專利名稱：多傳感器間隙探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來測(cè)量轉(zhuǎn)子和定子之間末端間隙的間隙探測(cè)器，更 具體地，涉及這種探測(cè)器和方法，其采用用來測(cè)量燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中 葉片末端間隙以及用在間隙主動(dòng)控制系統(tǒng)中的這種探測(cè)器。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)，例如推力，耗油率(SFC),以及排氣溫度(EGT) 余量極大地依賴于渦輪葉片末端和環(huán)繞在葉片末端周圍的襯墊或護(hù) 罩之間的間隙。在防止渦輪葉片末端和襯墊或護(hù)罩之間的摩擦?xí)r，渦 輪葉片末端和襯墊或護(hù)罩之間的間隙應(yīng)盡可能最小化。這些間隙受轉(zhuǎn) 子和定子部件的不同數(shù)量和速度的熱的和機(jī)械的增長(zhǎng)影響。機(jī)械的增長(zhǎng)是由速度和壓力變化時(shí)產(chǎn)生的離心力所引起的。典型 地葉片和轉(zhuǎn)子的增長(zhǎng)要比定子的增長(zhǎng)大得多。定子的熱增長(zhǎng)通常大于 轉(zhuǎn)子的熱增長(zhǎng)，并且其出現(xiàn)得更快。葉片的熱增長(zhǎng)是這三種增長(zhǎng)中最 快的。非常理想的情況是，在發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)工作期間，在 可行的情況下保持盡可能緊密間隙的同時(shí)使這些不同的增長(zhǎng)相互匹 配。間隙主動(dòng)控制(一種用來匹配這些增長(zhǎng)的方法)是一種眾所周知的 方法，其調(diào)節(jié)來自發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇和/或壓縮機(jī)的一股冷的或相對(duì)較熱的氣 體流，并將其噴射在高壓和低壓渦輪外殼上，從而在穩(wěn)態(tài)，高海拔高 度巡航條件下使外殼相對(duì)高壓和低壓渦輪葉片末端收縮。該氣體還可 流向或噴射到葉片末端廚圍用來支撐護(hù)罩或密封件的其他靜態(tài)結(jié)構(gòu) 上，如凸緣或偽凸緣。非常理想的情況是，能夠精密并精確地測(cè)量并監(jiān)控轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片末端和圍繞著它們的護(hù)罩之間的間隙。為了使所使用的熱控制氣體的量 最小化，并防止葉片末端和護(hù)罩之間的摩擦，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)磨損和 葉片壽命，人們已經(jīng)研制出采用這些探測(cè)器的探測(cè)器和方法來測(cè)量葉 片末端間隙。已知使用探測(cè)器來確定葉片末端間隙，并且希望這些探 測(cè)器更精確。發(fā)明內(nèi)容至少 一 個(gè)多傳感器間隙探測(cè)器具有縱向且橫向隔開的第 一 傳感器和第二傳感器，這些傳感器可操作，用來測(cè)量分別在傳感器和縱向 地與這些傳感器隔開的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子之間的第 一距離和笫二距離。該探測(cè) 器可用來測(cè)量分別在傳感器和安裝在轉(zhuǎn)子周邊的渦輪葉片的徑向外 側(cè)葉片末端之間的距離，從而確定葉片末端和圍繞該葉片末端的環(huán)形 定子護(hù)罩之間的間隙。葉片末端可為哺聲末端(squealertip)，其具有哺聲末端壁，該嘯聲 末端壁^^人徑向向外的面壁(facing wall)徑向向外地延伸，并在外圍環(huán)繞 徑向向外的面壁，該嗦聲末端壁在其中形成噴聲末端空腔。第一傳感 器和第二傳感器可操作，用來測(cè)量分別在傳感器和葉片末端的嘯聲末端壁頂端之間的第一距離和笫二距離。第 一傳感器和第二傳感器還可 操作，用來測(cè)量分別在傳感器和徑向向外的面壁之間的距離?？刂茻峥刂茪怏w的氣體閥用來調(diào)節(jié)葉片末端和定子護(hù)罩之間的 間隙，其可操作地連接到控制器上，該控制器調(diào)節(jié)并打開和關(guān)閉該氣 體閥。第 一傳感器和第二傳感器可操作地通過信號(hào)處理器連接到控制 器上，該信號(hào)處理器用來將指示第一距離的信號(hào)發(fā)送到該控制器上， 以幫助控制器調(diào)節(jié)并打開和關(guān)閉氣體閥。信號(hào)處理器使用指示第二距 離的信號(hào)來校準(zhǔn)發(fā)送到控制器的第 一傳感器對(duì)第 一距離的測(cè)量。在角度上隔開的至少第一多傳感器間隙探測(cè)器和第二多傳感器 間隙探測(cè)器在每個(gè)間隙探測(cè)器中包括至少第一傳感器和第二傳感器。 第一傳感器和第二傳感器沿縱向且沿橫向地隔開，并可操作，用來測(cè)量分別在傳感器和縱向地與這些傳感器隔開的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子之間的第一 距離和第二距離。安裝在轉(zhuǎn)子周邊的渦輪葉片具有徑向外側(cè)葉片末端 以及圍繞著這些葉片末端的環(huán)形定子護(hù)罩。第一傳感器和第二傳感器 可操作，用來測(cè)量傳感器和這些徑向外側(cè)葉片末端之間的笫 一距離和 第二距離。一種方法包括確定旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子和圍繞著該轉(zhuǎn)子的定子護(hù)罩之間的 間隙，其使用至少一個(gè)多傳感器間隙探測(cè)器，這種探測(cè)器具有沿縱向 且沿橫向地隔開的至少笫 一傳感器和第二傳感器，它們用來測(cè)量分別 在第 一傳感器和第二傳感器與旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子之間的至少第 一距離和第二 距離。此方法可包括測(cè)量傳感器與安裝在轉(zhuǎn)子周邊的渦輪葉片的徑向 外側(cè)葉片末端之間的第 一距離和第二距離，以及至少部分地根據(jù)該第 一距離和第二距離來確定葉片末端高度的變化。從葉片末端高度的變 化可確定摩擦。該方法的另 一個(gè)實(shí)施例包括至少部分地根據(jù)第 一距離和笫二距 離來調(diào)節(jié)熱控制氣體，并在用來控制渦輪葉片末端間隙的間隙主動(dòng)控 制系統(tǒng)中使用該熱控制氣體，該渦輪葉片末端間隙為葉片末端和圍繞 著渦輪葉片的葉片末端的環(huán)形定子護(hù)罩之間的間隙。