专利名称：用于探测流体中能力变化的方法和装置以及涡轮机的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于探测流体中能力变化的方法。其进一步涉及用于探测流体中能力 变化的装置以及涉及涡轮机，尤其是燃气涡轮机。
背景技术：
为了使例如燃气涡轮机中的冷却和密封空气系统正常地运行，必须小心选择该空 气或所使用的其他流体的供应情况。一方面，供应压力和流体(例如空气)被用位置处的 压力之间小的差异意味着该循环的低损耗和较高的热力学效率。另一方面，过低的压力余 量可以在非设计操作/负荷点处或该发动机部件在长的操作之后已经经历磨损时引入不 期望的流动特性变化。流动特性的这些不期望的变化可以具有减少或增加空气流的形式， 导致冷却或密封效果降低。为了确定燃气涡轮机运行中性能退化的原因，必须利用光学孔 径检查仪技术对其进行彻底检查，并且这几乎总是需要将其拆卸成其最小部件。这是辛苦 并且费时的工作，并且要保持燃气涡轮机不能运转。如果在不首先拆除燃气涡轮机的情况 下存在快速找出问题在哪里并且该问题大约如何严重的方法，则停工期将会减少并且可靠 性和可用性性能将得到改善。供应流体(例如空气)当做冷却或密封介质的实际效果取决于温度，压力和质量 流量(例如速度)的组合。因此，必须组合地考虑全部因素。术语流体的"能力"在本文 中被定义为温度、压力、质量流量和流体速度的组合。能力代表流体的流动特性。在维护期间，燃气涡轮机的检查和拆卸如上所述是处理局部流动特性的不期望变 化的一种手段。其他的可能是利用热电偶对供气的常规滞止温度进行测量，对具体临界区 的压力和/或温度进行测量以触发转换到较高的压力供应，例如利用阀进行可变质量流量 控制，这取决于测量滞止温度或滞止压力。如果仅测量一个参数，则存在隐含的假定，即在 压力、温度和质量流量之间总有直接且已知的关系，而这并不符合大多数的情况。在US 3, 754, 201中，描述了一种热敏性探测器，其包括和薄壁接触的热敏电阻， 该薄壁面对被测量的流体。在Lars 0. Lindqvist, UIf E. Nilsson 和 Jonas N. Hylen 于 1997 年 6 月 25 日在 佛罗里达奥兰多的 International Gas Turbine & Aeroengine Congress & Exhibition 发表白勺文章 〃 Experimental investigation of a cooling system entrance for an annular gas turbine combustion chamber “中，以及在 UIf Ε. Nilsson, Lars 0. Lindqvist, Ingemar A. G. Eriksson 和 Jonas N. Hylen 于 1998 年 6 月 25 日在瑞典斯德 哥尔摩的 International Gas Turbine & Aeroengine Congress & Exhibition 发表的文 章〃 Experimental investigation of GTX100 combust or liner cooling system “中，描 述了被用于确定传热系数的实验中的测量技术。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中发现用于流量计中的基于在两个不同位置处加热流体和测量温度的方法的变形。
在US 3，498，127、US 3，991，613和EP 0 569 129中描述了通过利用由运动流体 围绕的主体上的各部分加热元件来确定流体的速度和方向。In US 4，061，029中描述了一种流分离探测器，其中，监测嵌入在暴露于流动流体 的加热表面中的相邻热电偶的温度。US 5，218，865、US 4，304，130和US 5，388，457描述了用于速度测量的热风速仪 设计的示例。在US 4，418，568中描述了一种热膜/漩涡气流计，其包括用于质量流量测量的文 丘里旁路。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供用于探测流动通道中的流体能力变化的方法。