(57)【要約】      （修正有）【課題】回転要素の回転不均衡を制御するための装置及びシステムを提供する。【解決手段】回転不均衡低減装置２０４は、回転要素２０２、２０６上の位置を加熱するための少なくとも１つの加熱要素２２４と、回転要素の回転周波数の複数の部分又は混合部分と同期して加熱要素をパルス作動させるように構成されたパルス要素と、パルス要素及び加熱要素と結合され、加熱要素及びパルス要素を作動させて、回転要素の回転周波数の複数の部分又は混合部分と同期したパルスで回転要素の位置に熱を適用する、制御システム２１６と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）上の位置（２２６、９２６）を加熱するための少なくとも１つの加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）と、
前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の回転周波数の複数の部分又は混合部分と同期して前記加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）をパルス作動させるように構成されたパルス要素（３３０、４３０、６３０、７３０、８３０、９３０）と、
前記パルス要素（３３０、４３０、６３０、７３０、８３０、９３０）及び前記加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４）と結合され、前記加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）及び前記パルス要素（３３０、４３０、６３０、７３０、８３０、９３０）を作動させて、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の前記回転周波数の前記複数の部分又は混合部分と同期したパルスで前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の前記位置（２２６、９２６）に熱を適用する、制御システム（２１６、３１６、４１６、６１６、７１６、８１６）と、
を含む、回転不均衡低減装置（２０４、４２４、６２４、８２４）。
【請求項２】
前記制御システム（２１６、３１６、４１６、６１６、７１６、８１６）は、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の回転不均衡プロファイルを決定する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の径方向振動を検出するために少なくとも１つのセンサを含むセンサシステム（２１４）を更に備える、請求項２記載の装置。
【請求項４】
少なくとも１つの信号送出導管（３３２、４３２、８３２）を更に備え、各信号送出導管（３３２、４３２、８３２）が、前記少なくとも１つの加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４）のうちの各々１つと結合される、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記制御システム（２１６、３１６、４１６、６１６、７１６、８１６）は、各信号送出導管（３３２、４３２、８３２）に動作可能に結合されるマルチプレクサ（４５２）を更に含む、請求項４記載の装置。
【請求項６】
各加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）は、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）上に光を方向付けるように構成された光送信機を含む、請求項１記載の装置。
【請求項７】
各加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）は、前記少なくとも１つの電極（８６６）から前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）への電気のアークを発生するように電気的に構成される、少なくとも１つの電極（８６６）を含む、請求項１記載の装置。
【請求項８】
各加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）は、少なくとも１つのインダクタ（３１１、３３４）を含み、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）に渦電流を誘導するように構成される、請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）は、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の周りのリングの少なくとも一部を形成するために配置された複数の加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１０）を含み、前記複数の加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１０）は、第１のサブセット（４５２）及び第２のサブセット（４５４）の加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１０）を含み、前記制御システム（２１６、３１６、４１６、６１６、７１６、８１６）は、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の前記回転周波数の前記複数の部分又は混合部分と同期する第１のパルスで、前記複数の加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１０）の前記第１のサブセット（４５２）を活動化させ、前記制御システム（２１６、３１６、４１６、６１６、７１６、８１６）は、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の前記回転周波数の前記複数の部分又は混合部分と同期する第２のパルスで、前記複数の加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１０）の前記第２のサブセット（４５４）を活動化させ、前記第１のパルスは、前記第２のパルスから時間的にオフセットしている、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）を含むターボ機械ロータ組立体（１４、２０２）と、
前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の近位に実装された少なくとも１つの加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）と、
前記加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４）と結合される制御システム（２１６、３１６、４１６、６１６、７１６、８１６）と、を含み、前記制御システム（２１６、３１６、４１６、６１６、７１６、８１６）は、
前記ターボ機械ロータ組立体（１４、２０２）の回転不均衡が所定のレベルを超えるかどうかを決定し、
前記加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）を作動させて、前記ターボ機械ロータ組立体（１４、２０２）の前記回転不均衡が前記所定のレベルを超えることを決定することに応答して、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）を加熱する
システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示した主題は、回転要素に関する。より詳細には、本明細書に開示した主題は、タービンの回転不均衡を低減するための装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
静止から乱されるとき、ターボ機械ロータなどの全ての機械構造は、特定の周波数で振動する。ロータの回転不均衡は、振動を悪化させ、ロータの動作する、特に、或る回転速度を超えるとき、かなりの問題を引き起こす場合がある。過剰な振動は、例えば、不要な疲労、構造的な応力及び歪み、効率の劣る動作、又は、望ましくない可動部品間の物理的干渉、を引き起こす場合がある。従来の均衡を取る技術は、単一の速度でロータの重量を調整することを試みているが、それらの技術は、ロータを始動又は動作させる間にしばしば不均衡が起こり又は変化するので、ロータの不均衡を常に補償することはできない。例えば、ロータの非対称の熱的加熱は、ロータシャフトの曲げを招き、ロータを回転軸周りに不均衡にさせる。他の例では、大型のターボ発電機の励磁コイルは、ロータ軸に沿って時々シフトする。これらのシフトが厳密に対称ではない場合、機械的な応力及び歪みが、誘導され、同じく不均衡を招く。圧縮機及びタービンブレードのエロージョンは、大型のガス及び蒸気タービンのロータを不釣り合いにする場合がある別のメカニズムである。これらの不均衡は、ロータの動作に起因し、それ故に、従来の技術によって適切に対処することができない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