該調(diào)節(jié)還可基于 所需的葉片末端間隙，且還包括至少部分地基于第 一距離和第二距離 來將測(cè)得的末端間隙與所需的葉片末端間隙進(jìn)行比較。該調(diào)節(jié)也還可 基于計(jì)算所得的瞬態(tài)葉片末端間隙，并將測(cè)得的末端間隙和/或計(jì)算所 得的瞬態(tài)葉片末端間隙與所需的葉片末端間隙進(jìn)行比較。計(jì)算所得的瞬態(tài)葉片末端間隙可基于第 一組發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)，且 所需的葉片末端間隙可基于第二組發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)。第 一組發(fā)動(dòng)機(jī)工 作參數(shù)可從包括轉(zhuǎn)子和定子時(shí)間常數(shù)，測(cè)得的鐵芯轉(zhuǎn)子速度，氣流，溫度和壓力，從節(jié)氣門移動(dòng)(throttle movement)后的時(shí)間，以及海拔高 度的第一組中選擇。第二組發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)可從包括測(cè)得的鐵芯轉(zhuǎn)子 速度，環(huán)境條件下的總氣體溫度，以及海拔高度的笫二組中選擇。 該方法的又一個(gè)實(shí)施例基于第 一距離和第二距離確定轉(zhuǎn)子中心線偏移。葉片末端可為哺聲末端，其具有哺聲末端壁，該嗦聲末端壁從徑 向向外的面壁徑向向外地延伸，并在外圍環(huán)繞徑向向外的面壁，該噫 聲末端壁在其中形成哺聲末端空腔，而測(cè)量包括測(cè)量傳感器和哺聲末 端壁頂端之間的第 一距離和第二距離。在傳感器和徑向向外的面壁之 間也會(huì)測(cè)量第 一距離和笫二距離。


本發(fā)明的前述方面及其它特征在下列描述中聯(lián)系附圖進(jìn)行了解釋，其中圖1是飛機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的橫截面視圖，該發(fā)動(dòng)機(jī)帶有使用多 傳感器葉片末端間隙探測(cè)器的間隙主動(dòng)控制系統(tǒng)。圖2是探測(cè)器的放大橫截面視圖，該探測(cè)器設(shè)置用來測(cè)量圖1中 所示的高壓渦輪裝置中渦輪轉(zhuǎn)子葉片末端間隙。圖3是圖2中所示的渦輪葉片的哺聲型渦輪葉片末端的透視圖。圖4是圖2所示的探測(cè)器和圖3所示的嘯聲末端的示意性橫截面 視圖。圖5是圖4所示的葉片末端經(jīng)過傳感器時(shí)兩個(gè)傳感器電容波形的圖示。圖6是使用探測(cè)器中的兩個(gè)來確定轉(zhuǎn)子中心線偏移的 一種方法的圖解。圖7A-7C是說明一個(gè)示范性邏輯的流程圖，該邏輯用于為間隙主 動(dòng)控制而使用探測(cè)器來確定葉片末端間隙。零部件清單1 多傳感器間隙探測(cè)器2 第一傳感器3 笫二傳感器4 外殼8 發(fā)動(dòng)纟幾軸線10 飛機(jī)燃?xì)鉁u4侖發(fā)動(dòng)機(jī)12 間隙主動(dòng)控制系統(tǒng)13 風(fēng)扇部分14 風(fēng)扇15 風(fēng)扇旁路管16 增壓機(jī)或低壓壓縮機(jī)(LPC)17 出口導(dǎo)向葉片18 高壓壓縮機(jī)(HPC)19 氣體供應(yīng)入口20 燃燒部分22 高壓渦輪(HPT)24 低壓渦輪(LPT)26 高壓軸28 低壓軸30 轉(zhuǎn)子32 風(fēng)扇氣體供應(yīng)34 渦輪葉片36 熱控制氣體37 螺旋槳39 葉片平臺(tái)40 渦輪葉片末端間隙控制裝置 42 氣體供應(yīng)管44 氣體閥48 控制器50 分配歧管54 供應(yīng)管56 氣室57管座裝置60噴射管64定子裝置66外部外殼68向前外殼鉤狀物70向后外殼鉤狀物72護(hù)罩74向前護(hù)罩鉤狀物76向后護(hù)罩鉤狀物77護(hù)罩段80護(hù)罩支撐物82葉片末端84向前熱控制環(huán)86向后熱控制環(huán)92ACC流動(dòng)才莫型94間隙磨損補(bǔ)償;溪型116壓力側(cè)壁部分118吸力側(cè)壁部分120轉(zhuǎn)子中心線偏移129嘯聲末端壁131面壁133哺聲末端空腔137頂端C72護(hù)罩圓周C82葉片末端圓周C082葉片末端偏移圓周CL葉片末端間隙DT葉片末端間隙磨B 底D 距離H 高度P 點(diǎn)Y 縱向偏移X 橫向偏移A 時(shí)鐘位置Al 第一時(shí)鐘位置A2 笫二時(shí)鐘位置A3 角偏移角度Bl 第一波谷底B2 笫二波谷底Cl 笫一葉片末端間隙C2 第二葉片末端間隙Dl 笫一距離D2 第二距離Pl 第 一間隙探測(cè)器/第 一多傳感器間隙探測(cè)器P2 第二間隙探測(cè)器/第二多傳感器間隙探測(cè)器51 第一容量波形信號(hào)52 第二容量波形信號(hào) Wl 第一波形W2 笫二波形P1S 第一吸力側(cè)波峰P2S 第二吸力側(cè)波峰P1P 第一壓力側(cè)波峰P2P 第二壓力側(cè)波峰 CLM間隙才莫型程序DR 半徑DT 葉片末端損耗/葉片末端劣化N2 測(cè)得鐵芯轉(zhuǎn)子速度 TAT環(huán)境條件下溫度 CNOM 名義間隙 DROT 旋轉(zhuǎn)方向 C1MAX第一最大信號(hào)讀數(shù) C2MAX第二最大信號(hào)讀數(shù) C1MIN 第一最小信號(hào)讀數(shù) C2MIN 笫二最小信號(hào)讀數(shù) D1，D2 第一和第二距離具體實(shí)施方式
在圖1中用橫截面示意性說明的是飛機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的一 個(gè)示范性實(shí)施例，其包括間隙主動(dòng)控制系統(tǒng)12。按照下行串行流關(guān)系， 發(fā)動(dòng)機(jī)10具有風(fēng)扇部分13，其包括風(fēng)扇14，增壓機(jī)或低壓壓縮機(jī) (LPC)16，高壓壓縮機(jī)(HPC)18,燃燒部分20，高壓渦輪(HPT)22,以 及低壓渦輪(LPT)24。在發(fā)動(dòng)機(jī)軸線8周圍布置有高壓軸26，其主動(dòng) 地將HPT22連接到HPC18，并有低壓軸28，其主動(dòng)地將LPT 24連 接到LPC16。 HPT22包括HPT轉(zhuǎn)子30，其具有安裝在轉(zhuǎn)子30周邊 的渦輪葉片34。葉片34包括螺旋槳37，其從葉片平臺(tái)39徑向向外 地伸向葉片34和螺旋槳37的徑向外側(cè)葉片末端82。使用壓縮風(fēng)扇氣體供應(yīng)32作為熱控制氣體36的源，該熱控制氣 體36通過軸向氣體供應(yīng)管42供給渦輪葉片末端間隙控制裝置40。