RU2237866C2 - Способ и устройство для измерения зазора до вершин лопаток турбины - Google Patents

Способ и устройство для измерения зазора до вершин лопаток турбины Download PDF

Info

Publication number
RU2237866C2
RU2237866C2 RU2002130704A RU2002130704A RU2237866C2 RU 2237866 C2 RU2237866 C2 RU 2237866C2 RU 2002130704 A RU2002130704 A RU 2002130704A RU 2002130704 A RU2002130704 A RU 2002130704A RU 2237866 C2 RU2237866 C2 RU 2237866C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radio frequency
ultrasonic
distance
transducer
gas turbine
Prior art date
Application number
RU2002130704A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002130704A (ru
Inventor
Роберт М. ОРЕНСТЕЙН (US)
Роберт М. ОРЕНСТЕЙН
Original Assignee
Дженерал Электрик Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дженерал Электрик Компани filed Critical Дженерал Электрик Компани
Publication of RU2002130704A publication Critical patent/RU2002130704A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2237866C2 publication Critical patent/RU2237866C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/16—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring distance of clearance between spaced objects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/04—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B17/00—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/14—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Abstract

Изобретение относится к газовым турбинам, в частности к датчикам для измерения зазора до вершин лопаток турбин с использованием радиочастотного и ультразвукового датчиков. Сущность: способ определения зазора до вершин лопаток в газовой турбине включает в себя измерение расстояния (А) между ультразвуковым датчиком 16 и поверхностью 14 кожуха статора, измерение расстояния (В) между радиочастотным датчиком 20 и вершинами 13 вращающихся лопаток газовой турбины, вычитание расстояния, измеренного ультразвуковым датчиком 16, из расстояния, измеренного радиочастотным датчиком 20. Устройство включает в себя ультразвуковой датчик 16 для измерения расстояния между поверхностью 14 кожуха статора и ультразвуковым датчиком, радиочастотный датчик 20 для измерения расстояния между вершинами 13 вращающихся лопаток газовой турбины и радиочастотным датчиком, волновод 18 ультразвукового диапазона и волновод 22 радиочастотного диапазона, вычислительную систему 24 для приема и вычитания измерений ультразвукового датчика из измерений радиочастотного датчика. Технический результат: увеличение срока службы датчика за счет размещения датчика и связанной с ним электроники далеко от горячего отсека турбины. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Данное изобретение касается газовых турбин и более конкретно гибридного датчика для измерения зазора до вершин лопаток турбины с использованием радиочастотного и ультразвукового преобразователей.
Желательно получить повышенную эффективность в газовых турбинах. Желательно проводить измерение зазора между перемещающимися лопатками ротора (рабочими лопатками) и неподвижными кожухами в отсеках компрессора и турбины газовых турбин, поскольку эффективность газотурбинного двигателя зависит, между прочим, от зазора между вершинами его лопаток и корпусом турбины. Таким образом, чем меньше зазоры, тем ниже утечка газа через аэродинамические поверхности вершин. Однако при определенных состояниях двигателя аэродинамические поверхности и связанные с ними диски могут подвергаться нагреву, увеличивая таким образом риск соприкосновения с корпусом.
Точное измерение зазора между вершинами вращающихся лопаток и связанным с ними корпусом является обязательным для усовершенствования газотурбинного двигателя. Известные методы и системы, предназначенные для обеспечения такого измерения, включают в себя зонд, установленный на корпусе, окружающем лопатки. Вершина лопатки и зонд действуют как две пластины конденсатора, где зонд полагается на изменение емкости в зазоре между лопаткой и корпусом/зондом для измерения зазора до вершин лопаток.
Более конкретно, емкостной зонд образует часть электрической цепи, в которую генератор подает высокочастотный электрический сигнал. Высокочастотный электрический сигнал модулируется по амплитуде посредством изменений электрической емкости, когда вершины лопаток проходят близко к зонду. Промежуток между зондом и вершинами лопаток вычисляется на основании изменений в амплитуде сигнала с целью определения зазора до вершин лопаток. К сожалению, на измерения емкости неблагоприятно влияет присутствие близких электрических или магнитных полей, а также изменения содержания воды в газах, проходящих между вершинами лопаток и зондом. Дополнительный недостаток этого подхода состоит в том, что зонд должен быть расположен близко к горячему отсеку турбины, что ограничивает срок службы зонда.
В другом решении, для измерения расстояния между электродом (зондом) и вершинами лопаток используется напряжение искрового разряда. Здесь на измерения неблагоприятно воздействуют изменения давления и/или содержания воды в газах, проходящих между вершинами лопаток и зондом. Искровой разряд также может вызывать повреждение в вершинах проходящих лопаток.
Еще в одном решении наблюдаемые изменения напряженности магнитного поля, когда вершины лопаток проходят близко к магнитному зонду, пропорциональны промежутку между зондом и вершинами лопаток. Этот способ обычно не используется в газовых турбинах из-за слабой частотной характеристикой по сравнению с емкостными способами. Этот метод также имеет ограничения, перечисленные для других решений, как установлено выше.
Также были разработаны оптические способы измерения зазора до вершин лопаток турбины. Хотя оптические способы имеют преимущество, заключающееся в том, что их можно использовать в присутствии изменяющихся электрических или магнитных полей при достижении более быстрого времени отклика, эти оптические способы восприимчивы к грязи или осаждениям нефти на оптической системе, которые ухудшают качество изображения.
Таким образом, существует необходимость в преодолении проблем, установленных относительно известных подходов, для измерения зазора до вершин лопаток (то есть расстояния между вершиной лопатки и поверхностью кожуха статора).
В соответствии с этим настоящее изобретение касается способа и устройства для определения расстояния между вершинами вращающихся лопаток и поверхностью кожуха статора посредством использования двух различных источников энергии и связанных схем обработки сигналов.
Для измерения расстояния от неподвижного преобразователя до перемещающейся металлической лопатки используется энергия радиочастотного (РЧ) диапазона и технология обработки сигналов RADAR (радиообнаружение и измерение дальности). Таким образом, этот технический прием предлагает преимущество, заключающееся в размещении преобразователя датчика и связанной с ним электроники далеко от горячего отсека турбины, благодаря чему увеличивается срок службы датчика. В качестве волновода для направления энергии РЧ диапазона к преобразователю и от него можно использовать керамический или другой непроводящий материал. Энергия РЧ диапазона отражается от проходящих лопаток и таким образом можно рассчитывать расстояние между вершиной лопатки и РЧ преобразователем. Однако при использовании вышеупомянутого решения расстояние между вершиной лопатки и поверхностью кожуха статора не измеряется.
Более точно, измерение зазора между перемещающимися лопатками ротора и неподвижными кожухами в отсеках компрессора и турбины газовой турбины достигается посредством использования устройства гибридного датчика. Для измерения расстояния между вершиной лопатки и РЧ преобразователем, как описано выше, используется энергия РЧ диапазона, а для измерения расстояния между кожухом статора и ультразвуковым (УЗ) преобразователем используется энергия ультразвукового диапазона. РЧ преобразователь и УЗ преобразователь предпочтительно размещают на равных расстояниях в радиальном направлении от осевой линии турбины. Для определения зазора до вершин лопаток расстояние между поверхностью кожуха статора и УЗ преобразователем вычитается из расстояния между вершиной лопатки и РЧ преобразователем. Вычитание предпочтительно выполняется с использованием электронных схем.
В своих более широких аспектах, настоящее изобретение обеспечивает способ определения зазора до вершин лопаток в газовой турбине, при этом способ содержит следующие этапы: (а) измерение расстояния между ультразвуковым датчиком и поверхностью кожуха статора; (b) измерение расстояния между радиочастотным датчиком и вершинами вращающихся лопаток газовой турбины; (с) использование расстояния, измеренного на этапе (а), и расстояния, измеренного на этапе (b), для определения зазора до вершин лопаток в газовой турбине. Этап (а) дополнительно содержит использование ультразвукового преобразователя с целью направления энергии ультразвукового диапазона к поверхности кожуха статора, и приема отраженной энергии ультразвукового диапазона, и передачу измерения в реальном времени в процессор. Этап (b) дополнительно содержит этап использования радиочастотного преобразователя с целью направления энергии радиочастотного диапазона к вершинам вращающихся лопаток газовой турбины и приема отраженной энергии радиочастотного диапазона, и передачу результатов измерения в реальном времени в процессор.
Для направления энергии ультразвукового диапазона между ультразвуковым преобразователем и поверхностью кожуха статора предпочтительно используется волновод ультразвукового диапазона. Для направления энергии радиочастотного диапазона между радиочастотным преобразователем и вершинами вращающихся лопаток газовой турбины предпочтительно используется волновод радиочастотного диапазона. Волновод радиочастотного диапазона предпочтительно выполнен из керамических материалов. И ультразвуковой датчик, и радиочастотный датчик предпочтительно размещают на равных расстояниях в радиальном направлении от контрольной точки на газовой турбине, где контрольная точка представляет собой осевую линию ротора.
В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает устройство для определения зазора до вершин лопаток газовой турбины, причем устройство содержит ультразвуковой датчик для измерения расстояния между поверхностью кожуха статора и местоположением ультразвукового датчика и обеспечения отображающего его первого сигнала; радиочастотный датчик для измерения расстояния между вершинами вращающихся лопаток газовой турбины и местоположением радиочастотного датчика и обеспечения отображающего его второго сигнала и процессор для приема и обработки упомянутых первого и второго сигналов для определения зазора до вершин лопаток газовой турбины. Устройство дополнительно включает в себя волновод ультразвукового диапазона для направления энергии ультразвукового диапазона между ультразвуковым датчиком и поверхностью кожуха статора, и в котором первый конец волновода ультразвукового диапазона прикреплен к ультразвуковому датчику, а противоположный второй конец выполнен в виде интегрированной части поверхности кожуха. Устройство дополнительно включает в себя волновод радиочастотного диапазона для направления энергии радиочастотного диапазона между радиочастотным датчиком и вершинами вращающихся лопаток газовой турбины.