１つの実施形態では、回転不均衡低減装置は、回転要素上の位置を加熱するための少なくとも１つの加熱要素と、回転要素の回転周波数の複数の部分又は混合部分と同期して加熱要素をパルス作動させるように構成されたパルス要素と、パルス要素及び加熱要素と結合され、加熱要素及びパルス要素を作動させて、回転要素の回転周波数の複数の部分又は混合部分と同期したパルスで回転要素の位置に熱を適用する、制御システムと、を含む。
【０００４】
他の実施形態では、システムは、回転要素と、回転要素の近位に実装された少なくとも１つの加熱要素と、加熱要素と結合される制御システムと、を含むタービンシステムを含む。制御システムは、タービンシステムの回転不均衡が所定のレベルを超えるかどうかを決定し、加熱要素を作動させて、タービンシステムの回転不均衡が所定のレベルを超えることを決定することに応答して、回転要素を加熱する。
【０００５】
他の実施形態では、システムは、ターボ機械ロータ組立体の所定のレベルよりも大きい回転不均衡を検出する、及び、所定のレベルよりも大きい回転不均衡を検出することに応答して、回転要素を加熱するために、パルス送りの形で、回転要素と結合された加熱要素を作動させる、ように構成された少なくとも１つのコンピューティングデバイスを含む。
【０００６】
本発明のこれらや他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す添付の図面と関連して解釈される本発明の様々な態様の以下の詳細な説明からより容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ターボ機械ロータ組立体の縦軸に沿った振動を示すターボ機械ロータ組立体の等角図である。
【図２】本発明の様々な実施形態に係る回転不均衡低減装置を含むターボ機械システムを例証する概略図である。
【図３】本発明の様々な実施形態に係る加熱要素を含む加熱装置の１つの実施形態を例証する概略図である。
【図４】本発明の様々な実施形態に係る、個々がインダクタを備える、複数の加熱要素の等角図を含む加熱装置の実施形態を例証する部分等角図、部分概略図である。
【図５】図４の複数の加熱要素の一部分の拡大等角図である。
【図６】本発明の様々な実施形態に係る加熱要素を含む加熱装置の１つの実施形態を例証する概略図である。
【図７】図６の加熱装置の代替的な実施形態を例証する概略図である。
【図８】本発明の様々な実施形態に係る加熱要素を含む加熱装置の実施形態を例証する概略図である。
【図９】図８の装置の代替的な実施形態を例証する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
留意されたいことは、本発明の図面が必ずしも縮尺通りではないということである。図面は、本発明の典型的な態様を単に示すことだけを目的としており、したがって、本発明の範囲を限定していると考えるべきではない。図面では、同様の番号付けは、同様の要素を図面間で表す。
【０００９】
最初の事柄として、現在の開示内容を明瞭に説明する目的で、必要になるであろうことは、蒸気タービン内部の関連性のある機械構成部品を参照して説明するときにある種の用語を選択することである。できれば、それを行うときに、共通の産業用語は、その容認された意味と一致する形で使用されて採用されるであろう。別段の記述がない限り、そういった用語には、本出願の文脈及び添付の特許請求の範囲の範囲と一致する広義の解釈を与えるべきである。当業者なら理解するであろうことは、しばしば特定の構成部品が幾つかの異なった用語や重複する用語を用いて参照されることがあるということである。単一の部品として本明細書で説明するかもしれないものは、複数の構成部品で構成されるというような他の文脈を含めて参照されることがある。代替的に、複数の構成部品を含むとして本明細書で説明するかもしれないものは、単一の部品として他のどこかで参照されることがある。
【００１０】
加えて、幾つかの記述的な用語は、本明細書で正式に使用することがあり、それらの用語をこの節の始まりで定義することが役立つと分かるはずである。これらの用語とその定義は、別段の記述がない限り、次の通りである。しばしば必要となるのは、中心軸に関して違った径方向位置にある部品を説明することである。用語「径方向（ｒａｄｉａｌ）」は、軸に垂直な動き乃至位置を指す。こういったような場合に、第１の構成部品が第２の構成部品よりも軸により近くに存在するならば、本明細書で記述されるであろうことは、第１の構成部品が第２の構成部品の「径方向内側（ｒａｄｉａｌｌｙ  ｉｎｗａｒｄ）」又は「内向き（ｉｎｂｏａｒｄ）」ということである。他方、第１の構成部品が第２の構成部品よりも軸からより遠くに存在するならば、本明細書で記述されることは、第１の構成部品が第２の構成部品の「径方向外側（ｒａｄｉａｌｌｙ  ｏｕｔｗａｒｄ）」又は「外向き（ｏｕｔｂｏａｒｄ）」ということである。用語「軸方向（ａｘｉａｌ）」は、軸に平行な動き乃至位置を指す。最後に、用語「周方向（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ）」は、軸周りの動き乃至位置を指す。理解されるであろうことは、そういった用語がタービンの中心軸に関して適用され得るということである。
【００１１】
上で指摘したように、本明細書に開示した主題は、回転要素に関する。より具体的には、本明細書に開示した主題は、回転要素、例えば、ターボ機械ロータ又はロータ組立体の回転不均衡を低減するための装置及びシステムに関する。静止から乱されるとき、ターボ機械ロータなどの全ての機械構造は、特定の周波数で振動する。ロータの回転不均衡は、振動を悪化させ、ロータの動作する、特に、或る回転速度を超えるとき、かなりの問題を引き起こす場合がある。図１は、ロータ組立体１４の縦軸１２に沿ったロータ組立体の振動１０の例を示す等角図である。ロータ組立体の振動１０は、径方向の揺動運動を含み、振動の振幅は、ロータ組立体１４の縦軸１２を跨いで様々である。例えば、振幅Ａ１及びＡ２は、様々である。
【００１２】
本明細書で説明する様々な実施形態は、回転要素の回転不均衡を低減するための装置、システム、及び関係するコンピュータプログラム製品を含む。それらの装置、システム、及び関係するコンピュータプログラム製品の以下の説明では、その一部を形成する添付の図面を参照し、そこでは本教示が実施され得る特定の実施形態例が例証として示される。それらの実施形態は、当業者が本教示を実施できるように十分に詳細に説明されており、理解すべきことは、他の実施形態を利用することができ、しかも、本教示の範囲を逸脱せずに変更を行うことができるということである。したがって、以下の説明は、単なる例示である。
【００１３】
図２は、本開示の実施形態に従って、図２の実施形態ではターボ機械ロータ組立体２０２及び回転不均衡低減装置２０４を含む、回転要素を含む回転不均衡低減システム２００を例証している概略図である。ターボ機械ロータ組立体２０２は、中心軸２０８の周りを回転するロータシャフト２０６を含む場合がある。ターボ機械ロータ組立体２０２及びロータシャフト２０６は、個々が回転要素である。ターボ機械ロータ組立体２０２の回転は、ユーザ２１２からの入力を受容できるターボ機械コントローラ２１０によって制御することができる。
【００１４】
回転不均衡低減装置２０４は、センサシステム２１４、制御システム２１６、及び加熱装置２１８を含む。センサシステム２１４は、ターボ機械ロータ組立体２０２の動作状態（例えば、回転速度、回転周波数、径方向振動振幅、等々）に関するデータ（即ち、動作状態データ２２０）を収集して、制御システム２１６にアクセス可能な動作状態データ２２０を作出する。例えば、コンピューティングデバイス２２２を用いて実行することができると共にユーザ２１２からの入力を受容できる制御システム２１６は、その動作状態データ２２０を用いて、ターボ機械ロータ組立体２０２の回転不均衡を決定することができる。少なくとも部分的に動作状態データ２２０に基づいて、加熱装置２１８に結合される制御システム２１６は、加熱装置２１８を制御することができる。加熱装置２１８は、指定位置２２６と結合して加熱するためにロータ組立体２０２の指定位置２２６の近位に位置決めされる少なくとも１つの加熱要素２２４を含むことができる。指定位置２２６を加熱することにより、指定位置２２６での曲げモーメントを促進させて、ターボ機械ロータ組立体２０２の曲げ及び再バランス調整を行う或いは少なくとも不均衡を低減することができる。制御システム２１６（モジュール２２８を含む）、コンピューティングデバイス２２２（プロセシング構成部品２３０、Ｉ／Ｏ構成部品２３２、記憶構成部品２３４、及び通信経路２３６を含む）、及び、センサシステム２１４については、以下の本文に更に詳細に説明する。しかしながら、先ず、加熱要素２２４を含む加熱装置２１８については、最高に詳細に説明する。
【００１５】