布 置在氣體供應(yīng)管42中的氣體閥44控制流經(jīng)該管的熱控制氣體的量。 在此處所示的間隙主動(dòng)控制系統(tǒng)12的示范性實(shí)施例中，熱控制氣體 36是冷卻氣體。冷卻氣體可控地從圍繞著增壓機(jī)或低壓壓縮機(jī) (LPC)16的風(fēng)扇旁路管15經(jīng)過軸向氣體供應(yīng)管42流向渦輪葉片間隙 控制裝置40的分配歧管50。如圖2中所示，氣體閥44和用來控制渦輪葉片末端間隙CL的沖擊的熱控制氣體36的量由控制器48控制。 控制器48是常被稱為全權(quán)數(shù)字電子控制(FADEC)的數(shù)字電子發(fā)動(dòng)機(jī) 控制系統(tǒng)，且如果需要的話，其控制沖擊在向前和向后的熱控制環(huán)84， 86上的熱控制氣體36的量和溫度，并從而控制渦輪葉片末端間隙CL。到軸向氣體供應(yīng)管42的氣體供應(yīng)入口 19位于出口導(dǎo)向葉片17 的下游，該出口導(dǎo)向葉片17布置在風(fēng)扇14下游的風(fēng)扇旁路管15中。 分配歧管50環(huán)繞著高壓渦輪22的一部分。歧管50包括環(huán)形的供應(yīng) 管54,其將冷卻氣體分配給多個(gè)管座裝置57的多個(gè)氣室56,從這里 冷卻氣體被分配給如圖2和圖3中所示的圍繞著發(fā)動(dòng)機(jī)軸線8的多個(gè) 環(huán)形噴射管60。在后文稱為ACC流動(dòng)才莫型92的算法或數(shù)學(xué)計(jì)算間隙 主動(dòng)控制流動(dòng)^^莫型用來控制渦輪葉片末端間隙CL，該流動(dòng)才莫型存儲(chǔ) 在控制器48中并在其中運(yùn)行。ACC流動(dòng)模型92基于發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)部分的物理 特性?？刂破?8根據(jù)計(jì)算ACC流動(dòng)模型92向氣體閥44發(fā)送閥位置 信號(hào)，以控制熱控制氣體36的總量。氣體閥44根椐閥位置信號(hào)以增 量打開。ACC流動(dòng);f莫型92可至少部分地基于葉片末端劣化(blade tip deterioration)DT(圖4中所示)的計(jì)算值。徑向葉片末端間隙CL包括當(dāng) 發(fā)動(dòng)機(jī)在正在增加的時(shí)間和循環(huán)數(shù)量期間使用時(shí)正在增加的葉片末 端劣化DT量。在此處所示的示范性實(shí)施例中，考慮到葉片末端劣化DT的量以 及測(cè)得的實(shí)時(shí)或瞬態(tài)間隙葉片末端間隙CL, ACC流動(dòng)才莫型92包>^附 加的磨損項(xiàng)。此葉片末端間隙在此處將被稱為測(cè)得間隙。確定葉片末 端劣化DT的量的間隙模型程序CLM在FADEC中作為ACC流動(dòng)模 型92的一部分運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，間隙才莫型程序CLM在FADEC 中后臺(tái)g行。間隙模型程序CLM還用于根據(jù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)部分物理特性的 第 一組發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)來確定合成的實(shí)時(shí)或瞬態(tài)葉片末端間隙。第一 組發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)典型地包括，但不限于，轉(zhuǎn)子和定子時(shí)間常數(shù)，測(cè)得的鐵芯轉(zhuǎn)子速度(N2),氣流，溫度和壓力，從節(jié)氣門移動(dòng)后的時(shí)間， 以及海拔高度。在此處此間隙將被稱為合成或計(jì)算間隙。根據(jù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)部分物理特性的第二組發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)，間隙沖莫型程序CLM還計(jì)算或確定一個(gè)所需的葉片末端間隙(此處稱為要求間隙)的列表。 第二組發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)和/或物理特征典型地包括，但不限于，測(cè)得的鐵芯轉(zhuǎn)子速度(N2);環(huán)境條件下的總氣體溫度TAT，以及海拔高度。 此間隙在此處將稱為要求間隙。過去，典型地將瞬態(tài)葉片末端間隙用作當(dāng)前間隙，并將其不斷地 和要求間隙比較，且氣體閥44按迭代過程進(jìn)行調(diào)整，直至這兩個(gè)間 隙大體上匹配。此處公開的一種用來操作間隙主動(dòng)控制系統(tǒng)12的方 法使用測(cè)得的間隙值，并且，在此處所示的更具體的方法中，該方法 將測(cè)得的間隙值和計(jì)算間隙以及要求間隙一起4吏用。圖2所示的是由向前和向后的外殼鉤狀物68和70連接到HPT 22 的徑向外部外殼66之上的第一渦輪定子裝置64。定子裝置64包括環(huán) 形分段的定子護(hù)罩72,其具有由向前和向后的護(hù)罩鉤狀物74， 76安 裝到第一渦輪定子裝置64的環(huán)形分段護(hù)罩支撐物80之上的護(hù)罩段 77。護(hù)罩72圍繞著轉(zhuǎn)子30的渦輪葉片34的葉片末端82,并幫助減 少氣流在葉片末端82周圍泄漏。間隙主動(dòng)控制系統(tǒng)12用來使葉片末 端82和護(hù)罩72之間的徑向葉片末端間隙CL最小化，尤其是在發(fā)動(dòng) 機(jī)10的巡航工作期間。通過將熱控制氣體，典型地是冷卻氣體，吹 到或沖擊到支撐定子護(hù)罩的外部或內(nèi)部渦輪外殼上，也可影響間隙主 動(dòng)控制。間隙主動(dòng)控制系統(tǒng)12結(jié)合了多傳感器間隙探測(cè)器1來測(cè)量 葉片末端82和護(hù)罩72之間的徑向葉片末端間隙CL。此處所示的探 測(cè)器1為電容探測(cè)器。圖3和4中所示的是形式為哺聲末端的葉片末端82,其具有從徑 向向外的面壁131徑向地伸出，并在外圍環(huán)繞徑向向外的面壁131的 哺聲末端壁129,此末端壁129在其中形成喻聲末端空腔133。嘯聲 末端壁129包括壓力側(cè)壁部分和吸力側(cè)壁部分116, 118，它們指示轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)方向DROT。冷卻孔59用于冷卻該葉片末端82。