В другом аспекте способ определения расстояния между вершиной вращающейся лопатки и поверхностью кожуха статора газовой турбины содержит следующие этапы: (а) измерение расстояния между ультразвуковым преобразователем и поверхностью кожуха статора; (b) измерение расстояния между радиочастотным преобразователем и вершиной вращающейся лопатки газовой турбины и (с) использование расстояния, измеренного на этапе (а), и расстояния, измеренного на этапе (b), для определения расстояния между вершиной лопатки и поверхностью кожуха статора.
В дополнительном аспекте настоящее изобретение обеспечивает газовую турбину, имеющую статор, имеющий поверхность кожуха статора, множество вращающихся лопаток с соответствующими вершинами лопаток, первое средство для измерения расстояния между поверхностью кожуха статора и первым средством, второе средство для измерения расстояния между вершинами вращающихся лопаток и вторым средством и средство для приема и использования измерений, выполненных первым средством и вторым средством, с целью определения зазора до вершин лопаток газовой турбины. Устройство дополнительно содержит средство для направления энергии ультразвукового диапазона между первым средством и поверхностью кожуха статора, средство для направления энергии радиочастотного диапазона между вторым средством и вершинами вращающихся лопаток газовой турбины. И первое, и второе средство предпочтительно расположены на равных расстояниях в радиальном направлении от контрольной точки в газовой турбине, где контрольная точка представляет собой осевую линию ротора газовой турбины.
В дополнительном аспекте гибридный датчик для определения зазора между вершинами лопаток ротора и кожухом статора газовой турбины, где гибридный датчик содержит ультразвуковой датчик для измерения расстояния между поверхностью кожуха статора и ультразвуковым датчиком, радиочастотный датчик для измерения расстояния между вершинами вращающихся лопаток и радиочастотным датчиком и процессор для приема и использования измерений ультразвукового датчика и измерений радиочастотного датчика с целью определения зазора до вершин лопаток газовой турбины.
Еще в одном аспекте, способ работы газовой турбины, содержащий следующие этапы: а) использование ультразвукового преобразователя для вырабатывания первого сигнала, отображающего расстояние между поверхностью кожуха статора и местоположением ультразвукового преобразователя; b) использование радиочастотного (РЧ) преобразователя для вырабатывания второго сигнала, отображающего расстояние между вершинами вращающихся лопаток и местоположением РЧ преобразователя, причем местоположение ультразвукового преобразователя и местоположение РЧ преобразователя расположены по существу на равных расстояниях в радиальном направлении от контрольной точки в газовой турбине и с) использование первого сигнала и второго сигнала с целью определения зазора между вершинами лопаток и поверхностью кожуха статора.
В дополнительном аспекте, способ работы газовой турбины, содержащий этапы: а) использование первого датчика для формирования первого сигнала, отображающего расстояние между поверхностью кожуха статора и местоположением первого датчика; b) использование второго датчика для формирования второго сигнала, отображающего расстояние между вершинами вращающихся лопаток и местоположением второго датчика, причем местоположение первого датчика и местоположение второго датчика являются по существу равноудаленными в радиальном направлении от контрольной точки в газовой турбине и с) использование первого сигнала и второго сигнала с целью определения зазора между вершинами лопаток и поверхностью кожуха статора.
В другом варианте осуществления способ и устройство по настоящему изобретению используются для измерения зазора до вершин лопаток в паровой турбине в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.
Еще в одном варианте осуществления способ и устройство по настоящему изобретению используются для измерения зазора до вершин лопаток в компрессоре в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.
В дополнительном аспекте настоящее изобретение обеспечивает гибридный датчик для определения зазора между перемещающимися лопатками ротора и неподвижными кожухами в отсеках компрессора газовой турбины в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлено схематическое изображение устройства измерения расстояния в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг.2 представлена система для определения зазора до вершин лопаток на основании измерений, выполненных с использованием устройства согласно фиг.1;
на фиг.3 представлена блок-схема программы для определения зазора до вершин лопаток в соответствии с настоящим изобретением, как показано на фиг.1-2;
на фиг.4 представлено схемное решение высокого уровня газовой турбины, включающей в себя показанное на фиг.1 устройство;
на фиг.5 представлена схема устройства согласно фиг.1 для измерения зазора до вершин лопаток в паровой турбине;
на фиг.6 представлено устройство согласно фиг.1 для измерения зазора до вершин лопаток в компрессоре.
Фиг.1 представляет схематическое изображение устройства 10 измерения расстояния в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения. Устройство 10 включает в себя ультразвуковой преобразователь ("УЗ преобразователь") 16, расположенный рядом с поверхностью 14 кожуха статора газовой турбины. УЗ преобразователь также альтернативно упоминается как ультразвуковой датчик ("УЗ датчик"). Рядом с поверхностью 14 кожуха статора предусмотрен волновод 18 ультразвукового диапазона ("УЗ волновод") для направления энергии ультразвукового диапазона от УЗ преобразователя 16 к поверхности 14 кожуха статора и наоборот. Один конец УЗ волновода 18 предпочтительно жестко прикреплен к УЗ преобразователю 16, в то время как противоположный конец сделан в виде неотъемлемой части поверхности 14 кожуха статора. УЗ волновод 18 выполнен из материалов, например металла, керамики, полимера, для направления энергии к преобразователю и от него. Материалы, используемые для изготовления УЗ волновода, предпочтительно должны обладать следующими свойствами: (а) материал не должен ослаблять энергию ультразвукового диапазона по всему требуемому расстоянию от УЗ датчика до поверхности кожуха; (b) материал должен быть износостойким в окружающей среде компрессора или турбины (способным противостоять температуре, вибрации и т.д.), это требование может зависеть от конкретного местоположения в осевом направлении в газовой турбине, паровой турбине или компрессоре, где используется датчик; (с) материал должен быть мягче, чем материал вершин лопаток, поскольку в случае соприкосновения вершины лопатки с корпусом предпочтительно должен изнашиваться волновод. УЗ преобразователь 16 используется для определения расстояния между поверхностью 14 кожуха статора и местоположением УЗ преобразователя 16, которое обозначается здесь в общем ссылочной позицией "А".
Устройство 10 дополнительно включает в себя радиочастотный (РЧ) преобразователь 20, размещенный рядом с поверхностью 14 кожуха статора. РЧ волновод 22 направляет энергию РЧ диапазона от РЧ преобразователя 20 к вращающимся лопаткам 12 газовой турбины 11 (фиг.4) и наоборот, для измерения расстояния в радиальном направлении до вершины вращающихся лопаток 12. РЧ преобразователь также альтернативно упоминается как РЧ датчик. Ради простоты на фиг.1 показана одна лопатка 12. Следует понимать, что турбина, вероятно, содержит множество таких лопаток.
РЧ волновод 22 предпочтительно располагают так, что один его конец прикреплен к РЧ преобразователю 20, тогда как противоположный конец составляет единое целое с поверхностью 14 кожуха статора. Для РЧ волновода 22 предпочтительно используют керамический или другой непроводящий материал. Поскольку длина волны РЧ диапазона относительно большая, РЧ датчик можно располагать далеко от горячего отсека турбины, таким образом увеличивая срок службы датчика. РЧ и УЗ преобразователи предпочтительно располагают на равных расстояниях в радиальном направлении от контрольной точки в газовой турбине, где контрольная точка обычно представляет собой осевую линию ротора газовой турбины. РЧ преобразователь 20 используется для определения расстояния между вершинами вращающихся лопаток газовой турбины и местоположением РЧ преобразователя 20, которое обозначается здесь в общем ссылочной позицией "В".
Вычислительная система 24 (фиг.2) имеет процессор 26 и базу данных 28. Вычислительная система 24 принимает сигналы из УЗ преобразователя 16 и РЧ преобразователя 20 с целью определения зазора до вершин лопаток. Измерения А и В поступают в вычислительную систему 24 и запоминаются в базе данных 28. Процессор 26 можно программировать таким образом, чтобы он осуществлял вычитание расстояние (А) (то есть расстояние между поверхностью кожуха статора и УЗ преобразователем 16) из расстояния (В) (то есть расстояния между вершиной лопатки и РЧ преобразователем), таким образом обеспечивая измерение зазора до вершин лопаток в реальном времени. Выходной сигнал вычислительной системы 24 обеспечивает величину, отображающую зазор до вершины лопатки. Вычислительная система 24 также может уведомлять оператора, обеспечивая визуальный или звуковой сигнал в случае, если вершина лопатки входит в соприкосновение с кожухом.
Фиг.3 представляет блок-схему, иллюстрирующую различные этапы, входящие в определение зазора до вершин лопаток, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения. При работе энергия ультразвукового диапазона от УЗ датчика 16 направляется по УЗ волноводу 18 к поверхности 14 кожуха статора для определения расстояния (А) между УЗ преобразователем и поверхностью кожуха статора, как в общем показано на этапе 29. Аналогично этому энергия РЧ диапазона из РЧ преобразователя 20 направляется по РЧ волноводу 22 к вращающимся лопаткам 12 газовой турбины для определения расстояния (В) между РЧ преобразователем и вершиной вращающихся лопаток, как показано на этапе 30. Сигналы, отображающие расстояния (А) и (В), направляются в вычислительную систему 24, как показано на этапе 31 (фиг.3), запоминаются в базе данных 28, и запомненные данные становятся доступными, как показано на этапе 32, для определения с помощью процессора 26 зазора до вершины лопатки, то есть разности между вершиной вращающейся лопатки 13 и поверхностью кожуха 14 статора (фиг.1).
На фиг.4 показан другой вариант осуществления настоящего изобретения, в котором схемное решение высокого уровня газовой турбины 11 имеет устройство 10 измерения зазора до вершин лопаток, изображенное фиг.1.
На фиг.5 показан другой вариант осуществления настоящего изобретения, в котором схема высокого уровня паровой турбины 33 имеет устройство 10 измерения зазора до вершин лопаток, изображенное на фиг.1. На фиг.5 ради простоты изображена часть паровой турбины. Здесь РЧ и УЗ преобразователи расположены на равных расстояниях в радиальном направлении от контрольной точки в паровой турбине, где контрольная точка обычно является осевой линией ротора паровой турбины.
На фиг.6 показан еще один вариант осуществления настоящего изобретения, в котором схемное решение высокого уровня компрессора 34 имеет устройство 10 измерения зазора до вершин лопаток, изображенное на фиг.1. Здесь РЧ и УЗ преобразователи расположены на равных расстояниях в радиальном направлении от контрольной точки в компрессоре, где контрольная точка обычно является осевой линией ротора компрессора.
Хотя изобретение было описано в связи с вариантом осуществления, который в настоящее время рассматривается как наиболее практический и предпочтительный, должно быть понято, что изобретение не ограничено раскрытым вариантом осуществления, но напротив охватывает различные модификации и эквивалентные устройства, входящие в сущность и объем притязаний прилагаемой формулы изобретения.

Claims (13)

1. Способ определения зазора до вершин лопаток в газовой турбине, содержащий следующие этапы: (a) измерение расстояния (А) между ультразвуковым датчиком (16) и поверхностью (14) кожуха статора, (b) измерение расстояния (В) между радиочастотным датчиком (20) и вершинами (13) вращающихся лопаток газовой турбины, (c) вычитание расстояния (А), измеренного на этапе (а), из расстояния (В), измеренного на этапе (b).
2. Способ по п.1, в котором этап (а) дополнительно содержит направление энергии ультразвукового диапазона к поверхности (14) кожуха статора и передачу измерений в реальном времени в вычислительную систему (24).
3. Способ по п.1, в котором этап (b) дополнительно содержит направление энергии радиочастотного диапазона к вращающимся лопаткам (12) газовой турбины и передачу измерений в реальном времени в вычислительную систему (24).
4. Способ по п.2, в котором этап направления энергии ультразвукового диапазона осуществляется посредством волновода (18) ультразвукового диапазона.
5. Способ по п.3, в котором этап направления энергии радиочастотного диапазона осуществляется по волноводу (22) радиочастотного диапазона.
6. Способ по п.5, в котором волновод (22) радиочастотного диапазона выполнен из керамических материалов.
7. Способ по п.1, в котором ультразвуковой датчик (16) и радиочастотный датчик (20) размещают на равном расстоянии в радиальном направлении от осевой линии газовой турбины.
8. Устройство (10) для определения зазора до вершин лопаток газовой турбины в реальном времени, где устройство содержит ультразвуковой датчик (16) для измерения расстояния (А) между поверхностью (14) кожуха статора и ультразвуковым датчиком (16) и радиочастотный датчик (20) для измерения расстояния (В) между вершинами (13) вращающихся лопаток газовой турбины и радиочастотным датчиком (20), вычислительную систему (24) для приема и вычитания измерений ультразвукового датчика из измерений радиочастотного датчика.
9. Устройство по п.8, в котором дополнительно содержится волновод (18) ультразвукового диапазона для направления энергии ультразвукового диапазона от упомянутого ультразвукового датчика (16) к упомянутой поверхности (14) кожуха статора и наоборот.
10. Устройство по п.9, в котором первый конец упомянутого волновода (18) ультразвукового диапазона прикреплен к упомянутому ультразвуковому датчику (16), а противоположный второй конец выполнен в виде неотъемлемой части упомянутой поверхности (14) кожуха.
11. Устройство по п.8, в котором дополнительно содержится волновод (22) радиочастотного диапазона для направления энергии радиочастотного диапазона от упомянутого радиочастотного датчика (20) к вращающимся лопаткам (12) газовой турбины и наоборот.
12. Устройство по п.11, в котором волновод (22) радиочастотного диапазона выполнен из керамических материалов.
13. Устройство по п.8, в котором ультразвуковой датчик (16) и радиочастотный датчик (20) расположены на равном расстоянии в радиальном направлении от осевой линии газовой турбины.
RU2002130704A 2001-11-16 2002-11-15 Способ и устройство для измерения зазора до вершин лопаток турбины RU2237866C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/987,913 2001-11-16
US09/987,913 US6717418B2 (en) 2001-11-16 2001-11-16 Method and apparatus for measuring turbine blade tip clearance

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002130704A RU2002130704A (ru) 2004-05-10
RU2237866C2 true RU2237866C2 (ru) 2004-10-10

Family

ID=25533688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002130704A RU2237866C2 (ru) 2001-11-16 2002-11-15 Способ и устройство для измерения зазора до вершин лопаток турбины

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6717418B2 (ru)
EP (2) EP1314957B1 (ru)
JP (1) JP4221210B2 (ru)
KR (1) KR100806441B1 (ru)
CZ (1) CZ20022730A3 (ru)
DE (1) DE60239517D1 (ru)
RU (1) RU2237866C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007149007A1 (fr) * 2006-06-15 2007-12-27 Radar Technologies-2T, Ltd. Procédé et dispositif de mesure d'écarts

Families Citing this family (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10353620B3 (de) * 2003-11-15 2005-03-17 Technische Universität Dresden Verfahren zum sensorischen Beobachten des Laufs einer drehenden Maschine
US7540704B2 (en) * 2004-06-23 2009-06-02 Kulite Semiconductor Products, Inc. Method and system for determining gas turbine tip clearance
US7180305B2 (en) * 2004-12-14 2007-02-20 General Electric Company Sensor systems and methods of operation
JP4745694B2 (ja) 2005-03-25 2011-08-10 三菱重工業株式会社 回転機械組立用システム
US7466143B2 (en) * 2005-09-16 2008-12-16 General Electric Company Clearance measurement systems and methods of operation
US7652489B2 (en) * 2005-12-06 2010-01-26 General Electric Company Multi-range clearance measurement system and method of operation
US7431557B2 (en) * 2006-05-25 2008-10-07 General Electric Company Compensating for blade tip clearance deterioration in active clearance control
ES2394114T3 (es) * 2006-06-01 2013-01-21 Radatec, Inc. Detección de pico y reducción de ecos parásitos para un sensor de microondas
KR100838033B1 (ko) * 2006-07-26 2008-06-12 두산중공업 주식회사 터빈제어시스템에서 로터의 팽창 거리 측정 오차 계산 방법
DE102006046696A1 (de) * 2006-09-29 2008-04-17 Siemens Ag Vorrichtung zur Bestimmung des Abstands zwischen mindestens einer Laufschaufel und einer die mindestens eine Laufschaufel umgebenden Wandung einer Strömungsmaschine
DE102006046695B4 (de) * 2006-09-29 2008-09-11 Siemens Ag Vorrichtung zur Bestimmung des Abstands zwischen mindestens einer Laufschaufel und einer die mindestens eine Laufschaufel umgebenden Wandung einer Gasturbine sowie Verwendung der Vorrichtung
US7785063B2 (en) * 2006-12-15 2010-08-31 Siemens Energy, Inc. Tip clearance control
US7918642B2 (en) * 2007-01-10 2011-04-05 United Technologies Corporation Instrument port seal for RF measurement
US7891938B2 (en) * 2007-03-20 2011-02-22 General Electric Company Multi sensor clearance probe
US7762153B2 (en) * 2007-05-31 2010-07-27 General Electric Company Method and systems for measuring blade deformation in turbines
US8177474B2 (en) * 2007-06-26 2012-05-15 General Electric Company System and method for turbine engine clearance control with rub detection
US7775107B2 (en) * 2007-10-03 2010-08-17 Hamilton Sundstrand Corporation Measuring rotor imbalance via blade clearance sensors
GB2455968B (en) * 2007-11-21 2010-06-09 Rolls Royce Plc Turbomachine having an apparatus to measure the clearance between a rotor blade tip and a stator liner of a stator casing
US7787996B2 (en) * 2008-01-10 2010-08-31 General Electric Company Determining optimal turbine operating temperature based on creep rate data and predicted revenue data
US8137058B2 (en) * 2008-03-10 2012-03-20 General Electric Company Method and apparatus for determining clearance between moving and static members in a machine
US7916311B2 (en) * 2008-10-31 2011-03-29 General Electric Company Method and system for inspecting blade tip clearance
US8451459B2 (en) 2008-10-31 2013-05-28 General Electric Company Method and system for inspecting blade tip clearance
US8022715B2 (en) * 2009-01-27 2011-09-20 General Electric Company Automated sensor specific calibration through sensor parameter download
US8230726B2 (en) 2010-03-31 2012-07-31 General Electric Company Methods, systems and apparatus relating to tip clearance calculations in turbine engines
US9303523B2 (en) 2010-06-03 2016-04-05 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Sensor communication system and machine having the same
EP2397656A1 (de) * 2010-06-14 2011-12-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Einstellung der zwischen Schaufelblattspitzen von Laufschaufeln und einer Kanalwand vorhandenen Radialspalte sowie Vorrichtung zur Messung eines Radialspalts einer axial durchströmbaren Turbomaschine
US8593296B2 (en) * 2010-10-19 2013-11-26 General Electric Company System and method for turbine bucket tip shroud deflection measurement