回転不均衡低減装置２０４の加熱装置２１８及び加熱要素２２４の様々な実施形態は、着想される。図３は、加熱要素３２４を含む加熱装置３１８のそういった実施形態を例証している概略図である。この実施形態では、加熱要素３２４に加えて、加熱装置３１８は、電源３２８、パルス要素３３０、及び、信号送出導管３３２を含む。制御システム３１６は、以下の本文に最高に詳細に説明するように、電源３２８及び／又はパルス要素３３０と結合及び／又は連通して、加熱装置３１８を制御することができる。電源３２８、パルス要素３３０、信号送出導管３３２、及び、加熱要素３２４は、電気的に結合され又は電気的に連通する。電源３２８は、現在公知又は後日進化した電源のどれでもよい。電源３２８は、信号送出導管３３２（例えば、電気的伝導性ワイヤ）を介して加熱要素３２４に電気信号を供給する。パルス要素３３０は、電源３２８から供給される電気信号をスイッチオン及びスイッチオフする高周波スイッチング要素３３６を含み、電源３２８から供給される電気信号を加熱要素３２４に調和的又は反復式にパルス送りする。調和的又は反復式にパルス送りされる信号は、加熱要素３２４を、調和的又は反復式のパルス送りの形で作動させる。加熱要素３２４は、インダクタ３３４を含み、場合によってはメタルコア４５０（図４参照）を囲んでいる１つ又は複数のループ（図４参照）を備えたコイル状の電気的伝導性ワイヤ４４８などの現在公知又は後日進化したインダクタのどれでもよい。インダクタ３３４は、各パルス加熱要素３２４が作動する間、電気信号を伝導し、渦電流を、調和的又は反復式のパルス送りの形で、隣接する回転要素３３８の指定位置３２６に誘導する。指定位置３２６を通って流れる渦電流は、指定位置３２６を加熱して、その位置を膨張させると共に曲げモーメントを作り出し、中心軸３４０を中心として回転要素３３８の重量を再バランス調整し、回転不均衡を低減する。インダクタ３３４は、上で論じたように電気的誘導を生じさせるのに適した距離を指定位置３２６から離隔される。
【００１６】
インダクタ３３４を使用するこの実施形態は、回転要素３３８が渦電流を誘導できる電気的伝導性金属又は他の電気的伝導性材料であるとき有利な場合がある。回転要素３３８の指定位置３２６が渦電流の誘導を十分にできない場合、或いは、誘導の促進を希望する場合、電気的伝導性ドーパントが指定位置３２６に付加されることがある。誘導された渦電流は、ドーパントを加熱することができ、次いで熱を指定位置３２６に伝導することができる。
【００１７】
調和的又は反復式のパルスは、回転要素３３８の回転周波数の任意の複数の部分又は混合部分（例えば、任意の正の数）に同期することができ、したがって、インダクタ３３４は、渦電流を、１つ又は複数の指定位置３２６に、回転毎に即ち回転数毎に任意の所望の回数、作り出す。例えば、単一の指定位置３２６を１回転に１回加熱するため、パルスは、回転要素３３８の回転周波数に合致する周波数（１回転に１パルス）を有する場合がある。回転要素３３８の単一の回転で加熱されるべき複数の指定位置３２６のため、インダクタ３３４は、その回転中に複数のパルスで作動される場合がある。回転要素３３８の５回転に１回加熱されるべき単一の指定位置３２６のため、パルスは、回転要素３３８の回転周波数の１／５周波数で反復される場合がある。５回転に１回個々が加熱されるべき４つの指定位置３２６のため、パルスは、回転要素３３８の１．２５回転毎に反復される場合があり、回転周波数のパルス周波数４／５を意味することになろう。こんな具合に、調和的又は反復式のパルスは、回転要素３３８の回転周波数の任意の複数の部分又は混合部分（例えば、整数と部分の組み合わせ）に同期する場合があり、１つ又は複数の指定位置３２６に一定の間隔で熱が適用される。
【００１８】
単一の加熱要素３２４は、図３に示すように、使用される場合があり、或いは、図４に示すように、複数の加熱要素３２４が使用される場合がある。図４は、部分的な概略図、部分的な等角図であり、本発明の様々な実施形態に係るインダクタ３３４（複数のインダクタ３３４を形成する）を個々が備える複数の加熱要素３２４の等角図を含む加熱装置４１８の実施形態を例証している。加熱装置４１８は、電源４２８、パルス要素４３０、及び、複数の信号送出導管３３２も含む。制御システム４１６は、以下の本文に最高に詳細に説明するように、電源４２８及び／又はパルス要素４３０と結合及び／又は連通して、加熱装置４１８を制御することができる。電源４２８及びパルス要素４３０は、複数の信号送出導管４３２及び複数の加熱要素３２４と電気的に結合され又は電気的に連通する。電源４２８は、信号送出導管４３２（例えば、電気的伝導性ワイヤ）を介して電気信号を加熱要素３２４に供給する。各加熱要素３２４は、別個の信号送出導管４３２に連結されるが、例証を容易にするため、信号送出導管４３２を５つだけ示す。加熱装置３１８（図３を参照して論じた）からの加熱装置４１８の著しい差異は、加熱装置４１８で使用される最大数の加熱要素３２４によって駆動される。図４を参照すると、加熱要素３２４及びインダクタ３３４は、回転要素（このケースではロータシャフト４３８）の周りに、リングの形状に配置される。図５は、図４の複数の加熱要素３３４の一部分の拡大等角図である。上で論じたように、複数の加熱要素３２４は、現在公知又は後日進化したインダクタのどれを含んでいてもよい。図４及び図５では、インダクタ３３４は、メタルコア４５０を囲んでいるコイル状の電気的伝導性ワイヤ４４８として示されている。インダクタ３３４は、フレーム４４２上に実装され、ロータシャフト４３８を囲む又は部分的に囲むために、リング形状であるか、又は、リング形状又は部分的リング形状であるように繋がるセグメント４４４、４４６を有する場合がある。インダクタ３３４は、ロータシャフト４０６の近位に位置決めされ、したがって、パルス電気信号で作動するとき、インダクタ３１１は、図３に関して上で論じたように、ロータシャフト４３８の指定位置４２６に渦電流を誘導するであろう。一例として、インダクタ３３４は、ロータシャフト４３８に渦電流を誘導する目的で、ミリメートルのオーダでロータシャフト４３８から遠くに位置決めされる場合がある。
【００１９】
各別個の加熱要素３２４は、それぞれの信号送出導管４３２に別々に電気的に連結又は結合され、その個々は、それぞれの加熱要素３２４へのパルス電気信号を担持する場合がある。加熱要素３２４は、個々が別個に離れた信号送出導管４３２と結合され、したがって、各加熱要素３２４は、別個に、そして、ことによると他の加熱要素３２４とは異なる時間に、作動する場合がある。マルチプレクサ４５２又は同様のデバイスは、電源からそれぞれの信号送出導管４３２を介して複数の加熱要素３２４の個々に伝達される信号を調整するために使用される場合がある。マルチプレクサ４５２は、パルス要素４３０と統合されるか、さもなければ、電源４２８と信号送出導管４３２の間に電気的に連結される場合があり、複数の信号送出導管４３２のどれがその時点で信号を担持してそれぞれの加熱要素３２４を作動させるかを決定することが容易になる。指定位置４２６の所望の寸法又は形状にもよるが、加熱要素３２４の任意の所望の数又はパターンは、同時に作動する場合がある。場合によっては、複数の加熱要素３２４は、加熱要素３２４の第１のサブセット４５２及び第２のサブセット４５４を含み、制御システム４１６は、回転要素の回転周波数の複数の部分又は混合部分と同期する第１のパルスで第１のサブセット４５２を作動させ、制御システム４１６は、回転要素の回転周波数の複数の部分又は混合部分と同期する第２のパルスで第２のサブセット４５４を作動させる。第１のパルスは、第２のパルスから時間的にオフセットしている。隣接するグループ又はサブセットの加熱要素３２４は、連続的に作動する場合があり、したがって、指定位置４２６は、ロータシャフト４３８及び指定位置４２６が回転するとき、各グループ又はサブセットの加熱要素３２４によって加熱される。こんな具合に、指定位置４２６は、単一の加熱要素だけを備えた実施形態と比較して、より継続的に又は回転当たりより長い間隔で加熱される場合がある。
【００２０】
図６は、本発明の様々な実施形態に係る、加熱要素６２４を含む加熱装置６１８の実施形態を例証する概略図である。この実施形態では、加熱要素６２４、電源６２８、パルス要素６３０、及び、信号送出導管６３２に加えて、加熱装置６１８は、光源６５６を含む。制御システム６１６は、以下の本文に最高に詳細に説明するように、電源６２８及び／又はパルス要素６３０と結合及び／又は連通して、加熱装置６１８を制御することができる。電源６２８は、光源６５６と電気的に結合されて、電気信号を光源６５６に供給する。光源６５６は、信号送出導管６３２と光学的に結合され、光を回転要素６３８の加熱位置６２６上に方向付け又は伝達するように位置決め及び構成することができる。パルス要素６３０（例えば、光源６５６と電源６２８の間に連結されるスイッチ６３６）は、電源６２８及び／又は光源６５６と電気的に結合されて、光信号出力を光源６５６から信号送出導管６３２を介して加熱要素６２４にパルス送りする。上で説明したように、信号は、加熱位置６２６の回転周波数に同期して調和的又は反復式にパルス送りされる場合があり、加熱位置６２６を指定回転数毎に１回加熱する。信号送出導管６３２は、光ファイバ６３３を含み、パルス光信号を担持又は加熱要素６２４に伝達する。
【００２１】
加熱要素６２４は、位置６２６を加熱する目的で加熱位置６２６上に光を形状付け又は焦点合わせするために、レンズや光ファイバ６３３の端部などの光学器械６２５を含む場合がある。光源６５６は、位置６２６を効果的に加熱するであろう光の波長を放出するために選択される場合がある。例えば、材料によっては、可視光への露出下でより良く熱くなることがあり、その一方、他のものによっては、赤外光又は紫外光への露出下でより迅速に熱くなることがある。光を用いて加熱位置６２６を加熱する加熱装置６１８は、電気的伝導性でない材料（例えば、炭素繊維、非伝導性金属、硬質プラスチック等々）を幾らか含む入射光への露出下で熱くなる材料を有する回転要素を備えて使用される場合がある。したがって、加熱装置６１８は、加熱装置３１８が効果的でない場合に、効果的に使用される場合がある。更に、加熱位置６２６は、任意の所望の光への露出下でより敏感に熱くなる材料でドープされる場合がある。任意の特定の光の下で十分に熱くならない他の材料のために、又は加熱を改善するために、加熱位置６２６は、任意の所望の光の露出に対してより反動的に熱くなる材料でドープされる場合がある。