在圖4的橫截面中示意性所示的多傳感器間隙探測(cè)器1的示范性 實(shí)施例，該探測(cè)器具有安裝在外殼4中的第一傳感器和第二傳感器2， 3。探測(cè)器1設(shè)計(jì)用來在轉(zhuǎn)子部件正在旋轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)量分別在第一傳感 器和笫二傳感器2, 3和轉(zhuǎn)子部件上的某個(gè)位置(在此處所示為渦輪葉 片34的葉片末端82)之間的第一和第二徑向或縱向距離Dl, D2。由 于探測(cè)器1在此處所示為具有兩個(gè)傳感器，它可稱為雙傳感器間隙探 測(cè)器1。第一傳感器和第二傳感器2， 3之間沿縱向地隔開縱向偏移量Y, 且橫向地隔開橫向偏移量X。因此，分別在第一傳感器和第二傳感器 2， 3與轉(zhuǎn)子30上的點(diǎn)P之間的第一距離和第二距離Dl和D2總是有 差別的，且這種第 一距離和第二距離之間的差別應(yīng)該為縱向偏移量Y。 此處所示的探測(cè)器1用來測(cè)量葉片末端82和定子護(hù)罩72之間的間隙， 且更具體地，用來測(cè)量哺聲末端壁129的壓力側(cè)壁部分和吸力側(cè)壁部 分116, 118之間的間隙。通過測(cè)量轉(zhuǎn)子的相對(duì)無(wú)磨損部分(如葉片末 端82的徑向向外的面壁131)的第一距離和第二距離Dl和D2，可實(shí) 時(shí)地對(duì)該探測(cè)器不斷地校準(zhǔn)。此處所示的第二傳感器3為電容傳感器。帶有兩個(gè)或更多縱向隔開或偏移傳感器來測(cè)量間隙的間隙探測(cè) 器使得當(dāng)每個(gè)葉片末端82經(jīng)過探測(cè)器時(shí)能夠?qū)﹂g隙主動(dòng)控制系統(tǒng)12 進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，并且也有利于對(duì)電子器件的溫度影響以及安裝變化性 進(jìn)行補(bǔ)償。使用間隙探測(cè)器1進(jìn)行的直接間隙測(cè)量允許探測(cè)葉片末端 損耗DT(由于摩擦、氧化或腐蝕)。導(dǎo)致渦輪效率降低的此葉片末端損 耗DT可通過進(jìn)一步調(diào)節(jié)由間隙主動(dòng)控制系統(tǒng)控制的沖擊冷卻流來抵 消或解決，從而有效地抵消渦輪效率降低的影響，并提升發(fā)動(dòng)機(jī)的效 率和連續(xù)使用時(shí)間(time-on-wing)壽命?？蓢@外殼變化的間隙可由于轉(zhuǎn)子和/或定子部件的有差別軸對(duì) 稱增長(zhǎng)而變化，或由于外殼相對(duì)轉(zhuǎn)子的非軸3于稱偏移或變形而變化。 在后一種情況中，當(dāng)在傳感器位置間隙正在增加時(shí)，間隙可實(shí)際上局部地減小。這引入了這樣的風(fēng)險(xiǎn)，即，當(dāng)葉片末端在不同的時(shí)鐘位置 摩擦?xí)r，通過推動(dòng)基于傳感器讀數(shù)的間隙合攏，間隙控制系統(tǒng)會(huì)引入 不穩(wěn)定的摩擦。又從外殼對(duì)位于葉片末端和位于葉片上另 一個(gè)徑向位 置處的間隙所進(jìn)行的測(cè)量可以用來測(cè)量如圖4中所示的葉片末端的高度H，以及葉片末端損耗DT的數(shù)量。高度H從哺聲末端空腔133的 徑向向外的面壁131上測(cè)得。此測(cè)得高度的變化將指示摩擦何時(shí)發(fā)生， 并可用來防止不穩(wěn)定的葉片摩擦。使用這些由探測(cè)器測(cè)得的葉片末端 間隙CL結(jié)合軸承接近探測(cè)器數(shù)椐所指示的葉片末端間隙數(shù)據(jù)，可對(duì) 由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)導(dǎo)致的間隙合攏進(jìn)行評(píng)價(jià)，并最小化所引起的摩 擦。FADEC中的程序已經(jīng)將振動(dòng)振幅視為由發(fā)動(dòng)機(jī)中其它位置的地 震探測(cè)器測(cè)得，并使用該數(shù)據(jù)來探測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作具有的可能問題(例 如軸承磨損，葉片F(xiàn)OD,等。)。圖5中所示的是如探測(cè)器1的第一傳感器和第二傳感器2， 3測(cè) 得的示范性第一和第二電容波形信號(hào)S1， S2。第一和第二電容波形信 號(hào)S1， S2的特征在于第一和第二波形Wl， W2。第一波形W1具有 第一吸力和壓力側(cè)波峰P1S， P1P，它們帶有第一波谷，其具有位于 兩個(gè)側(cè)波峰之間的第一波谷底Bl。第二波形W2具有第二吸力和壓力 側(cè)波峰P2S， P2P，它們帶有第二波谷，其具有位于兩個(gè)側(cè)波峰之間 的第二波谷底B2。第一和第二最大信號(hào)讀數(shù)C1MAX和C2MAX是當(dāng)喻聲末端壁 129的吸力側(cè)壁部分118旋轉(zhuǎn)經(jīng)過探測(cè)器1的第一傳感器和第二傳感 器2， 3時(shí)的讀數(shù)。第一和笫二電容波形信號(hào)Sl, S2還進(jìn)一步分別以 具有笫一最小信號(hào)讀數(shù)C1MIN,且后面跟隨有第一最大信號(hào)讀數(shù) C1MAX的第一波形，以及具有第二最小信號(hào)讀數(shù)C2MIN，且后面跟 隨有第二最大信號(hào)讀數(shù)C2MAX的笫二波形作為特征。下面公式中護(hù) 罩或探測(cè)器1之間的距離D(在圖4中所示為第一距離和第二距離Dl 和D2),以及轉(zhuǎn)子上的任何特征，均可以^吏用類似下面的^^式計(jì)算出 來D-Kxf((Cl(特征)-ClMIN)/(C2(特征)-C2MIN))Cl(特征)是和轉(zhuǎn)子上的特征相關(guān)聯(lián)的信號(hào)讀數(shù)。再參考圖4，此 處所示的轉(zhuǎn)子特征包括嚏聲末端壁129的吸力側(cè)壁部分118。在吸力 側(cè)壁部分118旋轉(zhuǎn)經(jīng)過探測(cè)器1的第一傳感器和第二傳感器2， 3時(shí)， C1MAX， C2MAX與其相關(guān)聯(lián)。C1MIN、 C2MIN和葉片平臺(tái)39相關(guān)聯(lián)。其他相關(guān)聯(lián)的讀數(shù)用于第一波谷底和第二波谷底B1， B2。因此， 使用用于距離D的公式，對(duì)于每個(gè)葉片都可以計(jì)算出用于葉片末端 82和護(hù)罩72之間的葉片末端間隙CL的距離以及葉片末端高度H， 并且從而，可以計(jì)算出對(duì)于轉(zhuǎn)子每次旋轉(zhuǎn)的葉片末端損耗DT。葉片 末端高度H是從徑向向外的面壁131到嗡聲末端壁129的頂端137的 徑向距離。