KR20150069539A - 터보기계 냉간 간극 조정 - Google Patents

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Abstract

회전자 대 고정자 간극들을 측정하고 조정하기 위한 시스템 및 방법, 뿐만 아니라 이러한 시스템 및 방법을 실시하는 터보기계가 개시된다. 실시예에서, 위쪽 및 아래쪽 고정자 쉘을 갖는 고정자, 및 고정자 내에 배치되는 회전자를 포함하는 터보기계가 조립된다. 회전자와 고정자 사이의 냉간 간극이, 정 위치 간극 센서 시스템을 사용하여, 복수의 간극 측정 지점 각각에서 결정된다. 각각의 간극 측정 지점은 각각의 다른 간극 측정 지점으로부터 축방향으로 이격된다. 회전자와 고정자 사이의 냉간 간극은, 기초부에 대해 위쪽 고정자 쉘 또는 아래쪽 고정자 쉘 중 하나를 변위시킴에 의해, 이에 의해 고정자 내부에 회전자의 위치를 수용하기 위한 위쪽 고정자 쉘 또는 아래쪽 고정자 쉘의 형상을 변경하도록 함으로써, 결정된 냉간 간극에 기초하여 조절된다.

Description

터보기계 냉간 간극 조정{TURBOMACHINE COLD CLEARANCE ADJUSTMENT}
본 발명은 일반적으로 증기 터빈 및 가스 터빈과 같은 터보기계(turbomachine)에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 회전하는 터빈 블레이드 팁들과 이들을 둘러싸는 케이싱 사이의 냉간 간극(cold clearance)을 정 위치(in-situ)로 조정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
가스 터빈 및 증기 터빈과 같은 터보기계는 전형적으로, 고정자 내에서 회전하는 중앙 배치형 회전자를 포함한다. 작동 유체가, 회전자 샤프트로부터 반경방향 외향으로 연장되는, 원주방향으로 배열된 회전 블레이드들의 하나 이상의 열을 통해, 유동한다. 유체는, 전기 발전기 또는 압축기와 같은 부하를 구동하기 위해 사용되는, 샤프트에 에너지를 부여한다.
회전하는 블레이드의 반경방향 외측 팁들과 고정자의 내부 상의 고정형 슈라우드(shroud) 사이의 밀접한 밀봉(seal) 간극이 터보기계의 최대로 효율적인 작동을 위해 필요하다. 회전자 블레이드들과 고정자의 내표면 사이의 간극이 작을수록, 블레이드 팁들을 가로지르는 유체 누설의 가능성이 낮아진다. 이러한 유체 누설은, 유체가 블레이드들의 스테이지를 우회하도록 야기할 수 있으며, 그로 인해 효율을 감소시킨다.
상이한 작동 조건들이, 블레이드들 및 다른 구성 요소들이 열팽창을 경험하도록 야기할 수 있으며, 이는 블레이드 팁 간극의 변동(variation)을 초래할 수 있다. 블레이드 간극 상의 다양한 작동 조건들에 대한 구체적인 효과들은, 구체적인 터보기계의 유형 및 설계에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 가스 터빈 압축기 내의 팁 간극들은, 터빈이 정지되고 냉각될 때 이들의 최저값(nadir value)에 도달할 수도 있고, 반면에 저압 증기 터빈들 내의 팁 간극들은 정상 상태 최대 부하 작동 도중에 이들의 최저값에 도달할 수 있을 있다. 터빈 작동 도중의 적절한 밀봉 간극은, 터보기계 조립 도중의 냉간 밀봉 간극의 적절한 조정, 및 회전자와 고정자의 상대적인 위치의 제어에 의존한다.
회전자와 고정자의 상대적인 위치의 그리고 그에 따른 관련 간극을 조정하는 하나의 방법은, 반복적인 상부 개방(tops-off) 및 상부 폐쇄(tops-on) 간극 측정 및 조정의 수행이다. 터빈 조립 또는 재조립 도중에, 아래쪽 고정자 쉘(shell)이 먼저 조립될 수도 있고, 이어서 회전자를 배치한다. 비록 회전자-대-고정자 간극들이 상반부(upper half)를 조립하기 이전에(즉, "상부 개방" 상태에서) 하반부(lower half) 내에서 측정될 수 있지만, 이러한 값들은, 고정자의 위쪽 쉘이 아래쪽 쉘에 부착될 때 터빈 쉘이 상이하게 지지되기 때문에, 완전히 조립된 터빈에서(즉, "상부 폐쇄" 상태에서)의 값들을 직접적으로 나타내지 않을 수 있다. 상부 폐쇄 상태에서, 지지는 아래쪽 쉘 아암으로부터 위쪽 쉘 아암으로 시프트될 수도 있고, 고정자의 위쪽 쉘의 중량이 부가되며, 그리고 수평 조인트가 볼트 결합될 때, 전체 고정자 구조물이 강화된다. 이러한 및 다른 변화들의 결과로서, 회전자-대-고정자 간극은, 쉽게 예측 가능하지 않을 수도 있는 인자에 의해, 상부 폐쇄 및 상부 개방 상태에서 상이할 수도 있다. 종종, 복수의 반복이 수행되며, 여기서 위쪽 고정자 쉘은 분해되며 그리고, 상부 폐쇄 및 상부 개방 간극들에서의 차이들에 기초하여 조정된 위치에 재조립된다.
본 발명의 제1 양태는, 복수의 블레이드 스테이지를 갖는 회전자, 회전자를 둘러싸고 아래쪽 고정자 쉘 및 위쪽 고정자 쉘을 포함하는 고정자, 및 복수의 간극 측정 지점 각각에서 회전자와 고정자 사이의 냉간 간극을 결정하기 위한 정 위치 간극 센서 시스템을 포함하는 터보기계를 제공한다. 복수의 간극 측정 지점은 각각, 각각의 다른 간극 측정 지점으로부터 축방향으로 이격된 위치에 배치되어 있다. 복수의 변위 조정 장치가, 정 위치 간극 센서 시스템에 의해 결정되는 간극에 기초하여, 기초부(foundation)에 대한 위쪽 고정자 쉘 또는 아래쪽 고정자 쉘 중 하나의 위치를 변위시키며 그리고 회전자와 고정자 사이의 냉간 간극을 조정하기 위해, 고정자를 따라 서로로부터 축방향으로 이격된다.