本发 明的第二个目的在于提供用于通过确定流体的传热系数来探测流体能力变化的装置。本发 明的第三个目的在于提供一种有利的涡轮机。第一个目的是通过如权利要求1所述的方法来实现的。第二个目的是通过如权利 要求10所述的装置来实现的。第三个目的通过如权利要求15所述的涡轮机来实现的。从 属权利要求限定了本发明进一步的改进。本发明的用于探测流动通道中流体能力变化的方法包括如下步骤将所述流体引导到具有限定面积A的表面，与所述流动通道的其他部分相比，热 传导在该处得到了增强，测量所述流体的温度T。，加热所述表面，记录在加热所述表面期间被供应的功率Δ Q/ Δ t，测量被加热表面的温度T1,确定所述流体的传热系数h，以及将所确定的传热系数h与基准进行比较。在本发明的上下文中，流动通道可例如为导管。本发明的方法基于测量和比较传热系数中的变化，这捕捉到了压力、温度和质量 流量例如在使用单一测量仪器的一个测量中的贡献。传热系数h可利用面积A、流体温度Ttl、所记录的功率Δ Q/At以及被加热表面的 温度T1来确定。传热系数h可例如通过利用公式h= AQzTAWA^(T1-Tci)]来计算。当表面未被加热时，可在该表面处测量流体的温度 ；。这使得能够通过测量至少 两种不同情况下的温度Ttl和T1来确定传热系数h。特别地，可利用单一的热电偶或者替代 性地利用电阻膜或类似物来测量温度Ttl和1\。这意味着当表面未被加热时，可在该表面处 测量流体的温度 ；。而且，可通过相同的测量仪器测量流体的温度Ttl和被加热表面的温度 T10通常，可通过热电偶或电阻膜测量流体的温度Ttl和/或被加热表面的温度1\。有利地，可通过至少一个湍流器增强表面的热传导。这意味着所使用的温度传感 器可被附接到该表面，使得其测量所述表面上特定点的温度，其中，热传导由于包括所述表 面的主体上的热传导增强特征而得以增强，该特征例如为湍流器。此外，可使用外部电源将 包括了温度传感器的表面加热到不同温度。
当外部电源被关闭时，温度传感器将由于其所在位置处具有增强的热传导系数， 从而使得测量出的温度非常接近于在进行测量的导管内流过传感器的空气的温度。通过比较温度传感器在两种不同情况下探测到的温度，在至少一种情况期间，所 包括的加热元件已被接通并且所供应的功率已被记录，可通过将两个对应的通量公式彼此 相减来确定传热系数。结果即为上面给出的公式。当加热器被接通时，如果被加热表面的 面积A较�。蛄鞑问�(例如导管中的压力、空气整体温度和质量流量)可被看作不变。所确定的传热系数可与来自于相同工作点处的标称或新发动机的基准值或基准 范围进行比较。可利用查找表来实现这一点。所述流体可用于冷却和/或密封一部件。特别地，所述流体可用在涡轮机例如燃 气涡轮机中。此外，所述流体可以是空气。在燃气涡轮机的情况中，从测量获得的传热系数 可与来自于相同工作点处的标称和/或新燃气涡轮机的值和/或范围进行比较。通常，所述流体的温度Ttl和/或被加热表面的温度T1可连续地被测量或者以规则 的间隔或间歇地被测量，或者与维护活动一起被测量。如果发现了所确定的传热系数和基准之间的偏差，则取决于在何处进行的测量， 这可能具有几个原因。例如，如果该测量在串行供应中进行，则可能由于所使用压缩机的性 能降低、所供应的较低的流量、流体(例如空气)排出处的较低压力导致传热系数降低。这 可在加热元件断开时通过比较测得的温度来确认。串行供应中的传热系数降低的另一个原 因可能是测量位置上游或下游处发生了阻塞。如果当加热元件断开时测得的温度与往常一 样，则可测量压缩机排出处的供应压力以便进一步的确认，指示阻塞出现在测量位置的下 游。如果测量在串行供应中进行，则测量位置下游处的流动面积增加可能导致传热系 数的增加，由于损坏或磨损引起流动面积增加，从而允许更多的质量流过所述导管。如果测量在并行供应中进行，例如并行于通过密封布置的泄漏流，则测量位置的 并行流中的流动面积增加可能导致传热系数降低，由于损坏或磨损引起流动面积增加，从 而允许更少的质量流过所述导管。这可在加热元件断开时通过比较测得的温度来进行确 认。并行供应中的传热系数降低的其他原因可能是测量位置上游或下游处的阻塞，或者所 监测的两个并行流下游处的背压增大。