIn2O4, Cd2SnO4 및 ZnO로 구성되는 그룹으로부터 선택되는,
    가스 터빈 구성요소.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 패치의 재료는 백금, 크롬 산화물 및 코발트 니켈 산화물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는,
    가스 터빈 구성요소.
  7. 제 1 항에 있어서,
    각 열전쌍 다리부는 박막 열전쌍 다리부를 포함하고, 25 미크론으로부터 150 미크론까지의 범위의 두께를 갖는,
    가스 터빈 구성요소.
  8. 제 1 항에 있어서,
    각 열전쌍 다리부는 박막 열전쌍 다리부를 포함하고, 50 미크론 내지 100 미크론 범위의 두께를 갖는,
    가스 터빈 구성요소.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상에 형성되는 접합 코트(78)를 더 포함하되,
    열전쌍 다리부들은 기판과 접합 코트 사이의 경계에 배치되는,
    가스 터빈 구성요소.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상에 형성되는 접합 코트(78)를 더 포함하되,
    열전쌍 다리부들은 접합 코트와 TBC 사이의 경계에 배치되는,
    가스 터빈 구성요소.
  11. 제 1 항에 있어서,
    열전쌍 다리부들은 TBC 내부에 배치되는,
    가스 터빈 구성요소.
  12. 가스 터빈(11)의 고온 연소 환경에서 열적 측정치를 나타내는 복수의 신호를 제공하도록 구성된 가스 터빈 구성요소(49)로서,
    가스 터빈 구성요소의 두께 내에 배치된 제1 박막 열전쌍 다리부(50)로서, 제1 재료를 포함하는 제1 박막 열전쌍 다리부(50)와,
    제1 재료에 대비해 상이한 재료를 포함하는 두 개 또는 세 개 이상의 박막 열전쌍 다리부들(52, 53, 54, 55)을 포함하고,
    상기 두 개 또는 세 개 이상의 박막 열전쌍 다리부들은 가스 터빈 구성요소의 두께 내에 배치되고, 상기 두 개 또는 세 개 이상의 박막 열전쌍 다리부들은 각각 제1 박막 열전쌍 다리부에 전기적으로 연결되어 각각의 열 구배를 각각의 전기 신호로 변환하기 위해 제1 박막 열전쌍 다리부를 따른 독립적 열전쌍 접합부들(56, 57, 58, 59)을 형성하며, 제1 박막 열전쌍 다리부에 따른 독립적 열전쌍 접합부들은 총체적으로 가스 터빈 구성요소의 영역에 걸쳐지고,
    상기 가스 터빈 구성요소는 기판(22, 74)과 기판의 적어도 일부 위에 증착된 열 배리어 코팅(TBC)(20, 76)을 포함하고, 상기 TBC는 열 영상기(80)의 시계 내에 있을 때 온도 값을 유도하기에 충분히 안정적이고 공지된 방사율 값을 갖는 재료의 하나 이상의 패치(84)를 포함하는 외부 표면을 포함하고,
    열전쌍 접합부들로부터의 전기 신호를 나타내는 데이터는 TBC의 외부 표면과 가스 터빈 구성요소의 상기 두께 사이의 가스 터빈 구성요소의 영역 위의 열 유속을 계산하도록 패치의 온도 값에 대비하여 프로세서(85) 내에서 처리되는,
    가스 터빈 구성요소.

  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 재료는 백금을 포함하는,
    가스 터빈 구성요소.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 두 개 또는 세 개 이상의 박막 열전쌍 다리부 중 적어도 하나 내의 상이한 재료는 팔라듐, 로듐 및 이리듐으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는,
    가스 터빈 구성요소.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 두 개 또는 세 개 이상의 박막 열전쌍 다리부 중 적어도 하나 내의 상이한 재료는 CuAlO2, In2O3-SnO2, ZnO로 도핑된 In2O3-SnO2, Ga2O3, CdIn2O4, Cd2SnO4 및 ZnO로 구성되는 그룹으로부터 선택되는,
    가스 터빈 구성요소.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 패치의 재료는 백금, 크롬 산화물 및 코발트 니켈 산화물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는,
    가스 터빈 구성요소.
  19. 제 12 항에 있어서,
    각 박막 열전쌍 다리부는 25 미크론 내지 150 미크론의 범위의 두께를 갖는,
    가스 터빈 구성요소.
  20. 제 12 항에 있어서,
    각 박막 열전쌍 다리부는 50 미크론 내지 100 미크론의 범위의 두께를 갖는,
    가스 터빈 구성요소.
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8961007B2 (en) 2011-03-15 2015-02-24 Siemens Energy, Inc. Thermocouple and method of forming a thermocouple on a contoured gas turbine engine component
EP2573318A1 (en) * 2011-09-20 2013-03-27 Siemens Aktiengesellschaft A blade for a turbomachine comprising temperature and expansion sensors
US9127597B2 (en) * 2011-09-23 2015-09-08 The Boeing Company Sensor system
EP2669479B1 (en) * 2012-05-31 2015-10-07 Alstom Technology Ltd Axial flow turbine and method of controlling moisture content of the distal region of a last stage blade of said turbine
US9746381B2 (en) 2012-06-22 2017-08-29 United Technologies Corporation Laser instrumentation bracket
DE102012217535A1 (de) * 2012-09-27 2014-03-27 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbine mit einem Wärmeflusssensor
DE102012217742A1 (de) * 2012-09-28 2014-04-03 Siemens Aktiengesellschaft Temperatursensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102013201179A1 (de) * 2013-01-24 2014-08-07 Dekema Dental-Keramiköfen GmbH Thermoelement
US9528880B2 (en) * 2013-08-16 2016-12-27 General Electric Company Method and system for gas temperature measurement
DE102014119593A1 (de) * 2014-12-23 2016-06-23 Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co. Kg Temperaturfühler
EP3106852A1 (en) * 2015-06-18 2016-12-21 ETH Zurich Heat flux sensor and system with a heat flux sensor
US20170191879A1 (en) * 2015-12-30 2017-07-06 Applied Electronic Materials, LLC Temperature sensors with integrated sensing components
US10815817B2 (en) * 2016-01-21 2020-10-27 Raytheon Technologies Corporation Heat flux measurement system
US10690551B2 (en) 2016-02-12 2020-06-23 Rhode Island Council On Postsecondary Education Temperature and thermal gradient sensor for ceramic matrix composites and methods of preparation thereof
US10830132B2 (en) 2016-04-29 2020-11-10 General Electric Company Micro thermal imaging system for turbine engines
JP6634658B2 (ja) 2016-12-20 2020-01-22 三菱重工業株式会社 メインノズル、燃焼器及びメインノズルの製造方法
US11397112B2 (en) 2017-01-09 2022-07-26 General Electric Company System and method for monitoring of gas turbine components with infrared system
US11193820B2 (en) 2017-01-09 2021-12-07 General Electric Company System and method for disposable infrared imaging system
US10643821B2 (en) 2017-02-07 2020-05-05 United Technologies Corporation Part temperature measurement device
US10794220B2 (en) * 2017-05-08 2020-10-06 Raytheon Technologies Corporation Temperature sensor array for a gas turbine engine
JP6799522B2 (ja) 2017-11-30 2020-12-16 三菱重工業株式会社 熱流束計測システム
US10782190B1 (en) 2017-12-14 2020-09-22 University Of Rhode Island Board Of Trustees Resistance temperature detector (RTD) for ceramic matrix composites
GB2571524A (en) * 2018-02-28 2019-09-04 Continental Automotive Gmbh Electric device comprising a printed circuit board and method for determining local temperatures at different measurement points of the printed circuit boar
FR3084762B1 (fr) * 2018-07-31 2020-08-14 Safran Aircraft Engines Systeme de controle de pieces d'un turboreacteur par identification radiofrequence avec antenne integree
US11175187B2 (en) 2018-08-06 2021-11-16 Unison Industries, Llc Air temperature sensor having a bushing
CN110501085A (zh) * 2018-12-11 2019-11-26 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种基于薄膜测温的热障涂层隔热性能测量方法
US11703471B1 (en) 2018-12-20 2023-07-18 University Of Rhode Island Board Of Trustees Trace detection of chemical compounds via catalytic decomposition and redox reactions
JP7312626B2 (ja) 2019-07-02 2023-07-21 三菱重工業株式会社 遮熱コーティング部品および遮熱コーティング部品の製造方法
US11513059B2 (en) * 2020-04-06 2022-11-29 Solar Turbines Incorporated Contamination sensor for gas turbine engines

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4242907A (en) * 1979-02-12 1981-01-06 Kazmierowicz Casimir W Apparatus for monitoring and controlling a flat zone in a furnace
US7004622B2 (en) * 2002-11-22 2006-02-28 General Electric Company Systems and methods for determining conditions of articles and methods of making such systems
US7118271B2 (en) * 2003-07-24 2006-10-10 Atlas Material Testing Technology Gmbh Calibrating temperature sensors of weathering devices by means of contactless temperature measurement
WO2008091289A2 (en) * 2006-09-14 2008-07-31 Siemens Energy, Inc. Instrumented component for use in an operating environment

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3307402A (en) * 1963-12-04 1967-03-07 United Aircraft Corp Compensated tapped thermocouple system
