用于監(jiān)控旋轉(zhuǎn)設(shè)備的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文中公開的主題涉及用于監(jiān)控旋轉(zhuǎn)設(shè)備中的部件的旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如為渦輪機(jī)組的旋轉(zhuǎn)設(shè)備具有一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件，例如軸、轉(zhuǎn)子、葉輪、壓縮機(jī)葉片、渦輪機(jī)葉片或機(jī)輪。旋轉(zhuǎn)部件的運(yùn)行參數(shù)可由諸如為旋轉(zhuǎn)速度和扭矩的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)進(jìn)行描述。不幸的是，諸如為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)雜機(jī)器會(huì)由于旋轉(zhuǎn)部件的尺寸、復(fù)雜性和精密度而使得監(jiān)控設(shè)備的使用復(fù)雜化。因此，在降低監(jiān)控設(shè)備的成本、尺寸、負(fù)載、應(yīng)力以及監(jiān)控設(shè)備對(duì)旋轉(zhuǎn)部件的總體影響的同時(shí)，改善對(duì)旋轉(zhuǎn)部件的監(jiān)控會(huì)是合乎要求的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]下文中概述了與原始要求保護(hù)的發(fā)明在范圍上相匹配的特定實(shí)施方式。這些實(shí)施方式并不旨在限制所要求保護(hù)的發(fā)明的范圍，相反，這些實(shí)施方式旨在僅提供對(duì)于本發(fā)明的可能形式的簡(jiǎn)短概述。事實(shí)上，本發(fā)明可涵蓋可能與下文中闡述的實(shí)施方式相似或不同的多種形式。
[0004]在第一實(shí)施方式中，一種系統(tǒng)包括第一單元式測(cè)量條帶，第一單元式測(cè)量條帶構(gòu)造成在第一軸向位置處固定在旋轉(zhuǎn)部件的周圍。第一單元式測(cè)量條帶包括第一組一個(gè)或更多個(gè)窗口，第一組一個(gè)或更多個(gè)窗口中的每一個(gè)窗口構(gòu)造成在第一軸向位置處對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)部件的第一相應(yīng)的切向位置，并且第一組一個(gè)或更多個(gè)窗口中的每一個(gè)窗口構(gòu)造成能夠經(jīng)由第一傳感器探測(cè)到。
[0005]進(jìn)一步地，所述第一單元式測(cè)量條帶包括第一長(zhǎng)度，所述第一長(zhǎng)度大致等于所述旋轉(zhuǎn)部件的周長(zhǎng)。
[0006]進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)包括一個(gè)或更多個(gè)卡箍，所述一個(gè)或更多個(gè)卡箍構(gòu)造成將所述第一單元式測(cè)量條帶固定在所述旋轉(zhuǎn)部件的周圍，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)卡箍中的每一個(gè)卡箍都包括緊固件。
[0007]進(jìn)一步地，所述第一單元式測(cè)量條帶構(gòu)造成在所述第一軸向位置處被經(jīng)由焊接、粘合材料或銅焊、或其任一組合固定在所述旋轉(zhuǎn)部件的周圍。
[0008]進(jìn)一步地，所述第一組一個(gè)或更多個(gè)窗口中的每一個(gè)窗口被沿所述第一單元式測(cè)量條帶均勻地間隔開。
[0009]進(jìn)一步地，所述第一組一個(gè)或更多個(gè)窗口被沿所述第一單元式測(cè)量條帶不均勻地間隔開。
[0010]進(jìn)一步地，所述第一組一個(gè)或更多個(gè)窗口包括第一窗口，所述第一窗口構(gòu)造成識(shí)別所述旋轉(zhuǎn)部件的基準(zhǔn)位置，并且所述第一窗口不同于所述第一組一個(gè)或更多個(gè)窗口中的其它窗口。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述第一組一個(gè)或更多個(gè)窗口包括位于所述第一單元式測(cè)量條帶中的一個(gè)或更多個(gè)凹部、所述一個(gè)或更多個(gè)凹部的一個(gè)或更多個(gè)邊緣、所述第一單元式測(cè)量條帶的一個(gè)或更多個(gè)凸起部分、一個(gè)或更多個(gè)織構(gòu)結(jié)構(gòu)、所述一個(gè)或更多個(gè)凸起部分的一個(gè)或更多個(gè)邊緣、或其任一組合。
[0012]進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)包括第二單元式測(cè)量條帶，所述第二單元式測(cè)量條帶在第二軸向位置處被固定在所述旋轉(zhuǎn)部件的周圍，其中，所述第二單元式測(cè)量條帶包括第二組一個(gè)或更多個(gè)窗口，所述第二組一個(gè)或更多個(gè)窗口中的每一個(gè)窗口構(gòu)造成在所述第二軸向位置處對(duì)應(yīng)于所述旋轉(zhuǎn)部件的第二相應(yīng)的切向位置，并且所述第二組一個(gè)或更多個(gè)窗口構(gòu)造成能夠經(jīng)由第二傳感器探測(cè)到。
[0013]進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)包括所述第一傳感器，其中所述第一傳感器包括渦流傳感器、電容傳感器、磁阻傳感器或其任一組合。
[0014]在第二實(shí)施方式中，一種系統(tǒng)包括第一單元式測(cè)量條帶，第一單元式測(cè)量條帶構(gòu)造成在第一軸向位置處固定在旋轉(zhuǎn)部件的周圍，其中，第一單元式測(cè)量條帶包括第一組一個(gè)或更多個(gè)窗口，并且第一組一個(gè)或更多個(gè)窗口中的每一個(gè)窗口構(gòu)造成在第一軸向位置處對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)部件的第一相應(yīng)的切向位置。該系統(tǒng)還包括第一傳感器，第一傳感器構(gòu)造成至少部分地基于第一旋轉(zhuǎn)傳感器從徑向方向探測(cè)到第一組一個(gè)或更多個(gè)窗口中的每一個(gè)窗口的時(shí)間來傳送第一運(yùn)行反饋。該系統(tǒng)還包括控制器，控制器聯(lián)接至第一傳感器并且構(gòu)造成至少部分地基于第一運(yùn)行反饋確定旋轉(zhuǎn)部件的運(yùn)行參數(shù)。
[0015]進(jìn)一步地,所述運(yùn)行參數(shù)包括旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速度、不均勻膨脹、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)或其任一組合。
[0016]進(jìn)一步地，所述第一組一個(gè)或更多個(gè)窗口包括第一窗口，所述第一窗口相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)部件的軸線是傾斜的，并且所述控制器構(gòu)造成至少部分地基于與所述第一窗口相對(duì)應(yīng)的第一運(yùn)行反饋確定所述旋轉(zhuǎn)部件的不均勻膨脹。
[0017]進(jìn)一步地，所述第一組一個(gè)或更多個(gè)窗口包括第一窗口和第二窗口，并且所述運(yùn)行參數(shù)包括旋轉(zhuǎn)方向的改變、旋轉(zhuǎn)速度的改變、不均勻膨脹的改變、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的改變、或其任一組合。
[0018]進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)包括:第二單元式測(cè)量條帶，所述第二單元式測(cè)量條帶構(gòu)造成在第二軸向位置處被固定在所述旋轉(zhuǎn)部件的周圍，其中，所述第二單元式測(cè)量條帶包括第二組一個(gè)或更多個(gè)窗口，并且所述第二組一個(gè)或更多個(gè)窗口中的每一個(gè)窗口構(gòu)造成在所述第二軸向位置處對(duì)應(yīng)于所述旋轉(zhuǎn)部件的第二相應(yīng)的切向位置；以及第二傳感器，所述第二傳感器構(gòu)造成至少部分地基于所述第二傳感器探測(cè)到所述第二組一個(gè)或更多個(gè)窗口中的每一個(gè)窗口的時(shí)間來傳送第二運(yùn)行反饋；所述控制器聯(lián)接至所述第二傳感器并且構(gòu)造成至少部分地基于所述第二運(yùn)行反饋確定所述旋轉(zhuǎn)部件的運(yùn)行參數(shù)，所述運(yùn)行參數(shù)包括所述旋轉(zhuǎn)部件上的處于所述第一軸向位置與所述第二軸向位置之間的扭轉(zhuǎn)角度、所述旋轉(zhuǎn)部件上的處于所述第一軸向位置與所述第二軸向位置之間的扭矩或其任一組合。
[0019]進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)包括一個(gè)或更多個(gè)卡箍，所述一個(gè)或更多個(gè)卡箍構(gòu)造成將所述第一單元式測(cè)量條帶固定在所述旋轉(zhuǎn)部件的周圍，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)卡箍中的每一個(gè)卡箍都包括緊固件。
[0020]進(jìn)一步地，所述第一傳感器包括渦流傳感器、電容傳感器、磁阻傳感器或其任一組口 ο
[0021]在第三實(shí)施方式中，一種方法包括利用在第一軸向位置處固定在旋轉(zhuǎn)部件的周圍的第一單元式測(cè)量條帶確定旋轉(zhuǎn)部件的運(yùn)行參數(shù)。第一單元式測(cè)量條帶包括第一組一個(gè)或更多個(gè)窗口，第一組一個(gè)或更多個(gè)窗口中的每一個(gè)窗口構(gòu)造成在第一軸向位置處對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)部件的第一相應(yīng)的切向位置，并且第一組一個(gè)或更多個(gè)窗口中的每一個(gè)窗口構(gòu)造成能夠經(jīng)由第一傳感器徑向地探測(cè)到。
[0022]進(jìn)一步地，所述第一組一個(gè)或更多個(gè)窗口包括第一窗口和第二窗口，并且所述運(yùn)行參數(shù)包括旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速度、不均勻膨脹、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)方向的改變、旋轉(zhuǎn)速度的改變、不均勻膨脹的改變、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的改變、或其任一組合。
[0023]進(jìn)一步地，所述方法包括利用所述第一單元式測(cè)量條帶和所述第二單元式測(cè)量條帶確定所述旋轉(zhuǎn)部件上的位于所述第一軸向位置與第二軸向位置之間的扭矩、或者位于所述第一軸向位置與所述第二軸向位置之間的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、或者所述旋轉(zhuǎn)部件上的位于所述第一軸向位置與所述第二軸向位置之間的扭轉(zhuǎn)角度，其中，所述第二單元式測(cè)量條帶在所述第二軸向位置處被固定在所述旋轉(zhuǎn)部件的周圍，所述第二單元式測(cè)量條帶包括第二組一個(gè)或更多個(gè)窗口，所述第二組一個(gè)或更多個(gè)窗口中的每一個(gè)窗口構(gòu)造成在所述第二軸向位置處對(duì)應(yīng)于所述旋轉(zhuǎn)部件的第二相應(yīng)的切向位置，并且所述第二組一個(gè)或更多個(gè)窗口中的每一個(gè)窗口構(gòu)造成能夠經(jīng)由第二傳感器徑向地探測(cè)到。
【附圖說明】
[0024]當(dāng)參照附圖閱讀下列詳細(xì)說明時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，在整個(gè)附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的零件，其中:
[0025]圖1是示出了根據(jù)本公開的各方面的監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施方式的示意圖；
[0026]圖2是監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施方式的透視圖，該監(jiān)控系統(tǒng)在軸的周圍帶有測(cè)量條帶；
[0027]圖3是監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施方式的組裝圖，該監(jiān)控系統(tǒng)帶有卡箍(band)以將測(cè)量條帶固定至軸；以及
[0028]圖4是測(cè)量條帶的結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將描述本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)【具體實(shí)施方式】。在試圖提供對(duì)于這些實(shí)施方式的簡(jiǎn)要說明時(shí)，可能不會(huì)在說明書中對(duì)實(shí)際實(shí)施方案的所有特征進(jìn)行描述。應(yīng)該了解的是，在任一這種實(shí)際實(shí)施方案的研發(fā)過程中，如在任一工程或設(shè)計(jì)方案中，必須作出多種為實(shí)施方案所特有的決定以實(shí)現(xiàn)研發(fā)者的具體目的，例如服從與系統(tǒng)相關(guān)并與商業(yè)相關(guān)的約束條件，這在實(shí)施方案之間可能是不同的。此外，應(yīng)該了解的是，這種研發(fā)努力可能是復(fù)雜而耗時(shí)的，盡管如此，它對(duì)于受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言會(huì)是一種設(shè)計(jì)、加工和制造的常規(guī)任務(wù)。
[0030]當(dāng)介紹本公開的各個(gè)實(shí)施方式的元件時(shí)，冠詞“一”、“一種”、“該”和“所述”旨在指代存在元件中的一個(gè)或更多個(gè)。術(shù)語“包括”、“包含”和“具有”旨在指代包括在內(nèi)并且意指可能存在除所列元件之外的附加元件。
[0031]監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器將反饋提供至控制器(例如，基于處理器的工業(yè)控制器)，以確定旋轉(zhuǎn)部件的運(yùn)行參數(shù)(例如，旋轉(zhuǎn)參數(shù)、環(huán)境參數(shù))。例如，旋轉(zhuǎn)部件可包括諸如為渦輪機(jī)、壓縮機(jī)、泵、發(fā)電機(jī)、馬達(dá)或各種渦輪機(jī)組的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的軸、轉(zhuǎn)子、機(jī)輪、葉輪或旋轉(zhuǎn)葉片(例如，壓縮機(jī)或渦輪機(jī))?？捎杀O(jiān)控系統(tǒng)的傳感器探測(cè)到的一個(gè)或更多個(gè)窗口設(shè)置在旋轉(zhuǎn)部件的周圍。在相應(yīng)的傳感器感測(cè)到窗口時(shí)(例如，當(dāng)窗口橫過傳感器時(shí))，每個(gè)傳感器均將反饋提供至控制器。當(dāng)旋轉(zhuǎn)部件圍繞軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，控制器至少部分基于在一段時(shí)間內(nèi)接收到的反饋來確定運(yùn)行參數(shù)(例如，旋轉(zhuǎn)參數(shù))。在一些實(shí)施方式中，控制器可確定的旋轉(zhuǎn)參數(shù)包括但不限于旋轉(zhuǎn)速度、不旋轉(zhuǎn)、不均勻(例如，熱)膨脹和收縮、旋轉(zhuǎn)方向的改變、速度的改變、扭矩、扭轉(zhuǎn)角、扭矩的改變、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)或其任一