如果测量在并行供应中进行，例如并行于通过密封布置的泄漏流，则测量位置下 游处的流动面积增加可能导致传热系数增大，由于损坏或磨损引起流动面积增加，从而允 许更多的质量流过所述导管。另一个原因可能是所监测的并行流中的阻塞。通过将上述来自燃气涡轮机不同工作条件的测量值对进行组合，并且测量例如压 缩机排出处的压力，进一步假设体积流量恒定(如果空气供应和空气输送点之间的压力比 基本恒定，则这是合理的)，则可从传热系数利用雷诺数来得到导管中的速度近似。本发明的通过确定流体的传热系数来探测流体能力变化的装置包括用于引导所 述流体的流动通道、至少一个温度传感器、表面以及用于加热所述表面的装置，所述表面具 有与所述流动通道其他部分的热传导相比增强的热传导。所述至少一个温度传感器位于所 述具有增强的热传导的表面处。该创造性装置可特别用于执行该创造性方法。在本发明的 上下文中，流动通道可例如为导管。有利地，所述温度传感器可被放置在或接近出现最高热传导的位置。而且，本发明的装置可包括至少一个湍流器，用于增强所述表面的热传导。特别地，所述温度传感器可被 放置在所述湍流器下游的附接点处。通常，所述温度传感器可以是热电偶或电阻膜。本发明的装置可进一步包括分析单元，用于确定传热系数和/或用于将所确定的 传热系数与基准进行比较。该基准可例如为基准值或基准范围。该基准值或基准范围可从 相同工作点处的标称或新发动机获得。此外，所述流体可用于冷却和/或密封一部件。特别地，所述流体可以是空气。有利地，温度传感器和该表面可位于流动通道的横截面中心。本发明的涡轮机包括本发明的如上所述的装置。特别地，本发明的涡轮机可以是 燃气涡轮机。在这种情况下，本发明的装置可例如用于监测涡轮机导引叶片下面的泄漏流。本发明的装置还可用于轴承密封布置，例如用在压缩机和涡轮机之间的中心轴承 中。本发明使得能够探测例如燃气涡轮机中用于冷却和密封目的的流体中的能力变 化，并且能够在拆解之前通过组合单一顺序的温度测量来作出关于可能偏离的原因的结 论。温度传感器可在测量之间被用作常规温度传感器，即热电偶。所述测量可连续地进行，或者以规则的间隔或间歇地进行，或者与维护活动一起 进行。在前三种情况中，仪器必须被安装在发动机中。在第四种情况中，仪器可在维护期间 临时使用以建立发动机的状态和性能。在后一种情况中，仪器也可用于要求更高的领域，其 中，如果连续使用的话，存取(access)和空间可能限制仪器的寿命。在温度传感器所在表面上使用热传导增强装置使得对于流动条件变化的响应提 高且更快，尤其当传感器被放置在或接近出现最高热传导的位置时，即处于湍流器下游的 附接点处。包括了该表面(测量在该表面上进行)的主体的形状可适应于包含了待测量流体 (例如空气)的导管的形状，以便实现最优的热传导。温度传感器的被加热面积可被选择成使得功率消耗是可接受的，因此当被用于具 有大横截面的导管中时，其可仅覆盖外周的一小部分。如果温度传感器所在位置处具有充分展开的速度曲线，则该测量在导管横截面的 出现最高速度的中心区域将会更加准确。在不同条件下，例如，如果测量在弯曲处或附近进 行，则在更靠近导管壁处获得的值可被证明对于本发明的目的而言更加准确。即使所示并行监测流方案的示例用于涡轮机导引叶片下面的泄漏流，但是同样的 原理可用于不同的轴承密封布置，例如用在压缩机和涡轮机之间的中心轴承中，这通常见 于燃气涡轮机的高压轴上。在这种情况下，总会有密封空气的泄漏，其最终与油雾混合并通 过油箱被排放到大气中。在一些设计中，轴承密封布置被加压以通过密封上的较低压降来 降低泄漏流。然后，在润滑油箱附近的孔口上降低压力。在其他设计中，从压缩机出口到大 气的完整压降都作用在密封布置上，这使得其对于密封磨损敏感，不过却提供从其他方面 而言的简化设计。由于这种轴承被放置在燃气涡轮机的最中心处，所以难以接近该轴承来 进行检查，并且当进行检查时需要大的拆解。使用相同的技术，例如经由导引叶片进入，如同对于并行流测量所描述的那样，将 有可能让探头到达实际的密封处并且进行直接测量。然而，静止部件(例如导引叶片)和 转子在过渡期间的相对运动可潜在地破坏或损坏温度传感器。密封自身中的传热系数通常非常高，因此，当测量小的变化时，局部测量可能无法给出较好的准确度，除非在加热元件 中使用高功率。本发明的进一步的特征、性质和优点将从下面的实施例描述结合附图变得清楚。 所描述的特征是单独的以及彼此组合的优点。
