(57)【要約】      （修正有）【課題】二重壁タービンシェルを有するガスタービンにおいて、タービンの空間制約内でタービンロータに対する内部タービンシェルの偏心度を測定するための、より洗練されたシステムを提供する。【解決手段】ガスタービン（１０）のタービンシェル（３６）およびタービンロータ（３０）の偏心度を決定するためのシステムは、無線ネットワークチップが結合されたマイクロプロセッサを有するレーザモジュールと、レーザセンサと、傾斜センサと、電源とを含む。レーザセンサは、ロータが低速で回転するときにレーザビームをタービンシェルに向けて送信し、タービンシェルから反射レーザビームを受信し、これにより、タービンシェルの周囲に円周方向に配置された一連の点のそれぞれについて、レーザモジュールとタービンシェルとの間の距離を示す経路長さを画定する。【選択図】図１
2019113065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンのタービンロータ（３０）に対するタービンシェル（３６）の偏心度を決定するためのシステム（１０）であって、
ハウジング（１０２）を備える第１のレーザモジュール（１００）であって、前記ハウジング（１０２）内には、それに結合されたマイクロプロセッサと、無線ネットワークチップと、レーザセンサと、傾斜センサと、電源とが収容され、前記レーザセンサは、前記タービンロータ（３０）が低速で回転するときにレーザビームを前記タービンシェル（３６）に向けて送信し、前記タービンシェル（３６）から反射されたレーザビームを受信するように構成され、これにより、前記タービンシェル（３６）の周囲に円周方向に配置された第１の一連の点のそれぞれについて、前記レーザモジュール（１００）および前記タービンシェル（３６）との間の距離を示す経路長を画定する、第１のレーザモジュール（１００）と、
前記タービンロータ（３０）に接続された初期段タービンブレード（３８）に近接して前記レーザモジュール（１００）を保持するように構成された初期段ブラケット（２００，３００）であって、前記初期段タービンブレード（３８）は、第１のタービン段または第２のタービン段に配置される、初期段ブラケット（２００，３００）と、
前記タービンシェル（３６）の近くに無線ローカルエリアネットワークを生成し、前記第１の一連の点の各々について前記レーザモジュール（１００）から距離測定値を受信するように構成された基地局（４００）と、
前記第１のタービン段または前記第２のタービン段の偏心度プロットに前記距離測定値を処理するためのサーバ（４３０）とを備える、システム（１０）。
【請求項２】
前記サーバ（４３０）と無線通信するリモートコンピューティングデバイス（５００）であって、前記偏心度プロットを受信して表示するためのアプリケーションを含むリモートコンピューティングデバイス（５００）をさらに備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記初期段ブラケット（２００，３００）は、前記第１のレーザモジュール（１００）が取り付けられる取付け面（２０２，３０２）と、前記取付け面（２０２，３０２）に対向する上流面（１０４）から延びる枢動アーム（２１８）と、前記枢動アーム（２１８）の遠位端に取り付けられたフック（１１２，２１２，２２４，２７２）と、少なくとも１つのブレース要素（２２６，２２８，３２６）とを備え、
前記フック（１１２，２１２，２２４，２７２）は、前記初期段タービンブレード（３８）の後縁に取り付けられるように構成され、前記少なくとも１つのブレース要素（２２６，２２８，３２６）は、前記初期段タービンブレード（３８）の前縁または円周方向に隣接する初期段タービンブレード（３８）の前縁に接触するように構成される、
請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項４】
前記第１のレーザモジュール（１００）と同一の第２のレーザモジュール（１００）と、前記タービンロータ（３０）に接続された最終段タービンブレード（３８）に近接して前記第２のレーザモジュール（１００）を保持するように構成された最終段ブラケット（２００，３００）とをさらに備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記最終段ブラケット（２００，３００）は、前記第２のレーザモジュール（１００）が取り付けられ、長手方向軸を矩形部と共有する取付け面（２０２，３０２）と、
前記矩形部から遠位のブレース要素（２２６，２２８，３２６）と、前記矩形部と前記ブレース要素（２２６，２２８，３２６）との間で延長する、一対のガイドロッド（３３４）およびねじ付きロッド（３３０）と、前記最終段タービンブレード（３８）に対する前記ブレース要素（２２６，２２８，３２６）の位置を調整するための前記ねじ付きロッド（３３０）に接続されたハンドル（３３２）と、を備える、請求項４に記載のシステム（１０）。
【請求項６】
前記基地局（４００）に結合された少なくとも１つのアンテナ（４８０）をさらに含み、前記少なくとも１つのアンテナ（４８０）は、前記タービンシェル（３６）内に、または燃焼器と前記タービンシェル（３６）との間の環状内に、またはその両方に設置される、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項７】
前記初期段ブラケット（２００，３００）と前記第１レーザモジュール（１００）とを前記初期段タービンブレード（３８）の所定位置に取り付けるための取付け工具（２７０）であって、第１の端部にフック（１１２，２１２，２２４，２７２）を有し、第２の端部にアイレット（２７６）を有する細長いワイヤ（２７４）を備える、取付け工具（２７０）と、前記アイレットの端部に近接する前記ワイヤ（２７４）の最初の部分を覆う中空のロッドと、前記フック端部に近接する前記ワイヤ（２７４）の第２の部分を覆う可撓性シース（２７３）であって、前記フック端部の遠位端部に接続されたクイックコネクトフランジ（２７５）を有する可撓性シース（２７３）と、第１の端が前記アイレットに接続され、第２の端がカラビナ（２７９）に接続された弾性安全ストラップ（２７７）とを備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項８】
（ａ）タービンロータ（３０）に接続された初期段タービンブレード（３８）に第１のブラケット（２００，３００）を取り付け、前記第１のブラケット（２００，３００）に第１のレーザモジュール（１００）を取り付けるステップと、
（ｂ）無線チップを有する基地局（４００）を介して、前記タービンシェル（３６）に近接する無線ローカルエリアネットワークを確立するステップと、
（ｃ）前記タービンロータ（３０）を低速で回転させて前記タービンブレード（３８）を回転させるステップと、
（ｄ）前記タービンロータ（３０）が回転するときに、前記第１のレーザモジュール（１００）のレーザセンサから前記タービンシェル（３６）に向けてレーザビームを繰り返し方向付け、前記タービンシェル（３６）からの反射レーザビームを受け取ることによって、前記第１のレーザモジュール（１００）と前記タービンシェル（３６）との間のそれぞれの距離の第１の一連の測定を行い、これにより、前記タービンシェル（３６）の周囲に円周方向に配置された第１の一連の点のそれぞれについて、前記第１のレーザモジュール（１００）と前記タービンシェル（３６）との間のそれぞれの距離を示す経路長を画定するステップと、
（ｅ）前記第１の一連の点のそれぞれの距離をサーバ（４３０）に送信することであって、前記サーバ（４３０）は、計算を実行し、初期タービン段について偏心度プロットを生成し、前記初期タービン段は、第１のタービン段または第２のタービン段である、ステップと、
（ｆ）前記初期タービン段の前記偏心度プロットをリモートコンピューティングデバイス（５００）に送り、前記偏心度プロットが所定の仕様内にあるかどうかを確認するステップを備える、ガスタービンのタービンロータ（３０）に対するタービンシェル（３６）の偏心度を決定するための方法。
【請求項９】
