本公開大體涉及蒸汽渦輪且更具體而言涉及用于估計(jì)軸向膨脹的蒸汽渦輪儀器和方法。

背景技術(shù)：

蒸汽渦輪的外殼體大體稱為外殼。在外殼內(nèi)典型地為內(nèi)殼，其支承固定導(dǎo)葉排和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子支承旋轉(zhuǎn)葉片排，其中形成在內(nèi)殼和轉(zhuǎn)子之間的空間為膨脹流路徑。由于轉(zhuǎn)子、內(nèi)殼和外殼暴露于不同的溫度且進(jìn)一步可由具有不同的熱膨脹系數(shù)的不同材料構(gòu)成，所以這些構(gòu)件的膨脹速率可不同。因此，典型的是容忍葉片排和導(dǎo)葉排之間的較大軸向間隙，以便應(yīng)對(duì)此不同的熱膨脹，這在蒸汽渦輪暴露于不同負(fù)載或?qū)⑦\(yùn)行狀態(tài)從待機(jī)模式改變成運(yùn)行模式時(shí)最突出。

但是，葉片排和導(dǎo)葉排之間的大于所需的軸向間隙可導(dǎo)致降低渦輪的效率。但是，與其中在構(gòu)件之間進(jìn)行接觸的相反情況相比，這是優(yōu)選的。較大軸向間隙導(dǎo)致的問(wèn)題可部分地通過(guò)測(cè)量解決。例如，美國(guó)專利no.4876505a論述使用美國(guó)專利no.4,644,270中論述的接近傳感器測(cè)量多個(gè)渦輪葉片排護(hù)罩節(jié)段之間的間隙。如果出現(xiàn)臨界間隙狀況，此允許操作員采取措施。除了論述的測(cè)量器件，在燃?xì)鉁u輪中使用的其它已知葉片排末梢間隙測(cè)量方法可適于用于蒸汽渦輪中。這種測(cè)量方法包括光纖激光多普勒距離傳感器(如thorstenpfister等人在2008年7月7日到10日在葡萄牙的里斯本召開的14屆的激光技術(shù)對(duì)流體機(jī)械性的應(yīng)用的討論會(huì)上的"fiberopticlaserdopplerdistancesensorforin-situtipclearanceandvibrationmonitoringofturbomachines"中論述)，以及其它傳感器，諸如電容性探頭、電感性探頭、基于三角測(cè)量的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)、光學(xué)一致性斷層x光攝影和飛行時(shí)間測(cè)量。雖然這些解決方案可提供期望的手段來(lái)警告操作員潛在地不合需要的狀況的接近，但是可典型地導(dǎo)致負(fù)載的改變的修正性動(dòng)作典型地需要蒸汽渦輪遠(yuǎn)離期望運(yùn)行點(diǎn)而運(yùn)行。

ep2821593提供了另一個(gè)解決方案。此解決方案包括用于借助于適當(dāng)?shù)陌惭b件對(duì)準(zhǔn)蒸汽渦輪的內(nèi)殼的方法和組件。在蒸汽渦輪的運(yùn)行期間，測(cè)量?jī)?nèi)殼和轉(zhuǎn)子之間的軸向間隙，并且然后調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子和內(nèi)殼之間的軸向間隙。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

提供了一種系統(tǒng)和方法用于估計(jì)蒸汽渦輪的級(jí)中的軸向位移，這使得能夠進(jìn)行在許可的公差被超過(guò)的情況下可提供警報(bào)的連續(xù)實(shí)時(shí)測(cè)量，或使得能夠進(jìn)行運(yùn)行優(yōu)化。

其試圖借助于獨(dú)立權(quán)利要求的主題解決此問(wèn)題。在從屬權(quán)利要求中給出有利實(shí)施例。

本公開基于提供手段來(lái)動(dòng)態(tài)地估計(jì)蒸汽渦輪級(jí)的活動(dòng)葉片排和固定導(dǎo)葉排之間的軸向間隙的一般思想。此通過(guò)對(duì)至少三個(gè)膨脹傳感器的輸出應(yīng)用數(shù)字方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，膨脹傳感器測(cè)量蒸汽渦輪的構(gòu)件的絕對(duì)或相對(duì)軸向膨脹中的一個(gè)或兩者，以便估計(jì)活動(dòng)葉片排和固定導(dǎo)葉排之間的軸向膨脹差?；谠诘谝唤M狀況下渦輪級(jí)的軸向間隙，估計(jì)的軸向膨脹差可用來(lái)進(jìn)一步估計(jì)渦輪級(jí)的標(biāo)稱固定導(dǎo)葉排和旋轉(zhuǎn)葉片排之間的實(shí)際軸向位移。

一方面提供蒸汽渦輪測(cè)量系統(tǒng)，其包括蒸汽渦輪，蒸汽渦輪具有帶有第一端和第二端的外殼、圍繞外殼的內(nèi)殼、在軸向方向上將內(nèi)殼固定到外殼的支承臂、固定到內(nèi)殼的導(dǎo)葉排、通過(guò)外殼從第一端延伸到第二端且延伸通過(guò)內(nèi)殼以便在轉(zhuǎn)子和內(nèi)殼之間形成流通道的轉(zhuǎn)子，以及葉片排，葉片排承載在轉(zhuǎn)子上且延伸到流通道中，其中導(dǎo)葉排和葉片排形成級(jí)。蒸汽渦輪進(jìn)一步包括軸向位移測(cè)量系統(tǒng)，其包括外殼絕對(duì)軸向膨脹傳感器、內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差傳感器、轉(zhuǎn)子-外殼軸向膨脹差傳感器和計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)構(gòu)造成接收來(lái)自外殼絕對(duì)軸向膨脹傳感器、內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差傳感器和轉(zhuǎn)子-外殼軸向膨脹差傳感器的測(cè)量信號(hào)，并且基于這些傳感器來(lái)計(jì)算導(dǎo)葉排和葉片排之間的絕對(duì)或相對(duì)軸向位移中的一個(gè)或兩者。

在此背景下，計(jì)算機(jī)不限于復(fù)雜的計(jì)算裝置，而是包括任何已知的電子計(jì)算器件，包括數(shù)字控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)的模塊，其中計(jì)算機(jī)可構(gòu)造成通過(guò)來(lái)自傳感器的硬件輸入、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸或使得能夠手動(dòng)將傳感器數(shù)據(jù)傳遞到計(jì)算機(jī)中的輸入裝置接收傳感器信號(hào)。

另一方面提供一種方法，用于計(jì)算在蒸汽渦輪中，在形成蒸汽渦輪的級(jí)的固定導(dǎo)葉排和旋轉(zhuǎn)葉片排之間的軸向位移。方法包括以下步驟：

a)提供蒸汽渦輪，其具有：具有第一端和第二端的外殼、圍繞外殼的內(nèi)殼、在軸向方向上將內(nèi)殼固定到外殼上的支承臂、固定到內(nèi)殼的導(dǎo)葉排、通過(guò)外殼從第一端延伸到第二端且延伸通過(guò)內(nèi)殼以便在轉(zhuǎn)子和內(nèi)殼之間形成流通道的轉(zhuǎn)子，以及承載在轉(zhuǎn)子上且延伸到流通道中的葉片排，其中導(dǎo)葉排和葉片排形成級(jí)，

b)通過(guò)下者計(jì)算導(dǎo)葉排處的軸向膨脹：使用估計(jì)的外殼軸向膨脹測(cè)量值計(jì)算級(jí)處的外殼軸向膨脹；使用計(jì)算的外殼軸向膨脹和估計(jì)的內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差計(jì)算內(nèi)殼在支承臂和內(nèi)殼在支承臂和第二端之間的點(diǎn)之間的軸向膨脹；以及使用內(nèi)殼的計(jì)算的軸向膨脹來(lái)根據(jù)內(nèi)殼的計(jì)算的軸向膨脹而計(jì)算導(dǎo)葉排處的軸向膨脹。

c)通過(guò)下者計(jì)算葉片排處的軸向膨脹：根據(jù)估計(jì)的外殼軸向膨脹和轉(zhuǎn)子的估計(jì)的軸向膨脹來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)子的軸向膨脹，并且然后使用轉(zhuǎn)子的計(jì)算的軸向膨脹計(jì)算葉片排處的軸向膨脹。

