本发明专利技术的某些实施例可包括用于测量涡轮叶片振动响应的系统和方法。根据本发明专利技术的实例实施例，提供一种用于测量多个涡轮叶片(106)的振动响应的方法。该方法可包括安装光学探针(114)，该光学探针具有至少一个探针针尖光学表面(212)，其中该至少一个探针针尖光学表面(212)相对于多个涡轮叶片(106)中至少一个的尾缘表面在约+15或约-15度内基本上平行，将光导向多个涡轮叶片(106)中至少一个的尾缘表面，从多个涡轮叶片(106)中的该至少一个接收反射光，并且至少部分地基于该反射光来确定多个叶片(106)中的该至少一个的相对位置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术大体而言涉及燃气涡轮，且更特定而言涉及。
技术介绍
燃气涡轮通常包含绕转子周围布置的多个涡轮叶片。在燃气涡轮操作期间，在相关联涡轮燃烧室中产生的膨胀气体在叶片上赋予力以转动该转子。所造成的旋转能又可经由附连到转子的发电机而转变成电力。某些涡轮包含多行独立式叶片，其并不与相邻叶片接触或者由相邻叶片支承，且这些独立式叶片可由于过度振动而损坏，过度振动是由于动态条件造成，诸如流动引致振动、燃烧动态和喷嘴作用。因此需要监视叶片振动从而可避免涡轮故障。用于测量叶片振动的常规方法包括使用附连到叶片的应变计。但是，这样的监视方法通常很复杂且昂贵，这归因于在固定构件与旋转构件之间的电连接。用于在操作期间测量叶片振动响应的其它常规方法包括安装到叶片护罩的电容探针、磁性探针或光学探针，其用于在叶片顶端经过探针时测量它们。但是，这些叶片顶端测量技术中的许多技术具有有限效用，因为它们并不直接测量在叶片边缘的扭转振动和其它振动。虽已尝试了用于测量涡轮叶片的振动响应的其它方法，但涡轮内的不利环境可成为困难挑战。在涡轮燃烧室内的相对较高的温度通常达到或超过1200华氏度(649摄氏度)，这高于许多传感器材料的熔点。而且，燃烧副产物和废气可污染传感器构件。举例而言，镜面放置于一行涡轮叶片尾缘附近的光学探针端部以垂直于涡轮叶片尾缘表面导向激光。由涡轮叶片反射的光然后由相同镜面重导向回到检测器，检测器可驻留在涡轮的不利环境外部。在此情况下，镜面能以相对于竖直方向或水平方向成锐角将激光导向到废气框架(exhaust frame)内，而光路径可由镜面修改使得其垂直地入射到尾叶片边缘表面上。从尾叶片边缘反射的光然后可由镜面沿着光路径重导向到检测器。这种办法的一个问题在于涡轮废气可包含未燃尽燃料、残留燃烧化学种类和可造成光学探针或镜面随时间变脏的其它碎屑，由此减弱了确定叶片振动响应所需的信号。由于有限的可接近性，在此配置中，清洁光学元件和镜面可较为困难。因此，仍存在对于测量涡轮叶片振动响应的改进的系统和方法的需要。
技术实现思路
可由本专利技术的某些实施例来解决上述需要中的某些或所有需要。本专利技术的某些实施例可包括。本专利技术的其它实施例可包括用于在涡轮操作期间测量涡轮叶片振动响应的系统和方法。本专利技术的另外的实施例可包括可清洁的涡轮叶片尾缘光学探针。根据本专利技术的实例实施例，提供一种用于测量多个涡轮叶片的振动响应的方法。 该方法可包括安装光学探针，该光学探针包括至少一个探针针尖光学表面，其中该至少一个探针针尖光学表面相对于多个涡轮叶片中至少一个的尾缘在约+15度或约-15度内基本上平行，将光导向多个涡轮叶片中至少一个的尾缘表面，从多个涡轮叶片中的这至少一个接收反射光，以及，至少部分地基于反射光确定多个涡轮叶片中的这至少一个的相对位置。根据另一实例实施例，提供一种燃气涡轮系统。该燃气涡轮系统可包括压缩机、 燃烧室、多个涡轮叶片和光学探针，该光学探针包括至少一个光学探针针尖表面。该光学探针可通过操作将光导向至多个涡轮叶片中至少一个的尾缘表面，且进一步通过操作以接收从多个涡轮叶片中至少一个的尾缘表面反射的光，其中该至少一个探针针尖光学表面基本上平行于多个涡轮叶片中至少一个的尾缘表面。根据另一实例实施例，提供一种用于在涡轮操作期间测量多个涡轮叶片的振动响应的设备。该设备可包括光学探针。该光学探针可包括一个或多个相关联的探针针尖光学表面，探针针尖光学表面基本上平行于多个涡轮叶片的至少一个的尾缘表面定位。光学探针还可包括至少一个波导内孔，其包括至少一个传输光学纤维和至少一个接收光学纤维； 至少一个空气内孔，其被配置成传输增压空气通过光学探针；以及，针尖，其包括至少一个针尖空气内孔，针尖空气内孔与至少一个空气内孔连通且被配置成冷却光学纤维和从一个或多个相关联的探针针尖光学表面净化碎屑。本专利技术的其它实施例和方面在本文中详细地描述，且被认为是所要求保护的专利技术的一部分。可参考下文的专利技术详述、附图和所附权利要求来了解其它实施例和方面。附图说明现将参考所附图表，其未必按照比例绘制，且其中图1是根据本专利技术的示范性实施例的说明性燃气涡轮系统的方块图。图2是根据本专利技术的示范性实施例的说明性光学探针的透视图。图3是根据本专利技术的示范性实施例的说明性光学探针的侧视截面图。图4是根据本专利技术的示范性实施例的示范性方法的流程图。部件列表100燃气涡轮系统102压缩机104燃烧室106涡轮叶片108转子110废气框架112扩散器114光学探针118套筒122锐角124探针的第--端126探针的第二二端1 纵向轴线130转子轴线132叶片尾缘表面法线200探针针尖组件202 主管204 接箍206 针尖208固定螺钉孔口(可选的)210空气孔212光学表面301波导和空气内孔302光学纤维管304传输纤维306接收纤维308空气内孔310纤维端部与针尖空隙312 压配接口314螺纹固定螺钉内孔(可选的)316弯曲半径318光学纤维和管内孔320光学纤维和管的第一端322针尖的第一端324针尖的第二端3 接箍针尖内孔327针尖主体空气内孔3 针尖端部空气内孔330针尖轴线332针尖出口孔口具体实施例方式将参看附图在下文中更全面地描述本专利技术的实施例，在附图中示出了本专利技术的实施例。但本专利技术可以许多不同形式实施且不应被认为限于本文所述的实施例；而是，提供这些实施例使得本公开内容全面且完整，且将向本领域技术人员全面传达本专利技术的范围。相似的附图标记在全文中指代相似元件。如在本文全文中所用的用语“示范性”被定义为表示“实例”。本专利技术的某些实施例能在涡轮操作期间测量涡轮叶片振动。根据本专利技术的某些示范性实施例，光学探针可用于确定涡轮叶片尾缘的一部分何时经过光学探针的针尖。光学探针可利用强制空气来从探针光学表面净化污物和燃烧污染物，同时冷却探针内的光学构件。本专利技术的某些实施例还允许在燃气涡轮的操作循环之间清洁探针。根据本专利技术的示范性实施例，激光可从激光源通过传输光学纤维而传输到经过的涡轮叶片的尾缘。根据示范性实施例，传输光学纤维可为单模光学纤维。自每个涡轮叶片的反射激光可由接收光学纤维接收。接收光学纤维(例如)可为多模光学纤维。所接收的光可穿过该接收光学纤维到光学检测器用于转变成电信号，电信号可由处理器数字化以确定每个经过涡轮叶片的到达时间。根据示范性实施例，然后可处理定时数据以计算每个涡轮叶片的振动响应。为了克服与清洁光学探针的光学表面相关联的问题，提供一种探针针尖。根据示范性实施例，直径约0. 125英寸(3. 175mm)的光学元件可靠近探针针尖弯曲约45度且延伸到尽可能靠近探针针尖，但仍受到探针针尖保护。在示范性实施例中，光学元件可从探针针尖端部凹入约1微米至1mm。检修孔可设于涡轮框架内以允许人使用小型工具在完成每次循环后对光学器件进行清洁。由于尾缘探针的大部分经受废气和接近1，200° F(649摄氏度)的温度，光学元件必须能在整个测试循环期间承受热长的时段。因此，根据本专利技术的示范性实施例，可供应高压冷却空气以流经该主体且从探针针尖出来以冷却整个探针。根据示范性实施例，高压冷却空气可从约每平方英寸150磅(psi) (1. 03MPa)增压到约250psi (1. 72MPa)。根据本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于测量多个涡轮叶片（１０６）的振动响应的方法，所述方法的特征在于：安装光学探针（１１４），所述光学探针（１１４）具有至少一个探针针尖光学表面（２１２），其中，所述至少一个探针针尖光学表面（２１２）相对于所述多个涡轮叶片（１０６）中至少一个的尾缘表面在约＋１５度至约－１５度内基本上平行；将光导向所述多个涡轮叶片（１０６）中至少一个的尾缘表面；从所述多个涡轮叶片（１０６）中的所述至少一个接收反射光；以及至少部分地基于所述反射光来确定所述多个涡轮叶片（１０６）中的所述至少一个的相对位置。
【技术特征摘要】
2010.01.05 US 12/6521531.一种用于测量多个涡轮叶片(106)的振动响应的方法，所述方法的特征在于 安装光学探针(114)，所述光学探针(114)具有至少一个探针针尖光学表面012)，其中，所述至少一个探针针尖光学表面(212)相对于所述多个涡轮叶片(106)中至少一个的尾缘表面在约+15度至约-15度内基本上平行；将光导向所述多个涡轮叶片(106)中至少一个的尾缘表面； 从所述多个涡轮叶片(106)中的所述至少一个接收反射光；以及至少部分地基于所述反射光来确定所述多个涡轮叶片(106)中的所述至少一个的相对位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，传输压缩空气通过所述光学探针(114)的相关联的针尖006)，以便冷却相关联的光学纤维(304，306)且从所述至少一个探针针尖光学表面(21 净化碎屑。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过向所述尾缘表面施加耐热反射性材料来增强所述多个涡轮叶片(106)中的所述至少一个的尾缘表面的光学反射率。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光学探针(114)还包括至少一个波导内孔(301)，所述至少一个波导内孔(301)在所述光学探针(114)中从所述第一端(124) 延伸到所述第二端(126)，所述波导内孔(301)被配置成接收光学纤维管(302)，且所述光学纤维管(30 可通过操作以接纳传输光学纤维(304)和接收光学纤维(306)。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光学探针(114)还包括 接箍004)，其以锐角(122)定位到光学探针的第一端(124)；穿过波导内...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·PL·苏，H·戴维斯，M·鲍尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US
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