葉片末端高度H易受磨損影響，該磨損將初始高度減少與 葉片末端損耗DT相等的值。在探測(cè)器中使用多個(gè)傳感器(此處所示的是兩個(gè))允許當(dāng)每個(gè)葉片 末端經(jīng)過探測(cè)器時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)校驗(yàn)，并且也有利于對(duì)電子器件的 溫度影響以及安裝變化性進(jìn)行補(bǔ)償。間隙的直接測(cè)量允許對(duì)葉片末端 損耗(由于摩擦，氧化，或腐蝕)進(jìn)行探測(cè)。導(dǎo)致渦輪效率降低的此末 端損耗可通過如下方法來解決，即通過熱控制氣體36的量進(jìn)一步調(diào) 節(jié)沖擊或如此處所描繪的冷卻流，從而有效地抵消該功率降低并提升 效率和連續(xù)使用時(shí)間壽命。如圖6中所示，發(fā)動(dòng)機(jī)沿圓周地中心定位于發(fā)動(dòng)機(jī)軸線8附近， 此軸線也是如由護(hù)罩72的護(hù)罩圓周C72所描繪的定子或護(hù)罩72的設(shè) 計(jì)中心線，以及如由葉片末端圓周C82所描繪的轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)中心線。 通過渦輪葉片34的葉片末端82的一個(gè)單獨(dú)葉片末端的轉(zhuǎn)動(dòng)描繪了葉 片末端圓周C82。轉(zhuǎn)子可偏移從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子中心線偏移120。對(duì)于轉(zhuǎn) 子中心線偏移120圖示了葉片末端偏移圓周C082。轉(zhuǎn)子中心線偏移 120在此處用極坐標(biāo)定義，其定義為在角偏移角度A3處從設(shè)計(jì)中心線或發(fā)動(dòng)機(jī)軸線8開始測(cè)得的半徑DR的變化，所述角偏移角度A3 是在離位于定子或護(hù)罩72頂部(如由護(hù)罩圓周C72所描繪)的外殼的0 度角處開始達(dá)某一時(shí)鐘位置A時(shí)測(cè)得的(以角度或弧度為單位)。當(dāng)轉(zhuǎn)子偏移時(shí)，由于轉(zhuǎn)子和定子部件的有差別軸對(duì)稱增長(zhǎng)，或由 于外殼相對(duì)轉(zhuǎn)子的非軸對(duì)稱偏移或變形，外殼周圍特定時(shí)鐘位置處的 葉片末端間隙CL可變化。在后一種情況中，當(dāng)某個(gè)間隙探測(cè)位置處 的間隙顯示為正在增加時(shí)，間隙可實(shí)際上局部地減小。這引入了這樣 的風(fēng)險(xiǎn)，即，當(dāng)葉片末端在不同的時(shí)鐘位置摩擦?xí)r，通過推動(dòng)基于位 于單獨(dú)位置的單個(gè)傳感器的間隙合攏，間隙控制系統(tǒng)會(huì)引入不穩(wěn)定的 摩擦。半徑DR的變化和角偏移角度A3可通過使用兩個(gè)或更多上述的 間隙探測(cè)器來計(jì)算。此處所示的方法分別使用在角度上隔開的第 一和 第二多傳感器間隙探測(cè)器Pl， P2，如圖6中所示。探測(cè)器可隔開90 度或更大的度數(shù)，但不能為180度，因?yàn)槟菚r(shí)它們會(huì)彼此相對(duì)。此處 所示的探測(cè)器隔開135度。如果一個(gè)探測(cè)器置于發(fā)動(dòng)^/L或護(hù)罩的底部 B，對(duì)應(yīng)A^80度，則在護(hù)罩或定子底部的積水會(huì)損壞探測(cè)器。使用上述方法，對(duì)于單獨(dú)的葉片，第一葉片末端間隙和笫二葉片 末端間隙Cl， C2可以分別由笫一間隙探測(cè)器和第二間隙探測(cè)器P1， P2分別在圍繞外殼的笫 一 時(shí)鐘位置和第二時(shí)鐘位置Al, A2進(jìn)行測(cè)量。 名義間隙CNOM設(shè)置為笫一葉片末端間隙和笫二葉片末端間隙Cl, C2的平均值。使用下面兩個(gè)方程式，可以計(jì)算出半徑DR的變化和角 偏移角度A3。Cl = CNOM - (DR x cos(A3-Al》C2 = CNOM - (DR x cos(A3-A2》由于有兩個(gè)方程式和兩個(gè)未知值(DR和A3),因此可以確定半徑 DR的變化和角偏移角度A3 。如上文的解釋，在葉片末端位置的間隙測(cè)量以及又從外殼對(duì)葉片 上的另 一個(gè)位置的間隙測(cè)量可用來測(cè)量葉片末端高度。此測(cè)得高度的變化顯示摩擦何時(shí)發(fā)生，并可以用來防止不穩(wěn)定的葉片摩擦。通過使 用這些間隙數(shù)據(jù)，結(jié)合軸壽義接近探測(cè)器數(shù)據(jù)，還可對(duì)由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)或振 動(dòng)所導(dǎo)致的間隙合攏進(jìn)行評(píng)價(jià)，并最小化所引起的摩擦。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間，使用下文中稱為ACC流動(dòng)模型92的算法或 數(shù)學(xué)計(jì)算間隙主動(dòng)控制流動(dòng)模型來控制渦輪葉片末端間隙CL。 ACC 流動(dòng)模型92存儲(chǔ)在控制器48中并在其中運(yùn)行。ACC流動(dòng)模型92基 于發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)部分的物理特性。控制器48根據(jù)計(jì) 算ACC流動(dòng)模型92向氣體閥44發(fā)送閥位置信號(hào)，以控制熱控制氣 體36的總量。氣體閥44根據(jù)閥位置信號(hào)以增量打開。ACC流動(dòng)模型 92至少部分地基于葉片末端劣化DT的計(jì)算值。徑向葉片末端間隙 CL包括當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在增長(zhǎng)的時(shí)間和循環(huán)數(shù)量期間使用時(shí)葉片末端劣化 DT的增長(zhǎng)量。在此處所示的示范性實(shí)施例中，考慮到葉片末端間隙 磨損DT的量，ACC流動(dòng)模型92包括附加的磨損項(xiàng)。確定葉片末端 劣化DT的量的間隙模型程序CLM在FADEC中作為ACC流動(dòng)模型 92的一部分運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，間隙才莫型程序CLM在FADEC中 后臺(tái)運(yùn)行。在圖7A到7C中顯示了一個(gè)流程圖，其概述了用于計(jì)算并發(fā)送 閥位置信號(hào)以控制用于間隙主動(dòng)控制的氣體閥44的示范性邏輯。