CN103392122A - 用于涡轮机的功能测试的方法以及用于此的测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明设计一种用于涡轮机、优选废气涡轮增压器（1，2，3）的功能测试的方法，测试件被加载一个或多个气压脉冲并且由此操作。在此，为了简单、经济和还有效力地进行测试，将测试件（1，2，3）接入到测试装置中并且借助于所述测试装置加载有至少一个气压脉冲、优选至少一个压缩空气脉冲，其中从由此产生的测试件（1，2，3）的动态特性中确定可能的故障。

Description

用于涡轮机的功能测试的方法以及用于此的测试装置

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮机、优选废气涡轮增压器的功能测试的方法，其中测试件被加载处于压力下的气体并且由此被操作，以及涉及一种用于涡轮机、优选废气涡轮增压器的测试装置，所述测试装置具有用于测试件的容纳部、用于处于压力下的气体、优选压缩空气的源以及分析装置，其中测试件可以与所述源连接。

背景技术

数年以来，将质量保证测试台（功能测试台）系统地集成到汽车工业中的发动机、传动器和其他机组的生产过程中已经是常见的。从用户和法规的要求中得到对于越来越高效的发动机的需求，为此此外应用借助于机械的或者涡轮传动的增压器进行增压。因此，为这些部件寻找相应的测试方法。

涡轮机器原则上时具有（例如与内燃机相比）少量的旋转部件的相对简单构成的旋转机器。极为简化而言，能够认为，当机器能够自由转动时，所述机器就是“正常的”。但是实际上，还出现许多细节问题，例如保留所使用的涡轮增压器的汽车制造商的故障统计或者引擎制造商的工作试验台中的部分非常高的维修比例所证明的那样。至此，由于所述流体机械的工作原理，以前假设，仅可以在正常工作点附近对机器进行有意义的测试，这需要大的气体质量流，所述气体质量流为此也还必须被加热（在燃气轮机的情况下）或者通过机器来加热（在涡轮压缩机的情况下）。因此，所述要求的结果通常是“经典的”热试验台，在热试验台中对机器的工作范围进行检查。在生产过程结束时进行这种测试的大缺点是延迟故障识别、由于附加的拆装过程和装备过程产生的提高的维修成本、由于在故障情况下进行多次测试产生的提高的工作成本、由于故障触发的间接损害引起的较大的机械损伤的风险、由于热的构件引起的受伤危险和在可以开始故障诊断和消除故障之前用于冷却测试件的等待时间。

为了避免这些问题，过去曾尝试，借助压缩气体（压缩空气）对涡轮机进行测试。在此尝试，利用静态气体质量流尽可能地仿真在正常工作中出现的工作点。但是由于为了产生所需要的大气体质量流所需的高能量耗费，迄今不广泛地进行这种测试。

在飞行器引擎中通常在工作条件下以全功率对制造完成的涡轮机进行最终测试，而在例如用于汽车发动机的涡轮增压器的大量制造中多次出现未经测试地将涡轮机交付给用户，因为对所有部件在工作条件下进行完整的测试是不经济的。在EP1426578B1中，描述一种对内燃机上的处于被装入的状态下的涡轮增压器进行冷功能测试，但是所述功能测试与在工作条件下的测试一样具有延迟识别故障的缺点。这种延迟故障识别在最好的情况下导致维修成本提高（试验台中的附加的拆装过程和装备过程、在通过拆卸/装配附加部件进行维修时的附加的工序、在维修之后进行重新的测试）并且在最差的情况下引起通过由故障所触发的间接损害所引起的涡轮机的较大的损伤。因此，还存在对于低成本且在所有方面可靠的测试方法的要求，因为对于所有涡轮增压器进行100%的热测试出于经济性考虑视乎不能实现。

在WO2008/005679A2描述了一种方法和一种设备，借助所述方法和设备要通过在一个或多个单独的工作点处（单测试条件）进行测试来检查涡轮增压器的性能数据。所述检查应当提供将正常工作的工作点与来自试验台的工作点直接进行比较，并且由此在测试站中能够实现可与来自正常工作的测量结果类似的测量结果。然而，根本没有设置预防措施：通过有目的地调谐测试参数可以识别可能的故障原因和可以识别在正常工作范围边界或之外的工作。

DE102008031274B3公开一种用于确定涡轮增压器的特征曲线族的一种方法和一种设备。在所描述的方法中，将可调节的脉动叠加到恒定的热气体质量流，以便因此能够仿真具有一个或多个气缸的内燃机的特性并且由此能够确定接近实际情况的特征曲线族。该方法的背景是，涡轮增压器利用所谓的“脉冲增压”来工作，其中在打开废气阀时充分利用废气脉冲能量。然而，在此描述的测试的原理不用于故障诊断或者功能测试，而是用于确定热气试验台上的尽可能接近实际情况的特征曲线族。

发明内容

因此，本发明的任务是，提出用于涡轮机的一种方法和一种测试装置，所述方法允许对部件进行简单的、经济的且还有效力的测试。

为了解决该任务，根据本发明，该方法的特征在于，将测试件接入到测试装置中并且借助于所述测试装置仅以脉冲方式被加载气体、优选加载压缩空气，其中，根据测试件的通过至少一个气压脉冲产生的动态特性确定可能的故障。由此，能够省去热测试以及借助于压缩的气体对固定工作点进行测试。代替于此，作为基础利用气压脉冲结合动态测量值检测和分析进行转动测试，这实现早期的和低成本的故障识别。与利用基本上恒定的气流工作的已知的测试方法相比，术语“压力脉冲”根据通常的定义被定义为短时压力上升和压力下降，反之亦然。优选地，测试件被加载至少两个气压脉冲、必要时加载不同的能含量。

根据一种有利的实施变型方案，气至少一个压脉冲的能含量可以通过附加地加热或者燃烧来提高。

本发明的另一种实施变型方案的特征在于，测试件在正常的工作方向上被操作，其中至测试件中的一个气体入口或必要时所有气体入口被加载气压脉冲。

用于旋转测试的另一种变型方案的特征在于，通过对测试件的气体出口或者每个气体出口加载至少一个气压脉冲而以相反于正常工作方向的流动方向操作测试件。

有利地，为了针对相应的测试件或者具体的测试任务更精确地调谐，在测试件上或者其附近优选可变地对气压脉冲进行节流。

类似地，能够通过如下进行测试件的调谐：通过借助于气压脉冲来操纵测试件引起的且与测试件独立的、来自测试件的气流在测试件上或者测试件附近优选以可变化的方式被节流。

本发明的另一种实施形式在于，除了旋转测试之外、优选在其执行以前，进行另外的测试，例如进行完整性检验和/或尺寸检验，机械的、声学的、光学的和/或视觉检验、对测试件的内部和/或外部的不密封性的密封性测试、借助测试气体（优选借助空气）对润滑系统进行流通测试、或者检查与测试件相关的传感器和执行器，其中，优选地，与测试件有关的执行器被加载附加的力和/或与测试件相关的传感器被加载外部信号。

有利地，在测试运行以前，通过测试装置的测量和/或控制系统执行对测试件的至少产品类型进行自动辨识，并且然后根据辨识结果执行测试运行，产品类型的辨识优选通过检测测试件的物理特性、例如大小、重量或形状来进行，或者产品类型或者测试件本身的辨识通过询问或者识别单独的标记来进行，或者产品类型或者测试件本身的辨识通过来自过程控制系统中的电子信息导出。

本发明的另一种实施形式设计为，借助于将测试件的至少一些传感器和执行器以及试验台的至少一些传感器和执行器连接到至少一个测量和/或控制系统来进行测试的至少部分自动的过程，其中，运行必要时可变化的测试程序，并且其中，优选地，部分自动地或全自动地记录、储存并且为手动分析和/或自动分析提供测量值中的至少一些。

有利地可以设计，根据一个或多个以前的测试的结果和/或根据环境条件可变地执行测试运行。

另一种有利的变型方案的特征在于，关于与可预给定的固定值的偏差或者根据一个或多个以前的测试的结果和/或环境条件可变的值对测试结果进行自动分析、对测试件进行相应地分级并且优选存储和/或显示测试结果，其中优选地，将个别或所有所使用的测试参数和测量和分析结果结合测试件的明确的标识标记本地存储在测试装置和/或上一级的系统中。

优选地，关于与正常状态偏差的可能原因对测试结果进行自动分析、输出用于消除偏差的相应提示并且与测试结果一起存储和/或显示。

在此可以设计，动态地基于时间、动态地基于转速或者动态地基于转角检测至少一个测量值。

本发明的另一种可替选的实施变型方案的特征在于，在关断外部润滑剂供应时操作测试件。

可替选地，能够利用与测试匹配的润滑剂进行测试件的润滑，以恒定的技术特性输送润滑剂或者根据测试要求进行调湿。在典型工作温度的情况下在正常工作中存在的油粘性能够通过在为测试可自由选择的温度下使用稀液状的或者稠液状的油来模仿或者有目的地改变为，使得能够更好地诊断在润滑系统中和/或在支承装置中的故障。润滑剂的所需特征由测试条件、尤其是基本上从在测试运行期间实现的转速和产品特定的要求中得到。借助于适当的调湿，能够调节润滑剂的期望的温度，所述温度结合选择的特殊润滑剂用于期望的粘性。

在此优选地设计，监控输送给测试件的润滑剂，例如检测并且分析润滑剂的体积流和/或质量流或从测试件排出的润滑剂的温度。

本发明的一种尤其有利的实施形式的特征在于，借助于无接触的方法，例如光学地、磁性地、声学地、电磁地或射电地进行测试件的转速检测和/或转角检测，并且优选高分辨率地进行，使得在测试任务的整个转速范围上识别各个涡轮机叶片和/或压缩机叶片。

在此优选地，动态地测量测试件的入口处的气压脉冲的和/或测试件的出口处的气体的压力和/或温度和/或体积流和/或质量流。

也可以静态地和/或动态地、必要时也可无接触地检测在测试件上的和/或试验台中的一个或多个部位处的固体声发射和/或空气声发射。

优选动态地测量在与测试件机械耦接的第二机器、例如压缩机上的出口处和/或入口处的气体的压力和/或温度和/或体积流和/或质量流也是可行的。

对于如开始所描述的测试装置，根据本发明，通过如下方式解决所提出的任务：设计用于对到测试件中的气体入口或者每个气体入口、必要时可替选地或附加地对气体出口或者每个气体出口加载至少一个气压脉冲的源，并且在分析装置中监控测试件的由压缩空气脉冲产生的动态特性并且由此可以确定故障。

本发明的一种有利的实施形式的特征在于，设计用于对测试件加载至少两个气压脉冲、必要时加载不同的能含量的源。

优选地，设置用于加热或者燃烧处于压力下的气体的附加装置。

此外有利地，能够为到测试件中的气体入口或者每个气体入口处或其附近的和/或来自测试件的可能的气体出口或者每个可能的气体出口处的或其附近的处于压力下的气体设置有可调节的节流装置。

有利地，可以设置另外的测试装置，其例如用于进行完整性检验和/或尺寸检验，机械的、声学的、光学的和/或视觉的检验，对测试件的内部和/或外部的不密封性的密封性测试，借助测试气体、优选借助空气对润滑系统进行流通测试、或者检查与测试件相关的传感器和执行器，优选地，通过加载外部的力和/或信号来进行。

一种根据本发明的测试装置的特征也可以在于，将用于对测试件的至少产品类型进行自动化辨识的装置集成到测试装置的测量和/或控制系统中，并且优选地在测试装置的控制系统中执行如下过程，在该过程中测试运行根据辨识结果来执行。

在此，设置用于辨识产品类型的装置，优选通过检测测试件的物理特性、例如大小、重量或形状，或者通过询问或者识别单独的标记，或者通过来自过程控制系统中的电子信息导出来辨识产品类型。

有利地，测试装置也可以具有如下特征：测试件的至少一些传感器和执行器以及试验台的至少一些传感器和执行器与至少一个测量和/或控制系统连接，在测量和/或控制系统中实施测试的至少部分自动的过程，在测量和/或控制系统中部分自动地或者全自动地记录、存储并且为手动分析和/或自动分析而提供测量值中的至少一些。

根据测试装置的一种可能的实施形式，设置有用于对测试件供应与测试匹配的润滑剂的系统，所述系统必要时包括用于润滑剂的调湿系统。

附加地，有利地，这种实施形式的特征在于，设置有用于监控输送给测试件的润滑剂的装置，例如监控润滑剂的体积流和/或质量流或者从测试件排出的润滑剂的温度。

本发明的另一种可替选的实施形式的特征在于，设置有用于对测试件无接触地且优选高分辨率地进行转速检测和/或转角检测的装置，例如借助于光学的、磁性的、声学的、电磁的或者射电的记录器。

也可以设置有用于优选动态地确定测试件的入口处的气压脉冲的和/或测试件的出口处的气体的压力和/或温度和/或体积流和/或质量流的装置，和/或，必要时设置有用于确定在测试件上的和/或试验台中的一个或多个部位处的固体声发射和/或空气声发射的无接触式的装置。

附图说明

在下面的描述中要参照所附的附图详细地阐明本发明。

该附图示出了根据本发明的用于涡轮机的测试设备的示意图。

具体实施方式

以下描述的方法和设备实现对涡轮机上的故障进行可靠的、早期的且低成本的识别，所述涡轮机在下面可替选地也称作测试件。在此，将气态的或液态的能量载体的能量转换成机械能的全部类型的涡轮，和将机械能转换成气态能或液态能的全部类型的旋转的压缩机或者泵归纳为术语“涡轮机”。在本发明的范围内，所述机器的直接地或者经由传动器机械耦接的组合装置也落入术语“测试件”，而不论这现在例如是用于内燃机的涡轮增压器还是用于飞行器的涡轮喷气发动机。下面阐明的特征对于全部类型的所述测试件可单独或者以组合的方式来使用。

接下来，根据所描述的方法测试的涡轮机在工作条件下（性能认证）进行测试，而不必担心功能故障。由此，能够缩短测试程序并且避免有故障的并且接下来被维修的涡轮机多次占用，这使得通常包括多个试验台的测试设备的经济性显著改进。在大量生产中，根据所描述的方法测试的涡轮机大部分被交付，而不需在工作条件下进行最终测试。对于可靠质量保证而言足够的是根据统计质量控制（SPC）的认定的规则对性能数据和/或排放数据的抽样式检验。基于迄今为止涡轮机大多未经测试的交付，借助所描述的方法实现所生产的涡轮机的显著的质量改进和可追朔性。与在工作条件下对涡轮机1进行测试相比，能够显著地节约能量、工时和投入。

例如，压缩机2经由机械连接装置3机械地与涡轮1耦接，其中在此这整个装置为测试件。为了在根据本发明的功能测试过程中驱动测试件1、2、3，现在使用来自气压源4的短时气压脉冲并且将从中得出的测试件1、2、3的动态特性用于故障识别。在此，优选使用压缩空气，但是在需要时，也能够应用其他的气体。通常，位于测试装置附近的与所需要的测试匹配的气压容器用作为气压源4，所述测试装置可以是由多个、优选联网的测试装置组成的系统的一部分。在此典型地，测试件1、2、3为此仅加载相应气体的清楚限定的短时脉冲，所述脉冲与其他基本上恒定的气流不叠加。有利地，使用多于仅一个单独的气压脉冲来进行测试，其中优选地使用具有不同能含量的至少两个、必要时多个气压脉冲。加载测试件的任意的气压脉冲的能含量可以通过借助于例如气体加热装置5进行附加的加热或者燃烧来提高。

驱动测试件1、2、3的气压脉冲可以经由阀6来控制并且优选经由测试件1、2、3的气体入口处或其附近的节流装置7来节流，其中节流装置7优选实施为是可调的。经由在测试件1、2、3的气体入口处的用于温度和/或压力和/或质量流和/或体积流的测量装置8和在测试件1、2、3的气体出口处的用于温度和/或压力和/或体积流和/或质量流的测量装置9确定相应的测量值并且传递给试验台的分析设备。

