在一个实施例中，一种系统(10)包括成像系统(36)，成像系统(36)配置成从涡轮机(18)的内部接收气体(80)以及可穿过气体(80)观测的表面的图像，将图像分离成指示气体(80)的温度的波长的第一二维强度图和指示表面的温度的波长的第二二维强度图，并输出指示第一和第二二维强度图的信号。
【技术实现步骤摘要】
本文公开的主题涉及。
技术介绍
某些燃气轮机发动机包括具有配置成便于监测涡轮机内的各个组件的观察口的涡轮机。例如，高温测量系统可与观察口光学通信，并配置成测量涡轮机的热气路径内的某些组件的温度。另外，光学监测系统可耦合到观察口，并配置成提供涡轮机组件的二维图像。将明白，诸如水蒸汽和二氧化碳的某些燃烧产物种类会吸收和发射宽波长范围内的辐射。因此，由涡轮机组件发射的波长中只有一小部分波长以对于精确测量具有足够的强度和可忽略的干扰地到达观察口。从而，某些高温测量和/或光学监测系统配置成监测更有可能在没有显著吸收或干扰的情况下穿过燃烧产物的某些波长。不幸的是，将系统配置成监测这些波长通常会使系统变得不适于监测气体发射。 因此，配置成监测涡轮机组件的高温测量和/或光学监测系统可能不能确定涡轮机内的气体的温度。此外，经由例如设置在热气路径中的热电偶的插入性温度测量可阻碍气体流过涡轮机。另外，由于热电偶只测量与热电偶直接接触的气体的温度，所以可能无法检测热电偶之间的温度变化。而且，由于与穿过涡轮机的气流相关联的高温，热电偶的有效寿命可能相当有限。
技术实现思路
在第一个实施例中，一种系统包括波长分离装置，该波长分离装置配置成与涡轮机的内部进行光学通信，并将涡轮机的内部的图像分离成指示气体的温度的波长的第一二维强度图和指示表面的温度的波长的第二二维强度图。该系统还包括与波长分离装置进行光学通信的检测器阵列。检测器阵列配置成输出指示第一和第二二维强度图的信号。在第二个实施例中，一种系统包括成像系统，该成像系统配置成从涡轮机的内部接收气体以及可穿过气体观测的表面的图像，将图像分离成指示气体的温度的波长的第一二维强度图和指示表面的温度的波长的第二二维强度图，并输出指示第一和第二二维强度图的信号。在第三个实施例中，一种方法包括接收气体以及可穿过气体观测的表面的图像。 该方法还包括将图像分离成指示气体的温度的波长的第一二维强度图和指示表面的温度的波长的第二二维强度图。该方法还包括输出指示第一和第二二维强度图的信号。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，将能更好地理解本专利技术的这些和其它特征、方面和优点，所有附图中，类似的字符表示类似的部分，并且其中图1是根据本专利技术的某些公开实施例包括成像系统的涡轮机系统的框图，其中成像系统配置成捕获气体以及可穿过气体观测的表面的二维强度图2是根据某些公开实施例的涡轮机截面的横截面图，其中示出可通过成像系统监测的各种涡轮机组件；图3是根据某些公开实施例的引导向气体以及可穿过气体观测的表面的成像系统的示意图；图4是根据某些公开实施例包括多个检测器阵列的成像系统的示意图，其中这些检测器阵列配置成向控制器提供多个二维强度图以使得控制器可生成气体的一系列温度图切片和/或三维温度图；以及图5是根据某些公开实施例用于生成气体的温度图以及可穿过气体观测的表面的温度图的方法的流程图。具体实施例方式下文将描述一个或多个具体实施例。为了试图提供对这些实施例的简明描述，本说明书中可能没有描绘实际实现的所有特征。应明白，在开发任何这样的实际实现中，如同任何工程或设计项目一样，必须做出众多实现特有的判定以达到开发者的特定目标，例如符合系统有关和业务有关的约束，这些约束可能随实现而改变。此外，应明白，这样的开发努力可能会复杂且耗时，但是对于得益于本公开的本领域技术人员来说仍然是设计、制作和制造的例行任务。当介绍本文公开的各种实施例的要素时，冠词“一(a/an) ”、“该(the) ”和“所述 (said)，，意在表示，存在一个或多个这样的要素。术语“包括”、“包含”和“具有”意在包含性并且表示存在不同于所列要素的额外要素。本文公开的实施例可通过提供涡轮机内的废气的二维或三维温度图以及涡轮机组件表面的二维温度图来增强涡轮机操作和维护。在一个实施例中，一种成像系统包括与涡轮机中的观察口光学通信的波长分离装置。波长分离装置配置成将涡轮机内部的图像分离成指示气体的温度的波长的第一二维强度图和指示表面(例如，轮叶、叶片、端壁、平台、 天使翼(angel wing)、护罩等)的温度的波长的第二二维强度图。该成像系统还包括与波长分离装置光学通信的检测器阵列。检测器阵列配置成输出指示第一和第二二维强度图的相应信号。在某些实施例中，成像系统包括控制器，控制器配置成基于信号生成气体的第一二维温度图和表面的第二二维温度图。在另外的实施例中，控制器配置成生成穿过包含气体的体积(volume)的一系列二维温度图切片，每个切片垂直于涡轮机的周向轴定向。在其它实施例中，控制器配置成组合这些切片以生成该体积内的气体的三维温度图。气体的所得二维或三维温度图和表面的二维温度图可用于在操作期间控制涡轮发动机和/或估算涡轮机组件的剩余有效寿命，从而增加涡轮机操作和维护的效率。现在转到附图，图1是包括成像系统的涡轮机系统10的框图，其中成像系统配置成捕获气体以及可穿过气体观测的表面的二维强度图。涡轮机系统10包括燃料喷射器12、 燃料供给14和燃烧室16。如图所示，燃料供给14通过燃料喷射器12将液体燃料和/或气体燃料(如天然气)按路线送到燃气轮机系统10而进入燃烧室16中。如下文将论述，燃料喷射器12配置成喷射燃料并将燃料与压缩空气混合。燃烧室16点燃并燃烧燃料-空气混合物，然后使热的加压废气进入到涡轮机18中。将明白，涡轮机18包括具有固定轮叶或叶片的一个或多个定子以及具有相对于定子旋转的叶片的一个或多个转子。废气穿过涡轮机转子叶片，从而驱动涡轮机转子旋转。涡轮机转子与轴19之间的耦合将使轴19旋转，而轴19又耦合到遍布燃气轮机系统10的若干组件，如图所示。最后，燃烧过程的废气可经由废气出口 20排出燃气轮机系统10。压缩机22包括刚性安装到受轴19驱动而旋转的转子的叶片。当空气穿过旋转叶片时，空气压力增大，从而向燃烧室16提供足够的空气以进行适当的燃烧。压缩机22可经由空气入口 M将空气吸入到燃气轮机系统10。此外，轴19可耦合到负载沈，负载沈可经由轴19的旋转提供动力。将明白，负载沈可以是可利用燃气轮机系统10的旋转输出的动力的任何合适的装置，例如发电设备或外部机械负载。例如，负载沈可包括发电机、飞机的螺旋桨等。空气入口 M经由诸如冷空气入口的合适的机构将空气30吸到燃气轮机系统10 中。然后，空气30流过压缩机22的叶片，由此将压缩空气32提供给燃烧室16。具体来说， 燃料喷射器12可将压缩空气32和燃料14作为燃料-空气混合物34喷射到燃烧室16中。 或者，可将压缩空气32和燃料14直接喷射到燃烧室中进行混合和燃烧。如图所示，涡轮机系统10包括光学耦合到涡轮机18的成像系统36。在所示实施例中，成像系统36包括在涡轮机18中的观察口 40与波长分离装置42之间延伸的成像光学系统或光学连接38 (例如，光纤电缆、光波导等)。尽管所示观察口 40指向涡轮机18的进口，但应明白，观察口 40可沿涡轮机18安置在各种位置。如下文将详细论述，波长分离装置42配置成将涡轮机内部的图像分离成指示气体的温度的波长的第一二维强度图和指示表面的温度的波长的第二二维强度图。光学耦合到波长分离装置42的检测器阵列44配置成输出指示第一和第二二维强度图的相应信号。在本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种系统（１０），包括：波长分离装置（４２），配置成与涡轮机（１８）的内部进行光学通信，并将所述涡轮机（１８）的内部的图像分离成指示气体（８０）的温度的波长的第一二维强度图和指示表面的温度的波长的第二二维强度图；以及与所述波长分离装置（４２）进行光学通信的检测器阵列（４４），其中所述检测器阵列（４４）配置成输出指示所述第一和第二二维强度图的信号。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：李和杰，N·V·尼尔马兰，
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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