在一方面，蒸汽渦輪進(jìn)一步包括導(dǎo)葉支架，其固定到內(nèi)殼，其中導(dǎo)葉排通過(guò)導(dǎo)葉支架固定到內(nèi)殼。

在一方面，在步驟a)、b)和c)之后，根據(jù)步驟b)的導(dǎo)葉排處的軸向膨脹和步驟c)的葉片排處的軸向膨脹之間的差，計(jì)算級(jí)的相對(duì)軸向位移。

在進(jìn)一步方面，除了步驟a)、b)和c)，方法包括建立導(dǎo)葉排的零軸向膨脹的零數(shù)據(jù)點(diǎn)和葉片排的零軸向膨脹的零數(shù)據(jù)點(diǎn)。這些數(shù)據(jù)點(diǎn)然后用來(lái)通過(guò)將數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的差減去級(jí)排的計(jì)算的相對(duì)軸向位移計(jì)算級(jí)的絕對(duì)軸向間隙。

進(jìn)一步方面包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)：使用內(nèi)殼的計(jì)算的軸向膨脹來(lái)根據(jù)內(nèi)殼的計(jì)算的軸向膨脹計(jì)算導(dǎo)葉排處的軸向膨脹包括將內(nèi)殼的計(jì)算的軸向膨脹乘以為蒸汽渦輪負(fù)載的函數(shù)的因子；使用絕對(duì)外殼絕對(duì)軸向膨脹傳感器估計(jì)外殼軸向膨脹；在第一端處估計(jì)外殼軸向膨脹測(cè)量值；使用內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差傳感器估計(jì)內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差；使用內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差傳感器估計(jì)軸向膨脹轉(zhuǎn)子；內(nèi)殼在支承臂和第二端之間的點(diǎn)沿徑向鄰近級(jí)；并且轉(zhuǎn)子的計(jì)算的軸向膨脹為轉(zhuǎn)子在第一端和第二端之間的絕對(duì)軸向膨脹。

技術(shù)方案1.一種蒸汽渦輪級(jí)測(cè)量系統(tǒng)，包括：

蒸汽渦輪，其具有：

具有第一端和第二端的外殼(12)；

圍繞所述外殼(12)的內(nèi)殼(14)；

支承臂(13)，其在軸向方向上將所述內(nèi)殼(14)固定到所述外殼(12)上；

導(dǎo)葉排(18)，其固定到所述內(nèi)殼(14)上；

轉(zhuǎn)子(20)，其通過(guò)所述外殼(12)從所述第一端延伸到所述第二端且延伸通過(guò)所述內(nèi)殼(14)，以便在所述轉(zhuǎn)子(20)和所述內(nèi)殼(14)之間形成流通道；

葉片排(21)，其承載在所述轉(zhuǎn)子(20)上且延伸到所述流通道中，其中所述導(dǎo)葉排(18)和所述葉片排(21)形成級(jí)，以及

軸向位移測(cè)量系統(tǒng)，其包括：

外殼絕對(duì)軸向膨脹傳感器(22)；

內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差傳感器(24)；

轉(zhuǎn)子-外殼軸向膨脹差傳感器(28)；以及

計(jì)算機(jī)，其構(gòu)造成接收來(lái)自所述外殼絕對(duì)軸向膨脹傳感器(22)、所述內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差傳感器(24)和所述轉(zhuǎn)子-外殼軸向膨脹差傳感器(28)的測(cè)量信號(hào)且計(jì)算所述導(dǎo)葉排(18)和所述葉片排(21)之間的絕對(duì)或相對(duì)軸向位移中的一個(gè)或兩者。

技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的蒸汽渦輪系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括導(dǎo)葉支架(16)，其固定到所述內(nèi)殼(14)的內(nèi)表面上，其中所述導(dǎo)葉排(18)借助于所述導(dǎo)葉支架(16)固定到內(nèi)殼上。

