專(zhuān)利名稱(chēng)：主動(dòng)殼體對(duì)準(zhǔn)控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及旋轉(zhuǎn)的機(jī)器，例如燃?xì)廨啓C(jī)，并且更具體地涉及用于測(cè)量和控制 轉(zhuǎn)子與周?chē)臍んw結(jié)構(gòu)之間間隙的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)機(jī)器如燃?xì)廨啓C(jī)具有一般稱(chēng)為轉(zhuǎn)子的部分，其在靜止殼體構(gòu)件如護(hù)罩內(nèi)旋 轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子與護(hù)罩之間必須保持間隙尺寸以防止構(gòu)件之間的撞擊。這在燃?xì)廨啓C(jī)中特別受到關(guān)注。燃?xì)廨啓C(jī)使用從燃燒室排放的熱氣體來(lái)使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，該轉(zhuǎn)子通常包括圍繞軸周 向隔開(kāi)的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子軸聯(lián)接至壓縮機(jī)以將壓縮空氣供給給燃燒室，并且在一些 實(shí)施方式中，供給給發(fā)電機(jī)以將轉(zhuǎn)子的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。轉(zhuǎn)子葉片(有時(shí)候稱(chēng)為“導(dǎo)葉 (bucket) ”)通常設(shè)置在沿著軸的級(jí)中并在殼體構(gòu)造中旋轉(zhuǎn)，該殼體構(gòu)造可包括用于各相應(yīng) 級(jí)的外殼體及內(nèi)殼體或護(hù)罩環(huán)。當(dāng)熱氣體撞擊在葉片上時(shí)，軸被轉(zhuǎn)動(dòng)。葉片頂端與護(hù)罩環(huán)之間的距離稱(chēng)為“間隙”。當(dāng)該間隙擴(kuò)大時(shí)，渦輪效率隨著熱氣 體經(jīng)該間隙逸散而降低。因此，應(yīng)當(dāng)最大限度地縮小葉片頂端與護(hù)罩之間的間隙以最大限 度地提高渦輪效率。另一方面，如果間隙量過(guò)小，則葉片、護(hù)罩和其它構(gòu)件的熱膨脹和收縮 可導(dǎo)致葉片摩擦護(hù)罩，這通?？蓪?dǎo)致?lián)p壞葉片、護(hù)罩環(huán)和渦輪。因此，重要的是在各種運(yùn)轉(zhuǎn) 狀態(tài)期間保持最小間隙。已知方法和系統(tǒng)試圖通過(guò)將旁通空氣從壓縮機(jī)引導(dǎo)到殼體周?chē)詼p少殼體在渦 輪運(yùn)轉(zhuǎn)期間的熱膨脹而保持精確間隙。例如，美國(guó)專(zhuān)利No. 6，126，390描述了一種被動(dòng)加 熱-冷卻系統(tǒng)，其中根據(jù)進(jìn)入空氣的溫度來(lái)計(jì)量從壓縮機(jī)或燃燒室至渦輪殼體的氣流，以 便控制渦輪殼體的冷卻速度，或甚至加熱殼體。然而，常規(guī)的被動(dòng)空氣冷卻系統(tǒng)假設(shè)轉(zhuǎn)子和/或護(hù)罩是均勻的周向膨脹并且未對(duì) 轉(zhuǎn)子與護(hù)罩之間發(fā)展的或固有的偏心加以考慮。偏心可由于制造或裝配公差而形成，或由 于軸承油壓、支承結(jié)構(gòu)的熱增長(zhǎng)、振動(dòng)、渦輪構(gòu)件不均勻的熱膨脹、殼體滑動(dòng)、重力下垂等而 在渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)期間形成。在設(shè)計(jì)中必須考慮預(yù)期的偏心，并且因此這些偏心限制最小設(shè)計(jì)間 隙的量，使得其可實(shí)現(xiàn)而不會(huì)在葉片與護(hù)罩之間產(chǎn)生摩擦。解決此問(wèn)題的常規(guī)方案是對(duì)構(gòu) 件在冷裝配期間的相對(duì)位置進(jìn)行靜態(tài)調(diào)節(jié)以補(bǔ)償熱運(yùn)行偏心狀態(tài)。然而，這種方法不能精 確地考慮在渦輪的運(yùn)轉(zhuǎn)壽命期間形成的偏心的變化。因而，需要主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)控制系統(tǒng)和方法來(lái)精確地檢測(cè)和應(yīng)對(duì)渦輪構(gòu)件之間在寬范圍 的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)形成的偏心。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)控制系統(tǒng)和方法，其解決了現(xiàn)有控制系統(tǒng)的某些缺點(diǎn)。 本發(fā)明其它方面和優(yōu)點(diǎn)將在以下描述中部分地闡述，或可從描述清楚，或可通過(guò)實(shí)施本發(fā) 明而獲知。
在帶有對(duì)準(zhǔn)控制系統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)的特定實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子包括有轉(zhuǎn)子葉片的至少一 級(jí)。轉(zhuǎn)子被收容在殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)，該殼體結(jié)構(gòu)可包括與轉(zhuǎn)子葉片的各級(jí)相關(guān)聯(lián)的外殼體及內(nèi) 殼體或護(hù)罩。多個(gè)致動(dòng)器周向隔開(kāi)在護(hù)罩周?chē)⑶覍⒆o(hù)罩連接至外殼體。例如，四個(gè)致動(dòng)器 可在護(hù)罩周?chē)芟蚋糸_(kāi)九十度。致動(dòng)器構(gòu)造成使護(hù)罩相對(duì)于外殼體(并因此相對(duì)于轉(zhuǎn)子) 偏心地移位。多個(gè)傳感器周向隔開(kāi)在護(hù)罩周?chē)⑶覙?gòu)造成當(dāng)轉(zhuǎn)子在護(hù)罩內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)檢測(cè)或測(cè) 量指示轉(zhuǎn)子與護(hù)罩之間的偏心的參數(shù)，例如轉(zhuǎn)子葉片與護(hù)罩之間的葉片頂端間隙。控制系 統(tǒng)構(gòu)造成與傳感器和致動(dòng)器連通并且控制致動(dòng)器使護(hù)罩偏心地移位，以補(bǔ)償通過(guò)傳感器在 轉(zhuǎn)子中檢測(cè)到的偏心。在特定的實(shí)施例中，控制系統(tǒng)可為閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。本發(fā)明還包括一種在燃?xì)廨啓C(jī)中進(jìn)行間隙控制的方法，其中具有周向隔開(kāi)的轉(zhuǎn)子 葉片的至少一級(jí)的轉(zhuǎn)子在具有外殼體和內(nèi)護(hù)罩的殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中， 在護(hù)罩周?chē)亩鄠€(gè)位置通過(guò)主動(dòng)或被動(dòng)裝置感測(cè)指示偏心的參數(shù)，例如轉(zhuǎn)子葉片與護(hù)罩之 間的葉片頂端間隙，以檢測(cè)轉(zhuǎn)子與護(hù)罩之間的任何偏心。響應(yīng)于任何檢測(cè)到的偏心，該方法 包括當(dāng)轉(zhuǎn)子在護(hù)罩內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)使護(hù)罩相對(duì)于外殼體(并因此相對(duì)于轉(zhuǎn)子)偏心地移位，以補(bǔ) 償檢測(cè)到的偏心。本發(fā)明還包括轉(zhuǎn)子與殼體對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，其一般與旋轉(zhuǎn)機(jī)器相關(guān)。該系統(tǒng)包括在殼體 結(jié)構(gòu)內(nèi)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，該殼體結(jié)構(gòu)包括外殼體和內(nèi)殼體。多個(gè)致動(dòng)器周向隔開(kāi)在內(nèi)殼體周?chē)?并且將內(nèi)殼體連接至外殼體。致動(dòng)器構(gòu)造成使內(nèi)殼體相對(duì)于外殼體(并因此相對(duì)于轉(zhuǎn)子) 偏心地移位。多個(gè)傳感器周向隔開(kāi)在內(nèi)殼體周?chē)⑶覙?gòu)造成當(dāng)轉(zhuǎn)子在內(nèi)殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)檢測(cè) 指示偏心的參數(shù)，例如轉(zhuǎn)子與內(nèi)殼體之間的間隙?？刂葡到y(tǒng)與多個(gè)傳感器和多個(gè)致動(dòng)器連 通并且構(gòu)造成控制多個(gè)致動(dòng)器使內(nèi)殼體偏心地移位，以補(bǔ)償通過(guò)多個(gè)傳感器在轉(zhuǎn)子與內(nèi)殼 體之間檢測(cè)到的偏心。


圖1是示例性旋轉(zhuǎn)機(jī)器、特別是燃?xì)廨啓C(jī)的示意圖；圖2A是示出了旋轉(zhuǎn)機(jī)器如燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子與護(hù)罩之間大致均勻的同心關(guān)系的概 略橫截面圖；圖2B是示出了旋轉(zhuǎn)機(jī)器如燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子與護(hù)罩之間的偏心關(guān)系的概略橫截面 圖；圖3是結(jié)合了傳感器和致動(dòng)器以補(bǔ)償轉(zhuǎn)子與護(hù)罩之間的偏心的燃?xì)廨啓C(jī)的概略 橫截面圖；圖4是控制系統(tǒng)的示例性視圖；以及圖5是本發(fā)明的方法實(shí)施例的流程圖。標(biāo)號(hào)列表10燃?xì)廨啓C(jī)；12壓縮機(jī)；14燃燒室；16轉(zhuǎn)子/渦輪；18轉(zhuǎn)子/渦輪軸；20發(fā)電機(jī)； 22渦輪級(jí)；23渦輪葉片或?qū)~；24內(nèi)護(hù)罩/內(nèi)殼體；26殼體結(jié)構(gòu)；28外殼體；30致動(dòng)器；32 傳感器；33控制信號(hào)；34葉片頂端間隙；35輸入；36控制系統(tǒng)；37輸出；38閉環(huán)反饋系統(tǒng)； 40硬件或軟件程序；42控制器；100測(cè)量葉片間隙；110計(jì)算偏心的大小和位置；120將計(jì)算 出的偏心與極限進(jìn)行對(duì)比；130確定是否在極限內(nèi)；140生成致動(dòng)器控制信號(hào)；150使護(hù)罩 在殼體內(nèi)偏心地變位
具體實(shí)施例方式現(xiàn)參考本發(fā)明的具體實(shí)施例，附圖中示出了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例。各實(shí)施例 通過(guò)對(duì)本發(fā)明的方面進(jìn)行說(shuō)明的方式提出，并且不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。例如，關(guān)于 一個(gè)實(shí)施例所示或所述的特征可用于另一實(shí)施例以產(chǎn)生又一實(shí)施例。本發(fā)明意圖包括這些 對(duì)文中所述的實(shí)施例作出的這些和其它改型或變型。圖1示出了常規(guī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)器如燃?xì)廨啓C(jī)10的示例性實(shí)施例。燃?xì)鉁u輪10包括壓 縮機(jī)12、燃燒室14和渦輪16。壓縮機(jī)12通過(guò)渦輪軸18聯(lián)接至渦輪16，該渦輪軸18又聯(lián) 接至發(fā)電機(jī)20。渦輪16包括渦輪級(jí)22、相應(yīng)的內(nèi)殼體或護(hù)罩24(其可為共用的單個(gè)殼體 結(jié)構(gòu)或單獨(dú)的環(huán))以及外殼體結(jié)構(gòu)26。各渦輪級(jí)22包括多個(gè)渦輪葉片23。文中將關(guān)于燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)造描述本發(fā)明的方面。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局 限于燃?xì)廨啓C(jī)，并且可應(yīng)用于希望檢測(cè)和補(bǔ)償轉(zhuǎn)子與周?chē)臍んw結(jié)構(gòu)之間的偏心的一般意 義上的旋轉(zhuǎn)機(jī)器。常規(guī)的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)造的結(jié)構(gòu)和操作是本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的，并且不需要為 了理解本發(fā)明而對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。同樣，圖1中的簡(jiǎn)化渦輪10僅代表任何類(lèi)型合適的渦 輪或其它旋轉(zhuǎn)機(jī)器構(gòu)造，并且應(yīng)當(dāng)理解的是，本系統(tǒng)和方法對(duì)于各種渦輪構(gòu)造都是有用的 并且不局限于任何具體類(lèi)型的燃?xì)廨啓C(jī)或其它旋轉(zhuǎn)機(jī)器。圖2A是示出了具有安裝在轉(zhuǎn)子軸18上的單獨(dú)葉片或?qū)~23的渦輪級(jí)22的概略 圖。渦輪級(jí)22在內(nèi)護(hù)罩24(所有渦輪級(jí)共用的單個(gè)內(nèi)殼體結(jié)構(gòu)或單獨(dú)的護(hù)罩環(huán))內(nèi)旋轉(zhuǎn)， 該內(nèi)護(hù)罩24在殼體結(jié)構(gòu)26的外殼體28內(nèi)同心。旋轉(zhuǎn)葉片23的頂端與內(nèi)護(hù)罩24之間希 望理想的葉片頂端間隙34。該間隙34在圖2A中出于圖示的目的而被過(guò)分夸大。如圖2B所示，渦輪級(jí)22與內(nèi)護(hù)罩24之間可形成偏心。這些偏心可由各種因素 如制造或裝配公差、軸承對(duì)準(zhǔn)、軸承油壓、支承結(jié)構(gòu)的熱增長(zhǎng)、振動(dòng)、渦輪構(gòu)件不均勻的熱膨 脹、殼體滑動(dòng)、重力下垂等的任何結(jié)合所致。偏心關(guān)系可導(dǎo)致本身性質(zhì)上偏心的渦輪葉片間 隙34，如圖2B所示。偏心可引起低于最低可接受規(guī)格的渦輪葉片間隙，且其可引起葉片23 的頂端與內(nèi)護(hù)罩24之間的摩擦。另外，偏心可引起超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)格的葉片頂端間隙，其可引 起顯著的轉(zhuǎn)子損耗。圖2A和2B示出致動(dòng)器30，其用來(lái)將內(nèi)護(hù)罩24連接至殼體結(jié)構(gòu)26的外殼體28。 如下面更詳細(xì)地說(shuō)明，這些致動(dòng)器30還提供用于主動(dòng)補(bǔ)償在渦輪級(jí)22與護(hù)罩24之間基本 上瞬時(shí)檢測(cè)到的偏心的裝置。更具體地參照?qǐng)D3和圖4，多個(gè)致動(dòng)器30圍繞內(nèi)護(hù)罩24周向隔開(kāi)。致動(dòng)器30的 數(shù)量和位置可以變化，但希望致動(dòng)器30允許渦輪級(jí)22與內(nèi)護(hù)罩24之間任何檢測(cè)到的偏心 的完全周向的補(bǔ)償。致動(dòng)器30構(gòu)造成使護(hù)罩24相對(duì)于外殼體28偏心地移位。致動(dòng)器30 在它們的設(shè)計(jì)或結(jié)構(gòu)方面不受限制，并且可包括氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)、熱力或機(jī)械致動(dòng)機(jī)構(gòu)中 的任何方式。例如，致動(dòng)器30可構(gòu)造為單獨(dú)控制的電動(dòng)機(jī)、氣動(dòng)或液壓活塞、伺服裝置、螺 紋或齒輪傳動(dòng)的裝置等。在所示的實(shí)施例中，四個(gè)致動(dòng)器30在護(hù)罩24的圓周周?chē)嗟鹊?隔開(kāi)九十度。頂部和底部致動(dòng)器30提供豎直調(diào)節(jié)，而左和右致動(dòng)器30提供水平調(diào)節(jié)。致 動(dòng)器30的組合提供內(nèi)護(hù)罩24的整個(gè)圓周周?chē)娜魏蜗Ｍ潭鹊乃胶拓Q直調(diào)節(jié)。多個(gè)傳感器32圍繞護(hù)罩24周向隔開(kāi)。在該特定的實(shí)施例中，傳感器32為間隙傳感器，其構(gòu)造成當(dāng)轉(zhuǎn)子級(jí)22在護(hù)罩24內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)子葉片23的頂端與內(nèi)護(hù)罩24之間的 葉片頂端間隙34。這些傳感器32的數(shù)量和位置可以變化，但希望足以檢測(cè)內(nèi)護(hù)罩24的圓 周周?chē)魏畏绞降钠?。各?lèi)轉(zhuǎn)子頂端傳感器在本領(lǐng)域中是公知的并且已被使用，并且可 在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)使用此類(lèi)傳感器的任何一個(gè)或其組合。例如，傳感器30可為被動(dòng) 裝置(passive device)，例如電容或電感傳感器，其對(duì)由金屬葉片頂端在傳感器下方的通 過(guò)產(chǎn)生的測(cè)定電容或電感的變化進(jìn)行反應(yīng)，變化的大小反映葉片頂端間隙的相對(duì)程度。通 常，這些類(lèi)型的電容傳感器安裝在護(hù)罩24內(nèi)的凹部中以便與護(hù)罩24的內(nèi)周表面齊平。在 備選實(shí)施例中，傳感器30可為任何方式或構(gòu)造的主動(dòng)感測(cè)裝置(active sensing device), 例如微波發(fā)射/接收傳感器、激光發(fā)射/接收傳感器等。在又一備選實(shí)施例中，主動(dòng)傳感器 30可包括光學(xué)構(gòu)造，其中光線(xiàn)傳輸至渦輪葉片并從渦輪葉片反射。應(yīng)當(dāng)容易理解的是，本發(fā)明并不局限于該類(lèi)型或構(gòu)造的傳感器，可采用任何方式 或構(gòu)造的公知或開(kāi)發(fā)的傳感器或其它裝置來(lái)通過(guò)測(cè)量或檢測(cè)指示轉(zhuǎn)子與周?chē)Y(jié)構(gòu)之間的 偏心的參數(shù)而檢測(cè)偏心。該參數(shù)可為例如葉片頂端間隙，如文中所述。參照?qǐng)D4，示例性控制系統(tǒng)36構(gòu)造成與傳感器32和致動(dòng)器30連通?？刂葡到y(tǒng)可 包括軟件實(shí)現(xiàn)的程序，其根據(jù)從傳感器接收的信號(hào)計(jì)算轉(zhuǎn)子偏心的大小和周向位置，并且 當(dāng)轉(zhuǎn)子在護(hù)罩內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)控制致動(dòng)器補(bǔ)償計(jì)算出的轉(zhuǎn)子偏心。 控制系統(tǒng)36包括控制器42，其構(gòu)造有任何方式的硬件或軟件程序40，以根據(jù)各相 應(yīng)傳感器32的葉片頂端間隙測(cè)量而計(jì)算偏心。在一個(gè)特定實(shí)施例中，控制系統(tǒng)36構(gòu)造為 閉環(huán)反饋系統(tǒng)38，其中從由傳感器32產(chǎn)生的信號(hào)基本瞬時(shí)地計(jì)算偏心?？刂葡到y(tǒng)36然后 對(duì)各相應(yīng)致動(dòng)器30生成控制信號(hào)33。致動(dòng)器30響應(yīng)控制信號(hào)33使內(nèi)護(hù)罩24相對(duì)于外殼 體28 (并因此相對(duì)于轉(zhuǎn)子)變位，以最大限度地將偏心減小到可接受的極限內(nèi)。當(dāng)內(nèi)護(hù)罩 24重新定位時(shí)，傳感器32持續(xù)地感測(cè)葉片頂端間隙34并且持續(xù)地監(jiān)測(cè)計(jì)算出的偏心。應(yīng) 當(dāng)容易地理解的是，控制系統(tǒng)36可包括任何數(shù)量的控制特征，例如阻尼或延時(shí)電路，或任 何其它類(lèi)型的公知閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)功能，以確保系統(tǒng)作出最低數(shù)量的所需調(diào)節(jié)而將偏心 保持在可接受的極限內(nèi)。例如，控制系統(tǒng)36可構(gòu)造成對(duì)護(hù)罩24的位置作出增量調(diào)節(jié)，并且 在每次調(diào)節(jié)之間具有預(yù)定的等待周期，以允許在作出隨后的調(diào)節(jié)之前使檢測(cè)到的偏心的任 何變化穩(wěn)定下來(lái)?？刂葡到y(tǒng)36可接收與其功能相關(guān)的輸入35，如偏心設(shè)定點(diǎn)、調(diào)節(jié)控制等，或從任 何其它相關(guān)的控制系統(tǒng)接收輸入35。另外，來(lái)自傳感器的輸出37可以任何原因(如診斷、 維護(hù)等)由任何其它相關(guān)的控制系統(tǒng)或設(shè)備使用。圖5示出例示了本控制技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。在步驟100，當(dāng)渦輪在護(hù)罩內(nèi) 旋轉(zhuǎn)時(shí)在護(hù)罩周?chē)亩鄠€(gè)位置測(cè)量葉片頂端間隙。如上所述，可通過(guò)周向設(shè)置在護(hù)罩周?chē)?的任何方式的傳感器感測(cè)葉片頂端間隙。在步驟110，使用測(cè)定的葉片頂端間隙來(lái)計(jì)算護(hù)罩與轉(zhuǎn)子之間任何偏心的大小和 相對(duì)周向位置。在步驟120，將計(jì)算出的偏心與預(yù)定的可接受的極限進(jìn)行對(duì)比。在步驟130，如果計(jì)算出的偏心在極限內(nèi)，則監(jiān)測(cè)過(guò)程在步驟100繼續(xù)。在步驟140，如果計(jì)算出的偏心超過(guò)可接受的設(shè)定點(diǎn)，則控制系統(tǒng)生成致動(dòng)器控制 信號(hào)，這些控制信號(hào)被應(yīng)用于設(shè)置在護(hù)罩周?chē)母鞣N致動(dòng)器以在步驟150使護(hù)罩在殼體內(nèi)偏心地變位，從而補(bǔ)償偏心。如上所述，通過(guò)致動(dòng)器作出的調(diào)節(jié)可以是增量階躍，或是所計(jì) 算的單個(gè)階躍以補(bǔ)償整個(gè)偏心。在每次調(diào)節(jié)護(hù)罩后，在步驟100繼續(xù)監(jiān)測(cè)。應(yīng)當(dāng)容易地理解的是，圖4的系統(tǒng)中示出的閉環(huán)型反饋系統(tǒng)和圖5的方法并非是 對(duì)本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易地設(shè)計(jì)各類(lèi)控制系統(tǒng)來(lái)達(dá)到使內(nèi)護(hù)罩在外殼體內(nèi) 偏心地變位以補(bǔ)償轉(zhuǎn)子與護(hù)罩之間的偏心的目的。雖然已關(guān)于特定示例性實(shí)施例及其方法詳細(xì)描述了本主題，但應(yīng)該理解的是，本 領(lǐng)域技術(shù)人員在理解前文后可容易地對(duì)此類(lèi)實(shí)施例的變型進(jìn)行改造并且產(chǎn)生等同物。因 此，本公開(kāi)內(nèi)容的范圍通過(guò)舉例而非通過(guò)限制，并且對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將容易地 顯而易見(jiàn)的是，主題公開(kāi)內(nèi)容并不排除包括對(duì)本主題的此類(lèi)修改、變更和/或增加。
權(quán)利要求
一種帶有間隙控制系統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)(10)，包括帶有轉(zhuǎn)子葉片(23)的至少一級(jí)(22)的轉(zhuǎn)子(16)；殼體結(jié)構(gòu)(26)，所述轉(zhuǎn)子被收容在所述殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述殼體結(jié)構(gòu)包括與轉(zhuǎn)子葉片的各所述級(jí)相關(guān)聯(lián)的外殼體(28)和內(nèi)護(hù)罩(24)；多個(gè)致動(dòng)器(30)，所述多個(gè)致動(dòng)器(30)周向隔開(kāi)在所述護(hù)罩周?chē)⑶覍⑺鲎o(hù)罩連接至所述外殼體，所述多個(gè)致動(dòng)器構(gòu)造成使所述護(hù)罩相對(duì)于所述外殼體偏心地移位；多個(gè)傳感器(32)，所述多個(gè)傳感器(32)周向隔開(kāi)在所述護(hù)罩周?chē)⑶覙?gòu)造成當(dāng)所述轉(zhuǎn)子在所述護(hù)罩內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)測(cè)量指示所述轉(zhuǎn)子與所述護(hù)罩之間的偏心的參數(shù)；以及控制系統(tǒng)(36)，所述控制系統(tǒng)(36)與所述多個(gè)傳感器和所述多個(gè)致動(dòng)器連通，并且構(gòu)造成控制所述多個(gè)致動(dòng)器使所述護(hù)罩偏心地移位以補(bǔ)償由所述多個(gè)傳感器在所述轉(zhuǎn)子與所述護(hù)罩之間檢測(cè)到的偏心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)(10)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)(36)包括帶有軟 件實(shí)現(xiàn)的程序的閉環(huán)反饋系統(tǒng)(38)，所述程序根據(jù)從所述多個(gè)傳感器(32)接收的信號(hào)計(jì) 算轉(zhuǎn)子偏心的大小和旋轉(zhuǎn)位置，并且當(dāng)所述轉(zhuǎn)子(16)在所述護(hù)罩內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)控制所述多個(gè) 致動(dòng)器(30)來(lái)補(bǔ)償所述計(jì)算出的轉(zhuǎn)子偏心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃?xì)廨啓C(jī)(10)，其特征在于，所述多個(gè)傳感器(32)為 主動(dòng)間隙傳感器或被動(dòng)間隙傳感器的任何組合，所述主動(dòng)間隙傳感器周向隔開(kāi)在所述護(hù)罩 (24)周?chē)酝ㄟ^(guò)傳輸和接收從所述轉(zhuǎn)子葉片反射的信號(hào)而測(cè)量所述轉(zhuǎn)子葉片(23)與所述 護(hù)罩之間的葉片頂端間隙(34)，所述被動(dòng)間隙傳感器周向隔開(kāi)在所述護(hù)罩周?chē)詼y(cè)量所述 轉(zhuǎn)子葉片與所述護(hù)罩之間的葉片頂端間隙。
4. 一種用于燃?xì)廨啓C(jī)(10)中的間隙控制的方法，其中，具有周向隔開(kāi)的轉(zhuǎn)子葉片(23) 的至少一級(jí)(22)的轉(zhuǎn)子(16)在具有內(nèi)護(hù)罩(24)的殼體結(jié)構(gòu)(26)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，所述方法包括在所述燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子在所述護(hù)罩內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)感測(cè)指示偏心的參數(shù) 而檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子與護(hù)罩之間的偏心；以及當(dāng)所述轉(zhuǎn)子在所述護(hù)罩內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，響應(yīng)于任何檢測(cè)到的偏心，使所述護(hù)罩相對(duì)于所述 殼體結(jié)構(gòu)的外殼體(28)偏心地移位以補(bǔ)償所述檢測(cè)到的偏心。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用周向隔開(kāi)在所述護(hù)罩 周?chē)闹鲃?dòng)傳感器(32)或周向隔開(kāi)在所述護(hù)罩周?chē)谋粍?dòng)傳感器的任何組合在所述護(hù)罩 周?chē)亩鄠€(gè)位置感測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片(23)與所述護(hù)罩(24)之間的葉片頂端間隙(34)，以及 計(jì)算偏心的大小和相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置以便當(dāng)所述轉(zhuǎn)子(16)在所述護(hù)罩內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)連續(xù)地補(bǔ)償所 述偏心。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述護(hù)罩(24)周?chē)亩?個(gè)位置感測(cè)葉片頂端間隙(34)，計(jì)算偏心的大小和相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置，并且當(dāng)所述轉(zhuǎn)子在所述 護(hù)罩內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)在閉環(huán)反饋系統(tǒng)(38)中連續(xù)地控制將所述護(hù)罩連接至所述外殼體(28)的多 個(gè)致動(dòng)器(30)，使所述護(hù)罩相對(duì)于所述外殼體偏心地移位，從而補(bǔ)償所述偏心。
7. 一種轉(zhuǎn)子與殼體對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)子(16)；殼體結(jié)構(gòu)(26)，所述轉(zhuǎn)子被收容在所述殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述殼體結(jié)構(gòu)包括外殼體(28)和 內(nèi)殼體(24)；周向隔開(kāi)在所述內(nèi)殼體周?chē)⑶覍⑺鰞?nèi)殼體連接至所述外殼體的多個(gè)致動(dòng)器(30)， 所述多個(gè)致動(dòng)器構(gòu)造成使所述內(nèi)殼體相對(duì)于所述外殼體偏心地移位；多個(gè)傳感器(32)，所述多個(gè)傳感器(32)周向隔開(kāi)在所述內(nèi)殼體周?chē)⑶覙?gòu)造成當(dāng)所 述轉(zhuǎn)子在所述內(nèi)殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子與所述內(nèi)殼體之間的偏心；以及與所述多個(gè)傳感器和所述多個(gè)致動(dòng)器連通的控制系統(tǒng)(36)，構(gòu)造成控制所述多個(gè)致動(dòng) 器使所述內(nèi)殼體偏心地移位以補(bǔ)償通過(guò)所述多個(gè)傳感器在所述轉(zhuǎn)子與所述內(nèi)殼體之間檢 測(cè)到的偏心。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)(36)包括帶有軟件實(shí)現(xiàn)的 程序的閉環(huán)反饋系統(tǒng)(38)，所述程序根據(jù)從所述多個(gè)傳感器(32)接收的信號(hào)計(jì)算轉(zhuǎn)子偏 心的大小和旋轉(zhuǎn)位置，并且當(dāng)所述轉(zhuǎn)子(16)在所述內(nèi)殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)控制所述多個(gè)致動(dòng)器 (30)以補(bǔ)償所述計(jì)算出的轉(zhuǎn)子偏心。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)傳感器(32)是周向隔開(kāi)在所述 內(nèi)殼體(24)周?chē)膫鬏敽徒邮諒乃鲛D(zhuǎn)子(16)反射的信號(hào)的主動(dòng)傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)傳感器(32)是周向隔開(kāi)在所述 內(nèi)殼體(24)周?chē)谋粍?dòng)傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有主動(dòng)間隙控制系統(tǒng)的渦輪，其包括周向隔開(kāi)在包圍旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子構(gòu)件的殼體結(jié)構(gòu)(26)周?chē)亩鄠€(gè)致動(dòng)器(30)。致動(dòng)器構(gòu)造成使殼體結(jié)構(gòu)相對(duì)于轉(zhuǎn)子偏心地移位。多個(gè)傳感器(32)周向隔開(kāi)在殼體結(jié)構(gòu)(26)周?chē)员惝?dāng)轉(zhuǎn)子在殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)檢測(cè)指示轉(zhuǎn)子與殼體結(jié)構(gòu)之間的偏心的參數(shù)。與傳感器和致動(dòng)器連通的控制系統(tǒng)(36)構(gòu)造成控制致動(dòng)器使殼體結(jié)構(gòu)偏心地移位，以補(bǔ)償在轉(zhuǎn)子與殼體結(jié)構(gòu)之間檢測(cè)到的偏心。
文檔編號(hào)F01D19/00GK101892875SQ201010193559
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者M·A·麥卡勒姆 申請(qǐng)人:通用電氣公司