用于发动机性能保持的间隙控制制造技术

提供了用于控制限定在燃气涡轮发动机的第一部件和第二部件之间的间隙的间隙控制方案。在一个方面，燃气涡轮发动机的发动机控制器实施间隙控制方案，间隙控制方案包括：接收指示第一部件和第二部件之间的间隙的数据，间隙是由传感器捕获的测量间隙和特定于那个时间点的燃气涡轮发动机的预测间隙中的至少一个；将间隙与可允许间隙进行比较；基于通过将间隙与可允许间隙进行比较确定的间隙差来确定间隙调整系统的间隙设定点；以及使间隙调整系统基于间隙设定点将间隙调整到可允许间隙。系统基于间隙设定点将间隙调整到可允许间隙。系统基于间隙设定点将间隙调整到可允许间隙。

【技术实现步骤摘要】
用于发动机性能保持的间隙控制


[0001]本主题大体涉及燃气涡轮发动机。更具体地，本主题涉及用于燃气涡轮发动机的间隙控制技术。

技术介绍

[0002]传统上，控制旋转涡轮叶片的尖端和燃气涡轮发动机的静止护罩之间的间隙已经通过检查和在发动机控制器更换塞中应用劣化销来手动进行。随着部件随时间的推移而劣化，闭合间隙可保持发动机性能并延长燃气涡轮发动机的在翼时间(TOW)。将间隙设定得过大或使间隙保持过大可能导致发动机性能和效率达不到最佳水平。因此，改进的间隙控制技术将是本领域受欢迎的补充。
附图说明
[0003]在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本主题的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
[0004]图1提供了根据本公开的示例实施例的燃气涡轮发动机的示意横截面视图；
[0005]图2提供了根据本公开的示例实施例的另一个燃气涡轮发动机的示意横截面视图；
[0006]图3提供了图1的燃气涡轮发动机的燃烧区段的后端和HP涡轮的特写横截面视图；
[0007]图4提供了根据本公开的示例实施例的用于实施间隙控制技术的数据流图；
[0008]图5提供了一系列示意图，描绘了如何能够根据本公开的示例间隙控制方案控制旋转部件和静止部件之间的间隙；
[0009]图6提供了一系列示意图，描绘了如何能够根据本公开的另一个示例间隙控制方案控制旋转部件和静止部件之间的间隙；
[0010]图7提供了根据本公开的示例实施例的示例间隙控制方案的数据流图；
[0011]图8提供了描绘根据本公开的示例实施例的作为燃气涡轮发动机的发动机循环的函数的排气温度的变化的曲线图；
[0012]图9提供了描绘根据本公开的示例实施例的作为燃气涡轮发动机的发动机循环的函数的到燃气涡轮发动机的燃料流的变化的曲线图；
[0013]图10提供了根据本公开的示例实施例的调整燃气涡轮发动机的第一部件和第二部件之间的间隙的方法的流程图；和
[0014]图11提供了根据本公开的示例实施例的发动机控制器的框图。
具体实施方式
[0015]现在将详细参考本公开的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似的标号已用于指代本公开的相似或类似部分。
[0016]如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
[0017]术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对流动方向。例如，“上游”是指流体从其流动的流动方向，“下游”是指流体向其流动的流动方向。“HP”表示高压，并且“LP”表示低压。
[0018]除非本文另有说明，否则术语“联接”、“固定”、“附接到”等既指直接联接、固定或附接，也指通过一个或多个中间部件或特征的间接联接、固定或附接。
[0019]除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用。
[0020]在例如“A、B和C中的至少一个”的上下文中的术语“至少一个”是指仅A、仅B、仅C，或A、B和C的任何组合。
[0021]如本文在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言被应用于修饰可以允许变化而不会导致与其相关的基本功能发生改变的任何定量表示。因此，由诸如“约”、“近似”和“基本上”的术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在1％、2％、4％、10％、15％或20％的裕度内。这些近似裕度可应用于单个值、限定数值范围的任一端点或两个端点、和/或端点之间的范围的裕度。
[0022]期望改进燃气涡轮发动机的性能和效率。改进或保持发动机性能和效率的一种方式是随着发动机随时间的推移而劣化，闭合燃气涡轮发动机的部件之间的间隙。通常，控制间隙是通过检查和在发动机控制器更换塞中应用劣化销来手动进行。一些发动机基于发动机操作条件(例如，部件温度和转速)动态地调控间隙，并且因此期望的间隙随着操作条件改变而改变。然而，在调控此类间隙时并未考虑发动机劣化。因此，改进的间隙控制技术将是本领域受欢迎的补充。
[0023]本公开涉及保持发动机性能和效率的动态间隙控制方案。在一个示例方面，提供了燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括第一部件和可相对于第一部件旋转的第二部件。第一部件可以是静止部件或旋转部件。第二部件是可旋转的，并且更具体地，可相对于第一部件旋转。第一部件和第二部件之间限定有间隙。换句话说，间隙是第一部件和第二部件之间的距离。燃气涡轮发动机可以包括具有一个或多个处理器和一个或多个存储器装置的发动机控制器。一个或多个处理器可以被构造为实施间隙控制方案。在实施间隙控制方案时，一个或多个处理器被构造为接收指示第一部件和第二部件之间的间隙的数据。间隙可以是由间隙传感器捕获的测量间隙，或者可以是由一个或多个模型输出的预测间隙。一个或多个处理器还可以被构造为将间隙与可允许间隙进行比较。给定燃气涡轮发动机的当前操作条件，可允许间隙可被设定为最小可允许间隙。可允许间隙可以是发动机操作条件(例如部件温度和转速)的函数。
[0024]一个或多个处理器进一步被构造成至少部分地基于通过将间隙与可允许间隙进行比较确定的间隙差来确定燃气涡轮发动机的间隙调整系统的间隙设定点。间隙设定点可以基于间隙差或在间隙控制方案的过去迭代中确定的多个间隙差来动态调整。特别地，至少部分地基于一个或多个间隙差来调整间隙设定点，每个间隙差是基于给定时间点的间隙与可允许间隙的比较而确定的。间隙(其可以是测量间隙或特定于那个时间点的燃气涡轮发动机的预测间隙)指示发动机，或更具体地，指示第一和第二部件的劣化或健康状况。在
这方面，间隙设定点是基于劣化而不仅仅是发动机操作条件来动态调整的。
[0025]一个或多个处理器可以使间隙调整系统至少部分地基于间隙设定点将间隙调整到可允许间隙。例如，可以至少部分地基于间隙设定点生成一个或多个控制信号，并且可以将一个或多个控制信号导向到一个或多个可控装置，例如主动间隙控制系统的控制阀。一个或多个可控装置可以基于控制信号被调控以改变第一部件和第二部件之间的间隙，例如，使得间隙被驱动至可允许间隙。本文提供的间隙控制方案或技术可以连续地、以预定间隔或在满足条件时实施。如上所述，间隙可以自动调整。在替代实施例中，间隙可以手动调整。
[0026]本文所述的动态间隙控制方案可以提供一个或多个益处、优点和/或技术效果。例如，可以通过使用本文提供的动态间隙控制方案闭合间隙来获得燃料燃烧益处。此外，对于一组给定操作条件，燃气涡轮发动机的排气温度的变化率可以使用本文提供的间隙控制方案或技术来降低，从而改进燃气涡轮发动机的TOW或服务。此外，基于由传感器捕获的测量间隙和特定于那个时间点的燃气涡轮发动机的预测间隙中的至少一个来动态调整间隙设定点允本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气涡轮发动机，其特征在于，包括：间隙调整系统；以及发动机控制器，所述发动机控制器具有一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被构造为实施间隙控制方案，在实施所述间隙控制方案时，所述一个或多个处理器被构造为：接收指示第一部件和能够相对于所述第一部件旋转的第二部件之间的间隙的数据，所述间隙是由传感器捕获的测量间隙和特定于那个时间点的所述燃气涡轮发动机的预测间隙中的至少一个；将所述间隙与可允许间隙进行比较，所述可允许间隙至少部分地基于与所述燃气涡轮发动机相关联的操作条件来确定；至少部分地基于通过将所述间隙与所述可允许间隙进行比较而确定的间隙差，确定所述间隙调整系统的间隙设定点；并且使所述间隙调整系统至少部分地基于所述间隙设定点将所述间隙调整到所述可允许间隙。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述一个或多个处理器进一步被构造为：确定所述间隙差是否满足阈值，并且其中，当所述间隙差满足所述阈值时，所述间隙调整系统的所述间隙设定点被确定为不同于过去间隙设定点，所述过去间隙设定点至少部分地基于通过将过去间隙与所述可允许间隙进行比较而确定的过去间隙差来确定。3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述间隙设定点至少部分地基于多个间隙差来确定，所述间隙差是所述多个间隙差中的一个，所述多个间隙差中的每一个都通过将那个时间点的所述间隙与所述可允许间隙进行比较来确定。4.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述一个或多个处理器进一步被构造为：确定所述多个间隙差中的预定数量的间隙差是否满足阈值，并且其中，当所述多个间隙差中的所述预定数量的间隙差满足所述阈值时，所述间隙调整系统的所述间隙设定点被确定为不同于过去间隙设定点，所述过去间隙设定点至少部分地基于通过将过去间隙与所述可允许间隙进行比较而确定的过去间隙差来确定。5.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述一个或多个处理器进一步被构造为：确定所述多个间隙差中的预定数量的间隙差是否满足用于所述间隙控制方案的预定数量的连续迭代的阈值，并且其中，当所述多个间隙差中的所述预定数量的间隙差满足用于所述间隙控制方案的所述预定数量的连续迭代的所述阈值时，所述间隙调整系统的所述间隙设定点被确定为不同于过去间隙设定点，所述过去间隙设定点至少部分地基于通过将过去间隙与所述可允许间隙进行比较而确定的过去间隙差来确定。6.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述一个或多个处理器被构造为连续地迭代所述间隙控制方案。7.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，在接收指示所述间隙的
所...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈里，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：