图1以剖视图的形式示意性地示出了导管，该导管配备有本发明的用于探测流体 能力变化的装置的一个变体。图2以沿图1中的线II-II所示方向获取的剖视图的形式示意性地示出了导管。图3以剖视图的形式示意性地示出了导管，该导管配备有本发明的用于探测流体 能力变化的装置的另一个变体。图4以沿图3中的线IV-IV所示方向获取的剖视图的形式示意性地示出了图3所 示的导管。图5示意性地示出了导管的又一个变体，该导管具有本发明的用于探测能力变化 的装置。图6以沿图5中的线VI-VI所示方向获取的剖视图的形式示意性地示出了图5所示的导管。图7以剖视图的形式示意性地示出了导管的另一个变体，该导管配备有本发明的 用于探测能力变化的装置。图8以沿图7中的线VIII-VIII所示方向获取的剖视图的形式示意性地示出了图 7的导管。图9示意性地示出了导管的另一个变体的剖面，该导管配备有本发明的用于探测 能力变化的装置。图10以沿图9中的线X-X所示方向的剖面示意性地示出了本发明的图9的装置 的一部分。图11以沿图9中的线X-X所示方向获取的剖视图的形式示意性地示出了本发明 装置的所述部分的另一变体。图12以沿图9中的线X-X所示方向获取的剖视图的形式示意性地示出了本发明 装置一部分的另一变体。图13示意性地示出了燃气涡轮机。图14以剖视图的形式示意性地示出了涡轮机转子和涡轮机导引叶片的一部分， 其配备有本发明的用于探测能力变化的装置。图15示意性地示出了图14的涡轮机导引叶片的剖视图，其中，本发明的装置被非 流线形体代替。图16以剖视图的形式示意性地示出了涡轮机转子和涡轮机导引叶片的一部分， 其配备有本发明的装置。图17示意性地示出了图16的涡轮机导引叶片的剖面图，其中，本发明的装置被非 流线形体代替。图18以透视图的形式示意性地示出了本发明装置的一部分。
具体实施例方式现在将参照图1到图12描述本发明的第一实施例。图1和图2示出了圆形仪器 的示例，图3和图4示出了仪器的示例，该仪器所具有的形状与其与之安装对齐的壁的形状 相同。图5到图8以及图18示出了扁平(flat)仪器的示例。图9到图12示出了扁平“尖 端”仪器的示例。图1以剖视图的形式示意性地示出了导管1，其配备有用于探测能力变化的装置 3。导管1具有圆形横截面。用于探测能力变化的装置3位于导管1的横截面中心。用于 探测能力变化的装置3具有圆形横截面。用于探测能力变化的装置3借助于保持装置2、4 连接到导管1。保持装置2位于导管1的外面，保持装置4位于导管1的里面并且将用于探 测能力变化的装置3与外部保持装置2连接起来。图2以沿图1中的线II-II所示方向获取的剖视图的形式示意性地示出了本发明 在导管1内用于探测能力变化的装置3。导管1的中心线由附图标记15示出。流体(例如 空气)流过导管1。流动方向由箭头10示出。用于探测能力变化的装置3位于导管1的中 心，也即在中心线15附近。其通过保持装置2、4连接到导管1。用于探测能力变化的装置3具有圆形横截面，如图1所示，并且包括柱形部分5和 两个锥形部分6。锥形部分6使得用于探测能力变化的装置3具有空气动力学形状。柱形部分5包括两个湍流器7，两个湍流器7沿流动方向10彼此间隔开。原理上， 仅需要一个湍流器7位于测量区域的上游以便产生湍流。然而，将仪器设计成使得其能够 处理不同的流动方向以及最小化不正确安装的影响是有利的，例如将湍流器置于测量区域 的下游。表面8位于两个湍流器7之间，表面8可通过加热元件12被加热。可被加热的表 面8沿流动方向10从第一湍流器7延伸到第二湍流器7。加热元件12连接到外部电源13。 可被加热的表面8进一步配备有温度传感器11。优选地，温度传感器11被放置在表面8的 中心。通过温度传感器11，表面8的测量区段9的温度可被测量。温度传感器11和外部电 源13连接到分析单元14。通过分析单元14，经测量的温度和被供应的电力被记录。而且， 流体的传热系数通过分析单元而被确定。经确定的传热系数可通过分析单元14进一步与 基准比较。图3以剖视图的形式示意性地示出了导管1的另一变体，该导管1配备有本发明 的用于能力变化的装置3。