來 自第一間隙探測(cè)器和第二間隙探測(cè)器PI, P2(如果使用了多于兩個(gè)探 測(cè)器，則還有更多)中每個(gè)探測(cè)器的第一傳感器和笫二傳感器2, 3的 信號(hào)從探測(cè)器發(fā)送到接口盒，該接口盒用作信號(hào)處理器52(如圖1中 所示)，在此處按照上述方式，對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化且對(duì)探測(cè)器進(jìn)行校準(zhǔn)， 如圖7A中方塊300所示。使用類似下面的公式，對(duì)護(hù)罩或探測(cè)器1 和每個(gè)葉片的葉片末端之間的距離D進(jìn)行計(jì)算，以獲得對(duì)于每個(gè)葉片 相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)每次轉(zhuǎn)動(dòng)的間隙CL和葉片高度H:D二Kxf((Cl(葉片末端或壁131)-ClMIN)/(C2(葉片末端或壁131) - C2MIN》高度H是從嗡聲末端空腔133的徑向向外的面壁131開始測(cè)量 的。在方塊310中，對(duì)一個(gè)葉片計(jì)算出間隙的1000轉(zhuǎn)移動(dòng)平均數(shù)并 發(fā)送給框A。在方塊320中該邏輯還包括對(duì)每個(gè)葉片測(cè)量間隙，且然后在方塊 330中對(duì)每個(gè)葉片計(jì)算100轉(zhuǎn)移動(dòng)平均數(shù)，并在方塊340中針對(duì)11= 1葉分析。同步振動(dòng)是具有等于轉(zhuǎn)子速度的頻率的真毒，例如，在6000 rpm,同步振動(dòng)將具有的頻率為(6000轉(zhuǎn)/分)/(60秒/分鐘)=100圏/秒= 100 Hz。探測(cè)器和葉片之間的測(cè)得間隙對(duì)所有葉片應(yīng)該大體上恒定。 對(duì)所有葉片的測(cè)得間隙分布所實(shí)施的傅立葉分析針對(duì)一個(gè)1/轉(zhuǎn)分量進(jìn) 行檢查，該分量是同步振動(dòng)振幅的估計(jì)。在方塊350中，從測(cè)得的間隙對(duì)一個(gè)葉片的測(cè)得間隙實(shí)施了傅立 葉分析。在方塊360中在每個(gè)探測(cè)器上識(shí)別出一個(gè)環(huán)繞轉(zhuǎn)子的n = 1 的間隙，并將其用作每個(gè)探測(cè)器上的NSV(非同步振動(dòng))振幅的指標(biāo)。 來自方塊340和360的結(jié)果發(fā)送到框B。 NSV振幅是探測(cè)器上振幅的 矢量和。NSV是非同步振動(dòng)(即可不與轉(zhuǎn)子速度直接相關(guān)的振動(dòng))。使用來自方塊300的數(shù)據(jù)，在方塊370中對(duì)每個(gè)葉片計(jì)算出基于 來自探測(cè)器的測(cè)得數(shù)據(jù)的葉片末端高度H。使用發(fā)動(dòng)機(jī)最初連續(xù)1000 轉(zhuǎn)的平均值，在末端間隙小于基礎(chǔ)間隙(此處所示為0.050英寸或50 毫米)的情況下，對(duì)每個(gè)葉片計(jì)算出初始基礎(chǔ)或初始平均葉片末端高度 H。在方塊380中對(duì)每個(gè)葉片計(jì)算出葉片末端高度H的1000轉(zhuǎn)移動(dòng)平 均數(shù)，并與框370中計(jì)算的基礎(chǔ)或初始平均值比較。對(duì)指示摩擦的葉 片極限數(shù)(此處所示為5個(gè)或更多的葉片)，小于該初始平均值的葉片 末端高度H的移動(dòng)平均數(shù)限定或指示摩擦條件。如果在方塊390中探測(cè)到摩擦，程序前進(jìn)到方塊D，如果在方塊 390中沒有探測(cè)到摩擦，程序前進(jìn)到方塊400。方塊400確定是否已 在10,000轉(zhuǎn)的移動(dòng)時(shí)間期間探測(cè)到摩擦，且如果沒有，程序前進(jìn)至方塊C。如果方塊400確定已在10,000轉(zhuǎn)的移動(dòng)時(shí)間期間探測(cè)到摩擦， 其得出方塊410中的結(jié)論，即沒有顯示出在FADEC中對(duì)間隙主動(dòng)控 制的改變。這意味著控制器48不必向氣體閥44發(fā)出改變閥位置信號(hào) 來增加或減小熱控制氣體36的總量。圖7B顯示了如此處所示的在控制器48或FADEC中所執(zhí)行邏輯 的部分。通過CAN總線(控制器區(qū)域網(wǎng)總線)將來自接口盒的數(shù)據(jù)發(fā)送 給FADEC。從方塊A出發(fā)，在框500中對(duì)來自兩個(gè)雙傳感器探測(cè)器 的測(cè)得間隙彼此進(jìn)行相似性比較。如果測(cè)得間隙確定為相似，則程序 前進(jìn)到框560,在此框中計(jì)算出靜態(tài)的n = 1和n-O的間隙。對(duì)11=1 和n = 0的間隙的計(jì)算分別^Jt轉(zhuǎn)子和定子的中心線一致及4叚定轉(zhuǎn)子 中心線從定子中心線偏移。如上所述，使用以下兩個(gè)方程式，對(duì)兩個(gè) 探測(cè)器，可確定兩個(gè)未知值DR和A3，以及半徑DR的變化以及角偏 移角度A3。CNOM - Cl = (DR x c。s(A3 - Al)) CNOM - C2 = (DR x cos(A3 _ A2》如果使用了更多的探測(cè)器，還可使用其他統(tǒng)計(jì)學(xué)方法(即最小乘 方擬合)。使用這些間隙和偏移，在框560中計(jì)算出靜態(tài)的n = l和11 = 0的 間隙。N二0間隙，即0>=0),是如果轉(zhuǎn)子和定子的中心線一致(則環(huán) 繞圓周的間隙將恒定)時(shí)要測(cè)量的間隙。N二l間隙，即C(n-l)，是在 4叚定轉(zhuǎn)子中心線偏離定子中心線達(dá)上述DR和A3值時(shí)環(huán)繞圓周的間 隙變化。在框580中計(jì)算出最小間隙，該框顯示最小間隙MnClr.= C(n=0)-C(n=l)。在框500中，如果確定測(cè)得的間隙不相似，則程序前進(jìn)到框510, 在其中將來自雙傳感器探測(cè)器每個(gè)探測(cè)器的平均測(cè)得間隙與來自在 FADEC中運(yùn)行的ACC分析流動(dòng)才莫型92的計(jì)算間隙進(jìn)行比較。方框520查詢來自ACC流動(dòng)模型92的計(jì)算間隙是否與方塊510中來自一 個(gè)探測(cè)器的測(cè)得間隙的平均值一致，如果不一致，程序的這個(gè)分支前 進(jìn)到方塊E，而如果一致，則程序前進(jìn)到方塊540。如果方塊520中 的查詢確定ACC流動(dòng)^t型和來自方塊510的測(cè)得間隙平均值一致， 則程序繼續(xù)把由探測(cè)器測(cè)得的經(jīng)過確認(rèn)的葉片末端間隙用作最小值， 并將該確認(rèn)的葉片末端測(cè)得間隙傳送到方塊590和方塊550。在方塊550中，對(duì)每次飛行或循環(huán)，使用來自方塊540或560的 數(shù)據(jù)從測(cè)得間隙計(jì)算并記錄一次平均巡航間隙。在方塊570中，該平 均巡航間隙用來調(diào)節(jié)分析磨損才莫型，此模型用來計(jì)算在ACC流動(dòng)才莫 型92中使用的葉片末端劣化DT的值，該ACC流動(dòng)才莫型92用來確定 當(dāng)前間隙計(jì)算。框590使用在框580中算出的最小間隙，或?qū)碜钥?540的作為最小值的確認(rèn)的葉片末端間隙來設(shè)定當(dāng)前間隙，然后將其 繼續(xù)發(fā)送到框F。當(dāng)前間隙是在確定對(duì)氣體閥44的調(diào)節(jié)中所使用的間 隙。如果在方塊400中在IO，OOO轉(zhuǎn)的移動(dòng)時(shí)間期間沒有探測(cè)到摩擦， 且程序前進(jìn)到方塊C,則方塊600確定當(dāng)前要求間隙是否處于計(jì)算要 求間隙的預(yù)定百分比(所示為5%)范圍內(nèi)，該計(jì)算要求間隙在運(yùn)行于 FADEC中的ACC流動(dòng)模型92中計(jì)算。如果當(dāng)前要求間隙處于預(yù)定 百分比范圍內(nèi)，則在方塊610中將當(dāng)前要求間隙設(shè)置成ACC流動(dòng)模 型92中計(jì)算的計(jì)算要求間隙。如果當(dāng)前要求間隙不處于預(yù)定百分比 范圍內(nèi)，則如方塊620中所示，用預(yù)定的要求減小百分比(此處所示為 1。/。)減小當(dāng)前要求間隙。在方塊390中如果探測(cè)到摩擦，且程序已前進(jìn)到方塊D，則如方 塊630所示，將要求間隙設(shè)置成預(yù)定要求增加百分比(此處設(shè)置成當(dāng)前 要求間隙的110%)。來自方塊610， 620,或630的要求間隙，加上來 自方塊590的當(dāng)前間隙一起發(fā)送到方塊F。在要求間隙已經(jīng)在方塊630 中設(shè)置成當(dāng)前要求間隙的110%之后，程序在方塊640中對(duì)高壓轉(zhuǎn)子 速度(N2),環(huán)境條件下總氣體溫度(TAT)，海拔高度(Alt)，以及來自運(yùn)行在FADEC中的ACC流動(dòng)模型92的ACC模型要求間隙的當(dāng)前值進(jìn) 行評(píng)估，然后前進(jìn)到方塊G。從方塊B開始，如方塊650中所示，對(duì) 兩個(gè)探測(cè)器計(jì)算出NSV振幅(探測(cè)器上振幅的矢量和)。然后在方塊 660中使用NSV和同步振動(dòng)振幅對(duì)振動(dòng)進(jìn)行評(píng)估。圖7C顯示了如此處所示的在控制器48或FADEC中執(zhí)行的邏輯 的剩余部分。從方塊E開始，如果在方塊520中ACC流動(dòng)模型和在 方塊510中來自兩個(gè)雙傳感器探測(cè)器中任意一個(gè)探測(cè)器的測(cè)得間隙平 均值不一致，則在方塊700中，程序使用葉片末端損耗DT將當(dāng)前間 隙設(shè)置成來自分析性ACC流動(dòng)模型92的計(jì)算間隙。從方塊F和方塊 700開始，邏輯確定在方塊710中要求間隙是否等于當(dāng)前間隙。如果 在方塊710中要求間隙等于當(dāng)前間隙，則邏輯前進(jìn)到方塊730，并且 不改變氣體閥44設(shè)置。如果在方塊710中要求間隙不等于當(dāng)前間隙， 則邏輯前進(jìn)到方塊720，并根據(jù)基礎(chǔ)程序邏輯調(diào)節(jié)氣體閥44。在已經(jīng) 確定存在摩擦的情況下，邏輯程序從方塊G前進(jìn)到方塊740,在其中 針對(duì)那些當(dāng)前條件，ACC模型要求間隙被增加以防止將來的摩擦。在雖然，在此處已對(duì)那些被認(rèn)為是本發(fā)明的優(yōu)選及示范性實(shí)施例進(jìn) 行了描述，但由于此處的教導(dǎo)，對(duì)本發(fā)明的其他更改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人 員應(yīng)該是顯而易見的，因此，所有屬于本發(fā)明真實(shí)精神和范圍之內(nèi)的 此類更改都應(yīng)受所附的權(quán)利要求的保護(hù)。因此，要求保護(hù)的為如所附權(quán)利要求所限定的發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括至少一個(gè)多傳感器間隙探測(cè)器(1)，在所述間隙探測(cè)器(1)中的至少第一傳感器和第二傳感器(2，3)，所述第一傳感器和第二傳感器(2，3)沿縱向且沿橫向地隔開，并且所述第一傳感器和第二傳感器(2，3)可操作，用來測(cè)量分別在所述傳感器與同所述傳感器沿縱向地隔開的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(30)之間的第一距離和第二距離(D1，D2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括 安裝在所述轉(zhuǎn)子(30)周邊上的渦輪葉片(34),所述葉片(34)的徑向外側(cè)葉片末端(82)， 圍繞著所述葉片末端(82)的環(huán)形定子護(hù)罩(72),并且 所述第一傳感器和第二傳感器(2,3)可操作，用來測(cè)量分別在所述 傳感器與所述葉片末端(82)之間的第 一距離和第二距離(Dl ,D2)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，還包括 所迷葉片末端(82)為哺聲末端，其具有哺聲末端壁(129)，所述嗡聲末端壁(129)從徑向向外的面壁(131)徑向向外地延伸，并在外圍環(huán)繞 所述徑向向外的面壁(131)，所述哺聲末端壁(129)在其中形成了哺聲末 端空腔(133),并且所述第一傳感器和第二傳感器(2，3)還可操作，用來測(cè)量分別在所 述傳感器與所述徑向外側(cè)葉片末端(82)的嘯聲末端壁(129)的頂端(137) 之間的第 一距離和第二距離(D 1 ,D2)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，還包括，所述第 一傳感器和第二傳感器(2,3)還可操作，用來測(cè)量分別在所迷傳感器與 所述徑向向外的面壁(131 )之間的第 一距離和第二距離(D 1 ,D2)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，還包括 用來控制熱控制氣體(36)的氣體閥(44)，所述熱控制氣體(36)用來調(diào)節(jié)所述葉片末端(82)和所述定子護(hù)罩(72)之間的間隙(CL),所述第一傳感器和第二傳感器(2,3)可操作地連接到控制器(48) 上，用來將指示所述第 一距離和第二距離(Dl,D2)的信號(hào)發(fā)送到所述控 制器(48),并且所述控制器(48)可操作地連接到所述氣體閥(44),以調(diào)節(jié)、打開 和關(guān)閉所述氣體閥(44)。
