本文公開的主題大體涉及渦輪發(fā)動機(jī)，且更具體而言，涉及用于確定渦輪發(fā)動機(jī)中的轉(zhuǎn)子葉片磨損的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

至少一些已知的渦輪具有限定的流動路徑，其以串行流動關(guān)系包括入口、渦輪以及出口。至少一些已知的渦輪還包括多個固定的定子，它們引導(dǎo)流體流朝向包括繞著轉(zhuǎn)子盤周向地間隔開的至少一排渦輪輪葉(葉片)的轉(zhuǎn)子組件。從固定的定子引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子組件的流體流沖擊渦輪輪葉的翼型件，以引起轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)。

在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的運(yùn)行期間，渦輪葉片可由于因曝露于高溫流體和離心力而引起的蠕變而傾斜或膨脹。當(dāng)渦輪葉片的末梢接觸燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的殼體時，末梢可隨著時間而磨損。至少一些已知的渦輪葉片能夠在需要更換之前承受一定量的磨損。典型地，為了針對渦輪葉片的定量的磨損檢查渦輪，渦輪被拆卸，且葉片被移除并且被拿到服務(wù)中心。然后在服務(wù)中心使用精確的儀器來測量渦輪葉片的多種參數(shù)，以定量地確定葉片上的磨損的量，以及還確定葉片的剩余使用壽命。這樣的檢查方法要求很大量的渦輪停機(jī)時間以及還有與渦輪拆卸和測量設(shè)備使用相關(guān)聯(lián)的增加的維護(hù)和維修成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一方面，提供了一種渦輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)。該渦輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)包括構(gòu)件，其定位成使得該構(gòu)件經(jīng)受磨損。構(gòu)件包括構(gòu)造成經(jīng)受磨損的外表面和形成在外表面中的磨損指示特征。磨損指示特征包括外表面處的第一尺寸和相對于外表面在內(nèi)部部位處的第二尺寸。第二尺寸不同于第一尺寸。

在另一方面，提供了一種維護(hù)渦輪發(fā)動機(jī)的方法。該方法包括在渦輪發(fā)動機(jī)的構(gòu)件上形成至少一個磨損指示特征，其中該至少一個磨損指示特征包括第一尺寸。該方法還包括運(yùn)行渦輪發(fā)動機(jī)，使得該構(gòu)件經(jīng)受磨損。然后測量磨損指示特征來確定磨損指示特征的第二尺寸。然后基于第二尺寸確定構(gòu)件的磨損狀態(tài)。

在又一方面，提供了一種磨損指示系統(tǒng)。該磨損指示系統(tǒng)包括固定構(gòu)件和定位于固定構(gòu)件附近的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件包括構(gòu)造成接觸固定構(gòu)件的徑向外表面。該磨損指示系統(tǒng)還包括形成于徑向外表面中的磨損指示特征。磨損指示特征包括徑向外表面處的第一尺寸和徑向外表面的徑向內(nèi)部部位處的第二尺寸。第二尺寸不同于第一尺寸。

本發(fā)明的第一技術(shù)方案提供了一種渦輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，包括：構(gòu)件，其定位成使得所述構(gòu)件經(jīng)受磨損，所述構(gòu)件包括：構(gòu)造成經(jīng)受磨損的外表面；以及形成于所述外表面中的磨損指示特征，其中所述磨損指示特征包括所述外表面處的第一尺寸，以及相對于所述外表面在內(nèi)部部位處的第二尺寸，所述第二尺寸不同于所述第一尺寸。

本發(fā)明的第二技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述磨損指示特征包括凹槽，使得所述第一尺寸包括第一長度，而所述第二尺寸包括第二長度。

本發(fā)明的第三技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述第二尺寸大于所述第一尺寸。

本發(fā)明的第四技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述磨損指示特征包括在所述外表面與所述內(nèi)部部位之間延伸的至少一個側(cè)壁。

本發(fā)明的第五技術(shù)方案是在第四技術(shù)方案中，所述至少一個側(cè)壁相對于所述外表面傾斜地定向。

本發(fā)明的第六技術(shù)方案是在第四技術(shù)方案中，所述至少一個側(cè)壁是弓形地成形的。

本發(fā)明的第七技術(shù)方案提供了一種維護(hù)渦輪發(fā)動機(jī)的方法，所述方法包括：在所述渦輪發(fā)動機(jī)的構(gòu)件上形成至少一個磨損指示特征，所述至少一個磨損指示特征包括第一尺寸；運(yùn)行所述渦輪發(fā)動機(jī)，使得所述構(gòu)件經(jīng)受磨損；測量所述磨損指示特征，以確定所述磨損指示特征的第二尺寸；以及基于所述第二尺寸確定所述構(gòu)件的磨損狀態(tài)。