这种安装代表这样的情形，其中，在导管内壁附近可发现最高或 较高的速度，例如如果图4中的导管紧接锐弯之后或位于锐弯之后不远处。在这种情况下， 在壁处进行测量是有利的。这通过将仪器安装成与导管的壁平齐而实现。在这种情形中， 对于中间保持装置4没有任何特别的需要，这是因为用于探测能力变化的装置3将由保持 装置2保持。与图1和图2的元件对应的元件将在图3到图17中由相同的附图标记表示，并且 不再详细描述。图4以沿图3中的线IV-IV所示方向获取的剖视图的形式示意性地示出了导管1。 用于探测能力变化的装置3的弯曲部分如包括两个湍流器7，两个湍流器7沿流动方向10 彼此间隔开。可被加热的表面8以及测量区段9位于湍流器7之间。与图2不同，可被加9热的表面8和测量区段9不与湍流器7接触。图5以剖视图的形式示意性地示出了导管1的又一变体，该导管配备有本发明的 扁平类型的用于探测能力变化的装置3。导管1具有圆形横截面。用于探测能力变化的装 置3沿导管1的直径定位并通过保持装置2连接到导管1，保持装置2位于导管1的外面。图6以沿图5中的线VI-VI所示方向获取的剖视图的形式示意性地示出了图5的 导管1。用于探测能力变化的装置3包括两个湍流器7，两个湍流器7沿导管1的整个直径 延伸并且沿流动方向10彼此间隔开。可被加热的表面8以及具有温度传感器11的测量区 段9位于两个湍流器7之间。图7示意性地示出了导管1中的本发明的扁平类型的用于探测能力变化的装置3 的另一变体的剖视图。图7中的用于探测能力变化的装置3具有三角形横截面(参见图 18)并且位于导管1的中心，导管1具有圆形横截面。用于探测能力变化的装置3通过保持 装置2、4连接到导管1，如结合图1所描述的。图18以透视图的形式示意性地示出了本发明的用于探测能力变化的装置3的一 部分，该装置具有保持装置4。图7中所示的剖面由线VII-VII标示出。箭头10表示流动 方向。图8示意性地示出了沿图7中的线VIII-VIII所示方向获取的图7的导管1的剖 视图。用于探测能力变化的装置3位于中心线15附近并且包括两个湍流器7，两个湍流器 7沿流动方向10彼此间隔开。可被加热的表面8和测量区段9位于两个湍流器7之间。与 图6不同，用于探测能力变化的装置3不沿导管1的整个直径延伸。图9以剖视图的形式示意性地示出了导管1。该导管1配备有用于探测能力变化 的扁平装置3，该装置具有“尖端”的形状。导管1具有圆形横截面。用于探测能力变化的 装置3位于导管1的横截面中心并且通过保持装置2、4连接到导管，如结合图1所描述的。图10到图12示意性地示出了沿图9中的线X-X所示方向获取的用于探测能力变 化的装置3的横截面的不同变体。在图10和图11中，可被加热的表面8具有圆形横截面 并且在所有边缘上被湍流器7包围。在图10中，用于探测能力变化的装置3在湍流器7形 成的矩形的边缘处连接到保持装置4。相反，在图11中，用于探测能力变化的装置3在湍流 器7形成的矩形的角部处连接到保持装置4。在图12中，可被加热的表面8具有圆形横截 面并且被湍流器7包围。导管不必具有圆形横截面，其也可以是矩形或任何其他形状。通常，在图1到图12所示的所有变体中，温度传感器11优选地位于可被加热的表 面8的中心，并且可任选地是双侧的以改善装置的响应时间。现在将参照图13到图17描述本发明的第二实施例。图13示意性地示出了燃气 涡轮机。燃气涡轮机包括旋转轴线具有转子。转子包括轴107。具有壳体109的抽吸部分、 压缩机101、燃烧部分151、涡轮机105以及具有壳体190的排出部分沿着转子定位。燃烧部分151与热气流动通道连通，该热气流动通道例如可具有圆形横截面。涡 轮机105包括多个涡轮级。每个涡轮级包括若干圈涡轮叶片。在热气流动通道中的热气的 流动方向，一圈涡轮机导引叶片117之后是一圈涡轮机转子叶片115。涡轮机导引叶片117 连接到定子的内壳体。涡轮机转子叶片115连接到转子。转子例如连接到发电机。在燃气涡轮机的工作期间，空气被压缩机101吸入并压缩。经压缩的空气被引导到燃烧部分151并且与燃料混合。然后，空气和燃料的混合物被燃烧。所得到的热的燃烧 气体通过热气流动通道流到涡轮机导引叶片117和涡轮机转子叶片115并致动转子。图14到图17以剖视图的形式示意性地示出了涡轮机转子107的一部分和涡轮机 导引叶片117的一部分。图14到图17中的涡轮机导引叶片117包括平台20和螺旋桨21。 密封件17位于平台20和转子107之间。附图标记18表示通过密封件17的泄漏流。在图14中，涡轮机导引叶片117的平台20包括导管la、lb，例如空气的流体可通 过导管la、lb平行于泄漏流方向18流过平台20。用于探测能力变化的创造性装置3位于 平台20的中心附近，使得流过导管la、lb的流体经过装置3。用于探测能力变化的装置3 通过保持装置2、4固定在涡轮机导引叶片117的平台20内。保持装置2延伸通过平台20 并通过螺旋桨21。保持装置4将用于探测能力变化的装置3与保持装置2连接起来。导 管的部分Ia将例如空气的流体引导到用于探测能力变化的装置3。导管的部分Ib将流体 引导离开用于探测能力变化的装置3。导管的部分Ia可具有比导管的部分Ib更大的横截用于探测能力变化的装置3包括环形湍流器7和可被加热的表面8。可被加热的 表面8位于湍流器7内部并具有圆形横截面。温度传感器放置在表面8上，其在图14中未 示出。图14示出了并行流测量的示例。并行流测量是在围绕圆周的单一或少数几个离 散点处的测量。来自于测量的所加入的泄漏很小。如果温度传感器仅连同维护或在维护期 间使用，则所加入的泄漏路径la、Ib可通过非流线形体22 (例如杆)密封，其切断用于流体 的导管la、lb，在当前实施例中，流体是空气。这在图15中示意性地示出。与图14不同，用 于探测能力变化的装置3在图14中所处的位置在图15中被非流线形体22密封。非流线 形体22连接到保持装置2。图16和图17以剖视图的形式示意性地示出了涡轮机导引叶片117—部分和涡轮 机转子107 —部分的另一变体。在图16中，涡轮机导引叶片117的平台20配备有用于探 测能力变化的装置3，如结合图14所描述的。在图17中，用于探测能力变化的装置3在图 16中所处的位置在图17中被非流线形体22密封，与结合图15所描述的方式相同。与图14 和图15中所示的变体不同，图16和图17所示的布置监测了密封构造17的区段的性能。在图16中，平台20包括导管lc，例如空气的流体可通过导管Ic流动到和流动离 开用于探测能力变化的装置3。在导管Ic中，流体平行于泄漏流方向18流动。导管Ic中 的流动方向由附图标记IOa示出。导管Ic进一步连接到导管ld，导管Id将导管Ic与密封 构造17连接起来。流体可通过导管Id流动离开用于探测能力变化的装置3，朝向密封构造 17。流体垂直于泄漏流方向18流过导管Id。导管Id中的流动方向由附图标记IOb示出。 在图16和图17中，导管Ic可具有比导管Id更大的横截面。在图17中，在用于探测能力变化的装置3在图16中所处的位置处，导管Ic与非 流线形体22密封。通常，第二实施例中的用于探测能力变化的装置3具有与结合图1到图12描述的 用于探测能力变化的装置3相同的性质。为了探测导管l、la、lb、lc、ld中所使用的流体的能力变化，流体(其可为冷却空 气)被导引到表面8。表面8具有受限定的面积A。表面8处的热传导通过湍流器7得以增强。测量流体的温度 ；。然后，通过加热元件12加热表面8，加热元件12可连接到外 部电源13。例如通过分析单元14记录加热表面8期间被供应的功率AQ/At。然后，测量 被加热表面8的温度1\。记录温度Ttl和T1，并且将对应的测量信号发送到分析单元14。然 后，利用面积A、流体的温度Ttl、所记录的功率Δ Q/At以及被加热表面8的温度T1来确定 传热系数h。由分析单元14执行传热系数h的计算。所确定的传热系数然后与基准进行比 较。该基准可以是来自于相同工作点处的标称或新的燃气涡轮机的基准值或基准范围。所使用的温度传感器可以是热电偶或电阻膜。流体的温度Ttl和/或被加热表面8的温度T1可连续地被测量或者以规则的间隔 或间歇地被测量，或者与维护活动一起被测量。总之，本发明使得能够探测燃气涡轮机中用于冷却和密封目的的流中的能力变 化，并且能够在拆解之前通过组合单一顺序的温度测量来作出关于可能偏离的原因的结 论。必须指出的是，在本申请中，术语流体的“能力变化”在本文中限定为温度、压力、 质量流量和流体速度的变化的组合。能力代表了流体的流动特性。因此，本发明也可被视 作为用于探测流体中流动特性变化的方法，或者被视作为用于探测流体动力学性质变化的 方法。
权利要求
1.一种用于探测流动通道(1)中流体能力变化的方法，包括如下步骤将所述流体引导到具有限定面积A的表面(8)，与所述流动通道(1)的其他部分相比， 热传导在该表面处得到了增强，测量所述流体的温度Ttl，通过加热元件(1 加热所述表面(8)，记录在加热所述表面(8)期间被供应的功率AQ/At，测量被加热表面(8)的温度T1,确定所述流体的传热系数h，以及将所确定的传热系数h与基准进行比较。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流体的温度Ttl是在所述表面(8)未通 过所述加热元件(1 加热时在所述表面(8)处测量的。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述流体的温度Ttl和被加热表面(8) 的温度T1是通过相同的测量仪器(11)测量的。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述流体的温度Ttl和/或被 加热表面(8)的温度T1是通过热电偶或电阻膜测量的。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述表面(8)的热传导是通过 至少一个湍流器(7)增强的。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所确定的传热系数与来自于相 同工作点处的标称或新发动机的基准值或基准范围进行比较。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述流体用于冷却和/或密封 一部件。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述流体用于燃气涡轮机 (105)中。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述流体的温度Ttl和/或被 加热表面(8)的温度T1可连续地被测量或者以规则的间隔或间歇地被测量，或者与维护活动一起被测量。
10.一种通过确定流体的传热系数来探测所述流体中的能力变化的装置(3)，其中所述装置C3)包括用于引导所述流体的流动通道(1)、至少一个温度传感器(11)、表面 (8)以及用于加热所述表面的装置(12)，所述表面(8)具有与所述流动通道(1)的其他部 分的热传导相比增强的热传导，所述至少一个温度传感器(11)位于具有增强的热传导的 所述表面⑶处。
11.如权利要求10所述的装置(3)，其特征在于，所述温度传感器(11)被放置在或接 近出现最高热传导的位置处。
12.如权利要求10或11所述的装置(3)，其特征在于，所述装置(3)包括至少一个湍 流器(7)，用于增强所述表面(8)的热传导。
13.如权利要求12所述的装置(3)，其特征在于，所述温度传感器(11)被放置在所述 湍流器(7)下游的附接点处。
14.如权利要求10至13中任一项所述的装置(3)，其特征在于，所述温度传感器(11) 是热电偶或电阻膜。
15. 一种涡轮机，所述涡轮机包括如权利要求10至14中任一项所述的装置(3)。
全文摘要
本发明公开了一种用于探测流动通道(1)中流体能力变化的方法。所述方法包括如下步骤将所述流体引导到具有限定面积A的表面(8)，其中，与所述流动通道(1)的其他部分相比，热传导得到了增强，测量所述流体的温度T0，通过加热元件(12)加热所述表面(8)，在加热所述表面(8)期间记录被供应的功率ΔQ/Δt，测量被加热表面(8)的温度T1，确定所述流体的传热系数h，以及将所确定的传热系数h与基准进行比较。此外，还提供了一种用于执行本发明方法的装置(3)。
文档编号G01N25/18GK102057263SQ200980120926
公开日2011年5月11日 申请日期2009年4月2日 优先权日2008年6月4日
发明者U·尼尔森 申请人:西门子公司
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