RU2013128692A

RU2013128692A - Система и способ контроля турбомашины

Info

Publication number: RU2013128692A
Application number: RU2013128692/06A
Authority: RU
Inventors: Джон МакКоннелл ДЕЛЬВО
Original assignee: Дженерал Электрик Компании
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2014-12-27
Also published as: EP2679769A3; EP2679769B1; JP2014009687A; CN103511005A; US20140003905A1; US9267378B2; EP2679769A2; JP6470898B2; CN103511005B

Abstract

1. Система, содержащая:турбомашину, содержащую первый компонент турбомашины, включающий первый механолюминесцентный материал, при этом первый компонент турбомашины выполнен с возможностью создания первого светового излучения при механическом воздействии, достаточном, чтобы вызвать механолюминесценцию первого материала; исистему контроля турбомашины, выполненную с возможностью контроля структурной целостности первого компонента турбомашины на основе детектирования первого светового излучения.2. Система по п.1, в которой система контроля турбомашины содержит:фотодетектор, выполненный с возможностью детектирования первого светового излучения и выработки первого электрического сигнала, представляющего первое световое излучение; иконтроллер, выполненный с возможностью анализа первого электрического сигнала для измерения параметра, относящегося к первому световому излучению.3. Система по п.2, в которой контроллер выполнен с возможностью измерения упомянутого параметра для определения того, является ли излучение показателем механического повреждения или начинающегося механического повреждения первого компонента турбомашины.4. Система по п.2, в которой параметр включает интенсивность детектированного первого светового излучения, относительную интенсивность одной или более длин волн в первом световом излучении, временную диаграмму первого светового излучения, длину волны первого светового излучения, частоту первого светового излучения или любую комбинацию перечисленного.5. Система по п.2, в которой контроллер выполнен с возможностью вызывать изменение рабочего параметра турбомашины в ответ на �

Claims

1. Система, содержащая:

турбомашину, содержащую первый компонент турбомашины, включающий первый механолюминесцентный материал, при этом первый компонент турбомашины выполнен с возможностью создания первого светового излучения при механическом воздействии, достаточном, чтобы вызвать механолюминесценцию первого материала; и

систему контроля турбомашины, выполненную с возможностью контроля структурной целостности первого компонента турбомашины на основе детектирования первого светового излучения.

2. Система по п.1, в которой система контроля турбомашины содержит:

фотодетектор, выполненный с возможностью детектирования первого светового излучения и выработки первого электрического сигнала, представляющего первое световое излучение; и

контроллер, выполненный с возможностью анализа первого электрического сигнала для измерения параметра, относящегося к первому световому излучению.

3. Система по п.2, в которой контроллер выполнен с возможностью измерения упомянутого параметра для определения того, является ли излучение показателем механического повреждения или начинающегося механического повреждения первого компонента турбомашины.

4. Система по п.2, в которой параметр включает интенсивность детектированного первого светового излучения, относительную интенсивность одной или более длин волн в первом световом излучении, временную диаграмму первого светового излучения, длину волны первого светового излучения, частоту первого светового излучения или любую комбинацию перечисленного.

5. Система по п.2, в которой контроллер выполнен с возможностью вызывать изменение рабочего параметра турбомашины в ответ на определенное значение измеренного параметра, при этом упомянутое определенное значение измеренного параметра является показателем механического повреждения или начинающегося механического повреждения первого компонента турбомашины.

6. Система по п.2, в которой система контроля турбомашины содержит волоконно-оптический кабель, оптически соединяющий первый компонент турбомашины с фотодетектором.

7. Система по п.1, в которой система контроля турбомашины содержит камеру, выполненную с возможностью захвата по меньшей мере части первого светового излучения.

8. Система по п.1, в которой турбомашина содержит турбину, компрессор или насос, и первый компонент турбомашины представляет собой по меньшей мере часть топливной форсунки, камеры сгорания, выхлопной секции, вращающейся лопатки или любую комбинацию перечисленного.

9. Система по п.1, в которой первый компонент турбомашины содержит множество слоев, каждый из которых сформирован из композиционного материала с керамической матрицей (CMC).

10. Система по п.1, в которой турбомашина содержит второй компонент туромашины, включающий второй механолюминесцентный материал, при этом второй компонент турбомашины выполнен с возможностью создания второго светового излучения при втором механическом воздействии, достаточном, чтобы вызвать излучение второго механолюминесцентного материала, и система контроля турбомашины выполнена с возможностью контроля структурной целостности второго компонента на основе детектирования второго светового излучения.

11. Система по п.10, в которой каждое из первого светового излучения и второго светового излучения имеет один или более характерных параметров излучения, и система контроля турбомашины выполнена с возможностью различения первого и второго световых излучений для определения того, механическое повреждение или начинающееся механическое повреждение первого компонента турбомашины или второго компонента турбомашины индицируется.

12. Система по п.1, в которой механическое воздействие представляет собой по меньшей мере одно из следующего: давление на первый механолюминесцентный материал, трение первого механолюминесцентного материала, вибрация и постоянные нагрузки на первый механолюминесцентный материал или повреждение посторонними предметами первого механолюминесцентного материала.

13. Система, содержащая:

систему контроля турбомашины, выполненную с возможностью коммуникативной связи с турбомашиной, содержащую:

фотодетектор, выполненный с возможностью детектирования светового излучения от компонента турбомашины, включающего механолюминесцентный материал; и

контроллер, коммуникативно связанный с фотодетектором и выполненный с возможностью измерения параметра, относящегося к упомянутому световому излучению, при этом контроллер выполнен с возможностью контроля структурной целостности турбомашины на основе упомянутого параметра.

14. Система по п.13, в которой контроллер выполнен с возможностью обеспечивать выдачу системой контроля турбомашины воспринимаемой пользователем индикации при определении того, что световое излучение указывает на начинающееся механическое повреждение или на механическое повреждение упомянутого компонента турбомашины или другого компонента турбомашины.

15. Система по п.13, в которой контроллер выполнен с возможностью определения, является ли световое излучение результатом пьезолюминесценции, фрактолюминесценции или триболюминесценции или их комбинации на основе упомянутого параметра или другого измеренного параметра, относящегося к световому излучению.

16. Система по п.13, в которой система контроля турбомашины содержит волоконно-оптический волновод, выполненный с возможностью размещения внутри или вблизи тракта горячих газов турбомашины для того, чтобы дать возможность волоконно-оптическому волноводу передавать по меньшей мере часть светового излучения от компонента турбомашины на фотодетектор.

17. Система по п.13, включающая турбомашину, которая содержит газотурбинный двигатель, имеющий тракт горячих газов, содержащий:

камеру сгорания, выполненную с возможностью сжигания топлива в присутствии сжатого воздуха для получения горячих газообразных продуктов сгорания;

турбину, выполненную с возможностью приема горячих газообразных продуктов сгорания из камеры сгорания и обеспечения взаимодействия между горячими газообразными продуктами сгорания и турбинной лопаткой для получения механической энергии и выхлопных газов; и

выхлопное устройство, выполненное с возможностью выпуска выхлопных газов из газотурбинного двигателя;

при этом упомянутый компонент турбомашины содержит жаровую трубу камеры сгорания, выхлопной патрубок, корпус турбины, турбинную лопатку или рабочее колесо турбины.

18. Система по п.17, в которой компонент турбомашины содержит множество слоев, каждый из которых выполнен из композиционного материала с керамической матрицей (CMC), при этом по меньшей мере один из множества этих слоев выполнен из карбидокремниевого CMC.

19. Система по п.18, в которой карбидокремниевый CMC является первым механолюминесцентным материалом, выполненным с возможностью создания первого характерного механолюминесцентного излучения, а по меньшей мере один другой из множества слоев содержит второй механолюминесцентный материал, выполненный с возможностью создания второго характерного механолюминесцентного излучения, причем контроллер выполнен с возможностью определения того, является ли детектируемое световое излучение первым характерным механолюминесцентным излучением, вторым характерным механолюминесцентным излучением или и тем, и другим для определения структурной целостности компонента турбомашины.

20. Способ, включающий:

контроль тракта горячих газов газотурбинного двигателя на механолюминесцентные излучения с помощью системы контроля турбомашины;

детектирование первого механолюминесцентного излучения с помощью фотодетектора системы контроля турбомашины; и

определение, является ли первое механолюминесцентное излучение показателем механического повреждения или начинающегося механического повреждения компонента газотурбинного двигателя с помощью контроллера системы контроля турбомашины.