본 발명의 제2 양태는, 아래쪽 고정자 쉘와 위쪽 고정자 쉘을 갖는 고정자 및 고정자 내에 배치되는 회전자를 포함하는 터보기계를 조립하는 것; 정 위치 간극 센서 시스템을 사용하여, 각각의 다른 간극 측정 지점으로부터 축방향으로 이격되는 복수의 간극 측정 지점 각각에서 회전자와 고정자 사이의 냉간 간극을 결정하는 것; 및 결정된 냉간 간극에 기초하여 복수의 간극 측정 지점 각각에서 회전자와 고정자 사이의 냉간 간극을 조정하는 것을 포함하는, 회전자 대 고정자 간극을 조정하기 위한 방법을 제공한다. 상기 조정하는 것은, 고정자 내부의 회전자의 위치를 수용하기 위해 기초부에 대해 위쪽 고정자 쉘 또는 아래쪽 고정자 쉘 중 하나를 변위시킴으로써, 위쪽 고정자 쉘 또는 아래쪽 고정자 쉘의 형상을 변경하는 것을 포함한다.
본 발명의 제3 양태는, 터보기계 내에서 회전자-대-고정자 간극을 조정하기 위한 시스템을 제공하고, 시스템은, 복수의 간극 측정 지점 각각에서 회전자와 고정자 사이의 냉간 간극을 결정하기 위한 정 위치 간극 센서 시스템을 포함하고, 고정자는 아래쪽 고정자 쉘 및 위쪽 고정자 쉘을 포함하며, 회전자는 고정자 내부에 배치되고, 정 위치 간극 센서 시스템은, 전압 강하 센서의 팁과 회전자 블레이드 팁 사이의 간극을 가로지르는 전압 강하를 측정하기 위한, 간극 측정 지점에서 아래쪽 고정자 쉘 또는 위쪽 고정자 쉘 중 하나의 내로 삽입되는 적어도 하나의 전압 강하 센서, 및 전압 강하 센서와 신호 통신하는 컴퓨팅 장치를 포함한다. 컴퓨팅 장치는 프로세서 및 메모리를 포함하고, 메모리는, 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 때, 컴퓨팅 장치가 전압 강하를 표현하는 신호에 기초하여 회전자와 고정자 사이의 간극을 결정하도록 야기하는, 명령들을 포함한다. 시스템은, 기초부에 대해 그리고 회전자와 고정자 사이의 결정된 간극에 기초하여 위쪽 고정자 쉘 또는 아래쪽 고정자 쉘 중 하나의 위치를 변위시켜, 이에 의해 회전자와 고정자 사이의 냉간 간극을 원하는 거리로 조정하도록 하기 위한, 고정자를 따라 배치되는 변위 조정 장치를 더 포함한다.
본 발명의 이러한 및 다른 양태들, 장점들 및 현저한 특징들을, 유사한 부분들이 도면 전체에 걸쳐 유사한 도면 부호로 지시되는 첨부 도면과 함께 취하게 될 때, 본 발명의 실시예를 개시하는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 고정자의 위쪽 및 아래쪽 쉘을 도시한 분해 사시도.
도 2는 터보기계를 도시한 개략적 단면도.
도 3은 증기 터빈을 도시한 부분 절개 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상부 개방 상태의 터보기계를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 상부 폐쇄 상태의 터보기계를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터보기계의 회전자-대-고정자 간극을 조정하기 위한 시스템을 도시한 개략적 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터보기계를 도시한 부분 절개 사시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 터보기계를 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 회전자의 회전축에 수직으로 취한 변위 조정 장치를 포함하는 터보기계를 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 변위 조정 장치를 도시한 부분 절개도.
도 11 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 전압 강하 센서 및 간극 센서 리테이너 부재를 도시한 단면도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 측정 장치를 도시한 사시도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 도시한 흐름도.
본 발명의 적어도 하나의 실시예가 증기 터빈의 형태의 터보기계의 작동에 관한 그의 적용을 참조하여 이하에 설명된다. 비록 본 발명의 몇몇 실시예가 증기 터빈의 형태로 도시되어 있지만, 본 개시는, 이에 국한되는 것은 아니지만, 가스 터빈을 포함하는 다른 터보기계에 동등하게 적용가능하다는 것이 이해된다. 나아가, 본 발명의 적어도 하나의 실시예는, 공칭 치수들의 세트를 포함하는 공칭 크기를 참조하여 이하에 설명된다. 본 발명이 마찬가지로 임의의 적합한 터빈 및/또는 발전기에 적용 가능하다는 것이 당업자들에게 명백할 것이다. 또한, 다양한 규모의 공칭 크기 및/또는 공칭 치수들에 마찬가지로 적용가능하다는 것이 당업자들에게 명백할 것이다.
전술된 바와 같이, 도 1 내지 도 14 는 그리고 본 발명의 양태들은, 회전자-대-고정자 간극들을 조정하기 위한 시스템 및 방법, 뿐만 아니라 이러한 시스템의 양태들을 실시하는 터보기계를, 도시하며 그리고 제공한다.
도 1 내지 도 3은 본 개시의 실시예에 따른 터빈(100)(도 2에 도면 부호 표기됨)의 상이한 양태들을 도시하고 있다. 도 1은, 위쪽 고정자 쉘(220) 및 아래쪽 고정자 쉘(240)을 포함하는, 고정자(200)의 외부 쉘을 도시한 분해 사시도이다. 위쪽 고정자 쉘(220)은 위쪽 고정자 쉘 아암(222)을 포함하고, 아래쪽 고정자 쉘(240)은 마찬가지로 아래쪽 고정자 쉘 아암(242)을 포함한다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 고정자(200)는, 고정자(200) 내에서 종축(250)에 대해 회전하는, 회전자(120)를 둘러싼다. 당 기술 분야에 공지되어 있는 바와 같이, 회전자(120)는, 복수의 스테이지의 블레이드들(140)(도 3)을 보유할 수 있을 것이다. 도 2에 더 도시되어 있는 바와 같이, 터빈(100)은 나아가 기초부(110)에 조립될 수 있다.
터빈(100)은, 먼저 아래쪽 고정자 쉘(240)(도 2 내지 도 5)과 기초부(110)(도 2 및 도 4 내지 도 5)를 조립하고, 이어서 회전자(120)(도 2 내지 도 5)를 조립함으로써, 조립될 수 있다. 이는, 아래쪽 고정자 쉘(240) 및 회전자가 조립되어 있지만, 위쪽 고정자 쉘(220)은 아직 조립되어 있지 않은, 도 4에 도시되어 있는, "상부 개방" 상태로 언급된다. 이 시점에, 회전자 대 아래쪽 고정자 쉘(240) 간극이 측정될 수 있지만, 이러한 값들은 완전 조립된 터빈(즉, "상부 폐쇄" 상태, 도 5 참조)에서의 값들을 직접적으로 나타내는 것은 아니다. 위쪽 고정자 쉘(220)은 이어서 아래쪽 고정자 쉘(240)에 조립될 수 있다(즉, "상부 폐쇄" 상태, 도 5 참조). 몇몇 터빈 설계, 특히 몇몇 고압 터빈 및 중압 터빈에서, 조립 도중에 상부 개방 상태로부터 상부 폐쇄 상태로의 전이 시에, 터빈(100)을 위한 구조적 지지는 아래쪽 쉘 아암(242)(도 1)으로부터 위쪽 쉘 아암(222)(도 1)으로 시프트하고, 고정자의 위쪽 쉘(220)의 중량이 부가된다. 더욱 일반적인 경우에, 위쪽 고정자 쉘(220) 및 아래쪽 고정자 쉘(240)이 수평 조인트(230)(도 5)에서 함께 볼트 결합될 때, 전체 고정자(200) 구조물(도 1)이 강화된다. 이러한 및 다른 변화들의 결과로서, 회전자-대-고정자 간극은, 쉽게 예측 가능하지 않을 수도 있는 인자에 의해, 상부 폐쇄 상태와 상부 개방 상태에서 상이할 수 있다.
