用于监控旋转设备的系统和方法
【技术领域】
[0001]本文中公开的主题涉及用于监控旋转设备中的部件的旋转的系统和方法。
【背景技术】
[0002]诸如为涡轮机组的旋转设备具有一个或多个旋转部件，例如轴、转子、叶轮、压缩机叶片、涡轮机叶片或机轮。旋转部件的运行参数可由诸如为旋转速度和扭矩的一个或多个参数进行描述。不幸的是，诸如为燃气涡轮发动机的复杂机器会由于旋转部件的尺寸、复杂性和精密度而使得监控设备的使用复杂化。因此，在降低监控设备的成本、尺寸、负载、应力以及监控设备对旋转部件的总体影响的同时，改善对旋转部件的监控会是合乎要求的。
【发明内容】
[0003]下文中概述了与原始要求保护的发明在范围上相匹配的特定实施方式。这些实施方式并不旨在限制所要求保护的发明的范围，相反，这些实施方式旨在仅提供对于本发明的可能形式的简短概述。事实上，本发明可涵盖可能与下文中阐述的实施方式相似或不同的多种形式。
[0004]在第一实施方式中，一种系统包括第一单元式测量条带，第一单元式测量条带构造成在第一轴向位置处固定在旋转部件的周围。第一单元式测量条带包括第一组一个或更多个窗口，第一组一个或更多个窗口中的每一个窗口构造成在第一轴向位置处对应于旋转部件的第一相应的切向位置，并且第一组一个或更多个窗口中的每一个窗口构造成能够经由第一传感器探测到。
[0005]进一步地，所述第一单元式测量条带包括第一长度，所述第一长度大致等于所述旋转部件的周长。
[0006]进一步地，所述系统包括一个或更多个卡箍，所述一个或更多个卡箍构造成将所述第一单元式测量条带固定在所述旋转部件的周围，其中，所述一个或更多个卡箍中的每一个卡箍都包括紧固件。
[0007]进一步地，所述第一单元式测量条带构造成在所述第一轴向位置处被经由焊接、粘合材料或铜焊、或其任一组合固定在所述旋转部件的周围。
[0008]进一步地，所述第一组一个或更多个窗口中的每一个窗口被沿所述第一单元式测量条带均勻地间隔开。
[0009]进一步地，所述第一组一个或更多个窗口被沿所述第一单元式测量条带不均匀地间隔开。
[0010]进一步地，所述第一组一个或更多个窗口包括第一窗口，所述第一窗口构造成识别所述旋转部件的基准位置，并且所述第一窗口不同于所述第一组一个或更多个窗口中的其它窗口。
[0011 ] 进一步地，所述第一组一个或更多个窗口包括位于所述第一单元式测量条带中的一个或更多个凹部、所述一个或更多个凹部的一个或更多个边缘、所述第一单元式测量条带的一个或更多个凸起部分、一个或更多个织构结构、所述一个或更多个凸起部分的一个或更多个边缘、或其任一组合。
[0012]进一步地，所述系统包括第二单元式测量条带，所述第二单元式测量条带在第二轴向位置处被固定在所述旋转部件的周围，其中，所述第二单元式测量条带包括第二组一个或更多个窗口，所述第二组一个或更多个窗口中的每一个窗口构造成在所述第二轴向位置处对应于所述旋转部件的第二相应的切向位置，并且所述第二组一个或更多个窗口构造成能够经由第二传感器探测到。
[0013]进一步地，所述系统包括所述第一传感器，其中所述第一传感器包括涡流传感器、电容传感器、磁阻传感器或其任一组合。
[0014]在第二实施方式中，一种系统包括第一单元式测量条带，第一单元式测量条带构造成在第一轴向位置处固定在旋转部件的周围，其中，第一单元式测量条带包括第一组一个或更多个窗口，并且第一组一个或更多个窗口中的每一个窗口构造成在第一轴向位置处对应于旋转部件的第一相应的切向位置。该系统还包括第一传感器，第一传感器构造成至少部分地基于第一旋转传感器从径向方向探测到第一组一个或更多个窗口中的每一个窗口的时间来传送第一运行反馈。该系统还包括控制器，控制器联接至第一传感器并且构造成至少部分地基于第一运行反馈确定旋转部件的运行参数。
[0015]进一步地,所述运行参数包括旋转方向、旋转速度、不均匀膨胀、扭转振动或其任一组合。
[0016]进一步地，所述第一组一个或更多个窗口包括第一窗口，所述第一窗口相对于所述旋转部件的轴线是倾斜的，并且所述控制器构造成至少部分地基于与所述第一窗口相对应的第一运行反馈确定所述旋转部件的不均匀膨胀。
[0017]进一步地，所述第一组一个或更多个窗口包括第一窗口和第二窗口，并且所述运行参数包括旋转方向的改变、旋转速度的改变、不均匀膨胀的改变、扭转振动的改变、或其任一组合。
[0018]进一步地，所述系统包括:第二单元式测量条带，所述第二单元式测量条带构造成在第二轴向位置处被固定在所述旋转部件的周围，其中，所述第二单元式测量条带包括第二组一个或更多个窗口，并且所述第二组一个或更多个窗口中的每一个窗口构造成在所述第二轴向位置处对应于所述旋转部件的第二相应的切向位置；以及第二传感器，所述第二传感器构造成至少部分地基于所述第二传感器探测到所述第二组一个或更多个窗口中的每一个窗口的时间来传送第二运行反馈；所述控制器联接至所述第二传感器并且构造成至少部分地基于所述第二运行反馈确定所述旋转部件的运行参数，所述运行参数包括所述旋转部件上的处于所述第一轴向位置与所述第二轴向位置之间的扭转角度、所述旋转部件上的处于所述第一轴向位置与所述第二轴向位置之间的扭矩或其任一组合。
[0019]进一步地，所述系统包括一个或更多个卡箍，所述一个或更多个卡箍构造成将所述第一单元式测量条带固定在所述旋转部件的周围，其中，所述一个或更多个卡箍中的每一个卡箍都包括紧固件。
[0020]进一步地，所述第一传感器包括涡流传感器、电容传感器、磁阻传感器或其任一组口 ο
[0021]在第三实施方式中，一种方法包括利用在第一轴向位置处固定在旋转部件的周围的第一单元式测量条带确定旋转部件的运行参数。第一单元式测量条带包括第一组一个或更多个窗口，第一组一个或更多个窗口中的每一个窗口构造成在第一轴向位置处对应于旋转部件的第一相应的切向位置，并且第一组一个或更多个窗口中的每一个窗口构造成能够经由第一传感器径向地探测到。
[0022]进一步地，所述第一组一个或更多个窗口包括第一窗口和第二窗口，并且所述运行参数包括旋转方向、旋转速度、不均匀膨胀、扭转振动、旋转方向的改变、旋转速度的改变、不均匀膨胀的改变、扭转振动的改变、或其任一组合。
[0023]进一步地，所述方法包括利用所述第一单元式测量条带和所述第二单元式测量条带确定所述旋转部件上的位于所述第一轴向位置与第二轴向位置之间的扭矩、或者位于所述第一轴向位置与所述第二轴向位置之间的扭转振动、或者所述旋转部件上的位于所述第一轴向位置与所述第二轴向位置之间的扭转角度，其中，所述第二单元式测量条带在所述第二轴向位置处被固定在所述旋转部件的周围，所述第二单元式测量条带包括第二组一个或更多个窗口，所述第二组一个或更多个窗口中的每一个窗口构造成在所述第二轴向位置处对应于所述旋转部件的第二相应的切向位置，并且所述第二组一个或更多个窗口中的每一个窗口构造成能够经由第二传感器径向地探测到。
【附图说明】
[0024]当参照附图阅读下列详细说明时，将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的零件，其中:
[0025]图1是示出了根据本公开的各方面的监控系统的实施方式的示意图；
[0026]图2是监控系统的实施方式的透视图，该监控系统在轴的周围带有测量条带；
[0027]图3是监控系统的实施方式的组装图，该监控系统带有卡箍(band)以将测量条带固定至轴；以及
[0028]图4是测量条带的结构的实施方式的透视图。
【具体实施方式】
[0029]下面将描述本发明的一个或更多个【具体实施方式】。在试图提供对于这些实施方式的简要说明时，可能不会在说明书中对实际实施方案的所有特征进行描述。应该了解的是，在任一这种实际实施方案的研发过程中，如在任一工程或设计方案中，必须作出多种为实施方案所特有的决定以实现研发者的具体目的，例如服从与系统相关并与商业相关的约束条件，这在实施方案之间可能是不同的。此外，应该了解的是，这种研发努力可能是复杂而耗时的，尽管如此，它对于受益于本公开的本领域技术人员而言会是一种设计、加工和制造的常规任务。
[0030]当介绍本公开的各个实施方式的元件时，冠词“一”、“一种”、“该”和“所述”旨在指代存在元件中的一个或更多个。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在指代包括在内并且意指可能存在除所列元件之外的附加元件。
[0031]监控系统的传感器将反馈提供至控制器(例如，基于处理器的工业控制器)，以确定旋转部件的运行参数(例如，旋转参数、环境参数)。例如，旋转部件可包括诸如为涡轮机、压缩机、泵、发电机、马达或各种涡轮机组的旋转机器的轴、转子、机轮、叶轮或旋转叶片(例如，压缩机或涡轮机)。可由监控系统的传感器探测到的一个或更多个窗口设置在旋转部件的周围。在相应的传感器感测到窗口时(例如，当窗口横过传感器时)，每个传感器均将反馈提供至控制器。当旋转部件围绕轴线旋转时，控制器至少部分基于在一段时间内接收到的反馈来确定运行参数(例如，旋转参数)。在一些实施方式中，控制器可确定的旋转参数包括但不限于旋转速度、不旋转、不均匀(例如，热)膨胀和收缩、旋转方向的改变、速度的改变、扭矩、扭转角、扭矩的改变、扭转振动或其任一