專利名稱：用于監(jiān)控渦輪機(jī)冷卻空氣系統(tǒng)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控一渦輪機(jī)的冷卻系統(tǒng)的方法和裝置，其中，向所述渦輪機(jī)的至少一個葉片列饋送冷卻空氣。
背景技術(shù)：
在燃?xì)廨啓C(jī)中，渦輪葉片上會被加載一種溫度很高的驅(qū)動氣體，所述驅(qū)動氣體是在一燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的。
為避免渦輪葉片受到損壞，通常會設(shè)置一冷卻空氣系統(tǒng)，借此將用于冷卻渦輪葉片的冷卻空氣饋送到渦輪葉片內(nèi)部。
因此，渦輪葉片通常構(gòu)造為具有一定數(shù)目冷卻空氣通道的空心體，借助這些通道可以目標(biāo)明確地將冷卻空氣饋送到渦輪葉片內(nèi)部。
在此過程中，冷卻空氣流例如在渦輪葉片內(nèi)部會發(fā)生多次轉(zhuǎn)向，最后從冷卻空氣排出口流出渦輪葉片。
冷卻空氣通道和/或渦輪葉片的冷卻空氣進(jìn)入口和/或冷卻空氣排出口的直徑一般都很小，因此當(dāng)冷卻空氣中含有雜質(zhì)時，這些地方極易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。
渦輪葉片的冷卻空氣開口和/或冷卻空氣通道堵塞往往是渦輪葉片過熱的原因所在，特別是冷卻空氣排出口區(qū)域內(nèi)的過熱。
渦輪葉片，尤其是其耐熱陶瓷層會因過熱而受損。
為避免渦輪機(jī)出現(xiàn)這種類型的損壞，已知的做法是為渦輪機(jī)設(shè)定維護(hù)周期，其中，一般須對渦輪機(jī)進(jìn)行至少部分的拆卸，以便通過目測確定渦輪葉片上剛出現(xiàn)或已經(jīng)出現(xiàn)了的損壞處。
這種已知的方法耗費(fèi)很大，因?yàn)檫M(jìn)行維護(hù)時渦輪機(jī)必須停止工作，這會導(dǎo)致生產(chǎn)停頓。此外，維護(hù)措施本身也很繁瑣，尤其是往往需要對渦輪機(jī)進(jìn)行至少部分拆卸。
除此之外，也有可能采取上述類型的維護(hù)措施后才發(fā)現(xiàn)，渦輪機(jī)根本沒有任何損壞，即意味著，這種措施是多余的；或者渦輪機(jī)已有較大程度的損壞，若能較早發(fā)現(xiàn)受損之處，就可以避免其受損程度的不斷深化。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種有所改進(jìn)的方法和一種裝置，所述方法和裝置用于監(jiān)控一渦輪機(jī)的冷卻空氣系統(tǒng)，其中，向所述渦輪機(jī)的至少一個葉片列饋送冷卻空氣。
根據(jù)本發(fā)明，這個目的通過一種普通方法而達(dá)成，這種方法是，測定至少一個集氣室內(nèi)的空氣壓力，冷卻空氣從所述集氣室排出并被饋送到葉片列內(nèi)。
通過這種方法可以及早識別冷卻空氣進(jìn)入口和/或冷卻空氣排出口和/或冷卻空氣通道的堵塞情況，從而避免渦輪葉片受損。
集氣室內(nèi)的空氣壓力可用于判斷冷卻空氣在渦輪葉片中流動時的受阻程度。
根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案，集氣室布置在渦輪機(jī)的一渦輪機(jī)殼內(nèi)。特別優(yōu)選的方案是，集氣室呈環(huán)形地布置在一渦輪軸的周圍。
通過對集氣室進(jìn)行這樣一種旋轉(zhuǎn)對稱布置，可以達(dá)到對同樣是旋轉(zhuǎn)對稱布置的渦輪葉片進(jìn)行均勻冷卻的目的。
根據(jù)本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的實(shí)施方案，集氣室由一壓縮機(jī)供給壓縮空氣，并通過一冷卻空氣通道直接與渦輪葉片列連通。
在這個實(shí)施方案中，集氣室布置在離有待冷卻的葉片列很近的地方，從而可以在冷卻空氣流只有少量壓力損失的情況下對葉片列進(jìn)行有效冷卻。
優(yōu)選借助至少一個布置在集氣室內(nèi)的壓力傳感器測定空氣壓力。
特別優(yōu)選的方案是以無線的方式向一分析單元傳輸空氣壓力的一當(dāng)前值。
本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方案是，根據(jù)集氣室內(nèi)空氣壓力的上升推斷出被至少一個渦輪葉片包圍的冷卻空氣進(jìn)入口或/和冷卻空氣排出口或/和一個渦輪葉片冷卻空氣通道或/及其冷卻空氣通道中的至少一者出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。
當(dāng)所述構(gòu)件中的一個發(fā)生堵塞時，會由于所饋送的冷卻空氣回壓而導(dǎo)致空氣壓力上升；如果確實(shí)存在堵塞現(xiàn)象，這就是一個很明顯的標(biāo)志。
本發(fā)明涉及所述裝置的目的通過一種用于監(jiān)控一渦輪機(jī)的冷卻空氣系統(tǒng)的裝置而達(dá)成，其中，可向所述渦輪機(jī)的至少一個葉片列饋送冷卻空氣，所述裝置具有至少一個布置在一集氣室內(nèi)的壓力傳感器，其中，冷卻空氣從所述集氣室排出并被饋送到葉片列內(nèi)。
集氣室優(yōu)選布置在渦輪機(jī)的一渦輪機(jī)殼內(nèi)。
根據(jù)一種實(shí)施方案，集氣室呈環(huán)形地布置在一渦輪軸的周圍。
根據(jù)特別優(yōu)選的方案，所述裝置此外還包括一用于向集氣室提供壓縮空氣的壓縮機(jī)，其中，集氣室通過一冷卻空氣通道直接與渦輪葉片列連通。
特別有利的方案是，壓力傳感器可以無線方式向一分析單元傳輸一當(dāng)前空氣壓力。
下面借助附圖對本發(fā)明的一個實(shí)施例作進(jìn)一步說明，其中附圖為一本發(fā)明的用于監(jiān)控一渦輪機(jī)的冷卻系統(tǒng)的裝置。
具體實(shí)施例方式
附圖顯示一根據(jù)本發(fā)明的裝置1，借助所述裝置可以對一渦輪機(jī)5的一冷卻空氣系統(tǒng)3進(jìn)行監(jiān)控。
在所示實(shí)施例中，渦輪機(jī)5包括四個構(gòu)造為工作葉片的渦輪葉片列7。從熱氣流動方向上看通常布置在各個工作葉片列前面的導(dǎo)向葉片列在實(shí)施例中沒有顯示。
根據(jù)本發(fā)明，冷卻空氣系統(tǒng)3同樣還可用于冷卻導(dǎo)向葉片列。
熱負(fù)荷最大的葉片列7是在熱氣方向上離熱驅(qū)動氣體最近的那部分葉片列。
因此在所示實(shí)施例中，冷卻空氣系統(tǒng)3設(shè)計用于冷卻前兩個葉片列7。但也可以作此設(shè)想，即，冷卻系統(tǒng)3只設(shè)計用于冷卻其中一個葉片列7，尤其是第一個葉片列，或者設(shè)計用于冷卻多個或所有葉片列7。
葉片列7的渦輪葉片構(gòu)造為可向其饋送冷卻空氣9的空心體。
為此，渦輪葉片的內(nèi)部通常具有一定數(shù)目的、可引導(dǎo)冷卻空氣9流動的渦輪葉片冷卻空氣通道。此外，渦輪葉片還具有冷卻空氣進(jìn)入口和冷卻空氣排出口。
針對上述有關(guān)在渦輪葉片內(nèi)部饋送冷卻空氣的細(xì)節(jié)問題，附圖未作詳細(xì)顯示。
冷卻空氣9由一壓縮機(jī)19提供，所述壓縮機(jī)19向集氣室11輸送用作冷卻空氣9的壓縮空氣。
所述集氣室11位于一渦輪機(jī)殼15的內(nèi)部，并旋轉(zhuǎn)對稱和呈環(huán)形地布置在一渦輪軸17的周圍。
每個集氣室11分別配有至少一個用于測定集氣室11內(nèi)空氣壓力的壓力傳感器13，所述壓力傳感器優(yōu)選為無線傳感器，與一分析單元23相連。
供給集氣室11用于冷卻葉片列7的冷卻空氣9通過冷卻空氣通道21被饋送到渦輪葉片列7內(nèi)。
借助壓力傳感器13可探測到冷卻空氣通道21或/和渦輪葉片的冷卻空氣進(jìn)入口或/和渦輪葉片的冷卻空氣排出口或/和渦輪葉片冷卻空氣通道是否出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，因?yàn)檫@種堵塞會導(dǎo)致至少一個集氣室11內(nèi)的冷卻空氣9的回壓，從而致使各個集氣室11內(nèi)的空氣壓力上升。
當(dāng)出現(xiàn)這樣一種空氣壓力上升的情況時，分析單元23會探測到這一情況，并生成例如一相應(yīng)的報警或故障信號用以提醒渦輪機(jī)5的操作人員。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選測定至少一個集氣室11內(nèi)的冷卻空氣9的絕對氣壓或其變化情況。針對第一個工作葉片列，測定的是中央空心軸和第一個渦輪葉輪之間的空氣壓力；相應(yīng)地，針對第二個工作葉片列，測定的是第一個渦輪葉輪和第二個渦輪葉輪之間的空氣壓力。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控一渦輪機(jī)(5)的冷卻空氣系統(tǒng)(3)的方法，其中，向所述渦輪機(jī)(5)的至少一個葉片列(7)饋送冷卻空氣(9)，其特征在于，測定至少一個集氣室(11)內(nèi)的一空氣壓力，所述冷卻空氣(9)從所述集氣室排出并被饋送到所述葉片列(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述集氣室(11)布置在所述渦輪機(jī)(5)的一渦輪機(jī)殼(15)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述集氣室(11)呈環(huán)形地布置在一渦輪軸(17)的周圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述集氣室(11)由一壓縮機(jī)(19)供給壓縮空氣，并通過一冷卻空氣通道(21)直接與所述渦輪葉片列(7)連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，借助至少一個壓力傳感器(13)測定所述空氣壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，以無線的方式向一分析單元(23)傳輸所述空氣壓力的一當(dāng)前值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，根據(jù)空氣壓力的上升推斷出被至少一個渦輪葉片包圍的冷卻空氣進(jìn)入口或/和冷卻空氣排出口或/和一渦輪葉片冷卻空氣通道或/和所述冷卻空氣通道(21)中的至少一者出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。
8.一種用于監(jiān)控一渦輪機(jī)(5)的冷卻空氣系統(tǒng)(3)的裝置(1)，其中，可向所述渦輪機(jī)(5)的至少一個葉片列(7)饋送冷卻空氣(9)，其特征在于，所述裝置具有至少一個布置在一集氣室(11)內(nèi)的壓力傳感器(13)，其中，所述冷卻空氣(9)從所述集氣室(11)排出并被饋送到所述葉片列(7)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置(1)，其特征在于，所述集氣室(11)布置在所述渦輪機(jī)(5)的一渦輪機(jī)殼(15)內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(1)，其特征在于，所述集氣室(11)呈環(huán)形地布置在一渦輪軸(17)的周圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(1)，其特征在于，所述裝置包括一用于向所述集氣室(11)提供壓縮空氣的壓縮機(jī)(19)，其中，所述集氣室(11)通過一冷卻空氣通道(21)直接與所述渦輪葉片列(7)連通。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(1)，其特征在于，所述壓力傳感器(13)以無線方式向一分析單元(23)傳輸一當(dāng)前空氣壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控一渦輪機(jī)(5)的冷卻空氣系統(tǒng)(3)的方法和裝置(1)，其中，向所述渦輪機(jī)(5)的至少一個葉片列(7)饋送冷卻空氣(9)。在根據(jù)本發(fā)明的一種方法和裝置(1)中，測定至少一個集氣室(11)內(nèi)的一空氣壓力，其中，冷卻空氣(9)從所述集氣室(11)排出并被饋送到所述葉片列(7)內(nèi)。借助一壓力傳感器(13)測定的空氣壓力優(yōu)選以無線的方式傳輸給一分析單元(23)。
文檔編號F02C7/18GK1981112SQ200580022695
公開日2007年6月13日 申請日期2005年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月9日
發(fā)明者安德烈亞斯·盧藤伯格 申請人:西門子公司