少なくとも１つのアンテナ（４８０）を、前記タービンシェル（３６）内に、または燃焼器（２２）と前記タービンシェル（３６）との間の環状内に、またはその両方に設置する方法であって、前記少なくとも１つのアンテナ（４８０）は、前記基地局（４００）に結合されている、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記初期段の偏心度が前記所定の仕様の範囲外である場合に、前記タービンシェル（３６）の位置を調整するステップをさらに備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記タービンシェル（３６）の位置を調整した後に、ステップ（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）を繰り返すステップをさらに備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記タービンロータ（３０）に接続された最終段タービンブレード（３８）に第２のブラケット（２００，３００）を取り付けるステップと、前記第２のブラケット（２００，３００）に第２のレーザモジュール（１００）を設置するステップとをさらに備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記タービンロータ（３０）が回転するときに、前記第２のレーザモジュール（１００）のレーザセンサからのレーザビームを前記タービンシェル（３６）に向けて繰り返し照射して、前記タービンシェル（３６）からの反射レーザビームを受けることによって、前記第２のレーザモジュール（１００）および前記タービンシェル（３６）との間のそれぞれの距離の第２の一連の測定を行い、
これにより、前記タービンシェル（３６）の周囲に円周方向に配置された第２の一連の点のそれぞれについて、前記第２のレーザモジュール（１００）と前記タービンシェル（３６）との間のそれぞれの距離を示す経路長を画定するステップをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の一連のポイントの前記それぞれの距離をサーバ（４３０）に送信するステップであって、前記サーバ（４３０）は計算を実行し、最終タービン段の偏心度プロットを生成する、ステップと、
前記最終タービン段の前記偏心度プロットをリモートコンピューティングデバイス（５００）に送り、偏心度が所定の仕様内にあるかどうかを確認する、ステップとをさらに備える、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記初期段の偏心度および前記最終段の偏心度の両方が前記所定の仕様の範囲外である場合に、前記タービンシェル（３６）の位置を調整するステップをさらに備える、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、タービンケーシングまたはシェルを有するガスタービンに関し、より詳細には、タービンロータに対するタービンシェルの偏心度を測定する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従来のいくつかのターボ機械は、電力を生成するために利用される。一般に、ガスタービンシステムは、圧縮機、１つまたは複数の燃焼器、およびタービンを含む。空気は、その入口を介して圧縮機に吸い込まれ、そこで、空気は、回転ブレードおよび固定ノズルの複数の段を通過することによって圧縮される。圧縮空気は、１つまたは複数の燃焼器に導かれ、ここで燃料／空気混合物は点火され、燃焼されて燃焼生成物を形成し、燃焼生成物はタービンの作動流体として機能する。次いで、作動流体は、複数の回転ブレードと、回転ブレードの間に配置された複数の静止ノズルとの間に画定された流体流路を通って流れ、その結果、各回転ブレードの組および対応する各静止ノズルの組がタービン段を画定する。発電に使用されるタービンの中には３段を有するものもあれば、４段を有するものもある。複数の回転ブレードがガスタービンシステムのロータを回転させると、ロータに連結された発電機がロータの回転から動力を生成することができる。
【０００３】
タービンロータをタービンシェルに適切に位置合わせすることを確実にすることにより、タービンは最も効率的に作動することができ、タービンシェル上でブレード先端が擦れる可能性を低減し、ガスタービンを通る不均一な空気の流れから生じる不均一な部品摩耗の可能性を低減する。位置合わせプロセスは、ガスタービンの初期設置中に実行され、タービンおよび／またはロータが移動された停止中にも実行され得る。ガスタービンブレードとタービンのシェルとの間の不整合および／または望ましくないクリアランスを補正するガスタービンオペレータの能力は、運転効率を確保し、発電出力を維持する。
【０００４】
タービンケーシングまたはシェルが単一の壁で画定される従来のガスタービンでは、タービンシェル上に測定装置を設置し、ブレードを含むロータを低速で回転させるときのシェルとブレード間のクリアランス距離を測定することにより、偏心度（またはＸ／Ｙ平面での位置合わせ）を測定することは比較的容易に達成されている。
【０００５】
しかしながら、内部タービンシェルおよび外部タービンシェルを有する二重壁タービンシェルを有するガスタービンについては、そのようなタービンの空間制約内でタービンロータに対する内部タービンシェルの偏心度を測定するために、より洗練されたシステムが必要とされる。タービンブレードの間隔が（互いに関連し、かつ隣接する固定ノズルに対して相対的な両方）制限されているため、偏心度を決定するための測定を行うための任意の提案されたシステムは、その様々な寸法においてサイズが制限されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第９５８７５１１号明細書
【発明の概要】
【０００７】
ガスタービンのタービンロータに対するタービンシェルの偏心度を決定するシステムを本明細書に記載する。システムは、ハウジングを有する第１のレーザモジュールを含み、ハウジング内には、無線ネットワークチップ、レーザセンサ、傾斜センサ、および電源を結合したマイクロプロセッサが含まれる。レーザセンサは、タービンロータが低速で回転するときにレーザビームをタービンシェルに向けて送信し、タービンシェルから反射レーザビームを受信するように構成され、これにより、タービンシェルの周囲に円周方向に配置された第１の一連の点のそれぞれについて、レーザモジュールとタービンシェルとの間の距離を示す経路長さを画定する。初期段ブラケットは、タービンロータに接続された初期段タービンブレードに近接してレーザモジュールを保持するように構成され、初期段タービンブレードは第１のタービン段または第２のタービン段に配置される。基地局は、タービンシェルの近くに無線ローカルエリアネットワークを生成し、第１の一連の点のそれぞれについてレーザモジュールから距離測定を受信するように構成され、サーバは、距離測定値を第１のタービン段または第２のタービン段の偏心度プロットに処理する。
【０００８】
このシステムは、第１のレーザモジュールと同一の第２のレーザモジュールと、タービンロータに接続された最終段タービンブレードに近接して第２のレーザモジュールを保持するように構成された第２のブラケットとをさらに含み得る。
【０００９】
ガスタービンのタービンロータに対するタービンシェルの偏心度を決定する方法も、本明細書に提供する。この方法は、（ａ）タービンロータに接続された初期段タービンブレードに第１のブラケットを取り付け、第１のブラケットに第１のレーザモジュールを取り付けるステップと、（ｂ）無線チップを有する基地局を介して、タービンシェルに近接する無線ローカルエリアネットワークを確立するステップと、（ｃ）タービンロータを低速で回転させてタービンブレードを回転させるステップと、（ｄ）タービンロータが回転するときに、第１のレーザモジュールのレーザセンサからタービンシェルに向けてレーザビームを繰り返し方向付け、タービンシェルからの反射レーザビームを受け取ることによって、第１のレーザモジュールとタービンシェルとの間のそれぞれの距離の第１の一連の測定を行い、これにより、タービンシェルの周囲に円周方向に配置された第１の一連の点のそれぞれについて、第１のレーザモジュールとタービンシェルとの間のそれぞれの距離を示す経路長を画定するステップと、（ｅ）第１の一連の点のそれぞれの距離をサーバに送信することであって、サーバは、計算を実行し、初期タービン段について偏心度プロットを生成し、初期タービン段は、第１のタービン段または第２のタービン段である、ステップと、（ｆ）初期タービン段の偏心度プロットをリモートコンピューティングデバイスに送り、偏心度プロットが所定の仕様内にあるかどうかを確認するステップとを含む。
【００１０】
当業者に向けられた明細書は、本発明のシステムおよび方法の完全かつ可能な開示を記載しており、これには、それを使用する最良の形態が含まれる。明細書は、添付図面を参照するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の偏心度測定システムが使用され得るガスタービンシステムの概略図である。
【図２】図１のガスタービンシステムのタービンの一部の斜視図であり、例示的なタービンブレード、ステータベーン、およびロータを示す。
【図３】本開示の偏心度測定システムの一部として使用されるレーザモジュールの側面斜視図である。
【図４】図３のレーザモジュールの裏面の斜視図である。
【図５】図３のレーザモジュールの上部平面図であり、外側カバーは、その内部構成要素を明らかにするために取り外されている。
【図６】図３から図５のレーザモジュールを初期段タービンブレードに近接させるために使用され得るような初期段ブラケットの平面図である。
【図７】図６の初期段ブラケットおよび図３〜図５のレーザモジュールを、初期段タービンブレードに取り付けた側面斜視図である。
【図８】図７に示される構成要素の側面図である。
【図９】図７の初期段ブラケットおよび図３〜図５のレーザモジュールを設置するために使用され得る取付け工具の斜視図である。
【図１０】図３から図５のレーザモジュールを最終段タービンブレードに近接させるために使用され得るような最終段ブラケットの斜視図である。
【図１１】図３から図５のレーザモジュールが挿入された図１０の最終段ブラケットの斜視図である。
【図１２】最終段タービンブレード上に取り付けられた、図１０の最終段ブラケットおよび図３〜図５のレーザモジュールの斜視図である。
【図１３】図３〜図５のレーザモジュールと共に使用するための基地局の上部斜視図である。
【図１４】図１３の基地局で使用される１対のアンテナの斜視図である。
【図１５】図１４のアンテナの１つが取り付けられた燃焼器の後端の斜視図である。
【図１６】本開示の偏心度測定システムとリモートコンピューティングデバイスとの間の無線通信の概略図である。
【図１７】本開示の偏心度測定システムを使用してタービンシェルとロータとの整合を確実にするプロセスを概説するフローチャートである。
【図１８】本開示の偏心度測定システムを使用してタービンの１段目で行われる測定の例示的パイロットプロット図である。
【図１９】本開示の偏心度測定システムを使用してタービンの４段目で行われる測定の例示的パイロットプロット図である。
【図２０】は、図３の第１のレーザモジュール、図６の初期段ブラケット、図１３の基地局、および図１４の少なくとも１つのアンテナ、ならびに任意選択で、図９の取付け工具、図１０の最終段ブラケット、および図３の第２のレーザモジュールを含む、本開示の偏心度測定システムの構成要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
現在の偏心度測定システムを明確に説明するために、本開示の範囲内で関連する機械部品を参照し、説明するために特定の用語が使用される。可能な限り、一般的な工業専門用語が、その用語の受け入れられた意味と同じ意味で使用および利用される。別途記載のない限り、このような専門用語は、本出願の文脈および添付の特許請求の範囲と一致する広義の解釈を与えられるべきである。当業者であれば、多くの場合、特定の構成要素がいくつかの異なるまたは重複する用語を使用して参照されることがあることを理解するであろう。単一の部品であるとして本明細書に記載され得るものは、複数の構成要素からなるものとして別の文脈を含み、かつ別の文脈で参照されてもよい。あるいは、複数の構成要素を含むものとして本明細書に記載され得るものは、単一の部品として他の場所で参照されてもよい。
【００１３】
加えて、以下に記載されるように、いくつかの記述的な用語がここで定期的に使用されてもよい。本明細書で使用される場合、「下流」および「上流」は、タービンエンジンを通る作動流体などの流体の流れに関する方向を示す用語である。「下流」という用語は、流体の流れの方向に相当し、「上流」という用語は、流れの反対の方向（すなわち、流体が流れる方向）を指す。「前方」および「後方」という用語は、それ以上の特異性を持たないが、相対的な位置を意味し、「前方」は、エンジンの前部（または圧縮機）端に向かって位置する構成要素または表面を表すのに使用され、「後方」は、エンジンの後部（またはタービン）端に向かって位置する構成要素を表すのに使用される。さらに、「先導する」および「後続する」という用語は、それぞれ、「前方」および「後方」という用語と同様の記述で使用され、および／または理解され得る。「先導する」は、たとえば、流体が最初に流れるタービンブレードの表面を記述するために使用されてもよく、「後方」は、流体が最後に流れるタービンブレードの表面を記述するために使用されてもよい。
【００１４】
多くの場合、異なる半径方向、軸方向および／または円周方向の位置にある部品を記述することが要求される。図１に示すように、「Ａ」軸線は、軸方向を表す。本明細書で使用する場合、「軸方向の」および／または「軸方向に」という用語は、タービンシステム（特に、ロータセクション）の回転軸と実質的に平行な軸線Ａに沿った物体の相対的な位置／方向を指す。さらに本明細書において使用されるとき、「径方向」および／または「径方向に」という用語は、軸Ａに実質的に垂直でありかつただ１つの位置において軸Ａと交差する軸（Ｒ）に沿った物体の相対的な位置または方向を指す。最後に、「円周方向の」という用語は、軸線Ａ（たとえば、軸線「Ｃ」）周りの移動または位置を指す。「円周」という用語は、任意の適切な形状（たとえば多角形）の中心の周りに延びる寸法を指すことができ、円形形状の中心の周りに延びる寸法に限定されない。
【００１５】
本開示は、一般に、タービンケーシングまたはシェルを有するガスタービンに関し、より詳細には、タービンロータに対するタービンシェルの偏心度を測定するためのシステムおよび方法に関する。このような測定は、ガスタービンが他の点では非アクティブ（たとえば、検査または保守期間中）である場合、製造中および停止中に必要となることがある。本開示は、初期タービン段（たとえば、第１のタービン段または第２のタービン段のいずれか）で測定を行うことによって、タービンロータに対するタービンシェル偏心度を決定するシステムを記載する。したがって、本明細書において「初期段」と言及することは、特定の文脈において別段の指示がない限り、第１のタービン段（段１）または第２のタービン段（段２）を説明することを意図している。
【００１６】
システムおよび方法の様々な実施形態を、図１〜図２０を参照して以下に説明する。しかし、当業者であれば、これらの図に関して本明細書に与えられた詳細な説明は例示のためのものであり、限定するものとして解釈すべきではないことを容易に理解するであろう。
【００１７】
図１は、例示的なガスタービンシステム１０の概略図を示している。ガスタービンシステム１０は、空気１８の流入流を圧縮する圧縮機１２を含んでもよい。圧縮機１２は、圧縮された空気の流れ２０を燃焼器２２へともたらす。燃焼器２２は、圧縮された空気の流れ２０を燃料の流れ２４と混合し、この混合物に点火して、燃焼ガスの流れ２６を生み出す。単一の燃焼器２２のみが示されているが、ガスタービンシステム１０は、任意の数の燃焼器２２を含むことができる。次いで、燃焼ガス２６の流れは、典型的にはタービンブレード（図２）およびステータベーンを含む複数の回転しているタービンブレードを含むタービン２８に送られる。燃焼ガスの流れ２６は、タービン２８を駆動して機械的な仕事を生み出す。タービン２８で発生された機械的仕事は、タービン２８を通って延びるロータ３０を介して圧縮機１２を駆動し、発電機などの外部負荷３２を駆動するために使用することができる。
【００１８】
ガスタービンシステム１０はまた、排気フレーム３４を含むことができる。図１に示すように、排気フレーム３４を、ガスタービンシステム１０のタービン２８に隣接して配置することができる。より具体的には、排気フレーム３４は、タービン２８に隣接し、実質的にタービン２８の下流に配置されてもよい。本明細書で説明するように、排気フレーム３４の一部（たとえば、外側ケーシング）を、タービン２８のエンクロージャまたはシェル３６に直接連結することができる。
【００１９】
