用于检测系统部件的损坏的装置和方法
【专利摘要】本发明提供用于检测系统部件的损坏的装置和方法。该损坏检测装置包括第一网格传感器，所述第一网格传感器以第一取向布置在部件的表面上并且被构造成产生第一组信号。该装置还包括第二网格传感器，所述第二网格传感器独立于第一网格传感器以第二取向布置在部件表面上的隔离层上并且被构造成产生第二组信号，第二取向与第一取向重叠。处理器基于第一组信号或第二组信号中至少一个信号的变化来检测损坏。
【专利说明】用于检测系统部件的损坏的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明中所公开的主题涉及部件特性，并且更具体地涉及损坏检测。
【背景技术】
[0002]检测系统部件的变形和脱离的能力能够减轻对系统其它部件的间接损坏。例如，在燃气涡轮机中，例如成形为翼型件的定子叶片用于控制气流的压力和速度。当一个或多个叶片(轮叶)经历其表面变形或与定子叶片的其余组脱离时，损坏对该叶片的间接效应是燃气涡轮机性能和可靠性的降级。
[0003]在现有的系统中，基于下游作用(例如燃气涡轮机例子中的振动特征或温度的变化)来检测对部件(例如上文例子中的定子叶片)的任何损坏。然而，当基于下游作用来检测变形或脱离时，整个系统已遭受不良作用。此外，并不是每一次变形都需要立即校正动作。例如，基于变形的位置，所需的修复可能是迫切的但不是立即的，从而允许系统延迟关闭来进行修复。因此，对系统部件(例如翼型件)的变形或脱离的及时和准确的识别将是需要的。
【发明内容】
[0004]根据本发明的一个方面，一种用于检测系统部件的损坏的损坏检测装置包括:第一网格传感器，所述第一网格传感器以第一取向布置在所述部件的表面上、并且被构造成产生第一组信号；第二网格传感器，所述第二网格传感器，独立于第一网格传感器，以第二取向布置在部件的表面上、并且被构造成产生第二组信号，第二取向与第一取向重叠；以及处理器，该处理器被构造成基于第一组信号或第二组信号中的至少一个信号的变化来检测损坏。
[0005]根据本发明的另一个方面，一种检测系统部件的损坏的方法包括:以第一取向将第一网格传感器布置在部件的表面上，第一网格传感器被构造成产生第一组信号；独立于第一网格传感器以第二取向将第二网格传感器布置在所述部件的表面上，第二取向与第一取向重叠，并且第二网格传感器被构造成产生第二组信号；以及对第一组信号和第二组信号进行处理，以基于第一组信号或第二组信号中的至少一个信号的变化来检测损坏。
[0006]通过下文结合附图的描述，这些和其它的优点以及特征将变得更加显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]被认为是本发明的主题在说明书结尾处的权利要求书中特别指出并且明确要求保护。通过下文结合附图的详细描述，本发明的上述和其它的特征以及优点是显而易见的，在附图中:
[0008]图1示出了根据实施例的集成有损坏检测系统的翼型件的透视主视图；
[0009]图2示出了根据图1的实施例的集成有损坏检测系统的翼型件的透视侧视图；以及
[0010]图3示出了根据实施例的对部件进行损坏检测所涉及的过程。[0011]参照附图通过例子的详细描述解释了本发明的实施例以及优点和特征。
【具体实施方式】
[0012]图1和2分别示出了根据实施例的集成有损坏检测系统100的部件110的透视主视图和透视侧视图。图1和2中所示的示例性部件110是翼型件115。然而，损坏检测系统100可以用于对任何系统的任何部件110的损坏进行检测。当部件110是旋转部件时，损坏检测系统100包括滑环(slip ring)。损坏检测系统100包括沿一个方向(在图1中示为水平)布置在部件110的表面上的一组传感器120和沿另一个方向(在图1中示为竖直)布置的一组传感器130、以及处理器140。尽管传感器120和130在图1中示为垂直，但是两组传感器120和130只需要具有重叠取向而不必具有垂直取向。例如，两组传感器120和130可以是载流导线125和135的网格。载流导线125和135的网格中的每一个都是独立的。即，隔离层127将两组传感器120、130分开。因此，尽管载流导线125和135的网格的取向重叠，但是载流导线125的网格最初未布置成与载流导线135的网格相交或接触。
[0013]处理器140感测每个传感器120和130上的信号，并且基于信号中至少一个信号的变化来检测部件110的损坏。在备选实施例中，信号不必持续地出现在两个传感器120、130上。在该情况下，使用基于两组传感器120、130之间的干扰来指示状况变化的信号的变化。