도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 정 위치 간극 센서 시스템(270)이 복수의 간극 측정 지점(260 또는 262)(도 8)의 각각에서 회전자(120)와 고정자(200)의 내표면(210) 사이의 냉간 간극(310)을 결정하기 위해 제공될 수 있다. 냉간 간극(310)은 블레이드들(140)의 팁들에서의 간극 측정 지점들(260)에서 또는 간극 측정 지점들(262)에서의 노즐(180)의 근원부(root)에서 측정될 수 있다. 복수의 간극 측정 지점(260, 262)은 각각, 각각의 다른 간극 측정 지점(260, 262)으로부터 축방향으로 이격된 위치에 배치될 수 있다. 다양한 실시예에서, 2개 내지 5개의 축방향으로 이격된 간극 측정 지점(260, 262)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시되어 있는 실시예에서, 3개의 축방향으로 이격된 간극 측정 지점(260) 및 하나의 간극 측정 지점(262)이 제공된다.
복수의 변위 조정 장치(280)(도 7, 도 9)가, 도 6에 도시되어 있는 바와 같은 그리고 정 위치 간극 센서 시스템(270)(도 6)에 의해 결정된 바와 같은 간극(310)에 기초하여, 기초부(110)에 대한 위쪽 고정자 셀(220) 또는 아래쪽 고정자 쉘(240)의 위치를 변위시키기 위해 제공된다. 몇몇 실시예에서, 복수의 변위 조정 장치(280)는 위쪽 고정자 쉘(220)과 아래쪽 고정자 쉘(240)(도 9) 사이의 수평 조인트(230)에 배치될 수도 있다. 특히, 변위 조정 장치들(280)은 위쪽 또는 아래쪽 고정자 쉘(220, 240)의 수직 이동을 제공할 수 있다. 위쪽 또는 아래쪽 고정자 쉘(220, 240)이 수직으로 변위됨에 따라, 위쪽 또는 아래쪽 고정자 쉘(220, 240)은 회전자(120)의 설치된 위치에 맞춰지도록 탄성 변형할 수 있다. 변위 조정 장치들(280)은 간극 측정 지점들(260, 262)과 실질적으로 축방향으로 정렬될 수 있지만, 다양한 실시예에서 정렬되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 간극 측정 지점들(260, 262)이 2개의 변위 조정 장치(280) 사이에 축방향으로 위치하게 되는 실시예에서, 변위 조정 장치들(280)은 조정될 수 있고, 이에 의해 간극 측정 지점들(260, 262)에서의 간극(310)(도 6)을 변화시킨다. 몇몇 실시예에서, 변위 조정 장치들(280)은 잭킹 스크류(jacking screw)(도 10), 세트 스크류, 고정기(fixator), 유압 실린더 또는 공압 실린더 중 하나일 수 있다. 다른 실시예에서, 변위 조정 장치(280)는 예를 들어 에폭시 또는 시멘트에 의해, 또는 유압 또는 공압 실린더의 경우에, 변위 조정 장치(280)의 위치를 록킹하기 위한 밸브에 의해, 일단 그의 최종 위치에서 록킹될 수도 있다.
도 6을 재차 참조하면, 정 위치 간극 센서 시스템(270)은 간극 측정 지점들(260, 262)(도 8) 각각에 또는 그 부근에 위치하게 되는 감지 또는 측정 장치를 포함할 수 있다. 감지 또는 측정 장치의 유형은 부분적으로, 특정 간극 측정 지점(260, 262) 부근에서 터빈(100) 내부의 환경에 의존할 수 있다.
적어도 하나의 간극 센서가, 간극 측정 지점(260)(도 8)과 실질적으로 축방향으로 정렬되도록, 아래쪽 고정자 쉘(240)(도 6에서와 같이) 또는 위쪽 고정자 쉘(220) 내로 삽입될 수 있다. 일 실시예에서, 전압 강하 센서(300)가, 전압 강하 센서(300)(도 11)의 팁(302)과 회전자 블레이드(140)(도 3)의 팁 사이의 간극(310)(도 6)을 가로지르는 전압 강하를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 회전자(120) 블레이드(140) 상의 반경 방향 최 외각 지점은 블레이드 밀봉 톱니 팁(160)일 수 있다. 현재 공지되어 있는 또는 이후에 개발될 다른 유형의 센서가 또한 사용될 수 있다.
전압 강하 센서(300)가, 특정 간극 측정 지점(260, 262)(도 8)이 블레이드들(140)(도 3)의 건식 또는 상류측 스테이지들(122) 중 하나의 회전자 블레이드(140) 팁과 축방향으로 정렬되는 경우에, 사용될 수도 있다. 전압 강하 센서(300)는, 센서(300)가 설치될 때 센서(300)의 팁(302)(도 10)이 터빈 쉘의 외표면의 실질적으로 내측에 배치되도록, 고정자(200)의 위쪽 쉘(220) 또는 아래쪽 쉘(240)(도 6) 내에 위치될 수 있다. 센서(300)의 팁(302)은, 고정자(200)의 내표면(210)과 실질적으로 동일 높이이거나 또는 고정자(200)의 내표면(210)으로부터 약간 오목하게 형성될 수 있다(도 12). 하나 초과의 전압 강하 센서(300)가, 하나 초과의 간극 측정 지점(260, 262)이 블레이드들(140)(도 3)의 상류측 스테이지(122)와 축방향으로 정렬단다면, 제공될 수도 있을 것이다. 다양한 실시예에서, 복수의 전압 강하 센서(300)가 블레이드들(140)의 복수의 상류측 스테이지(122) 내에 제공될 수 있다.
도 11에 추가로 도시되어 있는 바와 같이, 전압 강하 센서(300)는 고정자(200)에 장착되고 센서 리테이너 부재(330)에 의해 제 위치에 유지될 수 있다. 센서 리테이너 부재(330)는, 간극 센서 기기 도선들(340)을 위한 그 내부의 통로 및 터빈(100)에 대한 반경방향 외향 단부에 있는 플랜지 부재(331)를 갖는, 실질적으로 튜브 형상일 수 있다. 몇몇 실시예에서 센서 리테이너 부재(330)는 단일의 부재를 포함할 수 있고; 다른 실시예에서, 센서 리테이너 부재(330)는, 각각 반환형 부분 및 플랜지 부재(331)의 부분을 포함하는 2개의 분리된 부재를 포함하여, 이러한 부재들이, 개별적으로 고정자(200) 내에 삽입될 수 있고, 전압 강하 센서(300)를 배치하기 위해 함께 결합될 수 있으며, 그리고 간극 센서 기기 도선(340)을 수용하도록 할 수 있다. 볼트들(370)이, 센서 리테이너 부재(330)의 플랜지 부재(331)를 고정자(200)에 고정하기 위해 사용될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 센서 리테이너 부재(330)를 따르는 잠재적인 증기 누설 경로(380)를 회피하기 위해, 전압 강하 센서(300)는 계면을 완전히 밀봉하는(예를 들어, 용접되고, 브레이징되고, 접합되는, 등) 방식으로 영구적으로 고정될 수도 있고, 또는 경로(380)를 따르는 누설을 방지하기 위해 충분한 접촉 표면적 및 접촉력을 갖도록 설치될 수도 있다. 도 12에 도시되어 있는 실시예에서, 실질적으로 환형으로 성형된 밀봉 부재(385)는, 밀봉면으로서 작용하는 표면(390)을 포함한다. 표면(390)은 말단부, 즉 전압 강하 센서(300)에 더 근접한 단부에 실질적으로 환형으로 성형되는 표면이다.
도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 전압 강하 센서(300)의 기단부(305)는 표면(390)과 맞춰지고, 표면들은 터빈(100)(도 2, 도 5) 내의 작동 유체의 누설을 방지하기 위해 함께 힘을 받는다. 리테이너 부재(330)와 볼트들(370) 또는 다른 고정 방법들이, 적절한 밀봉을 보장하기 위해 필요한 힘을 제공한다. 힘은 또한 다른 유형의 스프링들 또는 유체 시스템, 예를 들어 유압 또는 공압을 사용하여 인가될 수 있다. 가스켓들 또는 다른 밀봉 장치들이 또한 밀봉부를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
터빈(100)(도 2, 도 5)이 단일-쉘 구조인 실시예에서, 전압 강하 센서(300)는, 회전자(120) 상에서 직접 판독하도록, 쉘, 노즐 링 또는 노즐 커버 내에 매립될 수도 있다. 어느 경우든, 전압 강하 센서(300) 및 관련 하드웨어[예를 들어, 센서 리테이너 부재(330)를 포함함]가 쉘을 관통할 것이다. 터빈(100)이 이중-쉘 구조인 실시예에서, 전압 강하 센서(300)는 내부 쉘(또는 노즐 캐리어) 내에 또는 노즐 외부 링 내에 매립될 수 있다. 이러한 실시예에서, 내부 쉘은 전압 강하 센서(300) 및 관련 하드웨어에 의해 관통될 것이고, 간극 센서 기기 도선(340)은 외부 쉘 내의 기기 포트를 통해 터빈(100)(도 2, 도 5)을 나올 것이다.
전압 강하 센서(300)에 추가하여, 정 위치 간극 센서 시스템(270)(도 6)은, 블레이드들(도 3)의 최종 스테이지(124) 상의 회전자 블레이드(140) 팁에 제거 가능하게 고정되는 레이저 측정 장치(290)를 더 포함할 수도 있다. 도 13에 도시되어 있는 바와 같이, 레이저 측정 장치(290)는, 위쪽 고정자 쉘(220), 회전자(120) 및 아래쪽 고정자 쉘(240)(도 6 및 도 9)이 함께 조립되는 가운데, 블레이드들(140)(도 3)의 습식 최종 스테이지(124)에서 고정자(200)의 내표면(210)과 회전자 블레이드(140)의 팁 사이에 상부 폐쇄 간극을 측정하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 레이저 측정 장치(290)는 제거 가능할 수 있으며 그리고, 특히 작동에 앞서 터빈(100)으로부터 제거될 수 있다.
전술된 바와 같이, 간극 측정 지점들(260, 262), 및 그에 따른 전압 강하 센서들(300) 및/또는 레이저 측정 장치들(290)은, 도 8, 도 11 및 도 13에 도시되어 있는 바와 같이, 블레이드들(140)의 팁들 또는 노즐들(180)의 근원부들에 배치될 수 있을 것이다. 몇몇 실시예들에서, 아래쪽 고정자 쉘(240)은 그 내부에 삽입되는 적어도 하나의 전압 강하 센서(300) 및/또는 레이저 측정 장치(290)를 포함하여, 예를 들어, 전압 강하 센서(300)가, 고정자(200)의 내표면(210)과 실질적으로 동일 높이를 갖는 전압 강하 센서(300)의 반경 방향 외부 에지를 갖도록, 아래쪽 고정자 쉘(240) 내에 매립되도록 한다. 몇몇 실시예에서, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 전압 강하 센서(300) 및/또는 레이저 측정 장치(290)는 고정자(200)의 아래쪽 쉘(240) 내의 하사점(bottom dead-center) 위치에 위치하게 된다. 다른 실시예에서, 전압 강하 센서(300) 및/또는 레이저 측정 장치(290)는, 계산시에 고려될 수도 있는 여유도(margin of degree)만큼 하사점 위치로부터 오프셋될 수도 있을 것이다.
도 6을 계속 참조하면, 몇몇 실시예에서, 컴퓨팅 장치(350)가 제공될 수 있고, 컴퓨팅 장치(350)는, 간극 센서 기기 도선(340) 및/또는 무선 통신 프로토콜을 경유하여 전압 강하 센서(300) 및 레이저 측정 장치(290)와 신호 통신한다.
간극(310)을 측정할 때, 전압 강하 센서(300) 및/또는 레이저 측정 장치(290)는 전압 강하 및/또는 간극(310)을 나타내는 신호를 컴퓨팅 장치(350)에 전송할 수 있다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 컴퓨팅 장치(350)는, 프로세서(346), 메모리(352), 및 컴퓨팅 장치(350) 내의 각각의 구성 요소 사이의 통신 연결을 제공하는 경로(354)에 의해 서로 작동적으로 연결되는 입출력(I/O) 인터페이스들(348)을 포함한다. 또한, 컴퓨팅 장치(350)는, 디스플레이(356), 외장 I/O 장치들/리소스들, 및 저장 유닛(360)과 통신하는 것으로 도시되어 있다. I/O 리소스들/장치들(358)은, 사용자가 컴퓨팅 장치(350)와 상호 작용하는 것을 가능하게 하는, 마우스, 키보드, 조이스틱, 숫자 키패드 또는 문자숫자식 키패드 또는 다른 선택 장치와 같은 하나 이상의 사용자 I/O 장치, 및/또는 임의의 유형의 통신 연결을 사용하여 장치 사용자가 컴퓨팅 장치(350)와 통신하는 것을 가능하게 하기 위한 하나 이상의 통신 장치를 포함할 수 있다.
