专利名称：确定透平构件缺陷的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种确定透平构件缺陷的方法，包括借助一个群辐射器探 头在构件要检查的表面区上发射和接收至少一个超声波信号的一些步骤。 此外，本发明还涉及一种用于确定透平构件缺陷的测量和评估设备，包括 一个群辐射器探头，用于在构件的一个要检查的表面区上发射和接收至少 一个超声波信号。
背景技术：
为了确定透平构件例如透平叶片的缺陷，原则上已知实施一种超声波 检查。然而，由于在这种构件中存在的几何结构，这种检查只可能非常有 限地实施并比较易出错误。
例如目前相应地斗企查透平叶片丁字形叶片4艮部上的固定孔只可能在叶 片拆卸后实施。
通过使用群辐射器技术、即相控阵技术(Phased Array Technique),无 需操作探头就可以在要检查的表面区内通过成像图示显示缺陷。这已经意 味是一种改进，因为尤其可以取消费时并因而高成本的拆卸和安装透平叶 片。也就是说，借助群辐射器技术可以改变辐射的超声波方向或可以改变 接收超声波的方向。
采用群辐射器技术例如可以对透平叶片预期的缺陷区实施可靠而迅速 地分析。在这里尤其可以识别裂紋，它们作为疲劳或振动裂紋是由于高的 机械、热或腐蚀性负荷形成的。
发明内容
现在按本发明将所述群辐射器技术作如下的改进将群辐射器探头分 成多个虛拟探头，然后将至少其中两个虚拟探头瞄准单个要检查的表面区 发射至少一个超声波信号。来自要检查的表面区的回波信号由按照本发明 所设置的两少两个虛拟探头接收。在这里，人们有利地采用脉冲-回波法，
因为采用此技术原则上可以特别精确地确定缺陷。
为此，按照本发明的测量和评估装置设有群辐射器探头，它分成多个 虛拟探头以及设有控制器，借助它可将至少其中两个虚拟探头瞄准单个要 检查的表面区分別发射和接收至少一个超声波信号。
通过用多个虚拟探头发射和接收超声波信号，可以说从许多视向观察 要检查的表面区。相应地，也使检查的结果更精确和更少出错。
特别有利的是按照本发明的群辐射器探头分成三个分别有尤其约24个 元件的虚拟探头。为此例如可以从一个总共有64个元件的探头出发，因此 它们按连接技术分成三个要独立控制的探头。
每个虚拟探头有利地例如通过相关超声仪的编程这样控制，即，使得 可以向要检测的表面区进行多次发射。优选地，由每个虛拟探头进行例如 200次发射，并相应地接收它们的回波信号。该发射在这里有利地以这样的 方式进行，即，使得该发射或发出的超声波信号在要检查的表面上摇动或 振荡。为此群辐射器探头可优选地设计为线性振荡器，它有数量尽可能多 的元件和/或一块可更换的闸板。
区上的测量结果，或通过与基准测量结果比较，完成在构件上可能的缺陷 的位置和/或形状的确定。在这里可以尤其特别准确地确定面积大小或缺陷 尺寸，因为通常至少其中一次探头摇动便已明确地检测到要确定的缺陷的 轮廓形状。
个要检查的表面区上的测量结果进行比较或相对于基准测量结果进行比 较，来确定在构件上缺陷的方位。这样一种在要检查的构件上尤其裂紋方 位的评估和识别以下列情况为基础通常按照本发明的摇动过程之一射入 裂紋中，而其他摇动过程可能基本上横向于其方向掠过裂紋摇动。
为了尽可能切合实际和通过相应的评估设备或人员特别容易地对按照 本发明瑜定的检查结果实施判断，特别有利的是将按照本发明的测量和评 估设备设置为，按成像方法生成所述至少两个虚拟探头测量结果的平面图 示。在这方面特别优选颜色编码地显示回波信号的振幅高度。这尤其可以 在B-Scan内实现，借助它可以平面显示测量结果。
下面借助示意图详细说明按照本发明用于确定透平构件缺陷的方法的 实施例和用于确定这种缺陷的本发明测量和评估设备的实施例。其中
图1表示按照本发明被检查的构件的第一透视图； 图2表示图l所示构件的第二透视图3表示三幅用于说明按照本发明的测量和评估设备的结构的原理图； 图4表示用图3所示测量和评估设备检查的测量结果的显示图；以及 图5表示在按照图1和图2的构件上的要检查的表面区。
具体实施例方式
图l表示透平叶片10，它规定安装在没有示出的透平轴上或透平的轮 盘上。此透平叶片10在透平运行时遭受高的热负荷以及还有高的机械负荷。
透平叶片10有一个设计为丁字形叶片根部具有一些片状接片的叶根 12,穿过这些接片制有固定孔14。基于上面已提及的负荷，尤其在固定孔 14上可能导致产生裂紋。
目前对于在拆卸状态的透平叶片10可以可靠地检查透平叶片10的这 种损伤。在安装状态下借助超声波技术进行检查，则只可能有限地实施并 比较易出错误。
为了改进检查，使用按Phased Array Technique的群辐射器探头，以及 这种探头位置固定地布置在透平叶片10和/或相关的轴旁。以这样的方式进 行所述的布置，即，使得能辐射在例如用一个圆圈表示在图5中的要检查 的表面区上。在这里不需要操作探头。
将在这里使用的、在图3中概略表示的测量和评估设备调整为，将其 群辐射器探头18分成三个虛拟探头20、 22和24。
这些虚拟探头20、 22和24中第一个，包括总共有64个元件的群辐射 器探头18中的元件1至24。按相应的方式，第二个虚拟探头22包括群辐 射器探头的元件21至44，以及第三个虚拟探头24包括群辐射器探头的元 件41至64。
所述各虚拟探头20、 22和24借助一个没有详细表示的控制器这样控 制，将它们的各个在本例中约200个辐射，借助线性振荡器摇动地发射在 要检查的表面区上，并接着接收回波信号。
一个虚拟探头所有辐射的回波信号然后显示在一个Bscan上并提供平 面图示的成像方法。在此图示中回波信号在其振幅高度方面颜色编码地显 示。这种显示通过在图4中描绘的Bscan图解用相应地相关的Ascan图解再 现。对应于每个虛拟探头显示自己的Bscan图解。
因此通过移动的虛拟探头，从不同的视角向(如在图5中用一个圓圈 举例标示的)预期缺陷区发声。这种由不同角度的发声允许确定缺陷或损 坏的方4立。
例如在图4的三个Bscan图解上可以看出，在那里用一个圆圏标出的 裂紋缺陷，尤其在用第二个和第三个虛拟探头22或24检查时被清楚地识 别出来，反之，用第一个虚拟探头则不被察觉。这可以使有关裂紋缺陷的 尺寸、准确的形状和尤其还有方向方面的结论相应地更准确。
总之，以此方式可以快速而可靠地检查上述构件以及更好地确定缺陷 尺寸、缺陷位置和缺陷方位。
此外，按照本发明的方法以及相关的测量和评估设备也可以有利地使 用在许多其他类型的构件上，对于这些构件在传统的超声波检查时用群辐 射器探头还存在一些困难。
权利要求
1.一种确定透平构件(10、12)缺陷的方法，包括借助群辐射器探头(18)发射和接收在构件(10、12)的要检查的表面区上至少一个超声波信号的步骤，其特征在于下列步骤-将群辐射器探头(18)分成多个虚拟探头(20、22、24)，以及-将至少其中两个虚拟探头(20、22、24)瞄准单个要检查的表面区发射和接收至少一个超声波信号。
2. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于通过每个虚拟探头(20、 22、 24)向单个要检查的表面区产生多次发射。
3. 按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于通过组合至少两个 虚拟探头(20、 22、 24)在单个要检查的表面区上的测量结果，评估在构 件(IO、 12)上可能的缺陷的位置和/或形状。
4. 按照权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于通过比较至少 两个虚拟探头(20、 22、 24)在单个要检查的表面区上的测量结果，确定 构件(10、 12)上缺陷的方位。
5. —种用于确定透平构件(10、 12)缺陷的测量和评估设备(16),包 括群辐射器探头(18)，该群辐射器探头用于发射和接收在构件(10、 12) 的要检查的表面区上至少一个超声波信号，其特征为将群辐射器探头(18) 分成多个虚拟探头(20、 22、 24)以及设有控制器，借助该控制器可将至 少其中两个虚拟探头(20、 22、 24)瞄准单个要检查的表面区分别发射和 接收至少一个超声波信号。
6. 按照权利要求5所述的测量和评估设备，其特征为，所述控制器调 整为，使多个辐射瞄准单个要检查的表面区。
7. 按照权利要求5或6所述的测量和评估设备，其特征为，所述控制 器调整为，通过组合至少两个虚拟探头(20、 22、 24)在单个要检查的表 面区上的测量结果，评估在构件(IO、 12)上可能的缺陷位置和/或形状。
8. 按照权利要求5至7之一所述的测量和评估设备，其特征为，所述 控制器调整为，通过比较至少两个虚拟探头(20、 22、 24)在单个要检查 的表面区上的测量结果，确定在构件(IO、 12)上缺陷的方位。
9. 按照权利要求5至8之一所述的测量和评估设备，其特征为，群辐射器探头(18)具有线性振荡器。
10.按照权利要求5至9之一所述的测量和评估设备，其特征为，所述控制器用于按成像方法生成所述至少两个虚拟探头(20、 22、 24)的测量 结果的平面图示。
全文摘要
本发明涉及一种确定透平构件(10、12)缺陷的方法，包括借助群辐射器探头(18)发射和接收在构件(10、12)要检查的表面区上至少一个超声波信号的步骤，按照本发明特征在于下列步骤将群辐射器探头(18)分成多个虚拟探头(20、22、24)，以及将至少其中两个虚拟探头(20、22、24)瞄准单个要检查的表面区发射和接收至少一个超声波信号。
文档编号G01N29/26GK101111764SQ200580047375
公开日2008年1月23日 申请日期2005年12月30日 优先权日2005年1月27日
发明者迈克尔·克洛森-冯兰肯舒尔茨, 迈克尔·奥普海斯 申请人:西门子公司