燃焼ガス２６がタービン２８を流れてタービン２８を駆動した後、燃焼ガス２６は、排気フレーム３４を通って流れ方向（Ｄ）に排気、流入および／または排出され得る。図１に示す非限定的な例では、燃焼ガス２６は、流れ方向（Ｄ）に排気フレーム３４を通って流れ、ガスタービンシステム１０から（たとえば、大気に）排出され得る。ガスタービンシステム１０が複合サイクル発電プラント（たとえば、ガスタービンシステムおよび蒸気タービンシステムを含む）の一部である別の非限定的な例では、燃焼ガス２６は排気フレーム３４から排出され、流れ方向（Ｄ）で複合サイクル発電プラントの排熱回収ボイラに流入してもよい。
【００２０】
図２、および引き続き図１を参照すると、ガスタービンシステム１０の一部が示されている。具体的には、図２は、ガスタービンシステム１０の一部を示し、これには、タービン２８のシェル３６に結合された、回転タービンブレード３８の初期段と、固定ステータベーン４０（たとえば、第１段または第２段）の初期段とが含まれる。本明細書で説明するように、ロータ３０は、ロータ３０の周りに円周方向に連結されて配置され、燃焼ガス２６によって駆動されてロータ３０を回転させることができる複数のタービンブレード３８を含むことができる。タービン２８の各タービンブレード３８は、ロータ３０から半径方向に延び、タービン２８を通って流れる燃焼ガス２６の流路内に配置された翼形部４２を含むことができる。翼形部４２はまた、タービン２８のステータベーン４０に軸方向に隣接して配置されてもよい。
【００２１】
図２に示す非限定的な例では、明確にするために、初期段のタービンブレード３８のうちの少数とステータベーン４０のうちの１つのみが示されている。さらに、タービンブレード３８の初期段およびタービン２８のステータベーン４０の一部のみが図２に示されているが、タービン２８は、タービン２８のシェル３６を通って軸方向に配置された複数段のタービンブレードおよびステータベーンを含むことができる。
【００２２】
タービンブレード３８の各翼形部４２は、それぞれ、正圧側面４４および負圧側面４６を含むことができる。具体的には、第１の翼形部４２Ａおよび第２の翼形部４２Ｂは、それぞれ、正圧側面４４と、正圧側面４４とは反対側に位置する負圧側面４６とを含むことができる。さらに、各翼形部４２は、正圧側面４４と負圧側面４６との間に配置された前縁４８および後縁５０を含むことができる。すなわち、前縁４８、および前縁４８とは反対側に位置する後縁５０は別々に、タービン２８の各翼形部４２について正圧側面４４と負圧側面４６と間に配置され、および／または正圧側面４４と負圧側面４６とを画定することができる。
【００２３】
図２に示すように、第１の翼形部４２Ａの正圧側面４４は、第２の翼形部４２Ｂの負圧側面４６に隣接して円周方向に配置され得る。第１の翼形部４２Ａと第２の翼形部４２Ｂとの間に、より具体的には、第１の翼形部４２Ａの正圧側面４４と第２の翼形部４２Ｂの負圧側面４６との間に間隙または空間５２（以下、「空間５２」）が形成され得る。本明細書で説明されるいくつかの非限定的な例では、取付け装置は、空間５２内および／またはタービン２８（図１に示す）の第１の翼形部４２Ａと第２の翼形部４２Ｂとの間に配置され得る。
【００２４】
図３、図４、および図５は、タービンシェル３６に対するタービンロータ３０の偏心度を測定するために本システム１０００（図２０に示す）で使用されるレーザモジュール１００を示す。レーザモジュール１００は、隣接する翼形部４２の間に適合するように、ほぼ矩形の形状と低プロファイル（たとえば約１インチ）とを有するハウジング１０２を含む。ハウジング１０２は、上流面１０４と、上流面に対向する下流面１０６（図７および８を参照）と、下流面１０６および上流面１０４の長辺を接続する一対の対向する側壁１０３、１０５と、下流面１０６および上流面１０４の短辺を接続する、対向して配置された一対の端壁１０７、１０９とを含む。レーザモジュール１００がタービン２８に設置される場合、上流面１０４はタービン入口に近接する面であり、下流面１０６は排気フレーム３４に近接する面である。
【００２５】
電源ボタンまたはスイッチ１１０は、側壁１０５上のレーザセンサ１２０に隣接して配置される。レーザセンサ１２０は、タービンシェル３６に対してレーザビームを送信し、反射されたレーザビームを捕捉する。レーザ経路は、レーザモジュール１００とレーザビームが衝突するタービンシェル３６上の点との間の距離を画定する。ロータ３０が回転し、レーザモジュール１００が取り付けられているタービン翼形部４２が同様に回転すると、レーザセンサ１２０は、レーザビームをタービンシェル３６に沿った一連の点に送信し、各反射ビームの捕捉は、タービンシェル３６とレーザモジュール１００との間の距離測定値のセットを生成する。
【００２６】
端壁１０７には、設置および検索を容易にするために、Ｕ字型フック１１２が設けられてもよい。端壁１０７はまた、端壁１０７から半径方向外側に延びる一対の耳部１１４を含み、これは、対応する取付けブラケット２００または３００内へのレーザモジュール１００の設置を容易にするための磁石１１６を含み得る（図６および図１０に示す）。上流面１０４は、取付けブラケット２００、３００を収容するための凹部１１８を含み得る。
【００２７】
ハウジング１０２は、三次元印刷などの積層造形技術を用いてプラスチックから製造することができる。あるいは、ハウジング１０２は、成形、鋳造、または他の適切な技術によって製造することができる。
【００２８】
図５に示されるように、ハウジング１０２の下流面１０６は、その内部にアクセスするためにハウジング１０２から取り外し可能であり得る。ねじまたは他の取付け手段を使用して、下流面１０６をハウジング１０２に接続することができる。上述のように、側壁１０５は、レーザセンサ１２０を含み、レーザセンサ１２０には、側壁１０５と面一をなす窓が設けられ、そこを通ってレーザが投射される。レーザセンサ１２０および電力スイッチ１１０は、配線を介して回路基板１３０に接続されている。回路基板１３０は、マイクロコントローラ１４０と、加速度計１５０などの傾斜センサとを含む。加速度計１５０は、重力に対するレーザモジュール１００の角度位置を連続的に決定するために使用される。加速度計１５０は、中心加速度のような非重力効果を除外するための埋め込みアルゴリズムを含み、これにより、本システム１０００は、広範囲のロータ速度にわたって動作することができる。
【００２９】
マイクロコントローラ１４０は、メモリ（別個にラベル付けされていない）および無線インターネット（Ｗｉ−Ｆｉ）チップを含むが、そのようなチップはマイクロコントローラ１４０とは別個であってもよい。マイクロコントローラ１４０のメモリは、規定された測定期間（たとえば２５０マイクロ秒）にわたるデータ測定値を記憶する。測定期間の終わりに、Ｗｉ−Ｆｉチップは、コンピュータ、タブレットコンピュータまたは他のスマートデバイスのようなリモートデバイスに配信される単一のメッセージにおいて、レーザモジュール１００からの（データ）信号の無線伝送を可能にする（以下で説明する図１６に示すように）。送信は、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ、および８０２．１１ｎを含むがこれらに限定されない、任意の適切なＷｉ−Ｆｉネットワークプロトコルを介して行われ得る。
【００３０】
回路基板１３０はまた、ワイヤを介して、充電可能バッテリ１６０に接続される。バッテリ１６０は、側壁１０３または端壁１０９に配置されたＵＳＢポート（表示されない）を介して再充電可能である。必要に応じて、回路基板１３０は、レーザモジュール１００がオンになったことを示すか、またはバッテリ１６０のバッテリレベルを示す１つ以上のＬＥＤライト（表示されない）に接続されてもよい。
【００３１】
図６は、初期段（第１段または第２段）タービンブレード３８の翼形部４２に、レーザモジュール１００を固定位置に固定するために使用できるブラケット２００を示す。ブラケット２００は、レーザモジュールのハウジング１０２と相補的なサイズおよび形状の凹んだ一次取付け面２０２を有するほぼ矩形の本体を有する。取付け面２０２は、対向して配置された側壁２０３、２０５と、側壁２０３、２０５の間にそれぞれ配置された、対向して配置された端壁２０７、２０９とによって囲まれている。端壁２０７、２０９は、取付け面２０２から半径方向外側に延び、レーザモジュール１００が嵌合する凹部を形成する。
【００３２】