【００２２】
図３〜図５を参照して説明した実施形態と同様に、単一の加熱要素６１０が使用される場合があり、或いは、複数の加熱要素６２４が使用される場合がある。複数の加熱要素６２４が使用されるとき、加熱要素６２４は、図４及び図５を参照して説明したように、回転要素６３８の周りのリング又はリングの一部になって配置される場合がある。各追加加熱要素６２４は、追加信号送出導管６３２及び追加スイッチ６３６又はマルチプレクサ４５２（図４参照）に対応し、図４及び図５を参照して論じたように、適切なタイミングで各信号送出導管を開閉する。複数の加熱要素６２４は、図４及び図５を参照して説明したように、調和的又は反復式のパルスで作動する場合があり、加熱位置６２６が回転するときと同じ、連続的な加熱要素６２４から加熱位置６２６を加熱することの効果を達成する。
【００２３】
図７は、図６の加熱装置の代替的な実施形態を例証する概略図である。図７に示す代替的な実施形態では、光源６５６は、回転要素６３８の加熱位置６２６のより近くに位置決めされ、光を回転要素６３８の加熱位置６２６上に直接方向付けする。この実施形態では、信号送出導管６３２は、光源６２４の内部にする場合があり、或いは、信号送出導管６３２は、不要であることがある。同様に、光源６５６は、光を回転要素６３８上に直接放出する加熱要素６２４として機能する場合がある。そうでなければ、追加レンズ又は他の光学器械６５８は、加熱要素６２４として機能する場合がある。
【００２４】
図８は、本発明の様々な実施形態に係る、加熱要素８２４を含む加熱装置８１６の実施形態を例証する概略図である。この実施形態では、加熱要素８２４に加えて、加熱装置８１８は、第１の電源８２８、第２の電源８６０、第１のパルス要素８１６、第２のパルス要素８６２、第１の信号送出導管８３２、及び、第２の信号送出導管８６４を含む。制御システム８１６は、以下の本文に最高に詳細に説明するように、第１の電源８２８、第２の電源８６０、第１のパルス要素８３０、及び、第２のパルス要素８６２と結合及び／又は連通して、加熱装置８１８を制御することができる。信号送出導管８３２及び８６４は、電気的伝導性ワイヤを含み、第１の電源８２８及び第２の電源８６０から加熱要素８２４への電気信号を担持する。加熱要素８２４は、第１の電極８６６及び第２の電極８６８を含み、個々が回転要素からの距離に位置して、各電極８６６、８６８と回転要素８３８の間の距離（即ち、ギャップ）を横切る電気アークを促進させる。単一の加熱要素８１０が使用される場合があり、或いは、図４を参照して論じた実施形態と同様に複数の加熱要素８１０が使用される場合がある。
【００２５】
第１の電源８２８は、第１の信号送出導管８３２及び第１の電極８６６に電気的に結合される。第１の電源８２８は、第２の信号送出導管８６４及び第２の電極８６８にも電気的に結合される。第１の電源８２８は、第１の信号送出導管８３２を介して第１の電極８６６に、また、第２の信号送出導管８６４を介して第２の電極８６８に、電気信号を供給する。第１の電源８２８によって電極８６６、８６８に供給される電気信号は、第２の電源８６０による電気信号出力と比較して、高い電圧の一定の電気信号である。一定の信号は、各電極８６６、８６８と回転要素８３８の間のギャップの妨げられないイオン化空気によって、一定の伝導経路を産出する。換言すれば、低出力の電気アークは、第１の電極８６６と回転要素８３８の間と、第２の電極８６８と回転要素の間と、に生成され、したがって、回転要素８３８は、回路を閉じ、すると第１の電極８６６と第２の電極８６８の間には、ギャップが存在する。
【００２６】
第２の電源８６０は、第１のパルス要素８３０、第１の信号送出導管８３２、及び、第１の電極８６６に電気的に結合される。第２の電源８６０は、第２のパルス要素８３０、第２の信号送出導管８６４、及び第２の電極８６８にも電気的に結合される。第２の電源８６０は、第１の信号送出導管８３２を介して第１の電極８６６に、また、第２の信号送出導管８６４を介して第２の電極８６８に、電気信号を供給する。第１のパルス要素８３０は、第２の電源８６０と第１及び第２の電極８６６、８６８との間に配置される。パルス要素８３０は、電気信号を第１の電極８６６にパルス送りするために第２の電源８６０からの電気信号をスイッチオン及びスイッチオフするスイッチング要素８３１を含む。第２のパルス要素８６２は、電気信号を第２の電極８６８にパルス送りするために第２の電源８６０からの電気信号をスイッチオン及びスイッチオフするスイッチング要素８６３を含む。第２の電源８６０から伝達される電気信号は、第１の電源８２８から伝達される電気信号と比較して高電流及び低電圧を有する。高電流で低電圧の電気信号は、高電圧電気信号によって作り出された同じアーク経路を横切って伝導して、回転要素８３８上に所望の熱を作り出す。
【００２７】
この電極８６６、８６８を用いる実施形態は、回転要素８３８が、第１の電極８６６と第２の電極８６８の間の電気的ブリッジとして作用してその結果として加熱され得る電気的伝導性金属又は他の電気的伝導性材料で作製されるとき、有利な場合がある。回転要素８３８の指定位置８２６が、この電気的ブリッジとして作用してその結果として加熱されることが十分にできない場合、或いは、指定位置８２６の電気的伝導性を促進することが望まれる場合、適切な電気的伝導性ドーパントは、指定位置８２６に適用することができる。ドーパントは、加熱することができ、そのとき熱を指定位置８２６に伝導することができる。
【００２８】
上で論じたように、単一の加熱要素８２４が使用される場合があり、或いは、図４及び図５を参照して説明したように、複数の加熱要素８２４が使用される場合がある。各加熱要素８２４は、第１及び第２の信号送出導管８３２、８６４と整合するであろうし、第１及び第２のパルス要素８３０、８６２は、個々がマルチプレクサ（図４に見られるように）や他の同様の信号経路管理デバイスを含むであろう。複数の加熱要素８２４が使用されるとき、加熱要素８２４は、回転要素８３８の周りのリング又はリングの一部になって配置される場合がある。複数の加熱要素８２４は、図４及び図５を参照して説明したように、調和的又は反復式のパルスで作動する場合があり、加熱位置８２６が回転して各連続的な加熱要素８２４を通過するときに、連続的に位置決めされた加熱要素８２４を備えた回転要素８３８の加熱位置８２６の同じ効果を達成する。
【００２９】
図９は、加熱要素９２４が唯１つの電極９６６を含む、図８の加熱装置９１８の代替的な実施形態を例証する概略図である。この実施形態では、加熱要素９２４に加えて、加熱装置９１８は、第１の（高周波数、高電圧）電源９２８、第２の（高電流、低電圧）電源９６０、パルス要素９３０、及び、信号送出導管９３２を含む。制御システム９１６は、以下の本文に最高に詳細に説明するように、第１の電源９２８、第２の電源９６０、第１のパルス要素９３０、及び、第２のパルス要素９６２と結合及び／又は連通して、加熱装置９１８を制御することができる。信号送出導管９３２は、電気的伝導性ワイヤを含む。電極９６６は、回転要素９３８からの距離に位置して、電極９６６と回転要素９３８の間の距離（即ち、ギャップ）を横切る電気アークを促進させる。単一の加熱要素９２４は、使用される場合があり、或いは、図４を参照して論じた実施形態と同様のやり方で、複数の加熱要素９２４は、使用されて、回転要素９３８の周りのリング又はリングの一部になって配置される場合がある。
【００３０】
第１の電源９２８は、信号送出導管９３２及び電極９６６に電気的に結合される。第１の電源９２８は、第２の電源９６０による電気信号出力と比較して、高い電圧の一定の電気信号を供給する。第１の電源９２８は、信号送出導管９３２を介して電極９６６に一定の電気信号を供給する。一定の信号は、電極９６６と回転要素９３８の間のギャップの妨げられないイオン化空気によって、一定の伝導経路を産出する。換言すれば、低出力の電気アークは、電極９６６と回転要素９３８の間に生成される。
【００３１】
第２の電源９６０は、パルス要素９３０、信号送出導管９３２、及び、電極９６６と電気的に結合される。パルス要素９３０は、電気信号をパルス送りするために第２の電源９６０からの電気信号をスイッチオン及びスイッチオフするスイッチング要素９３１を含む。第２の電源９６０から伝達される電気信号は、第１の電源９２８から伝達される電気信号と比較して高電流及び低電圧を有する。高電流で低電圧の電気信号は、高電圧電気信号によって作り出された同じアーク経路を横切って伝導して、回転要素９３８上に所望の熱を作り出す。
【００３２】
