CN102095803B - 用于检测涡轮机转子叶片上的裂纹的方法 - Google Patents

用于检测涡轮机转子叶片上的裂纹的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102095803B
CN102095803B CN201010555907.6A CN201010555907A CN102095803B CN 102095803 B CN102095803 B CN 102095803B CN 201010555907 A CN201010555907 A CN 201010555907A CN 102095803 B CN102095803 B CN 102095803B
Authority
CN
China
Prior art keywords
blade
crackle
rotor
frequency spectrum
excited
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201010555907.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102095803A (zh
Inventor
M·鲁勒夫斯基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Diesel and Turbo SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN Diesel and Turbo SE filed Critical MAN Diesel and Turbo SE
Publication of CN102095803A publication Critical patent/CN102095803A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102095803B publication Critical patent/CN102095803B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/043—Analysing solids in the interior, e.g. by shear waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/12—Analysing solids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/223—Supports, positioning or alignment in fixed situation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/348—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with frequency characteristics, e.g. single frequency signals, chirp signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/46—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by spectral analysis, e.g. Fourier analysis or wavelet analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/269—Various geometry objects
    • G01N2291/2693—Rotor or turbine parts

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于检测涡轮机转子(10)的叶片(12)上的裂纹的方法，其中，提供在转子基体(11)上的安装有叶片(12)的转子，其中，用于检查裂纹保留安装在转子基体(11)上的叶片(12)单个地时间上依次地，并且连续地被激振，其中，在这种情况中为每个被激振的叶片(12)记录形成的频谱，其中，从这些记录的频谱中计算出平均值，并且其中，将记录的频谱和平均值进行如此的比较，即当叶片的频谱和平均值的偏差为不允许时即推断出该叶片(12)有裂纹，或者可能有裂纹。