技術(shù)方案3.一種用于計(jì)算在蒸汽渦輪(10)中，在固定導(dǎo)葉排(18)和旋轉(zhuǎn)葉片排(21)之間的軸向位移的方法，所述固定導(dǎo)葉排(18)和旋轉(zhuǎn)葉片排(21)形成所述蒸汽渦輪(10)的級(jí)，所述方法包括以下步驟：

a)提供蒸汽渦輪(10)，其具有：

具有第一端和第二端的外殼(12)；

圍繞所述外殼(12)的內(nèi)殼(14)；

支承臂(13)，其在軸向方向上將所述內(nèi)殼(14)固定到所述外殼(12)上；

導(dǎo)葉排(18)，其固定到所述內(nèi)殼(14)上；

轉(zhuǎn)子(20)，其通過(guò)所述外殼(12)從所述第一端延伸到所述第二端且延伸通過(guò)所述內(nèi)殼(14)，以便在所述轉(zhuǎn)子(20)和所述內(nèi)殼(14)之間形成流通道；和

葉片排(21)，其承載在所述轉(zhuǎn)子(20)上且延伸到所述流通道中，其中所述導(dǎo)葉排(18)和所述葉片排(21)形成級(jí)，

b)通過(guò)下者來(lái)計(jì)算所述導(dǎo)葉排(18)處的軸向膨脹：

使用估計(jì)的外殼軸向膨脹測(cè)量值來(lái)計(jì)算所述級(jí)處的外殼軸向膨脹；

使用計(jì)算的外殼軸向膨脹和估計(jì)的內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差，來(lái)計(jì)算所述內(nèi)殼(14)在所述支承臂(13)和所述內(nèi)殼(14)在所述支承臂(13)和所述第二端之間的點(diǎn)之間的軸向膨脹；以及

使用所述內(nèi)殼的計(jì)算的軸向膨脹，以根據(jù)所述內(nèi)殼(14)的計(jì)算的軸向膨脹來(lái)計(jì)算所述導(dǎo)葉排(18)處的軸向膨脹，

c)通過(guò)下者來(lái)計(jì)算所述葉片排(21)處的軸向膨脹：

根據(jù)估計(jì)的外殼軸向膨脹和所述轉(zhuǎn)子的估計(jì)的軸向膨脹，來(lái)計(jì)算所述轉(zhuǎn)子(20)的軸向膨脹；且然后

通過(guò)將一因子應(yīng)用于所述轉(zhuǎn)子(20)的計(jì)算的軸向膨脹，來(lái)計(jì)算所述葉片排(21)處的軸向膨脹，

d)在步驟a)、b)和c)之后，根據(jù)步驟b)的所述導(dǎo)葉排(18)處的軸向膨脹和步驟c)的所述葉片排(21)處的軸向膨脹之間的差，來(lái)計(jì)算所述級(jí)的相對(duì)軸向位移。

技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案2所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括：

建立所述導(dǎo)葉排的軸向膨脹的數(shù)據(jù)點(diǎn)和所述葉片排的軸向膨脹的數(shù)據(jù)點(diǎn)；以及以下額外步驟

e)通過(guò)將所述導(dǎo)葉排的數(shù)據(jù)點(diǎn)和所述葉片排的數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的差減去步驟d)的級(jí)的相對(duì)軸向膨脹，來(lái)計(jì)算所述級(jí)的絕對(duì)軸向間隙。

技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案3或4所述的方法，其特征在于：

步驟a)進(jìn)一步包括提供導(dǎo)葉支架(16)，其中所述導(dǎo)葉排(18)通過(guò)所述導(dǎo)葉支架(16)固定到所述內(nèi)殼(14)上。

技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案5所述的方法，其特征在于，在步驟b)中使用所述內(nèi)殼的計(jì)算的軸向膨脹，以根據(jù)所述內(nèi)殼(14)的計(jì)算的軸向膨脹來(lái)計(jì)算所述導(dǎo)葉排(18)處的軸向膨脹包括將所述內(nèi)殼的計(jì)算的軸向膨脹乘以為蒸汽渦輪負(fù)載的函數(shù)的因子(fbc1(x))。

技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案3到6中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述外殼的軸向膨脹的估計(jì)使用了外殼絕對(duì)軸向膨脹傳感器(22)。

技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案3到7中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟b)和步驟c)中，在所述第一端處估計(jì)所述外殼的軸向膨脹測(cè)量值。

技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案3到8中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差的估計(jì)使用了內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差傳感器(24)。

技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案3到9中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(20)的軸向膨脹的估計(jì)使用了內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差傳感器(28)。

技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案3到10中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟b)中，所述內(nèi)殼在所述支承臂(13)和所述第二端之間的所述點(diǎn)沿徑向鄰近所述級(jí)。

技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案3到10中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟c)中，所述轉(zhuǎn)子(20)的計(jì)算的軸向膨脹為所述轉(zhuǎn)子(20)在所述第一端和所述第二端之間的絕對(duì)軸向膨脹。

本發(fā)明的進(jìn)一步目的是克服或至少改善現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和缺陷或提供有用的備選方案。

根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下描述，本公開的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，附圖以示例的方式示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例。

附圖說(shuō)明

作為示例，本公開的實(shí)施例在下面參照附圖來(lái)更完整地描述，其中：

圖1為應(yīng)用本公開的示例性實(shí)施例的蒸汽渦輪的示意圖；以及

圖2為應(yīng)用本公開的示例性實(shí)施例的具有導(dǎo)葉支架的蒸汽渦輪的示意圖。

參考標(biāo)號(hào)列表

10蒸汽渦輪

12外殼

13支承臂

14內(nèi)殼

16導(dǎo)葉支架

18導(dǎo)葉排

20轉(zhuǎn)子

21葉片排

22外殼絕對(duì)軸向膨脹傳感器(oc-abs)

24內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差傳感器(in/oc-de)

28轉(zhuǎn)子-外殼軸向膨脹差傳感器(r/oc-de)。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參照附圖來(lái)描述本公開的示例性實(shí)施例，其中相同參考標(biāo)號(hào)用來(lái)表示所有圖中的相同元件。在以下描述中，為了解釋，闡述了多個(gè)特定細(xì)節(jié)，以便提供本公開的完整理解。但是，本公開可在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐，并且不限于本文公開的示例性實(shí)施例。

在此說(shuō)明書中，參照了絕對(duì)膨脹測(cè)量值、膨脹差測(cè)量值和相對(duì)膨脹測(cè)量值。絕對(duì)軸向膨脹測(cè)量值看作位置不受到溫度影響或受到的影響可忽略不計(jì)的點(diǎn)和直接受到溫度影響的第二點(diǎn)的位置之間的位置差測(cè)量值，軸向膨脹差測(cè)量值看作表示位置都受到溫度的影響的兩個(gè)點(diǎn)之間的位置的變化的測(cè)量值，而相對(duì)膨脹測(cè)量值看作表示位置直接受到溫度的影響的點(diǎn)和位置可能會(huì)或可能不會(huì)直接受到溫度的影響的點(diǎn)之間的測(cè)量值。

在圖1中顯示的示例性實(shí)施例中，蒸汽渦輪包括外殼12、被外殼12包圍且通過(guò)支承臂13在軸向方向上固定到外殼12的內(nèi)殼14、由內(nèi)殼14承載的導(dǎo)葉排18、延伸通過(guò)外殼12和內(nèi)殼14以便在轉(zhuǎn)子20和內(nèi)殼14之間形成流通道的轉(zhuǎn)子20，以及由轉(zhuǎn)子20承載在流通道中的活動(dòng)葉片排21。在這種蒸汽渦輪10中，渦輪級(jí)限定為上游導(dǎo)葉排18與下游葉片排21的組合。

圖1中顯示的示例性實(shí)施例包括最少三個(gè)膨脹傳感器，包括外殼絕對(duì)軸向膨脹傳感器((oc-abs)22，內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差傳感器(in/oc-de1)24，和轉(zhuǎn)子-外殼軸向膨脹差傳感器(r/oc-de)28。

外殼絕對(duì)軸向膨脹傳感器22位于外殼12的第一軸向端處，且構(gòu)造成測(cè)量外殼12的絕對(duì)軸向膨脹。

內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差傳感器24定位成沿徑向鄰近要測(cè)量的渦輪級(jí)。因?yàn)閮?nèi)殼14通過(guò)支承臂13(其沿軸向?qū)?nèi)殼14固定到外殼12上)固定到外殼12上，內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差傳感器24測(cè)量的軸向位移為內(nèi)殼在測(cè)量點(diǎn)和支承臂13之間的位移。雖然可估計(jì)鄰近級(jí)相對(duì)于此傳感器的軸向位移，但是級(jí)在軸向方向上相對(duì)于就位的內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差傳感器24偏移得越遠(yuǎn)，估計(jì)的精度就越低。盡管如此，內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差傳感器的周向部署對(duì)位移計(jì)算的精度具有可忽略不計(jì)的影響。

轉(zhuǎn)子-外殼軸向膨脹差傳感器28位于外殼12的遠(yuǎn)離第一軸向端的第二軸向端處，并且進(jìn)一步構(gòu)造成測(cè)量軸向方向上的軸向膨脹差。

各個(gè)膨脹傳感器可為能夠在蒸汽渦輪10中和附近典型地出現(xiàn)的狀況下測(cè)量大于0.1mm的膨脹的任何已知類型。這種膨脹傳感器包括(但是不限于)基于電感技術(shù)的傳感器。

在示例性實(shí)施例中，使用外殼絕對(duì)軸向膨脹傳感器22、定位成沿徑向鄰近蒸汽渦輪10的級(jí)5的內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差傳感器24和轉(zhuǎn)子-外殼軸向膨脹差傳感器28來(lái)計(jì)算蒸汽渦輪級(jí)的級(jí)5的固定導(dǎo)葉排18和旋轉(zhuǎn)葉片排21的軸向位移。在此示例性實(shí)施例中，假設(shè)膨脹從外殼絕對(duì)軸向膨脹傳感器22所處的第一軸向端到外殼軸向膨脹差傳感器28所處的第二軸向端的方向進(jìn)行。后面是示例性方法。

在第一步驟，必須估計(jì)內(nèi)殼14在級(jí)5的位置附近的膨脹，并且因而形成級(jí)5的一部分的導(dǎo)葉排18的軸向膨脹。首先，在此時(shí)使用公式1)來(lái)計(jì)算絕對(duì)外殼膨脹(oc-abs)，其中k1為外殼絕對(duì)軸向膨脹傳感器22和蒸汽渦輪10的級(jí)5之間的軸向長(zhǎng)度除以外殼絕對(duì)軸向膨脹傳感器22和外殼軸向膨脹差傳感器28之間的軸向長(zhǎng)度得到的比率。由于例如壓力扭曲或非線性熱膨脹，k1進(jìn)一步針對(duì)殼扭曲修正。

oc-absstag5＝k1×oc-abs(22)-1)

下一步驟是將外殼的軸向膨脹加上內(nèi)殼14在支承臂13和內(nèi)殼-外殼軸向膨脹差傳感器24之間相對(duì)于外殼12的軸向膨脹。照這樣，內(nèi)殼在級(jí)5附近的絕對(duì)軸向膨脹(ic-absstag5)可如公式2)中顯示的那樣估計(jì)。

ic-absstag5＝oc-absstag5＋in/oc-destag5(24)-2)

根據(jù)公式2)的結(jié)果，然后可通過(guò)將內(nèi)殼的絕對(duì)軸向膨脹(ic-absstag5)乘以考慮外殼軸向膨脹差傳感器24的軸向位移的因子(k2)，來(lái)估計(jì)級(jí)5的導(dǎo)葉排的軸向位移(vcstg5-abs)。

vcstag5-abs＝k2×ic-absstag5-3a)

作為第二步驟或另一個(gè)步驟，估計(jì)旋轉(zhuǎn)葉片排的軸向位移。

首先，使用外殼絕對(duì)軸向膨脹傳感器22和外殼軸向膨脹差傳感器28來(lái)估計(jì)轉(zhuǎn)子在外殼的軸向末端之間的絕對(duì)軸向位移(r-abs)，如公式5)中顯示的那樣。

r-abs＝oc-abs(22)＋r/oc-de(28)-4)