上で論じたように、単一の加熱要素９２４が使用される場合があり、或いは、図４及び図５を参照して説明したように、複数の加熱要素９２４が使用される場合がある。各加熱要素９２４は、第１の信号送出導管９３２及び第２の信号送出導管９６４と整合するであろうし、パルス要素９３０は、マルチプレクサ（図４に見られるように）や他の同様の信号経路管理デバイスを含むであろう。複数の加熱要素９２４が使用されるとき、加熱要素９２４は、回転要素９３８の周りのリング又はリングの一部になって配置される場合がある。複数の加熱要素９２４は、図４及び図５を参照して説明したように、調和的又は反復式のパルスで作動する場合があり、加熱位置９２６が回転して各連続的な加熱要素９２４を通過するときに、連続的に位置決めされた加熱要素９２４を備えた回転要素９３８の加熱位置９２６の同じ効果を達成する。
【００３３】
図２を参照すると、回転不均衡低減装置２０４は、加熱要素２２４に結合される制御システム２１６を更に含む場合がある。本明細書で説明したように、制御システム２１６は、特定の機能を実行するために、構成する、例えば、プログラムすることができる。様々な実施形態では、制御システム２１６は、次のために構成される。
【００３４】
Ａ）回転不均衡プロファイルを決定する又は回転要素の所定のレベルよりも大きな回転不均衡を検出する、及び、
Ｂ）望ましくない回転不均衡プロファイルを決定すること又は所定のレベルよりも大きな回転不均衡を検出することに応答して、回転要素の領域を加熱するためにパルス送りの形で加熱要素２２４を作動させる。
【００３５】
理解されることは、様々な実施形態に従って、制御システム２１６が、ターボ機械コントローラ２１０と統合されるハードウエア及び／又はソフトウエアを含む場合（例えば、ターボ機械コントローラ２１０のプログラム言語の一部として埋め込まれ、又は、共通ハードウエアをターボ機械コントローラ２１０と共有すること）があるということである。
【００３６】
制御システム２１６は、許容できるレベル又は所定の閾値を超えるために決定されるターボ機械ロータ組立体２０２の振動及び／又は回転不均衡の状態（動作状態データ２２０）を検出することができる。この動作状態データ２２０は、ターボ機械ロータ組立体２０２に結合された１つ又は複数のセンサ（センサシステム）２１４、制御システム２１６に記憶されたデータログ、及び／又は、ターボ機械コントローラ２１０等々から制御システム２１６によって取得されることがある。
【００３７】
本明細書で説明したように、回転不均衡プロファイルが望ましくないと決定すること又は所定のレベルよりも大きな回転不均衡を検出することに応答して、制御システム２１６は、加熱要素２２４を作動させる。例えば、図３の実施形態では、電源３２８及びパルス要素３３０は、加熱要素３２４への電気信号を調和的又は反復式に脈動させるために作動する場合がある。電源３２８によって供給される電気信号は、パルス要素３３０によって加熱要素３２４に対してスイッチオン及びスイッチオフされる。インダクタ３１１を含む加熱要素は、活動化するとき、回転要素３３８上の隣接する指定位置３２６（加熱位置３２６）に渦電流を誘導する。信号は、回転要素３３８の回転周波数の複数の部分又は混合部分と同期する周波数で脈動される。こんな具合に周波数を同期させることは、加熱要素３２４が静止したままである間、指定回転数当たり指定回数、回転要素３３８上の同じ位置３２６（又は複数の位置３２６）を加熱するのを容易にする。有効な結果は、回転要素の所定の位置をほんの僅かな程度だけ加熱することによって達成することができる。例えば、摂氏１度は、場合によっては十分である場合がある。摂氏１０度は、他の場合では有効である。摂氏２０度、３０度、４０度、又は５０度以上は、他の場合では有効である。
【００３８】
回転要素の位置に熱を適用することは、ターボ機械ロータ組立体２０２の任意の２つの領域又は部品の間の熱膨張差によって生じる不釣り合いな曲げ、或いは、動作中に起こる任意の他の回転不均衡、を緩和する場合がある。即ち、望ましくない回転不均衡が検出されるとき、位置２２６は、位置２２６の加熱のせいで膨張する場合があり、回転不均衡及びもたらされる径方向振動振幅を低減する発見された曲げをオフセットする曲げモーメントを引き起こす。制御システム２１６は、動作状態データ２２０を動的に読み取ることができ、回転不均衡を低減するために、回転要素３３８の動作中にそれが増加乃至シフトするので必要に応じて、熱を調整する。
【００３９】
制御システム２１６は、各パルスの持続期間も制御する場合がある。パルスの持続期間及び強度は、どのタイプの加熱要素が使用されるのか、回転要素の振動プロファイルがどのように見えるのか等々、加熱されるべき指定位置がどのように見えるのか、どのぐらいの速さで回転要素がスピンするのか、どのぐらいの熱さで指定位置が加熱されるべきと指定されるのか等々、に応じて変化する場合がある。
【００４０】
図６〜図９を参照して説明した実施形態は、制御システム２１６によって同様に作動される。各場合では、電源及びパルス要素は、回転要素の周波数と同期した周波数で加熱要素への信号を調和的又は反復式に脈動させるために作動される場合がある。図６及び図７の場合では、もたらされるパルス送りされる信号は、電磁波又は光である。制御システムは、光源６５６、７５６に給電する電源６２８、７２８を作動させ、制御システム６１６、７１６は、パルス要素６３０、７３０を作動させて、電力を光源６２４、７２４にパルス送りするか又は光源６２４、７２４からの光をより直接的にパルス送りするかのどちらかである。図８の場合では、制御システム８１６は、第１の電源（高周波数、高電圧電源）８２８を作動させて、連続的な電気信号を第１の電極８６６及び第２の電極８６８に提供する。制御システム２１６は、高電流、低電圧電源８６０を作動させて、高電流電気信号を第１及び第２の電極８６６、８６８に提供する。制御システム２１６は、第１及び第２のパルス要素８３０、８６２を作動させて、それらの高電流信号を、回転要素の回転周波数の任意の複数の部分又は混合部分に合致する周波数でパルス送りする。それらの信号は、所望の周波数で回転要素の指定位置を加熱する電気アークを作り出す。各実施形態では、制御システム２１６は、回転要素が回転速度を変えるので、回転要素の回転周波数の複数の部分又は混合部分と同期させるために、パルスの周波数を調整することがある。
【００４１】
各タイプの加熱要素と共に、複数の加熱要素が使用され、回転要素の周りのリング又はセミリングになって、図５及び図６に示したように配置されることがある。それらの場合では、マルチプレクサ４５２（図４参照）又は同様のデバイスは、複数の加熱要素の個々との通信を調整するために使用される場合がある。それらの場合では、制御システム２１６は、電源、パルス要素、及び、必要に応じてマルチプレクサ、を作動させて、少なくとも第１のサブセットの複数の加熱要素を、回転要素の回転周波数の複数の部分又は混合部分と同期する第１のパルスで、そして、少なくとも第２のサブセットの複数の加熱要素を、回転要素の回転周波数の複数の部分又は混合部分と同期する第２のパルスで、作動させ、第１のパルスは、第２のパルスから時間的にオフセットしている。サブセットの加熱要素は、僅か１つ、或いは、複数の加熱要素における存在する加熱要素の多くがあり得る。後者の場合、例えば、加熱されるべき回転要素上の位置には、回転要素が回転するので、基本的に熱が後に続く場合があり、各加熱要素は、連続して脈動するリングにおいて連続して位置し、個々が回転要素の回転周波数の複数の部分又は混合部分と整合する周波数である。このリングになっている加熱要素の構成は、回転要素上の指定位置の加熱についてより卓越した制御を提供し、熱がより連続的に適用されることを可能にする。
【００４２】
上で指摘したように、各加熱装置３１８、４１８、６１８、８１８、及び９１８は、使用される場合があり、加熱装置２１８は、図２に示される。図２を依然として参照すると、回転要素の振動に対処するため、特定の回転要素及びその振動にもよるが、１より多くの加熱装置２１８は、単一の制御システム２１６と共に使用される場合がある。加熱要素３１８、４１８、６１８、８１８、及び９１８の様々な実施形態はとりわけ、例えば、回転要素の経線を横切る様々な位置で任意の組み合わせで使用される場合があり、図１に見られるように、様々に振動する回転要素の異なるセクションに対処する。回転不均衡低減装置３２４、４２４、６２４、８２４、及び９２４の様々な実施形態はとりわけ、例えば、回転要素の経線を横切る様々な位置で任意の組み合わせで使用（個々がそれ自体の制御システムを備える）される場合もあり、図１に見られるように、様々に振動する回転要素の異なるセクションに対処する。
【００４３】
本明細書で説明したように、制御システム２１６は、ターボ機械ロータ組立体などの回転要素を制御するのに使用される任意の従来の制御システム構成部品を含む場合がある。例えば、制御システム２１６は、ターボ機械ロータ組立体２０２の１つ又は複数の構成部品を作動させるために電装部品及び／又は電気機械式の構成部品を含む場合がある。制御システム２１６は、プロセッサ、メモリ、入力／出力、バス等々などの従来のコンピュータ付きサブ構成部品を含む場合がある。制御システム２１６は、外部ソース（例えば、少なくとも１つのコンピューティングデバイス２２２）からの動作状態に基づいて機能を実行するように構成される（例えば、プログラムされる）場合がある、及び／又は、ターボ機械ロータ組立体２０２のパラメータに基づいて事前プログラムされた（エンコードされた）命令を含むことがある。
【００４４】
様々な実施形態では、制御システム２１６は、具体化、例えば、ターボ機械ロータ組立体２０２と連結される少なくとも１つのコンピューティングデバイス２２２で記憶及び／又は作動され、ターボ機械コントローラ２１０及び加熱要素２２４を含む。様々な実施形態では、コンピューティングデバイス２２２は、例えば、位置センサ、温度センサ等々などの複数の従来のセンサを含む場合があるセンサシステム２１４を介して、ターボ機械ロータ組立体２０２と動作可能に連結される。
