(57)【要約】【課題】連続的なマーキングを介したターボ機械ブレードの予知および診断のためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】一実施形態では、ブレード監視システムが提供される。ブレード監視システムは、プロセッサを含む。プロセッサは、ターボ機械のブレードを観察するように構成されたセンサからセンサ信号を受信し、ターボ機械のブレードに配置されたマーキングに基づいて測定値を導出するように構成され、マーキングは、連続的な特徴を含む。プロセッサはまた、ターボ機械のオペレータに測定値を表示するように構成される。【選択図】図１
2019215001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械のブレード監視システム（８４）であって、
前記ターボ機械のブレード（２８）を観察するように構成されたセンサ（９０）からセンサ信号を受信し、
前記ターボ機械の前記ブレード（２８）に配置されたマーキング（１６０）に基づいて測定値を導出し、前記マーキング（１６０）は、連続的な特徴を含み、かつ
前記ターボ機械のオペレータに前記測定値を表示する
ように構成されたプロセッサ（８８）を備える、システム（８４）。
【請求項２】
前記連続的な特徴が、テーパを含む、請求項１に記載のシステム（８４）。
【請求項３】
前記テーパが、傾斜を有する直線セグメントを含む、請求項２に記載のシステム（８４）。
【請求項４】
前記傾斜が、前記連続的な特徴を前記ブレード（２８）の正面図から見たときに正の傾斜を含む、請求項３に記載のシステム（８４）。
【請求項５】
前記テーパが、湾曲したセグメントを含む、請求項２に記載のシステム（８４）。
【請求項６】
前記プロセッサ（８８）が、
前記ターボ機械の前記ブレード（２８）を観察するように構成された前記センサ（９０）から第２のセンサ信号を受信し、前記第２のセンサ信号が、前記ブレード（２８）と前記センサ（９０）との間の位置（１２６、１２８、１３０）のシフトを表し、
第２のセンサ信号に基づいて第２の測定値を導出し、かつ
前記ターボ機械の前記オペレータに前記第２の測定値を表示する
ように構成される、請求項１に記載のシステム（８４）。
【請求項７】
前記位置（１２６、１２８、１３０）が、前記センサ（９０）からの光の衝突の異なる長手方向の場所を含む、請求項６に記載のシステム（８４）。
【請求項８】
前記測定値が、前記ターボ機械の段（１００）において他のブレード（２８）から前記ブレード（２８）を識別する固有の識別測定値を含む、請求項１に記載のシステム（８４）。
【請求項９】
前記測定値が、光ビーム（１１０）の場所、ブレードフラッタ測定値、前記ブレード（２８）と前記センサ測定値との間の位置（１２６、１２８、１３０）のシフト、またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載のシステム（８４）。
【請求項１０】
前記ターボ機械が、ガスタービンを備え、前記ブレード（２８）が、前記ガスタービンの段（１００）に配置される、請求項１に記載のシステム（８４）。
【請求項１１】
ターボ機械システム（１０）であって、
前記ターボ機械システム（１０）の動作中に回転するように構成されたブレード（２８）と、
前記ターボ機械の前記ブレード（２８）を観察するように構成されたセンサ（９０）と、
ブレード監視システム（８４）であって、
前記ターボ機械システムの前記ブレード（２８）を観察するように構成された前記センサ（９０）からセンサ信号を受信し、
前記ターボ機械システムの前記ブレード（２８）に配置されたマーキング（１６０）に基づいて測定値を導出し、前記マーキング（１６０）は、連続的な特徴を含み、かつ
前記ターボ機械システム（１０）のオペレータに前記測定値を表示する
ように構成されたプロセッサ（８８）
を備えるブレード監視システム（８４）と
を備える、システム（１０）。
【請求項１２】
前記連続的な特徴が、テーパを含む、請求項１１に記載のシステム（１０）。
【請求項１３】
前記テーパが、傾斜を有する直線セグメントを含む、請求項１２に記載のシステム（１０）。
【請求項１４】
前記傾斜が、前記連続的な特徴を前記ブレード（２８）の正面図から見たときに正の傾斜を含む、請求項１３に記載のシステム（１０）。
【請求項１５】
前記プロセッサ（８８）が、
前記ターボ機械の前記ブレード（２８）を観察するように構成された前記センサ（９０）から第２のセンサ信号を受信し、前記第２のセンサ信号が、前記ブレード（２８）と前記センサ（９０）との間の位置（１２６、１２８、１３０）のシフトを表し、
第２のセンサ信号に基づいて第２の測定値を導出し、かつ
前記ターボ機械の前記オペレータに前記第２の測定値を表示する
ように構成される、請求項１１に記載のシステム（１０）。
【請求項１６】
プロセッサ（８８）を介して、ターボ機械のブレード（２８）を観察するように構成されたセンサ（９０）からのセンサ信号を受信すること（４０２）と、
前記プロセッサ（８８）を介して、前記ターボ機械の前記ブレード（２８）に配置されたマーキング（１６０）に基づいて測定値を導出すること（４０４）であって、前記マーキング（１６０）は、連続的な特徴を含むこと（４０４）と、
前記ターボ機械のオペレータに前記測定値を表示すること（４０６）と
を含む、方法（４００）。
【請求項１７】
前記連続的な特徴が、テーパを含む、請求項１６に記載の方法（４００）。
【請求項１８】
前記テーパが、傾斜を有する直線セグメントを含む、請求項１７に記載の方法（４００）。
【請求項１９】
前記傾斜が、前記連続的な特徴を前記ブレード（２８）の正面図から見たときに正の傾斜を含む、請求項１８に記載の方法（４００）。
【請求項２０】
前記ターボ機械の前記ブレード（２８）を観察するように構成された前記センサ（９０）から第２のセンサ信号を受信すること（４０２）であって、前記第２のセンサ信号が、前記ブレード（２８）と前記センサ（９０）との間の位置（１２６、１２８、１３０）のシフトを表すこと（４０２）と、
第２のセンサ信号に基づいて第２の測定値を導出すること（４０４）と、
前記ターボ機械の前記オペレータに前記第２の測定値を表示すること（４０６）と
を含む、請求項１６に記載の方法（４００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、ターボ機械に関し、より具体的には、連続的なマーキングを介したターボ機械ブレードの予知および診断のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンシステムなどの特定のターボ機械は、一般に、圧縮機と、燃焼器と、タービンとを含む。圧縮機は、空気取入口からの空気を圧縮し、続いて圧縮空気を燃焼器に導く。燃焼器内では、圧縮機から受け取った圧縮空気は燃料と混合され、燃焼ガスを生成するために燃焼される。燃焼ガスは、タービンに導かれる。タービンでは、燃焼ガスがタービンのタービンブレードを横切って通過し、それによってタービンブレード、およびタービンブレードが取り付けられているシャフトを駆動して回転させる。シャフトの回転は、シャフトに結合されている発電機などの負荷をさらに駆動することができる。タービンへの流体の流れおよび圧力は、タービンブレードに依存し得る。しかしながら、ガスタービンシステムの構成要素は、使用中に消耗する可能性がある。ガスタービンシステムの構成要素のブレードに関する予知および診断情報を提供することは、有益であろう。
【発明の概要】
【０００３】
本開示の範囲に相応する特定の実施形態を、以下に要約する。これらの実施形態は、特許請求の範囲に記載される開示の範囲を限定しようとするものではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示について考えられる形態の概要を提供しようとするものにすぎない。実際、本開示は、以下に記載する実施形態に類似してもよく、あるいは異なってもよい様々な形態を含むことができる。
【０００４】
