[发明专利]用于监测涡轮引擎中的转子叶片的方法和系统

说明书

本发明提供了一种用于确定转子叶片的到达时间的方法，方法包括将RF读取器附接到固定表面并且将RF标签附接到所述转子叶片。经由RF监测过程来收集信号强度数据点，RF监测过程包括：从RF读取器发射RF信号；在RF标签处接收RF信号，并且响应于接收到信号而由RF标签发射返回RF信号；在RF读取器处接收返回RF信号；测量由RF读取器接收的返回RF信号的信号强度；以及将信号强度数据点确定为等于所测量的信号强度。重复RF监测过程，直到收集到多个信号强度数据点。根据多个信号强度数据点来确定最大信号强度，并且将转子叶片的到达时间确定为对应于最大信号强度的时间。

背景技术

本专利申请整体涉及用于改善涡轮引擎的效率和操作的方法和系统，如本文所用，其旨在包括所有类型的涡轮引擎或旋转引擎，包括气体涡轮、蒸汽涡轮引擎等。更具体地讲，但并非限制性的，本申请涉及用于监测转子叶片的方法和系统，包括其经由叶片定时的振动响应。

涡轮引擎包括与高速工作流体相互作用的多列转子叶片，该高速工作流体使得叶片围绕中心轴线旋转。此类叶片暴露于引擎内的恶劣条件下，并且在引擎运行期间必须承受极端的机械和热负荷。因此，转子叶片的设计是一项艰巨的挑战。必须通过严格的前期测试来有效地验证新转子叶片设计。此外，在使用期间，必须密切监测转子叶片的健全状况。运行期间的转子叶片故障会对涡轮引擎造成灾难性损坏。可通过精确地检测叶片劣化或缺陷的严格的前期测试和/或健全监测来预测从而避免此类叶片故障。例如，转子叶片对操作条件的振动响应的异常可指示叶片的高应变水平或裂缝形成。

在操作期间测量转子叶片的振动响应的一种常见方法称为叶片尖端定时，或如本文所用，“叶片定时”。然而，一般来讲，此类测试的可用性在一定程度上由于与之相关联的高成本而受到限制。此外，考虑到与已知的测量叶片定时的方法相关联的局限性，数据通常是不可靠的。当然，一种替代方案是关闭涡轮引擎以目视检查转子叶片的缺陷。但是，这种类型的检查有其自身的缺点，因为它不提供关于在运行期间发生的应力的信息，也易于不可靠，并且由于劳动力要求以及需要关闭引擎而成本高昂。因此，持续需要有关转子叶片监测和诊断的改善的方法和系统，尤其因为其涉及提高叶片定时技术的成本效益和可靠性。

发明内容

因此，本申请描述了用于确定转子叶片的到达时间的方法和系统，这些方法和系统包括具有附接到涡轮引擎中的固定表面的RF读取器和附接到转子叶片的RF标签。在涡轮引擎运行期间，可经由RF监测过程来收集信号强度数据点，该过程包括：从RF读取器发射RF信号；在RF标签处接收RF信号，并且响应于接收到该信号而通过RF标签发射返回RF信号；在RF读取器处接收返回RF信号；测量由RF读取器接收的返回RF信号的信号强度；以及将信号强度数据点确定为等于所测量的信号强度。可重复RF监测过程，直到收集到多个信号强度数据点。然后可根据所述多个信号强度数据点来确定最大信号强度，并且可将对应于该最大信号强度的时间确定为转子叶片的到达时间。

在结合附图和所附权利要求书评阅以下优选实施方式的详细描述时，本申请的这些及其他特征将变得显而易见。

附图说明

通过仔细研究以下结合附图对本发明示例性实施方案的更详细描述，将更全面地理解和体会本发明的这些及其他目的和优点，其中：

图1为示例性气体涡轮引擎的示意图，其中可使用本申请的实施方案；

图2为气体涡轮引擎中的压缩机的截面图，其中可使用本申请的实施方案；

图3为气体涡轮引擎中的涡轮的截面图，其中可使用本申请的实施方案；

图4为根据本申请的示例性实施方案的示例性转子叶片的示意图，其示出了RF标签的放置和RF读取器的相对位置；

图5为根据本申请的示例性实施方案的RF系统的示意图；

图6示出了演示根据本申请的方法的示例性时域图；

图7示出了演示根据本申请的另选方法的示例性时域图；