ES2329706T3 - Dispositivo para determinar la posicion angular de un alabe del distribuidor para compresor rotatorio. - Google Patents

Abstract

Dispositivo (35) para determinar la posición angular de un álabe del distribuidor para compresor (19) dispuesto en un compresor (5), rotatorio alrededor de su eje longitudinal (23), asignado a una superficie de medición (31) que rota junto con él, con un dispositivo de sujeción (41) previsto para la sujeción del dispositivo (35) en el compresor (5) y una unidad de medición y evaluación (38) que comprende, al menos, dos sensores de distancia (37), que determinan, respectivamente, una distancia (B, C) respecto de la superficie de medición (31) que puede rotar hacia fuera de la posición de referencia, por lo cual la posición angular de la superficie de medición (31) puede ser determinada en relación con su posición de referencia, dependiendo de ambas distancias determinadas (B, C) por la unidad de medición y evaluación (38).

Description

Dispositivo para determinar la posición angular de un álabe del distribuidor para compresor rotatorio.

La presente invención comprende un dispositivo para determinar la posición angular de un álabe del distribuidor para compresor, dispuesto en un compresor, rotatorio alrededor de su eje longitudinal y que tiene asignada una superficie de medición que rota de manera sincrónica con él.

Se sabe que en el caso del ensamblado de álabes del distribuidor que se pueden regular alrededor de su eje longitudinal, y del correspondiente dispositivo de accionamiento, éstos se orientan individualmente, mediante un dispositivo, hacia una ranura de referencia dispuesta en el portador de los álabes del distribuidor. Esto es necesario para que todas las paletas de álabe, del anillo de álabe del distribuidor para compresor, siempre presenten ángulos idénticos de decalación para garantizar, durante el funcionamiento, un flujo directo sincrónico de las siguientes paletas de álabe de distribuidor para compresor. Un flujo directo asincrónico de las paletas del álabe de distribuidor para compresor podría provocar una estimulación de oscilaciones de paletas individuales de los álabes del distribuidor. En el peor de los casos, esto podría tener un efecto negativo sobre las paletas de los álabes. Para evitar esta situación indeseada y, posiblemente, crítica, del compresor, antes de la puesta en marcha del compresor se debe realizar una verificación de la calidad de montaje a través de una medición final de la posición angular de todos los álabes del distribuidor regulables.

Hasta ahora, la posición angular de los álabes del distribuidor era medida mediante un medidor angular universal y un dispositivo auxiliar. El dispositivo auxiliar que ha sido colocado en la ranura de referencia junto al portador de los álabes del distribuidor, servía como tope para un brazo de medición del medidor angular. La superficie lateral posterior de una palanca de regulación dispuesta en el álabe del distribuidor para compresor rotatorio servía como superficie de tope para el segundo brazo medidor del medidor angular, en el cual se podía leer entonces la posición angular del álabe del distribuidor. Condicionado por las condiciones de espacio tan reducidas junto al compresor y según la posición del álabe del distribuidor para compresor por verificar, en el perímetro, se produjeron errores en la lectura e inexactitudes en la posición de los brazos del medidor. Esto podía ser el caso, especialmente, cuando el instalador debía trabajar a alturas por encima de su cabeza. Debido al control erróneo era posible que los álabes del distribuidor regulados correctamente se desplacen innecesariamente a una posición incorrecta o que no se reconozcan posiciones erradas de álabes del distribuidor para compresor. En total, esto podía provocar ángulos de decalación de las paletas de álabes del distribuidor, en parte, ajustados de manera irregular, vistos sobre el perímetro. Otra fuente de errores que puede provocar una regulación levemente asimétrica de los álabes del distribuidor para compresor, son las tolerancias a través de la utilización del dispositivo auxiliar.

El objeto de la presente invención es, por ello, facilitar un dispositivo para determinar la posición angular de un álabe del distribuidor para compresor dispuesto en un compresor y rotatorio alrededor de su eje longitudinal, en el cual se eviten los errores de medición y se puedan reducir aún más las tolerancias de medición.

Este objetivo se alcanza a través de un dispositivo configurado con las características de la reivindicación 1. El dispositivo comprende un dispositivo de sujeción para sujetar el dispositivo en el compresor o en su portador de los álabes del distribuidor. Además, el dispositivo comprende una unidad de medición y evaluación que presenta, al menos, dos sensores de distancia, cada uno de los cuales puede detectar, respectivamente, una superficie de medición que puede ser rotada fuera de la posición de referencia, por lo que la unidad de evaluación puede determinar la posición angular de la superficie de medición en relación con su posición de referencia, dependiendo de ambas distancias detectadas. La invención parte del conocimiento de que se evitan los errores de lectura si la medición del ángulo de giro o la posición angular del álabe del distribuidor para compresor se puede llevar a cabo automáticamente. Tras el encendido del dispositivo, dos sensores de distancia miden respectivamente una distancia respecto de la superficie de medición que representa el ángulo de decalación de las paletas de álabe, del álabe del distribuidor para compresor. Debido a la superficie de medición rotatoria alrededor del eje longitudinal, se determinan dos distancias diferentes, dependiendo de su posición angular. A partir de la diferencia entre ambas distancias y, teniendo en cuenta la distancia entre ambos sensores de distancia entre sí, la posición angular real puede determinarse utilizando funciones trigonométricas.

Debido a la detección automatizada de las magnitudes, y mediante el dispositivo, se evita que imprecisiones mecánicas como, por ejemplo, brazos no bien colocados con la exactitud precisa en el dispositivo auxiliar o en la palanca de ajuste influyan en el resultado de medición. Además, con el dispositivo de medición propuesto se puede incrementar notablemente la precisión de medición producida por las tolerancias del medidor angular universal.

Condicionado por la detección automática de dos distancias y de su vinculación, para establecer una diferencia, se prescinde, además, del calibrado de ambos sensores de distancia. Pero un ajuste de ambos sensores de distancia sigue siendo necesario, en él, sólo debe asegurarse de que en el caso de una distancia real, idéntica, existente entre cada sensor de distancia y el correspondiente punto de medición en la superficie de medición, también detecten realmente una distancia idéntica.

Los acondicionamientos ventajosos están descritos en las subreivindicaciones.

Preferentemente, los sensores de distancia están configurados como sensores láser de distancia, usuales en el mercado. Dado que de este modo, se prescinde de los brazos de medición de un medidor angular, estos tampoco pueden ser colocados erróneamente en las superficies de tope, por lo cual se elimina una posible causa de error. Por ejemplo, los sensores láser de distancia trabajan según el principio de la triangulación.

En un acondicionamiento especialmente preferido de la invención, los sensores de distancia y, eventualmente, el dispositivo de desviación, están dispuestos entre sí de modo tal que cada uno de los rayos detectables por los sensores de distancia son copiados en un punto de medición dispuesto en la superficie de medición. Una recta ficticia, que une ambos puntos de medición, se extiende, a su vez, transversal y, preferentemente, perpendicular al eje longitudinal. Esto posibilita que el dispositivo no deba ser orientado exactamente a lo largo del perímetro y, con ello, también respecto del eje longitudinal. O, dicho de otro modo: Independientemente de su posición a lo largo del perímetro, el dispositivo puede determinar siempre la misma posición angular de la superficie de medición, debido a esta característica.

Para un dispositivo especialmente compacto y adaptado a las condiciones reducidas de espacio de un compresor, para determinar la posición angular de los álabes del distribuidor para compresor, los rayos que pueden ser emitidos por los sensores de distancia pueden ser desviados a la superficie de medición, a través de, al menos, una unidad de desviación. Del mismo modo, los rayos reflejados por la superficie de medición en el punto de medición pueden ser reconducidos, a través de esta unidad de desviación, hasta regresar a los sensores de distancia, para que, a partir de esta señal de tiempo de recorrido, los rayos puedan detectar con exactitud la distancia respectiva.

Como consecuencia, antes de la utilización del dispositivo se lo debe ajustar de tal manera que los sensores de distancia en el caso de una distancia idéntica respecto de la superficie de medición, también detecte una distancia idéntica.

Para una sujeción especialmente simple y temporal del dispositivo en un compresor, el dispositivo de sujeción presenta múltiples imanes, especialmente, múltiples imanes permanentes. Mediante los imanes permanentes, el dispositivo de sujeción puede ser sujetado de manera especialmente simple al compresor y ser retirado nuevamente tras efectuar la medición. Del mismo modo, la utilización de imanes posibilita el manejo del dispositivo por un solo operador.

Para posicionar con exactitud el dispositivo respecto del compresor y descartar una detección errónea de la posición angular a causa de un dispositivo montado rotado respecto de su posición de referencia, éste puede ser sujetado mediante dos salientes orientado frente a un elemento de referencia dispuesto en el compresor. El elemento de referencia está configurado, preferentemente, como ranura perimetral, en la cual pueden insertarse salientes previstas en el dispositivo de sujeción en forma de elementos tensores de una unión de ranura y lengüeta, es decir, en unión continua. De ese modo, se puede evitar un dispositivo asentado de manera rotada respecto de la posición de referencia. Preferentemente, en cada saliente está prevista una esfera con soporte de resorte, que puede sobresalir levemente de una pared lateral de la saliente. Cada esfera se apoya en una de las dos paredes laterales de la ranura perimetral y presiona, de ese modo, la superficie opuesta de la saliente contra las otra de pared lateral de la ranura perimetral, por lo cual se alcanza una posición exacta del dispositivo.

Para posibilitar una determinación especialmente simple de la posición angular de un álabe del distribuidor para compresor rotatorio, la posición de referencia es aquella posición de la superficie de medición rotatoria alrededor del eje longitudinal, asimismo, la superficie de medición se halla perpendicular al eje de la máquina. El dispositivo orientado correctamente respecto de esta posición de referencia determina una distancia idéntica si la superficie de medición se halla en la posición de referencia.

La posición angular determinada por la unidad de evaluación es indicada, preferentemente, de manera digital por un dispositivo indicador. A su vez, el dispositivo indicador muestra una posición angular de 0º cuando la superficie de medición se encuentra en la posición de referencia.

Para conservar las posiciones angulares determinadas para investigaciones estadísticas, y con fines documentativos, éstas pueden ser almacenadas, por ejemplo, en una memoria temporal del dispositivo o en un banco de datos. Las posiciones angulares almacenadas pueden, asimismo, ser leídas en el dispositivo a través de interfaces usuales en el mercado.

Como consecuencia, a través del uso del dispositivo móvil sin piezas móviles se pueden evitar tolerancias de medición en las guías y manipulaciones erróneas de los brazos de medición. Además, las piezas de presión garantizan una orientación exacta, reproducible, del dispositivo en el compresor o en el portador de los álabes del distribuidor, asimismo, los imanes facilitan la manipulación y el manejo del dispositivo por un solo instalador. Se pueden excluir los errores de lectura a través de representaciones digitales comparativamente grandes del resultado de medición.

La invención se detalla a partir de cuatro figuras.

Se muestran:

Figura 1 una turbina de gas en un corte longitudinal,

Figura 2 la vista en planta de un portador de álabe del distribuidor para compresor con una palanca de ajuste,

Figura 3 el dispositivo para determinar la posición angular del álabe del distribuidor para compresor rotatorio alrededor de su eje longitudinal, en una vista en perspectiva, y

Figura 4 la situación de montaje del dispositivo para determinar la posición angular en el compresor de la turbina de gas.

La figura 1 muestra una turbomáquina configurada como turbina de gas 1 en un corte longitudinal. En el interior ella presenta un rotor 3, también denominado rotor de turbina, dispuesto rotatoriamente sobre un eje de l máquina 2. A lo largo del rotor 3 se suceden una carcasa de aspiración 4, un compresor 5, una cámara de combustión anular, por ejemplo, toroidal 6, con múltiples quemadores dispuestos de modo simétricamente rotatorio 7, una unidad de turbina 8 y una carcasa de gas de escape 9. La cámara de combustión anular 6 conforma una cámara de combustión 17 comunicada con, por ejemplo, un canal de gas caliente anular 18. Allí, cuatro escalones de turbina conectados en serie 10 forman la unidad de turbina 8. Cada escalón de turbina 10 está compuesto por dos aros de álabes. Vistos en la dirección de la corriente de un gas caliente 11 generado mediante una cámara de combustión anular, en el canal de gas caliente 18 una serie 14 formada por álabes de rodete 15 le sucede respectivamente a una serie de álabes del distribuidor 13. Los álabes del distribuidor 12 están adheridos al estator, pero los álabes de rodete 15 están dispuestos en el rotor 3 mediante un disco de turbina. En el rotor 3 está acoplado un generador o una máquina de trabajo (no representados aquí).

En la entrada del compresor 5 del lado de la carcasa de aspiración, están previstos álabes del distribuidor regulables para compresor 19. Los álabes del distribuidor para compresor 19 están dispuestos radialmente en el canal anular de flujo del compresor 5 y pueden ser rotados alrededor de su respectivo eje longitudinal 23 por un dispositivo de accionamiento 21, por ejemplo, para regular el caudal de masa que atraviesa la turbina de gas 1. Según el ángulo de incidencia, también llamado ángulo de decalación, puede atravesar la turbina de gas 1, según la necesidad, un caudal de masa especialmente grande o un caudal de masa reducido. Para reducir pérdidas de flujo en el aire del entorno aspirado y para evitar una estimulación de oscilaciones de los álabes de rodete 15 que se encuentran directamente corriente abajo de los álabes del distribuidor para compresor 19, que se lleva a cabo en el caso de un flujo directo irregular, visto en su perímetro, sobre los álabes de rodete 15, todos los álabes del distribuidor para compresor 19 se regulan mediante el dispositivo de accionamiento 21 de manera sincronizada manteniendo el mismo ángulo de incidencia.

El dispositivo de accionamiento 21 está previsto fuera del canal de flujo y comprende, además de las palancas de ajuste 27, que están asignadas, respectivamente, a un álabe del distribuidor para compresor 19, un anillo de ajuste 26 que acciona todas las palancas de ajuste 27 al mismo tiempo y que rodea al compresor 5 en forma de aro.

La figura 2 muestra la vista en planta radial, respecto del eje de la máquina 2, de una palanca de ajuste 27, para los álabes de compresor 19, también denominados álabes de entrada regulables para el compresor (inlet guide vane). Entre la palanca de ajuste 27 y la paleta de álabe del álabe del compresor 19 está prevista la carcasa del compresor 29 o el portador de álabes del compresor. La paleta de álabe del álabe del compresor 19, así como la palanca de ajuste 27, están unidas de modo rígido entre sí y, por ello, pueden ser rotadas de manera sincrónica alrededor de su eje longitudinal 23 común.

Para determinar la posición angular de los álabes del distribuidor para compresor 19 dispuestas en el compresor 5 de modo rotatorio alrededor de su eje longitudinal 23, está prevista una superficie de medición 31 en la palanca de ajuste 27, dicha superficie de medición rota de manera sincronizada con el álabe del distribuidor para compresor 19 y, correspondientemente, con su paleta de álabe. Para determinar la posición angular de la superficie de medición 31 paralela al eje longitudinal 23 respecto de una posición de referencia, está previsto el dispositivo 35 representado en la figura 3. La posición de referencia de la superficie de medición 31 es aquella posición que puede adoptar la superficie de medición 31, en la cual ésta se encuentra perpendicular al eje de la máquina 2.

El dispositivo 35 comprende, al menos, dos sensores de distancia 37 que están configurados, preferentemente, como sensores láser de distancia. El dispositivo 35 comprende, asimismo, una unidad de desviación 39 configurada como espejo, sujeta de manera rígida, pero de inclinación ajustable, al dispositivo de sujeción 41 del dispositivo 35. El dispositivo de sujeción 41 comprende, asimismo, un pie de soporte en forma de U 43, en el cual están previstos múltiples imanes permanentes 45 para la sujeción del dispositivo 35 en el compresor 5. Asimismo, en el pie de soporte 43 están previstas dos salientes 47 que pueden insertarse en una ranura perimetral 33 circular prevista en el soporte del álabe del distribuidor para compresor 29 (figura 2). Para descartar un asiento del dispositivo 35 rotado respecto del compresor 5 o de la posición de referencia, se han colocado, además, en las salientes, respectivas esferas con soporte de resorte, que sobresalen levemente y pueden apoyarse en una pared lateral de la ranura perimetral.

La figura 4 muestra el dispositivo 35 montado en el compresor 5 en su posición de trabajo, listo para la medición de la posición angular del álabe del distribuidor para compresor 19.

La determinación de la posición angular del álabe del distribuidor para compresor 19 en relación con la posición de referencia se explica a partir de la figura 2. Los rayos visibles 51 que pueden ser emitidos por ambos sensores de distancia 37 son proyectados por la unidad de desviación 39 sobre la superficie de medición 31 sobre la cual se refleja, respectivamente, un punto de medición 55. La luz reflejada por cada punto de medición 55 es representada, a través de la unidad de desviación 39 y una óptica de recepción integrada, respectivamente, en el sensor, sobre un elemento sensible a la posición, a partir de lo cual el sensor de distancia 37 puede determinar mediante el principio de triangulación la distancia respectiva B, C entre sí y la superficie de medición 31. Una recta ficticia 57 que une los puntos de medición 55 que se reflejan en la superficie de la palanca de ajuste 37, se extiende perpendicular al eje longitudinal 23.

En tanto la superficie de medición 31 de la palanca de ajuste 27 se encuentre en la posición de referencia, ambos sensores de distancia 37 detectan, respectivamente, una distancia del mismo tamaño B, C. A causa de la superficie de medición 31 rotada hacia fuera de la posición de referencia, representada en la figura 2 y de los álabes del distribuidor para compresor 19 rotados correspondientemente, de manera sincronizada, ambos sensores de distancia 37 detectan, respectivamente, distancias de diferente tamaño B, C. La diferencia D entre ambas distancias B, C detectables es, a su vez, tanto mayor cuanto más haya rotado hacia fuera de su posición de referencia la superficie de medición 31.

Ambos sensores de distancia 37 están dispuestos de tal manera que sus rayos 51 se extienden a una distancia predeterminada A, paralelos entre sí. Debido a la distancia A almacenada en la unidad de medición y evaluación 38 de ambos rayos paralelos 51 y de la diferencia determinada D, la unidad de medición y evaluación 38 puede determinar, a partir de funciones trigonométricas conocidas, el ángulo \alpha, que representa la posición angular del álabe del distribuidor para compresor 19 en relación a su posición de referencia.

Si la superficie de medición 31 de la palanca de ajuste 27 se encuentra en la posición de referencia, un dispositivo indicador, no representado, en dispositivo 35, indica digitalmente la posición angular de 0º. Una rotación de la palanca de ajuste 27 en sentido de las agujas del reloj es caracterizada, por ejemplo, con un ángulo positivo, por el contrario, una rotación del álabe del distribuidor para compresor 19 en sentido contrario de las agujas del reloj es indicado con un signo negativo.

Asimismo, el dispositivo 35 también puede comprender otros medios con los cuales se pueden leer las posiciones angulares determinables por él y a partir de los cuales se pueden leer las posiciones angulares almacenadas, para que se puedan procesar para cálculos estadísticos.

En total, con el dispositivo 35 para determinar la posición angular de un álabe del distribuidor para compresor rotatorio 19, dispuesto en un compresor 5 y rotatorio alrededor de su eje longitudinal 23, asignado a una superficie de medición 31 que acompaña el movimiento de rotación de manera sincrónica, se puede llevar a cabo una detección especialmente confiable y sin errores de la posición angular. La posición angular del álabe del distribuidor para compresor 19 rotatorio alrededor de su eje longitudinal se puede determinar de manera muy precisa y reproducible.

Para ello, el dispositivo 35 presenta, al menos, un dispositivo de sujeción 41, previsto para la sujeción orientada del dispositivo 35 en el compresor 5, y, al menos, una unidad de medición y evaluación 38, que comprende, al menos, dos sensores de distancia 37 que detectan, respectivamente, una distancia B, C respecto de la superficie de medición 31 que puede ser rotada fuera de la posición de referencia, por lo cual la posición angular de la superficie de medición 31 puede ser determinada por la unidad de medición y evaluación 38 en relación a la posición de referencia, dependiendo de ambas distancias detectadas B, C.

Claims (11)

1. Dispositivo (35) para determinar la posición angular de un álabe del distribuidor para compresor (19) dispuesto en un compresor (5), rotatorio alrededor de su eje longitudinal (23), asignado a una superficie de medición (31) que rota junto con él, con un dispositivo de sujeción (41) previsto para la sujeción del dispositivo (35) en el compresor (5) y una unidad de medición y evaluación (38) que comprende, al menos, dos sensores de distancia (37), que determinan, respectivamente, una distancia (B, C) respecto de la superficie de medición (31) que puede rotar hacia fuera de la posición de referencia, por lo cual la posición angular de la superficie de medición (31) puede ser determinada en relación con su posición de referencia, dependiendo de ambas distancias determinadas (B, C) por la unidad de medición y evaluación (38).

2. Dispositivo (35) acorde a la reivindicación 1, en el cual los sensores de distancia (37) están configurados como sensores láser de distancia.

3. Dispositivo (35) acorde a la reivindicación 1 o 2, en el cual los rayos (51) que pueden ser emitidos por los sensores de distancia (37) pueden ser desviados hacia la superficie de medición (31) mediante una unidad de desviación (39).

4. Dispositivo (35) acorde a una de las reivindicaciones anteriores, en el cual los sensores de distancia (37) y, eventualmente, el dispositivo de desviación (39) están dispuestos de modo tal que cada uno de los rayos detectables por los sensores de distancia (37) es reflejado en un punto (55) dispuesto en la superficie de medición (31) y porque una recta (57) ficticia que une ambos puntos (55) se extiende transversal al eje longitudinal (23).

5. Dispositivo (35) acorde a la reivindicación 5, en el cual la recta (57) se extiende perpendicular al eje longitudinal (23).

6. Dispositivo (35) acorde a una de las reivindicaciones anteriores, en la cual el dispositivo de sujeción (41) comprende múltiples imanes (45), especialmente, imanes permanentes.

7. Dispositivo (35) acorde a una de las reivindicaciones anteriores, que puede ser fijado mediante dos piezas de presión orientado frente a un elemento de referencia dispuesto junto al compresor (5).

8. Dispositivo (35) acorde a una de las reivindicaciones anteriores, en el cual la posición de referencia es aquella posición de la superficie de medición (31) que rota alrededor del eje longitudinal (23), en la cual ésta se encuentra perpendicular al eje de la
máquina (2).

9. Dispositivo (35) acorde a una de las reivindicaciones anteriores, que presenta un dispositivo indicador para visualizar la posición angular determinable por la unidad de evaluación (38).

10. Dispositivo (35) acorde a la reivindicación 10, en la cual el dispositivo indicador muestra una posición angular de 0º si la superficie de medición (31) se encuentra en su posición de referencia.

11. Dispositivo (35) acorde a una de las reivindicaciones anteriores, en la cual las posiciones angulares determinables se pueden almacenar y desde donde se pueden leer las posiciones angulares almacenadas.