일반적으로, 프로세싱 유닛(346)은, 컴퓨팅 장치(350)의 기능을 제공하는 컴퓨터 프로그램 코드(362)를 실행한다. 본 명세서에 더 설명되는 간극 계산기 모듈(364)과 같은 모듈은, 메모리(352) 및/또는 저장 유닛(360) 내에 저장되고, 본 명세서에 설명된 바와 같은 본 발명의 기능들 및/또는 단계들을 수행한다. 메모리(352) 및/또는 저장 유닛(360)은, 하나 이상의 물리적 위치에 상주하는 다양한 유형의 컴퓨터 판독 가능 데이터 저장 매체의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 이 정도로, 저장 유닛(360)은, 자기 디스크 드라이브 또는 광학 디스크 드라이브와 같은, 하나 이상의 저장 장치를 포함할 수 있다. 더 나아가, 도 6에 도시되어 있지 않은 하나 이상의 부가적인 구성 요소가 컴퓨팅 장치(350)에 포함될 수 있다는 것이 이해된다. 부가적으로, 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 외장형 I/O 장치(358), 디스플레이(356) 및/또는 저장 유닛(360)이, 도시되어 있는 바와 같은 외장형보다는, 휴대용 및/또는 손으로 유지되는 일 수 있는 컴퓨팅 장치(350)의 형태로, 컴퓨팅 장치(350) 내에 내장될 수 있다.
컴퓨팅 장치(350)는, 그 위에 설치되는 프로그램(362)과 같은 프로그램 코드를 실행하는 것이 가능한, 하나 이상의 범용 컴퓨팅 제조 물품을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 것으로서, "프로그램 코드"는, 정보 프로세싱 능력을 갖는 컴퓨팅 장치가, 직접적으로 또는 이하의 것들: (a) 다른 언어, 코드 또는 표기로의 변환, (b) 상이한 자료 형태로 재생성 및/또는 (c) 압축 해제의 임의의 조합 이후후에, 특정 작용을 수행하도록 야기하는, 임의의 언어, 코드 또는 표기(notation)에 관한 임의의 명령들의 집합을 의미한다는 것이 이해된다. 이 정도로, 프로그램(362)은 시스템 소프트웨어 및/또는 응용 소프트웨어의 임의의 조합으로서 실시될 수 있다.
나아가, 프로그램(362)은, 간극 계산기(364) 또는 모듈들(366)의 세트와 같은, 모듈을 사용하여 구현될 수 있다. 이 경우에, 계산기(364)는, 컴퓨팅 장치(350)가 프로그램(362)에 의해 사용되는 작업들의 세트를 수행하는 것을 가능하게 할 수 있고, 별개로 개발되며 및/또는 프로그램(362)의 다른 부분들과 별도로 구현될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "구성 요소"는, 임의의 솔루션을 사용하여 그와 함께 설명되는 기능성을 구현하는 소프트웨어를 갖거나 갖지 않는 하드웨어의 임의의 구성을 의미하고, 반면에 용어 "모듈"은, 컴퓨팅 장치(350)가 임의의 솔루션을 사용하여 그와 함께 설명되는 동작들을 구현하는 것을 가능하게 하는 프로그램 코드를 의미한다. 프로세싱 유닛(364)을 포함하는 컴퓨팅 장치(350)의 메모리(352) 또는 저장 유닛(360) 내에 고정될 때, 모듈은 동작들을 구현하는 구성 요소의 실질적인 부분이다. 그럼에도 불구하고, 2개 이상의 구성 요소, 모듈 및/또는 시스템은, 이들의 각각의 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 일부/모두를 공유할 수 있다는 것이, 이해된다. 또한, 본 명세서에 논의된 기능성의 일부는 구현되지 않을 수도 있고 또는 부가의 기능성이 컴퓨팅 장치(350)의 부분으로서 포함될 수도 있다는 것이 이해된다.
컴퓨팅 장치(350)가 다수의 컴퓨팅 장치를 포함할 때, 각각의 컴퓨팅 장치는 그 위에 고정되는 프로그램(362)의 단지 일부[예를 들어, 하나 이상의 모듈(364, 366)]만을 가질 수 있다. 그러나, 컴퓨팅 장치(350) 및 프로그램(362)은, 본 명세서에 설명되는 프로세스를 수행할 수 있는 다양한 가능한 등가의 컴퓨터 시스템만을 표현한다는 것이 이해된다. 이 정도로, 다른 실시예에서, 컴퓨팅 장치(350) 및 프로그램(362)에 의해 제공되는 기능성은, 이에 국한되는 것은 아니지만, 고정자-대-회전자 간극을 위한 휴대형 측정 장치를 포함하는, 프로그램 코드를 갖거나 갖지 않는 범용 및/또는 특정 용도 하드웨어의 임의의 조합을 포함하는 하나 이상의 컴퓨팅 장치에 의해, 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 각각의 실시예에서, 하드웨어 및 프로그램 코드는, 포함되는 경우, 표준 공학적 및 프로그래밍 기술들을 개별적으로 사용하여 생성될 수 있다.
컴퓨팅 장치(350)가 다수의 컴퓨팅 장치를 포함할 때, 컴퓨팅 장치는 임의의 유형의 통신 연결을 통해 통신할 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명되는 프로세스를 수행하는 가운데, 컴퓨팅 장치(350)는 임의의 유형의 통신 연결을 사용하여 하나 이상의 다른 컴퓨터 시스템과 통신할 수 있다. 어느 경우든, 통신 연결은, 다양한 유형의 유선 및/또는 무선 연결들의 임의의 조합을 포함할 수 있고, 하나 이상의 유형의 네트워크들의 임의의 조합을 포함할 수 있으며, 및/또는 다양한 유형의 전송 기술들 및 프로토콜들의 임의의 조합을 이용할 수 있다.
설명된 바와 같이, 컴퓨팅 장치(350)는, 전압 강하 센서(300) 및/또는 레이저 측정 장치(290)에 의해 제공되는 신호를 분석하기 위한 간극 계산기 모듈(364)을 포함한다. 전압 강하를 나타내는 전압 강하 센서(300)로부터의 신호 또는 레이저 측정 장치(290)로부터의 간극(310) 측정치를 사용하여, 간극 계산기 모듈(364)은 냉간 간극(310)을 계산할 수 있다.