如上面针对气体入口进行的描述，在来自测试件1、2、3的出口处或其附近的排出气体也可以不变地或者可变地被节流，为此设置优选可调节的节流设备10。

但是，也可以经由机械耦接的机器2实现利用关于测试件状态的信息影响测试件的转动运动。为了能够精确地控制该影响，根据本发明的一种实施例，进入通常实施为压缩机的机器2中的气体不变地或者可变地被节流。为此，在经由例如作为机械连接装置3的轴或者传动器耦接的机器2的气体入口处设置优选可调节的节流装置11。在此也可以有利地在耦接的机器2的气体入口处设置用于温度和/或压力和/或质量流和/或体积流的至少一个测量装置12以及在耦接的机器2的气体出口处设置用于温度和/或压力和/或质量流和/或体积流的至少一个测量装置13。当经由在耦接的机器2的气体出口处的优选可调的节流设备14对所述机器2的排出气体优选可变地进行节流时，可以进行尤其精细的调谐。

总的来说，可以间接地经由机械耦接的机器2作用到测试件1、2、3上，这也能够经由附加驱动地和/或制动地作用到机器2上的气压脉冲来实现。为此，可以将与测试匹配的、刚性的或者柔性的气体存储器21连接到机械耦接的第二机器2的一个或多个气体入口和/或气体出口上或其附近。必要时，气压源4可以附加地也用作为用于机器2的气压源。

但是，气压源4不仅加载测试件1、2、3的气体入口，而且还加载其气体出口，使得测试件1、2、3必要时也能够沿相反的流动方向被操作。

如已经在上面深入提及的那样，可以将一个或多个所描述的测试装置集成到涡轮机的生产过程中。代替自然地还有可能手动地加载或卸载或者适配或者去适配测试装置，有利地设计为，将测试件1、2、3借助于运输系统部分自动地或者全自动地输送给测试装置和/或从所述测试装置中输出。在试验台中将测试件1、2、3装配或拆卸和/或适配或者去适配优选部分自动地和/或全自动地进行。在此，有利地，由控制系统监控和/或部分自动地和/或全自动地控制用于装配/拆卸或者适配/去适配的全部过程。

经由试验台或者整个设备的控制系统有利地在交付之前和/或交付期间确定测试件1、2、3的准确产品类型并且相应地调整装配/拆卸、适配/去适配的其他过程并且当然还调整测试。在此，类型确定不仅可以通过检测测试件1、2、3本身的物理特性（例如大小、重量、形状或者特殊的标记）而且可以通过询问和/或提供机械或电子信息（例如机械编码、数据载体或者上一级的计算机）或者这些可能性的组合来进行。

在旋转测试之前，合乎目的地借助适当的测试方法（例如机械地、声学地、光学地和/或视觉地（摄像机系统））执行完整性检查和/或尺寸检查，如同有利地对机器的一个或多个腔室的内部和/或外部密封性进行密封性测试。其他附加的方法步骤可以是，在旋转测试之前和/或期间，测试和/或操纵与测试件相关的传感器和执行器，在旋转测试之前和/或期间用附加的力加载与测试件1、2、3相关的执行器和/或在旋转测试之前和/或期间用外部信号加载与测试件相关的传感器。

对于测试涡轮机的实际测试，有利地设计为，测试件1、2、3的单独传感器和执行器或所有传感器和执行器以及试验台的全部传感器和执行器被连接到一个或多个测量和/或控制系统上，所述测量和/或控制系统监控并且控制测试的部分自动或者全自动的过程。在此，各有源的测量和/或控制系统可以根据固定预给定的和/或可变的测试程序（例如根据来自其他试验台的以前的测试结果和/或相同试验台中的以前的测试和/或环境条件）来实施对测试件的部分自动的或全自动的测试。在此产生的测量值由一个或多个测量和/或控制系统部分自动地或者全自动地记录，必要时存储和/或提供用于手动的分析和/或自动的分析。一些或所有测量值不仅可以静态地而且可以动态地基于时间地进行检测，可替选地或者附加地不仅静态地而且动态地基于转速和/或基于转角进行检测。

