專利名稱：渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渦輪機(jī)，其包括設(shè)置在可轉(zhuǎn)動地支承在殼體中的轉(zhuǎn)子軸上的動葉片，這些動葉片由導(dǎo)電材料制成且?guī)в须娊^緣表面。本發(fā)明還涉及一種渦輪機(jī)，其包括設(shè)置在可轉(zhuǎn)動地支承在殼體中的轉(zhuǎn)子軸上的動葉片和抗扭地設(shè)置的靜葉片，這些靜葉片由導(dǎo)電材料制成且?guī)в须娊^緣表面。
帶有葉片結(jié)構(gòu)(用于與流過渦輪機(jī)的流體流相互作用)的渦輪機(jī)基本上作為壓縮機(jī)、透平或類似機(jī)械已被公知。為提高這類機(jī)械的效率，對渦輪機(jī)所使用的材料提出了越來越高的物理要求。也就是說，為提高燃?xì)馔钙降男?，?yīng)將在燃?xì)馔钙街辛鲃拥娜細(xì)鈿饬鞯臏囟忍岣叩?200℃以上。為了能承受這種高的物理要求，尤其是出于溫度原因而要求承受的這種高的物理要求，透平的葉片設(shè)有用于承受特別高的負(fù)荷的涂層。這種涂層例如是所謂的燃?xì)馔钙饺~片的熱防護(hù)涂層，以下稱作TBC，其中葉片在其暴露于燃?xì)鈿饬鞯谋砻娓采w有這種涂層。
這種葉片涂層可能老化，而且老化的狀況與葉片的運行時間和其他運行條件有關(guān)。在達(dá)到預(yù)定的運行時間后，例如涂層會脫落，這樣一來葉片將無保護(hù)地經(jīng)受由燃?xì)鈿饬鳟a(chǎn)生的高負(fù)荷。為避免葉片破碎及因此而損壞透平，需要立即更換葉片。
因而，在現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)先設(shè)定這種葉片的運行時間，在到達(dá)此時間后則拆卸透平、更換葉片，或者在葉片還未損壞時涂覆新涂層。這樣做的缺點在于為避免葉片和透平出現(xiàn)故障，將維修間隔確定得很短或者很頻繁，以高度確保兩次維修間隔之間不發(fā)生故障。據(jù)此，應(yīng)追求的是，這種渦輪機(jī)直到要求更換葉片或重新涂覆時才需要維修，以保持特別低的費用和較短的停機(jī)時間。
在US 6 512 379中公開了一種在葉片自身損壞之前確定葉片涂層損壞的可能性的裝置。在此公知的裝置中，流過透平的燃?xì)庀蛲钙饺~片施加導(dǎo)致葉片彈性變形的壓力。此外，在燃?xì)饫@流葉片時在燃?xì)夂腿~片之間產(chǎn)生摩擦。這將導(dǎo)致由壓力引起的壓電效應(yīng)、應(yīng)變引起的電致伸縮效應(yīng)或摩擦引起的“摩擦帶電”(“tribo-charging”)效應(yīng)所產(chǎn)生的、通常在千兆赫(GHz)范圍的射頻信號。這種射頻信號可用高頻天線檢測。而透平葉片涂層的損壞將產(chǎn)生與其他葉片不一致的信號。因此可得出表面涂層被損壞的結(jié)論。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是用另一種可能的簡單方式在葉片自身損壞之前確定葉片涂層的損壞。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是將動葉片的導(dǎo)電材料部分與參考電位電連接，且渦輪機(jī)具有至少一個設(shè)置在動葉片區(qū)域、用于測量由動葉片表面上電荷分布所引起的電場強(qiáng)度和/或磁場強(qiáng)度的測量件。
