[发明专利]用于模态形状识别的系统和方法

说明书

本发明公开用于模态形状识别的系统和方法。该系统可以包括涡轮机叶片，该涡轮机叶片具有布置在该涡轮机叶片的远端的很多触发图案。传感器邻近涡轮机叶片的远端布置以用于检测触发图案。触发图案被图案化以识别涡轮机叶片的至少一个模态形状。

技术领域

本发明的实施例总体上涉及燃气涡轮发动机，并且更特别地涉及用于涡轮机叶片的模态形状(mode shape，即“振型”)识别的系统和方法。

背景技术

诸如燃气涡轮机的高速涡轮机械大体上包括成以轴向定向的排的形式布置的多个叶片，叶片排响应轴向流动通过机械的高压流体的力而旋转。由于它们的复杂设计，叶片的固有共振机械频率可以与某些叶片旋转速度及其旋转谐波一致或由其激励。每个固有频率与特定模态形状关联，每个模态形状是例如沿着涡轮机的旋转轴线、垂直于涡轮机的旋转轴线等的振动偏转(deflection)的不同组合。

在用于监测并且分析带护罩叶片结构中的振动的已知系统中，其中护罩被制造成与叶片一体化，护罩可以带有置于护罩中的触发器(trigger)。与叶片关联的每个护罩部分通常被提供一个触发器使得每个触发器对应于一个叶片。在多数现场测试和在线应用中，可以提供传感器以用于当触发器经过传感器时感测每个触发器的到达。在用每个触发器(即，每个叶片)识别的数据的基础上分析数据，使得基于叶片排的多次旋转而单独地分析每个目标位置的振动特性，以表征所联接的护罩结构的振动特性。然而在这样的系统中，难以识别叶片的模态形状。

发明内容

以上需要和/或问题中的一些或全部可以由本发明的某些实施例解决。所公开的实施例可以包括用于模态形状识别的系统和方法。根据一个实施例，公开了一种用于模态形状识别的系统。所述系统可以包括涡轮机叶片，所述涡轮机叶片具有布置在所述涡轮机叶片的远端的很多触发图案(trigger pattern)。传感器邻近所述涡轮机叶片的远端布置以用于检测所述触发图案。所述触发图案被图案化以识别所述涡轮机叶片的至少一个模态形状。

根据另一个实施例，公开了一种用于模态形状识别的方法。所述方法可以包括提供涡轮机叶片。所述方法还可以包括图案化涡轮机叶片的远端处的触发器。此外，所述方法可以包括用邻近所述涡轮机叶片的远端布置的传感器检测所述触发器。触发图案被图案化以识别所述涡轮机叶片的至少一个模态形状。

此外，根据另一个实施例，公开了另一种用于模态形状识别的系统。所述系统可以包括旋转元件，所述旋转元件具有布置在所述旋转元件上的多个触发图案。传感器邻近所述旋转元件布置以用于检测所述触发图案。所述触发图案被图案化以识别所述旋转元件的至少一个模态形状。

本领域的技术人员从以下详细描述、附图和所附的权利要求将显而易见的知悉本发明的其它实施例、方面和特征。

附图说明

现在将参考附图，所述附图不必按照比例绘制，并且其中：

图1是根据实施例的燃气涡轮发动机的示例性示意图，该燃气涡轮发动机具有压缩器、燃烧器和涡轮机。

图2是根据实施例的示例性涡轮机叶片的示意图。

图3是根据实施例的示例性带护罩涡轮机叶片的示意图。

图4是根据实施例的包括多个触发图案的示例性带护罩涡轮机叶片的示意图。

图5是根据实施例的示出探头灵敏度与涡轮机叶片的各种模态形状的触发角之间的关系的图形。

具体实施方式

现在将参考以下附图而更完整地描述示例性实施例，在附图中显示了一些、但非全部实施例。本发明可以以许多不同的形式体现并且不应当被理解为限制到本说明书中所述的实施例；相反地，提供这些实施例使得本公开将满足适用法律要求。相似的附图标记始终表示相似的元件。