[發明專利]用于翼型件振動控制的系統和方法

在審

• 申請號: 201910795674.8
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110872953A
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 卡爾·勞倫斯·麥克馬洪;道格拉斯·洛倫·沃什伯恩
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/26
• 分類號: F01D5/26;F01D5/28;F01D9/02;F01D25/24;F01D19/00
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 肖華

大體提供一種用于翼型件振動控制的系統。該系統包括：翼型件，其包括鐵磁材料；以及靜態結構，其包括與翼型件的鐵磁材料相鄰的電磁體。還提供了一種用于控制渦輪機的翼型件處的振動的方法。該方法包括將鐵磁材料放置在翼型件處，將電磁體放置在與翼型件處的鐵磁材料相鄰的靜態結構處，并且經由靜態結構處的電磁體將電磁力施加到翼型件處的鐵磁材料。

技術領域

本主題大體涉及控制或抵消渦輪機振動。

背景技術

渦輪機(諸如燃氣渦輪發動機)包括轉子組件，在轉子組件處，渦輪轉子經由驅動軸聯接到壓縮機轉子。在這些轉子處的旋轉翼型件或葉片通常包括避免由于在一個或多個發動機階數(即，翼型件的旋轉速度的整數倍)處發生的空氣動力學激勵力而在翼型件處的同步振動或振動的結構。這種空氣動力學激勵可能是由于翼型件上游的尾流，例如由于靜止的翼型件，或定子，支柱，燃燒過程或入口變形(即，改變的或不對稱的入口幾何形狀)或顫動。

由于渦旋脫落，不穩定的流動分離或不穩定的尖端間隙流動，渦輪機進一步受到挑戰以承受或減輕流動不穩定性。這種流動不穩定性出現在與發動機順序不同的不同頻率處，并且可能與翼型件的固有頻率相互作用，例如導致非同步振動。

同步和非同步振動可以促進翼型件處的結構劣化，這可能最終導致葉片破裂，或者減少渦輪機需要昂貴的維修、大修或修理之前的時間段。

用于避免同步和非同步振動的已知方法和結構包括增加翼型件幾何形狀(例如，厚度)，重量或通常損害或以其他方式不利旋轉翼型件的空氣動力學性能的其他特征。這種損害通常會降低渦輪機效率，以追求改進的可操作性和結構壽命。

另外，在渦輪機和葉片設計期間，可以限制在渦輪機處的振動的理解，例如非同步振動。在渦輪機測試期間，通常可以理解對可能發生不希望的振動的頻率，轉子速度或空氣動力學條件的理解。雖然理解在測試期間可能發生這種不期望的振動的條件使得設計改變能夠減輕或消除對翼型件的這種振動或惡化，但是這種設計變化可能是昂貴的并且仍然導致損害或其他害處不利地影響渦輪機可操作性和性能的損失。此外，在渦輪機測試期間的這種理解可能是部分的，一旦渦輪機由最終用戶操作，導致進一步和更昂貴的理解、重新設計、修復或替換。

因此，需要用于避免渦輪機葉片處的同步和非同步振動的系統和方法，使得系統可以減輕或消除對渦輪機可操作性、性能和成本的損害。

發明內容

本發明的方面和優點將部分地在以下描述中闡述，或者可以從描述中顯而易見，或者可以通過實踐本發明來學習。

本公開的一個方面涉及一種用于翼型件振動控制的系統。該系統包括：翼型件，其包括鐵磁材料；以及靜態結構，其包括與翼型件的鐵磁材料相鄰的電磁體。

在各種實施例中，靜態結構包括直接與翼型件相鄰的定子翼型件。在一個實施例中，電磁體設置在包括定子翼型件的靜態結構的后緣尖端處。

在更多實施例中，靜態結構包括圍繞翼型件的殼體。在一個實施例中，電磁體設置在包括殼體的靜態結構處，殼體至少部分地位于翼型件的前緣尖端的前方。

在又一些實施例中，翼型件包括至少部分地圍繞鐵磁材料的第一材料。在一個實施例中，第一材料包括復合材料。

在各種實施例中，翼型件包括至少部分地圍繞鐵磁材料的第一材料。在一個實施例中，鐵磁材料包括翼型件的第一材料內的多個顆粒。在另一個實施例中，鐵磁材料包括在翼型件的第一材料處或內的一體結構或多個結構。在一個實施例中，鐵磁材料限定多個結構，多個結構在翼型件處限定一個或多個橫截面區域。

在一個實施例中，鐵磁材料至少設置在翼型件的前緣尖端處。