端壁２０７は、取付け面２０２と平行であり、その上に一対の磁石２１６が設置されている端壁面２１４を含む。端壁２０７の中央には、取付けバー２１２が配置されている。端壁２０９は、取付け面２０２に対して垂直に配置され、追加の磁石２１３が配置される凹部を画定する端壁面２１１を含む。磁石２１６はレーザモジュール１００の耳部１１４の磁石１１６と係合し、磁石２１３はレーザモジュール１００の端壁１０９の磁石（図示せず）と係合し、それによってレーザモジュール１００をブラケット２００に固定する。
【００３３】
図６、図７、および図８を参照すると、伸縮アーム２１８は、上流面（すなわち、凹んだ取付け面２０２の反対側の面）に配置された肩部２２２に固定されたピン２１９を使用して枢動可能に固定される。アーム２１８は、端壁２０９から外側に延びている。伸縮アーム２１８は、第１のタービンブレード翼形部４２Ａの後縁５０と、より詳細には、第１のタービンブレード翼形部または第２のタービンブレード翼形部の後縁と係合するように構成されたフック２２４に嵌合される。
【００３４】
取付けブラケット２００を隣接するタービン翼形部４２Ａ、４２Ｂの間の空間５２内にさらに配置するために、ブラケット２００の上流面にブレース要素２２６を設けてもよく、端壁２０７から半径方向内方に延びてもよく、側壁２０３と２０５との間を円周方向に延びてもよい。ブレース要素２２６は、第１のタービンブレード翼形部４２Ａに円周方向に隣接する第２のタービンブレード翼形部４２Ｂの前縁４８と係合するように構成される。ブレース要素２２６は、取付けブラケット２００上に取り外し可能に取り付けられ、これにより、他のエンジンのタービン翼形部４２の前縁４８に相補的な形状を有する異なるブレース要素２２６を使用することができる。端壁２０９は、第１のタービンブレード翼形部４２Ａの前縁４８に対向して配置される第２のブレース要素２２８を形成するように湾曲してもよい。
【００３５】
取付けブラケット２００は、図９に示す取付け工具２７０を用いて、取付けブラケット２００を一対の固定子ノズル４０間に手動で向けることによって取付けられる。取付け工具２７０は、ワイヤ２７４の第１の端部に形成されたフック２７２を含む。ワイヤ２７４の反対側の端部に、アイレット２７６が形成される。アイレット２７６に近接して、取付け工具２７０を保持するための便利なハンドルを提供する中空ロッド２７８が提供される。可撓性シース２７３は、アイレット２７６から遠位の中空ロッド２７８の端部とフック２７２との間のワイヤ２７４の一部を覆う。可撓性シース２７３は、ワイヤ２７４に沿ってスライドするように構成され、ワイヤ２７４に沿ったその位置は、クイックコネクトフランジ２７５と係合することによって固定され得る。また、取付け工具２７０には、一端がアイレット２７６に、他端がカラビナ型クリップ２７９に連結された弾性安全ストラップ２７７が設けられている。技術者が誤って取付け工具２７０をタービン２８内に落下させないようにするために、技術者は、カラビナ２７９を自身のベルトループまたは他の位置にクリップする。
【００３６】
取付け工具２７０を使用するために、フック２７２は取付けブラケット２００のフック２１２に結合され、取付けブラケット２００は一対の固定子ノズル４０間に向けられる。技術者は、可撓性シース２７３をワイヤ２７４上で下方にスライドさせ、可撓性シース２７３がフック２７２内でフック２１２と係合して保持するように、クイックコネクトフランジ２７５と係合させる。技術者は、取付けブラケット２００の位置を維持するために中空ロッド２７８または可撓性シース２７３を一方の手で保持し、他方の手で、伸縮アーム２１８のフック２２４を第１のタービンブレード翼形部４２Ａの後縁５０と係合するように旋回させる。次いで、技術者は、タービンブレード翼形部４２Ｂ、４２Ａのそれぞれの前縁にブレース要素２２６、２２８を位置合わせする。クイックコネクトフランジ２７５を外し、取付け工具２７０を取り外すことができる。エンドキャップ２３２（図６に示す）を有するねじ付きポスト２３０は、タービンブレード翼形部４２Ｂの根元に押し付けるように手動で調整され、取付けブラケット２００をさらに固定する。
【００３７】
取付けブラケット２００が確実に位置決めされると、技術者は、取付け工具２７０を同様の方法で使用して、取付けブラケット２００上の位置にレーザモジュール１００を向けることができる。レーザモジュール１００では、フック１１２が可撓性シース２７３を下方にスライドさせてクイックコネクトフランジ２７５に係合させることによって取付け工具２７０のフック２７２上の所定位置に保持されており、レーザモジュール１００は、対応する初期段階のノズル間を案内されて取付けブラケット２００上の所定の位置に下げられる前に、電源が入れられ、ここで、磁石２１３、２１６およびブレース要素２２６、２２８はそれぞれ取付けブラケット２００およびタービン翼形部４２Ｂ、４２Ａの前縁４８と完全に係合している。
【００３８】
図１０は、レーザモジュール１００を最終段タービンブレード３８（たとえば、３段タービン２８の３段タービンブレードや４段タービン２８の４段タービンブレードなど）の翼形部３４２Ａ、３４２Ｂに固定位置で固定するために使用され得るブラケット３００を示す。ブラケット３００は、レーザモジュール１００が取り付けられる取付け面３０２を有する第１の矩形領域３４０を含む（図１１に示すように）。第１の矩形領域３４０は、一対の対向配置された側壁３０３、３０５と、側壁３０３、３０５の間にそれぞれ配置された一対の対向配置された端壁３０７、３０９とを含む。端壁３０７は、取付け面３０２から外向きに突出しており、取付け面３０２の境界を画定している。上述したように、端壁３０７には、レーザモジュール１００上の相補的な磁石と係合する磁石が設けられてもよい。レーザモジュール１００のハウジング１０２の耳部１１４はまた、端壁３０９（または、端壁３０９および側壁３０３，３０５の角）上の対応する磁石と係合する磁石（図示せず）を含んでもよい。なお、レーザモジュール１００がステージ間で交換可能であるように、第１の矩形領域３４０は、初期段ブラケット２００で使用されているものと同じ寸法および特徴で構成されている。
【００３９】
第１の矩形領域３４０は、第２の矩形領域３５０とシームレスに一体化されており、第２の矩形領域３５０は、第１の矩形領域３４０と共通の縦軸（別々にラベル付けされていない）を共有する。第１の矩形領域３４０の幅よりも小さい幅を有する第２の矩形領域３５０は、図１２に示すように、ブラケット３００を翼形部３４２Ａの後側に取り付けるためのハードウェアを含む。第２の矩形領域３５０は、ブレース要素３２６を貫通するねじ付きロッド３３０を含む。ねじ付きロッド３３０は、ブレース要素の反対側で、ねじ付きロッド３３０の位置、したがって、ブレース要素３２６の位置を変更するために回転することができるハンドル３３２に接続される。一対のガイドロッド３３４は、ブレース要素を固定し、ねじ付きロッド３３０が所定の位置に締め付けられる際に、ブレース要素３２６が位置合わせ不良になるのを防止するのに役立つ。
【００４０】
取付けブラケット３００とタービンシュラウドとの間の適切な間隔を設定するために、Ｉ字形スペーサツール３３６は、取付けブラケット３００を備えていてもよい。スペーサツール３３６は、磁石で第２の矩形領域３５０に固定されてもよく、スペーサツール３３６の取り外しおよび交換は、技術者にとって便利である。さらに、スペーサツール３３６と取付けブラケット３００との間の磁気接続は、取付けブラケット３００が取り付けられているときにスペーサツール３３６が利用可能であることを確実にするのに役立つ。
【００４１】
図１２は、第１のタービン翼形部３４２Ａに取り付けられた取付けブラケット３００およびレーザモジュール１００を示す。ブレース要素３２６は、タービン翼形部３４２Ａの根元付近の上流面に配置される。ハンドル３３２は、第１の矩形面３４０が第１のタービン翼形部３４２Ａに接触し、第２の矩形面３５０が円周方向に隣接する第２のタービン翼形部３４２Ｂに接触するまで、ブレース要素３２６と第１の矩形面３４０との間の距離を短くするように回転される。取付けブラケット３００を所定の位置に固定する場合、レーザモジュール１００は、そのような目的のために設けられた磁石を用いて取り付けられてもよい。
【００４２】
本開示は、レーザモジュール１００を取付けブラケット２００（または３００）に固定するための磁石の使用を説明しているが、レーザモジュール１００を固定する他の手段が代わりに使用されてもよいことを理解されたい。このような手段は、ラッチ／スロット、摺動要素／トラックまたはスロット、およびジップタイまたはゴムバンドなどの使い捨て手段を含むことができる。
【００４３】