這利用了這樣的效應(yīng)電荷選擇在絕緣體上“終止(festsetzen)”，而在導(dǎo)電材料上流出。對于TBC陶瓷層恰好也是這種情況，即，來自被電離的燃?xì)鈿饬髦械膸щ姾傻牧Ｗ釉谔沾蓪由铣练e，而在未被涂覆的金屬上導(dǎo)出。該陶瓷層上的電荷量正比于TBC面積，借此可對陶瓷層完整性進(jìn)行測量。此時，動葉片轉(zhuǎn)動經(jīng)過固定天線旁，于是可檢測出電荷差異，也就是說，一方面檢測無葉片的區(qū)域(間隙)的電荷，另一方面檢測單個葉片之間的電荷，從而給出關(guān)于TBC層受損的結(jié)論。由電荷所產(chǎn)生的電場的頻率由轉(zhuǎn)數(shù)(如60Hz)和葉片數(shù)(如80)的乘積(如4800Hz)得出，對電場的檢測例如可以由伸入到燃?xì)鈿饬髦械膶崿F(xiàn)同軸的偶極子天線(koaxialausgeführte Dipolantenne)(電容耦合)來完成。于是，這種檢測可在低頻區(qū)域完成。在時間范圍內(nèi)可以通過如80振蕩框(im Frame von z.B.80Schwingungen)(葉片數(shù))中的振幅大小來對葉片的完整性進(jìn)行表述，或者在頻率范圍內(nèi)通過例如60Hz的轉(zhuǎn)數(shù)諧波的出現(xiàn)來表述。在理想情況下，在時間范圍內(nèi)，一框(Frame)的所有振幅是相同的；或者在頻率范圍，例如4800Hz以下看不到分諧波。
本發(fā)明首次提出了一種監(jiān)測葉片狀態(tài)、尤其在渦輪機(jī)運行期間連續(xù)監(jiān)測葉片狀態(tài)、且在達(dá)到預(yù)定的磨損極限時及時對透平、尤其對葉片進(jìn)行維修和/或檢查的可能性。如上面所述，本發(fā)明利用了這樣的效應(yīng)，即，電荷優(yōu)先聚集于絕緣體上，而電荷通過導(dǎo)電材料被導(dǎo)走。當(dāng)流體自身電離成相應(yīng)的載流子或者向流體導(dǎo)入相應(yīng)的載流子時，在流體物質(zhì)的流動中出現(xiàn)電荷。積聚在絕緣層上的電荷正比于其面積，而且主要取決于該面積。積聚在轉(zhuǎn)動的動葉片上的載流子產(chǎn)生電場，電場的場強(qiáng)可以用測量件來檢測。因此，通過分析測量件的信號可以得出場強(qiáng)。完好無損的葉片在測量件中產(chǎn)生振幅相對明顯的測量信號(如電壓)；動葉片上被磨損的涂層或有缺陷的涂層導(dǎo)致電荷經(jīng)導(dǎo)電動葉片導(dǎo)送到與動葉片處于電連接的參考電位，因此，對于這種葉片在測量件中產(chǎn)生較小振幅的測量信號。隨著轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動，葉輪上的所有葉片經(jīng)過測量件旁，于是可得知葉輪的全部動葉片的狀況。
在另一實施方式中建議渦輪機(jī)具有設(shè)置成抗扭的、由導(dǎo)電材料制成且?guī)в须娊^緣表面的靜葉片，其中這些靜葉片的導(dǎo)電材料部分與參考電位電連接，且在轉(zhuǎn)子軸上、靜葉片區(qū)域內(nèi)設(shè)有至少一個用于測量由這些靜葉片表面上電荷分布所引起的電場強(qiáng)度和/或磁場強(qiáng)度的測量件。于是，可以利用同樣的效應(yīng)對設(shè)置在靜葉片上的絕緣表面進(jìn)行同樣的監(jiān)測。還可以將此另一實施方式與前面提到的、用于確定帶涂層的動葉片損壞狀況的措施結(jié)合起來。
此外，還建議測量件由同軸天線構(gòu)成。優(yōu)選將同軸天線設(shè)計得非常緊湊，因此能方便地與現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)成一整體。此外，這種同軸天線具有好的測量性能，其中基于所利用的測量原理可使畸變和測量誤差很小。還可方便地將同軸天線設(shè)計成在規(guī)定的測量部位處能滿足高物理要求。原則上講，當(dāng)然也可采用其他的如靜電計或類似的測試儀表之類的測量件。當(dāng)然，除此以外還可以設(shè)置基于電荷運動形成磁場而產(chǎn)生相應(yīng)信號的測量件。因此，可將測量件設(shè)計成可獲取磁場變化的測量線圈，從磁場的變化確定葉片涂層的狀態(tài)。