냉간 간극(310)은, 터보기계(100)가 정지되고 차가운 상태일 때 측정될 수 있다. 다른 실시예에서, 회전자(120)는, 예를 들어, 간극(310)의 측정 도중에, 에어 모터를 사용하여 천천히 회전하게 될 수도 있을 것이다. 이는, 냉간 간극(310)이 회전자(120)(도 3) 상의 개별적인 반경방향으로 연장되는 블레이드들(140)의 길이의 변동에 관련되는 간극의 임의의 변동들에 대해 고려되는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 회전자(120)는 약 0.25 내지 약 8 회의 분당 회전수(RPM)의 속도로 회전하게 될 수 있다.
도 14를 참조하면, 완전 조립된 터빈 내에서 회전자 대 고정자 간극을 측정하고 조정하기 위한 방법이 또한 제공된다.
단계 S1에서, 도 4를 참조하여 전술된 바와 같이, 터빈은, 먼저 아래쪽 고정자 쉘을 기초부에 조립하고 이어서 회전자를 조립함으로써, 조립될 수 있다. 위쪽 이어서 고정자 쉘이, 회전자가 고정자 내에 배치되도록 그리고 그의 종축 둘레로 회전하도록, 아래쪽 고정자 쉘에 부착될 수 있다(도 5).
도 14에 도시되어 있는 단계 S2에서, 냉간 간극은, 정 위치 간극 센서 시스템을 사용하여 복수의 간극 측정 지점 각각에서의 고정자의 내표면과 회전자의 반경방향 최 외각 지점 사이에서, 결정될 수 있다. 냉간 간극이 복수의 간극 측정 지점에서 결정되는 가운데, 회전자는 에어 모터 또는 다른 장치를 사용하여 예를 들어 약 0.25 내지 약 8회의 분당 회전수(RPM)의 속도로 느리게 회전하게 될 수 있다. 각각의 간극 측정 지점은, 각각의 다른 간극 측정 지점으로부터 축방향으로 이격될 수 있다. 전술된 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 터빈은, 예를 들어, 2개 내지 5개의 간극 측정 지점을 포함할 수 있다.
정 위치 간극 센서 시스템은, 블레이드들의 건식 또는 상류측 스테이지 및 간극 측정 지점과 실질적으로 정렬되는, 위쪽 또는 아래쪽 고정자 쉘 내로 삽입되는 적어도 하나의 전압 강하 센서를 포함할 수 있다. 전압 강하 센서는, 이들이 터빈의 궁극적인 작동 도중에 제 위치에 유지될 수 있도록, 위치하게 될 수 있다. 정 위치 간극 센서 시스템은, 다른 간극 측정 지점에서 회전자 블레이드의 반경방향 외측 단부에 제거 가능하게 고정되는 레이저 측정 장치를 더 포함할 수도 있다. 특히, 레이저 측정 장치는, 블레이드들의 최종 습식 스테이지의 부분인 회전자 블레이드에 고정될 수 있다. 레이저 측정 장치는, 위쪽 고정자 쉘, 회전자 및 아래쪽 고정자 쉘이 함께 조립되는 가운데, 회전자 블레이드 팁과 고정자의 내표면 사이의 상부 폐쇄 간극을 측정하는 데 사용될 수 있다. 전압 강하 센서들 및 레이저 측정 장치는, 전술된 바와 같은 간극 계산기 모듈(364)을 포함하는, 컴퓨팅 장치(350)에 전압 강하 및 측정 데이터를 개별적으로 전송할 수 있다. 컴퓨팅 장치(350)는, 결정된 냉간 간극을 계산하며 그리고 몇몇 실시예에서 디스플레이 장치 상에 디스플레이할 수 있다. 레이저 측정 장치는 무선 방식으로 작동될 수도 있고, 전술된 바와 같이 무선 통신 프로토콜을 경유하여 컴퓨팅 장치와 통신할 수도 있다.
단계 S3에서, 회전자와 고정자 사이의 냉간 간극은, 그 위치에서 이전에 결정된 냉간 간극에 기초하여 복수의 간극 측정 지점 각각에서 조정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 조정은, 기초부에 대해 위쪽 고정자 쉘 또는 아래쪽 고정자 쉘을 변위시키기 위해 변위 조정 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 특히, 고정자 쉘의 관련 부분은 기초부에 대해 수직으로 변위될 수 있을 것이다. 기초부는 실질적으로 이동 불가능하기 때문에, 고정자 쉘의 수직 변위는, 변위가 고정자 쉘로 전이됨에 따라, 고정자 쉘의 탄성 변형 또는 비틀림(distortion)을 야기한다. 위쪽 및/또는 아래쪽 고정자 쉘의 형상의 변화는 고정자 내부에 회전자의 위치를 수용하도록 행해진다.
회전자와 고정자 사이의 냉간 간극을 조정한 후에, 단계 S4에서, 간극들은, 이들이 허용 가능한 한계 내에 있는지 여부를 확인하기 위해, 복수의 간극 측정 지점 각각에서 재결정될 수도 있다. 냉간 간극이 사전 결정된 임계치에 부합하지 않는다는 것을 재결정이 지시하는 경우, 회전자와 고정자 사이의 냉간 간극은 복수의 간극 측정 지점 각각에서 재조정될 수 있다. 재조정은, 기초부에 대해 위쪽 고정자 쉘 또는 아래쪽 고정자 쉘 중 하나 또는 모두를 변위시키도록 전술된 바와 같은 변위 조정 장치를 사용하여 수행될 수 있다.
단계 S5에서, 변위 조정 장치가 조정되고 냉간 간극이 허용 가능한 것으로 간주된 이후에, 변위 조정 장치는 록킹될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 변위 조정 장치는 잭킹 스크류, 세트 스크류 또는 고정기 중 하나일 수도 있고, 에폭시 또는 시멘트가 변위 조정 장치의 위치를 록킹하기 위해 도포될 수도 있다. 다른 실시예에서, 변위 조정 장치는 유압 실린더 또는 공압 실린더일 수도 있고, 밸브가 변위 조정 장치를 제 위치에 록킹하기 위해 폐쇄될 수 있으며, 이에 의해 임의의 추가적인 비의도적인 변위 조정을 방지하도록 한다. 단계 S6에서, 레이저 측정 장치는, 냉간 간극들에 대한 최종 조정이 이루어진 이후에, 제거될 수 있을 것이다.
본 명세서에 전술되고 더 논의되는 바와 같이, 터보기계 냉간 간극을 조정하기 위한 시스템 및 방법은, 터보기계(100) 내의 회전자(120)와 고정자(200) 사이의 냉간 간극들(310)의 측정 및 조정을 가능하게 하는 기술적 효과를 갖는다. 다수의 간극 측정 지점(260, 262)의 각각에서의 결정된 냉간 간극(310)을 사용하여, 위쪽 및/또는 아래쪽 고정자 쉘(220, 240)의 수직 변위에 대한 조정들이 식별될 수 있다. 위쪽 또는 아래쪽 고정자 쉘(220, 240) 상의 지점들에 대한 수직 변위 조정들은, 고정자(200) 쉘이 회전자(120)의 설치된 위치를 수용하기 위해 탄성 변형되고 비틀리게 되는 것을 허용한다. 이러한 측정들 및 조정들은, 아래쪽 고정자 쉘(240), 회전자(120) 및 위쪽 고정자 쉘(220)의 조립 이후에 이루어질 수 있으며, 따라서 시간-집약적 및 노동-집약적인 재반복적 조정 및 재설치에 대한 필요성을 회피할 수 있도록 한다. 도 6에 도시되어 있는 다양한 구성 요소들의 일부는 독립적으로 구현되고, 조합되고, 및/또는, 컴퓨팅 장치(350) 내에 포함되는 하나 이상의 개별 컴퓨팅 장치를 위해 메모리 내에 저장될 수 있다는 것이 이해된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은, 용어 "제1", "제2" 및 이와 유사한 것은, 임의의 순서, 양 또는 중요성을 나타내는 것이 아니며, 대신에 하나의 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해 사용되고, 본 명세서에서의 부정관사("a" 및 "an")는 양의 제한을 나타내는 것이 아니며, 대신에 언급되는 아이템의 적어도 하나의 존재를 나타낸다. 양과 관련하여 사용되는 수식어 "약"은 진술되는 값을 포함하고 문맥에 의해 지시되는 의미를 갖는다(예를 들어, 특정량의 측정과 연관되는 어느 정도의 오류를 포함함). 본 명세서에 사용되는 바와 같은 접미사 "(들)"은, 이것이 수식하는 용어의 단수 및 복수의 모두를 포함하며, 이에 이해 하나 이상의 그러한 용어를 포함하는 것으로 의도된다[예를 들어, 금속(들)은 하나 이상의 금속을 포함함]. 본 명세서에 개시되는 범위는 포함적이고, 독립적으로 조합 가능하다(예를 들어, 최대 약 6개, 또는 더 구체적으로 약 3 내지 약 6개의 센서"의 범위는 "약 3 내지 약 6개"의 범위의 끝지점들의 및 모든 중간의 값들을 포함함).
비록 다양한 실시예가 본 명세서에 설명되었지만, 요소들의 다양한 조합, 그에 대한 변형들 또는 개량들이, 당업자들에 의해 이루어질 수 있으며 그리고 본 발명의 범주 내에 있다는 것이, 명세서로부터 인식될 것이다. 부가적으로, 다수의 수정이 그의 본질적인 범주로부터 벗어나지 않고 본 발명의 사상에 특정 상황 또는 재료를 적합하게 하기 위해 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은, 본 발명을 수행하기 위해 고려되는 최상의 모드로서 개시되는 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 있는 모든 실시예를 포함할 것이라고 의도된다.

Claims (15)

  1. 터보기계로서,
    복수의 블레이드 스테이지를 갖는 회전자;
    상기 회전자를 둘러싸고, 아래쪽 고정자 쉘 및 위쪽 고정자 쉘을 포함하는 고정자;
    복수의 간극 측정 지점 각각에서 상기 회전자와 상기 고정자 사이의 냉간 간극을 결정하기 위한 정 위치 간극 센서 시스템으로서, 각각의 상기 복수의 간극 측정 지점은 각각의 다른 간극 측정 지점으로부터 축방향으로 이격된 위치에 배치되는 것인, 정 위치 간극 센서 시스템; 및
    상기 위쪽 고정자 쉘 또는 상기 아래쪽 고정자 쉘 중 하나의 위치를 기초부에 대해 그리고 상기 정 위치 간극 센서 시스템에 의해 결정된 간극에 기초하여 변위시켜, 이에 의해 상기 회전자와 상기 고정자 사이의 냉간 간극을 조정하도록 하기 위한, 서로로부터 축방향으로 이격되는 복수의 변위 조정 장치를 포함하는 것인 터보기계.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 정 위치 간극 센서 시스템은, 전압 강하 센서의 팁과 회전자 블레이드의 팁 사이의 간극을 가로지르는 전압 강하를 측정하기 위해 간극 측정 지점에서 상기 아래쪽 고정자 쉘 또는 상기 위쪽 고정자 쉘 중 하나 내로 삽입되는 전압 강하 센서를 포함하고,
    상기 전압 강하 센서는 상기 아래쪽 고정자 쉘 또는 상기 위쪽 고정자 쉘 중 하나 내에 삽입되어,
    상기 전압 강하 센서가 블레이드들의 상류측 스테이지의 회전자 블레이드 팁과 축방향으로 정렬되도록, 그리고 상기 전압 강하 센서가 상기 위쪽 또는 아래쪽 고정자 쉘 내에 매립되어, 적어도 하나의 센서의 반경방향 외측 에지가 상기 위쪽 또는 아래쪽 고정자 쉘의 내표면과 실질적으로 동일 높이에 놓이도록 하는 것인 터보기계.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 정 위치 간극 센서 시스템은, 상기 블레이드들의 최종 스테이지의 회전자 블레이드; 또는 노즐 링이나 노즐 커버; 중 하나에 제거 가능하게 고정되는 레이저 측정 장치를 더 포함하며,
    상기 블레이드들의 최종 스테이지의 상기 회전자 블레이드에 고정되는 경우, 상기 레이저 측정 장치는, 상기 위쪽 고정자 쉘, 상기 회전자, 및 상기 아래쪽 고정자 쉘이 함께 조립되는 가운데, 상기 회전자 블레이드의 팁과 상기 위쪽 또는 아래쪽 고정자 쉘의 내표면 사이의 상부 폐쇄 간극을 측정하도록 구성되며,
    상기 노즐 링이나 노즐 커버에 고정되는 경우, 상기 레이저 측정 장치는, 노즐의 반경방향 내향 팁과 상기 회전자 사이의 상부 폐쇄 간극을 측정하도록 구성되는 것인 터보기계.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 간극 측정 지점은 2개 내지 5개 사이의 축방향으로 이격된 간극 측정 지점을 포함하는 것인 터보기계.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 변위 조정 장치는 상기 위쪽 고정자 쉘과 상기 아래쪽 고정자 쉘 사이의 수평 조인트에 배치되는 것인 터보기계.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 간극 측정 지점 중 적어도 하나는 상기 아래쪽 고정자 쉘의 하부측에 배치되는 것인 터보기계.
  7. 제 1항에 있어서,
    각각의 상기 변위 조정 장치는, 잭킹 스크류, 세트 스크류 또는 고정기 중 하나를 더 포함하고,
    각각의 상기 변위 조정 장치는, 에폭시 또는 시멘트 중 하나인 록킹 재료를 더 포함하는 것인 터보기계.
  8. 제 1항에 있어서,
    각각의 상기 변위 조정 장치는, 유압 실린더 또는 공압 실린더 중 하나를 더 포함하고,
    각각의 상기 변위 조정 장치는, 상기 변위 조정 장치의 위치를 록킹하기 위한 밸브를 더 포함하는 것인 터보기계.
  9. 회전자 대 고정자 간극을 조정하기 위한 방법으로서,
    아래쪽 고정자 쉘 및 위쪽 고정자 쉘을 갖는 고정자 및 상기 고정자 내에 배치되는 회전자를 포함하는 터보기계를 조립하는 것;
    정 위치 간극 센서 시스템을 사용하여 복수의 간극 측정 지점 각각에서 상기 회전자와 상기 고정자 사이의 냉간 간극을 결정하는 것으로서, 각각의 상기 간극 측정 지점은 각각의 다른 간극 측정 지점으로부터 축방향으로 이격되는 것인, 냉간 간극을 결정하는 것; 및
    상기 결정된 냉간 간극에 기초하여 상기 회전자와 상기 고정자 사이의 냉간 간극을 조정하는 것으로서, 상기 고정자 내의 상기 회전자의 위치를 수용하기 위해 기초부에 대해 상기 위쪽 고정자 쉘 또는 아래쪽 고정자 쉘 중 하나를 변위시킴에 의해 상기 위쪽 고정자 쉘 또는 아래쪽 고정자 쉘의 형상을 변경하는 것을 포함하는 것인, 냉간 간극을 조정하는 것
    을 포함하는 것인, 회전자 대 고정자 간극 조정 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 회전자와 상기 고정자 사이의 냉간 간극을 조정한 후에, 상기 복수의 간극 측정 지점 각각에서 상기 회전자와 상기 고정자 사이의 냉간 간극을 재결정하는 것; 및
    냉간 간극이 사전 결정된 임계치에 부합하지 않는다는 것을 상기 재결정 하는 것이 지시하는 경우, 상기 회전자와 상기 고정자 사이의 냉간 간극을 재조정하는 것을 더 포함하고,
    상기 재조정 하는 것은, 재결정된 냉간 간극에 기초하여 상기 기초부에 대해 상기 위쪽 고정자 쉘 또는 아래쪽 고정자 쉘 중 하나를 변위시키기 위해 변위 조정 장치를 사용하는 것을 포함하여, 이에 의해 상기 고정자 내부에 상기 회전자의 위치를 수용하기 위해 상기 위쪽 고정자 쉘 또는 상기 아래쪽 고정자 쉘의 형상을 변경하도록 하는 것인, 회전자 대 고정자 간극을 조정하기 위한 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 복수의 간극 측정 지점 각각에서 상기 회전자와 상기 고정자 사이의 냉간 간극을 결정하는 가운데, 약 0.25 내지 약 8 회의 분당 회전수(RPM)의 속도로 상기 고정자 내부에서 상기 회전자를 회전시키는 것을 더 포함하는 것인, 회전자 대 고정자 간극을 조정하기 위한 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 냉간 간극을 결정하는 것은, 상기 센서의 팁과 회전자 블레이드 팁 사이의 간극을 가로지르는 전압 강하를 측정하기 위해, 간극 측정 지점에서 상기 아래쪽 고정자 쉘 또는 상기 위쪽 고정자 쉘 중 하나의 내로 삽입되는 전압 강하 센서를 포함하는, 정 위치 간극 센서 시스템을 사용하는 것을 더 포함하고,
    상기 전압 강하 센서는 블레이드들의 상류측 스테이지와 축방향으로 정렬되는 것인, 회전자 대 고정자 간극을 조정하기 위한 방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 조정하는 것은, 상기 변위 조정 장치의 수직 위치를 조정하는 것을 더 포함하고,
    상기 변위 조정 장치는, 잭킹 스크류, 세트 스크류, 고정기, 유압 실린더 또는 공압 실린더 중 하나를 포함하는 것인, 회전자 대 고정자 간극을 조정하기 위한 방법.
  14. 터보기계 내의 회전자-대-고정자 간극을 조정하기 위한 시스템으로서,
    복수의 간극 측정 지점 각각에서 회전자와 고정자 사이의 냉간 간극을 결정하기 위한 정 위치 간극 센서 시스템으로서, 상기 고정자는 아래쪽 고정자 쉘 및 위쪽 고정자 쉘을 포함하며, 그리고 상기 회전자는 상기 고정자 내에 배치되고,
    전압 강하 센서의 팁과 회전자 블레이드 팁 사이의 간극을 가로지르는 전압 강하를 측정하기 위해, 간극 측정 지점에서 상기 아래쪽 고정자 쉘 또는 상기 위쪽 고정자 쉘 중 하나의 내로 삽입되는 적어도 하나의 전압 강하 센서, 및
    상기 전압 강하 센서와 신호 통신하는 컴퓨팅 장치로서, 상기 컴퓨팅 장치는 프로세서 및 메모리를 포함하고, 상기 메모리는, 상기 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 때, 상기 컴퓨팅 장치가 전압 강하를 나타내는 신호에 기초하여 상기 회전자와 상기 고정자 사이의 간극을 결정하도록 야기하는 명령을 포함하는 것인 컴퓨팅 장치를 포함하는 것인, 정 위치 간극 센서 시스템과;
    기초부에 대해 그리고 상기 회전자와 상기 고정자 사이의 결정된 간극에 기초하여 상기 위쪽 고정자 쉘 또는 상기 아래쪽 고정자 쉘 중 하나의 위치를 변위시키고, 이에 의해 상기 회전자와 상기 고정자 사이의 냉간 간극을 원하는 간극으로 조정하도록 하기 위해, 상기 고정자 상에 배치되는 변위 조정 장치
    를 포함하는 것인 시스템.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 정 위치 간극 센서 시스템은, 상기 블레이드들의 최종 스테이지의 회전자 블레이드; 또는 노즐 링이나 노즐 커버; 중 하나에 제거 가능하게 고정되는 레이저 측정 장치를 더 포함하며,
    상기 블레이드들의 최종 스테이지의 상기 회전자 블레이드에 고정되는 경우, 상기 레이저 측정 장치는, 상기 위쪽 고정자 쉘, 상기 회전자, 및 상기 아래쪽 고정자 쉘이 함께 조립되는 가운데, 상기 회전자 블레이드의 팁과 상기 위쪽 또는 아래쪽 고정자 쉘의 내표면 사이의 상부 폐쇄 간극을 측정하도록 구성되고,
    상기 노즐 링이나 노즐 커버에 고정되는 경우, 상기 레이저 측정 장치는 노즐의 반경방향 내향 팁과 회전자 사이의 상부 폐쇄 간극을 측정하도록 구성되며,
    상기 레이저 측정 장치는 상기 컴퓨팅 장치와 신호 통신하는 것인 시스템.
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