KR101391560B1

KR101391560B1 - 중유로 작동되는 왕복 피스톤 엔진의 배기 터보 과급기용가이드 장치 및 상기 가이드 장치의 기능 보호 방법

Info

Publication number: KR101391560B1
Application number: KR1020070048839A
Authority: KR
Inventors: 안드레 포게스
Original assignee: 만 디젤 앤 터보 에스이
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2014-05-02
Also published as: CH700911B1; CH701095B1; JP5469296B2; KR20070075361A; KR20070112067A; KR101343662B1; JP2007309323A; JP2007309324A; JP5179088B2; KR101369579B1; JP5265882B2; KR20070112069A; JP2007309325A; CH700499B1

Abstract

중유로 작동되는 왕복 피스톤 엔진의 배기 터보 과급기의 특히 축류 터빈용 가이드 장치는 조절 링(6)에 의해 조절 가능한 다수의 가이드 블레이드(2)를 포함하고, 상기 조절 링은 상기 조절 링의 원주에 걸쳐 분포된 2개 이상의 커플링 부재(8)를 통해 조절 장치(10)와 결합된다. 상기 가이드 장치는 상기 가이드 블레이드의 조절을 위해 상기 조절 장치에 의해 상기 커플링 부재에 제공되는 힘들을 직접적으로 및/또는 간접적으로 검출하기 위한 힘 검출 장치; 및/또는 상기 커플링 부재가 차지하는 위치를 직접적으로 및/또는 간접적으로 검출하기 위한 위치 검출 장치를 포함한다. 상기 가이드 장치는 또한 상기 조절 장치에 의해 상기 커플링 부재에 제공되는 힘들 및/또는 상기 커플링 부재가 차지하는 위치들을 비교하고 상기 비교의 결과를 배기 터빈의 제어부에 출력하기 위한 모니터링 장치를 포함한다.

Description

중유로 작동되는 왕복 피스톤 엔진의 배기 터보 과급기용 가이드 장치 및 상기 가이드 장치의 기능 보호 방법{GUIDE APPARATUS FOR A EXHAUST TURBO SUPERCHARGER OF A RECIPROCATING PISTON ENGINE OPERATED WITH HEAVY OIL AND METHOD FOR PROTECTING FUNCTION OF SUCH GUIDE APPARATUS}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가이드 장치의 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 가이드 블레이드

5 : 조절 레버

6 : 조절 링

7 : 스핀들

8 : 커플링 부재

9 : 너트

10: 조절 장치

본 발명은 중유로 작동되는 왕복 피스톤 엔진의 배기 터보 과급기의 터빈용 가이드 장치 및 상기 가이드 장치의 기능 보호 방법에 관한 것이다.

배기 터보 과급기의 터빈에는 엔진의 배기 가스가 유입된다. 상기 배기 터보 과급기는 터빈과 결합된 압축기 휠을 구동시키고, 상기 압축기 휠은 엔진에 압축된 신선한 공기를 공급함으로써 효율을 높인다. 배기 가스는 그 압축 에너지를 가급적 최적으로 변환하기 위해 가이드 블레이드에 의해 터빈의 블레이드로 안내된다.

DE 103 11 205 B3 및 명칭 "배기 터보 과급기의 축류 터빈용 가이드 장치" 및 번호 10 2006 023 661.6을 가진 미공개 독일 출원에는, 하나의 작동점에 대해서만 최적으로 설계될 수 있는 강성 가이드 장치와 더불어, 가변 터빈 구조를 가진 터빈용 가이드 장치가 공지되어 있으며, 이 가이드 장치에서는 배기 흐름을 제어 또는 조절하기 위해 가이드 장치의 블레이드가 조절될 수 있다. 이를 위해, 상기 공지된 가이드 장치에서는 커플링 부재를 통해 조절 링과 결합된 조절 장치에 의해 조절 링이 회전될 수 있고, 조절 레버를 통해 조절 링과 연결된 가이드 블레이드가 선회된다.

중유로 작동되는 왕복 피스톤 엔진의 경우, 가이드 장치를 통해 흐르는 배기 가스가 많은 이물질을 포함하고, 상기 이물질의 일부가 가이드 블레이드, 조절 레버, 조절 링, 커플링 부재 및 조절 장치에 침착됨으로써 그들의 기능에 영향을 준다. 조절 링이 그 원주에 걸쳐 분포된 다수의 커플링 부재를 통해 조절 장치에 의해 작동되면, 상이한 커플링 부재, 특히 조절 링 또는 조절 장치와의 그 연결부에서의 상이한 침착은 조절 링에서 비동기 힘 전달을 야기하고, 이는 베어링에 부하 를 주고 가이드 블레이드의 동기 조절에 영향을 줄 뿐만 아니라 조절 메커니즘의 셀프 록킹을 야기할 수도 있다.