US3327517A (en) * 1964-12-01 1967-06-27 Union Oil Co Precise thermocouple reference for instrument calibration
US3514998A (en) * 1968-07-22 1970-06-02 Teledyne Inc D.c. circuit for operating asymmetric thermopile
US4480930A (en) * 1983-04-14 1984-11-06 Westinghouse Electric Corp. Pulse cooled thermocouple system for high temperature measurement especially in combustion turbines
US4595298A (en) * 1985-05-01 1986-06-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Temperature detection system for use on film cooled turbine airfoils
US4969956A (en) * 1989-12-19 1990-11-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Transparent thin film thermocouple
US5188457A (en) * 1992-03-11 1993-02-23 General Electric Company Measurement of the maximum temperature attained by an article
JP3122413B2 (ja) * 1997-10-03 2001-01-09 株式会社リケン ガスセンサ
US6042580A (en) * 1998-05-05 2000-03-28 Cardiac Pacemakers, Inc. Electrode having composition-matched, common-lead thermocouple wire for providing multiple temperature-sensitive junctions
US6312425B1 (en) * 1998-05-05 2001-11-06 Cardiac Pacemakers, Inc. RF ablation catheter tip electrode with multiple thermal sensors
US6190040B1 (en) * 1999-05-10 2001-02-20 Sensarray Corporation Apparatus for sensing temperature on a substrate in an integrated circuit fabrication tool
US7690840B2 (en) * 1999-12-22 2010-04-06 Siemens Energy, Inc. Method and apparatus for measuring on-line failure of turbine thermal barrier coatings
US6742295B2 (en) * 2002-06-20 2004-06-01 James R. Gross System for suspending or mounting priceless planar artwork and the like
JP3828465B2 (ja) * 2002-07-23 2006-10-04 株式会社神戸製鋼所 高融点金属炭化物−炭素系材料熱電対形の温度測定装置及びその装置の製造方法
US20050198967A1 (en) * 2002-09-23 2005-09-15 Siemens Westinghouse Power Corp. Smart component for use in an operating environment
US6857776B2 (en) * 2002-12-12 2005-02-22 Ametek, Inc. Connectorized high-temperature thermocouple
US20040114666A1 (en) * 2002-12-17 2004-06-17 Hardwicke Canan Uslu Temperature sensing structure, method of making the structure, gas turbine engine and method of controlling temperature
EP1636129B1 (en) * 2003-03-31 2017-08-09 Saudi Arabian Oil Company Measurement of molten sulfur level in receptacles
US7084342B2 (en) * 2003-06-17 2006-08-01 Watlow Electric Manufacturing Co. Semi-compensated pins for cold junction compensation
GB0314788D0 (en) * 2003-06-25 2003-07-30 Rolls Royce Plc Component temperature measuring method
WO2005112140A2 (en) * 2004-04-12 2005-11-24 The Board Of Governors For Higher Education, State Of Rhode Island And Providence Plantations Thin film ceramic thermocouples
US7044638B2 (en) * 2004-05-24 2006-05-16 Rosemount Aerospace, Inc. Multi-element thermocouple
US7632012B2 (en) * 2005-09-01 2009-12-15 Siemens Energy, Inc. Method of measuring in situ differential emissivity and temperature
US7753584B2 (en) * 2006-03-31 2010-07-13 Mesoscribe Technologies, Inc. Thermocouples
GB2439389A (en) 2006-06-22 2007-12-27 Southside Thermal Sciences Multi layer coatings
US7368827B2 (en) * 2006-09-06 2008-05-06 Siemens Power Generation, Inc. Electrical assembly for monitoring conditions in a combustion turbine operating environment
US7969323B2 (en) * 2006-09-14 2011-06-28 Siemens Energy, Inc. Instrumented component for combustion turbine engine
US7651261B2 (en) * 2007-07-10 2010-01-26 General Electric Company System and method for thermal inspection of parts
US8033722B2 (en) * 2008-08-01 2011-10-11 Siemens Energy, Inc. Thermocouple for gas turbine environments
US8063372B2 (en) * 2009-03-06 2011-11-22 Siemens Energy, Inc. Apparatus and method for temperature mapping a rotating turbine component in a high temperature combustion environment
US8348504B2 (en) * 2010-05-12 2013-01-08 Wireless Sensor Technologies, Llc Wireless temperature measurement system and methods of making and using same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4242907A (en) * 1979-02-12 1981-01-06 Kazmierowicz Casimir W Apparatus for monitoring and controlling a flat zone in a furnace
US7004622B2 (en) * 2002-11-22 2006-02-28 General Electric Company Systems and methods for determining conditions of articles and methods of making such systems
US7118271B2 (en) * 2003-07-24 2006-10-10 Atlas Material Testing Technology Gmbh Calibrating temperature sensors of weathering devices by means of contactless temperature measurement
WO2008091289A2 (en) * 2006-09-14 2008-07-31 Siemens Energy, Inc. Instrumented component for use in an operating environment

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