接下來(lái)，在公式5)中通過(guò)將因子k3應(yīng)用于轉(zhuǎn)子的絕對(duì)軸向位移(r-abs)來(lái)估計(jì)轉(zhuǎn)子在級(jí)5處的絕對(duì)位移(r5-abs)。因子k3為外殼絕對(duì)軸向膨脹傳感器22和蒸汽渦輪10的旋轉(zhuǎn)葉片排級(jí)5之間的軸向長(zhǎng)度除以外殼絕對(duì)軸向膨脹傳感器22和外殼軸向膨脹差傳感器28之間的軸向長(zhǎng)度得到的比率。因?yàn)檗D(zhuǎn)子20在運(yùn)行中的溫度分布不均勻且進(jìn)一步轉(zhuǎn)子可由具有不同的熱膨脹系數(shù)的不止一種材料構(gòu)成，所以可通過(guò)針對(duì)預(yù)測(cè)或測(cè)量的運(yùn)行狀況而調(diào)節(jié)的經(jīng)驗(yàn)手段，將因子k3調(diào)節(jié)離開在一組狀況下得到的純幾何比率。

r5-abs＝k3×r-abs-5)

在示例性實(shí)施例中，然后通過(guò)將公式5)中獲得旋轉(zhuǎn)葉片排軸向膨脹減去從公式3)獲得的固定導(dǎo)葉排軸向膨脹來(lái)計(jì)算相對(duì)軸向位移。

de5＝r5-abs－vcstag5-abs-6)

在進(jìn)一步示例性實(shí)施例中，通過(guò)首先限定活動(dòng)葉片排軸向位移的數(shù)據(jù)值(r-5absdat)和固定導(dǎo)葉排軸向位移的數(shù)據(jù)值(vcstag5-absdat)來(lái)計(jì)算絕對(duì)軸向間隙。作為實(shí)例，可在蒸汽渦輪未加載但是預(yù)熱到運(yùn)行溫度時(shí)估計(jì)數(shù)據(jù)值。然后可使用公式7)來(lái)估計(jì)絕對(duì)軸向位移，其中數(shù)據(jù)值結(jié)合到公式6)中。

de-5＝(r5-absdat－vcstag5-absdat)－(r5-abs－vcstag5-abs)-7)

在圖2中顯示的示例性實(shí)施例中，導(dǎo)葉排18借助于導(dǎo)葉支架16而由內(nèi)殼14支承。為了估計(jì)級(jí)位移，必須考慮導(dǎo)葉支架16的熱膨脹，這通過(guò)修改的公式3b)進(jìn)行，其使用公式2)的結(jié)果，其中通過(guò)將內(nèi)殼的絕對(duì)軸向膨脹(ic-absstag5)乘以因子(fbc1(x))來(lái)估計(jì)級(jí)5的導(dǎo)葉排的軸向位移(vcstg5-abs)。

vcstag5-abs＝fbc1(x)×ic-absstag5-3b)

因?yàn)閷?dǎo)葉支架16沿著導(dǎo)葉支架16的軸向長(zhǎng)度暴露于不同的熱負(fù)載，所以發(fā)現(xiàn)基于導(dǎo)葉支架16的長(zhǎng)度的線性函數(shù)未提供可靠的結(jié)果。因此，在示例性實(shí)施例中，因子(fbc1(x))在經(jīng)驗(yàn)上基于負(fù)載。取決于機(jī)械構(gòu)造和運(yùn)行狀況的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得或借助于已知模擬技術(shù)獲得。

導(dǎo)葉排軸向位移(vcstag5-abs)然后可用于公式6)和7)中，以估計(jì)級(jí)的相對(duì)軸向位移和級(jí)的絕對(duì)軸向間隙。

雖然在所設(shè)想的最實(shí)際的示例性實(shí)施例的方面來(lái)顯示和描述本公開，但是將理解，本公開可以其它細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)。例如，示例性方法可應(yīng)用于使用的額外導(dǎo)葉支架16以及額外傳感器，例如測(cè)量在不同的周向位置處的膨脹的傳感器。因而，用于測(cè)量導(dǎo)葉排18和葉片排21的軸向運(yùn)動(dòng)的內(nèi)殼-外殼傳感器可為不同的傳感器或?yàn)槎鄠€(gè)傳感器的組合。當(dāng)前公開的實(shí)施例因此在所有方面看作說(shuō)明性的而非限制性的。本公開的范圍由所附權(quán)利要求指示，使得前述描述和落在其含義和范圍和等效方案內(nèi)的所有變化意圖包含在其中。