レーザモジュール１００がデータをサーバのようなリモートデバイスおよび最終的にリモートデバイス（タブレットコンピュータなど）に無線で送信するためには、無線ローカルエリアネットワーク（無線ＬＡＮ）を使用することが有利である。図１３および図１４は、レーザモジュール１００からの無線送信をブーストするための基地局４００および１対のアンテナ４８０を含む、そのような無線ネットワークの構成要素を示す。無線ルータとして機能する基地局４００は、携帯型記憶ボックス４０２内に収容される。保護シールド４０４は、Ｗｉ−Ｆｉチップおよびマイクロプロセッサを含む回路基板（表示されない）の損傷を防止する。保護シールド４０４は、コンセント４０６とスイッチ４０８とを含む。ファン４１０は、回路基板を冷却するために使用され得る。一対のアンテナポート４１２も設けられる。
【００４４】
図１４は、アンテナ４８０を示し、各アンテナ４８０は、円形のベース４８２と、延長されたシャフト４８４とを有する。ベース４８２は、ガスタービンシステム１０内の任意の所望の角度での取り付けを容易にするための磁石を含むことができる。アンテナ４８０は、ケーブル４８６を介して、基地局４００のアンテナポート４１２に接続される。図１５は、燃焼器２２とタービン２８との間の環４９０内のアンテナ４８０の１つの例示的な位置を示す。
【００４５】
図１６は、（図のように）、レーザモジュール１００と、コンピュータまたはタブレットコンピュータのようなリモートコンピューティングデバイス５００との間の無線通信の概略図である。レーザモジュール１００は、上述のようにタービン翼形部４２（３４２）に固定され、タービンロータ３０は低速（たとえば、「ターニングギア」ドライバに関連し得るように、毎分２０回転未満の速度）で回転する。タービン翼形部４２がロータ３０の周りを横切るとき、レーザモジュール１００は、その瞬間的な位置とタービンシェル３６の周りの様々な点との間で一連の測定を行う。測定値は、基地局４００によって生成された無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）４２５を使用して、アンテナ４８０を介して無線で送信される。測定値はサーバによって受信され、サーバ４３０は、以下に説明するように、測定値を計算してデータプロットを生成する。サーバ４３０は、ＭＱテレメトリトランスポート（ＭＱＴＴ）メッセージングプロトコル、または他の適切なメッセージングプロトコルを使用して、リモートコンピューティングデバイス５００にロードされているアプリケーションと通信し、ここで、その結果は技術者が検討することができる。
【００４６】
図１７は、本開示の偏心度測定システム１０００を使用してタービンシェルとロータとの適切な整合を確実にするプロセス６００を概説するフローチャートである。ステップ６１０で、レーザモジュール１００および基地局４００を含むシステム１０００は、レーザモジュール１００および基地局４００が適切に機能する順序であることを保証するために開梱され、そしてベンチテストされる。ステップ６２０で、システムをセットアップし、使用する準備をする。具体的には、ステップ６２２で、ブラケット１００を初期段翼形部（たとえば４２Ａ）に取り付け、第１のレーザモジュール１００をオンにして初期段ブラケット１００に取り付ける。任意のステップ６２４では、最終段ブラケット３００を最終段翼形部（たとえば、３４２Ａ）上に取り付け、第２のレーザモジュール１００をオンにしてブラケット３００上に取り付ける。ステップ６２６では、基地局４００はタービンブレード３８の近くに設置され、アンテナ４８０は、タービン２８内の適切な位置および／または燃焼器２２とタービン２８との間の環状２９０内に取り付けられ、基地局４００のアンテナポート４１２に接続される。ステップ６２６は、利用可能な技術者の数に応じて、ステップ６２２（および／またはステップ６２４）の前またはそれと同時に行われてもよい。
【００４７】
ステップ６３０では、タービン軸受のリフト油を含む潤滑システムが作動され、回転歯車などのドライバが、ロータ３０を低速（たとえば、２０ＲＰＭ未満）で回転させるように係合される。ステップ６４０では、ロータ３０が回転すると、レーザモジュール１００は、ロータ３０の周りの経路で翼形部４２Ａ、３４２Ａ上を搬送され、移動中に、それらの瞬間的な位置とタービンシェル３６（二重壁タービンシェルの場合は、内側タービンシェル）との間の距離の一連の測定を行う。測定データは、無線ネットワーク４２５を介してレーザモジュール１００から無線で基地局４００に送信される。ステップ６５０において、（図１８および図１９に示されるように）、基地局４００はデータをサーバ４３０に送信し、サーバ４３０はデータのプロットを生成し、データに最も適した円を生成するための計算を実行する。その結果作成されたデータコンパイルは、タブレットコンピュータのようなリモートコンピューティングデバイス５００に送られ、そこでデータは、そのような目的のために設計されたアプリケーション上の技術者によってレビューされる。
【００４８】
ステップ６７０において、技術者は、測定されたデータが、ロータ３０に対するタービンシェル３６の偏心度が仕様の範囲内であることを示すかどうかを決定する。タービンシェル３６とロータ３０の偏心度が仕様範囲内であれば、検査は完了し、システムは取り外される（ステップ６８０）。しかしながら、タービンシェル３６およびロータ３０の偏心度が仕様範囲内にない場合、タービンシェル３６の位置が調整され（ステップ６９０）、ロータ３０の回転を再開することによって開始される後続のスキャンが実行される（ステップ６３０）。調整および走査処理は、偏心度が仕様範囲内になるまで繰り返すことができる。
【００４９】
図１８および図１９は、レーザモジュール１００からリモートサーバ４３０（図１６に示す）に搬送されるデータ７００，８００の例示的なパイロットプロット表示をそれぞれ示し、リモートサーバ４３０は、データの計算を行い、その結果をリモートコンピューティングデバイス５００にインストールされたアプリケーションに送信する。図１８は、初期段階のレーザモジュール１００から収集されたデータ７００の例示的なプロット表示を提供し、一方、図１９は、最終段（たとえば、段４）のレーザモジュール１００から収集されたデータ８００の例示的なプロット表示を提供する。各段（アイテム７０２，８０２）は、参照のためにディスプレイの左下隅に記載されているが、この情報は他の場所で提供されてもよい。
【００５０】
パイロットプロット表示７００は、ロータ３０の中心線を表す中心７１２を有するセグメント化された円形グリッド７１０を含む。初期段ブラケット２００に取り付けられたレーザモジュール１００によって収集されたデータは、プロット線７２０としてプロットされ、サーバ４３０は、直交距離回帰の最小を見つけるために反復最適化の任意の方法を使用して、円７３０をプロット線７２０に適合させる。例示的な実施においては、いかなる導関数の計算またはいかなる行列の解決も必要としないので、Ｎｅｄｌｅｒ−Ｍｅａｄ（Ｓｉｍｐｌｅｘ）最適化が使用される。
【００５１】
この例では、第１のタービン段で取られたデータを表すプロット線７２０は、タービンシェル３６の内部プロファイルの周りのタービンシュラウドの存在を反映する波形プロファイルを有する。生成された円７３０は、計算された中心７３２を有し、これは、第１段におけるタービンシェル３６の軸方向中心線を表す。計算された中心７３２と回転子中心７１２との間の距離は、ディスプレイ７００の左下隅のグリッド７１０のＸ軸およびＹ軸に沿ってインチ単位で報告される（項目７０４として）。
【００５２】
同様に、パイロットプロット表示８００は、ロータ３０の中心線を表す中心８１２を有するセグメント化された円形グリッド８１０を含む。最終段ブラケット３００に取り付けられたレーザモジュール１００によって収集されたデータは、プロット線８２０としてプロットされ、サーバ４３０は、上述のように、円８３０をプロット線８２０に適合させる。生成された円８３０は、最終段のタービンシェル３６の軸方向中心線を表す計算された中心８３２を有する。計算された中心８３２と回転子中心８１２との間の距離は、ディスプレイ８００の左下隅のグリッド８２０のＸ軸およびＹ軸に沿ってインチ単位で報告される（項目８０４として）。
【００５３】
多くの状況において、初期段におけるタービンシェル３６の目標中心は、ロータ中心７１２と一致しない。むしろ、ガスタービンシステム１０の運転中に起こる（タービン２８が加熱されるにつれて）と予想されるように、ロータ３０の位置およびタービンシェル３６の幾何学的形状の変化に対応するために、定義された量のオフセットが採用される。本システムは、技術者がタービンシェル３６の実際の中心を決定することを可能にし、かつ、タービンシェル３６の計算中心をロータ中心７１２からオフセットされ得る所定の目標中心（図示せず）に調整する方向を提供する。
【００５４】
さらに、初期段階のタービンシェル３６の計算された中心７３２と最終段のタービンシェル３６の計算された中心８３２とを比較することによって、技術者は、ロータ３０がタービン２８を通って延びるときにロータ３０が角度をなしている（上向きまたは下向き）かどうかを決定することができる。必要に応じて、タービンシェル３６の位置を調整して、所望の偏心度および傾斜度（あれば）を達成することができる。
【００５５】
初期段および最終段の測定は、同時にまたは連続的に行うことができることを理解されたい。あるいは、場合によっては、ロータ３０に対するタービンシェル３６の偏心度の測定は、第１段または第２段でのみ行われる。
【００５６】
図２０は、本開示の偏心度測定システム１０００を示す。システム１０００は、少なくとも１つのレーザモジュール１００、初期段ブラケット２００、基地局４００、および第１または第２のタービン段でのロータ３０に対するタービンシェル３６の偏心を測定するための少なくとも１つのアンテナ４８０を含む。システム１０００は、最後のタービン段でのロータ３０に対するタービンシェル３６の偏心度を測定し、それによって、初期タービン段から最終タービン段までのロータ３０の傾斜を決定するための第２のレーザモジュール１００および最終段ブラケット３００をさらに含むことができる。
【００５７】
本明細書で使用される専門用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本開示を限定するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「この（ｔｈｅ）」は、特に明示しない限り、複数形も含むことが意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素が存在することを明示するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの組が存在することまたは追加することを除外しないことがさらに理解されよう。「任意選択の」または「任意選択的に」は、後で述べられる工程または事象が、起こる場合も起こらない場合もあることを意味し、この記述は、その工程または事象が起こる事例と、起こらない事例とを含むことを意味する。
【００５８】
本開示の記述は、例示および説明の目的で提示されたもので、網羅的であることも、または本開示を開示した形態に限定することも意図されていない。多くの変更および変形は、本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく、当業者には明らかであろう。本開示の偏心度測定システムおよび方法の原理および実際の応用を最もよく説明し、想定される特定の使用に適するように様々な変更を伴う様々な実施形態の開示を他の当業者が理解できるようにするために、実施形態を選択し説明した。
［実施態様１］
ガスタービンのタービンロータ（３０）に対するタービンシェル（３６）の偏心度を決定するためのシステム（１０）であって、
ハウジング（１０２）を備える第１のレーザモジュール（１００）であって、前記ハウジング（１０２）内には、それに結合されたマイクロプロセッサと、無線ネットワークチップと、レーザセンサと、傾斜センサと、電源とが収容され、前記レーザセンサは、前記タービンロータ（３０）が低速で回転するときにレーザビームを前記タービンシェル（３６）に向けて送信し、前記タービンシェル（３６）から反射されたレーザビームを受信するように構成され、これにより、前記タービンシェル（３６）の周囲に円周方向に配置された第１の一連の点のそれぞれについて、前記レーザモジュール（１００）および前記タービンシェル（３６）との間の距離を示す経路長を画定する、第１のレーザモジュール（１００）と、
前記タービンロータ（３０）に接続された初期段タービンブレード（３８）に近接して前記レーザモジュール（１００）を保持するように構成された初期段ブラケット（２００，３００）であって、前記初期段タービンブレード（３８）は、第１のタービン段または第２のタービン段に配置される、初期段ブラケット（２００，３００）と、
前記タービンシェル（３６）の近くに無線ローカルエリアネットワークを生成し、前記第１の一連の点の各々について前記レーザモジュール（１００）から距離測定値を受信するように構成された基地局（４００）と、
前記第１のタービン段または前記第２のタービン段の偏心度プロットに前記距離測定値を処理するためのサーバ（４３０）とを備える、システム（１０）。
［実施態様２］
前記第１のレーザモジュール（１００）の前記ハウジング（１０２）が、前記初期段タービンブレード（３８）および円周方向に隣接する初期段タービンブレード（３８）との間のギャップ距離よりも小さい厚さを有する、実施態様１に記載のシステム（１０）。
［実施態様３］
前記傾斜センサが加速度計（１５０）を備える、実施態様１に記載のシステム（１０）。
［実施態様４］
前記第１のレーザモジュール（１００）が、前記マイクロプロセッサに結合された電力スイッチ（１１０）を備える、実施態様１に記載のシステム（１０）。
［実施態様５］
前記電源は、再充電可能なバッテリ（１６０）である、実施態様１に記載のシステム（１０）。
［実施態様６］
前記サーバ（４３０）と無線通信するリモートコンピューティングデバイス（５００）であって、前記偏心度プロットを受信して表示するためのアプリケーションを含むリモートコンピューティングデバイス（５００）をさらに備える、実施態様１に記載のシステム（１０）。
［実施態様７］
前記リモートコンピューティングデバイス（５００）はタブレットコンピュータである、実施態様６に記載のシステム（１０）。
［実施態様８］
前記初期段ブラケット（２００，３００）は、前記第１のレーザモジュール（１００）が取り付けられる取付け面（２０２，３０２）と、前記取付け面（２０２，３０２）に対向する上流面（１０４）から延びる枢動アーム（２１８）と、前記枢動アーム（２１８）の遠位端に取り付けられたフック（１１２，２１２，２２４，２７２）と、少なくとも１つのブレース要素（２２６，２２８，３２６）とを備え、
前記フック（１１２，２１２，２２４，２７２）は、前記初期段タービンブレード（３８）の後縁に取り付けられるように構成され、前記少なくとも１つのブレース要素（２２６，２２８，３２６）は、前記初期段タービンブレード（３８）の前縁または円周方向に隣接する初期段タービンブレード（３８）の前縁に接触するように構成される、
実施態様１に記載のシステム（１０）。
［実施態様９］
前記第１のレーザモジュール（１００）と同一の第２のレーザモジュール（１００）と、前記タービンロータ（３０）に接続された最終段タービンブレード（３８）に近接して前記第２のレーザモジュール（１００）を保持するように構成された最終段ブラケット（２００，３００）とをさらに備える、実施態様１に記載のシステム（１０）。
［実施態様１０］
前記最終段ブラケット（２００，３００）は、前記第２のレーザモジュール（１００）が取り付けられ、長手方向軸を矩形部と共有する取付け面（２０２，３０２）と、
前記矩形部から遠位のブレース要素（２２６，２２８，３２６）と、前記矩形部と前記ブレース要素（２２６，２２８，３２６）との間で延長する、一対のガイドロッド（３３４）およびねじ付きロッド（３３０）と、前記最終段タービンブレード（３８）に対する前記ブレース要素（２２６，２２８，３２６）の位置を調整するための前記ねじ付きロッド（３３０）に接続されたハンドル（３３２）と、を備える、実施態様９に記載のシステム（１０）。
［実施態様１１］
前記基地局（４００）に結合された少なくとも１つのアンテナ（４８０）をさらに含み、前記少なくとも１つのアンテナ（４８０）は、前記タービンシェル（３６）内に、または燃焼器と前記タービンシェル（３６）との間の環状内に、またはその両方に設置される、実施態様１に記載のシステム（１０）。
［実施態様１２］
前記初期段ブラケット（２００，３００）と前記第１レーザモジュール（１００）とを前記初期段タービンブレード（３８）の所定位置に取り付けるための取付け工具（２７０）であって、第１の端部にフック（１１２，２１２，２２４，２７２）を有し、第２の端部にアイレット（２７６）を有する細長いワイヤ（２７４）を備える、取付け工具（２７０）と、前記アイレットの端部に近接する前記ワイヤ（２７４）の最初の部分を覆う中空のロッドと、前記フック端部に近接する前記ワイヤ（２７４）の第２の部分を覆う可撓性シース（２７３）であって、前記フック端部の遠位端部に接続されたクイックコネクトフランジ（２７５）を有する可撓性シース（２７３）と、第１の端が前記アイレットに接続され、第２の端がカラビナ（２７９）に接続された弾性安全ストラップ（２７７）とを備える、実施態様１に記載のシステム（１０）。
［実施態様１３］
（ａ）タービンロータ（３０）に接続された初期段タービンブレード（３８）に第１のブラケット（２００，３００）を取り付け、前記第１のブラケット（２００，３００）に第１のレーザモジュール（１００）を取り付けるステップと、
（ｂ）無線チップを有する基地局（４００）を介して、前記タービンシェル（３６）に近接する無線ローカルエリアネットワークを確立するステップと、
（ｃ）前記タービンロータ（３０）を低速で回転させて前記タービンブレード（３８）を回転させるステップと、
（ｄ）前記タービンロータ（３０）が回転するときに、前記第１のレーザモジュール（１００）のレーザセンサから前記タービンシェル（３６）に向けてレーザビームを繰り返し方向付け、前記タービンシェル（３６）からの反射レーザビームを受け取ることによって、前記第１のレーザモジュール（１００）と前記タービンシェル（３６）との間のそれぞれの距離の第１の一連の測定を行い、これにより、前記タービンシェル（３６）の周囲に円周方向に配置された第１の一連の点のそれぞれについて、前記第１のレーザモジュール（１００）と前記タービンシェル（３６）との間のそれぞれの距離を示す経路長を画定するステップと、
（ｅ）前記第１の一連の点のそれぞれの距離をサーバ（４３０）に送信することであって、前記サーバ（４３０）は、計算を実行し、初期タービン段について偏心度プロットを生成し、前記初期タービン段は、第１のタービン段または第２のタービン段である、ステップと、
（ｆ）前記初期タービン段の前記偏心度プロットをリモートコンピューティングデバイス（５００）に送り、前記偏心度プロットが所定の仕様内にあるかどうかを確認するステップを備える、ガスタービンのタービンロータ（３０）に対するタービンシェル（３６）の偏心度を決定するための方法。
［実施態様１４］
少なくとも１つのアンテナ（４８０）を、前記タービンシェル（３６）内に、または燃焼器（２２）と前記タービンシェル（３６）との間の環状内に、またはその両方に設置する方法であって、前記少なくとも１つのアンテナ（４８０）は、前記基地局（４００）に結合されている、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様１５］
前記初期段の偏心度が前記所定の仕様の範囲外である場合に、前記タービンシェル（３６）の位置を調整するステップをさらに備える、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様１６］
前記タービンシェル（３６）の位置を調整した後に、ステップ（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）を繰り返すステップをさらに備える、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１７］
前記タービンロータ（３０）に接続された最終段タービンブレード（３８）に第２のブラケット（２００，３００）を取り付けるステップと、前記第２のブラケット（２００，３００）に第２のレーザモジュール（１００）を設置するステップとをさらに備える、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様１８］
前記タービンロータ（３０）が回転するときに、前記第２のレーザモジュール（１００）のレーザセンサからのレーザビームを前記タービンシェル（３６）に向けて繰り返し照射して、前記タービンシェル（３６）からの反射レーザビームを受けることによって、前記第２のレーザモジュール（１００）および前記タービンシェル（３６）との間のそれぞれの距離の第２の一連の測定を行い、
これにより、前記タービンシェル（３６）の周囲に円周方向に配置された第２の一連の点のそれぞれについて、前記第２のレーザモジュール（１００）と前記タービンシェル（３６）との間のそれぞれの距離を示す経路長を画定するステップをさらに備える、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様１９］
前記第２の一連のポイントの前記それぞれの距離をサーバ（４３０）に送信するステップであって、前記サーバ（４３０）は計算を実行し、最終タービン段の偏心度プロットを生成する、ステップと、
前記最終タービン段の前記偏心度プロットをリモートコンピューティングデバイス（５００）に送り、偏心度が所定の仕様内にあるかどうかを確認する、ステップとをさらに備える、実施態様１８記載の方法。
［実施態様２０］
前記初期段の偏心度および前記最終段の偏心度の両方が前記所定の仕様の範囲外である場合に、前記タービンシェル（３６）の位置を調整するステップをさらに備える、実施態様１９に記載の方法。
【符号の説明】
【００５９】
１０  ガスタービンシステム
１２  圧縮機
１８  空気
２２  燃焼器
２６  燃焼ガス
２８  タービン
３０  タービンロータ
３２  外部負荷
３４  排気フレーム
３６  タービンシェル
３８  タービンブレード
４０  ステータベーン
４２Ａ  第１タービンブレード翼形部
４２Ｂ  第２のタービンブレード翼形部
４４  正圧側面
４６  負圧側面
４８  前縁
５０  後縁
５２  空間
１００  レーザモジュール
１０２  ハウジング
１０３，１０５  側壁
１０４  上流面
１０６  下流面
１０７，１０９  端壁
１１０  電力スイッチ
１１２  フック
１１４  耳部
１１６  磁石
１１８  凹部
１３０  回路基板
１４０  マイクロコントローラ
１５０  加速度計
１６０  充電可能バッテリ
２００  ブラケット
２０２  取付け面
２０３，２０５  側壁
２０７，２０９  端壁
２１１  端壁面
２１２  取付けバー
２１２  フック
２１３，２１６  磁石
２１４  端壁面
２１８  伸縮アーム
２１９  ピン
２２２  肩部
２２４  フック
２２６，２２８  ブレース要素
２３０  ねじ付きポスト
２３２  エンドキャップ
２７０  取付け工具
２７２  フック
２７３  可撓性シース
２７４  ワイヤ
２７５  クイックコネクトフランジ
２７６  アイレット
２７７  弾性安全ストラップ
２７８  中空ロッド
２７９  カラビナ
３００  ブラケット
３０２  取付け面
３０３，３０５  側壁
３０７，３０９  端壁
３２６  ブレース要素
３３０  ねじ付きロッド
３３２  ハンドル
３３４  ガイドロッド
３３６  スペーサツール
３４２Ａ  第１のタービン翼形部
３４２Ｂ  第２のタービン翼形部
４００  基地局
４０２  携帯型記憶ボックス
４０４  保護シールド
４０６  コンセント
４０８  スイッチ
４１０  ファン
４１２  アンテナポート
４２５  無線ネットワーク
４３０  サーバ
４８０  アンテナ
４８２  ベース
４８４  シャフト
４８６  ケーブル
５００  リモートコンピューティングデバイス
６００  プロセス
７０２  アイテム
７０４  項目
７１０  グリッド
７２０  プロット線
８０２  アイテム
８０４  項目
８１０  円形グリッド
８２０  プロット線
１０００  偏心度測定システム
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2019113065.tif 000016
【図１５】
2019113065.tif 000017
【図１６】
2019113065.tif 000018
【図１７】
2019113065.tif 000019
【図１８】
2019113065.tif 000020
【図１９】
2019113065.tif 000021
【図２０】
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【外国語明細書】
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