6. —種裝置，包括在角度上隔開的至少第一多傳感器間隙探測(cè)器和第二多傳感器 間隙探測(cè)器(P1， P2),在每個(gè)所述間隙探測(cè)器(l)中的至少第一傳感器和第二傳感器(2,3)，所迷第一傳感器和第二傳感器(2，3)沿縱向且沿橫向地隔開， 所述第一傳感器和第二傳感器(2，3)可操作，用來測(cè)量分別在所述傳感器與同所述傳感器沿縱向地隔開的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(30)之間的第 一距離和第二距離(D1，D2),安裝在所述轉(zhuǎn)子(30)周邊上的渦輪葉片(34),所述葉片(34)的徑向外側(cè)葉片末端(82),圍繞著所述葉片末端(82)的環(huán)形定子護(hù)罩(72),并且所述第 一傳感器和第二傳感器(2,3)可操作，用來測(cè)量所述傳感器和所迷葉片末端(82)之間的笫 一距離和第二距離(Dl ,D2)。
7. —種方法，包括使用至少一個(gè)多傳感器間隙探測(cè)器(l)來確 定旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(30)與圍繞著所述轉(zhuǎn)子的定子(72)之間的間隙(CL),所述多 傳感器探測(cè)器(l)具有至少沿縱向且沿橫向地隔開的笫一傳感器和第 二傳感器(2,3),以測(cè)量分別在所述第一傳感器和第二傳感器(2,3)與旋 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(30)之間的至少第 一距離和第二距離(Dl ，D2)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量包括，外側(cè)葉片末端(82)之間的第 一距離和第二距離(Dl,D2)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括，至少部 分地基于所述第 一距離和第二距離(D1,D2),來確定所述葉片末端(82) 的高度(H)的變化。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括，從對(duì)所 述葉片末端(82)的高度(H)變化的確定中，來確定摩擦。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所迷的方法，其特征在于，還包括，至少部 分地基于所述第 一距離和第二距離(Dl,D2)來調(diào)節(jié)熱控制氣體(36)，并 在間隙主動(dòng)控制系統(tǒng)(12)中使用所述熱控制氣體(36),所述間隙主動(dòng)控 制系統(tǒng)(12)用于控制在所述葉片末端(82)與圍繞著所述渦輪葉片(34) 的葉片末端(82)的環(huán)形定子護(hù)罩(72)之間的渦輪葉片末端間隙(CL)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括 所述對(duì)熱控制氣體(36)的調(diào)節(jié)還基于所需的葉片末端間隙，以及將至少部分地基于所述第一距離和第二距離(D1，D2)的測(cè)得的末端間 隙與所述所需的葉片末端間隙進(jìn)行比較，所述對(duì)熱控制氣體(36)的調(diào)節(jié)還基于計(jì)算出的瞬態(tài)葉片末端間 隙，以及將所述測(cè)得的末端間隙和/或所述計(jì)算出的瞬態(tài)葉片末端間隙 與所述所需的葉片末端間隙相比較，并且將所述計(jì)算出的瞬態(tài)葉片末端間隙基于第一組發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)， 并且將所述所需的葉片末端間隙基于第二組發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括，從第 一組中選擇所述笫一組發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)，所述第一組包括轉(zhuǎn)子和定子 時(shí)間常數(shù)、測(cè)得的鐵芯轉(zhuǎn)子速度、氣流、溫度和壓力、從節(jié)氣門移動(dòng) 后的時(shí)間和海拔高度，以及從第二組中選擇所述第二組發(fā)動(dòng)機(jī)工作參 數(shù)，所述第二組包括測(cè)得的鐵芯轉(zhuǎn)子速度(N2)、環(huán)境條件下的總氣體 溫度和海拔高度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括，基于至 少第 一距離和第二距離(Dl ,D2)來確定轉(zhuǎn)子中心線偏移(120)。
全文摘要
本發(fā)明涉及多傳感器間隙探測(cè)器。具體而言，本發(fā)明公開了多傳感器間隙探測(cè)器(1)，其具有至少沿縱向且沿橫向隔開的第一傳感器和第二傳感器(2，3)，它們可用來測(cè)量分別在傳感器與縱向地隔開的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(30)之間的第一距離和第二距離(D1，D2)。傳感器可操作，用來測(cè)量徑向外側(cè)渦輪葉片末端(82)和圍繞著葉片末端(82)的環(huán)形定子護(hù)罩(72)之間的葉片末端間隙。葉片末端(82)可為嘯聲末端，且傳感器可操作，用來測(cè)量傳感器和嘯聲末端空腔內(nèi)嘯聲末端壁(129)和向外面壁(131)的頂端(137)之間的距離。探測(cè)器可以可操作地連接到控制器(48)，用來將指示第一距離和第二距離(D1，D2)的信號(hào)發(fā)送到控制器(48)，用于控制用于間隙主動(dòng)控制的氣體閥(44)?？墒褂脙蓚€(gè)或更多探測(cè)器來確定轉(zhuǎn)子中心線偏移(120)。
文檔編號(hào)G01B21/16GK101270976SQ20081008736
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月20日
發(fā)明者R·J·勒伊斯, R·J·阿爾伯斯, S·達(dá)斯古普塔, W·L·赫倫 申請(qǐng)人:通用電氣公司