预测燃气涡轮机剩余使用寿命的系统的制作方法

文档序号:10682322阅读:269来源:国知局
预测燃气涡轮机剩余使用寿命的系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种预测燃气涡轮机剩余使用寿命的系统。一种用于生成定位在涡轮机内的涡轮机部件的红外图像的闪光热成像设备,其中,涡轮机包括至少一个检查通道。所述设备包括:闪光源,其生成加热涡轮机部件的光脉冲;以及红外传感器,其用于检测由涡轮机部件辐射的热能量。所述设备还包括管道镜,其具有传感器端部、包括闪光源的观察端部、以及在传感器和观察端部之间延伸的内部中空部。管道镜被安置在检查通道中,使得观察端部被定位在涡轮机内。由涡轮机部件辐射的热能量通过中空部被传输到红外传感器,以使得能够生成红外图像。所述设备进一步包括定位在观察端部上的反射器,其引导光脉冲朝向涡轮机部件;以及用于为所述闪光源供电的闪光电源。
【专利说明】
预测燃气涡轮机剩余使用寿命的系统
技术领域
[0001]本发明涉及与涡轮机一起使用的闪光热成像设备,以及更具体地,涉及包括管道镜的闪光热成像设备,所述管道镜被安置在涡轮机的检验通道中,使得所述设备的观查端部被递送到涡轮机内,使得能够生成定位在涡轮机内的热气路径部件的红外图像。
【背景技术】
[0002]在用于能量转换的各种多级涡轮机(比如,燃气涡轮机)中,流体被用于产生旋转运动。参照图1,轴流式燃气涡轮机10包括沿水平中心轴线18布置的压缩机部分12、燃烧部分14和涡轮机部分16。压缩机部分12提供压缩的空气流动至燃烧部分14,在燃烧部分14处,空气与燃料(比如,天然气)混合,并被点燃以产生热的工作气体。涡轮机部分16包括布置成多排的多个涡轮机叶片20。热气膨胀通过涡轮机部分16,在涡轮机部分16处,其通过相关联的静止轮叶22被引导穿过多排叶片20。每个叶片20均被配置成叶片组件,该叶片组件被附接到可围绕中心轴线18旋转的轴。当热气穿过涡轮机部分16时,气体导致叶片20旋转,并且因此导致轴旋转,从而提供机械功。每排叶片20及相关联的轮叶22均形成一级。特别地,涡轮机部分16可以包括四排叶片20及相关联的轮叶22,以形成四级。燃气涡轮机10还包括位于涡轮机部分16附近的喷管部分24和位于喷管部分24附近的外扩散器部分26。
[0003]当气体穿过轴向燃气涡轮机10时,叶片或翼片(airfoil)20和轮叶22被直接暴露于热气。涡轮机部分16中的叶片20和轮叶22通常设置有内部冷却回路,内部冷却回路引导冷却剂(比如压缩机排气)通过它们,以局部地冲击它们的内部金属表面,从而提供足够的冷却,以确保零件寿命。在某些情况下,这些冷却回路可以通过各种膜冷却孔最终排出到气体路径中,膜冷却孔被形成在翼片的表面上。然后空气被排放到翼片的外面,以形成气膜,其冷却翼片并保护翼片免受热气侵害。膜冷却效力与膜冷却流体在被冷却的表面处的浓度、开孔的形状及其他因素有关。一般来说,冷却效力越大,表面能够被越有效地冷却。冷却效力的增加导致使用更大量的冷却空气,以维持期望的冷却能力,这可能会导致发动机的效率降低。
[0004]此外,形成热气路径的涡轮机10的部分可以包括陶瓷基涂层,其用于使部件的基体金属(比如,翼片基体金属)最少地暴露于高温,高温可能导致基体金属的氧化。这样的涂层可以是已知的热障涂层(TBC),其被应用在形成于基体金属上的粘结涂层(BC)上。
[0005]在涡轮机10的操作期间,冷却孔可能变得堵塞或阻塞。这损害了冷却翼片表面的能力,其可能导致不期望的金属过热。此外,在涡轮机的操作期间可能发生TBC层或者TBC和BC层两者的分裂和/或脱层。这也将基体金属暴露于高温,其可能导致机体金属氧化。分裂和/或脱层可能还影响冷却孔的几何形状,并且因此影响冷却孔的效力。
[0006]涡轮机10通常被长期操作并且被定期检查,以检查对于各个内部部件可能已经发生的磨损、损坏和其它不期望的情况。例如,冷却孔被检查,以确定是否有任何冷却孔被阻塞。此外,TBC/BC层被检查,以确定TBC/BC层的分裂和/或脱层的程度(S卩,层的剩余厚度)及其他不期望的情况。为了检查涡轮机10内的部件,涡轮机10被关闭,并被允许冷却降温,这会耗费大量的时间。检查/评估团队然后必须将硬件(比如,外壳)从涡轮机10移除,以便能接近涡轮机部件(例如,第I级或者第2级轮叶或叶片)。然后涡轮机部件被移除,并且可以被剖开,以便能够在视觉上检查冷却孔和/或TBC和BC层。最后,剖开的涡轮机部件被新的涡轮机部件替换。但是,目前的程序是劳动密集的、耗时且昂贵的。

【发明内容】

[0007]公开了一种用于生成定位在涡轮机内的涡轮机部件的红外图像的闪光热成像设备,其中,所述涡轮机包括至少一个检查通道。所述设备包括:闪光源,其生成加热所述涡轮机部件的光脉冲;以及红外传感器,其用于检测由涡轮机部件辐射的热能量。所述设备还包括管道镜,所述管道镜具有传感器端部、观察端部、以及在所述传感器端部和观察端部之间延伸的内部中空部。所述传感器端部邻近所述红外传感器被定位,并且所述观察端部包括所述闪光源。所述管道镜被安置在所述检查通道内,使得所述观察端部被定位在所述涡轮机内。从所述涡轮机部件辐射的热能量被传输通过所述中空部到所述红外传感器,以使得能够生成红外图像。所述设备进一步包括:定位在所述观察端部上的反射器,其引导所述光脉冲朝向所述涡轮机部件;以及闪光电源,其为所述闪光源供电。尤其,所述设备生成涡轮机部件的红外图像,所述红外图像提供形成于所述部件上的粘结/热障涂层和所述涡轮机部件的内部特征的充分细节,无需将所述部件从所述涡轮机移除或者将所述部件剖开。
[0008]此外,公开了一种用于生成定位在涡轮机内的涡轮机部件的红外图像的方法,其中,所述涡轮机包括至少一个检查通道。所述方法包括提供闪光源,所述闪光源生成加热所述涡轮机部件的光脉冲。所述方法还包括提供红外传感器,其用于检测由涡轮机部件辐射的热能量。此外,提供了管道镜,所述管道镜包括观察端部和延伸至所述红外传感器的内部中空部。所述管道镜被插入到所述检查通道中,以便使所述观察端部定位在所述涡轮机内。进一步,所述方法包括将从所述涡轮机部件辐射的热能量通过所述中空部传输到所述红外传感器,以使得能够生成所述红外图像。
[0009]本发明还包括下述方案:
方案1.一种用于生成定位在涡轮机内的涡轮机部件的红外图像的闪光热成像设备,其中,所述涡轮机包含至少一个检查通道,所述闪光热成像设备包括:
闪光源,所述闪光源生成加热所述涡轮机部件的光脉冲;
红外传感器,所述红外传感器用于检测由所述涡轮机部件辐射的热能量;
管道镜,所述管道镜具有传感器端部和观察端部,其中,所述传感器端部邻近所述红外传感器,并且所述观察端部包含所述闪光源,其中,所述管道镜被安置在所述检查通道中,以将所述观察端部定位在所述涡轮机内,以及其中,从所述涡轮机部件辐射的热能量被传输通过所述管道镜到所述红外传感器,以使得能够生成所述红外图像,以及
反射器,所述反射器弓I导所述光脉冲朝向所述涡轮机部件,其中,所述反射器被定位在所述观察端部上。
[0010]方案2.根据方案I所述的设备,其中,所述红外传感器是红外照相机。
[0011]方案3.根据方案I所述的设备,其中,所述部件是从由燃烧室、过渡部、轮叶和叶片组成的组中选择的热气路径部件。
[0012]方案4.根据方案I所述的设备,其进一步包含定位在所述观察端部上的红外滤波器,以使得能够检测在电磁波谱的中间红外区域中的热能量。
[0013]方案5.根据方案I所述的设备,其中,所述光脉冲的持续时间是大约2至15毫秒。
[0014]方案6.根据方案5所述的设备,其中,所述部件包含薄涂层,并且当使用具有大约2毫秒的持续时间的光脉冲时,所述红外传感器的信号收集时间是大约2秒。
[0015]方案7.根据方案5所述的设备,其中,所述部件包含厚涂层,并且当使用具有大约15毫秒的持续时间的光脉冲时,所述红外传感器的信号收集时间是大约15秒。
[0016]方案8.根据方案I所述的设备,其中,所述闪光源包含多个扇区。
[0017]方案9.根据方案I所述的设备,其中,所述管道镜包含至少一个透镜。
[0018]方案10.根据方案9所述的设备,其中,所述透镜是物镜。
[0019]方案11.一种用于生成定位在涡轮机内的涡轮机部件的红外图像的闪光热成像设备,其中,所述涡轮机包含至少一个检查通道,所述闪光热成像设备包括:
闪光源,所述闪光源生成加热所述涡轮机部件的光脉冲;
红外传感器,所述红外传感器用于检测由所述涡轮机部件辐射的热能量;
管道镜,所述管道镜具有传感器端部、观察端部、以及在所述传感器端部和观察端部之间延伸的内部中空部,其中,所述传感器端部邻近所述红外传感器,并且所述观察端部包含所述闪光源,其中,所述管道镜被安置在所述检查通道中,以将所述观察端部定位在所述涡轮机内,以及其中,从所述涡轮机部件辐射的热能量被传输通过所述中空部到所述红外传感器,以使得能够生成所述红外图像;
反射器,所述反射器弓I导所述光脉冲朝向所述涡轮机部件,其中,所述反射器被定位在所述观察端部上;以及
用于为所述闪光源供电的闪光电源。
[0020]方案12.根据方案11所述的设备,其中,所述红外传感器是红外照相机。
[0021]方案13.根据方案11所述的设备,其中,所述部件是涡轮机翼片。
[0022]方案14.根据方案11所述的设备,其进一步包含定位在所述观察端部上的红外滤波器,以使得能够检测在电磁波谱的中间红外区域中的热能量。
[0023]方案15.根据方案11所述的设备,其中,所述光脉冲的持续时间是大约2至15毫秒。
[0024]方案16.根据方案15所述的设备,其中,所述部件包含薄涂层,并且当使用具有大约2毫秒的持续时间的光脉冲时,所述红外传感器的信号收集时间是大约2秒。
[0025]方案17.根据方案15所述的设备,其中,所述部件包含厚涂层,并且当使用具有大约15毫秒的持续时间的光脉冲时,所述红外传感器的信号收集时间是大约15秒。
[0026]方案18.根据方案11所述的设备,其中,所述闪光源包含多个扇区。
[0027]方案19.根据方案11所述的设备,其中,所述管道镜包含至少一个透镜。
[0028]方案20.—种用于生成定位在涡轮机内的涡轮机部件的红外图像的方法,其中,所述涡轮机包含至少一个检查通道,所述方法包括:
提供闪光源,所述闪光源生成加热所述涡轮机部件的光脉冲;
提供红外传感器,所述红外传感器用于检测由所述涡轮机部件辐射的热能量;
提供管道镜,所述管道镜具有观察端部和从所述观察端部延伸至所述红外传感器的内部中空部; 将所述管道镜插到所述检查通道中,以将所述观察端部定位在所述涡轮机内;以及传输从所述涡轮机部件辐射的热能量通过所述中空部到所述红外传感器,以使得能够生成所述红外图像。
[0029]方案21.—种用于检查定位在涡轮机系统内的涡轮机部件的方法,其中,所述涡轮机包含至少一个检查通道,所述方法包括:
提供闪光源,所述闪光源生成加热所述涡轮机部件的光脉冲;
提供红外传感器,所述红外传感器用于检测由所述涡轮机部件辐射的热能量;
提供管道镜,所述管道镜具有观察端部和从所述观察端部延伸至所述红外传感器的内部中空部;
将所述管道镜插到所述检查通道中,以将所述观察端部定位在所述涡轮机系统内;
传输从所述涡轮机部件辐射的热能量通过所述中空部到所述红外传感器,以使得能够生成所述红外图像;以及检查涡轮机特性。
[0030]方案22.根据方案21所述的方法,其中,所述涡轮机特性是对于包含热障涂层和/或粘结涂层的静止或旋转部件的回流余量,其中,所述回流余量在所述涡轮机系统关闭后很快被估计,无需等待冷却时段,因此使得能够调整调制的冷却流动,以改善未来涡轮机操作的性能。
[0031]方案23.根据方案21所述的方法,其中,所述涡轮机特性是冲击压力比,其在涡轮机关闭后很快被估计,无需等待冷却时段。
[0032]方案24.根据方案21所述的方法,其中,所述涡轮机特性的检查提供信息,所述信息被用于在所述涡轮机系统的操作期间提高燃烧温度,从而改善涡轮机效率和功率输出。
[0033]方案25.根据方案21所述的方法,其中,所述涡轮机特性的检查使得能够在无需等待冷却时段且无需移除涡轮机壳盖的情况下确定所述涡轮机部件的使用寿命。
[0034]方案26.根据方案21所述的方法,其中,所述涡轮机特性是所述部件上的热障涂层和/或粘结涂层的厚度和/或脱层程度,其中,所述涡轮机特性被检查,以使得能够通过估计基体金属温度来预测所述涡轮机系统是否能够承受所述热障和/或粘结涂层中的剥落程度。
[0035]方案27.根据方案21所述的方法,其中,所述涡轮机特性的检查提供了实时反馈,以使得能够改善涡轮机的效率和性能。
【附图说明】
[0036]通过考虑结合附图的下述【具体实施方式】,能够容易地理解本公开的教导,在附图中:
图1是轴流式燃气涡轮机的局部视图。
[0037]图2描绘了根据本发明的实施例的闪光热成像设备。
[0038]图3是所述设备的管道镜的截面侧视图。
[0039]图4描绘了沿着图3的观察线4-4的管道镜的观察端部。
[0040]图5是示例性的检查通道的局部截面图。
[0041]图6描绘了第2级涡轮机叶片的红外图像,该红外图像描绘了叶片的内部冷却通道。
[0042]图7描绘了第I级轮叶的热障涂层的红外图像。
[0043]图8是计算机的框图。
[0044]为了促进理解,在可能的情况下,已经使用了相同的附图标记指代附图所共用的相同元件。
【具体实施方式】
[0045]虽然在本文中已经详细示出并描述了结合了本公开的教导的各种实施例,但是本领域的技术人员能够容易地设计出也结合了这些教导的许多其它变化的实施例。本公开的范围不限于其对于在描述中所提出的或在图中所示出的部件的结构和布置的示例性实施例细节的应用。本公开包含其它实施例,并且可以以各种方式被实施或被执行。同样,将理解的是,本文中所使用的措辞和术语用于描述目的,并且不应被认为是限制的。本文的“包含”、“包括”或者“具有”及其变型意味着包含其后列出的项目和其等同物以及额外的项目。除非另外具体说明或限制,术语“安装”、“连接”、“支撑”以及“联接”及其变型被广义地使用,且包含直接和间接的安装、连接、支撑以及联接。此外,“连接”或者“联接”不限于物理或机械连接或联接。
[0046]参照图2,示出了根据本发明的实施例的闪光热成像设备28。设备28包括红外(IR)传感器30,其用于检测在电磁波谱的红外区域中的热能量。在实施例中,IR传感器30是IR照相机,比如数码单镜头反光(D-SLR)照相机,但应该理解,也可以使用其他类型的IR传感器。设备28还包括管道镜32,管道镜32具有附接到IR传感器30的传感器端部34以及为IR传感器30提供视场38的观察端部36。参照图3,示出了管道镜32的截面侧视图。管道镜32包括刚性管道40,刚性管道40具有延伸通过传感器端部34和观察端部36之间的管道40的内部中空部分42。第一透镜42被定位在观察端部36中,以及第二透镜44被定位在与IR传感器30相邻的传感器端部34。在实施例中,第一42和第二透镜44的每一个均是物镜,但应理解的是也可以使用其他类型的透镜。此外,第一透镜42可以是与第二透镜44不同类型的透镜。在替代的实施例中,管道40是柔性的。
[0047]再次参照图2,提供高强度光脉冲的闪光源46被定位在管道镜32的观察端部36上,在实施例中,闪光源46是闪光管,但应该理解也可以使用其他类型的闪光源。闪光源46经电连接50由闪光电源48供电,电连接50可以包括电线或者电缆。在实施例中,闪光电源48具有大约1000至5000焦耳的额定功率。当被供电时,闪光源46发出穿过工件的高强度光脉冲,其用于加热工件。由工件辐射的热能量的一部分接下来被传输通过第一透镜42、中空部分42和第二透镜44,并被IR传感器30检测。管道镜32包括位于观察端部36上的IR滤波器52,以使得在电磁波谱的中间红外区域内的热能量能够被IR传感器30检测到。IR传感器30被配置成基于辐射的热能量生成工件的IR图像。IR传感器30也可以被配置成在除了电磁波谱的红外区域之外的频率处或代替该电磁波谱的红外区域的频率处获得图像数据。此外,管道镜32可以包括位于观察端部36上的反射器54,用于在朝向工件的期望方向上引导并会聚光脉冲。
[0048]参照图4,示出了沿着图3的观察线4-4的管道镜32的观察端部36的视图。闪光源46可以具有环形形状,其包括接收观察端部36的中央孔洞56。在替代配置中,闪光源46可以由多个环形扇区58组成。应该理解,也可以使用其他类型的闪光源,比如白色发光二极管。
[0049]涡轮机包括围绕涡轮机周围或外壳定位的多个检查通道。检查通道被安置成使得能够检查各种内部部件和涡轮机的地区,而不移除涡轮机的外壳或盖子。作为示例,检查通道被定位成使得能够检查祸轮机的燃烧室、过渡部(transit1n)、过渡出口、第I排轮叶和叶片以及第2排叶片。参照图5,示出了示例性检查通道60的局部截面图。通道60可以是预先存在的通道或者在涡轮机10的外壳62中形成的新通道。通道60包括通孔64,通孔64提供对涡轮机10的内部66的接近。在替代的实施例中,可使用多个检查通道60。例如,检查通道60可以被定位成以周向和/或交错布置围绕外壳62。根据本发明的实施例,管道镜32被插到检查通道60中。为了获得部件68(比如翼片20)的IR图像,闪光源46由闪光电源48供电,从而导致闪光源46发出加热部件68的光脉冲。然后由部件68辐射的热能量的一部分被IR传感器30检测到。IR传感器30基于部件68辐射的热能量生成部件68的IR图像。因此,在未移除外壳62或者对涡轮机10进行其他拆卸以可以接近部件68的情况下,可以拍摄IR图像。此外,可以在原位获得IR图像,即,无需将待拍摄图像的部件68从涡轮机10移除,这导致节省了大量的时间。在实施例中,部件68可以是热气路径部件,比如燃烧室、过渡部、轮叶22、叶片20或相关联的部件。
[0050]本文的发明人已经发现,由设备28获得的部件68的IR图像提供了部件68的内部特征的充分细节,使得检查/评估团队能够进行评估,而无需剖开部件68。此外,设备28生成具有充分细节的IR图像,使得能够确定在部件68上形成的BC 70或TBC 72层的厚度。因此,本发明使得能够非破坏性地评估(NDE)涡轮机部件。
[0051 ]通常涡轮机10被定期检查,在定期检查时,涡轮机被关闭。设备28使得能够在部件68已经冷却下来之前拍摄部件68的IR图像,这导致进一步节省了时间。尤其,闪光源46充分地加热期望部件68,以便使得所辐射的热能量能够被IR传感器30检测到,同时部件68仍然相对较热。在实施例中,可以在涡轮机关闭的大约五分钟内拍摄IR图像。此外,拍摄IR图像花费相对较少的时间,例如,大约五秒。
[0052]作为示例,图6描绘了第2级叶片74的IR图像,该IR图像显示了叶片74的内部冷却通道76。此外,可以拍摄在第I级和第2级叶片和/或第I级和第2级轮叶上的TBC层72的IR图像,使得能够确定TBC层72的分裂和/或脱层程度。参照图7,示出了第I级轮叶78的TBC层72的IR图像。区域80示出了在冷却孔82附近已经发生的TBC层72的脱层。图7用作描绘了 TBC层72的深度的断层图像。设备28使得检查/评估团队能够确定BC 70/TBC 72层的厚度,以评定BC 70/TBC 72层可能已经发生的任何剥落的程度。尤其,公开的美国专利号7,769,201通过引用其全部内容被合并于此。
[0053]如果BC70/TBC 72层是可以接受的,那么涡轮机返回服务/操作,而无需等待耗时的冷却时段以及涡轮机10的拆卸。如果BC 70/TBC 72层有显著的损坏,则检查/评估团队能快速地做出要求维修的决定,以便避免由于损失BC 70/TBC 72层而导致的涡轮机部件的损坏。
[0054]例如,取决于BC70或TBC 72层的厚度,由闪光源46发出的光脉冲的持续时间介于大约2至15毫秒之间。用于检测辐射的热能量的时间长度(S卩,信号收集时间)取决于正被拍摄图像的部件68的特性。关于BC 70/TBC 72层,例如,厚涂层(S卩,大约600μπι至2mm的厚度)的信号收集时间比薄涂层(即,大约150μπι至600μπι的厚度)的信号收集时间更长。在实施例中,当使用持续时间为大约2毫秒的光脉冲时,薄涂层的信号收集时间是大约2秒。当使用持续时间为大约15毫秒的光脉冲时,厚涂层的信号收集时间是大约15秒。
[0055]设备28可以还被用于拍摄翼片20或轮叶22的冷却孔的IR图像。在操作期间,由于在下游被吸入至涡轮机10的压缩机入口碎片,翼片20的冷却孔可能变得堵塞。通过观察冷却孔的IR图像,检查/评估团队可以快速地评定冷却孔的任何堵塞的程度(即,冷却孔是否被部分地或完全地堵塞),以及堵塞可能将对继续操作涡轮机造成的任何影响。此外,IR图像可以被用于生成冷却孔的三维视图。
[0056]也可以拍摄静止涡轮机部件的IR图像。例如,可以获得包括热气路径部件(比如,第I或第2级轮叶、过渡件以及其他)的带涂层的静止涡轮机部件的IR图像。这使得能够评估或估计涡轮机特性,比如回流余量,以及冷却流动的调制。尤其,涡轮机10可以已经被保守地设计,使得冷却流动的初始水平超过足够冷却所需的水平。然后本发明可以被用于在关闭后立即估计回流余量,无需等待冷却时段,从而使得能够调整冷却流动并改善对于进一步涡轮机操作的涡轮机性能。此外,可以在涡轮机关闭后很快获得带涂层的旋转部件(比如热的第I级或第2级叶片)的IR图像,且无需等待冷却时段。冲击压力比指示了关键涡轮机部件(比如热气路径部件)的基体金属温度变化,冲击压力比也可以在涡轮机关闭后很快被估计,且无需等待冷却时段。如果涡轮机部件的恶化程度小于预期,那么这为涡轮机10提供了延长至少一次保养周期的机会。此外,由于本发明,涡轮机10的操作可以被延长到超过名义上的或期望的期限,因此使得能够为消费者提供延长的保养周期。此外,本发明使得能够预测或估计涡轮机部件和TBC/BC层的剩余使用寿命,且无需等待冷却时段并且也无需拆卸涡轮机10的一部分,比如涡轮机壳盖。此外,基于对涡轮机部件的IR图像的检查,在涡轮机10的操作期间,可以提高涡轮机10的燃烧温度,因此改善了效率和功率输出。本发明还使得能够监控TBC/BC的厚度/脱层程度,这反过来使得能够通过估计基体金属的温度,预测涡轮机10是否能够承受可能发生的TBC/BC层中的剥落程度。信息(比如回流测量、压力比及其他)也可以被实时发送到设计团队,使得能够评估目前的涡轮机冷却设计,并研究可能的设计变化,以改善涡轮机的效率和性能。此外,在涡轮机的操作期间,可以拍摄涡轮机部件的IR图像。
[0057]再次参照图2,IR传感器30和闪光电源48通过有线联接83或者无线连接可通信地联接到计算机84。计算机84包括用于控制IR传感器30、闪光电源48和闪光源46的操作的软件和驱动器。计算机84可使用众所周知的计算机处理器、存储器单元、储存设备、计算机软件和其他部件。图8示出了这样的计算机的高级框图。计算机84可包括中央处理单元(CPU)86、存储器88和输入/输出(I/O)接口 90。计算机84通常通过I/O接口 90联接到用于可视化的显示器92以及使得用户能够与计算机84交互的各种输入设备94,比如,键盘、小键盘、触摸板、触摸屏、鼠标、扬声器、按钮或其任何组合。支持电路可包括电路,比如高速缓存、电源、时钟电路、和通信总线。存储器88可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(R0M)、磁盘驱动器、磁带驱动器等,或其组合。本公开的实施例可以被实施为程序96,其被储存在存储器88中并由CPU 86执行,以处理来自信号源98的信号。同样地,计算机84是通用计算机系统,其在执行程序96时变成专用计算机系统。计算机84可以经由网络适配器与一个或多个网络通信,比如局域网(LAN)、广域网(WAN)、和/或公共网络(例如,因特网)。本领域的技术人员将意识到,实际计算机的实施也可以包含其它部件,以及图8是用于说明目的的此类计算机的一些部件的高级表示。
[0058]计算机84还包括操作系统和微指令代码。本文所描述的各种处理和功能可以是经操作系统执行的微指令代码的一部分或者应用程序(或者其组合)的一部分。此外,各种其他外围设备可以被连接到该计算机平台,比如额外的数据储存设备和打印设备。适于与计算机84—起使用的众所周知的计算系统、环境和/或配置的示例包括但不限于个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户端、胖客户端、手持或膝上型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程的消费类电子产品、网络PC、小型计算机系统、大型计算机系统、以及包括任何上述系统或设备的分布式云计算环境,以及类似物。
[0059]在一些示例中,计算机84被设置在IR传感器30或显示器92内并被认为是IR传感器30或显示器92的一部分。在又其他示例中,计算机84可以被共置在IR传感器30和显示器92二者中。在一些示例中,部件68的全2D图像,也就是,包括部件68的外部表面的全部360度或一些其他期望部分的复合2D图像,从IR传感器30获得的多个单独的图像或者曝光汇编而成,用于有资格的NDE检查者/操作者进行后续检查。此外,在一些示例中,计算机84被配置成组合IR传感器30拍摄的部件68的多个图像,并形成反映多个图像中的每一个的图像数据的复合图像。
[0060]虽然已经说明并描述了本公开的具体实施例,但是对于本领域的技术人员来说将是明显的是在不脱离本公开的精神和范围的情况下,可以做出各种其他的变化和修改。因此旨在在所附权利要求中涵盖在本公开的范围内的所有这样的变化和修改。
【主权项】
1.一种用于生成定位在涡轮机内的涡轮机部件的红外图像的闪光热成像设备,其中,所述涡轮机包含至少一个检查通道,所述闪光热成像设备包括: 闪光源,所述闪光源生成加热所述涡轮机部件的光脉冲; 红外传感器,所述红外传感器用于检测由所述涡轮机部件辐射的热能量; 管道镜,所述管道镜具有传感器端部和观察端部,其中,所述传感器端部邻近所述红外传感器,并且所述观察端部包含所述闪光源,其中,所述管道镜被安置在所述检查通道中,以将所述观察端部定位在所述涡轮机内,以及其中,从所述涡轮机部件辐射的热能量被传输通过所述管道镜到所述红外传感器,以使得能够生成所述红外图像,以及 反射器,所述反射器引导所述光脉冲朝向所述涡轮机部件,其中,所述反射器被定位在所述观察端部上。2.根据权利要求1所述的设备,其进一步包含定位在所述观察端部上的红外滤波器,以使得能够检测在电磁波谱的中间红外区域中的热能量。3.根据权利要求1所述的设备,其中,所述光脉冲的持续时间是大约2至15毫秒。4.根据权利要求1所述的设备,其中,所述闪光源包含多个扇区。5.根据权利要求1所述的设备,其中,所述管道镜包含至少一个透镜。6.—种用于生成定位在涡轮机内的涡轮机部件的红外图像的闪光热成像设备,其中,所述涡轮机包含至少一个检查通道,所述闪光热成像设备包括: 闪光源,所述闪光源生成加热所述涡轮机部件的光脉冲; 红外传感器,所述红外传感器用于检测由所述涡轮机部件辐射的热能量; 管道镜,所述管道镜具有传感器端部、观察端部、以及在所述传感器端部和观察端部之间延伸的内部中空部,其中,所述传感器端部邻近所述红外传感器,并且所述观察端部包含所述闪光源,其中,所述管道镜被安置在所述检查通道中,以将所述观察端部定位在所述涡轮机内,以及其中,从所述涡轮机部件辐射的热能量被传输通过所述中空部到所述红外传感器,以使得能够生成所述红外图像; 反射器,所述反射器引导所述光脉冲朝向所述涡轮机部件,其中,所述反射器被定位在所述观察端部上;以及 用于为所述闪光源供电的闪光电源。7.—种用于生成定位在涡轮机内的涡轮机部件的红外图像的方法,其中,所述涡轮机包含至少一个检查通道,所述方法包括: 提供闪光源,所述闪光源生成加热所述涡轮机部件的光脉冲; 提供红外传感器,所述红外传感器用于检测由所述涡轮机部件辐射的热能量; 提供管道镜,所述管道镜具有观察端部和从所述观察端部延伸至所述红外传感器的内部中空部; 将所述管道镜插到所述检查通道中,以将所述观察端部定位在所述涡轮机内;以及传输从所述涡轮机部件辐射的热能量通过所述中空部到所述红外传感器,以使得能够生成所述红外图像。8.—种用于检查定位在涡轮机系统内的涡轮机部件的方法,其中,所述涡轮机包含至少一个检查通道,所述方法包括: 提供闪光源,所述闪光源生成加热所述涡轮机部件的光脉冲; 提供红外传感器,所述红外传感器用于检测由所述涡轮机部件辐射的热能量; 提供管道镜,所述管道镜具有观察端部和从所述观察端部延伸至所述红外传感器的内部中空部; 将所述管道镜插到所述检查通道中,以将所述观察端部定位在所述涡轮机系统内; 传输从所述涡轮机部件辐射的热能量通过所述中空部到所述红外传感器,以使得能够生成所述红外图像;以及检查涡轮机特性。9.根据权利要求8所述的方法,其中,所述涡轮机特性的检查使得能够在无需等待冷却时段且无需移除涡轮机壳盖的情况下确定所述涡轮机部件的使用寿命。10.根据权利要求8所述的方法,其中,所述涡轮机特性是所述部件上的热障涂层和/或粘结涂层的厚度和/或脱层程度,其中,所述涡轮机特性被检查,以使得能够通过估计基体金属温度来预测所述涡轮机系统是否能够承受所述热障和/或粘结涂层中的剥落程度。
【文档编号】F02C7/00GK106050422SQ201610226375
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月13日 公开号201610226375.9, CN 106050422 A, CN 106050422A, CN 201610226375, CN-A-106050422, CN106050422 A, CN106050422A, CN201610226375, CN201610226375.9
【发明人】A.M.艾尔, A.A.库尔卡尼, K.利卡塔
【申请人】西门子能源公司
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