SISTEMA DE MEDICION DE ESPACIO LIBRE Y PROCEDIMIENTO DE FUNCIONAMIENTO.

Un sistema (12) de medición de espacio libre, que comprende:

un componente rotatorio (14),

(34) separado de un componente fijo (16), (42); en el que el componente rotatorio (14) comprende una superficie continua en la dirección de rotación del componente rotatorio (14);

una forma geométrica de referencia (86) que interrumpe la forma geométrica de dicha superficie continua; en el que dicha forma geométrica de referencia está dispuesta sobre dicho componente rotatorio;

un sensor (64) dispuesto sobre dicho componente fijo (16), en el que el sensor (64) está configurado para generar una primera señal y una segunda señal representativa de unos primero y segundo parámetros correspondientes a la superficie continua del componente rotatorio (14) y la forma geométrica de referencia (86), respectivamente; y

una unidad de procesamiento (198) configurada para procesar las primera y segunda señales para estimar un espacio libre existente entre los componentes fijo y rotatorio (14,16) en base a una diferencia de medición entre los primero y segundo parámetros detectados;

caracterizado porque:

la forma geométrica de referencia es una muesca escalonada dispuesta a lo largo de dicha superficie continua; y en el que

el sensor (64) es una sonda capacitiva, y los primero y segundo parámetros son capacitancias y el sensor esta configurado para generar unas primera y segunda señales correspondientes al componente rotatorio y a los diferentes escalones de la muesca escalonada, respectivamente

Sistema de medición de espacio libre y procedimiento de funcionamiento.

La invención se refiere, en general, a los sistemas de medición de espacio libre y, más concretamente, un sistema de medición de espacio libre para medir un espacio libre entre un componente fijo y componente rotativo continuo de una máquina rotatoria.

Se han utilizado diversos tipos de sensores para medir la distancia entre dos objetos. Así mismo, estos sensores han sido utilizados en diversas aplicaciones. Por ejemplo, una turbina de vapor incorpora una paleta rotatoria que está dispuesta en posición adyacente a un soporte. El espacio libre entre el álabe rotatorio y el soporte varía debido a diversas condiciones funcionales, como por ejemplo, cambios de temperatura oxidación de la punta de la paleta, etc. Es conveniente que se mantenga un huelgo o espacio libre entre la paleta rotatoria y el soporte durante el funcionamiento de la turbina de vapor.

Un sensor actualmente en servicio es una sonda de capacitancia, la cual mide una capacitancia para estimar el espacio libre entre dos componentes. Desafortunadamente, las técnicas de medición actuales basadas en la capacitancia están limitadas en el sentido de que producen unas mediciones basadas en una tensión de corriente continua para medir los espacios libres entre las estructuras fijas y rotatorias que son continuas en la dirección de rotación. Las mediciones producen una potencia de salida estática en el tiempo, como por ejemplo, un nivel de tensión de corriente continua proporcional al espacio libre. Como resultado de ello, las mediciones no tienen en cuenta los cambios producidos en los espacios libres debidos a los cambios de temperatura de los componentes, a las derivas electrónicas de la ganancia, el desplazamiento de los elementos electrónicos, la oxidación de la punta de la paleta, y otros factores.

Así mismo, estos sistemas de medición de espacio libre se emplean típicamente para medir los espacios libres existentes entre componentes durante su diseño y las pruebas fuera de línea. Desafortunadamente, estos sistemas actuales no son eficaces para mediciones en servicio debido al ruido y a la deriva generada por los cambios de la forma geométrica de los componentes, entre otros factores. Por el contrario, el control en servicio de los espacios libres se basa en las mediciones de los espacios libres previamente tomadas durante el diseño y las pruebas fuera de línea de los componentes. Cuando los componentes se desgastan durante el servicio, las mediciones fuera de línea resultan ineficaces para el control de los espacios libres en servicio.

En el documento US-A-4 987 555 un sistema para verificar el espacio libre existente entre pluralidad de segmentos del anillo sujetador de las cabezas de los álabes de la turbina conectados para formar un anillo sujetador de las cabezas de los álabes y la porción fija de la turbina comprende un sensor sensible a las corrientes parásitas. En el documento GB-A-2 312 958 un procedimiento y aparato para realizar las variaciones del movimiento rotatorio utiliza una sonda capacitiva. En el documento US-A-4 818 948 una sonda capacitiva comprende cuatro condensadores, incluyendo un brazo sensitivo dispuesto dentro de una carcasa conductora alargada llena con un material dieléctrico. El documento US-A-6 848 193 divulga un procedimiento de medición de una distancia de espacio libre entre un primer miembro y un miembro fijo que incluye la medición de la distancia del espacio libre utilizando una sonda capacitiva.

Se necesita un sistema que proporcione una medición de espacio libre que ofrezca una medición precisa del espacio libre existente entre dos componentes para reducir al mínimo el efecto de la deriva de calibración y el ruido del sistema. Así mismo, sería ventajoso contar con un sistema de medición de espacio libre de autocalibración que pudiera ser empleado para la medición precisa del espacio libre para piezas en funcionamiento.

