用于检查涡轮叶片的系统和方法与流程

本申请涉及用于执行涡轮转子叶片的检查的系统和方法。更具体而言，但不通过限制的方式，本申请涉及用于针对叶片表面上的任何不规则、瑕疵或其它类型的缺陷来检查涡轮转子叶片表面的技术。

背景技术：

将认识到的是，燃烧或燃气涡轮发动机("燃气轮机")包括压缩机、燃烧器和涡轮。压缩机和涡轮区段大体上包括沿轴向成级堆叠的成排的叶片。各级包括固定的一排沿周向间隔开的定子叶片，以及围绕中心涡轮轴线旋转的一排转子叶片。在操作中，压缩机转子叶片大体上围绕中心轴线旋转，且与定子叶片一齐作用来压缩空气流。压缩空气供应然后用于燃烧器中来燃烧燃料供应。来自燃烧的所得的热膨胀气流(即，工作流体)膨胀穿过发动机的涡轮区段。工作流体流过涡轮引起转子叶片旋转。转子叶片连接到中心轴上，以便转子叶片的旋转使轴旋转。轴还可连接到压缩机内的转子叶片上。因此，燃料中含有的能量可转换成旋转轴的机械能，其例如可用于旋转压缩机的转子叶片使得产生燃烧所需的压缩空气供应，以及发电机的线圈来生成电力。

在燃气轮机行业中，需要先进技术来以成本效益合算的方式满足所需的功率输出要求。在燃气轮机的操作期间，压缩机和涡轮两者的叶片经历来自多种来源的破坏，包括来自长期经历热的蠕变、来自疲劳的裂纹和应力，以及来自存在于流过燃气轮机的空气中的外来灰尘颗粒和其它材料的叶片表面中的划伤。这些破坏事件在叶片的表面中引入了变形，伴随着降低总体效率和增加在期望输出下操作的涡轮系统所需的燃料消耗。

为了解决叶片表面破坏的问题，涡轮发动机有时从操作中除去，拆卸且检查来确保叶片适当地起作用。这种检查的主要组成部分通常包括各个叶片的表面的目视检查，查看破坏标记，包括变形、撕裂、裂口、孔、裂纹和任何其它缺陷。这种检查针对各个叶片的各个表面人工地执行，在维护叶片的过程中引入了大量误差和易变性。此外，对于产生有意义的结果的检查过程，其需要在时间和劳动资源两者中的大量投入。总体上，费力的常规检查过程与此检查期间的误差概率组合，共同地促成了更频繁且更长的发动机停机时间和故障事件的提高的风险。如将认识到的是，这些问题对燃气轮机的操作和维护增加了显著的成本。改善涉及燃气轮机叶片的检查过程的方面的系统和方法将是市场上需要的。

技术实现要素：

因此，本申请描述了一种用于针对表面特征检查转子叶片的表面的系统。系统可包括具有可动臂和安装在可动臂上的扫描仪的组件。成排的转子叶片(arowofrotorblades)可定位在组件附近来检查。成排的转子叶片可包括围绕中心轴线沿周向间隔开的多个转子叶片。成排的转子叶片和组件可关于彼此移动，以便使成排的转子叶片关于组件转位(index)。

本申请还描述了一种用于检查安装在转子盘上的转子叶片的表面的方法。该方法可包括：按期望定位组件，其包括安装在转子叶片附近的可动臂上的扫描仪；旋转转子盘，以便使转子叶片关于组件转位；经由可动臂使扫描仪在转位位置与扫描位置之间可控地移动；以及在扫描仪处于转位位置(indexingposition)时扫描转子叶片的表面。

技术方案1.一种用于针对表面特征检查转子叶片的表面的系统，所述系统包括：

包括可动臂和安装在所述可动臂上的扫描仪的组件；以及

按期望定位在所述组件附近用于检查的成排的转子叶片，所述排至少包括围绕中心轴线沿周向间隔开的多个所述转子叶片；

其中，所述成排的转子叶片和所述组件中的至少一者关于另一者移动，以便使所述成排的转子叶片关于所述组件转位。

技术方案2.根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括具有外周的转子盘，所述成排的转子叶片中的转子叶片安装在所述外周上；

其中，所述转子叶片中的各个包括限定在凹入的压力侧面与沿侧向相对的凸出的吸入侧面之间的翼型件，所述压力侧面和所述吸入侧面在相对的前缘与后缘之间沿轴向延伸，且在外侧末梢与构造成将所述转子叶片安装到所述转子盘上的根部的平台之间沿径向延伸；以及

用于检查的所述表面包括以下至少一者：所述翼型件的压力侧面；所述翼型件的吸入侧面；所述翼型件的外侧末梢；以及所述平台。

技术方案3.根据技术方案2所述的系统，其特征在于，所述成排的转子叶片包括多个相邻成对的所述转子叶片；以及

其中间隙形成在相邻成对的所述转子叶片中的各对的翼型件之间，所述间隙限定为：

在周向上在所述相邻成对的转子叶片的压力侧面与吸入侧面之间；

在径向上在所述相邻成对的转子叶片的平台与连接所述相邻成对的转子叶片的外侧末梢的基准平面之间；以及

在轴向上在连接所述相邻成对的转子叶片的前缘的基准平面与连接所述相邻成对的转子叶片的后缘的基准平面之间。

技术方案4.根据技术方案3所述的系统，其特征在于，所述可动臂构造成使所述扫描仪在转位位置与扫描位置之间可控地移动，其中：

所述转位位置包括形成在所述相邻成对的转子叶片之间的其中任何一个所述间隙外的位置；以及

所述扫描位置包括形成在所述相邻成对的转子叶片之间的其中一个所述间隙内的位置。

技术方案5.根据技术方案4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括连接到所述转子盘上来用于使所述成排的转子叶片围绕所述中心轴线旋转的齿轮机构；