[0014]参照部件110为翼型件115、并且传感器120和130为载流导线125和135的网格的示例性实施例对处理器140的功能进行详细描述。当翼型件115的一部分变形时，在变形区域处沿一个方向(图1中的水平方向)定向的载流导线125与同样处于变形区域处的沿另一个方向(图1中的竖直方向)定向的载流导线135相接触，从而造成变形区域处的短路。该短路是由于绝缘层127因为变形而破裂所造成的。如上文参照备选实施例所描述的，载流导线125、135组中仅有一组需要被驱动(主动载流)以用于使短路发生。处理器140首先检测流过一组或两组主动载流导线125和135的期望电流，处理器140检测一组或多组载流导线125和135中的过电流。因此，可以基于哪个组或更多的哪些组的载流导线125和135展示出过流电状况来确定造成短路的变形的位置。在各个实施例中，处理器140可以是两个或多个处理器140的网络，并且可以结合一个或多个存储装置工作。处理器140可以包括电流检测器和各种控制功能，并且可以在通过微型控制器、微型处理器、或其它的可编程计算装置在计算机中实施。
[0015]当翼型件115的一部分脱离(分离)时，与翼型件115的该区域相关联的载流导线125和135也断裂。这造成断裂处的开路、以及电流的损失。处理器140，其首先检测流过一组或两组主动载流导线125和135的期望电流，检测载流导线125和135中的一个或多个载流导线中的信号损失或电流缺少情况。因此，可以基于哪一根载流导线125和135展示出信号损失来确定造成开路的脱离的位置。上文参照主动载流导线125和135的意思是指示所有的载流导线125和135都不必始终主动载流。即，基于给定的操作条件，部件110(例如，翼型件115)仅有某些部分可以在持续的基础上受到应力或相关。备选地，仅需要对整个表面进行定期检查，以保证自上一次检查之后未发生变形或脱离。当不必持续检测整个表面时，可以仅通过电流来驱动感兴趣区域中的载流导线125和135或在感兴趣的周期中驱动所有的载流导线125和135。[0016]图3示出了根据实施例对部件110进行损坏检测所涉及的过程300。过程300包括在方框310处以第一取向来布置第一网格传感器120。在方框320处，以第二取向来布置第二网格传感器130包括与第一取向重叠而不必与第一取向垂直的第二取向。在方框320处布置第二网格传感器130还包括保持第二网格传感器130与第一网格传感器120分开，以保证第二网格传感器130和第一网格传感器120不会接触或相交。过程300包括在方框330处驱动第一网格传感器120和第二网格传感器130中一些或所有的传感器。方框330还包括周期性地而不是持续地驱动传感器120和130中一些或所有的传感器。如上文所讨论的，例如，仅翼型件115的区域中的载流导线125和135可以基于翼型件115在给定情况下所经历的应力来被驱动。在方框340处，对从第一网格传感器125和第二网格传感器130接收到的信号进行处理，使得处理器140能够确定对部件110的损坏的类型和程度。例如，如果仅有来自第一网格传感器120的一个载流导线125和来自第二网格传感器130的一个载流导线135展示出由于短路而造成的过电流，则处理器确定翼型件110的局部变形。另一方面，如果处理器140停止从来自第一网格传感器120的若干载流导线125和来自第二网格传感器130的若干载流导线135接收信号,则随后处理器将确定翼型件115的较大的部分与润轮机系统脱尚。
[0017]通过指示部件110损坏的位置和范围，处理器140有利于分析其对整个系统的作用的严重程度。该分析随后可以用于确定是否需要修复或更换、并且何时需要修复或更换。例如，在不具有关于变形的大体位置的信息的情况下，不能进行其对系统功能的严重程度的分析，并且将必须进行是否忽略所有检测到的变形的选择，直到总体系统(例如，燃气涡轮机)中显示出作用或者修复所有变形为止。第一解决方案将与不具有损坏检测系统100的损坏分析的目前状况相当。另一方面，对每个检测到的变形进行修复可以被证明是低效的解决方式，原因是系统将关闭，有时这可能不是必需的。通过使用损坏检测系统100由处理器140所提供的信息，可能进行更高效的损坏处理。例如，尽管最初被检测到的变形可能被确定成不必修复，但是该变形的传播可能指示修复是急迫的。
[0018]尽管已经仅结合数量有限的实施例对本发明进行了详细描述，但是应当易于理解，本发明并不限于这种所公开的实施例。相反，能够将本发明修改成结合到目前为止并未进行描述但是与本发明的精神和范围相当的任何数量的改型、变型、替代或等同布置。此夕卜，尽管已经对本发明的各个实施例进行了描述，但是应当理解，本发明的各个方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，本发明并不被视为受到上文的描述的限制，而是仅仅通过所附权利要求的范围进行限定。
【权利要求】
1.一种用于检测系统部件的损坏的装置，所述装置包括: 第一网格传感器，所述第一网格传感器以第一取向布置在所述部件的表面上并且被构造成当被激活时产生第一组信号； 第二网格传感器，所述第二网格传感器独立于所述第一网格传感器、以第二取向布置在所述部件的表面上的隔离层上、并且被构造成在被激活时产生第二组信号，所述第二取向与所述第一取向重叠；以及 处理器，所述处理器被构造成基于所述第一组信号或所述第二组信号中的至少一个信号的变化来检测损坏。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一取向与所述第二取向垂直。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一网格传感器是第一网格载流导线，并且所述第二网格传感器是第二网格载流导线。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述至少一个信号的变化是从期望的电流值变化成过电流。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述处理器基于过电流检测到所述损坏是所述部件的变形。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理器基于所述第一网格载流导线或所述第二网格载流导线中的哪一根或更多的哪一些载流导线展示出变化和过电流来估计变形的形状和位置。
7.根据权 利要求3所述的装置，其特征在于，所述至少一个信号的变化是从期望的电流值变化成不具有电流。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理器基于变化检测到所述损坏是所述部件的脱离。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理器基于所述第一网格载流导线和所述第二网格载流导线中的哪一根或哪一些载流导线展示出变化来估计脱离的程度和位置。
10.一种检测系统部件的损坏的方法，所述方法包括: 以第一取向将第一网格传感器布置在所述部件的表面上，所述第一网格传感器被构造成在被激活时产生第一组信号； 独立于所述第一网格传感器以第二取向将第二网格传感器布置在所述部件表面上的隔离层上，所述第二取向与所述第一取向重叠，并且所述第二网格传感器被构造成在被激活时产生第二组信号；以及 对所述第一组信号和所述第二组信号进行处理，以基于所述第一组信号或所述第二组信号中的至少一个信号的变化来检测损坏。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使电流开始流过所述第一网格传感器中的一个或多个传感器、或者所述第二网格传感器中的一个或多个传感器，所述第一网格传感器是第一网格载流导线，并且所述第二网格传感器是第二网格载流导线。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述处理步骤包括将所述至少一个信号的变化检测成从期望的电流值变化成过电流。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述处理步骤包括检测所述损坏是基于所述过电流的所述部件的变形。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述处理步骤包括基于所述第一网格载流导线或所述第二网格载流导线中的哪一根或更多的哪一些载流导线展示出变化和过电流来估计变形的形状和位置。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述处理步骤包括将所述至少一个信号的变化检测作为从期望的电流值变化成不具有电流。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述处理步骤包括基于所述变化来检测所述损坏是所述部件与所述系统的脱离。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述处理步骤包括基于所述第一网格载流导线或所述第二网格载流导线中的哪一根或更多的哪一些载流导线展示出变化来估计脱离的程度和位置。
【文档编号】G01B7/16GK103791807SQ201310511854
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2012年10月26日
【发明者】A.J.皮斯特纳 申请人:通用电气公司