第１の実施形態では、ブレード監視システムが提供される。ブレード監視システムは、プロセッサを含む。プロセッサは、ターボ機械のブレードを観察するように構成されたセンサからセンサ信号を受信し、ターボ機械のブレードに配置されたマーキングに基づいて測定値を導出するように構成され、マーキングは、連続的な特徴を含む。プロセッサはまた、ターボ機械のオペレータに測定値を表示するように構成される。
【０００５】
第２の実施形態では、ターボ機械システムが提供される。ターボ機械システムは、ターボ機械システムの動作中に回転するように構成されたブレードと、ターボ機械のブレードを観察するように構成されたセンサとを含む。ターボ機械システムはまた、ブレード監視システムを含む。ブレード監視システムは、プロセッサを含む。プロセッサは、ターボ機械のブレードを観察するように構成されたセンサからセンサ信号を受信するように構成される。プロセッサはまた、ターボ機械のブレードに配置されたマーキングに基づいて測定値を導出し、マーキングは、連続的な特徴を含み、かつターボ機械のオペレータに測定値を表示するように構成される。
【０００６】
第３の実施形態では、方法が提供される。方法は、プロセッサを介して、ターボ機械のブレードを観察するように構成されたセンサからのセンサ信号を受信することを含む。方法はまた、プロセッサを介して、ターボ機械のブレードに配置されたマーキングに基づいて測定値を導出することであって、マーキングは、連続的な特徴を含むことと、ターボ機械のオペレータに測定値を表示することとを含む。
【０００７】
本開示のこれらの、ならびに他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ブレードを備えたガスタービンと、ブレードを監視するためのブレード監視システムとを有するガスタービンシステムの一実施形態の概略図である。
【図２】複数のブレードを有する、図１のガスタービンの段の一実施形態の正面図である。
【図３】図２の段を収容する静止ケーシングに配置された単一のブレード観察センサの一実施形態の詳細正面図である。
【図４】ブレードの感知点のシフトを示す、図３のセンサの一実施形態の詳細正面図である。
【図５】ブレードの感知点のシフトを示す、図１のガスタービンシステムのブレードの一実施形態の図である。
【図６】特定のブレード性質および／または状態を決定するのに適した個別の特徴を有する様々なマーキングを有するブレードの一実施形態の詳細正面図である。
【図７】光強度グラフの一実施形態をもたらし得る、ブレードの衝突点の一実施形態を示す図である。
【図８】シフトされた光強度グラフの一実施形態をもたらし得る、ブレードのシフトされた衝突点の一実施形態を示す図である。
【図９】図６のブレードマーキングを介して特定の情報を導出するのに適したプロセスの一実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の１つまたは複数の具体的な実施形態が、以下で説明される。これらの実施形態に関する簡潔な説明を提供するために、実際の実施態様に関するすべての特徴について本明細書に説明するわけではない。エンジニアリングまたは設計プロジェクトなどの実際の実施の開発においては、開発者らの特定の目的を達成するために、例えばシステム関連および事業関連の制約条件への対応など実施に特有の決定を数多くしなければならないし、また、これらの制約条件は実施ごとに異なる可能性があることを理解されたい。さらに、このような開発作業は複雑で時間がかかるかもしれないが、にもかかわらず、この開示の利益を得る当業者にとっては、設計、製作、および製造の日常的な仕事であることを理解されたい。
【００１０】
本開示の様々な実施形態の要素を導入する場合、冠詞「１つの（ａ、ａｎ）」、「この（ｔｈｅ）」、および「前記（ｓａｉｄ）」は、その要素が１つまたは複数存在することを意味することを意図する。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的なものであって、列挙された要素以外の付加的な要素があり得ることを意味するものである。
【００１１】
本明細書に記載の技術は、ブレード部分（例えば、縁部）に配置され得るマーキングを介して、ガスタービンエンジンのブレードなどのターボ機械の個々のブレードを「符号化」または他の方法でマーキングする技術を提供する。マーキングは、光学レーザベースのセンサおよび／または磁気センサなどのセンサと使用するための反射および／または磁気マーキングを含むことができる。レーザ光（または磁石）が通過するブレードによって遮断され反射される場所は、経時的に変化する可能性があり、潜在的に測定値の誤差を導入する。通過するブレードのどこでレーザ光が遮断され反射されるかを決定するために、ブレードの定義されたサブセットは、反射光（または磁石）がブレードの半径方向の場所の変化に応じて異なるように反応するようにする連続的なテーパなどの連続的に変化する特徴を含む縞で塗装される。連続的なテーパは、ブレード表面に塗装されているエリアの一部をマスキングすることによって作り出すことができる。
【００１２】
すべての（または一部の）ブレードの塗装されたパターンは、ブレードの表面の正確な既知の場所に配置することができる。オペレータが反射光信号の幅をリアルタイムで監視しているとき、ブレードの反射光強度幅を半径方向位置が異なるときの前の回転とは著しく異なって区別できるように観察する。ブレード表面の塗装の連続的なテーパは、回転ブレードを本質的に「コード化」しているので、オペレータは、ブレード表面のどこでレーザ光が遮断され反射されているかを決定することができる。したがって、個々のブレード表面の塗装のパターンが回転ブレードを「コード化」して、オペレータおよび／または自動化システムがブレード表面のどこでレーザ光が遮断され反射されているかを決定することができるようにする。パターンはまた、以下でさらに説明されるように、ブレード速度、ブレードフラッタなどのような特定のブレード性質を導出するのに役立ち得る。「塗装」という用語は、実際の塗装、コーティング、表面仕上げ、またはそれらの組合せを広く表すために本出願の残りの部分で使用されている。同様に、「塗装する」および／または「塗装される」という用語は、塗装、コーティング、表面仕上げ、またはそれらの組合せを広く表すために使用される。
【００１３】
ここで図を参照すると、図１は、炭素質燃料を燃焼させて回転動力を発生するのに適したタービン１２を有するガスタービンシステム１０の一実施形態のブロック図を示す。ベーン１６を備えた圧縮機１４、および制御システム１８も示されている。説明を通して、一組の軸を参照する。これらの軸は、円筒座標系に基づいており、軸方向２０、半径方向２２、および円周方向２４を向いている。例えば、軸方向２０は、ガスタービンシステム１０の長手方向軸２６に沿って延び、半径方向２２は、長手方向軸２６と直交しかつ長手方向軸２６から離れる方向に延び、円周方向２４は、長手方向軸２６の周りに延びる。さらに、本説明は、タービンブレード２８に焦点を当てるが、圧縮機１４、ポンプ、および／またはなどのような様々な回転装置が本明細書に記載の技術から利益を得ることができることに留意されたい。
【００１４】
酸化剤６４が取入口６６から圧縮機１４に流れ、そこで圧縮機ブレード１６の回転が酸化剤６４を圧縮して加圧する。酸化剤６４は、周囲空気、純酸素、酸素富化空気、酸素還元空気、酸素−窒素混合物、または燃料の燃焼を促進する任意の適切な酸化剤を含み得る。以下の説明では、酸化剤の一例として空気６４を参照するが、非限定的な例としてのみ意図されている。空気６４は、燃料ノズル６８に流入する。燃料ノズル６８内では、燃料７０は、燃焼、排出、燃料消費量、動力出力などに適した比率で空気６４と混合する。その後、燃料７０と空気６４との混合物が燃焼器７４内で高温の燃焼生成物７２に燃焼される。高温の燃焼生成物７２は、タービン１２に入り、ロータブレード２８を回転させ、それによってシャフト３８を駆動して回転させる。回転シャフト３８は、空気６４を圧縮するために圧縮機１４にエネルギーを提供する。より具体的には、回転シャフト３８は、圧縮機１４内でシャフト３８に取り付けられた圧縮機ブレード３６を回転させ、それによって燃焼器７４に供給される空気６４を加圧する。さらに、回転シャフト３８は、発電機またはシャフト３８の機械的エネルギーを利用することが可能な任意の他のデバイスなどの負荷７８を駆動することができる。タービン１２が燃焼生成物７２から有用な仕事を抽出した後、燃焼生成物７２は、排気口８０に排出される。
【００１５】
制御システム１８は、コントローラ８２と、ブレード監視システム８４とを含む。いくつかの実施形態では、ブレード監視システム８４をコントローラ８２に含めることができ、他の実施形態では、ブレード監視システム８４をコントローラ８２に通信可能に結合することができる。コントローラ８２は、メモリ８６と、１つまたは複数のプロセッサ８８とを含むことができる。プロセッサ（単数または複数）８８は、現時点において開示されている技術を実施するための命令を実行するためにメモリ８６に動作可能に結合され得る。これらの命令は、メモリ８６および／または他の記憶装置などの有形の非一時的コンピュータ可読媒体に記憶されるプログラムまたはコードに符号化することができる。プロセッサ（単数または複数）８８は、汎用プロセッサ、システムオンチップ（ＳｏＣ）デバイス、または特定用途向け集積回路、または何らかの他のプロセッサ構成とすることができる。
【００１６】
メモリ８６は、限定はしないが、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、ディスケット、フラッシュドライブ、コンパクトディスク、デジタルビデオディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ならびに／またはプロセッサ（単数または複数）８８による命令および／もしくはデータの記憶、取り出し、および／もしくは実行を可能にする任意の適切な記憶デバイスなどのコンピュータ可読媒体を含んでもよい。メモリ８６は、１つまたは複数のローカルおよび／またはリモートの記憶デバイスをさらに含むことができる。さらに、コントローラ８２は、オペレータが測定値を読み取り、分析を実行し、および／またはガスタービンシステム１０の動作を調整することを可能にするように、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）、ディスプレイなどに動作可能に接続され得る。
【００１７】
使用中、ブレード監視システム８４は、例えば、センサ９０からのデータを使用することによってタービン１２のブレード２８の現在の性質または状態を検出することができる。例えば、センサ９０は、以下でさらに説明されるように、ブレード２８に配置された特定のマーキングを感知する光学センサシステムおよび／または磁気センサシステムを含み得る。センサ９０からの更新は、リアルタイムで、例えば、１〜４，０００マイクロ秒、１〜１００ミリ秒の速度で受信することができる。ブレード監視システム８４によって導出されたブレード２８の性質または状態は、オペレータに表示されてもよく、および／またはコントローラ８２に提供されてもよい。コントローラ８２は、例えば、動作中に燃料流７０、空気流６４、排気口８０の温度の測定、負荷７８の性質（例えば、生成電力）の測定などを制御することによってガスタービンシステム１０の動作を制御することができる。
【００１８】
図２は、複数のブレード２８を示すタービン１２の段１００の一実施形態の正面図を示す。タービン１２は、１つまたは複数の段１００を含むことができ、各段１００は、燃焼の流体生成物によって駆動されるのに適したブレード２８を有する。また、段１００を囲む静止ケーシング１０２、および図示されていない他の段も示されている。使用中、ブレード２８は、円周方向２４に半径方向に回転することができ、したがって回転運動を発生し、これは発電機などの負荷７８を介して動力に変換することができる。段１００およびブレード２８の様々な性質および特性を感知することは、有益であり得る。例えば、各ブレード２８の速度、ブレード２８の何らかの変形（例えば、熱変形）、ブレード２８のフラッタなどである。したがって、本明細書に記載の技術は、センサ９０を静止ケーシング１０２の１つまたは複数の場所に配置することを提供する。センサ９０は、特定のマーキングを感知することができる光学センサ（例えば、レーザベースのセンサ）、磁気センサなどを含むことができる。
【００１９】
図３は、静止ケーシング１０２に配置され、ブレード２８の１つまたは複数を感知するように配置された単一のセンサ９０の一実施形態の詳細正面図である。より具体的には、図は、ブレード２８が円周方向２４に回転するときにブレード２８の後縁を観察するように配置されたセンサ９０を示す。図示の実施形態では、センサ９０は、ブレード２８をレーザ光ビーム１１０で照明する光学センサとすることができる。レーザ光ビーム１１０は、ブレード２８の縁部に衝突し、次いでブレード２８で反射するように示されている。次いで、光の反射がセンサ９０によって捕捉され、ブレード２８の様々な性質および状態を導出するために使用され得る。しかしながら、動作中、例えば熱的変化のために、センサ９０とブレード２８との間の位置合わせがシフトする可能性がある。したがって、図４に示すように、レーザ光ビーム１１０の衝撃または衝突点がシフトすることがある。
【００２０】
より具体的には、図４は、ガスタービンシステム１０の動作中にシフトする可能性がある３つの衝突点１２０、１２２、１２４を示すブレード２８の一実施形態を示す。例えば、始動動作前など、ガスタービンシステム１０が「低温」状態にあるとき、点１２０は、位置１２６においてセンサ９０から入ってくる光を反射することができる。ガスタービンシステム１０がベースロード動作に入ると、熱的変化、振動などにより、ブレード２８および／またはセンサ９０が互いに対して位置をシフトすることがある。例えば、センサ９０は、位置１２８にシフトすることがあり、次に点１２２において光ビーム１１０の衝突を引き起こすことがある。同様に、センサ９０は、位置１３０にシフトすることがあり、点１２４において光ビーム１１０の衝突を引き起こす。
【００２１】
衝突点（例えば、点１２０、１２２、１２４）のシフトは、測定値における不正確さを招き得る。例えば、図５は、光ビーム１１０の衝突点１４０、１４２、１４４をシフトさせることを示すブレード２８の一実施形態を示す。図示の実施形態では、ブレード２８は、ブレードフラッタと呼ばれる状態を経験している可能性がある。ブレードフラッタの間、ブレードの自励振動は、典型的には、構造−動的および／または空気力学的力の相互作用によって引き起こされることがある。例えば、ブレードエリアまたは部分１４６、１４８、１５０は、互いに対して異なる応力を受ける可能性があり、これはブレード２８の特定のエリアまたは部分を振動させる可能性がある。
【００２２】
図示の実施形態では、センサ９０を使用して、ブレード２８の変位を測定することができる。しかしながら、ここでは光ビーム１１０は異なる場所に衝突する可能性があるので、例えば、方向２４に沿って半径方向にリアルタイムで光ビーム１１０が衝突している場所を導出することが有益であろう。本明細書に記載の技術は、以下でさらに説明されるように、光ビーム１１０が現在衝突している可能性がある場所を決定し、ブレード２８の性質および状態を導出するために使用することができる特定のマーキングの使用を含む。
【００２３】
ここで図６を参照すると、図は、ブレード２８の縁部に配置された様々なマーキング１６０を有するブレード２８（「バケット」とも呼ばれる）の一実施形態の詳細正面図である。マーキング１６０がブレードの後縁に配置されるように示されているが、マーキング１６０は、ブレードの頂部、例えば、静止ケーシング１０２に最も近いブレード部分、またはブレード２８の他のエリア（例えば、前縁）に配置することができることを理解されたい。図示の実施形態では、マーキング１６０は、例えば、センサ９０とブレード２８との間の位置のシフトのより正確な測定を可能にすることができる傾斜セクション１６２を含む。
【００２４】
例えば、マーキング１６０が傾斜セクション（例えばテーパ）１６２を含むので、ブレード２８が回転するにつれて、ブレード２８の残りの部分とは異なるように光を反射し、マーキング１６０を担持するブレードは、マーキングされていない単一のブレードのように、マーキング１６０を担持しないブレードと比較したときに固有にマーキングされてもよい。さらに、衝突点がシフトするにつれて、シフトは以下でより詳細に説明されるように、センサ９０に戻ってくる異なる信号をもたらす可能性があるので、シフトを検出することができる。なお、傾斜セクション１６２は、直線として図示されている。しかしながら、傾斜セクション１６２は、傾斜セクション１６２と同じ始点／終点を有するが傾斜セクション１６２の下方または傾斜セクション１６２の上方のいずれかにある曲線のような曲線を含んでもよい。
【００２５】
図７は、Ｙ軸１９０におけるビーム１１０からの戻り光の強度に対するＸ軸１８８における時間を示すグラフ１８６の一実施形態をもたらし得る、ブレード２８の衝突点１８０、１８２、１８４の一実施形態を示す。より具体的には、ブレード２８が方向２４に回転すると、センサ９０は、最初に衝突点１８０から反射され、次に点１８２、次いで点１８４で反射されたデータを受信することができる。図示のように、点１８０、１８２、１８４は、マーキング１６０の底部近くのマーキング１６０のより広いセクションに位置している。したがって、グラフ１８６は、感知エリア（単数または複数）を通るブレード２８の横断中にセンサ９０によって読み取られる戻り光１１０の光強度に対応する曲線１９２を示す。
【００２６】
例えば熱力学、ブレードフラッタなどのために、ブレード２８とセンサ９０とが互いに対して位置をシフトさせると、衝突点がシフトする可能性がある。例えば、図は、Ｙ軸２０４におけるビーム１１０からの戻り光の強度に対するＸ軸２０２における時間を示すグラフ２００の一実施形態をもたらし得る、ブレード２８のシフトした衝突点１９４、１９６、１９８の一実施形態を示す。より具体的には、ブレード２８が方向２４に回転すると、センサ９０はまず、最初にシフトされた衝突点１９４、次に点１９６、次いで点１９８で反射されたデータを受信することができる。
【００２７】
図示のように、点１９４、１９６、１９８は、マーキング１６０の頂部近くのマーキング１６０のより狭いセクションに位置している。したがって、グラフ２００は、センサ９０とブレード２８との間の位置がシフトしたときに、感知エリア（単数または複数）を通るブレード２８の横断中にセンサ９０によって読み取られる戻り光１１０の光強度に対応する曲線２０６を示す。図示されているように、曲線２０６は、曲線１９２と比較したときにより急な傾斜および／または曲線の下のより小さなエリアを含み得る。曲線１９２、２０６などの戻り光曲線の強度を分析することによって、コントローラ５０（またはコンピューティングシステム）は、シフト後の新しい衝突点の位置を含む、シフトの量および位置を導出することができる。したがって、より正確な測定値が提供され得る。
【００２８】
図９は、例えば、マーキング１６０を介して特定の情報を導出し、その導出した情報を表示および／または制御に適用するのに適したプロセス４００の一実施形態を示すフローチャートである。プロセス４００は、例えば、プロセッサ８８によって実行可能なコンピュータコードまたは命令として実施され、メモリ８６に（またはセンサ（単数または複数）９０に通信可能に結合され、かつ／またはセンサ（単数または複数）９０を介して感知されたデータを受信することができるコンピューティングデバイスによって）記憶され得る。図示の実施形態では、プロセス４００は、最初に、例えばリアルタイムで、マーキングされたブレード２８がセンサ９０の感知領域を通過するときの信号を検出することができる（ブロック４０２）。上述のように、プロセス４００は、ブレード２８が感知領域に入るとマーキング（単数または複数）１６０を感知することができる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、プロセス４００は、次に特定のブレード性質および／または特性を導出することができる（ブロック４０４）。例えば、ＲＰＭでのブレード速度を導出することができるとともに、光ビーム１１０に対する衝突点の実際の場所を決定することができる。次いで、例えば、ブレードフラッタ測定をより正確に行い、ブレード２８の材料および／または静止ケーシング１０２の膨張／収縮を決定することができる。いくつかの実施形態では、ブレード２８の各々は、固有に識別され得る。上述のように、他のブレード２８がマーキング１６０を有する一方で、マーキングされていないブレード２８を使用することによって固有のブレードを識別することができる。次いで、プロセス４００は、ブロック４０４において導出された性質および／または特性を含む、マーキング１６０に関する情報を表示することができる（ブロック４０６）。例えば、各ブレード番号についてのブレード速度が表示されてもよく、ブレードフラッタ測定値が表示されてもよく、新しい衝突点の場所を含む衝突点のシフトなどが表示されてもよい。
【００３０】
次いで、プロセス４００は、ブロック４０４で導出された性質および／または特性に基づいて燃料流、空気流、入口ガイドベーン角度などを調整するなどの特定の制御行動を発行することができる（ブロック４０８）。導出（例えば、ブロック４０４の導出）は、より正確な尺度、燃料調整、空気流調整、入口ガイドベーン調整などによるブレード２８の速度の調整をもたらすことができるので、ガスタービンエンジン１２および発電システム１０の制御を改善することができる。マーキング１６０を付けることによって、本明細書に記載の技術は、光学および／または磁気センサを含み得るセンサ９０を介してブレード測定値を改善することができる。本技術は、ガスタービンブレードを考慮して説明されているが、圧縮機、風力タービン、水力タービン、エキスパンダなどの他のブレード付きタービン機械を本明細書に記載の技術と共に使用することができることも理解されたい。
【００３１】
技術的効果には、テーパなどの連続的な特徴を有するブレードマーキングが含まれる。テーパは、例えば熱的変化による、ブレードとセンサシフトとの間の位置として、ビーム衝突、磁気ピックアップ、またはそれらの組合せに関する改善された場所情報を導出するために使用され得る。個別にマーキングされたブレードを介して導出された情報は、より正確なブレードフラッタ測定値、ブレード動的変化、個々のブレード速度などの測定値における精度を向上させるために使用されてもよい。
【００３２】
本明細書は、本技術を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆるデバイスまたはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本技術の実施を当業者にとって可能にするために、いくつかの実施例を使用している。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図されている。
【符号の説明】
【００３３】
１０  ガスタービンシステム、発電システム
１２  タービン、ガスタービンエンジン
１４  圧縮機
１６  ベーン、圧縮機ブレード
１８  制御システム
２０  軸方向
２２  半径方向
２４  円周方向
２６  長手方向軸
２８  タービンブレード、ロータブレード
３６  圧縮機ブレード
３８  シャフト
６４  酸化剤、空気、空気流
６６  取入口
６８  燃料ノズル
７０  燃料、燃料流
７２  燃焼生成物
７４  燃焼器
７８  負荷
８０  排気口
８２  コントローラ
８４  ブレード監視システム
８６  メモリ
８８  プロセッサ
９０  センサ
１００  段
１０２  静止ケーシング
１１０  レーザ光ビーム、戻り光
１２０  衝突点
１２２  衝突点
１２４  衝突点
１２６  位置
１２８  位置
１３０  位置
１４０  衝突点
１４２  衝突点
１４４  衝突点
１４６  ブレードエリアまたは部分
１４８  ブレードエリアまたは部分
１５０  ブレードエリアまたは部分
１６０  マーキング
１６２  傾斜セクション
１８０  衝突点
１８２  衝突点
１８４  衝突点
１８６  グラフ
１８８  Ｘ軸
１９０  Ｙ軸
１９２  曲線
１９４  衝突点
１９６  衝突点
１９８  衝突点
２００  グラフ
２０２  Ｘ軸
２０４  Ｙ軸
２０６  曲線
４００  プロセス
４０２  ブロック
４０４  ブロック
４０６  ブロック
４０８  ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
2019215001000001.pdf