따라서, DE 103 11 205 B3에는, 가이드 블레이드가 그것이 배치된 유동 채널에 대해 예비 응력을 받음으로써, 가이드 블레이드가 상기 가이드 블레이드와 유동 채널 사이에 고착되려는 고체 입자를 선회 시에 긁어내는 것이 제시되어 있다. 그러나, 침착이 검출될 수 없거나 또는 전체 조절 메커니즘에서 방해될 수 있다.

본 발명의 과제는 기능 보호가 향상된 가이드 장치 및 가이드 장치의 기능 보호 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구항 1, 3 또는 4의 특징에 의해 해결된다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 가이드 장치는 배기 흐름을 조절하기 위해 조절 링에 의해 조절 가능한 다수의 가이드 블레이드를 포함한다. 조절 링은 조절 링의 원주에 걸쳐 분포된 2개 이상의 커플링 부재를 통해 조절 장치와 결합된다. 바람직하게는 커플링 부재들은 원주에 대칭으로 분포된다. 예컨대, 커플링 부재가 2개인 경우 약 180°로 서로 오프셋되고, 커플링 부재가 3개인 경우 120°로 오프셋된다.

가이드 장치는 또한 가이드 블레이드의 조절을 위해 조절 장치에 의해 커플링 부재에 제공되는 힘을 직접적으로 및/또는 간접적으로 검출하기 위한 힘 검출 장치를 포함한다. 바람직하게는 커플링 부재는 조절 장치의 상이한 액추에이터, 예컨대 공압식 또는 유압식 조절 실린더 또는 전기 모터와 결합된다. 바람직하게는 개별 액추에이터들이 서로 동기화된다. 각각의 커플링 부재에는 하나 또는 다수의 액추에이터가 할당 배치될 수 있다. 물론, 하나의 액추에이터에 다수의 커플링 부재가 할당 배치될 수도 있다.

조절 장치에 의해 커플링 부재에 제공된 힘들의 직접적인 검출을 위해, 예컨대 조절 실린더들 내의 압력들, 커플링 부재 내의 힘들 또는 전기 모터의 토크들이 측정될 수 있다. 이를 위해, 힘 측정 장치는 상응하는 압력, 힘 또는 토크 측정기를 포함할 수 있다.

힘의 간접적인 검출을 위해 예컨대 액추에이터에 의해 소비되는 전기적인 또는 기계적인 파워가 검출될 수 있다.

가이드 장치는 또한 조절 장치에 의해 커플링 부재에 제공되는 힘들 간의 비교 및 상기 비교의 결과를 배기 터빈의 제어부에 출력하기 위한 모니터링 장치를 포함한다.

조절 링이 액추에이터, 예컨대 위치 조절되는 전기 모터 또는 유압 실린더에 의해 움직이고, 개별 커플링 부재에서의 상이한 침착으로 인해 또는 다른 이유로 인해, 개별 커플링 부재의 비동기 조절이 나타나면, 그로 인해 조절 장치에 의해 상이한 힘이 개별 커플링 부재에 제공된다.

모니터링 장치는 조절 장치에 의해 커플링 부재에 제공되는 힘들 간의 비교에 의해 그런 비동기 조절을 검출하고 이것을 배기 터빈의 제어부에 통보할 수 있다.

비동기 조절 시에, 심한 부하를 받는 커플링 부재 내의 힘은 동기 조절 시에 얻어질 수 없는 특정 한계값을 초과할 수 있다. 조절 장치에 의해 커플링 부재에 제공되는 힘들의 비교에 추가해서 또는 그것의 대안으로서, 모니터링 장치는 개별 힘들을 한계값과 비교할 수 있고 상기 한계값의 초과에 의해 비동기 조절을 검출하고 이것을 배기 터빈의 제어부에 통보할 수 있다.

커플링 부재에 제공되는 힘들 간의 편차 크기에 따라 또는 한계값과 이것을 초과하는 힘 간의 편차 크기에 따라, 제어부는 배기 터빈의 작동을 제한할 수 있다. 예컨대, 부하를 제한하거나 또는 작동을 완전히 저지하고, 예컨대 배기 터보 과급기를 제어하여 정지시킬 수 있다. 이 경우, 예컨대 제1 한계값과 제2의, 더 큰 한계값이 미리 주어질 수 있다. 커플링 부재에 제공되는 힘 또는 2개의 커플링 부재들에 가해지는 힘들 사이의 차이가 제1 한계값을 초과하면, 부하 제한이 출력된다. 상기 힘 또는 상기 차이가 제2 한계값을 초과하면, 배기 터보 과급기가 정지된다.

조절 장치에 의해 커플링 부재에 제공되는 힘들의 검출 및 서로 간의 비교 또는 미리 주어진 한계값과의 비교는 배기 터보 과급기의 작동 전에, 동안 및/또는 후에 이루어질 수 있다. 이를 위해, 작동 전에 가이드 블레이드가 시험적으로 조절될 수 있고 개별 힘들이 검출되고 비교될 수 있다. 이는 기능 장애의 조기 검출 및 제거를 가능하게 한다. 또한, 작동 전에 조절력이 배기 압력의 부족으로 인해 전체적으로 현저히 낮아지기 때문에, 개별 커플링 부재에 가해진 힘들 사이의 미미한 차이가 더 양호하게 검출될 수 있다. 작동 동안, 두드러지는 작동 장애가 조기 에 검출되고 신속하게 반응될 수 있다. 작동 후에, 다시 가이드 블레이드가 시험적으로 조절되고 개별 힘들이 검출되어 비교됨으로써, 예컨대 작동에 후속하는 주기 내에 세척이 필요한지가 결정된다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 가이드 장치는 상기 제1 실시예에 상응하며, 힘 검출 장치에 추가해서 또는 그것의 대안으로서, 커플링 부재가 차지하는 위치를 직접적으로 및/또는 간접적으로 검출하기 위한 위치 검출 장치를 포함한다.

커플링 부재가 차지하는 위치의 직접적인 검출을 위해, 예컨대 커플링 부재의 거리 및/또는 각이 검출될 수 있다. 상기 위치의 간접적인 검출을 위해, 예컨대 조절 실린더의 행정 거리 또는 전기 모터의 회전 각이 측정될 수 있다.

제2 실시예에 따른 가이드 장치의 모니터링 장치는 커플링 부재가 차지하는 위치들을 서로 비교하고 상기 비교의 결과를 배기 터빈의 제어부로 출력한다.

조절 링이 액추에이터, 예컨대 힘 제어식 전기 모터 또는 유압 실린더에 의해 움직이고 개별 커플링 부재들에서의 상이한 침착으로 인해 또는 다른 이유 때문에 개별 커플링 부재의 비동기 조절이 나타나면, 커플링 부재가 차지하는 위치의 비교에 의해 상기 비동기 조절이 검출된다. 물론, 개별 커플링 부재들의 상이한 변속비 또는 레버비가 고려된다. 예컨대, 조절 링을 동일한 각도 범위만큼 회전시키기 위해, 하나의 커플링 부재가 다른 커플링 부재보다 2배 크기의 각을 움직여야 하면, 가이드 블레이드의 조절시 그 조절의 변화는 그것이 다른 커플링 부재의 것과 비교되기 전에 반분된다.

커플링 부재들이 차지하는 위치들 간의 편차 크기에 따라, 제어부가 다시 배 기 터빈의 작동을 제한할 수 있거나 또는 작동을 완전히 저지할 수 있다. 예컨대, 제1 한계값의 초과시 부하 제한을 출력하고, 제2 한계값의 초과시 배기 터보 과급기를 제어하여 정지시키기 위해, 재차 상이한 한계값이 미리 주어질 수 있다.

커플링 부재가 차지하는 위치들의 검출 및 비교는 배기 터보 과급기의 작동 전에, 동안 및/또는 후에 이루어질 수 있다.

본 발명의 상기 제1 또는 제2 실시예에 따른 가이드 장치에 의해, 특히 가이드 블레이드, 조절 레버, 조절 링, 커플링 부재 또는 조절 장치에 이물질의 침착으로부터 야기되어 가이드 장치의 기능에 영향을 주는 개별 커플링 부재의 비동기 조절이 검출될 수 있다. 이것에 대한 반응으로서, 상응하는 대응 조치, 예컨대 부하 제한 또는 유지 관리 및 세척 목적을 위한 배기 터보 과급기의 정지가 이루어짐으로써, 가이드 장치의 기능 보호가 보장된다.

물론, 이러한 기능 장애를 조기에 검출할 뿐만 아니라 특히 그것을 야기하는 침작을 적시에 제거함으로써 그러한 기능 장애의 위험을 줄이는 것이 바람직하다.

이를 위해, 본 발명의 제3 실시예에 따라 배기 터보 과급기의 작동 전에, 동안 및/또는 후에, 조절 장치에 의해 2개의 극단 위치 사이에서 조절 가능한 가이드 블레이드가 먼저 2개의 극단 위치 중 하나의 극단 위치로 조절된 다음, 상기 하나의 극단 위치로부터 2개의 극단 위치 중 다른 극단 위치로 조절된다. 달리 표현하면, 가이드 블레이드는 배기 터보 과급기의 작동 전에, 동안 및/또는 후에 한 번 이상 전체 조절 범위에 걸쳐 조절된다. 극단 위치들은 특히, 예컨대 기계적 스토퍼 또는 조절 장치의 제어부 내의 상응하는 설정에 의해 고정적으로 또는 가변적으 로 미리 주어지는, 가이드 블레이드의 끝 위치로 형성된다. 즉, 최대로 개방되거나 또는 폐쇄되는 가이드 장치에 상응한다. 극단 위치들은 이와 달리 규정될 수도 있다. 본 발명의 의미에서 극단 위치들은, 기계적 스토퍼의 도달을 피함으로써 조절 장치를 보호하기 위해, 예컨대 가이드 장치의 기계적으로 최대로 가능한 개방 또는 폐쇄 위치 조금 전으로 선택될 수 있다.

가이드 블레이드의 조절시에, 가이드 블레이드 또는 조절 메커니즘의 부재들에 내려앉은 침착물은 기계적으로 제거된다. 예컨대, 가이드 블레이드는 가이드 블레이드의 단부면과 이것에 마주 놓인 유동 채널의 벽 사이에 내려앉은 이물질을 긁어낸다. 조절 장치가 하나 또는 다수의 커플링 부재를 통해 조절 링과 결합되고, 상기 조절 링은 제1 실시예 및 제2 실시예와 관련해서 전술한 바와 같이, 조절 레버를 통해 개별 가이드 블레이드를 움직이면, 커플링 부재는 그 운동에 의해, 조절 장치 또는 조절 링과 연결된 조인트를 세척한다. 예컨대, 유압 실린더의 피스톤은 그 행정 운동시에 밀봉 립에 있는 이물질을 벗겨낼 수 있거나 또는 스핀들 상에서 움직이는 선형 스핀들 구동부의 너트가 스핀들의 나사산으로부터 이물질을 제거할 수 있다.

정상 작동 동안 가이드 블레이드는 전체 조절 범위의 작은 부분 범위에서만 조절되기 때문에, 상기 조절 시에 세척되지 않는 벽, 조인트 또는 나사산 영역은 작동의 증가에 따라 부가된다. 이는, 예컨대 부하 차단 또는 갑작스런 최대 부하 요구 시에 가이드 블레이드가 하나의 극단 위치로 조절되어야 하지만, 정상 작동에서 드물게 도달하는 또는 결코 도달하지 않는 상기 위치로의 조절이 상응하는 가장 외측의 벽, 조인트 또는 나사산 영역에 내려앉은 침착물에 의해 방해되는 경우에, 특히 위험하다. 따라서, 본 발명의 제3 실시예에 따라 배기 흐름의 조절 또는 제어를 위해 필요한 가이드 블레이드의 실제 조절과는 관계없이 전체 조절 범위가 한번 이상 완전히 통과됨으로써, 정상 작동에서 드물게 도달하는 또는 전혀 도달하지 않는 영역에서의 침착물도 제거된다.

조절 범위가 배기 터보 과급기의 작동 전에 통과되면, 이로 인해 그 사이에 퇴적되어 작동을 방해하는 침착물이 제거될 수 있다. 배기 가스의 압력 하에서 가이드 블레이드 또는 조절 메커니즘에 침착되지 않았던 이물질들은 배기 가스 압력의 사라짐에 의해 심하게 고화되지 않았고, 조절 범위의 통과 시에 쉽게 제거될 수 있다.

배기 터보 과급기의 작동 동안 조절 범위가 통과되면, 침착물이 조기에 제거될 수 있다. 이로 인해, 상응하는 크기의 침착물의 퇴적 및 고화가 방지될 수 있다. 바람직하게는 침착물이 배기 흐름에 의해 휩쓸려가고 가이드 장치로부터 떨어져 이송된다.

배기 터보 과급기의 작동 직후에 조절 범위가 통과되면, 배기 흐름 제어에 사용되지 않는 가이드 장치의 조절에 의한 작동의 장애가 방지된다. 작동 전에 통과할 때보다 적은 힘이 필요한데, 그 이유는 배기 압력이 극복될 필요가 없기 때문이다. 작동 직후에, 침착물이 화학적으로, 건조 등에 의해 고화되지 않기 때문에 쉽게 제거될 수 있다.

2개의 극단 위치 중 하나의 극단 위치 또는 다른 극단 위치로 가이드 블레이 드를 조절하는 동안, 이를 위해 필요한 힘이 직접 및/또는 간접적으로 검출될 수 있다. 추가적으로 또는 별법으로서, 가이드 블레이드가 차지하는 위치가 직접적으로 및/또는 간접적으로 검출될 수 있다. 제1 및 제2 실시예와 관련해서 전술한 바와 같이, 조절을 위해 필요한 힘들 또는 특정 조절력에서 가이드 블레이드가 차지하는 위치로부터, 침착물에 의한 조절 메커니즘의 방해가 추정될 수 있다. 조절 링이 예컨대 하나 또는 다수의 커플링 부재를 이용해서 조절 장치에 의해 회전되고, 조절 장치의 하나 또는 다수의 액추에이터가 특히 높은 힘을 제공해야 하거나 또는 과도하게 높은 파워를 소비하거나, 또는 방해받지 않는 조절 메커니즘에 충분한 특정 힘이 가해질 때 가이드 블레이드가 제공된 위치에 도달하지 않으면, 이는 침착물에 의한 조절 메커니즘의 방해를 지시한다.

이 경우에는 제1 및 제2 실시예와 관련해서 설명된 바와 같이, 배기 터빈의 작동이 제한되거나 저지될 수 있다. 바람직하게는, 세척 목적을 위한 전체 조절 범위의 통과가 기능의 체크, 특히 동기 조절의 체크를 위해서도 사용되는 방식으로, 제3 실시예가 제1 또는 제2 실시예와 조합될 수 있다.

추가적으로 또는 별법으로서, 가이드 블레이드를 2개의 극단 위치 중 하나의 극단 위치 및/또는 다른 극단 위치로 조절시 필요한 힘의 모니터링 또는 가이드 블레이드가 차지하는 위치의 모니터링은 세척 필요를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 상기 힘 또는 위치에 의해 조절 메커니즘이 방해 없이 작동하고 침착물에 의해 더 이상 허용되지 않는 정도로 방해받지 않는다는 것이 검출될 때까지, 가이드 블레이드는 2개의 극단 위치 중 하나의 극단 위치 및/또는 다른 극단 위치로 조절될 수 있다.

예컨대, 조절 장치에 의해 제공되고 예컨대 힘 측정기 또는 토크 측정기를 통해 직접 또는 소비된 파워를 통해 간접적으로 검출될 수 있는 상기 힘 또는 힘들이 특정 한계값을, 즉 상기 조절이 침착물에 의해 여전히 심하게 방해받는다는 것을 지시하는 한계값을 더 이상 초과하지 않을 때까지, 가이드 블레이드는 하나의 극단 위치로부터 다른 극단 위치로 그리고 다시 상기 하나의 극단 위치로 조절될 수 있다. 가이드 블레이드가 미리 주어진 힘에 의해 특정 최소 위치, 예컨대 하나의 극단 위치 및/또는 다른 극단 위치로 조절될 수 있을 때까지, 상기 가이드 블레이드는 2개의 극단 위치 사이로 조절될 수도 있다.

추가적으로 또는 별법으로서 전체 조절 범위에 걸쳐 특정 최소 수의 조절이 배기 터보 과급기의 작동 전에 및/또는 후에 및/또는 배기 터보 과급기의 각각의 작동 동안 특정 시간 간격 내에 실시될 수 있다.

마찬가지로 상기 힘 또는 가이드 블레이드 위치에 의해 가이드 장치의 방해가 검출되면, 세척 목적을 위해 전체 조절 범위의 통과가 실시될 수 있다.

전술한 실시예에 나타나는 바와 같이, 제1 실시예 또는 제2 실시예의 특징들을 제3 실시예의 특징들과 조합하는 것은 필수적이지 않지만 바람직하다.

본 발명의 다른 과제, 장점 및 특징들은 종속 청구항 및 하기의 실시예 설명에 제시된다.

도 1은 중유로 작동되는 2 사이클 디젤 엔진의 배기 터보 과급기의 축류 터빈용 본 발명의 실시예에 따른 가이드 장치를 도시한다. 가이드 장치는 조절 링(6)에 의해 조절 가능한 다수의 가이드 블레이드(2)를 포함하고, 상기 가이드 블레이드는 가이드 블레이드 지지체(3) 내에 지지된다. 터빈 축선(A)을 중심으로 하는 조절 링(6)의 회전에 의해, 조절 레버(5)를 통해 조절 링에 연결된 가이드 블레이드가 선회됨으로써 배기 흐름을 조절한다.

조절 링(6)은 그 원주에 걸쳐 분포된 2개의 커플링 부재(8)를 통해 조절 장치에 결합되고, 상기 조절 장치는 본 실시예에서 액추에이팅 모터의 형태인 2개의 액추에이터를 포함한다. 조절 링(6) 및 액추에이팅 모터는 도시되지 않은 방식으로, 액추에이팅 모터(도시되지 않음)의 출력 샤프트의 회전이 커플링 부재(8)의 스핀들(7)을 회전시킴으로써 스핀들(7)의 나사산 내로 맞물리는 너트(9)가 스핀들(7)에 대해 축방향으로 상대 이동되도록, 서로 연결된다. 커플링 부재(8) 및 너트(9)는 배기 터보 과급기의 조절 링(6) 또는 (도시되지 않은) 가스 유입 하우징에 고정되므로, 액추에이팅 모터의 출력 샤프트의 회전은 선형 스핀들 구동부(7-9)에 의해 조절 링(6)의 회전으로 변환되고, 상기 조절 링은 가이드 블레이드(2)를 선회시킨다.

커플링 부재들(8)은 조절 링(6)의 원주에 걸쳐 대칭으로 분포됨으로써, 그 힘 전달에 의해 조절 링(6)의 셀프 센터링을 야기한다. 이를 위해, 2개의 커플링 부재 내에서 동기(synchronous) 힘 전달이 보장되어야 한다. 이와는 달리, 비동기 힘 전달은 조절 링의 잼(jam)을 야기할 수 있다.

이를 위해, 실시예의 가이드 장치는 가이드 블레이드(2)의 조절을 위해 조절 장치(10)에 의해 커플링 부재(8)에 제공되는 힘을 간접적으로 검출하기 위한 힘 검출 장치를 포함한다. 상기 힘 검출 장치의 도시되지 않은 파워 측정기는 액추에이팅 모터에 의해 소비되는 파워, 예컨대 전기 모터에 의해 소비되는 전력을 검출한다. 이들에는 효율, 변속비 등을 고려해서 커플링 부재(8)에 상응하게 제공되는 힘이 할당될 수 있다.

가이드 장치는 또한 (도시되지 않은) 모니터링 장치를 포함한다. 상기 모니터링 장치는 조절 장치(10)에 의해 커플링 부재(8)에 제공되는 힘들을 서로 비교한다. 이 경우, 미리 주어진 한계값을 초과하는 차이가 생기면, 모니터링 장치는 상응하는 메시지를 배기 터빈의 제어부에 출력한다.

작동 중에, 2 사이클 디젤 엔진의 배기 가스로부터 나온 이물질이 특히 가이드 블레이드(2), 조절 링(6) 및 커플링 부재(8)에 내려앉아 그 운동을 방해한다. 한편으로는 그로 인해 가이드 장치의 기능이 위태로워진다. 다른 한편으로는 2개의 커플링 부재(8)의 기능이 시간이 지남에 따라 침착물에 의해 상이한 정도로 저하됨으로써, 2개의 액추에이팅 모터의 동일한 모멘트가 2개의 커플링 부재(8)에서 상이한 힘을 야기하고 그에 따라 비동기의 힘 전달을 야기한다.

이러한 비동기 힘 전달을 막기 위해, 배기 터보 과급기의 작동 동안, 전술한 바와 같이, 가이드 블레이드(2)의 조절을 위해 조절 장치(10)에 의해 커플링 부재(8)에 제공되는 힘은 2개의 액추에이팅 모터에 의해 소비되는 전력을 통해 간접적으로 검출된다. 2개의 액추에이팅 모터는 위치 조절되고, 가이드 블레이드(2)의 소정 선회에 상응하는 미리 주어진 각도 위치에 도달하려 한다. 하나의 커플링 부재(8)가 다른 커플링 부재보다 더 심하게 침착물에 의해 방해되면, 상응하는 액추에이팅 모터는, 미리 주어진 각도 위치에 도달하고 침착물에 의해 야기된 마찰력 및 변위력을 극복하기 위해 더 많은 전력을 소비한다.

모니터링 장치는 조절 장치(10)에 의해 커플링 부재(8)에 제공되는 힘들, 즉 힘 검출 장치에 의해 상기 소비된 전력으로부터 결정된 힘들을 비교한다. 이 경우, 상기 모니터링 장치가 미리 주어진 한계치를 초과하는 차이를 검출하면, 상기 모니터링 장치는 배기 터빈의 작동을 제한하고 상응하는 경고를 출력한다. 그러면, 관리자는 가이드 장치를 세척할 수 있다. 상기 차이가 미리 주어진 한계치를 초과하면, 배기 터빈의 제어부에서 부하가 상응하게 제한된다.

침착물에 의한 가이드 장치의 기능 저하를 검출할 뿐만 아니라 방지함으로써 가이드 장치의 기능을 보장하기 위해, 배기 터보 과급기의 작동 후에도 가이드 블레이드가 먼저 2개의 극단 위치 중 하나로 조절된다. 즉, 가이드 장치가 예컨대 완전히 또는 거의 완전히 폐쇄된다. 그리고 나서, 상기 하나의 극단 위치로부터 가이드 블레이드가 2개의 극단 위치 중 다른 극단 위치로 조절된다. 즉, 가이드 장치가 예컨대 완전히 또는 거의 완전히 개방된다. 달리 표현하면, 시간적으로, 배기 터보 과급기의 작동이 종료되었고 가이드 블레이드(2), 조절 링(6) 및 커플링 부재(8)에서의 침착물이 아직 고화되지 않았고, 가이드 장치의 전체 조절 범위가 통과된 직후이다. 정상 작동 중에 드물게 도달되는 영역에서도 침착물이 기계적으로 제거된다.

비동기 힘 전달과 관련해서 전술한 바와 같이, 가이드 블레이드를 극단 위치로 조절하는 동안, 이를 위해 필요한 힘들은 액추에이팅 모터에 의해 소비되는 전력을 통해 간접적으로 검출된다. 그러나, 상기 힘들은 서로 비교되는 것이 아니라, 각각 미리 주어진 한계값과 비교된다. 하나 이상의 값이 상기 한계값을 초과하면, 이는 가이드 장치의 조절에 허용되지 않는 정도로 영향을 주는 침착물이 여전히 존재한다는 것을 지시한다. 따라서, 모든 힘이 한계값에 미달할 때까지, 가이드 블레이드(2)는 2개의 극단 위치 사이에서 조절된다. 모든 힘이 한계값에 미달하는 것은 가이드 장치가 침착물 등에 의해 더 이상 허용되지 않는 정도로 방해받지 않는다는 것을 지시한다.

침착물의 퇴적 및 고화를 조기에 막기 위해, 전술한 전체 조절 범위의 통과가 추가로 배기 터보 과급기의 작동 동안에도 이루어질 수 있는데, 이 경우에는 배기 터보 과급기의 터빈 및 압축기 성능의, 이와 관련된 변화가 허용될 수 있어야 한다. 가이드 블레이드(2)의 조절을 위해 필요한 힘들 중 하나 이상이 미리 주어진 한계값을 초과하면, 침착물이 충분한 정도로 제거될 때까지 조절 범위의 통과가 계속될 수 있고, 및/또는 동시에 배기 터보 과급기의 부하가 제한될 수 있다. 즉, 그 작동이 제한될 수 있다.

실시예의 변형예에서는, (도시되지 않은) 거리 측정기가 커플링 부재(8)에 대한 너트(9)의 상대 운동을 검출함으로써, 가이드 블레이드의 조절 동안 가이드 블레이드의 위치 또는 이 위치에 상응하는 커플링 부재(8)의 위치가 간접적으로 검출된다. 상기 너트(9)의 상대 운동이 조절 레버(5)를 통해 가이드 블레이드(2)의 상응하는 위치로 변환된다. 따라서, 위치 검출 장치(도시되지 않음)가 너트(9)의 위치로부터 가이드 블레이드(2)의 위치를 결정할 수 있다. 너트(9)의 위치 대신에 액추에이팅 모터의 각도 위치도 검출될 수 있다.

가이드 블레이드(2)의 미리 주어진 위치를 조절하기 위해, 2개의 액추에이팅 모터가 힘 제어되면, 즉 2개의 액추에이팅 모터에 각각 특정한 힘이 가해지면, 조절에 대한 운동 저항을 증가시키는, 가이드 블레이드(2), 조절 링(6), 조절 레버(5) 또는 커플링 부재(8)에서의 침착물은 상기 미리 주어진 위치로의 도달이 이루어지지 않게 한다. 따라서, 위치 검출 장치에 의해 검출된 가이드 블레이드의 위치로부터 가이드 장치에 대한 침착물의 영향이 추정될 수 있다. 따라서, 침착물을 제거하기 위해, 작동이 제한되거나 또는 조절 범위가 한 번 또는 여러 번 통과될 수 있다.

세척 목적을 위해 전체 조절 범위를 통과하고, 이를 위해 필요한 힘 또는 가이드 블레이드 또는 커플링 부재가 실제로 차지하는 위치로부터, 침착물에 의한 영향을 검출하는 것의 다른 장점은 정상 작동에서 드물게 도달되는 조절 범위의 경계 영역 근처에서 침착물에 의한 영향이 조기에 검출되고, 대응 조치가 취해질 수 있다는 것이다. 따라서, 한계 상황, 예컨대 부하 차단의 경우에도 가이드 장치의 기능이 보장될 수 있다.

본 발명에 따르면 가이드 장치의 기능에 영향을 주는 개별 커플링 부재의 비동기 조절이 검출될 수 있어, 상응하는 대응 조치, 예컨대 부하 제한 또는 유지 관리 및 세척 목적을 위한 배기 터보 과급기의 정지가 이루어짐으로써, 가이드 장치의 기능 보호가 보장된다.

Claims

조절 링(6)에 의해 조절 가능한 다수의 가이드 블레이드(2)를 포함하는 배기 터보 과급기의 축류 터빈용 가이드 장치로서, 상기 조절 링(6)은 상기 조절 링(6)의 원주에 걸쳐 분포된 2개 이상의 커플링 부재(8)를 통해 조절 장치(10)와 결합되는 가이드 장치에 있어서, 상기 가이드 장치는

상기 가이드 블레이드(2)의 조절을 위해 상기 조절 장치(10)에 의해 상기 커플링 부재(8)에 제공되는 힘들을 직접적으로 검출하기 위해 조절 실린더 내의 압력들, 커플링 부재 내의 힘들 또는 전기모터의 토크 중 하나 이상을 측정하거나, 커플링 부재(8)에 제공되는 힘들을 간접적으로 검출하기 위해 상기 조절 장치(10)의 액추에이터에 의해 소비되는 전기적인 파워 또는 기계적인 파워를 검출할 수 있는 힘 검출 장치; 또는

상기 커플링 부재(8)가 차지하는 위치를 직접적으로 검출하기 위해 커플링 부재의 거리 또는 각을 검출하거나, 커플링 부재(8)가 차지하는 위치를 간접적으로 검출하기 위해 조절 실린더의 행정거리 또는 전기모터의 회전 각을 측정할 수 있는 위치 검출 장치

를 포함하고, 상기 가이드 장치는 또한 상기 조절 장치(10)에 의해 상기 커플링 부재(8)에 제공되는 힘들 또는 상기 커플링 부재(8)가 차지하는 위치들을 서로 비교하거나 미리 주어진 한계값과 비교하며, 상기 비교의 결과를 배기 터빈의 제어부에 출력하기 위한 모니터링 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 터보 과급기용 가이드 장치.
제1항에 있어서, 상기 커플링 부재(8)들은 각각 공압식 조절 실린더, 유압식 조절 실린더 또는 전기 모터 중 하나 이상의 액추에이터와 결합되고, 상기 힘 검출 장치는 상기 액추에이터에 의해 소비되는 파워, 상기 액추에이터에 의해 송출되는 힘 또는 토크 또는 상기 커플링 부재(8) 또는 조절 링(6)에 작용하는 힘 또는 토크를 검출하는 것을 특징으로 하는 배기 터보 과급기용 가이드 장치.
제1항 또는 제2항에 따른 가이드 장치의 배기 흐름을 조절하는 기능을 보호 방법에 있어서,

상기 방법은 배기 터보 과급기의 작동 전에, 동안 또는 후에

가이드 블레이드(2)의 조절을 위해 조절 장치(10)에 의해 커플링 부재(8)에 제공되는 힘을 직접적으로 또는 간접적으로 검출하는 단계; 또는

상기 커플링 부재(8)가 차지하는 위치를 직접적으로 또는 간접적으로 검출하는 단계;

상기 조절 장치(10)에 의해 상기 커플링 부재(8)에 제공되는 힘들 또는 상기 커플링 부재(8)들이 차지하는 위치들을 서로 비교하거나 미리 주어진 한계값과 비교하는 단계;

상기 가이드 블레이드(2)의 조절을 위해 커플링 부재에 제공되는 힘들, 이 힘들의 차이 또는 상기 커플링 부재(8)가 차지하는 위치와 설정 위치 사이의 차이가 미리 주어진 한계값을 초과하면, 배기 터빈의 작동을 제한 또는 저지하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 장치의 기능 보호 방법.
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