本發(fā)明的第八技術(shù)方案是在第七技術(shù)方案中，還包括基于確定的磨損狀態(tài)確定所述構(gòu)件的剩余使用壽命。

本發(fā)明的第九技術(shù)方案是在第八技術(shù)方案中，確定燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)構(gòu)件的剩余使用壽命包括比較確定的磨損狀態(tài)與參考圖表。

本發(fā)明的第十技術(shù)方案是在第七技術(shù)方案中，在構(gòu)件上形成磨損指示特征包括在所述構(gòu)件的徑向外表面中形成磨損指示特征。

本發(fā)明的第十一技術(shù)方案是在第七技術(shù)方案中，在構(gòu)件上形成磨損指示特征包括在所述構(gòu)件的外表面上形成磨損指示特征，且其中測量所述磨損指示特征包括在所述外表面的法向內(nèi)部的部位處測量所述磨損指示特征的所述第二尺寸。

本發(fā)明的第十二技術(shù)方案是在第七技術(shù)方案中，確定磨損狀態(tài)包括比較所述第一尺寸與所述第二尺寸。

本發(fā)明的第十三技術(shù)方案是在第七技術(shù)方案中，所述第一尺寸大于所述第二尺寸。

本發(fā)明的第十四技術(shù)方案是在第七技術(shù)方案中，所述第一尺寸小于所述第二尺寸。

本發(fā)明的第十五技術(shù)方案提供了一種磨損指示系統(tǒng)，包括：固定構(gòu)件；定位于所述固定構(gòu)件附近的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件包括：構(gòu)造成接觸所述固定構(gòu)件的徑向外表面；以及形成于所述徑向外表面中的磨損指示特征，其中所述磨損指示特征包括所述徑向外表面處的第一尺寸和所述徑向外表面的徑向內(nèi)部部位處的第二尺寸，所述第二尺寸不同于所述第一尺寸。

本發(fā)明的第十六技術(shù)方案是在第十五技術(shù)方案中，所述固定構(gòu)件包括渦輪殼體，且所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件包括渦輪轉(zhuǎn)子輪葉末梢蓋。

本發(fā)明的第十七技術(shù)方案是在第十五技術(shù)方案中，所述磨損指示特征是基本圓形的，使得所述第一尺寸包括第一直徑而所述第二尺寸包括第二直徑。

本發(fā)明的第十八技術(shù)方案是在第十五技術(shù)方案中，所述第一尺寸大于所述第二尺寸。

本發(fā)明的第十九技術(shù)方案是在第十五技術(shù)方案中，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件包括厚度，所述徑向內(nèi)部部位與所述徑向外表面隔開預(yù)定深度，其中所述預(yù)定深度與所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的磨損狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。

本發(fā)明的第二十技術(shù)方案是在第十五技術(shù)方案中，所述磨損指示特征包括形成于所述徑向外表面中的截頭圓錐體形的腔體。

附圖說明

圖1是示例性的蒸汽渦輪發(fā)動機(jī)的示意圖；

圖2是圖1中所示且沿著區(qū)域2截取的蒸汽渦輪發(fā)動機(jī)的一部分的示意圖；

圖3是可用于圖2中所示的渦輪發(fā)動機(jī)中的示例性的渦輪輪葉的透視圖，顯示了磨損指示特征的示例性的實(shí)施例；

圖4是可用于圖2中所示的渦輪發(fā)動機(jī)中的備選的渦輪輪葉的視圖，且顯示了磨損指示特征的備選的實(shí)施例；

圖5-9是可與圖3和4中的渦輪輪葉使用的磨損指示特征的備選的實(shí)施例。

零件列表

10 渦輪發(fā)動機(jī)

12 渦輪

14 發(fā)電機(jī)

16 轉(zhuǎn)子組件

18 HP區(qū)段

20 IP區(qū)段

22 HP殼體

24 上半?yún)^(qū)段

28 IP殼體

30 上半?yún)^(qū)段

32 下半?yún)^(qū)段

34 中間區(qū)段

36 HP蒸汽入口

38 IP蒸汽入口

40 轉(zhuǎn)子軸

42 中心線軸線

44 軸承

46 軸承

48 轉(zhuǎn)子軸端部部分

50 密封單元

52 密封單元

54 分隔物

56 定子組件

58 渦輪殼體

60 轉(zhuǎn)子盤組件

62 固定的托架

64 噴嘴

66 徑向外部部分

68 徑向內(nèi)部部分

70 內(nèi)凹部分

72 多個密封組件

74 渦輪輪葉

76 轉(zhuǎn)子盤

78 盤本體

80 徑向內(nèi)部部分

82 徑向外部部分

84 中心孔口

86 上游部件

88 下游部件

90 間隙

91 排

92 蒸汽流動路徑

94 翼型件

96 鳩尾榫

98 凹槽

100 磨損指示系統(tǒng)

102 蒸汽入口

104 入口噴嘴

107 平臺

108 柄

110 第一側(cè)壁

112 第二側(cè)壁

114 吸力側(cè)

116 壓力側(cè)

118 翼型件前緣

120 后緣

122 葉片根部

124 翼型件末梢

126 末梢蓋

128 內(nèi)表面

130 外表面

132 徑向內(nèi)部部位

200 磨損指示特征

202 環(huán)形側(cè)壁

204 端壁

300 磨損指示特征

400 磨損指示特征

402 環(huán)形側(cè)壁

404 端壁

406 第二側(cè)壁

500 磨損指示特征

502 環(huán)形側(cè)壁

504 端壁

506 第二側(cè)壁

600 磨損指示特征

602 側(cè)壁

604 端壁

700 磨損指示特征

702 側(cè)壁

704 端壁。

具體實(shí)施方式

本文中所描述的示例性的設(shè)備和方法克服了用于確定渦輪內(nèi)部構(gòu)件的磨損量的已知系統(tǒng)和方法的至少一些缺點(diǎn)。此外，本文所述的設(shè)備和方法能夠?qū)崿F(xiàn)待確定的渦輪內(nèi)部構(gòu)件磨損量的可靠的定量確定。更具體地，本文所述的實(shí)施例各自包括形成于渦輪內(nèi)部構(gòu)件(諸如輪葉末梢蓋)的徑向外表面上的至少一個磨損指示特征。該磨損指示特征包括徑向外表面處的第一尺寸。當(dāng)磨損發(fā)生時，徑向外表面受磨損，使得磨損指示特征包括初始徑向外表面的徑向內(nèi)部的第二尺寸。在不從渦輪發(fā)動機(jī)移除輪葉的情況下，可確定第二尺寸，且將其與第一尺寸比較，以確定與構(gòu)件的剩余使用壽命相關(guān)聯(lián)的磨損狀態(tài)。雖然本文所述的示出的設(shè)備和方法集中到蒸汽渦輪，但本公開并不限于蒸汽渦輪。因此，本公開的范圍包括了其它類型的渦輪，包括但不限于燃?xì)鉁u輪和水渦輪。

如本文所用，術(shù)語“渦輪輪葉”與術(shù)語“輪葉”可互換地使用，且因此可包括包含平臺和鳩尾榫的輪葉和/或與轉(zhuǎn)子盤整體地形成的輪葉的任何組合，它們中的任一實(shí)施例可包括至少一個翼型件節(jié)段。

圖1是示例性的渦輪發(fā)動機(jī)10的示意圖。在該示例性的實(shí)施例中，渦輪發(fā)動機(jī)10是反向流高壓和中壓蒸汽渦輪組合。備選地，渦輪發(fā)動機(jī)10是任何類型的蒸汽渦輪，諸如但不限于低壓渦輪、單流蒸汽渦輪和/或雙流蒸汽渦輪。在另一備選的實(shí)施例中，渦輪發(fā)動機(jī)10是燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)。在該示例性的實(shí)施例中，渦輪發(fā)動機(jī)10包括經(jīng)由轉(zhuǎn)子組件16聯(lián)接到發(fā)電機(jī)14的渦輪12。此外，在該示例性的實(shí)施例中，渦輪12包括高壓(HP)區(qū)段18和中壓(IP)區(qū)段20。HP殼體22沿軸向分別分成上半?yún)^(qū)段和下半?yún)^(qū)段24和26。類似地，IP殼體28沿軸向分別分成上半?yún)^(qū)段和下半?yún)^(qū)段30和32。中間區(qū)段34在HP區(qū)段18和IP區(qū)段20之間延伸，且包括HP蒸汽入口36和IP蒸汽入口38。轉(zhuǎn)子組件16在HP區(qū)段18和IP區(qū)段20之間延伸，且包括沿著中心線軸線42在HP區(qū)段18和IP區(qū)段20之間延伸的轉(zhuǎn)子軸40。轉(zhuǎn)子軸40分別通過軸頸軸承44和46自殼體22和28支承，軸頸軸承44和46各自聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸40的相反的端部部分48。蒸汽密封單元50和52聯(lián)接在轉(zhuǎn)子軸端部部分48與殼體22和28之間，以有助于密封HP區(qū)段18和IP區(qū)段20。

環(huán)形分隔物54在HP區(qū)段18與IP區(qū)段20之間，從中間區(qū)段34朝向轉(zhuǎn)子組件16沿徑向向內(nèi)部延伸。更具體地，分隔物54在HP蒸汽入口36與IP蒸汽入口38之間繞著轉(zhuǎn)子組件16周向地延伸。

在運(yùn)行期間，蒸汽從蒸汽源(例如，動力鍋爐(未顯示))引導(dǎo)到渦輪12，其中蒸汽熱能通過渦輪12轉(zhuǎn)換成機(jī)械旋轉(zhuǎn)能，且隨后通過發(fā)電機(jī)14轉(zhuǎn)換成電能。更具體地，蒸汽從HP蒸汽入口36引導(dǎo)穿過HP區(qū)段18，以沖擊位于HP區(qū)段18內(nèi)的轉(zhuǎn)子組件16，且以引起轉(zhuǎn)子組件16繞著軸線42旋轉(zhuǎn)。蒸汽離開HP區(qū)段18，并且被引導(dǎo)至鍋爐(未顯示)，鍋爐將蒸汽的溫度升高至與進(jìn)入HP區(qū)段18的蒸汽的溫度大致相等的溫度。然后蒸汽以與進(jìn)入HP區(qū)段18的蒸汽的壓力相比降低的壓力被引導(dǎo)至IP蒸汽入口38以及引導(dǎo)至IP區(qū)段20。蒸汽沖擊位于IP區(qū)段20內(nèi)的轉(zhuǎn)子組件16，以引起轉(zhuǎn)子組件16旋轉(zhuǎn)。

圖2是沿著區(qū)域2截取的渦輪發(fā)動機(jī)10的一部分的示意圖。在該示例性的實(shí)施例中，渦輪發(fā)動機(jī)10包括轉(zhuǎn)子組件16，多個定子組件56，以及繞轉(zhuǎn)子組件16和定子組件56周向地延伸的殼體58。轉(zhuǎn)子組件16包括多個轉(zhuǎn)子盤組件60，它們各自在各個相鄰定子組件56對之間基本沿軸向?qū)R。各個定子組件56聯(lián)接到殼體58，且殼體58包括從殼體58朝向轉(zhuǎn)子組件16沿徑向向內(nèi)延伸的噴嘴托架62。各個定子組件56聯(lián)接至噴嘴托架62，以有助于防止定子組件56相對于轉(zhuǎn)子組件16旋轉(zhuǎn)。各個定子組件56包括從徑向外部部分66向徑向內(nèi)部部分68延伸的多個周向地間隔開的噴嘴64。噴嘴外部部分66位于限定在噴嘴托架62中的內(nèi)凹部分70內(nèi)，以使定子組件56能夠聯(lián)接至噴嘴托架62。噴嘴內(nèi)部部分68位于轉(zhuǎn)子盤組件60附近。在一個實(shí)施例中，內(nèi)部部分68包括多個密封組件72，其在渦輪導(dǎo)流盤組件56和轉(zhuǎn)子盤組件60之間形成曲折的密封路徑。

在該示例性的實(shí)施例中，各個轉(zhuǎn)子盤組件60包括各自聯(lián)接到轉(zhuǎn)子盤76上的多個渦輪輪葉74。轉(zhuǎn)子盤76包括在徑向內(nèi)部部分80與徑向外部部分82之間延伸的盤本體78。徑向內(nèi)部部分80限定大體沿軸向延伸穿過轉(zhuǎn)子盤76的中心孔口84。盤本體78從中心孔口84沿徑向向外延伸，且大體沿軸向在上游部件86與相對的下游部件88之間延伸。轉(zhuǎn)子盤76聯(lián)接到相鄰的轉(zhuǎn)子盤76，使得上游部件86聯(lián)接到相鄰的下游部件88。

各個渦輪輪葉74聯(lián)接到轉(zhuǎn)子盤外部部分82上，使得輪葉繞著轉(zhuǎn)子盤76周向地隔開。各個渦輪輪葉74從轉(zhuǎn)子盤76朝向殼體58沿徑向向外延伸。相鄰的轉(zhuǎn)子盤76聯(lián)接在一起，使得間隙90限定于各個沿軸向相鄰的排91的周向地隔開的渦輪輪葉74之間。噴嘴64繞著各個轉(zhuǎn)子盤76在相鄰的排91的渦輪輪葉74之間周向地隔開，以朝向渦輪輪葉74向下游引導(dǎo)蒸汽。蒸汽流動路徑92限定在渦輪殼體58與各個轉(zhuǎn)子盤76之間。

在該示例性的實(shí)施例中，各個渦輪輪葉74聯(lián)接到相應(yīng)的轉(zhuǎn)子盤76的外部部分82上，使得各個渦輪輪葉74延伸到蒸汽流動路徑92中。更具體地，各個渦輪輪葉74包括從鳩尾榫96沿徑向向外延伸的翼型件94。各個鳩尾榫96插入到限定在轉(zhuǎn)子盤76的外部部分82內(nèi)的鳩尾榫凹槽98中，以使渦輪輪葉74能夠聯(lián)接到轉(zhuǎn)子盤76。

在該示例性的實(shí)施例中，渦輪發(fā)動機(jī)10還包括磨損指示系統(tǒng)100，其具有固定構(gòu)件，諸如但不限于殼體58和托架62。固定構(gòu)件位于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(諸如但不限于渦輪輪葉74，且更具體地為輪葉74的末梢蓋(圖2中未顯示))附近。在渦輪發(fā)動機(jī)10的運(yùn)行期間，蒸汽通過蒸汽入口102而引導(dǎo)到渦輪12中，且引導(dǎo)到蒸汽流動路徑92中。各個入口噴嘴104和定子組件56引導(dǎo)蒸汽朝向渦輪輪葉74。在蒸汽沖擊各個渦輪輪葉74時，渦輪輪葉74和轉(zhuǎn)子盤76繞著軸線42周向地旋轉(zhuǎn)。磨損指示系統(tǒng)100有助于指示由于輪葉74與殼體58的托架62之間的接觸而引起的渦輪輪葉74的磨損的量，下文將更詳細(xì)地論述。

圖3是可用于渦輪發(fā)動機(jī)10(圖2中示出)的示例性的渦輪輪葉74的透視圖，顯示了磨損指示特征200的示例性的實(shí)施例。圖4是可用于渦輪發(fā)動機(jī)10中的備選的渦輪輪葉74的視圖，顯示了磨損指示特征300的備選的實(shí)施例。將理解，對應(yīng)的轉(zhuǎn)子盤組件60中的各個輪葉74可基本相同，或者備選地，組件60中的其它輪葉中的至少一些可不同于輪葉74。在該示例性的實(shí)施例，渦輪輪葉74包括翼型件94，平臺107，以及柄108(僅僅為了清楚的目的而去除了鳩尾榫96)。翼型件94包括第一側(cè)壁110和相對的第二側(cè)壁112。在該示例性的實(shí)施例中，第一側(cè)壁110是凸形的，且限定了翼型件94的吸力側(cè)114，而第二側(cè)壁112是凹形的，且限定了翼型件94的壓力側(cè)116。第一側(cè)壁110沿著前緣118以及沿著相對的后緣120聯(lián)接到第二側(cè)壁112。更具體地，翼型件后緣120與翼型件前緣118沿弦向隔開，且在翼型件前緣118下游。第一側(cè)壁110和第二側(cè)壁112各自從葉片根部122朝向翼型件末梢124沿徑向向外延伸。葉片根部122從平臺107延伸。在該示例性實(shí)施例中，末梢蓋126聯(lián)接到翼型件末梢124，與噴嘴托架62相鄰。末梢蓋126可包括在噴嘴托架62與渦輪輪葉74之間形成曲折的密封路徑的多個密封組件(未顯示)。

在該示例性的實(shí)施例中，末梢蓋126包括底面128，頂面130，以及示例性的磨損指示特征200。特征200用于定量地確定末梢蓋126上的磨損的量，以及末梢蓋126或者輪葉74的相關(guān)聯(lián)的剩余使用壽命。在該示例性實(shí)施例中，在渦輪發(fā)動機(jī)10(圖2中示出)的某些運(yùn)行模式期間，徑向外表面130接觸固定的托架62(圖2中示出)的內(nèi)表面，使得末梢蓋126的厚度T隨著輪葉74的使用壽命而改變。在該示例性實(shí)施例中，磨損指示特征200包括形成于徑向外表面130中的截頭圓錐體形的腔體，其朝向內(nèi)表面128延伸深度D_e達(dá)到外表面130的徑向內(nèi)部或者法向內(nèi)部的部位132。在該示例性實(shí)施例中，深度D_e大約在表面128與130之間的中間。備選地，深度D_e是有助于本文所述的磨損指示特征200的操作的任何深度。

如圖3中所示，磨損指示特征200的截頭圓錐體形狀在外表面130處以及還有部位132處包括基本圓形形狀，使得磨損指示特征200包括徑向外表面130處的第一尺寸和徑向內(nèi)部部位132處的第二尺寸。如下文更詳細(xì)地描述的，由于截頭圓錐體的形狀，磨損指示特征200的第一尺寸和第二尺寸包括不同的圓直徑。

備選地，如圖4中所示，磨損指示特征300包括形成于外表面130以及還有部位132處的基本矩形槽或者凹槽。如下文更詳細(xì)地描述的，磨損指示特征300包括錐形壁，其限定了在徑向外表面130處的第一尺寸以及徑向內(nèi)部部位132處的第二尺寸。具體而言，磨損指示特征300的第一尺寸和第二尺寸在徑向外表面130和徑向內(nèi)部部位處包括不同的長度。

圖5顯示了磨損指示特征200的截面圖。雖然描述為磨損指示特征200，但磨損指示特征截面與圖5類似。在該示例性實(shí)施例中，磨損指示特征200包括環(huán)形錐形側(cè)壁202以及端壁204。側(cè)壁202在徑向外表面130與徑向內(nèi)部部位132處的端壁204之間延伸。更具體地，側(cè)壁202相對于徑向外表面130以傾斜角α沿徑向向內(nèi)延伸深度D_e而到達(dá)端壁204。在一備選的實(shí)施例中，環(huán)形側(cè)壁202以任何角度傾斜地延伸深度D_e之外的任何深度。例如，在一個實(shí)施例中，環(huán)形側(cè)壁202延伸末梢蓋126的基本整個厚度T而到達(dá)內(nèi)表面128，如圖5中的虛線所示。大體上，環(huán)形側(cè)壁202傾斜地延伸與末梢蓋126的磨損狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的預(yù)定深度。

在該示例性的實(shí)施例中，磨損指示特征200隨著其延伸到末梢蓋126中而向內(nèi)成錐形。更具體地，磨損指示特征200包括徑向外表面130處的第一尺寸D1以及端壁204處的小于第一尺寸D1的第二尺寸D2。如上文所述，因為磨損指示特征200的形狀是截頭圓錐體，第一尺寸和第二尺寸D1和D2分別是外表面130處以及端壁204處的相關(guān)聯(lián)的圓的直徑。在圖4中所示的實(shí)施例中，磨損指示特征300是錐形凹槽，因此第一尺寸和第二尺寸D1和D2限定了外表面130處以及端壁204處的凹槽的長度。

在運(yùn)行中，磨損指示特征200形成于末梢蓋126的外表面130中，并且包括在外表面130處的第一尺寸D1。在渦輪10旋轉(zhuǎn)時，末梢蓋126的外表面130接觸托架62，且末梢蓋126的厚度T隨著時間而減小，因為徑向外表面130朝向內(nèi)表面128磨損掉。在預(yù)定運(yùn)行時段之后，托架62被移除而曝露末梢蓋126以便進(jìn)行視覺檢查。在不從渦輪發(fā)動機(jī)10移除輪葉74的情況下，維護(hù)操作者能夠測量磨損指示特征200在徑向外表面130的徑向內(nèi)部部位處(例如部位132處)的直徑。維護(hù)操作者然后比較測量的徑向內(nèi)部部位132處的第二直徑D2與磨損指示特征200在徑向外表面130處的初始第一直徑D1，以確定末梢蓋126的磨損狀態(tài)，使得磨損狀態(tài)基于第二直徑D2。在了解了磨損狀態(tài)的情況下，使用使所確定的磨損狀態(tài)與對應(yīng)的剩余使用壽命相關(guān)聯(lián)的參考表或者圖表來確定末梢蓋126和/或輪葉74的剩余使用壽命。這樣，就可通過簡單的視覺檢查和磨損指示特征200的單獨(dú)的測量來確定末梢蓋126和/或輪葉74的剩余使用壽命，而不需要末梢蓋126和/或輪葉74從渦輪10移除并且被拿到服務(wù)中心進(jìn)行分析。

圖6顯示了可與末梢蓋126使用的備選的磨損指示特征400。在該實(shí)施例中，磨損指示特征400包括環(huán)形錐形側(cè)壁402以及端壁404。側(cè)壁402在徑向外表面130與徑向內(nèi)部部位132處的端壁404之間延伸。更具體地，側(cè)壁402相對于徑向外表面130以傾斜角β沿徑向向內(nèi)延伸深度D_e而到達(dá)端壁404。在一個備選的實(shí)施例中，環(huán)形側(cè)壁402以任何角度傾斜地延伸深度D_e之外的任何深度。例如，在一個實(shí)施例中，環(huán)形側(cè)壁202延伸末梢蓋126的基本整個厚度T而到達(dá)內(nèi)表面128。大體是，環(huán)形側(cè)壁402傾斜地延伸與末梢蓋126的磨損狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的預(yù)定深度。

在該實(shí)施例中，磨損指示特征400隨著其延伸到末梢蓋126中而向外成錐形。更具體地，磨損指示特征400包括徑向外表面130處的第三尺寸D3和端壁404處的大于第三尺寸D3的第四尺寸D4。如上文所述，因為磨損指示特征400形狀是截頭圓錐體，第三尺寸D3和第四尺寸D4分別是外表面130處和端壁204處的相關(guān)聯(lián)的圓的直徑。

圖7顯示了可與末梢蓋126使用的另一備選的磨損指示特征500。在該實(shí)施例中，磨損指示特征500包括第一側(cè)壁502，端壁504，以及第二側(cè)壁406。側(cè)壁502在徑向外表面130與徑向內(nèi)部部位132處的端壁504之間延伸。更具體地，側(cè)壁502相對于徑向外表面130以傾斜角γ沿徑向向內(nèi)延伸深度D_e而到達(dá)端壁504。在一備選的實(shí)施例中，環(huán)形側(cè)壁502以任何角度傾斜地延伸深度D_e之外的任何深度。例如，在一個實(shí)施例中，側(cè)壁502延伸末梢蓋126的基本整個厚度T而到達(dá)內(nèi)表面128。大體上，環(huán)形側(cè)壁202傾斜地延伸與末梢蓋126的磨損狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的預(yù)定深度。此外，第二側(cè)壁506從徑向外表面130朝向端壁504基本垂直地延伸。磨損指示特征500顯示了并不需要對稱的指示特征來確定末梢蓋126的磨損狀態(tài)。在該實(shí)施例中，磨損指示特征500的側(cè)壁502隨著其延伸到末梢蓋126中而向外成錐形。更具體地，磨損指示特征500包括徑向外表面130處的第五尺寸D5以及端壁504處的小于第五尺寸D5的第六尺寸D6。

圖8顯示了可與末梢蓋126使用的另一備選的磨損指示特征600。在該實(shí)施例中，磨損指示特征600包括側(cè)壁602和端壁604。側(cè)壁602在徑向外表面130與徑向內(nèi)部部位132處的端壁604之間延伸。更具體地，側(cè)壁602從徑向外表面130沿徑向向內(nèi)遵循弓形路徑一深度De而到達(dá)端壁604。即，側(cè)壁602弓形地成形，且更具體地，與磨損指示特征200相比時是凹形的，使得磨損指示特征600截面基本是U形的。磨損指示特征600包括徑向外表面130處的第七尺寸D7以及端壁504處的小于第七尺寸D7的第八尺寸D8。

圖9顯示了可與末梢蓋126使用的另一備選的磨損指示特征700。在該實(shí)施例中，磨損指示特征700包括側(cè)壁702和端壁704。側(cè)壁702在徑向外表面130與徑向內(nèi)部部位132處的端壁704之間延伸。更具體地，側(cè)壁702從徑向外表面130沿徑向向內(nèi)遵循弓形路徑一深度De而到達(dá)端壁704。即，側(cè)壁702弓形地成形，且更具體地，與磨損指示特征200相比較時是凸形的，使得磨損指示特征700截面基本是U形的。磨損指示特征700包括徑向外表面130處的第九尺寸D9和端壁504處的小于第九尺寸D9的第十尺寸D10。

雖然磨損指示系統(tǒng)在本文中顯示和描述為包括固定構(gòu)件和具有磨損指示特征的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，但還構(gòu)想了磨損指示系統(tǒng)的其它實(shí)施例。例如，在一個實(shí)施例中，上述磨損指示特征形成于接觸旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的固定構(gòu)件上。在另一實(shí)施例，磨損指示形成于由于渦輪發(fā)動機(jī)中的振動而彼此接觸的一個或多個固定構(gòu)件上。在另外的又一實(shí)施例中，磨損指示特征形成于經(jīng)受磨損的固定構(gòu)件或者旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上。例如，磨損指示特征形成于渦輪葉片的翼型件部分上，或者在運(yùn)行時并不接觸另一構(gòu)件且由于來自流過它的高速、高溫燃燒氣體流的沖擊而經(jīng)受磨損任何其它構(gòu)件上。

本文所述的示例性的設(shè)備和方法克服了用于確定渦輪內(nèi)部構(gòu)件的磨損量的已知系統(tǒng)和方法的至少一些缺點(diǎn)。此外，本文所述的設(shè)備和方法實(shí)現(xiàn)了待確定的渦輪內(nèi)部構(gòu)件的磨損量的可靠的定量確定。更具體地，本文所述的實(shí)施例各自包括形成于渦輪的內(nèi)部構(gòu)件(諸如輪葉末梢蓋)的徑向外表面上的至少一個磨損指示特征。磨損指示特征包括徑向外表面處的第一尺寸。當(dāng)磨損發(fā)生時，徑向外表面受磨損，使得磨損指示特征包括初始徑向外表面的徑向內(nèi)部的第二尺寸。在不從渦輪發(fā)動機(jī)移除輪葉的情況下，可測量第二尺寸，且將其與第一尺寸比較，來確定與構(gòu)件的剩余使用壽命相關(guān)聯(lián)的磨損狀態(tài)。這樣，可通過簡單的視覺檢查以及磨損指示特征的單獨(dú)測量來確定末梢蓋和/或輪葉的剩余使用壽命，而不需要末梢蓋和/或輪葉從渦輪上移除以及被拿到服務(wù)中心來進(jìn)行分析。

此外，本文所述的磨損指示特征包括與周圍結(jié)構(gòu)可視覺區(qū)分的任何特征。例如，磨損指示特征包括在預(yù)定量的磨損之后曝露的不同顏色材料。此外，磨損指示特征包括其它表面特性，諸如即便在渦輪發(fā)動機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行之后也能與周圍結(jié)構(gòu)視覺區(qū)分的紋理和輪廓，以便容易地識別和測量該指示器。

上述磨損檢查系統(tǒng)和使用方法提供了用于檢查渦輪內(nèi)部構(gòu)件的磨損的成本有效的和可靠的方法。特別地，上述磨損檢查方法有助于改進(jìn)確定渦輪內(nèi)部構(gòu)件(諸如輪葉末梢蓋)的磨損的量的定量評估。這樣，磨損檢查方法容許有縮短渦輪停機(jī)時間且進(jìn)一步有利于提高渦輪效率的工程評估。

上文詳細(xì)描述具有磨損指示特征的渦輪輪葉以及維護(hù)該渦輪輪葉的方法的示例性的實(shí)施例。方法和系統(tǒng)并不局限于本文所述的具體實(shí)施例，而是相反，系統(tǒng)的構(gòu)件和/或方法的步驟可相對于本文所述的其它構(gòu)件和/或步驟獨(dú)立地以及單獨(dú)地使用。例如，該方法和系統(tǒng)也可結(jié)合其它旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)系統(tǒng)和方法而使用，并且不限于僅僅以本文所述的蒸汽渦輪發(fā)動機(jī)來實(shí)踐。而是，示例性的實(shí)施例可結(jié)合許多其它旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)應(yīng)用(例如燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī))來實(shí)施和使用。

雖然本公開的各種實(shí)施例的具體特征可在一些附圖中顯示而在其它附圖中未顯示，但這僅僅是為了方便。此外，在以上描述中對“一個實(shí)施例”的參照并不意圖被解釋為排除存在同樣結(jié)合了所述的特征的另外的實(shí)施例。按照本發(fā)明的原理，附圖的任何特征可結(jié)合任何其它附圖的任何特征來參照和/或要求保護(hù)。

該書面描述使用實(shí)例來用于公開，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本公開，包括制造和使用任何裝置或者系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何并入的方法。本公開的可授予專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這樣的其它實(shí)例具有與權(quán)利要求的字面語言并無不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言并無實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)元件，則這樣的其它實(shí)例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。