另外，還建議使測量件與測量單元相連接。借助測量單元可以有利地將測量件所提供的測量結(jié)果進(jìn)行預(yù)處理，以便作進(jìn)一步處理。
再者，建議測量單元包括監(jiān)控裝置。借助該監(jiān)控裝置例如可以確定是否達(dá)到預(yù)先給定的閾值，并規(guī)定在達(dá)到此閾值時對渦輪機(jī)進(jìn)行維修。
另外，建議測量單元與總站處于通信連接。于是，一方面可將測量結(jié)果持續(xù)地傳送給總站，以便例如預(yù)測隨后的維修，或者可根據(jù)實際的磨損狀態(tài)著手采取如維修之類的措施或啟用備用裝置。這種通信連接例如可以通過無線電、因特網(wǎng)等來實現(xiàn)。在總站可存儲所傳送的數(shù)據(jù)以供隨后的進(jìn)一步處理之用。
此外，建議監(jiān)控裝置具有信號組件和/或警示組件。達(dá)到閾值時，可向操作人員發(fā)出警告，以便及時采取合理措施。信號組件例如可以由在其上可指示實際測量值的監(jiān)視器構(gòu)成。當(dāng)然，這些值也可用圖形方式顯示在顯示器上，此外還可以將它們與可調(diào)節(jié)的閾值進(jìn)行對比。在達(dá)到閾值時，可以接通如報警燈、圓形燈(Rundumleuchte)、信號喇叭之類的警示組件。當(dāng)然也可以向總站通報。
還建議借助于監(jiān)控裝置使渦輪機(jī)停機(jī)。于是可有利地實現(xiàn)在確定葉片上出現(xiàn)缺陷時，可以在機(jī)器被損壞之前使機(jī)器停機(jī)。這樣可以減少停機(jī)時間、降低維修費用和維修的花費。
在本發(fā)明再一實施方式中，建議渦輪機(jī)為透平，尤其為燃?xì)馔钙?。特別有利的是，對特別高要求的燃?xì)馔钙饺~片而言可以針對涂層的損壞進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，因此不必預(yù)先設(shè)定固定的維修間隔。此外，可以依據(jù)實際葉片的狀態(tài)按要求選擇維修時刻，從而可進(jìn)一步減少提前維修所需的停機(jī)時間和費用。此外，優(yōu)選通過相應(yīng)存儲和處理測量數(shù)據(jù)來監(jiān)控所使用的葉片的質(zhì)量。若在較短的維修間隔表現(xiàn)出質(zhì)量受到損失時，可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)葉片的加工過程。
本發(fā)明還對用于確定渦輪機(jī)中設(shè)置在可轉(zhuǎn)動地支承于殼體中的轉(zhuǎn)子軸上、由導(dǎo)電材料制成的至少一動葉片的電絕緣表面受損的方法提出了建議，其中借助至少一個測量件來測量由所述至少一動葉片表面上電荷分布所引起的電場強(qiáng)度和/或磁場強(qiáng)度，并確定與可預(yù)設(shè)的閾值的偏差。優(yōu)選可以對葉片的表面狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，且可以確定是否達(dá)到可預(yù)先設(shè)定的磨損極限。當(dāng)然也可以設(shè)置多個測量件，將這些測量件的測量值類似地與相應(yīng)的預(yù)先給定的閾值進(jìn)行比較。于是，例如可以對測量件設(shè)置備份，從而可實現(xiàn)高可靠性的測量。這對動力供應(yīng)中所采用的、在出現(xiàn)錯誤測量時將導(dǎo)致很高費用的主要的燃?xì)馔钙接绕溆欣．?dāng)然，若在轉(zhuǎn)子軸上設(shè)置相應(yīng)測量件，也可獲知靜葉片的狀態(tài)?？梢灶愃频夭捎么藴y量方法。
用于確定渦輪機(jī)中抗扭地設(shè)置在殼體中、由導(dǎo)電材料制成的至少一個靜葉片的電絕緣表面受損的方法可類似地這樣來實現(xiàn)借助至少一個設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸上、所述靜葉片區(qū)域內(nèi)的測量件來測量由所述至少一靜葉片表面上電荷分布所引起的電場強(qiáng)度和/或磁場強(qiáng)度，并確定與可預(yù)設(shè)的閾值的偏差。
