间隙计测装置和间隙控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供间隙计测装置和间隙控制系统。具备：标记(6b)，沿旋转方向设置于动叶片的外周面(6a)，具有与外周面(6a)不同的反射率；光传感器(11)，向外周面(6a)射出光，接收从外周面(6a)反射的反射光，并根据接收到的反射光量的变化，对标记(6b)进行检测；及计测控制部，对由光传感器(11)射出的发光信号和接收到的受光信号进行信号处理，光传感器(11)具备：受光用光纤(22、22)，配置为光轴(22a、22a)以预定角度(α)交叉，而在外周面(6a)上具有计测区域(A)；及面光源(43、43)，沿动叶片的旋转方向并列设置，相互重叠地照射计测区域(A)。

Gap Gauge Measuring Device and Gap Control System

The invention provides a gap measuring device and a gap control system. It has: marker (6b), which is set on the outer surface (6a) of the moving blade along the rotating direction, and has different reflectivity from the outer surface (6a); light sensor (11), which emits light to the outer surface (6a), receives reflected light from the outer surface (6a), and detects marker (6b) according to the variation of the reflected light received; and measurement control unit, which detects the light-emitting signal and light-emitting signal emitted by the light sensor (11). The received optical signal is processed by signal processing. The optical sensor (11) has optical fibers (22, 22) for receiving light, which are arranged as optical axes (22a, 22a) to intersect at a predetermined angle (a), and a measuring area (A) on the peripheral surface (6a) and a surface light source (43, 43) arranged side by side along the rotating direction of the moving blade to overlap the measuring area (A).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】间隙计测装置和间隙控制系统
本专利技术涉及对形成为圆筒状的外壳与在外壳内旋转的旋转体之间的间隙进行计测的间隙计测装置和间隙控制系统。
技术介绍
以往已知有具有在形成为圆筒状的外壳内旋转的多个动叶片(旋转体)的轴流压缩机等旋转机械(例如，参见专利文献1)。在这种旋转机械中，设置有对外壳与动叶片之间的顶隙进行计测的顶隙传感器，保证计测出的顶隙的值恰当。该顶隙传感器例如使用光传感器等非接触型传感器。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-254091号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，在轴流压缩机、蒸汽轮机或者燃气轮机等旋转机械中，为了获得恰当的效率，外壳与动叶片(旋转体)之间的间隙管理非常重要，要求正确测定上述间隙。因此，例如，在动叶片的外周面(前端面)设置反射率与该外周面不同的预定的标记，使从光传感器的光纤照射出的激光向动叶片的外周面照射，基于其反射光量的变化，对标记是否通过了预定位置进行检测。而且，根据该检测结果求取标记通过两个不同的预定位置间的通过时间，根据该通过时间、动叶片的旋转时间等，计算出外壳与动叶片之间的间隙。但是，在以往的结构中，存在如下问题：从光纤(点光源)照射出的激光受到因标记表面的凹凸所产生的镜面反射的影响，存在无法顺利地检测出标记的情况，而在标记的通过时间产生误差，进而无法正确计测间隙。因此，本专利技术的目的在于，提供能够抑制标记表面的镜面反射、减轻间隙的计测误差的间隙计测装置和间隙控制系统。用于解决课题的技术方案为了解决上述课题、达到目的，本专利技术是一种对形成为圆筒状的外壳的内周面与在外壳内旋转的旋转体的外周面之间的间隙进行计测的间隙计测装置，其特征在于，具备：标记，设置于旋转体的外周面；光传感器，固定于外壳，向旋转体的外周面射出光而接收从该旋转体反射的反射光，并根据接收到的反射光量的变化对标记进行检测；及计测控制部，对光传感器射出的发光信号和接收到的受光信号进行信号处理，光传感器具备：受光用光纤，配置为光轴以预定角度交叉，而在外周面上具有计测区域；及面光源，沿旋转体的旋转方向并列设置，相互重叠地照射计测区域。根据该结构，由于从面光源向计测区域照射光，因此能够减小配光特性的差别，能够抑制通过计测区域的标记表面的镜面反射，从而正确地计测间隙。在该结构中，优选为，光传感器在面光源之间具有受光用开口，受光用光纤的各光轴在受光用开口的内侧交叉。根据该结构，能够缩小受光用光纤的间隔，因此能够减小因热伸长所致的误差。另外，可以是，面光源具备：送光用光纤，射出预定波长的激励光；及荧光板，通过从送光用光纤射出的激励光而发出荧光。根据该结构，由于从荧光板的整个面发出荧光，因此能够容易地照射包括计测区域在内的区域。进而，还可以具备滤光器，所述滤光器遮挡激励光，并使荧光透过。根据该结构，由于滤光器遮挡激励光，因此能够防止与接收激励光相伴的误动作。另外，可以是，面光源具备：送光用光纤，射出光；及散射板，使从送光用光纤射出的光散射。根据该结构，由于散射板使光扩散，因此能够容易地照射包括计测区域在内的区域。另外，可以是，面光源是将射出光的送光用光纤集束而形成的。根据该结构，能够扩大从各送光用光纤射出的光的照射面积，能够容易地照射包括计测区域在内的区域。另外，可以是，本专利技术的间隙控制系统具备：上述间隙计测装置；及控制部，基于由该间隙计测装置计测出的间隙，执行用于调整间隙的间隙调整控制。根据该结构，能够正确地计测间隙，因此能够高精度地执行控制部的间隙调整控制。专利技术效果根据本专利技术，由于从各面光源向计测区域照射光，因此能够减小配光特性的差别，能够抑制通过计测区域的标记表面的镜面反射，从而正确地计测间隙。附图说明图1是与第一实施方式的间隙控制系统相关的概略结构图。图2是与间隙的计算方法相关的说明图。图3是与使用光传感器检测出的受光信号的信号强度相关的坐标图。图4是用于说明标记的表面形状对反射光产生影响的状态的图。图5是用于说明标记的表面形状对反射光产生影响的状态的图。图6是示出光传感器向外周面照射了光的状态的局部剖视图。图7是示出光传感器的检测面的俯视图。图8是用于说明从光传感器照射出的光进行反射的状态的图。图9是示出光传感器中的反射光所成的角与间隙之间的关系的图。图10是示出第二实施方式的光传感器向外周面照射了光的状态的局部剖视图。图11是示出光传感器的检测面的俯视图。图12是示出第三实施方式的光传感器向外周面照射了光的状态的局部剖视图。图13是示出光传感器的检测面的俯视图。具体实施方式下面基于附图详细说明本专利技术的实施方式。此外，本专利技术并不受该实施方式限定。另外，下述实施方式中的构成要素包括本领域技术人员能够置换且容易置换的要素或者实质上相同的要素。并且，以下记载的构成要素能够适当地组合，此外，在有多个实施方式的情况下，也能够对各实施方式进行组合。[第一实施方式]图1是与第一实施方式的间隙控制系统相关的概略结构图。如图1所示，第一实施方式的间隙控制系统1是对在透平机3的外壳5与动叶片(旋转体)6之间形成的间隙d进行计测并基于计测结果调整间隙d的系统。首先，在说明间隙控制系统1之前，先对透平机3进行说明。透平机3是包括蒸汽轮机或者燃气轮机的涡轮机械。透平机3具有：多个动叶片6，设置于成为旋转轴的未图示的转子；及外壳5，设置于多个动叶片6的周围。多个动叶片6安装于转子，并且在转子的周向上隔开预定的间隔地排列设置。外壳5与在周向上排列设置的动叶片6相向设置，形成为圆筒形状。外壳5以在该外壳5的内周面5a与动叶片6的外周面(前端面)6a之间隔开预定的间隙d的方式，与多个动叶片6相向设置。外壳5例如是包括内轮盘和设置于内轮盘的外侧的外轮盘的结构。接下来，参照图1，对间隙控制系统1进行说明。间隙控制系统1具备透平机控制部8和间隙计测装置10，间隙计测装置10对外壳5的内周面5a与动叶片6的外周面6a之间的间隙d进行计测。透平机控制部8基于由间隙计测装置10计测出的间隙d，执行用于对间隙d进行调整的间隙调整控制。这里，作为间隙d，有转子的径向上的间隙(所谓顶隙)和转子的轴向上的间隙，在图1中，示出转子的径向上的间隙d。作为转子的径向上的间隙调整控制，透平机控制部8例如对使包含内轮盘和外轮盘的外壳5上下移动的促动器进行控制，由此对间隙d进行调整。另外，透平机控制部8例如可以通过对使转子上下移动的促动器进行控制来调整间隙d。另外，透平机控制部8例如还可以控制外壳5的温度，调整外壳5的热伸长，由此对间隙d进行调整。间隙计测装置10对外壳5与动叶片6之间的间隙d进行计测，具备光传感器11、发光部12、受光部13及计测控制部14。如图1所示，光传感器11安装于外壳5，配置为其检测面P1在转子的径向上与动叶片6相向。因此，光传感器11暴露于外壳5与动叶片6之间的高温、高压的外部环境下。光传感器11具备与发光部12连接的多个送光用光纤21和与受光部13连接的多个受光用光纤22而构成。发光部12基于计测控制部14的发光信号，通过送光用光纤21向动叶片6的外周面6a照射光。在动叶片6的外周面6a设置有反射率大于该外周面6a的标记6b。该标记6b例如使用耐热涂料等，在动叶片6的外周面6a，在旋转方向上隔开间隔地配置。因此，照射到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种间隙计测装置，对形成为圆筒状的外壳的内周面与在所述外壳内旋转的旋转体的外周面之间的间隙进行计测，所述间隙计测装置的特征在于，具备：标记，设置于所述旋转体的外周面；光传感器，固定于所述外壳，向所述旋转体的外周面射出光而接收从该旋转体反射的反射光，并根据接收到的反射光量的变化对所述标记进行检测，及计测控制部，对所述光传感器射出的发光信号和接收到的受光信号进行信号处理，所述光传感器具备：受光用光纤，配置为光轴以预定角度交叉，而在所述外周面上具有计测区域；及面光源，沿所述旋转体的旋转方向并列设置，相互重叠地照射所述计测区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.30 JP 2016-1678441.一种间隙计测装置，对形成为圆筒状的外壳的内周面与在所述外壳内旋转的旋转体的外周面之间的间隙进行计测，所述间隙计测装置的特征在于，具备：标记，设置于所述旋转体的外周面；光传感器，固定于所述外壳，向所述旋转体的外周面射出光而接收从该旋转体反射的反射光，并根据接收到的反射光量的变化对所述标记进行检测，及计测控制部，对所述光传感器射出的发光信号和接收到的受光信号进行信号处理，所述光传感器具备：受光用光纤，配置为光轴以预定角度交叉，而在所述外周面上具有计测区域；及面光源，沿所述旋转体的旋转方向并列设置，相互重叠地照射所述计测区域。2.根据权利要求1所述的间隙计测装置，其特征在于，所述光传感器在所述面光源之间具有受光用开口，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：福山美笑，近藤明生，大西智之，宫本贵洋，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP