[发明专利]涡轮机和用于检测摩擦的方法

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮机，特别是燃气涡轮机，包括转子，通过间隙从转子分隔开的壳体，以及用于监测结构噪声的系统。其进一步涉及用于检测涡轮机中的摩擦的方法，特别是包括转子、通过间隙从转子隔离的壳体的燃气涡轮机，以及用于监测结构噪声的系统。

背景技术

涡轮机是一种流体机械，其将流体(液体或者气体)的内部能量(焓)转换为转动能并最终转换为机械传动能量。内部能量的一部分是通过涡轮机叶片周围的流从液体流抽取的，其可能是自由漩涡和层流，所述能量被传输到涡轮机的转子叶片。然后涡轮机杆通过后者旋转；可用的功率输出到耦合的工作机，诸如发电机。转子叶片和杆是涡轮机的可动转子的一部分，其设置在壳体内。

通常，多个叶片是安装在杆上的。安装在一个平面的转子叶片分别地形成了叶片轮或者叶轮。叶片成型以便略微弯曲的，类似于一个机翼。通常在每一个叶轮之前存在一个导向轮。这些导向翼片从壳体投射到流动介质并设置后者旋转。在导向轮(动能)中产生的旋转是用在后面的叶轮中以设置其上安装有叶轮的杆旋转。

导向轮和叶轮一起称为一个级。通常，多个这种级是一个接一个连接的。因为导向轮是静止的，导向轮的导向翼片可以固定到壳体的内部和壳体的外部，并且因此提供了用于叶轮的杆的轴承。

在转子的导向翼片终端和壳体之间，通常存在一个间隙，例如，用于在工作期间补偿热膨胀。为了获得较高的效率，叶片终端和壳体之间的间隙应当是最小的，然而，由于液体通过间隙流过转子叶片，因此，不利于能量的产生。

因为涡轮机的圆锥形状和围绕后者的壳体，以合适的设置装备通过相对于壳体的转子的位移影响间隙的尺寸是可能的。实际上，转子的位移通常仅仅通过固定的预定的长度发生，例如2.4或者3.0mm。为了通过由在壳体上的转子损耗产生的振动的检测的方式动态地检测涡轮机的摩擦，用于监测结构的系统也是已知的，并且以这种方式通过进一步处理优化该间隙。

然而，目前已知的系统只允许摩擦的基本检测。然而，为了进一步的间隙优化，例如包括在启动发电厂之后不久，当涡轮机还没有完全预热时，希望能够尽可能精确地定位摩擦。

发明内容

因此，本发明的一个目的是指示涡轮机和开始时描述的类型的方法，其允许使用尽可能最少的技术费用使转子和壳体的摩擦的定位。

关于该涡轮机，根据本发明，其中在第一和第二轴区域中设置了壳体的一个或多个向内定向的摩擦齿和转子的一个或多个向外定向的摩擦边缘实现了本目的，并且其中一个或多个摩擦齿和一个或多个摩擦边缘是沿圆周分布的，以这种方式，在转子的特定旋转频率下相应的摩擦齿和摩擦边缘的接触以与第一轴区中的与第二轴区中的频率不同的频率发生。

关于该方法，其中通过监测结构噪声的系统实现了该目的，当超出从转子的旋转频率获得的第一频率的限制幅度时，检测到第一轴区中的接触，以及采用相同的转子旋转频率，当超出从转子的旋转频率获得的不同于第一频率的第二频率时，检测到第二轴区中的接触。

本发明是基于以下想法的，特别是在技术上实现摩擦的定位，如果仅仅通过用于监测结构噪声的系统是可能的，而不需要额外的传感器。针对这个目的，在不同位置的摩擦事件将通过使用由此产生的结构振动区分，使得特定的结构噪声信号可以被分配到特定的位置。这里，容易区分的参数是信号的频率。这取决于电流旋转频率，但是可以通过位于转子上的合适的摩擦边缘和位于壳体上的合适的摩擦齿修改。根据边缘和齿的结构，因此产生了摩擦事件中的特征信号。因为边缘和齿被设置为使得它们在不同的轴区产生不同的频率，可以在轴向方向定位摩擦。

在涡轮机的有利改进中，在第一和第二区域，不同数量的摩擦边缘沿转子的圆周均匀设置。这是因为，关于这个方法，均匀分布的大量摩擦边缘优选地以旋转频率的整数倍的频率产生结构振动。例如，如果三个摩擦边缘位于第一轴区，并且四个摩擦边缘位于转子上的第二轴区，在摩擦事件的相应的区域中分别产生具有旋转频率的三倍或者四倍的频率的信号。因此，两个信号是特别容易区分的并且摩擦可以关于轴向位置定位。

在涡轮机的进一步有利的改进中，摩擦齿是沿壳体的圆周分布的，以这种方式，在圆周方向，在相邻的摩擦齿之间产生不同的间距。如果齿的位置是足够紧密的，使得摩擦发生在两个齿上，产生了具有相同频率的两个振动，相位差是与摩擦齿的间距有关的。关于本方法，然后通过使用两个叠加信号的相位移动优选地确定在圆周方向的接触的位置。