此外，建議將所述偏差傳送到總站。優(yōu)選多臺渦輪機(jī)由一公共總站監(jiān)控，從而可以從整體上降低監(jiān)控費用。
為了在超出(berschreiten)閾值時可采取合適的措施，建議在超出閾值時發(fā)出警示信號。例如這可以由總站來執(zhí)行，當(dāng)然也可以由測量單元自身產(chǎn)生和發(fā)出警示信號。例如可以在發(fā)出光學(xué)或聲學(xué)信號的相應(yīng)合適的顯示裝置中發(fā)出這種警示信號。當(dāng)然，在例如渦輪機(jī)正常運行無需技術(shù)人員進(jìn)行操作時，也可由總站發(fā)出警示信號。
此外，還建議在超出閾值時使渦輪機(jī)停機(jī)。于是可以有利地實現(xiàn)保護(hù)功能，這樣一來可以防止因損壞的表面導(dǎo)致整個葉片損壞。此措施也可例如由總站執(zhí)行。為此，可以在渦輪機(jī)上設(shè)置相應(yīng)的可用來對渦輪機(jī)的運行進(jìn)行控制的控制裝置。
在又一實施方式中還建議借助測量單元將來自測量件的測量信號進(jìn)行變換，尤其是進(jìn)行付里葉變換。來自測量件的測量信號具有因經(jīng)過分立的葉片而在測量件上產(chǎn)生的頻率部分。通過對測量信號進(jìn)行變換可以清楚地獲知與正常值的偏差。
為此，建議采用進(jìn)行快速付里葉變換的變換裝置(FFT-變換裝置)。該FFT-變換裝置例如可設(shè)置在測量單元中或也可設(shè)置在遠(yuǎn)距離的總站。利用FFT-變換裝置可以將測量信號連續(xù)地變換成相應(yīng)的變換信號?？梢詫ψ儞Q信號實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)控。
為確定葉片的狀態(tài)，還建議顯示并通知變換結(jié)果。于是，例如可以向操作人員傳送變換結(jié)果，以告知葉片處于什么狀態(tài)。
為了例如產(chǎn)生信號或者產(chǎn)生渦輪機(jī)運行的判斷標(biāo)準(zhǔn)，建議將變換結(jié)果與可預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較。于是，可以有利地對葉片的磨損狀態(tài)實現(xiàn)特別靈敏的、準(zhǔn)確的檢測。還可檢測出被認(rèn)為出現(xiàn)了磨損的微小減小，從而可以及時采取合適措施，如更換葉片或修復(fù)涂層。
當(dāng)然，也可根據(jù)所使用的葉片及涂層改變閾值，從而可考慮不同的涂層性質(zhì)和不同的負(fù)荷。于是，例如可以將位于渦輪機(jī)流體入口處的葉片的閾值調(diào)節(jié)成不同于如該渦輪機(jī)流體出口處的葉片的閾值。此外，也可將閾值預(yù)先設(shè)定為是渦輪機(jī)的其他運行參數(shù)的函數(shù)。因此，可以將渦輪機(jī)高負(fù)荷時的閾值調(diào)節(jié)成高于該渦輪機(jī)低負(fù)荷時的閾值。
通過下文對具體實施方式
的描述可了解到本發(fā)明另外的優(yōu)點和特征。附圖中基本相同的結(jié)構(gòu)部件用相同的附圖標(biāo)記表示。此外，有關(guān)相同的特征和功能參見對

圖1的實施方式的描述。
圖1為燃?xì)馔钙降耐敢晥D，其殼體沿縱向剖開；圖2為圖1所示的燃?xì)馔钙街懈灿型繉拥膭尤~片的側(cè)視圖3為圖1所示的燃?xì)馔钙街懈灿型繉拥撵o葉片的側(cè)視圖；圖4為帶有本發(fā)明測量件的、圖1所示透平的透平區(qū)和壓縮區(qū)的放大圖；圖5為表示圖1所示的燃?xì)馔钙竭\行過程的原理圖；圖6為用于檢測所述測量件的測量信號的測量單元的方框圖；圖7的圖表示出了燃?xì)馔钙降呢?fù)荷為100％功率時用圖6測量構(gòu)件測得的測量信號的付里葉變換；圖8為如圖7那樣變換的測量信號的圖表，但燃?xì)馔钙降呢?fù)荷為額定功率的30％；圖9為如圖7那樣變換的測量信號的圖表，但燃?xì)馔钙皆?00％功率時停機(jī)。
圖1為現(xiàn)有的燃?xì)馔钙?的透視圖，該燃?xì)馔钙骄哂性O(shè)置在可轉(zhuǎn)動地支承在殼體2中的轉(zhuǎn)子軸3上的多個動葉片4以及抗扭地設(shè)置的多個靜葉片7。軸的端部設(shè)有空氣入口18，沿軸向在該空氣入口之后設(shè)有壓縮機(jī)19。緊隨壓縮機(jī)19的是帶有燃燒器21的燃燒室20，與該燃燒室相連接的是帶有燃?xì)獬隹?3的透平區(qū)22。透平區(qū)22的放大圖在圖4中示出。在圖4中用附圖標(biāo)記24表示動葉片4表面上存在的電荷。
圖2示出了設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸3上的單個動葉片4，其由導(dǎo)電材料制成，優(yōu)選由如鋼或類似金屬制成。動葉片4的表面5上覆有電絕緣涂層，在此是陶瓷涂層。
圖3示出了相應(yīng)的同樣由導(dǎo)電材料制成的靜葉片7，靜葉片的表面8上同樣具有陶瓷涂層。
動葉片4經(jīng)轉(zhuǎn)子軸3和轉(zhuǎn)子軸3的一個未詳細(xì)示出的軸承接地。同樣靜葉片7經(jīng)透平1的殼體2接地。
運行期間，熱工作氣體從燃燒室20經(jīng)透平區(qū)22流到出口23。因這股氣流為1200℃的高溫而帶有電離的粒子，這些粒子優(yōu)先沉積在絕緣表面上。因此，葉片4、7的表面5、8帶正電。如由圖4可看到的，在殼體2上與第一個帶有葉片4的動葉片排相對置地設(shè)有同軸天線6，該天線在轉(zhuǎn)子軸3轉(zhuǎn)動時可檢測由位于動葉片4上的載流子引起的電場變化。同軸天線6以從旁流過的電荷的節(jié)奏產(chǎn)生相應(yīng)的電信號，電信號經(jīng)導(dǎo)線25被傳送到測量單元10。此例中使用的燃?xì)馔钙?的轉(zhuǎn)速為每分鐘3600轉(zhuǎn)，其具有80個沿徑向設(shè)置在與同軸天線6相對置的動葉片輪上的動葉片4。于是，在所述轉(zhuǎn)速下每秒產(chǎn)生4800個脈沖，相應(yīng)頻率為4800Hz。
圖5示意地示出了測量過程。圖5示出了透平1的一段轉(zhuǎn)子軸3和設(shè)置在其上的一動葉片4以及固定在殼體2上的一靜葉片7。同軸天線6測量局部電場，并經(jīng)導(dǎo)線25將與測量值相應(yīng)的信號傳送給測量單元10。測量單元10對傳送的信號進(jìn)行預(yù)處理，并將其傳送到被測量單元10包容的監(jiān)控裝置11。監(jiān)控裝置11將經(jīng)預(yù)處理的信號的電平與可預(yù)先設(shè)定的閾值15進(jìn)行比較，且在未超出(Unterschreiten)時將相應(yīng)的警示信號傳送到信號喇叭14，此外，經(jīng)無線電通信13向總站12發(fā)出信息?？傉?2設(shè)有用于接收和預(yù)處理由無線電通信13所傳送信號的接收單元26。被接收的信號在如交互式數(shù)值系統(tǒng)(Mathcad)那樣的FFT單元16中進(jìn)行付里葉變換，并在顯示器27上顯示出來。顯示器27可以例如由熒光屏構(gòu)成，或者也可由裝入殼體內(nèi)的多行發(fā)光二極管構(gòu)成。此外，顯示器27具有可調(diào)節(jié)的閾值17。借此可顯示所變換的信號電平未超出的情況。監(jiān)控裝置28將所變換的信號電平與閾值連續(xù)地進(jìn)行比較，且在未超出閾值時將相應(yīng)的信號傳送給透平1的控制單元29。通過控制單元29可使透平1停止運行。而且還可以在確定出現(xiàn)磨損時使透平1停機(jī)，并進(jìn)行維修。
與轉(zhuǎn)子軸3同軸的燃?xì)鈿饬饕蚱錅囟燃s為1200℃而含有離子。燃?xì)鈿饬鞯倪@些正載流子沉積在葉片4的絕緣表面5上。葉片4上通過轉(zhuǎn)子軸3的轉(zhuǎn)動而流經(jīng)同軸天線6旁的載流子起到了相應(yīng)的按本方法處理的測量信號的作用。如果此時葉片4上絕緣表面例如因磨損而出現(xiàn)損壞，由于正電荷至少部分地經(jīng)葉片4的金屬體導(dǎo)向地面，于是葉片4表面5上的正電荷減少。減少的電荷量導(dǎo)致同軸天線6的信號相應(yīng)減小，其中在未超出預(yù)定的閾值15時自動采取上面所述的措施。
同樣，在圖5中示出了對與透平1的殼體2相連接的、同樣具有絕緣表面8的靜葉片7進(jìn)行相應(yīng)監(jiān)控的情況。靜葉片7的表面8上也相應(yīng)帶有正電。轉(zhuǎn)子軸3上與靜葉片相對置的軸斷面上設(shè)有對應(yīng)的測量件9，該測量件在此結(jié)構(gòu)中被設(shè)計成感應(yīng)傳感器。感應(yīng)傳感器9在靜葉片結(jié)構(gòu)的軸向高度上轉(zhuǎn)動，且以這種方式測量由運動差所產(chǎn)生的磁場。經(jīng)圖中未詳細(xì)示出的連接件將相應(yīng)的信號傳送到適合于此的測量單元，為同樣可以在燃?xì)馔钙?的系統(tǒng)中起作用，可以將該測量單元與測量單元10以通訊技術(shù)的方式連接。當(dāng)然，原則上在此處也可設(shè)置如同軸天線6那樣的電容測量件。
圖6示出了用于測量由同軸天線6提供的信號的測量構(gòu)件。為進(jìn)行這種測量將同軸天線6與放大器30相連，該放大器的輸出信號作為瞬時記錄器31的輸入，借助PC中的FFT對瞬時記錄器的時間信號進(jìn)行變換。
圖7是圖1中的燃?xì)馔钙皆?00％負(fù)荷下運行時由瞬時記錄器存儲的、且在Mathcad中進(jìn)行變換的數(shù)據(jù)組的信號電平-頻率圖。該圖表具有笛卡爾座標(biāo)系，其縱坐標(biāo)表示測量信號的相對功率電平，而橫座標(biāo)相應(yīng)于以赫茲(Hz)為單位的頻率。明顯可以看出，在頻率為4800Hz時出現(xiàn)單一的一個尖峰，這相應(yīng)于上面所給定的脈沖序列。
圖8與圖7所示圖表類似，其中功率僅為透平1的額定功率的30％。在這里也可明顯地看出在4800Hz處的一個尖峰。
圖9與圖7所示圖表類似，但透平1從100％負(fù)荷下逐漸停下來呈靜止?fàn)顟B(tài)。甚至在這里仍可明顯看出4800Hz處的尖峰。但在這里可以得知，尖峰的縱座標(biāo)值取決于透平的功率。因此，為對涂層實現(xiàn)有用的監(jiān)控，可按照燃?xì)馔钙?的實際功率狀態(tài)來跟蹤閾值17。于是，對于燃?xì)馔钙?的各種功率狀態(tài)，可以與燃?xì)馔钙?運行狀態(tài)無關(guān)地確定葉片4、7的表面5、8上涂層的有效性。
圖中所示實施方式僅用于說明本發(fā)明，本發(fā)明并不局限于這些實施方式。因此，在不超出本發(fā)明的保護(hù)范圍的前提下，尤其可對測量件的類型或進(jìn)一步的信號處理以及測量件的設(shè)置和所使用測量件的數(shù)量進(jìn)行改變。當(dāng)然尤其可使用雙態(tài)元件(duale Element)，例如用測量磁場的測量件代替測量電場的測量件，因為這涉及測量那些相對測量件可運動的電荷。尤其還包括借助環(huán)繞轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動的測量件來監(jiān)控靜葉片的涂層。優(yōu)選可設(shè)置多個沿轉(zhuǎn)子軸方向前后設(shè)置的測量件。優(yōu)選還可以為一個透平葉片環(huán)配設(shè)一個測量件。借此，可準(zhǔn)確地確定出環(huán)上表面涂層的損壞情況。此外，也可借助同步脈沖、例如與電源頻率(例如60Hz)相關(guān)的同步脈沖準(zhǔn)確地確定葉片表面涂層的損壞情況。