US8876460B2 (en) 2011-08-11 2014-11-04 General Electric Company Method and apparatus for measuring turbine shell clearance
US9249781B2 (en) 2011-12-30 2016-02-02 Robert Bosch Gmbh Method for robust wireless wind turbine condition monitoring
US20130171611A1 (en) * 2012-01-03 2013-07-04 General Electric Company Apparatus for simulating operation of fan blades in a gas turbine
US8970228B2 (en) 2012-05-31 2015-03-03 General Electric Company Rotational clearance measurement system and method of operation
JP5868790B2 (ja) * 2012-06-15 2016-02-24 株式会社東芝 蒸気タービンの翼車間隙計測方法及び翼車間隙計測センサ
US9285205B2 (en) 2012-08-22 2016-03-15 United Technologies Corporation Turbomachine probe retention feature
US20140064924A1 (en) * 2012-08-30 2014-03-06 Eli Cole Warren Tip clearance probe for turbine applications
US10077992B2 (en) 2012-08-31 2018-09-18 United Technologies Corporation Tip clearance probe including anti-rotation feature
US9146266B2 (en) 2012-11-28 2015-09-29 General Electric Company Acoustic methods for sensor communication
US9677868B2 (en) * 2013-10-09 2017-06-13 Hamilton Sundstrand Corporation Tip clearance measurement system
US9341462B2 (en) 2013-10-09 2016-05-17 Siemens Energy, Inc Sensor for measuring blade tip clearance in gas turbines
US9587511B2 (en) 2013-12-13 2017-03-07 General Electric Company Turbomachine cold clearance adjustment
US9567865B2 (en) 2014-04-08 2017-02-14 Hamilton Sundstrand Corporation Turbomachine blade clearance control system
CN106640226A (zh) * 2015-10-30 2017-05-10 西门子公司 驱动环偏移感测系统、压气机及燃气轮机
DE102016122862A1 (de) * 2016-11-28 2018-05-30 Wobben Properties Gmbh Messsystem und ein Messverfahren zum Vermessen eines Stators einer getriebelosen Windenergieanlage
CN107044835B (zh) * 2017-03-16 2019-03-26 厦门乃尔电子有限公司 一种发动机叶尖间隙微波测试的温度补偿方法
CN109373942A (zh) * 2018-10-12 2019-02-22 北京理工大学 一种基于Vivado HLS的叶尖间隙测量系统中的相位获取方法
US11143054B2 (en) * 2018-11-19 2021-10-12 Rolls-Royce Corporation Tip clearance radio frequency sensor
CN110397613B (zh) * 2019-07-09 2021-06-08 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 一种整体结构压气机间隙的测量方法
CN110579198B (zh) * 2019-09-19 2021-06-01 北京化工大学 一种监测涡轮叶尖间隙的装置及方法
US11303311B1 (en) 2020-10-05 2022-04-12 Raytheon Technologies Corporation Radio frequency interface to sensor
US11619567B2 (en) 2020-10-05 2023-04-04 Raytheon Technologies Corporation Multi-mode microwave waveguide blade sensing system
US11575277B2 (en) 2020-10-05 2023-02-07 Raytheon Technologies Corporation Node power extraction in a waveguide system
US11698348B2 (en) 2020-10-05 2023-07-11 Raytheon Technologies Corporation Self-referencing microwave sensing system
US11265380B1 (en) 2020-10-05 2022-03-01 Raytheon Technologies Corporation Radio frequency waveguide system for mixed temperature environments
US11454131B2 (en) 2021-01-05 2022-09-27 General Electric Company Methods and apparatus for real-time clearance assessment using a pressure measurement
CN113671518B (zh) * 2021-08-27 2023-07-04 沈阳透平机械股份有限公司 一种风洞压缩机动叶片间隙测量方法
KR102354614B1 (ko) * 2021-10-07 2022-01-24 동우옵트론 주식회사 초음파 유속계를 포함한 크로스 덕트형 복합 측정기
CN114322867B (zh) * 2021-11-22 2024-03-22 天津大学 基于超声测量的共轴双旋翼桨尖距离测量系统及方法
CN114739501B (zh) * 2022-03-19 2023-07-28 中国民用航空飞行学院 用于飞机发动机涡轮叶片的检测装置
JP2023176501A (ja) * 2022-05-31 2023-12-13 坂田電機株式会社 測定システム及び測定方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4063167A (en) 1976-06-07 1977-12-13 Avco Corporation Blade tip clearance measuring apparatus
US4329644A (en) 1980-04-03 1982-05-11 Avco Corporation Electrode structure for a high temperature capacitance probe for sensing turbine speed
DE3433351C1 (de) 1984-09-11 1986-01-02 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Kapazitives Messsystem zur Messung des Abstandes zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Teilen
JPS61170686A (ja) * 1985-01-24 1986-08-01 Sanwa Denki Gijutsu Kiyouriyoku Kk 距離測定装置
US4818948A (en) 1986-08-05 1989-04-04 Pratt & Whitney Canada Inc. Capacitive bridge-type probe for measuring blade tip clearance
US4806848A (en) 1987-03-11 1989-02-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Compressor blade clearance measurement system
GB2204693B (en) 1987-05-14 1991-02-13 Rolls Royce Plc Turbomachine tip clearance sensor
JPS63284483A (ja) * 1987-05-15 1988-11-21 Matsushita Electric Works Ltd 距離測定装置
US4918376A (en) 1989-03-07 1990-04-17 Ade Corporation A.C. capacitive gauging system
GB2229004B (en) 1989-03-07 1993-09-29 Rolls Royce Plc Improvements in or relating to gas turbine engine tip clearance sensors
US5101165A (en) 1990-05-29 1992-03-31 General Electric Company Electrical capacitance clearanceometer
US5275052A (en) * 1992-03-06 1994-01-04 New York Institute Of Technology Tenon inspection systems and methods
FR2712690B1 (fr) 1993-11-17 1995-12-15 Snecma Dispositif pour effectuer la mesure dynamique de la distance entre les faces en regard du rotor et du stator d'une machine tournante.
CA2127135A1 (en) 1994-06-30 1995-12-31 Bryan P. Mclaughlin Apparatus and method of determining the best position for inner and outer members in a rotary machine
JP2705049B2 (ja) 1994-10-20 1998-01-26 正勝 松木 翼端隙間検出器
US5723980A (en) 1995-06-07 1998-03-03 Aerogage Corporation Clearance measurement system
FR2750489B1 (fr) 1996-06-26 1998-08-28 Philips Electronics Nv Dispositif du type capteur capacitif composite
FR2750490B1 (fr) 1996-06-26 1998-08-28 Philips Electronics Nv Dispositif du type capteur capacitif integre
GB9620053D0 (en) 1996-09-26 1996-11-13 Rolls Royce Plc Method and apparatus for measurement
DE19700966C1 (de) * 1997-01-14 1998-04-23 Contitech Luftfedersyst Gmbh Einrichtung zur berührungslosen Abstands- und Druckmessung innerhalb einer Luftfeder

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007149007A1 (fr) * 2006-06-15 2007-12-27 Radar Technologies-2T, Ltd. Procédé et dispositif de mesure d'écarts

Also Published As

Publication number Publication date
EP1314957B1 (en) 2011-03-23
KR20030041098A (ko) 2003-05-23
EP1314957A3 (en) 2005-11-09
EP1314957A2 (en) 2003-05-28
JP2003206747A (ja) 2003-07-25
US6717418B2 (en) 2004-04-06
US20030094956A1 (en) 2003-05-22
EP2275776B1 (en) 2013-01-09
EP2275776A2 (en) 2011-01-19
DE60239517D1 (de) 2011-05-05
EP2275776A3 (en) 2011-09-28
CZ20022730A3 (cs) 2003-08-13
KR100806441B1 (ko) 2008-02-21
JP4221210B2 (ja) 2009-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2237866C2 (ru) Способ и устройство для измерения зазора до вершин лопаток турбины
RU2002130704A (ru) Способ и устройство для измерения зазора до вершин лопаток турбины
JP4847527B2 (ja) 流体機械の少なくとも１個の翼のｔｂｃ被覆の層厚を検出する方法と、この方法を実施するためのｔｂｃ被覆層厚測定装置と、この方法およびｔｂｃ被覆層厚測定装置の利用
CA2668279C (en) A device and a method for monitoring the vibratory state of a rotary machine
JPWO2003104841A1 (ja) 距離測定方法および装置
CA2688645A1 (en) Eddy current sensors
WO2006083548A1 (en) Turbine blade for monitoring torsional blade vibration
EP2592753A2 (en) Proximity sensor assembly and inspection system
JP2019516072A (ja) 回転機械のための無線監視システム
RU2550155C2 (ru) Устройство и способ для измерения токов в подшипнике
US6949939B2 (en) Methods and apparatus for measuring rotating machine clearances
US8854052B2 (en) Sensor assembly and method of measuring the proximity of a machine component to a sensor
KR20200002952A (ko) 블레이드 진동 감시 장치, 블레이드 진동 감시 시스템, 동익, 및 회전 기계
EP2455729A2 (en) Sensor Assembly And Microwave Emitter For Use In A Sensor Assembly
US20120326730A1 (en) Sensor assembly and microwave emitter for use in a sensor assembly
Violetti et al. Design of antenna based sensors for blade tip clearance measurement in gas turbines
Kadoya et al. Noncontact vibrational measurement technology of steam turbine blade
WO1998039670A1 (en) Damage assessment
Nakatani et al. Requirements engineering education for senior engineers: Course design and its evaluation
JP2012112941A (ja) エミッタに対する部品の近接度を測定するセンサアセンブリ及び方法
CN117490807B (zh) 一种科氏质量流量计的品质因数获取方法及系统
JPH1114446A (ja) 回転機翼の非接触振動計測装置の計測信号処理方法
RU2152590C1 (ru) Способ определения деформации лопаток вращающегося колеса турбомашины и устройство для его осуществления
JPH05307061A (ja) 電力ケーブルおよびその付属品の劣化診断法
CN115452387A (zh) 微波测量叶片振动和叶尖隙的测试系统及标定方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151116