[發明專利]用于監控儀器高周疲勞壽命的硬焊接頭應變移動檢測方法

有效

• 申請號: 201210012961.5
• 申請日: 2012-01-04
• 公開（公告）號: CN102607945A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: Z·J·施奈德
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01N3/06
• 分類號: G01N3/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;曹若

技術領域

本發明涉及渦輪機儀器，并且尤其地涉及用于超過預定閾值水平的在儀器中的應力/應變的早期檢測的技術。

背景技術

用于監控渦輪機的嚴苛環境中的操作狀態的尖端儀器是復雜且昂貴的。這種儀器的未檢測到的疲勞失效可不僅僅涉及用于儀器的維修和/或替換的成本高的停機，而且它還能導致對機器自身的損害。例如，進口耙(rake)用于監控進入渦輪進口并且流過耙的空氣的溫度、壓力、速度和/或其它參數。它們典型地以懸臂方式安裝到進口側壁，其中傳感器梁或管道延伸進流動路徑。流動路徑內的狀態可導致可激勵梁的自然或共振頻率的振動，從而導致梁的災難性的失效，其可然后導致對下游渦輪葉片或其它流動路徑構件的嚴重損害。

因此，存在對設計如下方法的需要，即監控和檢測超過預定應力/應變水平的在構件(在示范實施例中的渦輪進口耙)中的應力/應變水平，從而為使用者或作業者提供構件在危險中的清楚指示或早期警告，該預定應力/應變水平低于構件將在其處疲勞失效的應力/應變水平。

發明內容

根據第一示范而非限定的實施例，提供確定構件何時超過低于構件的疲勞失效水平的預定應力水平的方法，包括：在目標構件的高應力區域中提供硬焊接頭，硬焊接頭設計成容納直至預定閾值水平的應力/應變；測量在硬焊接頭處的應變；觀察指示出失效硬焊接頭的應變中的移動；并且使用在步驟(b)和步驟(c)中獲得的信息來對目標構件進行維修、替換或者設定剩余使用壽命。

在另一示范而非限定的方面，提供確定在結構接頭處從殼體壁懸臂并且經受振動應力的儀器梁何時超過低于儀器梁的疲勞失效水平的預定應力水平的方法，包括：在接近殼體壁但在結構接頭的前方的儀器梁的高應力區域中提供硬焊接頭，硬焊接頭設計成容納直至預定閾值水平的應力/應變；測量在硬焊接頭處的應變；觀察指示出失效硬焊接頭的應變中的移動；并且使用在步驟(b)和步驟(c)中獲得的信息來對儀器梁進行維修、替換或設定剩余使用壽命。

在又一示范而非限制的方面，提供用于渦輪的進口耙，其包括：配備多個傳感器的中空梁和適合于固連中空梁到渦輪進口導管的凸緣主體；在所述中空梁與接近渦輪進口導管的凸緣主體的一個端部之間的焊接接頭；和在所述焊接接頭的前方、在中空梁與凸緣主體的相對端部之間的硬焊接頭。

本發明現在將關于下文確定的附圖更詳細地描述。

附圖說明

圖1是渦輪進口耙的正視圖；

圖2是圖1中所示的耙的側視圖；

圖3是從圖1和圖2中移除并且沿圖4的線3-3截取的凸緣主體的截面；

圖4是凸緣主體的俯視圖；

圖5和圖6是耙的局部視圖，示出硬焊接頭和應變計的位置；并且

圖7是微應變VS時間的圖，示出在硬焊接頭失效時的應變移動。

具體實施方式

在圖1到圖6中所示的示范而非限制的實施例中，示出典型地用于監控進入例如渦輪進口的空氣的各種流動特性的類型的進口耙10。進口耙形成為大體圓化矩形截面形狀(圖4所示)的細長、錐形的中空主體或梁12，其配備多個傳感器14，其用于測量進入渦輪進口并且流過耙的空氣的空氣壓力、溫度、速度和/或其它流動參數。進口耙10安裝到在包括柱形部分18和徑向凸緣部分20的凸緣主體16處的導管或殼體壁(在圖1中24處指示)。大體在22處指示的管道和/或傳感器引線固定到凸緣部分20的后側，凸緣部分20在安裝后位于導管或殼體壁的另一側，在流動路徑的外部。

在利用中，中空主體或梁12基本上從殼體壁懸臂并且突出進空氣進口流動路徑，并且因而經受高振動應力，其中峰值應力出現在凸緣部分20，其中凸緣部分20栓接到殼體壁，并且其中中空主體或梁12焊接到凸緣部分(在圖3和圖4中在W處指示)。如果中空梁12的自然頻率被激勵到共振，那么進口耙10可在焊接接頭失效并且分離的梁12還可導致對渦輪進口的下游的流動路徑構件的損害。

在示范而非限制的實施例中，該發明提供用于檢測超過仍然在進口耙的Goodman極限以下的預定閾值應力水平的在進口耙10中的應力/應變水平的技術或方法。Goodman極限是材料屬性，并且指的是特定材料在高周疲勞失效出現之前能承受1百萬個周期的交變應變的水平。