附圖標(biāo)記說明1燃?xì)馔钙?殼體3轉(zhuǎn)子軸
4動葉片5動葉片的表面6同軸天線7靜葉片8靜葉片的表面9感應(yīng)傳感器10 測量單元11 監(jiān)控裝置12 總站13 無線電通訊14 信號喇叭15 閾值16 FFT裝置17 閾值18 空氣入口19 壓縮機(jī)20 燃燒室21 燃燒器22 透平區(qū)23 燃?xì)獬隹?4 電荷25 導(dǎo)線26 接收單元27 顯示器28 第二監(jiān)控裝置29 控制單元30 放大器31 瞬時記錄器
權(quán)利要求
1.一種渦輪機(jī)(1)，包括設(shè)置在可轉(zhuǎn)動地支承在殼體(2)中的轉(zhuǎn)子軸(3)上的動葉片(4)，這些動葉片由導(dǎo)電材料制成且?guī)в须娊^緣表面(5)，其中所述動葉片(4)的導(dǎo)電材料部分與一參考電位電連接，其特征在于，具有至少一個設(shè)置在所述動葉片(4)區(qū)域內(nèi)、用于測量由所述動葉片(4)的表面(5)上的電荷分布引起的電場強(qiáng)度和/或磁場強(qiáng)度的測量件(6)。
2.一種渦輪機(jī)(1)，包括設(shè)置在可轉(zhuǎn)動地支承在殼體(2)中的轉(zhuǎn)子軸(3)上的動葉片(4)以及抗扭地設(shè)置的、由導(dǎo)電材料制成且?guī)в须娊^緣表面(8)的靜葉片(7)，其中所述靜葉片(7)的導(dǎo)電材料部分與一參考電位電連接，其特征在于，具有至少一個設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸(3)上、靜葉片(7)區(qū)域內(nèi)、用于測量由所述靜葉片(7)的表面(8)上的電荷分布引起的電場強(qiáng)度和/或磁場強(qiáng)度的測量件(9)。
3.按照權(quán)利要求2所述的渦輪機(jī)(1)，其特征在于，所述動葉片(4)由導(dǎo)電材料制成且?guī)в须娊^緣表面(5)，其中所述動葉片(4)的導(dǎo)電材料部分與一參考電位電連接；設(shè)有至少一個設(shè)置在動葉片(4)區(qū)域內(nèi)、用于測量由所述動葉片的所述表面上的電荷分布引起的電場強(qiáng)度和/或磁場強(qiáng)度的測量件(6)。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一項所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述至少一個測量件(6、9)由同軸天線構(gòu)成。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一項所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述至少一個測量件(6、9)與測量單元(10)相連接。
6.按照權(quán)利要求5所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述測量單元(10)包括監(jiān)控裝置(11)。
7.按照權(quán)利要求5或6所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述測量單元(10)與總站(12)保持通信連接(13)。
8.按照權(quán)利要求6或7所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述監(jiān)控裝置(11)具有信號組件和/或警示組件(14)。
9.按照權(quán)利要求6至8中任一項所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述渦輪機(jī)(1)借助所述監(jiān)控裝置(11)實現(xiàn)停機(jī)。
10.按照權(quán)利要求1至9中任一項所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述電絕緣表面(5、8)由涂層構(gòu)成。
11.按照權(quán)利要求1至10中任一項所述的渦輪機(jī)，其特征在于，所述渦輪機(jī)(1)是一種透平，尤其是一種燃?xì)馔钙健?br> 12.一種確定渦輪機(jī)(1)中至少一個設(shè)置在可轉(zhuǎn)動支承于殼體(2)中的轉(zhuǎn)子軸(3)上、且由導(dǎo)電材料制成的動葉片(4)的電絕緣表面(5)損壞的方法，其特征在于，借助至少一個測量件(6)測量由所述至少一動葉片(4)的表面(5)上電荷分布引起的電場強(qiáng)度和/或磁場強(qiáng)度，并確定與一可預(yù)定的閾值(15)的偏差。
13.一種確定渦輪機(jī)(1)中至少一個抗扭地設(shè)置在殼體(2)中、且由導(dǎo)電材料制成的靜葉片(7)的電絕緣表面(8)損壞的方法，該渦輪機(jī)具有設(shè)置在其殼體(2)中可轉(zhuǎn)動支承的轉(zhuǎn)子軸(3)上的動葉片(4)，其特征在于，借助至少一個設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子軸(3)上、所述靜葉片(7)區(qū)域內(nèi)的測量件(9)測量由所述至少一靜葉片(7)的表面(8)上電荷分布引起的電場強(qiáng)度和/或磁場強(qiáng)度，并確定與一可預(yù)定的閾值(15)的偏差。
14.按照權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，將所述偏差傳送給總站(12)。
15.按照權(quán)利要求12至14中任一項所述的方法，其特征在于，在超出所述閾值(15)時發(fā)出警示信號。
16.按照權(quán)利要求12至15中任一項所述的方法，其特征在于，在超出所述閾值(15)時使渦輪機(jī)(1)停機(jī)。
17.按照權(quán)利要求12至16中任一項所述的方法，其特征在于，借助測量單元(10)將將由測量件(6、9)提供的測量信號進(jìn)行變換，尤其進(jìn)行付里葉變換。
18.按照權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述變換利用快速付里葉變換裝置(16)進(jìn)行。
19.按照權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征在于，示出和/或通告所述變換結(jié)果。
20.按照權(quán)利要求17至19中任一項所述的方法，其特征在于，將所述變換結(jié)果與一可預(yù)定的閾值(17)進(jìn)行比較。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種渦輪機(jī)(1)，其包括設(shè)置在可轉(zhuǎn)動地支承在殼體(2)中的轉(zhuǎn)子軸(3)上的動葉片(4)，這些動葉片由導(dǎo)電材料制成且?guī)в须娊^緣表面(5)。動葉片(4)的導(dǎo)電材料與參考電位電連接。在動葉片(4)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置至少一個用于測量由這些動葉片(4)的表面(5)上的電荷分布所引起的電場強(qiáng)度和/或磁場強(qiáng)度的測量件(6)。
文檔編號F01D21/00GK1708633SQ200380102235
公開日2005年12月14日 申請日期2003年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月6日
發(fā)明者托馬斯·博塞爾曼, 弗朗茲·艾爾曼, 漢斯－彼得·海因德爾, 威爾弗里德·施內(nèi)爾 申請人:西門子公司