【００４５】
コンピューティングデバイス２２２は、コンピューティングデバイス２２２に連結されたターボ機械ロータ組立体２０２の１つ又は複数の構成部品についての動作状態データ２２０を記憶することがあるセンサシステム２１４と連通して示されている。更に、コンピューティングデバイス２２２は、ユーザ２１２と通信するように示されている。ユーザ２１２は、例えば、プログラマやオペレータであることがある。これらの構成部品とコンピューティングデバイスの間の相互関係については、本出願のどこか他の場所で論じている。
【００４６】
本明細書で説明した１つ又は複数のプロセスは、本明細書で説明したように、例えば、コンピューティングデバイス２２２などの少なくとも１つのコンピューティングデバイスによって実行することができる。他の場合では、１つ又は複数のこれらのプロセスは、コンピュータ実行型の方法に従って実行することができる。更に他の実施形態では、１つ又は複数のこれらのプロセスは、少なくとも１つのコンピューティングデバイス（例えば、コンピューティングデバイス２２２）上でコンピュータプログラムコード（例えば、制御システム２１６）を実行することによって実行することができ、少なくとも１つのコンピューティングデバイスにプロセスを実行させ、例えば、ターボ機械ロータ組立体の回転不均衡を低減する。
【００４７】
更に詳細には、コンピューティングデバイス２２２は、プロセシング構成部品２３０（例えば、１つ又は複数のプロセッサ）、記憶構成部品２３４（例えば、記憶階層）、入力／出力（Ｉ／Ｏ）構成部品２３２（例えば、１つ又は複数のＩ／Ｏインターフェース及び／又はデバイス）、及び、通信経路２３６を含んで示される。１つの実施形態では、プロセシング構成部品２３０は、（例えば、プログラムコードとして具体化されたときの特定の実施形態では）制御システム２１６などのプログラムコード（それらの特定の場合では、記憶構成部品２３４内に少なくとも部分的に具体化される）を実行する。プログラムコードを実行する間、プロセシング構成部品２３０は、データを処理することができ、更なる処理のために、記憶構成部品２３４及び／又はＩ／Ｏ構成部品２３２、への／からの、データの読み取り及び／書き込みをもたらすことができる。経路２３６は、コンピューティングデバイス２２２の各構成部品間に通信リンクを提供する。Ｉ／Ｏ構成部品２３２は、ユーザ２１２、ターボ機械コントローラ２１０及び／又は制御システム２１６がコンピューティングデバイス２２２と相互作用するのを可能にする１つ又は複数の人間Ｉ／Ｏデバイス又は記憶デバイス、並びに／或いは、任意のタイプの通信リンクを使用してユーザ２１２、ターボ機械コントローラ２１０及び／又は制御システム２１６がコンピューティングデバイス２２２と通信するのを可能にする１つ又は複数の通信デバイス、を含む場合がある。この範囲において、制御システム２１６は、１セットのインターフェース（例えば、グラフィカルユーザインターフェース、アプリケーションプログラムインターフェース、及び／又は同様のもの）を管理して、人間及び／又はシステムが制御システム２１６と相互作用するのを可能にする。
【００４８】
いずれにしても、コンピューティングデバイス２２２は、その上にインストールされたプログラムコードを実行し得る１つ又は複数の一般目的のコンピューティング製造物品（例えば、コンピューティングデバイス）を含む場合がある。本明細書で使用するとき、理解されることは、「プログラムコード」が、任意の言語、コード又は記号における命令の任意の集めたものを意味し、それに起因して、情報処理能力を有するコンピューティングデバイスが、直接、或いは、次の、（ａ）他の言語、コード又は記号への変換、（ｂ）異なった材料形式で再生、及び／又は、（ｃ）デコンプレッション、の任意の組み合わせの後、のいずれかで特定の機能を実行することになるということである。この範囲において、制御システム２１６は、システムソフトウエア及び／又はアプリケーションソフトウエアの任意の組み合わせとして具体化することができる。いずれにしても、コンピューティングデバイス２２２の技術的な効果は、ターボ機械ロータ組立体などの回転要素の回転不均衡を低減することである。
【００４９】
更に、制御システム２１６は、１セットのモジュール２２８を使用して実施することができる。この場合、モジュール２２８は、コンピューティングデバイス２２２が、制御システム２１６の使用する１セットのタスクを実行するのを可能にでき、また、別個に進展することができ及び／又は制御システム２１６の他の部分から別にして実行することができる。制御システム２１６は、特定使用機械／ハードウエア及び／又はソフトウエアを含むモジュール２２８を含むことがある。それにもかかわらず、理解されることは、２つ以上のモジュール及び／又はシステムが、それらのそれぞれのハードウエア及び／又はソフトウエアの幾つか／全てを共有することがあるということである。更に、理解されることは、本明細書で論じた機能の幾つかが、実行されないことがあるということであり、或いは、追加の機能がコンピューティングデバイス２２２の一部として含められることがあるということである。
【００５０】
コンピューティングデバイス２２２が多数のコンピューティングデバイスを含むとき、各コンピューティングデバイスは、その上に具体化された制御システム２１６の一部分（例えば、１つ又は複数のモジュール２２８）だけを有することがある。しかしながら、理解されることは、コンピューティングデバイス２２２及び制御システム２１６は、本明細書で説明したプロセスを実行し得る様々な可能な等価なコンピュータシステムを代表するものに過ぎない。この範囲において、他の実施形態では、コンピューティングデバイス２２２及び制御システム２１６の提供する機能は、プログラムコード具備又は不具備の一般及び／又は特定の目的のハードウエアの任意の組み合わせを含む１つ又は複数のコンピューティングデバイスによって少なくとも部分的に実行することができる。各実施形態では、含められる場合に、ハードウエア及びプログラムコードは、標準の工学技術及びプログラミング技術をそれぞれ使用して作り出される場合がある。
【００５１】
それにもかかわらず、コンピューティングデバイス２２２が複数のコンピューティングデバイスを含むとき、コンピューティングデバイスは、任意のタイプの通信リンクの全体にわたって通信する場合がある。更に、本明細書で説明したプロセスを実行する間、コンピューティングデバイス２２２は、任意のタイプの通信リンクを使用して１つ又は複数の他のコンピュータシステムと通信する場合がある。いずれの場合も、通信リンクは、様々なタイプの有線及び／又は無線のリンクの任意の組み合わせを含む場合があり、１つ又は複数のタイプのネットワークの任意の組み合わせを含む場合があり、及び／又は、様々なタイプの伝達技術及びプロトコルの任意の組み合わせを利用する場合がある。
【００５２】
本明細書で論じたように、制御システム２１６は、コンピューティングデバイス２２２が、回転要素、例えば、ターボ機械ロータ組立体の回転不均衡を制御するのを可能にする。制御システム２１６は、本明細書で説明した１つ又は複数の行動を実行するためのロジックを含むことがある。１つの実施形態では、制御システム２１６は、上記の機能を実行するためにロジックを含むことがある。構造上、ロジックは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又は本明細書で説明した機能を果たすことのできる任意の他の特定使用機械構造などの任意の様々な形式を採用することがある。ロジックは、ソフトウエア及び／又はハードウエアなどの任意の様々な形式を採用することがある。しかしながら、図示の目的で、制御システム２１６及びその中に含められるロジックは、特定使用機械として本明細書で説明されるであろう。説明から理解されるであろうように、上記の機能の個々を含んでロジックが図示されているが、添付の特許請求の範囲に記載されたように、本発明の教示によれば、機能の全てが必要であるというわけではない。
【００５３】
いずれにしても、例えば、制御システム２１６を含めて、本発明の様々な実施形態の技術的な効果は、回転要素、例えば、ターボ機械ロータ組立体、の回転不均衡を制御することである。
【００５４】
様々な実施形態では、互いに「結合され（ｃｏｕｐｌｅｄ）」ていると説明された構成部品は、１つ又は複数の境界面に沿って結合される場合がある。実施形態によっては、それらの境界面は、異なった構成部品間の接合部を含む場合があり、他の場合では、それらの境界面は、頑丈に及び／又は一体に形成された相互接続を含む場合がある。即ち、場合によっては、相互に「結合され」ている構成部品は、単一の途切れない部材を画定するために同時に形成される場合がある。しかしながら、他の実施形態では、それらの結合された構成部品は、別個の部材として形成される場合があり、公知のプロセス（例えば、締結、超音波溶接、結合）を介してその後に接合される場合がある。
【００５５】
要素又は層が、他の要素又は層に対して、「上（ｏｎ）」、「係合（ｅｎｇａｇｅｄ  ｔｏ）」、「連結（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）」、又は、「結合（ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ）」と呼ばれるとき、他の要素又は層に対して直接、上、係合、連結、又は、結合でもよいし、介在する要素又は層が存在してもよい。対照的に、要素が、他の要素又は層に対して、「直接上（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｎ）」、「直接係合（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｅｎｇａｇｅｄ  ｔｏ）」、「直接連結（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）」、又は、「直接結合（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ）」と呼ばれるとき、介在する要素又は層が存在しないことがある。要素間の関係を説明するために使用される他の用語については、同じようなやり方（例えば、「間に（ｂｅｔｗｅｅｎ）」対「直接間に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｂｅｔｗｅｅｎ）」、「隣接した（ａｄｊａｃｅｎｔ）」対「直接隣接した（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ａｄｊａｃｅｎｔ）」等々）で解釈されるべきである。本明細書で使用するとき、用語「及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）」は、１つ又は複数の関連する列挙した項目の任意の組み合わせと全ての組み合わせとを含む。
【００５６】
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を説明する目的のためだけであり、本開示を限定することを意図していない。本明細書で使用するとき、単数形「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈上別に規定することが明らかな場合を除いて、複数形を同じく含むことを意図している。更に理解されるであろうことは、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」が、本明細書での使用時に、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成部品の存在を特定するが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成部品、及び／又はそれらを集めたものの存在や追加を除外するものではない、ということである。
【００５７】
ここに記載した説明は、例を用いて、ベストモードを含めて本発明を開示していると共に、任意のデバイスやシステムを作製及び使用することと任意の組み入れた方法を実行することとを含めて任意の当業者が本発明を実施できるようにもしている。特許性を有する本発明の範囲は、特許請求の範囲によって画定され、当業者の想到する他の例を含むことができる。そういった他の例は、特許請求の範囲の文字通りの用語と異ならない構造要素を有する場合に、或いは、特許請求の範囲の文字通りの用語に対する差異の実体がない等価な構造要素を含む場合に、特許請求の範囲の範囲内にあることを意図している。
【００５８】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）上の位置（２２６、９２６）を加熱するための少なくとも１つの加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）と、
前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の回転周波数の複数の部分又は混合部分と同期して前記加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）をパルス作動させるように構成されたパルス要素（３３０、４３０、６３０、７３０、８３０、９３０）と、
前記パルス要素（３３０、４３０、６３０、７３０、８３０、９３０）及び前記加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４）と結合され、前記加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）及び前記パルス要素（３３０、４３０、６３０、７３０、８３０、９３０）を作動させて、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の前記回転周波数の前記複数の部分又は混合部分と同期したパルスで前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の前記位置（２２６、９２６）に熱を適用する、制御システム（２１６、３１６、４１６、６１６、７１６、８１６）と、
を含む、回転不均衡低減装置（２０４、４２４、６２４、８２４）。
［実施態様２］
前記制御システム（２１６、３１６、４１６、６１６、７１６、８１６）は、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の回転不均衡プロファイルを決定する、実施態様１に記載の装置。
［実施態様３］
前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の径方向振動を検出するために少なくとも１つのセンサを含むセンサシステム（２１４）を更に備える、実施態様２に記載の装置。
［実施態様４］
少なくとも１つの信号送出導管（３３２、４３２、８３２）を更に備え、各信号送出導管（３３２、４３２、８３２）が、前記少なくとも１つの加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４）のうちの各々１つと結合される、実施態様１に記載の装置。
［実施態様５］
前記制御システム（２１６、３１６、４１６、６１６、７１６、８１６）は、各信号送出導管（３３２、４３２、８３２）に動作可能に結合されるマルチプレクサ（４５２）を更に含む、実施態様４に記載の装置。
［実施態様６］
各加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）は、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）上に光を方向付けるように構成された光送信機を含む、実施態様１に記載の装置。
［実施態様７］
各加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）は、前記少なくとも１つの電極（８６６）から前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）への電気のアークを発生するように電気的に構成される少なくとも１つの電極（８６６）を含む、実施態様１に記載の装置。
［実施態様８］
各加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）は、少なくとも１つのインダクタ（３１１、３３４）を含み、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）に渦電流を誘導するように構成される、実施態様１に記載の装置。
［実施態様９］
前記少なくとも１つの加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）は、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の周りのリングの少なくとも一部を形成するために配置された複数の加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１０）を含み、前記複数の加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１０）は、第１のサブセット（４５２）及び第２のサブセット（４５４）の加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１０）を含み、前記制御システム（２１６、３１６、４１６、６１６、７１６、８１６）は、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の前記回転周波数の前記複数の部分又は混合部分と同期する第１のパルスで、前記複数の加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１０）の前記第１のサブセット（４５２）を活動化させ、前記制御システム（２１６、３１６、４１６、６１６、７１６、８１６）は、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の前記回転周波数の前記複数の部分又は混合部分と同期する第２のパルスで、前記複数の加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１０）の前記第２のサブセット（４５４）を活動化させ、前記第１のパルスは、前記第２のパルスから時間的にオフセットしている、実施態様１に記載の装置。
［実施態様１０］