La invención consiste en un sistema de medición de espacio libre de acuerdo con lo definido en la Reivindicación 1, una máquina rotatoria de acuerdo con lo definido en la Reivindicación 7 y a un procedimiento para medir un espacio libre de acuerdo con lo definido en la Reivindicación 8.

De acuerdo con determinadas formas de realización, la técnica de la presente invención proporciona un sistema de medición de espacio libre. El sistema de medición de espacio libre incluye un componente rotatorio separado de un componente fijo; en el que el componente rotatorio comprende una superficie continua en la dirección de rotación del componente rotatorio; una forma geométrica de referencia que interrumpe la forma geométrica de dicha superficie continua; en el que dicha forma geométrica de referencia está dispuesta sobre dicho componente rotatorio; un sensor dispuesto sobre dicho componente fijo, en el que el sensor esta configurado para generar una primera señal y una segunda señal representativa de unos primero y segundo parámetros correspondientes a la superficie continua del componente rotatorio y de la forma geométrica de referencia, respectivamente; y una unidad de procesamiento configurada para procesar las primera y segunda señales para estimar un espacio libre existente entre los componentes rotatorios y fijos en base a una diferencia entre la medición entre los primero y segundo parámetros detectados, en el que la forma geométrica de referencia es una interrupción de varios niveles, el sensor es una zona capacitiva, y los primero y segundo parámetros detectados son capacitancias y el sensor está configurado para generar unas primera y segunda señales correspondientes al componente rotatorio y para los diferentes niveles de la forma geométrica de referencia de varios niveles, respectivamente.

De acuerdo con determinadas formas de realización, la técnica de la presente invención proporciona un procedimiento de medición de un espacio libre existente entre un componente rotatorio y un componente fijo, que comprende: la generación de una primera señal indicativa de un primer parámetro detectado correspondiente al componente rotatorio por medio de un sensor dispuesto sobre el componente fijo; en el que el componente rotatorio comprende una superficie continua en la dirección de rotación del componente rotatorio; la generación de una segunda señal por medio del sensor dispuesto sobre el componente rotatorio, correspondiendo la segunda señal indicativa de un segundo parámetro detectado a una forma geométrica de referencia dispuesta sobre la superficie continua y que interrumpe la forma geométrica de la superficie continua; el procesamiento de la primera y segunda señales para estimar el espacio libre existente entre los componentes rotatorios y fijos en base a una diferencia de medición entre los primero y segundo parámetros detectados, en el que la forma geométrica de referencia es una interrupción de varios niveles, el sensor es una sonda capacitiva, y los primero y segundo parámetros detectados son capacitancias; y en el que las etapas de generación de las primera y segunda señales comprende la generación de las mediciones capacitivas entre los componentes rotatorio y fijo en el que las primera y segunda señales se corresponden con el componente rotatorio y con los diferentes niveles de la forma geométrica de referencia de varios niveles, respectivamente.

Los diversos elementos característicos, aspectos y ventajas de la presente invención se comprenderán con mayor claridad cuando la descripción detallada subsecuente se aprecie con referencia a los dibujos que se acompañan, a los cuales los mismo caracteres representan la mismas partes a lo largo de los dibujos, en los que:

La Fig. 1 es una ilustración en perspectiva esquemática de una turbina de vapor que incorpora un sistema de medición de espacio libre de acuerdo con formas de realización de la presenta técnica;

la Fig. 2 es una ilustración en perspectiva esquemática de las paletas rotatorias de la turbina de vapor de la Fig. 1 de acuerdo con formas de realización de la presente técnica;

la Fig. 3 es una ilustración en perspectiva esquemática de un generador que incorpora el sistema de medición de espacio libre de acuerdo con formas de realización de la presente técnica;

la Fig. 4 ilustra una vista en perspectiva de la turbina de vapor de la Fig. 1 que incorpora el sistema de medición de espacio libre para medir el espacio libre existente entre las paletas rotatorias y los soportes de acuerdo con formas de realización de la presente técnica;

la Fig. 5 es una vista en sección transversal de una porción de la turbina...

1. Un sistema (12) de medición de espacio libre, que comprende:

caracterizado porque:

2. El sistema (12) de la reivindicación 1, que comprende así mismo:

3. El sistema (12) de cualquier reivindicación precedente, en el que la forma geométrica (86) comprende un rebajo, o un saliente dispuesto sobre el primer objeto (14).

4. El sistema (12) de cualquier reivindicación precedente, en el que una pluralidad de formas geométricas de referencia (86), está dispuesta sobre la superficie continua del primer objeto (14).

5. El sistema (12) de cualquier reivindicación precedente, que comprende así mismo una unidad de control de espacio libre (202) acoplada a la unidad de procesamiento (198) para controlar el espacio libre existente entre los primero y segundo objetos (14, 16) en base al espacio libre estimado por la unidad de procesamiento (198).

6. El sistema (12) de cualquier reivindicación precedente, que comprende así mismo:

7. Una máquina de rotación que comprende un sistema de medición de espacio libre de acuerdo con la reivindicación 1.

8. Un procedimiento de medición de un espacio libre entre un componente rotatorio y un componente fijo, que comprende:

caracterizado porque: