[發明專利]用于探測流體中能力變化的方法和裝置以及渦輪機

無效

• 申請號: 200980120926.1
• 申請日: 2009-04-02
• 公開（公告）號: CN102057263A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: U·尼爾森
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: G01K17/00
• 分類號: G01K17/00;G01K17/08;G01N25/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 薛峰

技術領域

本發明涉及用于探測流體中能力變化的方法。其進一步涉及用于探測流體中能力變化的裝置以及涉及渦輪機，尤其是燃氣渦輪機。

背景技術

為了使例如燃氣渦輪機中的冷卻和密封空氣系統正常地運行，必須小心選擇該空氣或所使用的其他流體的供應情況。一方面，供應壓力和流體(例如空氣)被用位置處的壓力之間小的差異意味著該循環的低損耗和較高的熱力學效率。另一方面，過低的壓力余量可以在非設計操作/負荷點處或該發動機部件在長的操作之后已經經歷磨損時引入不期望的流動特性變化。流動特性的這些不期望的變化可以具有減少或增加空氣流的形式，導致冷卻或密封效果降低。為了確定燃氣渦輪機運行中性能退化的原因，必須利用光學孔徑檢查儀技術對其進行徹底檢查，并且這幾乎總是需要將其拆卸成其最小部件。這是辛苦并且費時的工作，并且要保持燃氣渦輪機不能運轉。如果在不首先拆除燃氣渦輪機的情況下存在快速找出問題在哪里并且該問題大約如何嚴重的方法，則停工期將會減少并且可靠性和可用性性能將得到改善。

供應流體(例如空氣)當做冷卻或密封介質的實際效果取決于溫度，壓力和質量流量(例如速度)的組合。因此，必須組合地考慮全部因素。術語流體的″能力″在本文中被定義為溫度、壓力、質量流量和流體速度的組合。能力代表流體的流動特性。

在維護期間，燃氣渦輪機的檢查和拆卸如上所述是處理局部流動特性的不期望變化的一種手段。其他的可能是利用熱電偶對供氣的常規滯止溫度進行測量，對具體臨界區的壓力和/或溫度進行測量以觸發轉換到較高的壓力供應，例如利用閥進行可變質量流量控制，這取決于測量滯止溫度或滯止壓力。如果僅測量一個參數，則存在隱含的假定，即在壓力、溫度和質量流量之間總有直接且已知的關系，而這并不符合大多數的情況。

在US?3,754,201中，描述了一種熱敏性探測器，其包括和薄壁接觸的熱敏電阻，該薄壁面對被測量的流體。

在Lars?O.Lindqvist，UIf?E.Nilsson和Jonas?N.Hylén于1997年6月25日在佛羅里達奧蘭多的International?Gas?Turbine?&?Aeroengine?Congress?&?Exhibition發表的文章″Experimental?investigation?of?a?cooling?system?entrance?for?an?annular?gas?turbine?combustion?chamber″中，以及在UIf?E.Nilsson，Lars?O.Lindqvist，Ingemar?A.G.Eriksson和Jonas?N.Hylén于1998年6月25日在瑞典斯德哥爾摩的International?Gas?Turbine?&?Aeroengine?Congress?&?Exhibition發表的文章″Experimental?investigation?of?GTXlOO?combustor?liner?cooling?system″中，描述了被用于確定傳熱系數的實驗中的測量技術。

可以在US?2,972,885、US?3,352,154、US?3,500,686、US?5,339,688、US?3,798,967和EP?0?021?291中發現用于流量計中的基于在兩個不同位置處加熱流體和測量溫度的方法的變形。

在US?3,498,127、US?3,991,613和EP?0?569?129中描述了通過利用由運動流體圍繞的主體上的各部分加熱元件來確定流體的速度和方向。

In?US?4,061,029中描述了一種流分離探測器，其中，監測嵌入在暴露于流動流體的加熱表面中的相鄰熱電偶的溫度。

US?5,218,865、US?4,304,130和US?5,388,457描述了用于速度測量的熱風速儀設計的示例。

在US?4,418,568中描述了一種熱膜/漩渦氣流計，其包括用于質量流量測量的文丘里旁路。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供用于探測流動通道中的流體能力變化的方法。本發明的第二個目的在于提供用于通過確定流體的傳熱系數來探測流體能力變化的裝置。本發明的第三個目的在于提供一種有利的渦輪機。

第一個目的是通過如權利要求1所述的方法來實現的。第二個目的是通過如權利要求10所述的裝置來實現的。第三個目的通過如權利要求15所述的渦輪機來實現的。從屬權利要求限定了本發明進一步的改進。

本發明的用于探測流動通道中流體能力變化的方法包括如下步驟：