Description

用于检测涡轮机转子叶片上的裂纹的方法
技术领域
本发明涉及一种用于检测涡轮机转子叶片裂纹的方法。
背景技术
涡轮机的转子，例如燃气轮机或者汽轮机的转子具有一个转子基体和多个安装在转子基体上的叶片。在转子基体上安装的转子叶片也叫作工作叶片。每个叶片具有一个叶根和一个叶身，并且用叶根安装在转子基体的一个相应的空隙中。
在维修转子时必须对叶片进行裂纹检查。实践表明采用颜料渗透方法和磁通量方法进行裂纹检查是可靠的。然而这些方法有这样的缺点，即强制地将应进行裂纹检查的叶片从转子基体上取下来，并且在裂纹检查之前必须进行彻底的清洁。因此采用颜料渗透方法和磁通量方法都不能对未经清洁的，安装在转子基体上的叶片进行快速有效的裂纹检查。
DE102005020469A1、EP1610122A1以及DE3530595A1公开了一些以超声波检查为基础的叶片裂纹检查的办法。DE102005020469A1涉及的是这样一种办法，借助这种方法，并借助超声波检查可对叶片的叶身的缺陷进行无损检查。而DE3530595A1则涉及一种对叶片的叶根进行超声波检查的方法。
发明内容
由此本发明的问题是提供一种用于检测涡轮机的转子叶片的裂纹的方法。这个方法可简单和有效地检查叶片裂纹。这个问题通过权利要求1所述的方法得以解决。根据本发明提供一个具有在转子基体上安装的叶片的转子，其中，用于检查裂纹还安装在转子基体上的叶片单个地时间上依次并且连续地被激振，其中，在这种情况中为每个被激振的叶片记录一个形成的频谱，其中，从这些记录的频谱中计算出一个平均值，并且其中，将记录的频谱和平均值进行如此的比较，即当一个叶片的频谱和平均值的偏差为不允许时则可判断出该叶片有裂纹或者可能有裂纹。
借助根据本发明的方法可对为了进行裂纹检查而还安装在转子基体上的叶片进行有效的裂纹检查。为了进行裂纹检查不要求对转子进行清洁。而是在未清洁转子的情况下进行裂纹检查。从一些频谱-这些频谱是作为对安装在转子基体上的叶片的激振的反应被检测出来的-计算出一个平均值，这个平均值对于相应转子用作比较值，并且以此比较值为基础推断出叶片的缺陷。因此根据本发明没有规定固定的基准值，而是为每个对它的叶片应进行裂纹检查的转子从所检测的频谱中计算出单个的平均值，作为比较值。这种办法可对转子的未经清洁的，且安装在转子基体上的叶片进行简单而有效的裂纹检查。
附图说明
从从属权利要求和下述说明中产生本发明的一些优选的改进方案。下面借助附图对本发明的一些实施例进行更加详细的说明，但本发明并不局限于这些实施例。这些附图是：
图1：涡轮机转子的一个部分图、用以说明根据本发明的方法。
图2：图1装置的详细图。
图3：图1详图的顶视详图。
具体实施方式
本发明涉及一种用于检测涡轮机，例如燃气轮机或者汽轮机的转子叶片的裂纹的方法。
图1示出了一个涡轮机的一个转子10的部分图，其中，转子10具有一个转子基体11以及多个安装在转子基体11上的叶片12。在此的本发明涉及一种方法，借助这种方法可将这样一种转子10的叶片12的裂纹进行有效和简单的检查，确切地说是在叶片12安装在转子基体11上，且未经清洁时。据此，为对叶片12进行裂纹检查这些叶片还安装在转子10的转子基体11上。
叶片12裂纹检查是如此进行的，对安装在转子基体11上的叶片12单个地按时间依次地激振，即借助激励器13。所述激励器连续地激振相应叶片12。在这种情况中单个地为每个单个被激振的叶片12记录一个由于连续激振所形成的频谱。然后从对于每个叶片12记录下来的频谱中在所有叶片12上算出平均值。这个平均值用作根据本发明的裂纹检测的比较值，其中，将在所有叶片12上计算出来的平均值和所记录下来的单个叶片的频谱进行如此的比较，即当所记录下来的叶片12的频谱和在所有叶片12上计算出来的平均值的偏差为不允许时则推断出叶片12有裂纹，或者可能有裂纹。
本发明是以下述认识为依据，即通过下述措施未经清洁地、且在转子基体11上安装的状态下对转子10的叶片12进行裂纹检查，即首先将叶片12单个地，时间上依次且连续地进行激振。然后从所记录的应答频谱中计算出一个平均值。这个平均值用作比较值。通过这个平均值和所记录的频谱进行比较确定是否叶片有损坏。
如已提到的，激励器13用于单个地激振叶片12。根据图2和图3这个激励器13在叶片的叶身14上，在叶身14的叶尖15的区域中径向在外地激振相应待激振的叶片12。为此激励器13根据图2和图3具有一个振动发生器16。这个振动发生器激振一个作用在相应叶片12的叶尖15上的轭17，其中，这个轭17将发生器16的振动传递到叶片12上，即传递到叶片的径向外部的叶尖15上和因此也传递到叶片的叶身14上。其中，根据图2和图3叶片12在其叶尖15的区域中通过轭17和一个与轭17共同作用的滑块18-它可相对于轭移动-被夹紧在流入边缘19和流出边缘20上，其中，这个滑块18在叶尖15区域中的叶片12的流入边缘19上作用。
根据应检测的叶片12的具体的几何尺寸滑块18相对于轭17移动，并且通过一个固定螺栓21将其压向应检测的叶片12的流入边缘19。垫片22是防止借助激励器13，确切地说振动发生器16激起振动的叶片12在裂纹检测时通过轭17受到损坏。
如已提到的，激励器13，即激励器的轭17和滑块18径向外部地在相应应激振的叶片12的叶尖15的区域中施加作用，其中，激励器13连续地激振相应的叶片12，即叶片的叶身14。
借助传感器23测量技术方面检测并且记录通过激振所形成的相应叶片12的频谱。在这种情况中传感器23作用在叶片12的叶身14的一个第二区域中，在所示的实施例中这个区域相对于叶片12的第一区域，即相对于叶尖15-在此区域上作用有激励器13-径向内置。
相应的应激振的叶片12的激振是如此进行的，即仅激振相应应激振的叶片12、而不激振转子基体10。在具有相应大的叶片的汽轮机中必须使用整个频谱。在本申请人的涡轮结构类型中优选地是在超声频率范围中完成相应叶片12的激振。精确的频率与转子的结构形状有关，并且优选地凭经验得出。
如已提到的，优选地对转子10的所有叶片12，时间上依次单独地，并且因此与其它叶片无关地借助激励器13连续地激振，其中，为每个叶片12单个地记录一个形成的频谱。也如所述地从这些单个的频谱中计算出一个平均值。将单个叶片12的单个的频谱和这个平均值进行比较，为的是当与平均值的偏差为不允许时推断出叶片有裂纹或者可能有裂纹。
直到(bishinzu)高的频率或者小的振幅的和平均值有明显偏差时可推断出叶片12有裂纹，或者可能有裂纹。
只必须从转子基体10上拆卸这样的叶片12，即该叶片根据在转子上的裂纹检查已识别出有裂纹，或者可能有裂纹，以便在拆卸下来后对这些叶片进行进一步的裂纹检查，和/或进行维修。
可将颜料渗透方法，或者磁通量方法用作进一步的裂纹检查。借助这些方法可对叶片进行更加精确或者更加详细的裂纹检查。
因此，借助根据本发明的方法在装有叶片12时可在涡轮机的未经清洁的转子上对叶片12进行有效的裂纹检查。在这种情况中叶片12还安装在转子基体10上。只有当在裂纹检查时推断出该叶片可能有裂纹时才将该叶片从转子基体10上拆卸下来。本方法特别是能识别叶片12的叶身14中的裂纹。
附图标记表
10转子
11转子基体
12叶片
13激励器
14叶身
15叶尖
16振动发生器
17轭
18滑块
19流入边缘
20流出边缘
21固定螺栓
22垫片
23传感器

Claims (7)

1.用于检测涡轮机转子叶片裂纹的方法，其中，提供具有在转子基体上安装的叶片的转子，其中为了检测裂纹还安装在转子基体上的叶片单个分开地时间上依次并且连续地被激振，其中，在这种情况中为每个被激振的叶片记录形成的频谱，其中，从这些记录的频谱中计算出平均值，并且其中，将记录的频谱和平均值进行比较，从而当叶片的频谱和平均值的偏差为不允许时则可推断出该叶片有裂纹或者可能有裂纹，其中，应激振的叶片借助激励器被激振，从而该激励器在叶片的第一区域上对应激振的叶片施加作用，其中，借助传感器检测相应被激振的叶片的频谱，所述传感器在所激振的叶片上作用在叶片的第二区域上。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，激振应激振的叶片，从而虽然激振相应应激振的叶片，但不激振在其上安装有叶片的转子的转子基体。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，应激振的叶片径向外部地在叶身的叶尖区域中被激振。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，相对于叶尖进一步径向内部在相应被激振的叶片的叶身上检测频谱。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，为了检测裂纹还安装在转子基体上的所有叶片单个地时间上依次并且连续地被激振。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，当推断出叶片有裂纹或者可能有裂纹时然后将相应的叶片从转子基体上拆卸下来，然后进行进一步的裂纹检查，和/或进行修理。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，通过颜料渗透方法或者磁通量方法进行进一步的裂纹检查。
CN201010555907.6A 2009-11-18 2010-11-18 用于检测涡轮机转子叶片上的裂纹的方法 Expired - Fee Related CN102095803B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009046804.8 2009-11-18
DE200910046804 DE102009046804A1 (de) 2009-11-18 2009-11-18 Verfahren zur Rissprüfung an Schaufeln eines Rotors einer Strömungsmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102095803A CN102095803A (zh) 2011-06-15
CN102095803B true CN102095803B (zh) 2015-11-25

Family

ID=43877468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010555907.6A Expired - Fee Related CN102095803B (zh) 2009-11-18 2010-11-18 用于检测涡轮机转子叶片上的裂纹的方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP5701555B2 (zh)
KR (1) KR101241526B1 (zh)
CN (1) CN102095803B (zh)
CH (1) CH702243B1 (zh)
DE (1) DE102009046804A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9739167B2 (en) * 2012-07-25 2017-08-22 Siemens Energy, Inc. Method and system for monitoring rotating blade health
CN103630604B (zh) * 2012-08-29 2015-11-18 沈阳鼓风机集团股份有限公司 离心式压缩机半开式叶轮裂纹故障识别方法
KR101365573B1 (ko) * 2012-10-31 2014-02-21 주식회사 우진 풍력발전기 날개의 크랙감지 시스템 및 방법
CN103063742B (zh) * 2013-01-06 2016-02-10 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种带涂层转子叶片的表面波原位探伤方法
CN103592365B (zh) * 2013-11-14 2015-05-20 西安交通大学 一种转子裂纹快速检测方法
CN106197913B (zh) * 2016-08-30 2019-06-07 大唐东北电力试验研究院有限公司 风电叶片探测系统
DE102018213475A1 (de) * 2018-08-10 2020-02-13 Siemens Aktiengesellschaft Automatisierte Klangprobe an mehrkomponentigen Bauteilen mittels Mustererkennung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2997485B2 (ja) * 1989-11-29 2000-01-11 株式会社日立製作所 超音波検査装置及び超音波検査装置の探触子の設定方法
CN1688874A (zh) * 2002-08-30 2005-10-26 日本精工株式会社 机械设备的状态监视方法和装置以及异常诊断装置
CN101246369A (zh) * 2008-03-18 2008-08-20 东华大学 一种汽车零部件尺寸质量控制系统和方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5934147A (ja) * 1982-08-20 1984-02-24 Nissan Motor Co Ltd ロ−タブレ−ドの探傷装置
DE3530595A1 (de) 1985-08-27 1987-03-05 Kraftwerk Union Ag Verfahren und einrichtung zur ultraschallpruefung einer turbinenschaufel auf anrisse im schaufelfuss
JP3254049B2 (ja) * 1993-07-05 2002-02-04 セイコーインスツルメンツ株式会社 磁気軸受式回転機械
JPH07208109A (ja) * 1994-01-14 1995-08-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 翼の回転振動試験装置
JP3663609B2 (ja) * 1996-05-22 2005-06-22 石川島播磨重工業株式会社 ガスタービンの動翼故障診断方法および装置
FR2815123B1 (fr) * 2000-10-10 2003-02-07 Snecma Moteurs Controle acoustique de roues aubagees monoblocs
JP2003294716A (ja) * 2002-03-29 2003-10-15 Hitachi Ltd タービンの検査方法
US7010982B2 (en) 2004-04-30 2006-03-14 General Electric Company Method of ultrasonically inspecting airfoils
EP1610122A1 (de) * 2004-06-01 2005-12-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Defekten in einer Turbinenschaufel mittels eines Ultraschall-Gruppenstrahlers
DE102006048791A1 (de) * 2006-10-12 2008-04-17 Rieth-Hoerst, Stefan, Dr. Verfahren zur Prüfung der Qualität von Werkstücken oder Maschinenteilen mittels Schallanalyse
KR100820764B1 (ko) * 2007-04-02 2008-04-11 안종국 터빈블레이드의 비파괴검사장치
DE102008052373A1 (de) * 2008-10-20 2010-04-22 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Analysieren des Schwingungsverhaltens eines Schaufelsystems

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2997485B2 (ja) * 1989-11-29 2000-01-11 株式会社日立製作所 超音波検査装置及び超音波検査装置の探触子の設定方法
CN1688874A (zh) * 2002-08-30 2005-10-26 日本精工株式会社 机械设备的状态监视方法和装置以及异常诊断装置
CN101246369A (zh) * 2008-03-18 2008-08-20 东华大学 一种汽车零部件尺寸质量控制系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CH702243B1 (de) 2014-12-15
JP2011107127A (ja) 2011-06-02
KR101241526B1 (ko) 2013-03-11
KR20110055374A (ko) 2011-05-25
DE102009046804A1 (de) 2011-05-19
CH702243A2 (de) 2011-05-31
CN102095803A (zh) 2011-06-15
JP5701555B2 (ja) 2015-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102095803B (zh) 用于检测涡轮机转子叶片上的裂纹的方法
Madhavan et al. Vibration based damage detection of rotor blades in a gas turbine engine
JP6297555B2 (ja) 回転ブレードの健康状態を監視するための方法及びシステム
US10018596B2 (en) System and method for monitoring component health using resonance
US20170097323A1 (en) System and method for detecting defects in stationary components of rotary machines
JP6921102B2 (ja) 回転機械のための無線監視システム
WO2008093349B1 (en) A method for non-intrusive on-line detection of turbine blade condition
US20090084187A1 (en) Non-Synchronous Vibrational Excitation of Turbine Blades Using a Rotating Excitation Structure
JP5940743B2 (ja) タービン翼の損傷検知のための測定法およびタービン
CN102498372A (zh) 用于测定在涡轮叶片中的裂纹的方法
Procházka et al. Contactless diagnostics of turbine blade vibration and damage
JP6378582B2 (ja) 回転部品を監視するためのシステムおよび方法
CN105021693A (zh) 基于全周向电磁场的钢管裂纹在线定量检测系统
CN110763444A (zh) 基于高速旋转试验台的叶片疲劳曲线测定方法
JP6184771B2 (ja) タービンブレードの状態監視方法及び装置
Krause et al. Asynchronous response analysis of non-contact vibration measurements on compressor rotor blades
SK500282010A3 (sk) Spôsob bezkontaktného monitorovania turbín, najmä jednotlivých lopatiek parnej alebo plynovej turbíny v elektrárňach, a systém na vykonávanie tohto spôsobu
CN203745428U (zh) 一种微裂纹无损检测装置
JP6021790B2 (ja) タービンロータの検査方法
Rao et al. In situ detection of turbine blade vibration and prevention
RU2759651C1 (ru) Способ и устройство для балансировки ротора
US20070194773A1 (en) Method and device for detecting contaminants on turbine components
KR102283243B1 (ko) 회전 터보기계 내에서 회전 부품과 고정 부품 사이의 마찰을 모니터링하는 방법, 모니터링 장치 및 터보기계
RU2517786C2 (ru) Способ обнаружения трещин на деталях вращения
Rao et al. Non intrusive method of detecting turbine blade vibration in an operating power plant

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151125

Termination date: 20171118

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee