[发明专利]将转子与机匣之间的间隙最小化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将转子，尤其工作叶片与机匣，尤其与涡轮机的机匣之间的间隙最小化的方法，其中，在转子与机匣之间的间隙尤其可通过转子与机匣彼此相对移动进行调整。本发明还涉及一种涡轮机，尤其燃气轮机，包括转子尤其工作叶片和机匣，其中，在转子与机匣之间的间隙可借助调整装置尤其通过转子与机匣彼此相对移动进行调整。

背景技术

涡轮机是一种流体机械，它将流体(液体或气体)的内能(焓)变换为旋转能量，并最终转化为机械的驱动能。通过尽可能无涡旋地层流式绕流涡轮叶片，从流过涡轮工作叶片的流体流中提取其部分内能。然后借助这部分内能使涡轮轴旋转，可利用的功率输送给与之耦合的做功机械，例如发电机。工作叶片和轴是涡轮机运动转子的组成部分，转子安装在机匣内部。

通常在轴上安装许多叶片。安装在一个平面内的工作叶片构成一个叶轮或工作轮。这些叶片的造型略有弯曲，类似于飞机翼面。在每个工作轮前通常设置一个导向叶轮。导向叶片从机匣伸入流动介质内并使流动介质扭转。在导向叶轮中造成的扭力(动能)，利用于相继的工作轮内，使安装有工作叶片的轴旋转。

人们将导向叶轮和工作轮的组合称为级。往往多个这种级前后串联。因为导向叶轮静止不动，所以它的导向叶片不仅固定在内机匣上，而且还固定在外机匣上，并由此为工作轮的轴提供支承。

在转子的导向叶片端部与机匣之间通常留有间隙，它例如用于补偿运行时的热膨胀。然而为了达到高的效率，在叶片端部与机匣之间的间隙应最小，因为流体通过间隙在工作叶片旁边流过，并因而对于产生能量没有贡献。

通过涡轮及围绕它的机匣的圆锥形状提供可能性，借助相应的调整装置，通过转子相对于机匣移动影响间隙尺寸。例如由DE4223495和WO00/28190已知用于移动转子的方法。由DE3910319C2、DE3901167A1和EP1524411B1已知将间隙最小化的方法。尤其由后者已知，借助确定在转子与机匣之间导电接触时的电阻系数获知间隙的尺寸。

然而这些方法需要高的设备性开支和/或不很准确，所以在实际上经常只采用将转子移动一个规定的固定长度。为了防止触及涡轮工作叶片以及不增大运行危险，移动距离往往不再增加。所以期望进一步优化。

发明内容

本发明要解决的技术为题是提供一种方法，用它能以简便的方式使转子与机匣之间的间隙最小化。

按本发明为解决上述技术问题而采取的措施是，将为转子和/或机匣对应配设的固体声监测系统的输出信号利用于度量间隙的大小，并因而利用于调定一个最小的间隙。

本发明在这方面考虑的出发点是，通过尽可能少侵入地安置在外部区域内的传感器，可以特别简单地监测间隙尺寸。在转子与机匣接触时产生的一种简单的信号是声音，它再通过固体例如涡轮机匣传播。因此在机匣的外部区域内便可以声学地检测通过与机匣碰撞的叶片端部产生的振动。在转子与机匣彼此相对移动时，固体声监测系统能够实现特别方便和技术上简单地检验叶片端部与机匣可能发生的接触。这就实现了精确地调定最小的间隙。

按有利的扩展设计，所述固体声监测系统是涡轮机的外来物探测系统的组成部分。经常在涡轮机中使用外来物探测系统，为的是甚至能早期发现可能进入的异物或者还有涡轮机的碎块并促使涡轮机关停。外来物探测系统基于声探测。因此有利的是，外来物探测系统的声监测系统按双重利用的方式也能利用于调定最小间隙。也许在这里甚至完全不需要在涡轮机内实施结构性干预，而是只需要传感器和控制器相应的电学匹配。

按有利的扩展设计，为了调整间隙的尺寸，转子可以沿轴向相对于机匣移动。因此通过涡轮典型的圆锥形状，达到沿整个圆周和在每个涡轮级内均匀地减小间隙。

有利地，将转子移动为，直至正好不再存在发生接触的输出信号。这意味着，移动转子，直至涡轮工作叶片与机匣进入接触。借助固体声监测系统监测到这种接触并借此限制移动距离。一旦记录到第一个接触指征，转子在必要的短的回移后便正好被固定在接触的边界旁。

在一种包括转子、尤其工作叶片和机匣的涡轮机，尤其燃气轮机中，在转子与机匣之间的间隙有利地借助所说明的方法最小化。

此外本发明要解决的技术问题是，提供一种涡轮机，其中，转子与机匣之间的间隙最小化。

为解决上述技术问题而采取的措施是，在涡轮机中为转子和/或机匣对应配设固体声监测系统，它在输出端与调整装置连接。

还与涡轮机有关的是，所述固体声监测系统有利地是外来物探测系统的组成部分，和/或，为了调整间隙的尺寸，转子有利地可以沿轴向相对于机匣移动。