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"Appareil pour l'inspection à distance par courants de
Foucault et ultrasons des couronnes de retenue des turbo-génératrices"
L'invention est relative à un système d'inspection de grands corps cylindriques, et plus particulièrement à un système et à un procédé d'inspection combinés par courants de Foucault et ultrasons pour les couronnes de retenue des turbo-génératrices.
Les couronnes de retenue des arbres de génératrices, qui sont montées sur l'extrémité d'un arbre de génératrice pour retenir en place les enroulements de rotor, nécessitent une inspection périodique pour identifier les défectuosités quelconques qui pourraient s'y être développées. D'une manière générale, ceci exige que le propriétaire des installations sépare le rotor du stator de la génératrice pour avoir accès aux couronnes de retenue. Dans de nombreux cas, les couronnes sont trouvées acceptables en vue d'une poursuite du fonctionnement et le rotor est réinstallé dans le stator sans qu'il soit nécessaire d'apporter une modification aux couronnes de retenue.
Dans d'autres cas, des fissures peuvent s'être développées dans la surface des couronnes, qui est en contact avec les enroulements du rotor, et ces fissures s'amorcent fréquemment en des endroit se situant du côté du diamètre intérieur des couronnes.
Pour empêcher des défaillances des couronnes de retenue provenant d'une propagation des fissures, on prévoit des inspections périodiques dans de nombreuses installations. Comme l'enlèvement des couronnes n'est pas toujours pratique, on réalise normalement un examen par ultrasons, au cours duquel un signal ultrasonore de haute fréquence est dirigé radialement depuis la circon-
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férence extérieure des couronnes vers la circonférence intérieure de celles-ci. En surveillant le temps de parcours des ultrasons, tout en connaissant les caractéristiques dimensionnelles des couronnes de retenue, on peut déceler de petites fissures qui se seraient développées. Toutefois, ces méthodes antérieures exigeaient généralement que le rotor soit retiré de la génératrice afin de réaliser ces inspections.
Ceci supposait un processus compliqué et long afin d'empêcher tout dégât quelconque au rotor ou au stator durant l'enlèvement. Il est par conséquent désirable de pouvoir disposer d'un système qui soit capable d'assurer l'inspection sans la nécessité d'un enlèvement du rotor.
Un but principal de la présente invention est de prévoir un système pour l'inspection de grands cylindres, sans nécessiter un enlèvement de ce cylindre depuis son emplacement normal.
Un autre but de la présente invention est de pouvoir inspecter des couronnes de retenue de génératrices en alimentant simultanément des moyens de détection à courants de Foucault et ultrasons aux couronnes de retenue, et ce depuis un endroit éloigné.
Les buts précédents et d'autres encore sont atteints grâce à la présente invention, concernant, d'une manière générale, un système d'inspection des couronnes de retenue des rotors de génératrices, présentant une surface de diamètre extérieur et une surface de diamètre intérieur, ce système d'inspection étant caractérisé par : des moyens de détection destinés à déceler simultanément des défectuosités existant dans la surface du diamètre extérieur, dans les surfaces du diamètre intérieur et dans le corps de la couronne de retenue ;
des moyens de balayage destinés à envoyer ces moyens de détection à la couronne de retenue, ces moyens de balayage pouvant être mis en place tout autour de la circonférence de la couronne de retenue par un premier
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chariot présentant un axe de symétrie longitudinal et des moyens de mise en rotation de ce premier chariot autour de la circonférence, et un second chariot attaché au premier et comportant des moyens pour transférer le second chariot le long de l'axe longitudinal du premier chariot pour positionner les moyens de balayage axialement suivant la longueur de la couronne de retenue ; des moyens de détection de position, destinés à déterminer la localisation des moyens de balayage sur la couronne de retenue ; et des moyens pour commander à distance le fonctionnement du système d'inspection.
Divers autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée suivante qui est donnée avec référence aux dessins annexés, ceux-ci n'étant présentés qu'à titre d'exemple seulement.
La Figure 1 est une représentation schématique d'ensemble du système d'inspection de couronnes de retenue de la présente invention.
La Figure 2 est une vue isométrique de l'assemblage de balayage de couronnes de retenue de la présente invention.
La Figure 3 est une vue détaillée de l'assemblage de chariot intérieur illustré par la Figure 2.
La Figure 4 est une vue détaillée de l'assemblage de support de transducteur à courants de Foucault/ultrasons, tel qu'illustré par la Figure 2.
La Figure 5 présente une vue détaillée de l'assemblage formant bloc transducteur à ultrasons de la présente invention.
La Figure 6 est une vue détaillée de l'assemblage de bloc à courants de Foucault de la présente invention.
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La Figure 7 est un schéma synoptique du mécanisme de commande de mouvement de la présente invention.
La Figure 8 est une représentation schématique de l'acquisition des données et du contrôle de celles-ci des transducteurs du système d'inspection de la présente invention.
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Si on se réfère maintenant en détail aux dessins, le système d'inspection 10 des couronnes de retenue de la présente invention est illustré par les Figures 1 et 2. Le système d'inspection 10 comporte des unités d'instruments ultrasonores 13 et des unités d'instruments à courants de Foucault 16, mis en fonctionnement à l'intervention d'un poste de commande à ordinateur 19. Ces appareils font fonctionner, depuis un endroit écarte, l'assemblage de balayage 22 des couronnes de retenue, qui est associé pour le fonctionnement à une couronne de retenue 25 se trouvant sur un rotor 28 de génératrice. Le rotor peut être soit installé dans une génératrice électrique (non illustrée), soit retiré de cette génératrice.
Le dispositif de balayage des couronnes de retenue comprend un premier chariot ou chariot circonférentiel 31 et un second chariot ou chariot linéaire 34. Le chariot circonférentiel 31 est mis en rotation autour du rotor 28 grâce à un système d'entraînement à pignons et chaînes 37. Le chariot linéaire est monté sur le chariot circonférentiel grâce à deux rails latéraux en forme de U 40, et il est déplaçable linéairement le long de ceux-ci. Les systèmes d'entraînement pour ces chariots seront décrits de façon plus détaillée par la suite.
Le dispositif de balayage 22 des couronnes de retenue se déplace tout autour de la totalité de la circonférence de la couronne de retenue 25 grâce au système d'entraînement circonférientiel 37. Des chaînes d'entraînement circonférentiel 43 sont disposées tout autour du rotor 28 dans la zone de la couronne de retenue 25. Les chaînes 43 passent par-dessus le dispositif de balayage grâce à des rainures prévues dans des consoles courbes 46. Ceci permet au chariot linéaire 34 de passer sans en être empêché d'un bout à l'autre de la couronne de retenue, ce qui permet l'examen de la totalité de cette couronne de retenue 25 grâce à une seule installa-
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tion du dispositif de balayage. Des pignons d'entraînement 49 coopèrent avec les chaînes 43 et sont commandés par un moteur d'entraînement circonférentiel 52.
Un transducteur à réaction de position circonférentielle 55 fournit des informations au poste de commande 19, et ce comme on le décrira plus complètement par la suite. Un outil d'espacement de courroie, tenu à la main (non illustré), est employé lorsque le dispositif de balayage 22 est installé sur la couronne de retenue 25 pour ajuster les chaînes à l'endroit axial approprié le long du rotor. L'alignement axial est assuré par des roues de guidage en Nylon avant 58 et arrière 61. Ces roues de guidage maintiennent le dispositif de balayage dans une position axiale fixe par rapport à un point zéro sur la couronne de retenue. Ce point est couramment appelé nez de la couronne de retenue. Les roues de guidage avant 58 sont prévues sur des bras oscillants 64 du fait des petites jeux radiaux d'assemblage.
Ces bras basculent vers le bas et se bloquent sur le nez de la couronne de retenue après que le dispositif de balayage a été placé à l'endroit axial approprié. Les roues de guidage arrière 61 sont ensuite mises en place et serrées. Ce dispositif de balayage est semblable à celui décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4.970. 890 intitulé "Electric Generator Inspection System", ce brevet ayant été cédé à la présente société cessionnaire et étant incorporé ici à titre de référence.
Le chariot linéaire 34, illustré de façon plus détaillée par la Figure 3, se déplace grâce à huit paliers à billes 67 à pré-charge, qui roulent dans les rails latéraux en U de gauche et de droite 40 du chariot circonférentiel 31. Des ressorts en porte- -faux 70 sont boulonnés sur le chariot linéaire 34 et ils sont préchargés par rapport aux paliers pour éliminer un jeu radial. Le pré-charge assure un balayage très stable, exempt de vibrations, à toutes les vitesses de déplace-
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ment du chariot. Le chariot linéaire 34 est déplacé en va-et-vient le long de l'axe de symétrie des couronnes de retenue grâce à un moteur de commande à courant continu 73, à des pignons 76 et à une chaîne d'entraînement à câble de renforcement 79. La pince de chaîne 82 attache le chariot 34 à la chaîne 79.
Un transducteur à réaction linéaire 85 est également prévu.
La Figure 4 montre l'assemblage de support de détecteur 88 utilisé pour monter les transducteurs à courants de Foucault et à ultrasons sur le chariot linéaire 34. Les transducteurs à ultrasons (UT) 91 et à courants de Foucault (E/C) 94 doivent être soumis à une légère charge de ressort contre la couronne de retenue 25, ce qui leur permet de"flotter"par-dessus des irrégularités quelconques de la couronne de retenue, tels que des bulles de peinture et des raccords dans le contour de la couronne. La suspension des consoles de transducteur et la mise en charge par ressort sont assurées suivant des manières déterminées du fait de l'espace limité disponible pour un rotor lors d'un examen non destructeur sur place (NDE).
Pour certaines conceptions de couronnes de retenue, le jeu radial n'est que de 3,81 cm (1, 5 pouce), mesuré depuis la couronne de déviation à espace d'air (non illustrée) jusqu'au diamètre extérieur du nez de la couronne de retenue. Du fait de l'espace limité disponible, le mécanisme de suspension doit être construit pour présenter la plus basse hauteur radiale possible, ce qui exige que ce mécanisme soit étalé circonférentiellement et axialement. Une caractéristique importante de l'appareil de la présente invention pour la réalisation d'un balayage semi-automatique à courants de Foucault et à ultrasons est en rapport avec les caractéristiques d'auto-alignement des suspensions du transducteur et des supports de sondes à charge par ressort.
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La Figure 5 illustre un type de bloc de coin UT 97. Le coin est mis en place manuellement et serré dans une pince à console intérieure 100 par serrage de l'écrou moleté 103 de la pince UT 106. La pince à console intérieure 100 est libre de tourner légèrement autour de la ligne de pivotement par rapport à la console de pince UT 109. En outre, la console de pince UT s'appuie contre la broche de"conformité"x-y 112 qui constitue le seul point de contact avec la console en U 115 du transducteur. Ces deux points orthogonaux de suspension permettent à la pression hydrodynamique de l'agent d'accouplement d'aligner le bloc de coin 97 de transducteur ultrasonique tangentiellement à la ligne de contact sur la couronne de retenue 25. Cette console 115 en U du transducteur fait partie du support de détecteur amovible 88 du chariot linéaire 34.
Il y a lieu de noter que la console de pince UT 109 peut être facilement séparée de l'appareil en soulevant simplement la console en U 115 du transducteur pour séparer le support de détecteur 88 par rapport au chariot linéaire. La broche de conformité x-y 112 est fixée à la console de la pince UT 109. Cette caractéristique permet un changement rapide des blocs ultrasoniques, ce qui est nécessaire pour les nombreux balayages différents requis en vue d'un examen non destructeur complet de la couronne de retenue.
En outre, le coin de transducteur ultrasonique, qui est de préférence réalisé en plexiglass, devrait toujours rester en contact direct avec la surface de la couronne de retenue pour favoriser un accouplement ultrasonique optimum à celle-ci. L'accouplement optimum est atteint par la conception du bloc de coin 97 du transducteur ultrasonique. La conception de suspension du support est également importante pour le maintien du coin de transducteur tangentiellement à la ligne de contact avec la couronne de retenue.
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Un agent d'accouplement ultrasonique non hygroscopique, tel que du Pyrogel, est de préférence pomper directement dans le bloc 97 à l'endroit de chacun des trous taraudés 118 qui se relient à deux larges rainures de dispersion 121 de 0,15 cm (0,06 pouce). Un agent d'accouplement non hygroscopique est préféré car toute fissuration quelconque par corrosion par l'état latent des efforts, qui pourrait se présenter dans les couronnes de retenue, est catalysée par la présence d'humidité. L'agent d'accouplement est chassé de force depuis les rainures 121 susdites dans toutes les directions, notamment dans la zone se trouvant en dessous du transducteur ultrasonique 91. Des tests ont démontré que cette configuration de coin UT assure un excellent accouplement sonore, quelle que soit la direction de déplacement sur la surface de la couronne de retenue.
Le bloc 124 de support de sonde à courants de Foucault est également soumis à une charge par ressort contre la couronne de retenue 25 grâce à quatre axes de translation 127 qui se boulonnent sur la console en U 115 du transducteur et par quatre ressorts de compression 130 illustrés sur la Figure 6. La surface de contact du bloc à courants de Foucault 124 est usinée pour correspondre à la courbure de la couronne de retenue. Pour empêcher des rayures dans la couronne de retenue, le bloc est réalisé en une matière qui est de préférence un Nylon imprégné d'huile. La console en U 115 du transducteur est libre de pivoter autour des axes de pivotement de "lacet"de gauche 133 et de droite 136 par rapport à la console en U amovible 116, illustrée par la Figure 3.
En outre, le soulèvement de la sonde à courants de Foucault doit être réduit au minimum. L'axe de pivotement de "lacet" est localisé au voisinage de la surface de contact de la couronne de retenue pour assurer une stabilité maximale, ce qui permet au bloc à courants de Foucault 124 de pivoter et, de la sorte, de suivre
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étroitement les divers contours de la couronne de retenue, tels que la zone du nez. Le bloc à courants de Foucault 124 et la pince de console intérieure 100 pivotent et se déplacent indépendamment, ce qui est essentiel pour des balayages parallèles à courants de Foucault et à ultrasons.
Des tests ont démontré que l'agent d'accouplement ultrasonique Pyrogel n'a pas d'effet sur le déplacement vertical des courants de Foucault et que le bloc à courants de Foucault 124 n'a pas d'effet sur l'action d'accouplement du Pyrogel. Un balayage parallèle économise beaucoup de temps. On utilise deux sondes indépendantes à courants de Foucault pour créer une grande largeur de balayage de 0,508 cm (0,2 pouce), et on pourrait utiliser des sondes supplémentaires à courants de Foucault pour augmenter la largeur du balayage jusqu'à toute valeur désirée quelconque.
La console en U 116 amovible s'adapte à emboîtement dans des rainures (non illustrées) qui sont usinées dans un assemblage formant bras de pivotement 139. Ce bras est libre de pivoter de plus ou moins 150 par rapport au chariot linéaire 34. Le bras de pivotement 139 est monté à ressort contre la couronne de retenue grâce à deux ressorts de tension 142 montrés sur la Figure 3. Des câbles 145 se connectent à chaque ressort et passent sur des poulies de tension 148, et ils se connectent à des points d'ancrage de tension 148 qui font partie du chariot linéaire 34. Une tension préalable dans les ressorts 142 est assurée par réglage de la longueur du câble, ce qui, à son tour, régit la force du transducteur à ultrasons et à courants de Foucault, exercée sur la surface de la couronne de retenue.
Les couronnes de retenue 25 présentent occasionnellement des ampoules de peinture et d'autres irrégularités superficielles qui doivent être supprimées pour faciliter un accouplement optimal du signal ultraso-
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nique et un soulèvement minimal du détecteur. Pour arriver à cela, il est parfois nécessaire de soumettre à un sablage le diamètre extérieur de la bague de retenue, grâce au dispositif de sablage pneumatique 151 illustré par la Figure 2. Ce dispositif de sablage est attaché au chariot linéaire 34 en remplaçant la console en U 115 du transducteur par une console spéciale qui maintient le dispositif de sablage pneumatique 151. Un simple conduit à vide est attaché à la hotte du dispositif de sablage pour récolter les débris.
En vue d'une inspection visuelle de la surface après nettoyage, une sonde vidéo à fibres optiques (non illustrée), telle que la version de 6 mm fabriquée par Welch Allyn, s'est avérée très efficace.
La Figure 7 présente le schéma synoptique de la section de commande de déplacement du système 10 d'inspection de couronne de retenue. Il y a deux axes de déplacement pour le système, qui sont prévus sur le dispositif de balayage : le moteur d'entraînement circonférentiel 52 déplace le dispositif de balayage 22 de la couronne de retenue, de manière circonférentielle tout autour de cette couronne de retenue 25, et le moteur d'entraînement 73 du chariot linéaire déplace ce chariot linéaire 34 axialement sur la couronne. Le moteur d'entraînement circonférentiel 52 comporte également un frein électrique 154 qui lui est attaché et qui a deux fonctions : l'une est d'empêcher le moteur de partir à la dérive lorsqu'aucune puissance n'y est appliquée, et l'autre est d'empêcher le moteur de se déplacer dans un cas d'urgence.
Les deux axes comportent des transducteurs de position (55,85) qui sont montés sur le dispositif de balayage 22 des couronnes de retenue pour donner des informations de position à un module régulateur de mouvement 157 du poste de commande à ordinateur 19. Le transducteur à réaction 55 de position circonférentielle
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est en rapport avec les courroies qui sont utilisées pour maintenir le dispositif de balayage 22 de la couronne de retenue 25 sur celle-ci, et le transducteur à réaction 85 de position d'entraînement linéaire est en rapport avec l'entraînement par courroie qui provoque le déplacement du chariot linéaire 34. Chaque transducteur produit deux trains d'impulsions, qui sont déphasées électriquement à 900 l'une de l'autre, et dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse.
La phase du train d'impulsions signale au module régulateur de mouvement 157, suivant quelle direction les différents axes se déplacent, et le nombre d'impulsions ainsi que la fréquence des impulsions, la position du déplacement, la vitesse et les informations concernant l'accélération.
Le chariot linéaire comporte également un commutateur avant de fin de course 160 et un commutateur arrière de fin de course 163. Ces commutateurs de fin de course envoient un signal au module d'interface de moteur 166 pour arrêter le moteur 73 d'entraînement du chariot linéaire afin d'empêcher le chariot linéaire 34 de se déplacer trop loin et en empêchant de la sorte tout dégât quelconque au système d'entraînement. Un détecteur de tension 169 pour le moteur d'entraînement circonférentiel décèle la tension, et un détecteur de courant 172 du moteur d'entraînement circonférentiel mesure le courant associé au moteur d'entraînement circonférentiel 52.
Un détecteur de tension 175 d'entraînement linéaire décèle la tension, et un détecteur de courant 178 d'entraînement linéaire mesure le courant associé au moteur 73 d'entraî- nement du chariot linéaire.
Il y a deux modes de contrôle du mouvement de chaque axe. Un mode consiste en un contrôle via le module régulateur de mouvement 157 ; il s'agit d'un module à base de microprocesseur, qui utilise les informations du transducteur pour commander les moteurs et qui envoie les signaux de commande appropriés au
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module d'interface de moteur 166. L'autre mode est un mode manuel qui assure un contrôle par l'intermédiaire de l'utilisation d'une unité de commande à distance du mouvement 181, actionnée à la main. Le commutateur automatique/manuel 184 indique au module d'interface de moteur 166 quel mode assure un contrôle actif des moteurs.
Les signaux de contrôle actif sont envoyés à l'amplificateur 187 du moteur d'entraînement circonfêren- tiel et à l'amplificateur 190 du moteur d'entraînement linéaire, ce qui alimente l'énergie électrique nécessaire pour assurer le mouvement des moteurs.
La Figure 8 présente un schéma synoptique de l'acquisition de données et du contrôle de celles-ci des transducteurs du système. Le ou les transducteurs ultrasoniques 91 et le ou les transducteurs à courants de Foucault 94 sont localisés dans le chariot linéaire 34. Un agent d'accouplement circule également par une sortie du bloc de montage 97 du transducteur ultrasonique, qui est connecté au ou aux transducteurs ultrasoniques 91, et assure un transfert approprié d'énergie sonore dans la couronne de retenue 25 qui est en cours d'inspection. La circulation de l'agent d'accouplement est réglée par un système de débit d'agent d'accouplement 193 et ce courant peut être mis en fonctionnement ou arrêté, soit par le commutateur marche/arrêt 196 d'agent d'accouplement, soit par l'ordinateur 19 par l'intermédiaire du module d'entrée et de sortie numériques.
Le ou les transducteurs ultrasoniques 91 envoient leur signal par un câble coaxial 202 à faible bruit à une installation ultrasonore 13 qui comporte trois types de sortie. Deux sorties analogiques sont prévues, dont l'une est représentative de la forme d'onde ultrasonique réfléchie, tandis que l'autre est l'amplitude maximale de la forme d'onde ultrasonique réfléchie dans un intervalle de temps. Ce signal est échantillonné par le module analogique/numérique 205. L'autre type de
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sortie se fait par une voie de transmission 208 de données numériques, qui permet au module d'entrée et de sortie numériques 199 de communiquer avec l'installation ultrasonique 13.
Les transducteurs à courants de Foucault 94 du chariot linéaire 34 sont utilisés pour déceler les irrégularités existant dans la surface 25 correspondant au diamètre extérieur de la couronne de retenue. Leurs signaux sont fournis à l'installation à courants de Foucault 16. Cette installation à courants de Foucault 16 comporte deux sorties analogiques, à savoir une sortie de position X 211 et une sortie de position Y 214 pour chaque transducteur 94 ; ces signaux sont lus par le module analogique-numérique 205. La combinaison des signaux de sortie des positions X et Y est utilisée pour caractériser les irrégularités superficielles.
Le clinomètre analogique 217 est utilisé à titre de mécanisme de positionnement absolu pour le dispositif de balayage 22 des couronnes de retenue, dans la direction circonférentielle. La sortie analogique de ce dispositif correspond à la position du dispositif de balayage 22 de la couronne de retenue, par rapport à la position à 12 heures. Le clinomètre 217 utilise le champ de la pesanteur à titre de référence pour fournir cette sortie. La position absolue est nécessaire parce que le transducteur à réaction de position circonférentielle 55 ne donne qu'une position relative. Le transducteur de déplacement 220 est utilisé pour identifier de façon correcte la position du chariot linéaire 34 par rapport à l'avant du dispositif de balayage 22 de la couronne de retenue.
Le fonctionnement de l'appareil et du système électronique décrits ci-dessus peut être mis en oeuvre par un logiciel approprié quelconque d'ordinateur.
Une description fonctionnelle du logiciel d'ordinateur, particulièrement intéressant dans le cas de la forme de
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réalisation préférée, est présentée ci-après et, à partir d'elle, des programmes d'ordinateur appropriés peuvent être facilement créés par des spécialistes. Le système 10 peut être mis en fonctionnement d'une manière générale suivant dix modes : Initialization Mode, Home Mode, Time-of-Flight Table Mode, Calibration Mode, Jog Mode, Auto Mode, Scan Mode, Post Processing Mode, Diagnostics Mode et Utilities Mode. Le programme comprend un mode principal à partir duquel l'opérateur peut choisir l'un des dix modes du système à titre de mode actif.. Après l'amorçage du système, l'ordinateur 19 présente un menu principal offrant à l'opérateur un choix parmi l'un des dix modes opératoires du système.
Lors de l'entrée dans le mode d'initialisation (Initialization Mode), l'ordinateur 19 présente un tableau de saisie de données sur un écran de visualisation cathodique 226. L'opérateur a la possibilité d'introduire les informations suivantes grâce au clavier 223 :
1. NOM DE L'EXPLOITATION
2. LOCALISATION DU SITE D'EXPLOITATION
3. NOM DE L'OPERATEUR
4. NUMERO DE TELEPHONE DU SITE D'UTILISA-
TION
5. NUMERO D'ORDRE DU TRAVAIL
6. NUMERO DE L'UNITE DE TURBO-GENERATRICE
7. NUMERO DU DESSIN DE LA COURONNE DE
RETENUE
8. CLASSIFICATION DE LA MATIERE DE
LA COURONNE DE RETENUE
9. EXTREMITE DU ROTOR DE LA GENERATRICE,
SUR LAQUELLE L'INSPECTION DOIT ETRE
REALISEE
10. COMMENTAIRES ET INFORMATIONS SUPPLEMEN-
TAIRES.
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En outre, l'ordinateur 19 lit le fichier dessin spécifié par le point (7) au départ de supports d'informations magnétiques 229 dans sa mémoire à accès aléatoire (RAM). Le fichier dessin comporte des dimensions critiques pour une couronne de retenue générique du type à inspecter. Deux de ces dimensions, à savoir le diamètre extérieur de la couronne et la longueur de celle-ci, sont d'une utilisation générale et sont affichés sur l'écran de visualisation cathodique 223 pour l'opérateur. Une troisième dimension, à savoir la longueur du nez de la couronne, est présentée sur l'écran de visualisation cathodique 223 et peut être modifiée à partir de la longueur nominale de nez de couronne, lue au départ du fichier dessin.
La longueur effective du nez de la couronne pour un rotor particulier de génératrice est mesurée à l'endroit de travail, et le champ d'entrée pour cette valeur peut être modifié par l'opérateur. Si le dessin de la couronne de retenue ou les dimensions susdites ne sont pas disponibles, on peut utiliser le dispositif décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nQ5. 029.476 délivré à Metala et col., et cédé à la présente cessionnaire, et les dimensions peuvent être introduites dans la mémoire à accès aléatoire. Le brevet 5.029. 476 est incorporé de ce fait à titre de référence pour le présent cas.
En tant que partie du"Initialisation Mode", l'opérateur a la possibilité d'introduire indirectement la vitesse de l'onde sonore rotationnelle (front d'onde transversale) pour la couronne de retenue 25 à inspecter. ceci est réalisé en utilisant un échomètre à impulsions ultrasonores disponible sur le marché, en même temps qu'un transducteur à ultrasons 91, qui produit un front d'onde rotationnelle de degré zéro, perpendiculaire à la surface à inspecter. La section de filtre à écho de l'appareil 13 est réglée pour correspondre à la fréquence de résonance du transducteur à ultrasons, qui est la même
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que la fréquence nominale de résonance du ou des transducteurs à ultrasons utilisés pour l'inspection des couronnes de retenue.
L'opérateur positionne le transducteur à ultrasons en contact avec une partie de la couronne de retenue à inspecter, qui est parallèle à l'axe du rotor 28 de la génératrice, et à un endroit axial présentant une épaisseur radiale connue de la couronne de retenue. L'opérateur enregistre ensuite le temps nécessaire pour que l'onde ultrasonore traverse l'épaisseur radiale de la couronne de retenue, se réfléchisse depuis la surface du diamètre intérieur de la couronne de retenue, et retourne à l'appareil à ultrasons 13. Cette valeur, t, est introduite dans la table de saisie des données du Mode d'Initialisation.
L'ordinateur 19 calcule la vitesse d'onde rotationnelle mesurée, en utilisant la relation suivante :
Vs = 2X/t x 106 où Vs = vitesse de l'onde sonore rotationnelle dans la couronne de retenue (cm/seconde)
X = épaisseur de la couronne prise au départ du dessin t = temps en microsecondes pour que l'onde sonore rotationnelle arrive jusqu'au dia- mètre intérieur de la couronne de retenue et retourne à l'appareil à ultrasons 13.
L'ordinateur 19 affiche la vitesse de l'onde sonore calculée sur l'écran de visualisation cathodique 226 et mémorise cette valeur dans sa mémoire à accès aléatoire RAM en vue d'une utilisation ultérieure. Si l'opérateur sort du Mode Initialisation, l'ordinateur 19 mémorise les informations provenant du tableau d'entrée des données dans la mémoire RAM et sur des supports de mémoire magnétiques 229.
Lors de l'entrée dans le"Home Mode", l'ordinateur 19 affiche un tableau d'interface sur l'écran de visualisation cathodique 226 pour l'opérateur.
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Le"Home Mode"est destiné à définir la position zéro à la fois pour l'axe circonférentiel et pour l'axe axial du dispositif de balayage 22 de la couronne de retenue.
L'opérateur peut amener l'axe axial à la position"Home" en déplaçant le chariot linéaire 34 vers la position "Home"sur l'extrémité de nez de la couronne de retenue 25. Le déplacement est réalisé en utilisant une unité régulatrice de mouvement 181, tenue à la main, et il est poursuivi jusqu'à ce que le commutateur avant de fin de course 160 soit rencontré et que le mouvement soit arrêté. Du fait d'erreurs de position dans la détermination exacte de l'endroit où le chariot linéaire s'arrête lorsque le commutateur avant de fin de course 160 est rencontré, un transducteur de déplacement 220 détecte de façon plus précise l'endroit où le chariot linéaire 34 se trouve par rapport à l'avant du dispositif de balayage 22 de la couronne de retenue.
L'opérateur signale à l'ordinateur 19, par l'intermédiaire du clavier 225, quel est le chariot linéaire qui a atteint la position"Home".
Pour amener l'axe circonférentiel à la position"Home", l'opérateur déplace le dispositif de balayage de la couronne de retenue jusqu'à la position de 12 heures. La sortie du clinomètre analogique 217 est échantillonnée par le module analogique-numérique 205 et transférée à l'ordinateur 19 pour l'affichage sur l'écran de visualisation cathodique 226 pour indiquer la position de 12 heures à l'opérateur. A ce stade, l'opérateur signale à l'ordinateur 19, par l'intermédiaire du clavier 223, que le dispositif de balayage 22 de la couronne de retenue a atteint la position"Home"circonférentielle.
La phase suivante consiste à produire un facteur de calibrage (Calibration Factor) pour le transducteur à réaction 55 de position circonférentielle. Ceci doit être réalisé pour chaque couronne de retenue 25, principalement du fait des variations dans les diamètres des couronnes et dans les longueurs des
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chaînes. A partir de la position zéro, l'opérateur déplace le dispositif de balayage 22 de la couronne de retenue de 3600 tout autour de cette bague de retenue jusqu'à ce qu'il atteigne le même point que celui dont il est parti. A ce stade, l'opérateur signale à l'ordinateur 19, grâce au clavier 223, que le dispositif de balayage 22 de la couronne de retenue s'est déplacé de 3600.
L'ordinateur 19 calculera le facteur de calibrage approprié pour le transducteur à réaction 55 de position circonférentielle, en se basant sur la différence entre la réaction de position"Home"et la réaction de position 360 .
On utilise le mode de table de temps de vol (Time-of-Flight Table Mode) pour créer une table de paramètres d'inspection des couronnes de retenue au départ des dimensions des dessins de ces couronnes et d'une mesure de la vitesse du son enregistrée dans le mode d'initialisation. L'ordinateur 19 détermine les paramètres d'inspection qui sont les meilleurs pour la couronne à inspecter. Les paramètres d'inspection comprennent les positions du transducteur, les angles de coin du transducteur, et les temps précis de parcours des ondes ultrasonores, nécessaires pour examiner tout endroit quelconque sur les surfaces du diamètre intérieur des bagues de retenue. La table des paramètres d'inspection est mémorisée par l'ordinateur 19 dans la mémoire à accès aléatoire en vue d'une utilisation facultative dans le mode de balayage (Scan Mode).
L'opérateur a la possibilité de produire une sortie imprimée de la table, sur un dispositif 232 de sortie de documents imprimés.
Lors de l'entrée dans le mode de balayage, l'ordinateur 19 affiche un sous-menu d'initialisation de balayage sur l'écran de visualisation 226. L'opérateur peut choisir une zone désirée de la couronne de retenue à inspecter, au départ de ce sous-menu. Sur la base du choix de l'opérateur au départ du sous-menu d'initialisa-
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tion de balayage, l'ordinateur 19 affiche un tableau d'introduction de données d'initialisation de balayage sur l'écran de visualisation cathodique 226, qui convient pour l'examen à réaliser. Les paramètres optimaux de balayage pour l'examen choisi, produits dans le mode de table de temps de vol, sont extraits de la mémoire à accès aléatoire. L'opérateur a la possibilité d'éditer ou de mettre en forme ces paramètres.
L'opérateur peut également compléter l'examen ultrasonore de base, qui entraîne une inspection des surfaces du diamètre intérieur des bagues de retenue, par un examen à courants de Foucault qui suppose une inspection des surfaces du diamètre extérieur des bagues de retenue, ou d'autres examens utilisant des détecteurs 235 supplémentaires. Lorsque le tableau d'entrée des données d'initialisation de balayage est complété, l'opérateur peut signaler à l'ordinateur 19, grâce au clavier 223, de commencer un examen automatisé. Si l'ordinateur 19 reçoit le signal d'avoir à commencer un examen automatisé, la séquence suivante de mise en place de balayage et de mouvement sera réalisée : (1).
L'ordinateur 19 transmet des informations de mise en place à l'appareillage ultrasonique 13 pour l'examen à réaliser, à moins que l'opérateur n'ait inhiber cette option dans le sous-mode d'initialisation de balayage (Scan Initialization Submode).
(2) L'ordinateur 19 transmet les informations de mise en place et d'acquisition des données au module analogique-numérique 205 en vue de l'examen à réaliser sur la base des données de la mémoire à accès aléatoire, produites dans le sous-mode d'initialisation de balayage.
(3). Des paramètres appropriés de régulation de mouvement pour la mise en place du dispositif de balayage 22 des couronnes de retenue en vue de l'examen à réaliser sont extraits des données de la mémoire à
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accès aléatoire produites dans le sous-mode d'initialisation de balayage, par l'ordinateur 19. Ces données sont transmises au module régulateur de mouvement 157.
(4). L'ordinateur 19 signale au régulateur de mouvement 157 d'avoir à commencer une séquence spécifique de mouvements en vue de l'examen à réaliser.
(5). L'appareillage ultrasonore 13 fournit une représentation analogique du ou des échos sonores de retour, provenant du ou des transducteurs ultrasonores 91 vers le module analogique-numérique 205.
(6). L'appareillage à courants de Foucault 16 fournit une représentation analogique de la réponse allant des transducteurs à courants de Foucault 94 vers le module analogique-numérique 205.
(7). L'ordinateur 19 communique périodiquement avec le module régulateur de mouvement 157 pour déterminer quand le dispositif de balayage 22 des couronnes de retenue a atteint la position suivante dans la séquence des mouvements, qui est appropriée pour signaler au module analogique-numérique 205 d'échantillonner un ou plusieurs des signaux présentés au module analogique-numérique 205 dans les phases (5) et (6). La position suivante dans la séquence des mouvements, qui est appropriée pour envoyer un signal au module analogique-numérique 205, est déterminée au départ du diamètre extérieur de couronne de retenue, mémorisée dans la mémoire à accès aléatoire durant le mode d'initialisation, et de critères développés expérimentalement pour couvrir de façon appropriée les couronnes de retenue destinées au présent examen.
(8). L'ordinateur signale au module analogique-numérique 205 d'échantillonner et de chiffrer les signaux analogiques appropriés créés dans les phases (5) et (6).
(9). Suivant l'examen qui est réalisé, le module analogique-numérique 205 peut transférer les
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données chiffrées produites dans la phase (8) à la mémoire à accès aléatoire en vue d'une utilisation par l'ordinateur 19.
(10). L'ordinateur 19 reçoit les données chiffrées produites dans la phase (8) suivant l'une de deux manières, d'après l'examen qui est réalisé : (a) Les données sont transmises depuis le module analogique-numérique 205 à l'ordinateur 19 par l'intermédiaire d'un bus commun de données partagé par l'ordinateur 19 et le module analogique-numérique
205.
(b) Les données sont transmises du module analogique- numérique 205 à la mémoire à accès aléatoire.
L'ordinateur 19 extrait les données depuis cette mémoire à accès aléatoire en vue de leur utilisation.
(11). L'ordinateur 19 affiche l'état de l'examen présent sur l'écran de visualisation cathodique 226. L'option d'affichage des défauts consiste en un affichage distinct d'une ou de représentations presque en temps réel des données extraites dans les phases (7) et (10). En outre, l'ordinateur 19 affiche pour l'opérateur les options d'entrée sur l'écran de visualisation cathodique 226.
(12). L'ordinateur 19 communique périodiquement avec le module régulateur de mouvement 157 pour déterminer quand le dispositif de balayage 22 de la couronne de retenue a atteint la position suivante dans la séquence des mouvements, qui est appropriée pour transférer les données acquises au cours de la phase (10) à des supports magnétiques 229 en vue d'une mémorisation permanente.
(13). L'ordinateur 19 vérifie périodiquement le module d'entrées et de sorties numériques 199 concernant diverses entrées d'arrêt du système.
(14). Les phases (1) à (13) peuvent ou non être répétées suivant l'examen qui est réalisé. La
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séquence de balayage continue jusqu'à ce que l'un des faits suivants se produise : (a) L'ordinateur 19 reçoit un signal d'arrêt durant la phase (13), moment auquel l'opérateur reçoit le contrôle du système.
(b) L'ordinateur 19 satisfait aux exigences de durée de balayage, spécifiées dans le sous-mode d'initiali- sation de balayage, moment auquel l'opérateur reçoit le contrôle du système.
(c) L'ordinateur 19 reçoit une entrée venant de l'opérateur, à l'intervention du clavier 223, pour suspendre la séquence de balayage. L'opérateur peut suspendre temporairement la présente séquence de balayage, moment auquel une commande manuelle de mouvement du dispositif de balayage 22 des couronnes de retenue est possible à l'intervention de l'unité de commande manuelle de mouvement 181. En outre, l'ordinateur 19 lit la position présente du disposi- tif de balayage 22 des couronnes de retenue, au départ du module régulateur de mouvement 157, et mémorise ces données dans la mémoire à accès aléatoi- re. L'ordinateur 19 surveille la position du dispo- sitif de balayage 22 des couronnes de retenue, au départ du module régulateur de mouvement 157, et il affiche cette information sur l'écran de visualisa- tion cathodique 226.
L'opérateur peut signaler a l'ordinateur 19, à l'intervention du clavier 223, de reprendre l'examen en cours, moment auquel l'ordina- teur 19 inhibe l'unité de commande manuelle de mouvement 181 et transmet des paramètres appropriés de commande de déplacement au module régulateur de mouvement 157 en vue de reprendre l'examen en cours, notamment la dernière position du dispositif de balayage 22 de la couronne de retenue, mémorisée dans la mémoire à accès aléatoire. L'opérateur peut également arrêter l'examen en cours, moment auquel
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l'ordinateur 19 renvoie la commande à l'opérateur et affiche le sous-menu d'initialisation de balayage.
A ce stade, l'opérateur peut choisir un nouvel examen ou retourner au menu principal à l'intervention du clavier 223.
Lors de l'entrée dans le mode de calibrage, l'ordinateur 19 affiche un sous-menu de calibrage sur l'écran de visualisation cathodique 226. L'ordinateur 19 lit le choix de l'opérateur au départ du sous-menu de calibrage à l'intervention du clavier 223. Le sous-menu de calibrage fournit à l'opérateur diverses options de calibrage : dans deux des options, l'ordinateur 19 affiche un tableau d'introduction de données sur l'écran de visualisation cathodique 226 en vue de l'entrée, par l'opérateur, de divers réglages pour l'appareillage ultrasonore 13 et l'appareillage à courants de Foucault 16. Une troisième option permet à l'opérateur de calibrer les transducteurs à courants de Foucault 94. Pour ce faire, la console en U 116 est enlevée du dispositif de balayage 22 de la couronne de retenue et attachée à l'adaptateur de calibrage de console en U 238.
Pour réaliser le test de calibrage, l'adaptateur de calibrage des consoles en U est déplacé par-dessus les réflecteurs de calibrage sur le standard de calibrage à courants de Foucault. Durant ce déplacement, le transducteur de position de l'adaptateur de calibrage donne une information de position au module régulateur de mouvement 157 et le module analogique-numérique 205 lit les sorties de position X et Y 211,314, produites par l'appareillage à courants de Foucault 16 à la même vitesse d'échantillon que l'on doit utiliser durant le balayage effectif de la couronne de retenue 25.
Le standard de calibrage à courants de Foucault comporte des réflecteurs artificiels et/ou naturels présentant des dimensions connues, et il est fait du même type de matière que celui de la couronne de
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retenue 25. Les données venant du balayage de calibrage sont mémorisées par l'ordinateur 19 sur des supports de mémorisation magnétiques 229. Ces données seront comparées par la suite avec des données récoltées sur la couronne de retenue 25.
Lors de l'entrée dans le"Mode Auto" (Auto Mode), l'ordinateur 19 affiche diverses options à l'opérateur et divers points d'état de fonctionnement sur l'écran de visualisation cathodique 226. Les points de fonctionnement comprennent la position courante des deux axes. Le"Mode Auto"permet le déplacement du dispositif de balayage 22 de la couronne de retenue vers une position axiale et/ou circonférentielle spécifiée sur la couronne de retenue 25. L'opérateur peut introduire une position désirée et accélérer le déplacement pour chaque axe à l'intervention du clavier 223, et il peut signaler à l'ordinateur 19 de commencer le déplacement du dispositif de balayage 22 de la couronne de retenue.
Lors de l'entrée dans le"Mode Jog" (Jog Mode), l'ordinateur 19 affiche diverses options à l'opérateur et divers points de fonctionnement sur l'écran de visualisation cathodique 226. Les points de fonctionnement englobent la position courante des deux axes. Le Mode Jog permet à l'opérateur de commander le dispositif de balayage 22 de la couronne de retenue manuellement grâce à l'utilisation de l'unité manuelle de contrôle de mouvement 181. La vitesse du mouvement à la fois pour l'entraînement circonférentiel et pour l'entraînement axial peut être modifiée en utilisant les touches à flèche du clavier 223. Le commutateur avant de fin de course 160 et le commutateur arrière de fin de course 163 arrêteront le chariot linéaire 34 en vue de l'empêcher d'aller trop loin dans la direction axiale.
Lorsque l'un des commutateurs de fin de course est rencontré, l'ordinateur 19 affiche un signal d'état sur l'écran de visualisation cathodique 226. Lorsque le
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bouton-poussoir d'arrêt d'urgence 250 est enfoncé sur l'unité manuelle de contrôle du mouvement 181, l'ordinateur 19 inhibe le déplacement sur les deux axes et active le frein électrique 154 du moteur d'entraînement circonférentiel. L'ordinateur 19 affiche un signal d'état pour la situation d'arrêt d'urgence sur l'écran de visualisation cathodique 226.
Lorsqu'on entre dans le mode de posttraitement (Post Processing Mode), l'ordinateur 19 affiche un sous-menu de post-traitement pour l'opérateur sur l'écran de visualisation cathodique 226. Lors du choix de l'opérateur du"Combine Segment Files Submode" au départ du sous-menu de post-traitement à l'intervention du clavier 223, l'ordinateur 19 affiche un tableau d'entrée de données sur l'écran de visualisation cathodique 226 pour l'établissement et la combinaison des fichiers de données de balayage segmentés. Les fichiers de données de balayage segmentés sont des fichiers de données qui contiennent un quadrant circonférentiel de données d'inspection des couronnes de retenue, inférieur
EMI26.1
à 360 .
Le"Combine Segment Files Submode"est un système permettant de combiner des données de quadrant pour constituer un fichier de balayage complet de 3600 pour un examen particulier. Les dossiers de données de balayage segmentés sont créés durant le Mode de Balayage, lorsqu'un balayage segmenté est spécifié par l'opérateur dans le sous-mode d'initialisation du balayage. Un balayage segmenté doit être spécifié pour une inspection sur place des couronnes de retenue d'une génératrice, dans les cas où un balayage complet de 360 de la couronne de retenue n'est pas possible, ou dans d'autres cas d'un accès limité aux couronnes de retenue. L'opérateur a l'opportunité d'entrer les informations suivantes à l'intervention du clavier 223.
(1). SENS DE DEPART DE ROTATION DE BALAYAGE DE
QUADRANT.
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(2). PERIODE EN DEGRES PAR ECHANTILLON,
A LAQUELLE LES DONNEES DE BALAYAGE
ANALOGIQUES ONT ETE ECHANTILLONNEES.
(3). NOM POUR LES FICHIERS DE QUADRANT A
COMBINER (4). TAILLE DES QUADRANTS EN DEGRES POUR CHAQUE
NOM DE FICHIER ENTRE EN (3).
L'opérateur peut signaler à l'ordinateur 19 à l'intervention du clavier 223, d'afficher sur l'écran de visualisation cathodique 226, un répertoire de noms de fichier concernant les fichiers appropriés mémorisés sur les supports magnétiques 229. L'ordinateur 19 calcule la longueur de balayage circonférentiel de chaque fichier, spécifié dans la phase (3), en utilisant la relation suivante : s = q x P où s = longueur de balayage circonfé- rentiel du fichier dans les échan- tillons. q = taille du quadrant en degrés pour le fichier entrée en (3).
P = période d'échantillonnage en degrés par échantillon entré en (2).
L'ordinateur 19 affiche la longueur du balayage circonférentiel pour chaque nom de fichier sur l'écran de visualisation cathodique 226, après l'entrée par l'opérateur des points (3) et (4). L'opérateur peut signaler à l'ordinateur 19, à l'intervention du clavier 223, de commencer la combinaison des fichiers de données de balayage segmentés. A la réception de ce signal, l'ordinateur 19 valide les fichiers de données entrés dans la phase (3) et, si satisfaisantes, il assemble les lignes de balayage de longueur s pour chaque nom de fichier entré dans la phase (3) dans la succession appropriée pour produire un fichier de balayage dont la longueur de balayage est égale à la somme des s valeurs
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calculées pour chaque fichier de données de balayage segmenté.
L'ordinateur 19 mémorise le fichier de balayage combiné sur des supports magnétiques 229.
Lors du choix par l'opérateur du sous-mode d'examens combinés au départ du sous-menu de posttraitement à l'intervention du clavier 223, l'ordinateur 19 affiche un tableau d'entrée de données sur l'écran de visualisation cathodique 226 pour l'établissement et la combinaison de fichiers de balayage de 360 mémorisés sur des supports magnétiques 229. Des fichiers de balayage de 3600 provenant de divers examens peuvent être combinés pour produire un fichier de sortie dont les données représentent la totalité de la surface du diamètre intérieur ou de la surface du diamètre extérieur des couronnes de retenue. L'opérateur a la possibilité d'entrer les informations suivantes à l'intervention du clavier 223 :
1. TYPE DE FICHIER DE SORTIE
2. DECALAGE DE LA REFERENCE ZERO
CIRCONFERENTIELLE
3.
DECALAGE DE LA REFERENCE ZERO
AXIALE
4. PERIODE EN DEGRES D'APRES LAQUELLE
LES DONNEES DE BALAYAGE ONT ETE
ECHANTILLONNEES
5. FICHIERS A COMBINER
6. ANGLE DE FAISCEAU SONORE REFRACTE,
UTILISE DURANT L'INSPECTION DES
COURONNES DE RETENUE, SI APPLICABLE
POUR LE TYPE DE FICHIER DE SORTIE
SPECIFIE DANS LA PHASE (1).
L'ordinateur 19 calcule la longueur de balayage des fichiers de balayage de 3600 en utilisant la relation donnée dans la description du sous-mode de fichiers segmentés combinés et affiche cette valeur sur l'écran de visualisation cathodique 226 pour l'opérateur,
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après la phase (4). En outre, l'ordinateur 19 calcule le nombre de balayages existant dans chaque fichier entré dans la phase (5) par détermination du nombre d'échantillons de données de chaque fichier et en divisant ce nombre par la longueur calculée de balayage. L'ordinateur 19 affiche ensuite, sur l'écran de visualisation cathodique 223, le nombre de balayages par fichier, après l'entrée de chaque nom de fichier dans la phase (5).
L'opérateur peut signaler à l'ordinateur 19, grâce au clavier 223, d'afficher un répertoire de noms de dossier appropriés pour le phase (3), contenus sur des supports de mémorisation magnétiques 229. L'opérateur peut signaler à l'ordinateur 19, par l'intermédiaire du clavier 226, d'avoir à commencer une combinaison de fichiers spécifiés dans la phase (5) pour produire un fichier de sortie du type spécifié dans la phase (1). A la réception de ce signal, l'ordinateur 19 validera les noms de fichier entrés et combinera les lignes de balayage dans la séquence appropriée en provenance de chacun des fichiers validés pour former un seul fichier.
L'ordinateur 19 réglera en outre les données de balayage suivant les nécessités pour ce qui suit : (a) fichiers de balayage manquants, nécessaires pour produire un fichier de sortie complet du type spéci- fié dans la phase (1).
(b) alignement des données de fichier de balayage à des positions zéro de référence sur la couronne de retenue inspectée, en se basant sur les décalages entrés dans les phases (2) et (3), l'angle de fais- ceau sonore réfracté entré dans la phase (6) (si applicable), et constantes de décalage mécanique des transducteurs 91 et/ou 94 (si applicable) dans le dispositif de balayage 22 des couronnes de retenue.
Lors du choix par l'opérateur du sous-mode de traçage (Plot Submode) au départ du sous-menu de posttraitement grâce au clavier 223, l'ordinateur 19 affiche
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un tableau d'entrée de données sur l'écran de visualisation cathodique 226 pour l'établissement et le traçage des fichiers d'examens combinés produits dans le sousmode d'examens combinés. L'ordinateur 19 extrait les données de texte applicables venant de la mémoire à accès aléatoire et introduites dans le mode d'initialisation, et il affiche cette information sur l'écran de visualisation cathodique 226. L'opérateur peut introduire un nom de fichier représentant une combinaison de fichier et de traçage à l'intervention du clavier 223. L'opérateur peut éditer des données de texte et d'autres paramètres de traçage à l'intervention du clavier 223.
Lors de la réception du signal approprié venant du clavier 223, l'ordinateur 19 lit le fichier de données à tracer au départ de supports de mémorisation magnétiques 229 et il affiche une représentation colorée des données sur l'écran de visualisation cathodique 226. L'ordinateur 19 comprime les données lues depuis le fichier, suivant les nécessités, pour tracer les données dans des limites acceptables, de préférence dans un format de 8, 5x11 pouces. La compression des données est réalisée en traçant la plus haute amplitude d'échantillon de données pour chaque x échantillons de données, x étant un facteur de multiplication d'échelle, basé sur la taille du fichier de données.
En outre, l'ordinateur 19 affiche les échelles appropriées pour les informations axiale, circonférentielle et d'amplitude, contenues dans le fichier de données. L'ordinateur 19 affiche également des informations de texte appropriées pour le jeu particulier de données. A la réception du signal approprié venant du clavier 223, l'ordinateur 19 transmet une représentation de l'image affichée sur l'écran de visualisation cathodique 226 à un dispositif de reproduction de copies imprimées 232.
Lors de l'entrée du mode de diagnostics (Diagnostic Mode), l'ordinateur 19 affiche un sous-menu
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de diagnostics sur l'écran de visualisation cathodique 226. A partir de ce menu, l'opérateur peut choisir diverses options qui, d'après la sélection, amèneront l'ordinateur 19 à exécuter des tests de diagnostic du système et à afficher le résultat des essais sur l'écran de visualisation cathodique 226.
Lors de l'entrée du mode d'utilités (Utilities Mode), l'ordinateur 19 affiche un sous-menu d'utilités sur l'écran de visualisation cathodique 226.
Au départ de ce menu, l'opérateur peut choisir diverses options en rapport avec une manipulation des fichiers, une mise en forme des supports magnétiques, un temps de réglage et une date pour l'ordinateur 19, ainsi que d'autres fonctions d'utilités courantes pour les logiciels des systèmes de fonctionnement des ordinateurs.
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"Apparatus for remote inspection by current
Eddy and ultrasonic retaining rings for turbo-generators "
The invention relates to an inspection system for large cylindrical bodies, and more particularly to an inspection system and method combined by eddy currents and ultrasound for the retaining rings of turbo-generators.
The generator shaft retaining rings, which are mounted on the end of a generator shaft to hold the rotor windings in place, require periodic inspection to identify any defects that may have developed there. Generally speaking, this requires that the owner of the installations separate the rotor from the stator of the generator to have access to the retaining rings. In many cases, the crowns are found acceptable for continued operation and the rotor is reinstalled in the stator without the need to make any changes to the retaining crowns.
In other cases, cracks may have developed in the surface of the crowns, which is in contact with the windings of the rotor, and these cracks frequently occur at places situated on the side of the inner diameter of the crowns.
To prevent failure of the retaining rings from crack propagation, periodic inspections are planned at many facilities. Since crown removal is not always practical, an ultrasound examination is normally performed, during which a high frequency ultrasonic signal is directed radially from the circumference.
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external reference of the crowns towards the internal circumference thereof. By monitoring the travel time of the ultrasound, while knowing the dimensional characteristics of the retaining rings, we can detect small cracks that have developed. However, these prior methods generally required that the rotor be removed from the generator in order to perform these inspections.
This involved a complicated and time-consuming process to prevent any damage to the rotor or stator during removal. It is therefore desirable to have a system which is capable of ensuring inspection without the need for removal of the rotor.
A main object of the present invention is to provide a system for the inspection of large cylinders, without requiring removal of this cylinder from its normal location.
Another object of the present invention is to be able to inspect generator retaining rings by simultaneously supplying eddy current and ultrasonic detection means to the retaining rings, and this from a remote location.
The foregoing objects and still others are achieved by means of the present invention, relating, in general, to a system for inspecting the retaining rings of generator rotors, having an outside diameter surface and an inside diameter surface , this inspection system being characterized by: detection means intended to simultaneously detect faults existing in the surface of the outside diameter, in the surfaces of the inside diameter and in the body of the retaining ring;
scanning means intended to send these detection means to the retaining ring, these scanning means being able to be placed all around the circumference of the retaining ring by a first
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carriage having a longitudinal axis of symmetry and means for rotating this first carriage around the circumference, and a second carriage attached to the first and comprising means for transferring the second carriage along the longitudinal axis of the first carriage for position the scanning means axially along the length of the retaining ring; position detection means, intended to determine the location of the scanning means on the retaining ring; and means for remotely controlling the operation of the inspection system.
Various other objects, characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following detailed description which is given with reference to the accompanying drawings, these being presented only by way of example only.
Figure 1 is an overall schematic representation of the retaining crown inspection system of the present invention.
Figure 2 is an isometric view of the scavenging crown retainer assembly of the present invention.
Figure 3 is a detailed view of the interior carriage assembly illustrated in Figure 2.
Figure 4 is a detailed view of the eddy current / ultrasonic transducer support assembly, as shown in Figure 2.
Figure 5 shows a detailed view of the ultrasonic transducer block assembly of the present invention.
Figure 6 is a detailed view of the eddy current block assembly of the present invention.
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Figure 7 is a block diagram of the motion control mechanism of the present invention.
Figure 8 is a schematic representation of data acquisition and control thereof from the transducers of the inspection system of the present invention.
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Referring now in detail to the drawings, the inspection system 10 for the retaining rings of the present invention is illustrated in Figures 1 and 2. The inspection system 10 comprises ultrasonic instrument units 13 and units eddy current instruments 16, operated by a computer control station 19. These devices operate, from a separate location, the scanning assembly 22 of the retaining rings, which is associated for operation at a retaining ring 25 located on a generator rotor 28. The rotor can either be installed in an electric generator (not shown), or removed from this generator.
The device for scanning the retaining rings comprises a first circumferential carriage or carriage 31 and a second linear carriage or carriage 34. The circumferential carriage 31 is rotated around the rotor 28 by means of a drive system with sprockets and chains 37. The linear carriage is mounted on the circumferential carriage by means of two U-shaped side rails 40, and it can be moved linearly along these. The drive systems for these carriages will be described in more detail below.
The device 22 for scanning the retaining rings moves all around the entire circumference of the retaining ring 25 by virtue of the circumferential drive system 37. Circumferential drive chains 43 are arranged all around the rotor 28 in the area of the retaining ring 25. The chains 43 pass over the scanning device by means of grooves provided in curved consoles 46. This allows the linear carriage 34 to pass without being prevented from one end to the other of the retaining ring, which makes it possible to examine all of this retaining ring 25 by means of a single installation.
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tion of the scanning device. Drive sprockets 49 cooperate with the chains 43 and are controlled by a circumferential drive motor 52.
A circumferential position feedback transducer 55 provides information to the control station 19, and this will be described more fully below. A hand held belt spacer (not shown) is used when the scanner 22 is installed on the retaining ring 25 to adjust the chains to the appropriate axial location along the rotor. Axial alignment is ensured by front nylon 58 and rear 61 guide wheels. These guide wheels keep the scanning device in a fixed axial position relative to a zero point on the retaining ring. This point is commonly called the nose of the retaining crown. The front guide wheels 58 are provided on oscillating arms 64 due to the small radial assembly clearances.
These arms swing down and lock on the nose of the retaining ring after the scanning device has been placed in the appropriate axial location. The rear guide wheels 61 are then put in place and tightened. This scanning device is similar to that described in US Patent No. 4,970. 890 entitled "Electric Generator Inspection System", this patent having been assigned to this transferee company and being incorporated here for reference.
The linear carriage 34, illustrated in more detail in FIG. 3, moves thanks to eight ball bearings 67 with preload, which roll in the lateral U-shaped rails of left and right 40 of the circumferential carriage 31. Springs in cantilever 70 are bolted to the linear carriage 34 and they are preloaded relative to the bearings to eliminate a radial clearance. Preload ensures very stable, vibration-free scanning at all travel speeds -
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carriage. The linear carriage 34 is moved back and forth along the axis of symmetry of the retaining rings by means of a DC drive motor 73, sprockets 76 and a drive chain with reinforcing cable. 79. The chain clamp 82 attaches the carriage 34 to the chain 79.
A linear reaction transducer 85 is also provided.
Figure 4 shows the detector support assembly 88 used to mount the eddy current and ultrasonic transducers on the linear carriage 34. The ultrasonic (UT) 91 and eddy current (I / C) transducers 94 must be subjected to a slight spring load against the retaining ring 25, which allows them to "float" over any irregularities in the retaining ring, such as paint bubbles and fittings in the contour of the ring . The suspension of the transducer brackets and the spring loading are ensured in determined ways due to the limited space available for a rotor during a non-destructive on-site examination (NDE).
For some retaining crown designs, the radial clearance is only 3.81 cm (1.5 inch), measured from the air gap deflection crown (not shown) to the outside diameter of the nose. the retaining crown. Due to the limited space available, the suspension mechanism must be constructed to have the lowest possible radial height, which requires that this mechanism be spread circumferentially and axially. An important characteristic of the apparatus of the present invention for carrying out a semi-automatic eddy current and ultrasonic scanning is related to the self-alignment characteristics of the suspensions of the transducer and the supports of load probes. by spring.
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FIG. 5 illustrates a type of UT corner block 97. The corner is put in place manually and tightened in an internal console pliers 100 by tightening the knurled nut 103 of the UT pliers 106. The internal console pliers 100 is free to turn slightly around the pivot line with respect to the UT 109 clip console. In addition, the UT clip console rests against the xy 112 "compliance" pin which is the only point of contact with the console in U 115 of the transducer. These two orthogonal points of suspension allow the hydrodynamic pressure of the coupling agent to align the corner block 97 of the ultrasonic transducer tangentially to the contact line on the retaining ring 25. This console 115 in U of the transducer makes part of the removable detector support 88 of the linear carriage 34.
It should be noted that the UT clamp console 109 can be easily separated from the apparatus by simply lifting the U-shaped console 115 from the transducer to separate the detector support 88 from the linear carriage. The xy 112 compliance pin is attached to the console of the UT 109 clamp. This feature allows rapid changing of the ultrasonic blocks, which is necessary for the many different scans required for a full non-destructive examination of the crown. detention.
In addition, the ultrasonic transducer wedge, which is preferably made of plexiglass, should always remain in direct contact with the surface of the retaining ring to promote optimum ultrasonic coupling to it. Optimal coupling is achieved by the design of the corner block 97 of the ultrasonic transducer. The suspension suspension design is also important for maintaining the transducer wedge tangential to the line of contact with the retaining ring.
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A non-hygroscopic ultrasonic coupling agent, such as Pyrogel, is preferably pumped directly into the block 97 at the location of each of the tapped holes 118 which connect to two wide dispersion grooves 121 of 0.15 cm (0 , 06 inch). A non-hygroscopic coupling agent is preferred since any cracking by corrosion by the latent stress state, which could occur in the retaining rings, is catalyzed by the presence of moisture. The coupling agent is forcibly removed from the grooves 121 above in all directions, especially in the area below the ultrasonic transducer 91. Tests have shown that this UT wedge configuration ensures excellent sound coupling, whatever that is the direction of movement on the surface of the retaining ring.
The block 124 of the eddy current probe support is also subjected to a spring load against the retaining ring 25 thanks to four translation axes 127 which are bolted to the U-shaped console 115 of the transducer and by four compression springs 130 illustrated in Figure 6. The contact surface of the eddy current block 124 is machined to correspond to the curvature of the retaining ring. To prevent scratches in the retaining ring, the block is made of a material which is preferably an oil impregnated nylon. The U-shaped console 115 of the transducer is free to pivot about the left and right-hand "yaw" pivot axes 133 and 136 relative to the removable U-shaped console 116, illustrated in FIG. 3.
In addition, the lift of the eddy current probe should be minimized. The "yaw" pivot axis is located in the vicinity of the contact surface of the retaining ring to ensure maximum stability, which allows the eddy current block 124 to pivot and thus follow
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closely the various contours of the retaining crown, such as the nose area. The eddy current block 124 and the interior console clamp 100 pivot and move independently, which is essential for parallel eddy current and ultrasonic scans.
Tests have shown that the ultrasonic coupling agent Pyrogel has no effect on the vertical displacement of the eddy currents and that the eddy current block 124 has no effect on the action of mating of the Pyrogel. Parallel scanning saves a lot of time. Two independent eddy current probes are used to create a large sweep width of 0.508 cm (0.2 inch), and additional eddy current probes could be used to increase the sweep width to any desired value .
The removable U-shaped console 116 adapts to nesting in grooves (not shown) which are machined in an assembly forming a pivot arm 139. This arm is free to pivot more or less 150 relative to the linear carriage 34. The arm pivot 139 is spring loaded against the retaining ring using two tension springs 142 shown in Figure 3. Cables 145 connect to each spring and pass over tension pulleys 148, and they connect to points of tension anchor 148 which forms part of the linear carriage 34. A prior tension in the springs 142 is ensured by adjusting the length of the cable, which, in turn, governs the force of the ultrasonic and eddy current transducer, exerted on the surface of the retaining ring.
The retaining rings 25 occasionally show blisters of paint and other surface irregularities which must be removed to facilitate optimum coupling of the ultrasonic signal.
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and minimal lifting of the detector. To achieve this, it is sometimes necessary to subject the outer diameter of the retaining ring to sanding, using the pneumatic sanding device 151 illustrated in FIG. 2. This sanding device is attached to the linear carriage 34 by replacing the console in U 115 of the transducer by a special console which holds the pneumatic sandblasting device 151. A simple vacuum duct is attached to the hood of the sandblasting device to collect the debris.
For visual inspection of the surface after cleaning, a fiber optic video probe (not shown), such as the 6mm version manufactured by Welch Allyn, has proven to be very effective.
Figure 7 shows the block diagram of the movement control section of the retaining ring inspection system 10. There are two axes of movement for the system, which are provided on the scanning device: the circumferential drive motor 52 moves the scanning device 22 of the retaining ring, circumferentially all around this retaining ring 25 , and the drive motor 73 of the linear carriage moves this linear carriage 34 axially on the crown. The circumferential drive motor 52 also includes an electric brake 154 which is attached to it and which has two functions: one is to prevent the motor from drifting when no power is applied thereto, and the another is to prevent the engine from moving in an emergency.
The two axes have position transducers (55, 85) which are mounted on the scanning device 22 of the retaining rings to give position information to a motion control module 157 of the computer control station 19. The transducer to circumferential position reaction 55
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is related to the belts which are used to hold the scanner 22 of the retaining ring 25 thereon, and the linear drive position feedback transducer 85 is related to the belt drive which causes the displacement of the linear carriage 34. Each transducer produces two trains of pulses, which are electrically phase shifted at 900 from one another, and whose frequency is proportional to the speed.
The phase of the pulse train signals to the motion regulator module 157, in which direction the different axes move, and the number of pulses as well as the frequency of the pulses, the position of the movement, the speed and information concerning the acceleration.
The linear carriage also comprises a front limit switch 160 and a rear limit switch 163. These limit switches send a signal to the motor interface module 166 to stop the motor 73 driving the carriage linear in order to prevent the linear carriage 34 from moving too far and thereby preventing any damage to the drive system. A voltage detector 169 for the circumferential drive motor detects the voltage, and a current detector 172 of the circumferential drive motor measures the current associated with the circumferential drive motor 52.
A linear drive voltage detector 175 detects the voltage, and a linear drive current detector 178 measures the current associated with the drive motor 73 of the linear carriage.
There are two modes of controlling the movement of each axis. One mode consists of control via the motion regulator module 157; it is a microprocessor-based module, which uses information from the transducer to control the motors and sends the appropriate control signals to the
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engine interface module 166. The other mode is a manual mode which provides control through the use of a hand-operated remote control unit of the movement 181. The automatic / manual switch 184 indicates to the motor interface module 166 which mode provides active motor control.
The active control signals are sent to the amplifier 187 of the circumferential drive motor and to the amplifier 190 of the linear drive motor, which supplies the electrical energy necessary to ensure the movement of the motors.
Figure 8 shows a block diagram of data acquisition and control thereof from the system transducers. The ultrasonic transducer (s) 91 and the eddy current transducer (s) 94 are located in the linear carriage 34. A coupling agent also circulates through an outlet of the mounting block 97 of the ultrasonic transducer, which is connected to the transducer (s) ultrasonic 91, and ensures an appropriate transfer of sound energy into the retaining ring 25 which is being inspected. The circulation of the coupling agent is regulated by a coupling agent flow system 193 and this current can be turned on or off, either by the on / off switch 196 of the coupling agent, or by the computer 19 via the digital input and output module.
The ultrasonic transducer (s) 91 send their signal by a low noise coaxial cable 202 to an ultrasonic installation 13 which has three types of output. Two analog outputs are provided, one of which is representative of the reflected ultrasonic waveform, while the other is the maximum amplitude of the reflected ultrasonic waveform in a time interval. This signal is sampled by the analog / digital module 205. The other type of
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output is via a digital data transmission channel 208, which allows the digital input and output module 199 to communicate with the ultrasonic installation 13.
The eddy current transducers 94 of the linear carriage 34 are used to detect irregularities existing in the surface 25 corresponding to the outside diameter of the retaining ring. Their signals are supplied to the eddy current installation 16. This eddy current installation 16 has two analog outputs, namely a position output X 211 and a position output Y 214 for each transducer 94; these signals are read by the analog-digital module 205. The combination of the output signals of the positions X and Y is used to characterize the surface irregularities.
The analog clinometer 217 is used as an absolute positioning mechanism for the device 22 for scanning the retaining rings, in the circumferential direction. The analog output of this device corresponds to the position of the scanning device 22 of the retaining ring, relative to the position at 12 o'clock. Clinometer 217 uses the field of gravity as a reference to provide this output. The absolute position is necessary because the circumferential position feedback transducer 55 gives only a relative position. The displacement transducer 220 is used to correctly identify the position of the linear carriage 34 relative to the front of the scanning device 22 of the retaining ring.
The operation of the apparatus and the electronic system described above can be implemented by any suitable computer software.
A functional description of the computer software, particularly interesting in the case of the form of
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preferred embodiment, is presented below and, from it, suitable computer programs can be easily created by specialists. The system 10 can be put into operation generally in ten modes: Initialization Mode, Home Mode, Time-of-Flight Table Mode, Calibration Mode, Jog Mode, Auto Mode, Scan Mode, Post Processing Mode, Diagnostics Mode and Utilities Mode. The program comprises a main mode from which the operator can choose one of the ten modes of the system as active mode. After booting up the system, the computer 19 presents a main menu offering the operator a choice from one of the ten operating modes of the system.
When entering the Initialization Mode, the computer 19 presents a data entry table on a cathode visualization screen 226. The operator has the possibility of entering the following information using the keyboard 223:
1. NAME OF THE HOLDING
2. LOCATION OF THE OPERATING SITE
3. NAME OF THE OPERATOR
4. TELEPHONE NUMBER OF THE USER SITE
TION
5. WORK ORDER NUMBER
6. TURBO-GENERATOR UNIT NUMBER
7. CROWN DRAWING NUMBER
DETENTION
8. CLASSIFICATION OF THE MATERIAL OF
THE RETAINING CROWN
9. END OF THE GENERATOR ROTOR,
ON WHICH INSPECTION MUST BE
REALIZED
10. COMMENTS AND ADDITIONAL INFORMATION-
SHUT UP.
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In addition, the computer 19 reads the drawing file specified by the point (7) from magnetic information carriers 229 in its random access memory (RAM). The drawing file contains critical dimensions for a generic retaining ring of the type to be inspected. Two of these dimensions, namely the outer diameter of the crown and the length thereof, are of general use and are displayed on the cathode display screen 223 for the operator. A third dimension, namely the length of the crown nose, is presented on the cathode display screen 223 and can be modified from the nominal length of the crown nose, read from the drawing file.
The effective length of the crown nose for a particular generator rotor is measured at the work location, and the input field for this value can be changed by the operator. If the design of the retaining crown or the above dimensions are not available, the device described in United States patent nQ5 can be used. 029.476 issued to Metala et al., And assigned to this assignee, and the dimensions can be entered into the random access memory. Patent 5,029. 476 is incorporated thereby for reference in the present case.
As part of the "Initialization Mode", the operator has the possibility of indirectly introducing the speed of the rotational sound wave (transverse wave front) for the retaining ring 25 to be inspected. this is achieved using an ultrasonic pulse echometer available on the market, together with an ultrasonic transducer 91, which produces a zero degree rotational wavefront perpendicular to the surface to be inspected. The echo filter section of the apparatus 13 is adjusted to correspond to the resonant frequency of the ultrasonic transducer, which is the same
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than the nominal resonant frequency of the ultrasonic transducer (s) used for the inspection of the retaining rings.
The operator positions the ultrasonic transducer in contact with a part of the retaining ring to be inspected, which is parallel to the axis of the rotor 28 of the generator, and at an axial location having a known radial thickness of the retaining ring . The operator then records the time necessary for the ultrasonic wave to pass through the radial thickness of the retaining ring, to be reflected from the surface of the internal diameter of the retaining ring, and to return to the ultrasonic device 13. This value, t, is entered in the data entry table of the Initialization Mode.
The computer 19 calculates the measured rotational wave speed, using the following relationship:
Vs = 2X / t x 106 where Vs = speed of the rotational sound wave in the retaining ring (cm / second)
X = thickness of the crown taken at the start of the drawing t = time in microseconds for the rotational sound wave to reach the inside diameter of the retaining crown and return to the ultrasonic device 13.
The computer 19 displays the speed of the sound wave calculated on the cathode display screen 226 and stores this value in its random access memory RAM for later use. If the operator exits from Initialization Mode, the computer 19 stores the information coming from the data entry table in the RAM memory and on magnetic memory media 229.
When entering the "Home Mode", the computer 19 displays an interface table on the cathode display screen 226 for the operator.
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The "Home Mode" is intended to define the zero position both for the circumferential axis and for the axial axis of the scanning device 22 of the retaining ring.
The operator can bring the axial axis to the "Home" position by moving the linear carriage 34 to the "Home" position on the nose end of the retaining ring 25. The displacement is carried out using a regulating unit of movement 181, held in the hand, and it is continued until the front limit switch 160 is encountered and the movement is stopped. Due to position errors in the exact determination of where the linear carriage stops when the front limit switch 160 is encountered, a displacement transducer 220 more accurately detects where the carriage linear 34 is located relative to the front of the scanning device 22 of the retaining ring.
The operator signals to the computer 19, via the keyboard 225, which linear carriage has reached the "Home" position.
To bring the circumferential axis to the "Home" position, the operator moves the retaining crown scanning device to the 12 o'clock position. The output of the analog clinometer 217 is sampled by the analog-digital module 205 and transferred to the computer 19 for display on the cathode display screen 226 to indicate the 12 o'clock position to the operator. At this stage, the operator signals to the computer 19, via the keyboard 223, that the scanning device 22 of the retaining ring has reached the circumferential "Home" position.
The next phase consists in producing a Calibration Factor for the circumferential position feedback transducer 55. This must be done for each retaining ring 25, mainly due to variations in the diameters of the crowns and in the lengths of the
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chains. From the zero position, the operator moves the scanning device 22 of the retaining ring 3600 all around this retaining ring until it reaches the same point as that from which it started. At this stage, the operator signals to the computer 19, using the keyboard 223, that the scanning device 22 of the retaining ring has moved 3600.
The computer 19 will calculate the appropriate calibration factor for the circumferential position feedback transducer 55, based on the difference between the "Home" position reaction and the 360 position reaction.
The Time-of-Flight Table Mode is used to create a table of parameters for inspection of the retaining rings based on the dimensions of the drawings of these rings and a measurement of the speed of the sound recorded in the initialization mode. The computer 19 determines the inspection parameters which are best for the crown to be inspected. Inspection parameters include transducer positions, transducer corner angles, and precise ultrasonic wave travel times required to examine any location on the inside diameter surfaces of the retaining rings. The inspection parameter table is stored by the computer 19 in the random access memory for optional use in the scan mode.
The operator has the possibility of producing a printed output from the table, on a device 232 for outputting printed documents.
When entering the scan mode, the computer 19 displays a scan initialization submenu on the display screen 226. The operator can choose a desired zone of the retaining ring to be inspected, at the from this submenu. Based on the operator's choice from the initialization submenu
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computer 19 displays a table for entering scan initialization data on the CRT screen 226, which is suitable for the examination to be performed. The optimal scan parameters for the selected exam, produced in the flight time table mode, are retrieved from the random access memory. The operator has the possibility to edit or format these parameters.
The operator can also complete the basic ultrasonic examination, which involves an inspection of the surfaces of the internal diameter of the retaining rings, by an eddy current examination which supposes an inspection of the surfaces of the external diameter of the retaining rings, or d other examinations using additional 235 detectors. When the scan initialization data entry table is completed, the operator can signal to the computer 19, using the keyboard 223, to start an automated examination. If the computer 19 receives the signal to have to start an automated examination, the following sequence of setting up of scanning and movement will be carried out: (1).
The computer 19 transmits positioning information to the ultrasonic apparatus 13 for the examination to be carried out, unless the operator has inhibited this option in the Scan Initialization Submode ).
(2) The computer 19 transmits the information for setting up and acquiring the data to the analog-digital module 205 for the examination to be carried out on the basis of the data of the random access memory produced in the sub - scan initialization mode.
(3). Appropriate motion control parameters for the positioning of the device 22 for scanning the retaining rings for the examination to be carried out are extracted from the data in the memory to
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random access produced in the scanning initialization sub-mode, by the computer 19. This data is transmitted to the motion control module 157.
(4). The computer 19 signals to the motion regulator 157 to have to start a specific sequence of movements for the examination to be carried out.
(5). The ultrasonic apparatus 13 provides an analog representation of the return sound echo (s), coming from the ultrasonic transducer (s) 91 to the analog-digital module 205.
(6). The eddy current apparatus 16 provides an analog representation of the response from the eddy current transducers 94 to the analog-digital module 205.
(7). Computer 19 periodically communicates with motion regulator module 157 to determine when the retainer crown scanner 22 has reached the next position in the movement sequence, which is suitable for signaling to analog-digital module 205 to sample one or more of the signals presented to the analog-digital module 205 in phases (5) and (6). The next position in the sequence of movements, which is suitable for sending a signal to the analog-digital module 205, is determined from the outside diameter of the retaining crown, memorized in the random access memory during the initialization mode, and criteria developed experimentally to adequately cover the retaining rings intended for this examination.
(8). The computer signals the analog-digital module 205 to sample and encrypt the appropriate analog signals created in phases (5) and (6).
(9). According to the examination which is carried out, the analog-digital module 205 can transfer the
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encrypted data produced in phase (8) to the random access memory for use by the computer 19.
(10). The computer 19 receives the encrypted data produced in phase (8) in one of two ways, according to the examination which is carried out: (a) The data are transmitted from the analog-digital module 205 to the computer 19 via a common data bus shared by computer 19 and the analog-digital module
205.
(b) The data is transmitted from the analog-digital module 205 to the random access memory.
The computer 19 extracts the data from this random access memory for use.
(11). The computer 19 displays the status of the examination present on the cathode visualization screen 226. The option for displaying the faults consists of a separate display of one or almost real-time representations of the data extracted in the phases (7) and (10). In addition, the computer 19 displays the input options for the operator on the cathode display screen 226.
(12). The computer 19 communicates periodically with the motion regulator module 157 to determine when the scanner 22 of the retaining ring has reached the next position in the sequence of movements, which is suitable for transferring the data acquired during the phase (10) to magnetic media 229 for permanent storage.
(13). The computer 19 periodically checks the digital input and output module 199 for various system shutdown inputs.
(14). Phases (1) to (13) may or may not be repeated depending on the examination which is carried out. The
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scanning sequence continues until one of the following occurs: (a) The computer 19 receives a stop signal during phase (13), at which time the operator receives control of the system.
(b) The computer 19 satisfies the scanning time requirements specified in the scan initialization sub-mode, at which time the operator receives control of the system.
(c) The computer 19 receives an input from the operator, using the keyboard 223, to suspend the scanning sequence. The operator can temporarily suspend the present scanning sequence, at which time manual control of movement of the scanning device 22 of the retaining rings is possible by the intervention of the manual movement control unit 181. In addition, the computer 19 reads the present position of the device 22 for scanning the retaining rings, from the motion regulator module 157, and stores this data in the random access memory. The computer 19 monitors the position of the scanning device 22 of the retaining rings, starting from the motion regulator module 157, and it displays this information on the cathode visualization screen 226.
The operator can signal to the computer 19, using the keyboard 223, to resume the examination in progress, at which time the computer 19 inhibits the manual movement control unit 181 and transmits appropriate parameters of movement control to the motion regulator module 157 with a view to resuming the examination in progress, in particular the last position of the scanning device 22 of the retaining ring, stored in the random access memory. The operator can also stop the current examination, at which time
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computer 19 sends the command back to the operator and displays the scan initialization submenu.
At this stage, the operator can choose a new examination or return to the main menu using the keyboard 223.
When entering the calibration mode, the computer 19 displays a calibration submenu on the cathode display screen 226. The computer 19 reads the operator's choice from the calibration submenu at the intervention of the keyboard 223. The calibration submenu provides the operator with various calibration options: in two of the options, the computer 19 displays a table for entering data on the cathode display screen 226 in view of the entry by the operator of various settings for the ultrasonic apparatus 13 and the eddy current apparatus 16. A third option allows the operator to calibrate the eddy current transducers 94. For this do so, the U-shaped console 116 is removed from the scanning device 22 of the retaining ring and attached to the U-shaped console calibration adapter 238.
To perform the calibration test, the calibration adapter for the U-shaped brackets is moved over the calibration reflectors on the eddy current calibration standard. During this movement, the position transducer of the calibration adapter gives position information to the motion regulator module 157 and the analog-digital module 205 reads the position outputs X and Y 211,314, produced by the current apparatus. Eddy 16 at the same sample speed that must be used during the effective scanning of the retaining ring 25.
The eddy current calibration standard includes artificial and / or natural reflectors with known dimensions, and it is made of the same type of material as that of the crown.
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Retention 25. The data coming from the calibration scan are stored by the computer 19 on magnetic storage media 229. These data will be compared subsequently with data collected on the retaining ring 25.
When entering the "Auto Mode", the computer 19 displays various options to the operator and various operating status points on the CRT screen 226. The operating points include the current position of the two axes. "Auto Mode" allows the movement of the scanning device 22 from the retaining ring to an axial and / or circumferential position specified on the retaining ring 25. The operator can enter a desired position and accelerate the movement for each axis to the intervention of the keyboard 223, and it can signal to the computer 19 to start moving the scanning device 22 of the retaining ring.
When entering the "Jog Mode", the computer 19 displays various options to the operator and various operating points on the cathode display screen 226. The operating points include the current position of the two axes. Jog Mode allows the operator to control the scanning device 22 of the retaining ring manually through the use of the manual movement control unit 181. The speed of movement for both the circumferential drive and for axial drive can be changed using the arrow keys on the keyboard 223. The front limit switch 160 and the rear end switch 163 will stop the linear carriage 34 to prevent it from going too far away in the axial direction.
When one of the limit switches is encountered, the computer 19 displays a status signal on the cathode display screen 226. When the
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emergency stop push button 250 is pressed on the manual movement control unit 181, the computer 19 inhibits movement on both axes and activates the electric brake 154 of the circumferential drive motor. The computer 19 displays a status signal for the emergency stop situation on the cathode display screen 226.
When entering the Post Processing Mode, the computer 19 displays a post-processing sub-menu for the operator on the cathode display screen 226. When the operator chooses " Combine Segment Files Submode "from the post-processing submenu with the intervention of the keyboard 223, the computer 19 displays a data entry table on the cathode visualization screen 226 for the establishment and the combination segmented scan data files. Segmented scan data files are data files that contain a lower circumferential retaining crown inspection data quadrant
EMI26.1
at 360.
The Combine Segment Files Submode is a system for combining quadrant data to form a complete 3600 scan file for a particular examination. Segmented scan data folders are created during Scan Mode, when a segmented scan is specified by the operator in the scan initialization submode. A segmented scan should be specified for an on-site inspection of the generator retaining rings, in cases where a full 360 scan of the retaining ring is not possible, or in other cases of access limited to retaining rings. The operator has the opportunity to enter the following information with the intervention of the keyboard 223.
(1). DIRECTION OF SCAN ROTATION
QUADRANT.
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(2). PERIOD IN DEGREES PER SAMPLE,
TO WHICH THE SCAN DATA
ANALOGUES HAVE BEEN SAMPLED.
(3). NAME FOR QUADRANT A FILES
COMBINE (4). SIZE OF QUADRANTS IN DEGREES FOR EACH
FILE NAME ENTERS IN (3).
The operator can signal to the computer 19, using the keyboard 223, to display on the cathode visualization screen 226, a directory of file names relating to the appropriate files stored on the magnetic media 229. The computer 19 calculates the circumferential scan length of each file, specified in phase (3), using the following relation: s = qx P where s = circumferential scan length of the file in the samples. q = size of the quadrant in degrees for the file entered in (3).
P = sampling period in degrees per sample entered in (2).
The computer 19 displays the length of the circumferential scan for each file name on the cathode visualization screen 226, after the operator has entered the points (3) and (4). The operator can signal to the computer 19, using the keyboard 223, to begin combining the segmented scan data files. On receipt of this signal, the computer 19 validates the data files entered in phase (3) and, if satisfactory, it assembles the scanning lines of length s for each file name entered in phase (3) in the appropriate succession to produce a scan file whose scan length is equal to the sum of the s values
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calculated for each segmented scan data file.
The computer 19 stores the combined scan file on magnetic media 229.
When the operator chooses the combined exam submode from the post-processing submenu using the keyboard 223, the computer 19 displays a data entry table on the cathode visualization screen 226 for establishing and combining 360 scan files stored on magnetic media 229. 3600 scan files from various examinations can be combined to produce an output file whose data represents the entire surface of the inside diameter or the outside diameter area of the retaining rings. The operator has the possibility of entering the following information when using the keyboard 223:
1. TYPE OF OUTPUT FILE
2. ZERO REFERENCE SHIFT
CIRCUMFERENTIAL
3.
ZERO REFERENCE SHIFT
AXIAL
4. PERIOD IN DEGREES OF AFTER
THE SCAN DATA HAVE BEEN
SAMPLES
5. COMBINATION FILES
6. REFRACTED SOUND BEAM ANGLE,
USED DURING THE INSPECTION OF
RETAINING CROWNS, IF APPLICABLE
FOR THE TYPE OF OUTPUT FILE
SPECIFIED IN PHASE (1).
The computer 19 calculates the scanning length of the scanning files of 3600 using the relationship given in the description of the sub-mode of combined segmented files and displays this value on the cathode display screen 226 for the operator,
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after phase (4). In addition, the computer 19 calculates the number of scans existing in each file entered in phase (5) by determining the number of data samples of each file and dividing this number by the calculated length of the scan. The computer 19 then displays, on the cathode visualization screen 223, the number of scans per file, after the entry of each file name in phase (5).
The operator can signal to the computer 19, using the keyboard 223, to display a directory of folder names suitable for phase (3), contained on magnetic storage media 229. The operator can signal to the computer 19, via keyboard 226, having to start a combination of files specified in phase (5) to produce an output file of the type specified in phase (1). Upon receipt of this signal, computer 19 will validate the file names entered and combine the scan lines in the appropriate sequence from each of the validated files to form a single file.
The computer 19 will further adjust the scan data as necessary for the following: (a) missing scan files, required to produce a complete output file of the type specified in step (1).
(b) alignment of the scan file data at zero reference positions on the inspected retaining ring, based on the offsets entered in phases (2) and (3), the angle of the refracted sound beam entered phase (6) (if applicable), and mechanical offset constants of the transducers 91 and / or 94 (if applicable) in the scanning device 22 of the retaining rings.
When the operator chooses the Plot Submode from the post-processing submenu using the keyboard 223, the computer 19 displays
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a data entry table on the cathode display screen 226 for establishing and tracing the combined examination files produced in the combined examination submode. The computer 19 extracts the applicable text data coming from the random access memory and entered in the initialization mode, and it displays this information on the cathode visualization screen 226. The operator can enter a file name representing a combination of file and keyboard plotting 223. The operator can edit text data and other plotting parameters using keyboard 223.
When the appropriate signal from the keyboard 223 is received, the computer 19 reads the data file to be traced from magnetic storage media 229 and displays a colored representation of the data on the cathode display screen 226. The computer 19 compresses the data read from the file, as necessary, to plot the data within acceptable limits, preferably in an 8.5x11 inch format. Data compression is achieved by plotting the highest amplitude of data sample for each x data sample, where x is a scaling factor, based on the size of the data file.
In addition, the computer 19 displays the appropriate scales for the axial, circumferential and amplitude information contained in the data file. The computer 19 also displays text information appropriate for the particular data set. On reception of the appropriate signal from the keyboard 223, the computer 19 transmits a representation of the image displayed on the cathode visualization screen 226 to a device for reproducing printed copies 232.
When entering the Diagnostic Mode, the computer 19 displays a submenu
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of diagnostics on the cathode visualization screen 226. From this menu, the operator can choose various options which, according to the selection, will cause the computer 19 to run diagnostic tests of the system and to display the result tests on the cathode-ray display screen 226.
When entering the Utilities Mode, the computer 19 displays a sub-menu of utilities on the cathode visualization screen 226.
From this menu, the operator can choose various options related to file manipulation, formatting of magnetic media, setting time and date for the computer 19, as well as other functions of common utilities for computer operating system software.