[發(fā)明專利]用于在線蠕變監(jiān)測(cè)的方法和系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110460386.0
• 申請(qǐng)日: 2011-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN102607936A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E·J·尼特斯;J·A·魯?shù)?/a>;K·G·哈丁;W·C·哈什;E·A·安達(dá)拉維斯;T·J·巴青格;N·V·尼爾馬蘭;P·辛赫;王光華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): G01N3/00
• 分類號(hào): G01N3/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張金金;朱海煜

技術(shù)領(lǐng)域

一般來說，本發(fā)明的領(lǐng)域涉及旋轉(zhuǎn)機(jī)械，更具體來說，涉及用于旋轉(zhuǎn)部件的蠕變的在線監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)和方法。?

背景技術(shù)

當(dāng)可旋轉(zhuǎn)機(jī)器工作時(shí)，機(jī)器的部件的狀況可隨時(shí)間而退化。狀況的這種降級(jí)通常影響性能，并且可歸因于各種因素。一個(gè)這樣的因素是部件的材料在隨時(shí)間推移而受到低于其屈服強(qiáng)度的應(yīng)力時(shí)的變形，即蠕變。蠕變可使彼此相對(duì)移動(dòng)的零件之間的間隙降級(jí)，以及如果在部件材料的失效之前一直準(zhǔn)許蠕變發(fā)生，則能夠造成拋體危險(xiǎn)和碎片。諸如渦輪機(jī)葉片之類的一些部件難以或者以高成本撤出使用供周期檢驗(yàn)，并且供設(shè)備維修的計(jì)劃停機(jī)可能極少進(jìn)行，使得蠕變可在能夠被檢測(cè)和修復(fù)之前引起損壞。?

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施例中，蠕變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括形成到圍繞軸線能旋轉(zhuǎn)的對(duì)象的表面上的蠕變傳感器組件，蠕變傳感器組件包括像圖(imagepattern)和射頻可詢問電路中的至少一個(gè)。蠕變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括通信上耦合到蠕變傳感器組件的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配置成從蠕變傳感器組件收集關(guān)于對(duì)象的蠕變量和蠕變速率的信息。蠕變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括處理器，處理器編程為接收信息、對(duì)收集期間的蠕變傳感器組件的移動(dòng)來校正信息以及同時(shí)確定對(duì)象的蠕變速率、裂紋存在和溫度。?

在另一個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)對(duì)象中的蠕變的方法包括將蠕變傳?感器組件施加到運(yùn)動(dòng)對(duì)象，從蠕變傳感器組件接收關(guān)于與運(yùn)動(dòng)對(duì)象關(guān)聯(lián)的蠕變的信息，使用處理器來確定運(yùn)動(dòng)對(duì)象的蠕變量和蠕變速率中的至少一個(gè)，以及輸出運(yùn)動(dòng)對(duì)象的蠕變量和蠕變速率中的該至少一個(gè)。?

在又一個(gè)實(shí)施例中，蠕變傳感器組件包括直接沉積到運(yùn)動(dòng)對(duì)象上的像圖和射頻可詢問傳感器中的至少一個(gè)。蠕變傳感器組件使用直寫技術(shù)、熱噴涂技術(shù)和絲網(wǎng)印刷技術(shù)中的至少一個(gè)來直接沉積。像圖包括對(duì)象的莫爾圖(moirépattern，)、膜冷卻孔和表面特征中的至少一個(gè)。射頻可詢問傳感器包括天線部分以及電耦合到天線部分的電容器部分。像圖的維度屬性隨運(yùn)動(dòng)對(duì)象中的蠕變而變化，并且射頻可詢問傳感器的電氣性質(zhì)隨運(yùn)動(dòng)對(duì)象中的蠕變而變化。?

附圖說明

圖1-12示出本文所述方法和系統(tǒng)的示范實(shí)施例。?

圖1是按照本發(fā)明的一個(gè)示范實(shí)施例的在線蠕變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示意框圖；?

圖2是可與圖1所示在線蠕變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配合使用的部件的斷裂的示意框圖；?

圖3A是示出可與圖1所示在線蠕變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配合使用的多個(gè)蠕變傳感器組件的示意框圖；?

圖3B是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示范實(shí)施例、對(duì)于對(duì)象上的莫爾圖進(jìn)行成像的示意圖；?

圖4是示出用于在對(duì)象表面上形成圖3B所示蠕變傳感器組件的多種制造技術(shù)的示意框圖；?

圖5A是按照本發(fā)明的一個(gè)示范實(shí)施例、可與非TBC對(duì)象配合使用的圖1所示蠕變傳感器組件的截面圖；?

圖5B是按照本發(fā)明的另一個(gè)示范實(shí)施例、可與TBC對(duì)象配合使用的圖1所示蠕變傳感器組件的截面圖；?

圖6是示出可用于在對(duì)象表面上形成圖1所示蠕變傳感器組件的多種材料的示意框圖；?

圖7是示出使用無源成像模式和有源成像模式中的至少一個(gè)的在線成像系統(tǒng)的示意框圖；?

圖8是按照本發(fā)明的一個(gè)示范實(shí)施例、用于使用蠕變傳感器組件的所收集圖像來實(shí)時(shí)計(jì)算對(duì)象的蠕變速率的圖像處理方法的流程圖；?

圖9是按照本發(fā)明的一個(gè)示范實(shí)施例、圖1所示遠(yuǎn)程詢問系統(tǒng)的示意框圖；?

圖10是按照本發(fā)明的一個(gè)示范實(shí)施例、與遠(yuǎn)程詢問系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的蠕變傳感器組件的平面圖；?

圖11是按照本發(fā)明的一個(gè)示范實(shí)施例、圖1所示遠(yuǎn)程詢問系統(tǒng)的示意圖；?

圖12是在例如高速旋轉(zhuǎn)對(duì)象、如渦輪機(jī)葉片上形成的遠(yuǎn)程詢問RF蠕變傳感器組件的方法的流程圖。?

具體實(shí)施方式

通過舉例而不是作為限制，以下具體實(shí)施方式示出本發(fā)明的實(shí)施例。預(yù)期本發(fā)明一般應(yīng)用于監(jiān)測(cè)工業(yè)、商業(yè)和住宅應(yīng)用的運(yùn)動(dòng)對(duì)象中的蠕變的分析和方法實(shí)施例。?

本文所使用的以單數(shù)形式所述并且前面帶有數(shù)量詞“一”的元件或步驟應(yīng)當(dāng)被理解為并不排除多個(gè)元件或步驟的情況，除非明確說明了這種排除情況。此外，本發(fā)明的“一個(gè)實(shí)施例”的說法不是要被解釋為排除也結(jié)合了所述特征的其它實(shí)施例的存在。?

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于高速旋轉(zhuǎn)裝置、非限制性地例如燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片的在線蠕變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在各個(gè)實(shí)施例中，同時(shí)監(jiān)測(cè)高速旋轉(zhuǎn)裝置的蠕變速率、裂縫存在和大小、溫度以及涂層剝落。在線蠕變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠是在線預(yù)測(cè)和健康監(jiān)測(cè)(PHM)系統(tǒng)的一部分。?