其中，所述组件包括所述可动臂附接到其上的静止底座，以及使所述成排的转子叶片关于所述组件转位包括经由所述齿轮机构旋转所述转子盘。

技术方案6.根据技术方案5所述的系统，其特征在于，所述相邻成对的转子叶片中的各对的翼型件的外侧末梢限定所述间隙的外侧口；

其中，在所述扫描仪在所述转位位置与所述扫描位置之间的移动中，所述可动臂使所述扫描仪穿过所述间隙的外侧口；以及

所述齿轮机构包括所述转子盘安装在其上的轴，所述轴包括所述转子盘在操作期间安装在其上的燃气涡轮发动机的中心轴。

技术方案7.根据技术方案5所述的系统，其特征在于，所述表面特征包括撕裂、裂口、孔、裂缝、凹坑、蠕变伸长和变形中的至少一者；以及

所述可动臂包括可收缩的臂，

其中，所述齿轮机构包括所述转子盘安装在其上的轴，所述轴包括所述转子盘作为在操作期间安装在其上的燃气涡轮发动机的中心轴的单独的轴。

技术方案8.根据技术方案5所述的系统，其特征在于，所述扫描仪还包括光源，所述光源包括以下至少一者：结构光源、激光光源和可见光源。

技术方案9.根据技术方案8所述的系统，其特征在于，所述扫描仪还包括接近传感器，其包括红外接近传感器、涡流接近传感器、电容接近传感器、光电接近传感器和电感接近传感器中的至少一者；以及

其中，所述接近传感器构造成有助于定位在所述转位位置与所述扫描位置之间移动的所述扫描仪。

技术方案10.根据技术方案8所述的系统，其特征在于，所述成排的转子叶片由所述齿轮机构的转位包括旋转周期与静止周期交替的间断旋转；以及

其中，所述可动臂构造成关于所述间断旋转操作，使得所述扫描仪在所述旋转周期期间定位在所述转位位置处，且在所述静止周期期间定位在所述扫描位置处。

技术方案11.根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述扫描仪可旋转地安装在所述可动臂上；以及

其中，在到达所述扫描位置时，所述扫描仪构造成旋转至少一次，以调整所述扫描仪的目标，使得在所述扫描仪处于所述扫描位置时扫描所述转子叶片的表面中的多个表面。

技术方案12.根据技术方案11所述的系统，其特征在于，在所述扫描仪处于所述扫描位置时扫描所述表面中的多个表面包括所述相邻成对的转子叶片中的一对的第一转子叶片的压力侧和所述相邻成对的转子叶片中的所述一对的第二转子叶片的吸入侧。

技术方案13.根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述扫描仪包括对准多个方向的多个扫描仪，以用于在所述扫描仪处于所述扫描位置时同时地扫描具有其中一个所述间隙的所述转子叶片的多个表面。

技术方案14.根据技术方案13所述的系统，其特征在于，在所述扫描仪处于所述扫描位置时同时地扫描的所述表面中的多个表面包括所述相邻成对的转子叶片中的一对的第一转子叶片的压力侧和所述相邻成对的转子叶片中的所述一对的第二转子叶片的吸入侧。

技术方案15.根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括多个所述组件，使得第一组件包括第一可动臂和第一扫描仪，以及第二组件包括第二可动臂和第二扫描仪；

其中，所述第一组件构造成同时地扫描所述间隙中的第一个中的一个表面，而所述第二组件扫描所述间隙中的第二个中的一个表面。

技术方案16.根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括可操作地连接到所述组件上的计算机，其中所述计算机构造成：

分析在由所述扫描仪扫描时的关于所述表面的表面特征的输入；

计算在来自所述扫描仪的输入与基准叶片表面之间的差异；以及

将在来自所述扫描仪的输入与所述基准叶片表面之间的差异与预定阈值相比较。

技术方案17.根据技术方案16所述的系统，其特征在于，所述计算机进一步构造成：

给定所述差异相对于所述预定阈值的比较，确定所述表面上的修理区域和针对各个修理区域的修理类型；

产生报告，其包括关于对应于其的每个所述修理类型的修理区域的修理的预计的性能特征；以及

输出所述报告至系统用户。

技术方案18.根据技术方案4所述的系统，其特征在于，所述组件包括所述可动臂附接到其上的可动底座，以及使所述成排的转子叶片关于所述组件的转位包括使所述可动底座围绕所述成排的转子叶片的外周移动。

技术方案19.一种针对表面特征检查安装在转子盘上的转子叶片的表面的方法，所述方法包括以下步骤：

按期望定位组件，所述组件包括安装在所述转子叶片附近的可动臂上的扫描仪；

旋转所述转子盘，以便使所述转子盘关于所述组件转位；

经由所述可动臂使所述扫描仪在转位位置与扫描位置之间可控地移动，其中：

所述转位位置包括形成在所述相邻成对的转子叶片之间的所述间隙中的任一个之外的位置；并且

所述扫描位置包括形成在所述相邻成对的转子叶片之间的所述间隙中的一个之内的位置；以及

在所述扫描仪保持所述转位位置时扫描所述转子叶片的表面。

技术方案20.根据技术方案19所述的方法，其特征在于，所述转子叶片中的各个包括限定在凹入的压力侧面与沿侧向相对的凸出的吸入侧面之间的翼型件，所述压力侧面和所述吸入侧面在相对的前缘与后缘之间沿轴向延伸，且在外侧末梢与构造成将所述转子叶片安装到所述转子盘上的根部的平台之间沿径向延伸；以及

其中，用于检查的所述表面包括以下至少一者：所述翼型件的压力侧面；所述翼型件的吸入侧面；所述翼型件的外侧末梢；以及所述平台。

技术方案21.根据技术方案20所述的方法，其特征在于，所述转子叶片包括多个相邻成对的所述转子叶片；以及

其中，间隙形成在相邻成对的所述转子叶片中的各对的翼型件之间，所述间隙限定为：

在周向上在所述相邻成对的转子叶片的压力侧面与吸入侧面之间；

在径向上在所述相邻成对的转子叶片的平台与连接所述相邻成对的转子叶片的外侧末梢的基准平面之间；以及

在轴向上在连接所述相邻成对的转子叶片的前缘的基准平面与连接所述相邻成对的转子叶片的后缘的基准平面之间；并且

其中，在所述转位位置与所述扫描位置之间受控地移动所述扫描仪中，所述可动臂使所述扫描仪穿过连接所述相邻成对的转子叶片的外侧末梢的基准平面。

技术方案22.根据技术方案21所述的方法，其特征在于，所述扫描仪还包括结构光源；

其中，旋转所述转子盘包括旋转周期与静止周期交替的间断旋转；以及

其中经由所述可动臂使所述扫描仪在所述转位位置与所述扫描位置之间受控移动包括：按所述间断旋转对所述移动定时，使得所述扫描仪包括在所述旋转周期期间的转位位置和在所述静止周期期间的扫描位置。

技术方案23.一种用于针对表面特征检查转子叶片(14,16)的表面的系统，所述系统包括：

包括可动臂(42)和安装在所述可动臂(42)上的扫描仪(41)的组件；以及

按期望定位在所述组件附近用于检查的成排的转子叶片(14,16)，所述排至少包括围绕中心轴线(19)沿周向间隔开的多个所述转子叶片(14,16)；

其中，所述成排的转子叶片(14,16)和所述组件中的至少一者关于另一者移动，以便使所述成排的转子叶片(14,16)关于所述组件转位。

技术方案24.根据技术方案23所述的系统，其特征在于，所述系统还包括具有外周的转子盘(40)，所述成排的转子叶片(14,16)中的转子叶片(14,16)安装在所述外周上；

其中，所述转子叶片(14,16)中的各个包括限定在凹入的压力侧面(26)与沿侧向相对的凸出的吸入侧面(27)之间的翼型件(25)，所述压力侧面(26)和所述吸入侧面(27)在相对的前缘(28)与后缘(29)之间沿轴向延伸，且在外侧末梢(31)与构造成将所述转子叶片(14,16)安装到所述转子盘(40)上的根部(21)的平台(24)之间沿径向延伸；并且

用于检查的所述表面包括以下至少一者：所述翼型件(25)的压力侧面(26)；所述翼型件(26)的吸入侧面(27)；所述翼型件(25)的外侧末梢(31)；以及所述平台(24)；

所述成排的转子叶片(14,16)包括多个相邻成对的所述转子叶片(14,16)；并且

间隙(46)形成在相邻成对的所述转子叶片(14,16)中的各对的翼型件(25)之间，所述间隙(46)限定为：

在周向上在所述相邻成对的转子叶片(14,16)的压力侧面(26)与吸入侧面(27)之间；

在径向上在所述相邻成对的转子叶片(14,16)的平台(24)与连接所述相邻成对的转子叶片(14,16)的外侧末梢(31)的基准平面之间；以及

在轴向上在连接所述相邻成对的转子叶片(14,16)的前缘(28)的基准平面与连接所述相邻成对的转子叶片(14,16)的后缘(29)的基准平面之间。

技术方案25.根据技术方案24所述的系统，其特征在于，所述可动臂(42)构造成使所述扫描仪(41)在转位位置与扫描位置之间可控地移动，其中：

所述转位位置包括形成在所述相邻成对的转子叶片(14,16)之间的其中任何一个所述间隙(46)之外的位置；以及

所述扫描位置包括形成在所述相邻成对的转子叶片(14,16)之间的其中一个所述间隙(46)之内的位置。

技术方案26.根据技术方案25所述的系统，其特征在于，所述系统还包括连接到所述转子盘(40)上来用于使所述成排的转子叶片(14,16)围绕所述中心轴线旋转的齿轮机构(47)；

其中，所述组件包括所述可动臂(42)附接到其上的静止底座(55)，以及使所述成排的转子叶片(14,16)关于所述组件转位包括经由所述齿轮机构(47)旋转所述转子盘(40)。

技术方案27.根据技术方案26所述的系统，其特征在于，所述相邻成对的转子叶片(14,16)中的各对的翼型件(25)的外侧末梢(31)限定所述间隙(46)的外侧口(48)；

其中，在所述扫描仪(41)在所述转位位置与所述扫描位置之间的移动中，所述可动臂(42)使所述扫描仪(41)穿过所述间隙(46)的外侧口(48)；以及

所述齿轮机构(47)包括所述转子盘(40)安装在其上的轴，所述轴包括所述转子盘(40)在操作期间安装在其上的燃气涡轮发动机(10)的中心轴。

技术方案28.根据技术方案26所述的系统，其特征在于，所述表面特征包括撕裂、裂口、孔、裂缝、凹坑、蠕变伸长和变形中的至少一者；以及

所述可动臂(42)包括可收缩的臂(42)，

其中，所述齿轮机构(47)包括所述转子盘(40)安装在其上的轴，所述轴包括所述转子盘(40)作为在操作期间安装在其上的燃气涡轮发动机(10)的中心轴的单独的轴。

技术方案29.根据技术方案26所述的系统，其特征在于，所述扫描仪(41)包括光源，所述光源包括以下至少一者：结构光源、激光光源和可见光源。

技术方案30.根据技术方案29所述的系统，其特征在于，所述扫描仪(41)还包括接近传感器，其包括红外接近传感器、涡流接近传感器、电容接近传感器、光电接近传感器和电感接近传感器中的至少一者；以及

其中，所述接近传感器构造成有助于定位在所述转位位置与所述扫描位置之间移动的所述扫描仪(41)。

技术方案31.根据技术方案29所述的系统，其特征在于，所述成排的转子叶片(14,16)由所述齿轮机构(47)的转位包括旋转周期与静止周期交替的间断旋转；以及

其中，所述可动臂(42)构造成关于所述间断旋转操作，使得所述扫描仪(41)在所述旋转周期期间定位在所述转位位置处，且在所述静止周期期间定位在所述扫描位置处。

技术方案32.根据技术方案31所述的系统，其特征在于，所述扫描仪(41)可旋转地安装在所述可动臂(42)上；

其中，在到达所述扫描位置时，所述扫描仪(41)构造成旋转至少一次，以调整所述扫描仪(41)的目标，使得在所述扫描仪(41)处于所述扫描位置时扫描所述转子叶片(14,16)的表面中的多个表面；以及

其中，在所述扫描仪(41)处于所述扫描位置时扫描的所述表面中的多个表面包括所述相邻成对的转子叶片(14,16)中的一对的第一转子叶片(14,16)的压力侧(26)和所述相邻成对的转子叶片(14,16)中的所述一对的第二转子叶片(14,16)的吸入侧(27)。

技术方案33.根据技术方案31所述的系统，其特征在于，所述扫描仪(41)包括对准多个方向的多个扫描仪，以用于在所述扫描仪(41)处于所述扫描位置时同时地扫描具有其中一个所述间隙(46)的所述转子叶片(14,16)的多个表面；以及

其中，在所述扫描仪(41)处于所述扫描位置时同时地扫描的所述表面中的多个表面包括所述相邻成对的转子叶片(14,16)中的一对的第一转子叶片(14,16)的压力侧(26)和所述相邻成对的转子叶片(14,16)中的所述一对的第二转子叶片(14,16)的吸入侧(27)。

技术方案34.根据技术方案31所述的系统，其特征在于，所述系统还包括可操作地连接到所述组件上的计算机(50)，其中所述计算机构造成：

分析在由所述扫描仪(41)扫描时的关于所述表面的表面特征的输入；

计算在来自所述扫描仪(41)的输入与基准叶片表面之间的差异；以及

将在来自所述扫描仪(41)的输入与所述基准叶片表面之间的差异与预定阈值相比较。

技术方案35.一种针对表面特征检查安装在转子盘(40)上的转子叶片(14,16)的表面的方法，所述方法包括以下步骤：

按期望定位组件，所述组件包括安装在所述转子叶片(14,16)附近的可动臂(42)上的扫描仪(41)；

旋转所述转子盘(40)，以便使所述转子盘(14,16)关于所述组件转位；

经由所述可动臂(42)使所述扫描仪(41)在转位位置与扫描位置之间可控地移动，其中：

所述转位位置包括形成在所述相邻成对的转子叶片(14,16)之间的间隙(46)之外的位置；以及

所述扫描位置包括形成在所述相邻成对的转子叶片(14,16)之间的所述间隙(46)中的一个之内的位置；以及

在所述扫描仪(41)保持所述转位位置时扫描所述转子叶片(14,16)的表面；

其中，所述转子叶片(14,16)中的各个包括限定在凹入的压力侧面(26)与沿侧向相对的凸出的吸入侧面(27)之间的翼型件(25)，所述压力侧面(26)和所述吸入侧面(27)在相对的前缘(28)与后缘(29)之间沿轴向延伸，且在外侧末梢(31)与构造成将所述转子叶片(14,16)安装到所述转子盘(40)上的根部(21)的平台(24)之间沿径向延伸；以及

用于检查的所述表面包括以下至少一者：所述翼型件(25)的压力侧面(26)；所述翼型件(25)的吸入侧面(27)；所述翼型件(25)的外侧末梢(31)；以及所述平台(24)。

技术方案36.根据技术方案35所述的方法，其特征在于，所述转子叶片(14,16)包括多个相邻成对的所述转子叶片(14,16)；以及

其中，所述间隙(46)形成在相邻成对的所述转子叶片(14,16)中的各对的翼型件(25)之间，所述间隙(46)限定为：

在周向上在所述相邻成对的转子叶片(14,16)的压力侧面(26)与吸入侧面(27)之间；

在径向上在所述相邻成对的转子叶片(14,16)的平台(24)与连接所述相邻成对的转子叶片(14,16)的外侧末梢(31)的基准平面之间；以及

在轴向上在连接所述相邻成对的转子叶片(14,16)的前缘(28)的基准平面与连接所述相邻成对的转子叶片(14,16)的后缘(29)的基准平面之间；并且

其中，在所述转位位置与所述扫描位置之间受控地移动所述扫描仪(41)中，所述可动臂(42)使所述扫描仪(41)穿过连接所述相邻成对的转子叶片(14,16)的外侧末梢(31)的基准平面。

技术方案37.根据技术方案36所述的方法，其特征在于，所述扫描仪(41)还包括结构光源；

其中，旋转所述转子盘(40)包括旋转周期与静止周期交替的间断旋转；以及

经由所述可动臂(42)使所述扫描仪(41)在所述转位位置与所述扫描位置之间受控移动包括：按所述间断旋转对所述移动定时，使得所述扫描仪(41)包括在所述旋转周期期间的转位位置和在所述静止周期期间的扫描位置。

本申请的这些及其它特征将在结合附图和所附权利要求时通过查阅优选实施例的以下详细描述而变得清楚。

附图说明

通过连同附图仔细研究本发明的示例性实施例的以下更详细的描述，将更完整地理解和认识到本发明的这些和其它特征，在附图中：

图1为根据本申请的实施例的具有可检查的叶片的示例性燃气轮机的示意图；

图2为图1的燃气轮机的压缩机区段的截面视图；

图3为图1的燃气轮机的涡轮区段的截面视图；

图4为根据本发明的实施例的适用于检查的示例性涡轮叶片的侧视图；

图5示出了根据本发明的示例性实施例的用于检查燃气轮机的叶片的系统的示意图；

图6示出了根据本发明的备选实施例的用于检查燃气轮机的叶片的系统的示意图；

图7示出了根据本发明的备选实施例的用于检查燃气轮机的叶片的系统的示意图；以及

图8示出了根据本发明的实施例的用于检查燃气轮机的叶片的示例性方法。

零件清单：

10燃气轮机

11轴向压缩机

12涡轮

13燃烧器

19中心轴线

14压缩机转子叶片

15压缩机定子叶片

16涡轮转子叶片

17涡轮定子叶片

21根部

22燕尾部

23柄

24平台

25翼型件

26压力侧面

27吸入侧面

28前缘

29后缘

31外侧末梢

39检查系统

40转子盘

41扫描仪

42可动臂

43光

45(转子叶片的)排

46间隙

47齿轮机构

48外侧口

50计算机

52监视器

53图像

55底座。

具体实施方式

本发明的方面和优点在以下描述中提出，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明学习到。现在将详细参照本发明的实施例，其一个或多个实例在附图中示出。该详细描述使用了数字标号来表示附图中的特征。附图中相似或类似的标记可用于表示本发明的实施例的相似或类似的部分。如将认识到那样，各个实例均通过阐释本发明而非限制本发明的方式提供。实际上，本领域的技术人员将清楚的是，可在本发明中制作出改型和变型，而不会脱离其范围或精神。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例上以产生又一个实施例。因此，期望本发明覆盖归入所附权利要求和其等同物的范围内的此类改型和变型。将理解的是，本文提出的范围和极限包括位于规定极限内的所有子范围，包括极限自身，除非另外规定。此外，某些用语选择成描述本发明及其构件子系统和部分。在可能的情况下，这些用语基于技术领域中常用用语来选择。另外，将认识到是的，此用语通常存在不同的解释。例如，本文中了称为单个构件的可在别处称为由多个固件构成，或本文中可称为包括多个构件的可在别处称为单个构件。在本发明的范围的理解中，应当不仅注意使用的特定用语，而且注意所附描述和上下文，以及引用和描述的构件的结构、构造、功能和/或使用，包括用语涉及多个图且当然所附权利要求中的用语的准确使用的方式。此外，尽管以下实例关于某些类型的燃气轮机或涡轮发动机提出，但本发明的技术还可适用于相关技术领域中的普通技术人员将理解到的其它类型的涡轮发动机。

给定燃气轮机操作的性质，若干描述性用语可在本申请各处使用来阐释发动机和/或包括在其中的若干子系统或构件的功能，且可证明有益的是在本部分开始处限定这些用语。因此，这些用语及其定义如下(除非另外规定)。用语"前"和"后"或"向后"在无进一步具体化的情况下是指关于燃气轮机的定向的方向。即，"前"是指发动机的前端或压缩机端，而"后"或"后方"是指发动机的后端或涡轮端。将认识到的是，这些用语中的各个可用于指出发动机内的移动或相对位置。用语"下游"和"上游"用于指出关于移动穿过其的总体流动方向的特定导管内的位置。(将认识到的是，这些用语提到了正常操作期间关于预计流动的方向，这应当对于本领域的任何普通技术人员是显而易见的。)用语"下游"是指流体流过特定导管的方向，而"上游"是指与之相反的方向。因此，例如，在空气移动穿过压缩机示开始且然后在燃烧器内和外变为燃烧气体的穿过燃气轮机的主工作流体流可描述为在上游位置处朝压缩机的上游或前端开始，且在下游位置处朝涡轮的下游或后端终止。

此外，用语"转子叶片"在无进一步具体化的情况下表示压缩机或涡轮的旋转叶片，其包括压缩机转子叶片和涡轮转子叶片两者。用语"定子叶片"在无进一步具体化的情况下是指压缩机或涡轮的静止叶片，其包括压缩机定子叶片和涡轮定子叶片两者。用语"叶片"将在本文中用于表示任一类型的叶片。因此，在无进一步具体化的情况下，用语"叶片"包括所有类型的涡轮发动机叶片，包括压缩机转子叶片、压缩机定子叶片、涡轮转子叶片和涡轮定子叶片。此外，描述性或独立的用语"叶片表面"可表示任何类型的涡轮或压缩机叶片，且可包括叶片的任何或所有部分，包括吸入侧面、压力侧面、叶片末梢、叶片护罩、平台、根部和柄。

最后，给定围绕中心公共轴线的压缩机和涡轮的构造，以及许多燃烧器类型共有的圆柱形构造，本文中可使用描述关于轴线的位置的用语。在此方面，将认识到的是，用语"径向"是指垂直于轴线的移动或位置。与此相关的是，可能需要其描述离中心轴线的相对距离。在此情况下，例如，如果第一构件位于比第二构件更接近中心轴线，则第一构件将描述为第二构件的"径向内侧"或"内侧"。另一方面，如果第一构件位于比第二构件更远离中心轴线，则第一构件将在本文中描述为第二构件的"径向外侧"或"外侧"。此外，如将认识到那样，用语"轴向"是指平行于轴线的移动或位置。最终，用语"周向"是指围绕轴线的移动或位置。如所述，尽管这些用语可关于延伸穿过发动机的压缩机和涡轮区段的公共中心轴线应用，但这些用语还可关于发动机的其它构件或子系统使用。

作为背景，现在参看图1至图3，示出了示例性燃气轮机，其中可使用本申请的实施例。本领域的技术人员将理解的是，本发明不限于此类使用。如所述，本发明可用于燃气轮机，如用于发电和飞机的发动机、蒸汽涡轮发动机和其它类型的旋转发动机。提供的实例不意在限于涡轮发动机的类型。图1为燃气轮机10的示意图。大体上，燃气轮机通过从压缩空气流中的燃料燃烧产生的加压热气流获得的能量操作。如图1中所示，燃气轮机10可构造有轴向压缩机11，其由公共轴或转子机械地联接到下游的涡轮区段或涡轮12上，且燃烧器13定位在压缩机11与涡轮12之间。如图1中所示，燃气轮机可围绕公共中心轴线19形成。

图2示出了可用于图1的燃气轮机10中的示例性多级轴向压缩机11的视图。如图所示，压缩机11可具有多个级，其中各个包括成排的压缩机转子叶片14，以及成排的压缩机定子叶片15。因此，第一级可包括围绕中心轴旋转的成排的压缩机转子叶片14，后接在操作期间保持静止的成排的压缩机定子叶片15。图3示出了可用于图1的燃气轮机的示例性涡轮区段或涡轮12的局部视图。涡轮12也可包括多个级。示出了三个示例性级，但可存在更多或更少的。各个级均可包括多个涡轮喷嘴或定子叶片17，其在操作期间保持静止，后接多个涡轮轮叶或转子叶片16，其在操作期间围绕轴旋转。涡轮定子叶片17大体上沿周向与彼此间隔开，且围绕旋转轴线固定到外壳上。涡轮转子叶片16可安装在涡轮轮体或转子盘(未示出)上来围绕轴(未示出)旋转。将认识到的是，涡轮定子叶片17和涡轮转子叶片16位于穿过涡轮12的热气体通路或工作流体流动通路中。工作流体流动通路内的燃烧气体或工作流体的流动方向由箭头指出。

在一个操作实例中，压缩机转子叶片14在轴向压缩机11内的旋转可压缩空气流。在燃烧器13中，在压缩空气与燃料混合且点燃时可释放能量。来自燃烧器13的所得的热气体或工作流体的流然后在涡轮转子叶片16上引导，这引起涡轮转子叶片16围绕轴旋转。以此方式，工作流体流的能量转变成旋转叶片和旋转轴(给定转子叶片与轴之间的连接)的机械能。机械能然后可用于驱动压缩机转子叶片14的旋转，使得产生压缩空气的所需供应，且例如还使发电机发电。

出于背景目的，图4提供了其上可实施本发明的方面的示例性压缩机转子叶片14的视图。将认识到的是，本发明可用在涡轮和压缩机两者内的其它类型的叶片上，且图4的示例性叶片主要提供为示出和描述基本叶片结构和相关子构件。如图所示，转子叶片14可包括根部21，其通过根部21附接到转子盘上。例如，根部21可包括构造成安装在转子盘的周界中的对应燕尾槽口中的燕尾部22。根部21还可包括柄23，其在燕尾部22与平台24之间延伸。如图所示，平台24设置在根部21与从其延伸的翼型件25之间的接合处。翼型件25可构造成限定穿过压缩机11的流动通路的内侧边界的一部分。将认识到的是，翼型件25为转子叶片14的主动构件(activecomponent)，其与穿过压缩机11的工作流体流相互作用。如所述，尽管该实例的叶片为压缩机转子叶片14，但将认识到的是，除非另外规定，则本发明还可应用于燃气轮机10内的其它类型的叶片，包括涡轮转子叶片16。将理解的是，转子叶片14的翼型件25可包括分别在相对的前缘28与后缘29之间沿轴向延伸的凹入的压力侧面26和沿周向或沿侧向相对的凸出的吸入侧面27。侧面26和27还沿径向方向从平台24延伸至翼型件25的外侧末梢31。

根据本发明的方面，图5示出了用于检查用于燃气涡轮发动机中的叶片的表面的示例性检查系统39的图示。系统39可包括成排45的转子叶片，图示中仅包括其中的三个。为了举例，排45将论述为成排的压缩机转子叶片14，但涡轮转子叶片16也可以以相同方式定位和扫描。成排45的转子叶片14可关于作为整体的涡轮发动机处于拆卸状态，但排45内的转子叶片14可保持在相对于转子盘40的组装状态中。即是说，构成排45的转子叶片14可保持附接到转子盘40上。如示意性所示，根据优选实施例的转子盘40由齿轮机构47接合。按提供的箭头，齿轮机构47可控地围绕中心轴线旋转排45。以此方式，如将看到那样，转子盘40可以以预定方式旋转，以便使安装在其上的转子叶片14按期望转位穿过检查系统39。根据某些实施例，旋转的转子盘40从燃气涡轮发动机的轴除去或解除接合，且安装在齿轮机构47上。根据其它实施例，转子盘40保持安装在发动机的轴上，且在轴上时旋转。在此情况中，轴可看作为齿轮机构47的一部分。如将认识到的那样，齿轮机构47可通过经由旋转转子盘40安装在其上的轴而旋转转子盘40来操作。

如将认识到的那样，排45包括形成在各对相邻的转子叶片14之间的间隙46。这些间隙46中的各个均沿周向限定在一个相邻转子叶片14的压力侧面26与另一个的吸入侧面27之间。在径向上，间隙46可限定在相邻转子叶片14的抵靠平台24与形成在相邻叶片的外侧末梢31之间的基准平面之间。如将理解那样，该基准平面可标为间隙46的外侧口48。最后，关于轴向大小，间隙46可描述为限定在连接相邻转子叶片14的前缘28的基准平面与连接相邻转子叶片14的后缘的相对的基准平面之间。

系统39可包括附接到可动臂42上的扫描仪41。如图所示，扫描仪41可连接到可动臂或臂42的末端上。臂42的相对端可连接到静止或可动底座55上。根据某些实施例，可动臂42可构造成收缩臂。系统还可包括计算机50，其与扫描仪41电子地通信且控制臂42的移动。可动臂42可构造成使扫描仪41在转位位置与扫描位置之间可动地移动。如将认识到的那样，转位位置为在形成于相邻成对转子叶片14中的一对之间的间隙46外侧的位置，而扫描位置为在相邻成对转子叶片14之间形成的一个间隙46内侧的位置。如将认识到的那样，扫描位置旨在执行扫描，而转位位置用于从间隙46除去扫描仪41和臂42组件，以允许在组件与成排的转子叶片14之间的相对移动，而不破坏扫描仪41。

在本构造中，扫描仪41可投射光43到间隙46内的叶片表面上，且可探测到间隙46内的叶片表面上的光43的投射。扫描仪41可构造成针对表面缺陷和其它特征扫描叶片，如，叶片表面撕裂、裂口、孔、裂纹、凹坑、蠕变和变形。作为优选，如图所示，扫描仪41可包括相对或目标不同的扫描仪，其构造成同时地扫描两个不同的叶片表面。即是说，扫描仪41可构造成使得其同时地扫描形成间隙46的相邻叶片41中的一个的压力侧26和相邻叶片14中的另一个的吸入侧。作为备选，扫描仪41可旋转地安装到可动臂42上。

由扫描仪41投射的光43可用于详细描出转子叶片14的扫描表面的轮廓，这可用于探测形成在其上的任何缺陷或瑕疵。根据某些实施例，扫描仪41的光43可为结构光(structuredlight)的形式，其在投射到叶片表面上时将其形状从原始像素阵列变为扭曲的像素阵列。在另一个实施例中，由扫描仪41投射的光43可为激光。在又一个实施例中，由扫描仪41投射的光43可为可见光。

根据某些优选实施例，扫描仪41还可包括接近传感器，以识别扫描仪相对于间隙46内的一个叶片表面的位置。如将认识到那样，接近传感器可有助于将扫描仪41定位在间隙46内，以用于其中的准确表面扫描。接近传感器可包括任何常规接近传感器，其例如发射电磁场，且探测电磁场内的周围物体引起的场的变化。接近传感器可使用感测电路来探测发射的电磁场中的这些变化，且将它们发射到系统39的其它部分。通过举例而非限制，接近传感器可包括一个或多个接近传感器，包括红外线、涡流、电容、光电或电感接近传感器。

臂41可构造成提供便于改变扫描仪41的位置且作为扫描仪41与底座55之间的连接结构的机构。扫描仪41可在其上的任何位置附接到臂42上。根据某些优选实施例，臂42可伸缩地或另外地收缩和延伸至预定长度，其将传感器41交替地置于间隙46内和其外。臂42可包括期望的间距或角来允许扫描过程期间可扫描的许多类型的叶片表面的适当采集(capture)。根据某些优选实施例，臂42可包括沿其长度的一个或多个接头，以改善定位中的可操纵性和灵活性。

根据优选实施例，成排的转子叶片14通过齿轮机构47的转位可包括间断旋转，其中旋转周期与静止周期交替。在此情况下，如将认识到那样，可动臂42可构造成关于间断旋转的时间操作，使得扫描仪41在旋转周期期间保持转位位置，且在静止周期期间保持扫描位置。

底座55可连接到包含扫描仪41的臂42上，且可经由线缆或其它手段(如，将允许无线连接)连接到计算机50上。底座55可调整其位置或高度来允许臂42沿叶片表面适当地定位扫描仪41。根据某些优选实施例，底座55还可能能够沿不同轴线按期望旋转。

计算机50可经由线缆或其它手段(如，将允许无线连接)连接到底座55上，且计算机50可执行从叶片表面接收到的来自扫描仪41的输入的分析。计算机50然后可计算在来自扫描仪41的输入与预定理想叶片表面之间的差异。计算机50然后可使用差异的预定阈值将在来自扫描仪42的输入与预定叶片表面轮廓之间的差异相比较。

在一些实施例中，计算机50可最终确定叶片表面是否需要修理，且可建议可能需要哪些修理。根据某些优选实施例，计算机50可经由线缆连接到监视器52上，且可显示扫描的叶片表面的图像53，如，三维图像。计算机50可在各个图像53上标记需要修理的区域，且可基于预定参数生成报告，预定参数例如但不限于描述效率、性能或在进行叶片表面的建议的修理状况之后可发生的其它选择的量度的预计变化。根据某些优选实施例，计算机50可产生输出文件，其可包含需要修理的叶片表面的检查图像。该过程可对于涡轮上的每个叶片表面重复，以将需要修理的每个表面采集到一个主输出文件中或任何数目的输出文件中。

在备选实施例中，如图6中所示，成排45的转子叶片可保持静止，同时装置包括一个或多个臂42附接到其上的可动底座55，其中底座55自身围绕涡轮旋转，且利用臂42和扫描仪41组件扫描各个叶片的表面。在另一个备选实施例中，如图7中所示，底座55可具有多个臂42，其分别包括扫描仪41，扫描仪41执行相同功能来读取多个位置处或沿成排45的转子叶片14的多个间隙46内的多个表面叶片。

图8为根据本发明的按照用于叶片表面检查的方法的示例性实施例的流程图。图8中的方法以特定顺序仅呈现为实例，且因此，方法的各种部分的顺序可互换，省略和/或重复，而不脱离本发明。

在初始步骤200处，待检查的成排45的转子叶片14可由齿轮机构47接合，齿轮机构47构造成使叶片14在预定速率下围绕中心轴线旋转。根据优选实施例，保持转子叶片14的转子盘40可接合至齿轮机构47，且在预定时间增量下可控地旋转。在步骤205处，根据已经论述的任何原理和构件，装置或检查系统39组件可按期望定位在成排45的转子叶片14附近。如已经所述，检查系统39可包括底座55，以及从底座55延伸的臂42和扫描仪41组件。此外，扫描仪41可定位在转位位置处，其为其中一个间隙46的外侧口48外侧的一个位置，如所述那样该间隙46形成在相邻成对转子叶片14之间。

在步骤210处，臂42可用于使扫描仪41延伸至扫描位置，其为扫描仪41位于形成在相邻转子叶片14之间的间隙46内的位置。如将认识到那样，在从转位位置移动到扫描位置中，扫描仪46可移动穿过间隙46的外侧口48，其如所述那样形成为连接相邻转子叶片14的翼型件25的外侧末梢31的基准平面。在步骤215处，在运动中时(从转位位置移动到扫描位置)或一旦静止(在到达扫描位置时)，扫描仪41可针对表面特征扫描相邻转子叶片14上的一个或多个叶片表面。根据备选实施例，扫描仪41可移动到第三位置来扫描其它叶片表面。一旦扫描完成，则在步骤220处，扫描仪41可收缩或返回转位位置。然后，在步骤225处，成排45的转子叶片14可旋转或转位，使得在完成时，扫描仪41将位于关于转子叶片14之间形成的不同的一个间隙46的转位位置。根据备选实施例，如将认识到那样，方法可构造成适应具有多个臂42和多个扫描仪41的检查系统39，以及成排45的转子叶片14保持静止且检查系统围绕成排45的转子叶片14旋转的构造。

在步骤230处，计算机50可分析从扫描仪41接收到输入。例如，计算机30可计算在来自扫描仪的输入(即，扫描结果)与预定理想叶片表面之间的差异。计算机50可将在来自扫描仪的输入与预定理想叶片表面之间的差异与预定阈值两比较。在步骤235处，计算机50可在可操作地联接到计算机50上的监视器52上构造和输出叶片表面的三维图像53。在步骤240处，计算机可指出确定为需要修理的叶片表面的区域。在步骤245处，计算机50然后可基于预定参数产生报告，预定参数例如可描述效率、性能或在进行叶片表面的建议修理之后可发生的其它量度的预计变化。最后，在步骤250处，计算机50可按照常规手段将报告输出至操作者。

如本领域的普通技术人员将认识到那样，上文关于若干示例性实施例描述的许多不同特征和构造可进一步有选择地应用来形成本发明的其它可能的实施例。为了简洁起见且考虑到本领域的普通技术的能力，各个可能的迭代在本文中未详细论述，但以下若干权利要求包含的所有组合和可能实施例旨在为本申请的一部分。此外，本领域的技术人员将从本发明的若干示例性实施例的以上描述构想出改善、变化和改型。本领域的技术内的此改善、变化和改型也旨在由所附权利要求覆盖。此外，将明白的是，前文仅涉及本发明的所述实施例，且本文中可作出许多变化和改型，而不脱离如由以下权利要求和其等同方案限定的本申请的精神和范围。