用于确定涡轮发动机中的磨损的方法和系统技术方案

一种磨损指示系统(100)包括固定构件(62)和定位在该固定构件附近的旋转构件(126)。该旋转构件包括构造成接触涡轮发动机的固定构件的径向外表面(130)和形成于径向外表面中的磨损指示特征(200，300，400，500，600，700)。磨损指示特征包括径向外表面处的第一尺寸和径向外表面的径向内部部位(132)处的第二尺寸。第二尺寸不同于第一尺寸。

Method and system for determining wear in a turbine engine

A wear indicating system (100) comprises a fixing member (62) and a rotating member (126) positioned near the fixing member. The rotating member includes a radial outward surface (130) configured to contact a fixed member of the turbine engine and a wear indicating feature (200300400500600700) formed in the radial outward surface. The wear indicating feature includes a second dimension at the radial outer surface of the first dimension and the radial internal portion (132) of the diameter outward surface. The second dimension is different from the first dimension.

【技术实现步骤摘要】
用于确定涡轮发动机中的磨损的方法和系统
本文公开的主题大体涉及涡轮发动机，且更具体而言，涉及用于确定涡轮发动机中的转子叶片磨损的方法和系统。
技术介绍
至少一些已知的涡轮具有限定的流动路径，其以串行流动关系包括入口、涡轮以及出口。至少一些已知的涡轮还包括多个固定的定子，它们引导流体流朝向包括绕着转子盘周向地间隔开的至少一排涡轮轮叶(叶片)的转子组件。从固定的定子引导到转子组件的流体流冲击涡轮轮叶的翼型件，以引起转子组件的旋转。在燃气涡轮发动机的运行期间，涡轮叶片可由于因曝露于高温流体和离心力而引起的蠕变而倾斜或膨胀。当涡轮叶片的末梢接触燃气涡轮发动机的壳体时，末梢可随着时间而磨损。至少一些已知的涡轮叶片能够在需要更换之前承受一定量的磨损。典型地，为了针对涡轮叶片的定量的磨损检查涡轮，涡轮被拆卸，且叶片被移除并且被拿到服务中心。然后在服务中心使用精确的仪器来测量涡轮叶片的多种参数，以定量地确定叶片上的磨损的量，以及还确定叶片的剩余使用寿命。这样的检查方法要求很大量的涡轮停机时间以及还有与涡轮拆卸和测量设备使用相关联的增加的维护和维修成本。
技术实现思路
在一方面，提供了一种涡轮发动机系统。该涡轮发动机系统包括构件，其定位成使得该构件经受磨损。构件包括构造成经受磨损的外表面和形成在外表面中的磨损指示特征。磨损指示特征包括外表面处的第一尺寸和相对于外表面在内部部位处的第二尺寸。第二尺寸不同于第一尺寸。在另一方面，提供了一种维护涡轮发动机的方法。该方法包括在涡轮发动机的构件上形成至少一个磨损指示特征，其中该至少一个磨损指示特征包括第一尺寸。该方法还包括运行涡轮发动机，使得该构件经受磨损。然后测量磨损指示特征来确定磨损指示特征的第二尺寸。然后基于第二尺寸确定构件的磨损状态。在又一方面，提供了一种磨损指示系统。该磨损指示系统包括固定构件和定位于固定构件附近的旋转构件。旋转构件包括构造成接触固定构件的径向外表面。该磨损指示系统还包括形成于径向外表面中的磨损指示特征。磨损指示特征包括径向外表面处的第一尺寸和径向外表面的径向内部部位处的第二尺寸。第二尺寸不同于第一尺寸。本专利技术的第一技术方案提供了一种涡轮发动机系统，包括：构件，其定位成使得所述构件经受磨损，所述构件包括：构造成经受磨损的外表面；以及形成于所述外表面中的磨损指示特征，其中所述磨损指示特征包括所述外表面处的第一尺寸，以及相对于所述外表面在内部部位处的第二尺寸，所述第二尺寸不同于所述第一尺寸。本专利技术的第二技术方案是在第一技术方案中，所述磨损指示特征包括凹槽，使得所述第一尺寸包括第一长度，而所述第二尺寸包括第二长度。本专利技术的第三技术方案是在第一技术方案中，所述第二尺寸大于所述第一尺寸。本专利技术的第四技术方案是在第一技术方案中，所述磨损指示特征包括在所述外表面与所述内部部位之间延伸的至少一个侧壁。本专利技术的第五技术方案是在第四技术方案中，所述至少一个侧壁相对于所述外表面倾斜地定向。本专利技术的第六技术方案是在第四技术方案中，所述至少一个侧壁是弓形地成形的。本专利技术的第七技术方案提供了一种维护涡轮发动机的方法，所述方法包括：在所述涡轮发动机的构件上形成至少一个磨损指示特征，所述至少一个磨损指示特征包括第一尺寸；运行所述涡轮发动机，使得所述构件经受磨损；测量所述磨损指示特征，以确定所述磨损指示特征的第二尺寸；以及基于所述第二尺寸确定所述构件的磨损状态。本专利技术的第八技术方案是在第七技术方案中，还包括基于确定的磨损状态确定所述构件的剩余使用寿命。本专利技术的第九技术方案是在第八技术方案中，确定燃气涡轮发动机构件的剩余使用寿命包括比较确定的磨损状态与参考图表。本专利技术的第十技术方案是在第七技术方案中，在构件上形成磨损指示特征包括在所述构件的径向外表面中形成磨损指示特征。本专利技术的第十一技术方案是在第七技术方案中，在构件上形成磨损指示特征包括在所述构件的外表面上形成磨损指示特征，且其中测量所述磨损指示特征包括在所述外表面的法向内部的部位处测量所述磨损指示特征的所述第二尺寸。本专利技术的第十二技术方案是在第七技术方案中，确定磨损状态包括比较所述第一尺寸与所述第二尺寸。本专利技术的第十三技术方案是在第七技术方案中，所述第一尺寸大于所述第二尺寸。本专利技术的第十四技术方案是在第七技术方案中，所述第一尺寸小于所述第二尺寸。本专利技术的第十五技术方案提供了一种磨损指示系统，包括：固定构件；定位于所述固定构件附近的旋转构件，所述旋转构件包括：构造成接触所述固定构件的径向外表面；以及形成于所述径向外表面中的磨损指示特征，其中所述磨损指示特征包括所述径向外表面处的第一尺寸和所述径向外表面的径向内部部位处的第二尺寸，所述第二尺寸不同于所述第一尺寸。本专利技术的第十六技术方案是在第十五技术方案中，所述固定构件包括涡轮壳体，且所述旋转构件包括涡轮转子轮叶末梢盖。本专利技术的第十七技术方案是在第十五技术方案中，所述磨损指示特征是基本圆形的，使得所述第一尺寸包括第一直径而所述第二尺寸包括第二直径。本专利技术的第十八技术方案是在第十五技术方案中，所述第一尺寸大于所述第二尺寸。本专利技术的第十九技术方案是在第十五技术方案中，所述旋转构件包括厚度，所述径向内部部位与所述径向外表面隔开预定深度，其中所述预定深度与所述旋转构件的磨损状态相关联。本专利技术的第二十技术方案是在第十五技术方案中，所述磨损指示特征包括形成于所述径向外表面中的截头圆锥体形的腔体。附图说明图1是示例性的蒸汽涡轮发动机的示意图；图2是图1中所示且沿着区域2截取的蒸汽涡轮发动机的一部分的示意图；图3是可用于图2中所示的涡轮发动机中的示例性的涡轮轮叶的透视图，显示了磨损指示特征的示例性的实施例；图4是可用于图2中所示的涡轮发动机中的备选的涡轮轮叶的视图，且显示了磨损指示特征的备选的实施例；图5-9是可与图3和4中的涡轮轮叶使用的磨损指示特征的备选的实施例。零件列表10涡轮发动机12涡轮14发电机16转子组件18HP区段20IP区段22HP壳体24上半区段28IP壳体30上半区段32下半区段34中间区段36HP蒸汽入口38IP蒸汽入口40转子轴42中心线轴线44轴承46轴承48转子轴端部部分50密封单元52密封单元54分隔物56定子组件58涡轮壳体60转子盘组件62固定的托架64喷嘴66径向外部部分68径向内部部分70内凹部分72多个密封组件74涡轮轮叶76转子盘78盘本体80径向内部部分82径向外部部分84中心孔口86上游部件88下游部件90间隙91排92蒸汽流动路径94翼型件96鸠尾榫98凹槽100磨损指示系统102蒸汽入口104入口喷嘴107平台108柄110第一侧壁112第二侧壁114吸力侧116压力侧118翼型件前缘120后缘122叶片根部124翼型件末梢126末梢盖128内表面130外表面132径向内部部位200磨损指示特征202环形侧壁204端壁300磨损指示特征400磨损指示特征402环形侧壁404端壁406第二侧壁500磨损指示特征502环形侧壁504端壁506第二侧壁600磨损指示特征602侧壁604端壁700磨损指示特征702侧壁704端壁。具体实施方式本文中所描述的示例性的设备和方法克服了用于确定涡轮内部构件的磨损量的已知系统和方法的至少一些缺点。此外，本文所述的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磨损指示系统(100)，包括：固定构件(62)；定位于所述固定构件附近的旋转构件(126)，所述旋转构件包括：构造成接触所述固定构件的径向外表面(130)；以及形成于所述径向外表面中的磨损指示特征(200，300，400，500，600，700)，其中所述磨损指示特征包括所述径向外表面处的第一尺寸和所述径向外表面的径向内部部位(132)处的第二尺寸，所述第二尺寸不同于所述第一尺寸。

【技术特征摘要】
2015.12.02 US 14/9566411.一种磨损指示系统(100)，包括：固定构件(62)；定位于所述固定构件附近的旋转构件(126)，所述旋转构件包括：构造成接触所述固定构件的径向外表面(130)；以及形成于所述径向外表面中的磨损指示特征(200，300，400，500，600，700)，其中所述磨损指示特征包括所述径向外表面处的第一尺寸和所述径向外表面的径向内部部位(132)处的第二尺寸，所述第二尺寸不同于所述第一尺寸。2.根据权利要求1所述的磨损指示系统(100)，其特征在于，所述固定构件(62)包括涡轮壳体，且所述旋转构件(126)包括涡轮转子轮叶末梢盖。3.根据权利要求1所述的磨损指示系统(100)，其特征在于，所述磨损指示特征(200，400，500，600，700)是基本圆形的，使得所述第一尺寸包括第一直径而所述第二尺寸包括第二直径。4.根据权利要求1所述的磨损指示系统(100)，其特征在于，所述第一尺寸大于所述第二尺寸。5.根据权利要求1所述的磨损指示系统(100)，其特征在于，所述旋转构件(126)包括厚度，所述径向内部部位(132)与所述径向外表面(130)隔开预定深度，其中所述预定深度与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：JW格雷厄姆，PM基尼茨，JA萨尔姆，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US