回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）を含むターボ機械ロータ組立体（１４、２０２）と、
前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の近位に実装された少なくとも１つの加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）と、
前記加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４）と結合される制御システム（２１６、３１６、４１６、６１６、７１６、８１６）と、を含み、前記制御システム（２１６、３１６、４１６、６１６、７１６、８１６）は、
前記ターボ機械ロータ組立体（１４、２０２）の回転不均衡が所定のレベルを超えるかどうかを決定し、
前記加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）を作動させて、前記ターボ機械ロータ組立体（１４、２０２）の前記回転不均衡が前記所定のレベルを超えることを決定することに応答して、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）を加熱する
システム。
［実施態様１１］
前記回転要素は、表面位置上にドーパントを含み、前記ドーパントは、前記加熱要素の作動に対する前記表面位置内の熱応答を増加させ、熱応答の前記増加は、ドープされない前記表面位置を構成する材料に関連する、実施態様１０に記載のシステム。
［実施態様１２］
前記回転要素の振動振幅を検出するために少なくとも１つのセンサを含むセンサシステムを更に含む、実施態様１０に記載のシステム。
［実施態様１３］
各加熱要素は、前記回転要素上に光を伝達するように構成された光送信機を含む、実施態様１０に記載のシステム。
［実施態様１４］
各加熱要素は、前記少なくとも１つの電極（８６６）から前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）への電気のアークを発生するように電気的に構成される少なくとも１つの電極（８６６）を含む、実施態様１０に記載のシステム。
［実施態様１５］
各加熱要素は、第１の電極及び第２の電極を含み、前記第１の電極は、第１の電源に結合され、前記第２の電極は、第２の電源に結合され、前記第１の電源は、前記第２の電源の供給する電気と比較して高周波数、高電圧の電気を供給するように構成され、前記第２の電源は、前記第１の電源の供給する電気と比較して高電流、低電圧の電気を供給するように構成される、実施態様１０に記載のシステム。
［実施態様１６］
各加熱要素は、前記回転要素に渦電流を誘導するように構成された少なくとも１つのインダクタを含む、実施態様１０に記載のシステム。
［実施態様１７］
前記少なくとも１つの加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１８、８２４、９１８）は、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の周りのリングの少なくとも一部を形成するために配置された複数の加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１０）を含み、前記複数の加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１０）は、第１のサブセット（４５２）及び第２のサブセット（４５４）の加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１０）を含み、前記制御システム（２１６、３１６、４１６、６１６、７１６、８１６）は、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の前記回転周波数の前記複数の部分又は混合部分と同期する第１のパルスで、前記複数の加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１０）の前記第１のサブセット（４５２）を活動化させ、前記制御システム（２１６、３１６、４１６、６１６、７１６、８１６）は、前記回転要素（３３８、６３８、８３８、９３８）の前記回転周波数の前記複数の部分又は混合部分と同期する第２のパルスで、前記複数の加熱要素（２２４、３１８、４１８、６１８、６２４、８１０）の前記第２のサブセット（４５４）を活動化させ、前記第１のパルスは、前記第２のパルスから時間的にオフセットしている、実施態様１０に記載のシステム。
［実施態様１８］
回転要素を含むターボ機械ロータ組立体の所定のレベルよりも大きい回転不均衡を検出する、及び、
前記所定のレベルよりも大きい前記回転不均衡を検出することに応答して、前記回転要素を加熱するために、パルス送りの形で、前記回転要素と結合された加熱要素を作動させる、
ように構成された少なくとも１つのコンピューティングデバイスを含むシステム。
［実施態様１９］
前記少なくとも１つのコンピューティングデバイスは、前記ターボ機械ロータ組立体の少なくとも１つの構成部品の径方向振動振幅を検出する少なくとも１つのセンサから受け取ったデータを処理することによって、前記ターボ機械ロータ組立体の所定のレベルよりも大きい前記回転不均衡を検出する、実施態様１８に記載のシステム。
［実施態様２０］
前記回転要素及び前記パルス要素に結合された前記加熱要素を更に含む、実施態様１８に記載のシステム。
【符号の説明】
【００５９】
１０  ロータ組立体振動
１２  縦軸
１４  ロータ組立体
２００  回転不均衡低減システム
２０２  ロータ組立体
２０４  回転不均衡低減装置
２０６  ロータシャフト
２０８  中心軸
２１０  ターボ機械コントローラ
２１２  ユーザ
２１４  センサシステム
２１６  制御システム
２１８  加熱装置
２２０  動作状態データ
２２２  コンピューティングデバイス
２２４  加熱要素
２２６  位置
２２８  モジュール
２３０  プロセシング構成部品
２３２  入力／出力Ｉ／Ｏ構成部品
２３４  記憶構成部品
２３６  経路
３１１  インダクタ
３１６  制御システム
３１８  加熱装置
３１８  加熱要素
３２４  単一の加熱要素
３２４  別個の加熱要素
３２４  パルス加熱要素
３２４  それぞれの加熱要素
３２８  電源
３３０  パルス要素
３３２  信号送出導管
３３４  インダクタ
３３６  高周波スイッチング要素
３３８  回転要素
３４０  中心軸
４０６  近位ロータシャフト
４１６  制御システム
４１８  加熱装置
４１８  加熱要素
４２４  回転不均衡低減装置
４２６  指定位置
４２８  電源
４３０  パルス要素
４３２  信号送出導管
４３８  ロータシャフト
４４２  フレーム
４４４  セグメント
４４６  セグメント
４４８  伝導性ワイヤ
４５０  金属コア
４５２  マルチプレクサ
４５２  第１のサブセット
４５４  第２のサブセット
６１０  単一の加熱要素
６１６  制御システム
６１８  加熱装置
６１８  加熱要素
６２４  加熱要素
６２４  回転不均衡低減装置
６２５  光学器械
６２６  加熱位置
６２８  電源
６３０  パルス要素
６３２  信号送出導管
６３３  光ファイバ
６３６  スイッチ
６３８  回転要素
６５６  光源
６５８  光学器械
７１６  制御システム
７２４  光源
７２８  電源
７３０  パルス要素
７５６  光源
８１０  単一の加熱要素
８１０  加熱要素
８１６  第１のパルス要素
８１６  加熱装置
８１６  制御システム
８１８  加熱要素
８２４  加熱要素
８２４  回転不均衡低減装置
８２６  指定位置
８２６  加熱位置
８２８  第１の電源
８２８  高電圧電源
８３０  第１のパルス要素
８３０  第２のパルス要素
８３０  パルス要素
８３１  スイッチング要素
８３２  第１の信号送出導管
８３２  第２の信号送出導管
８３２  信号送出導管
８３８  回転要素
８６０  第２の電源
８６０  低電圧電源
８６２  第２のパルス要素
８６２  第１の電極
８６３  スイッチング要素
８６４  第２の信号送出導管
８６４  信号送出導管
８６４  第２の電極
８６６  第１の電極
８６６  電極
８６６  複数の電極
８６８  第２の信号送出導管
９１６  制御システム
９１８  加熱要素
９２４  単一の加熱要素
９２６  位置
９２８  電源
９３０  パルス要素
９３１  スイッチング要素
９３２  第１の信号送出導管
９３２  信号送出導管
９３８  回転要素
９６０  第２の電源
９６０  低電圧電源
９６２  第２のパルス要素
９６４  第２の信号送出導管
９６６  電極
【図１】
2018059504.tif 000003
【図２】
2018059504.tif 000004
【図３】
2018059504.tif 000005
【図４】
2018059504.tif 000006
【図５】
2018059504.tif 000007
【図６】
2018059504.tif 000008
【図７】
2018059504.tif 000009
【図８】
2018059504.tif 000010
【図９】
2018059504.tif 000011
【外国語明細書】
2018059504000001.pdf