特别有利的是，例如光学地、磁性地、声学地、电磁地（涡流）或射电地（雷达）经由无接触的转速记录器15对测试件1、2、3进行无接触的转速检测。在此，优选高分辨率地进行转速检测，使得在测试任务的整个转速范围上能够识别各个涡轮机叶片和/或压缩机叶片。

也静态地和/或动态地测量气压脉冲的压力和/或温度和/或体积流和/或质量流，其位于测试件1、2、3的涡轮机1的出口处和/或机械耦接的第二机器2（例如压缩机）的入口和/或出口处。作为另外的测试方法，也可以经由测试件1、2、3和耦接的机器2上的固体声记录器16、17以及经由可能的空气声记录器18来静态地和/或动态地检测在测试件1、2、3上和/或试验台中的一个或多个部位处的固体声发射和/或空气声发射。在此，固体声检测可以利用接触构件的或者固定地安装在试验台中的振动记录器和/或借助无接触的振动记录器（例如激光或者超声波）来进行。

尽管在根据本发明的测试过程中测试件1、2、3必要时也可以在无润滑剂的情况下被操作时，优选地，设置有具有与测试匹配的润滑剂的润滑装置，所述润滑剂以恒定的技术特性被输送。润滑剂例如可以具有与用于测试件的正常工作的粘性不同的粘性，并且尤其可以根据测试要求被加热和/或冷却。润滑剂在从测试件中排出之后的特性和状态可以提供关于测试件1、2、3的附加信息，使得也可以在润滑剂入口处设置用于温度和/或压力和/或质量流和/或体积流的至少一个测量装置19以及也在润滑剂出口处设置用于温度的测量装置20。

在此，在对测试件1、2、3进行旋转测试之前，借助空气或者测试气体对润滑系统进行流通测试是有利的。因此，在测试过程中有利地设计，与静态地和/或动态地检测和分析排出的润滑剂的温度一样，静态地和/或动态地检测和分析润滑剂供应的体积流和/或质量流。

在由一个或多个测量和/或控制系统对测试件1、2、3测试期间自动地记录且存储的测量值有利地可以同样由所述一个或多个系统或由其他独立系统自动地对与固定限定的和/或可变的边界值的偏差进行检查。根据所述检查的结果，测试件1、2、3可以被自动地分级并且也被标记，例如通过在构件本身上的标记、通过打印或者以电子方式在数据载体上或者在中央计算机或者分散的计算机中被标记。合乎目的地，分级与测试结果一起被存储和/或显示。另一可能性是，关于与正常状态偏差的可能原因来自动地分析测试结果，其中附加地同样可以输出用于消除偏差的相应提示并且与测量结果一起被存储和/或显示。一个或多个测量和/或控制系统可以将个别或者全部被检测的测量值和所确定的测量结果在本地暂存之后自动地转发给上一级计算机，在上一级计算机中可以与试验台上的生产运行无关地保护、分析和归档所述测量值和测试结果用以进一步分析。相反地，每个测量和/或控制系统都可以自动地从上一级中央计算机中取得最新的测试参数并且在本地暂存，例如以便避免在网络故障时停止生产。在此，当然还合乎目的是，将个别或者全部所使用的测试参数和测量和分析结果结合被测试的构件的明确的标识标记存储在本地的测量和/或控制系统中和/或上一级计算机上。

为了确保所有部件的可追溯性，这些部件通常设置有明确的标识标记并所有在生产过程中积累的数据与所述标识标记相关联。必要时，在生产过程进行中或者在其结束时物理地在构件上安装最终的标记以前（例如在最终的IO检测之后才进行标记），识别标记也可以在过程开始时虚拟地分配并且暂时存储在适当的存储介质上（例如工件承载件的数据载体或者上一级计算机）。

测试方法的以及测试系统的上述特征也在涡轮机制造中的质量保证的上文中可见。目前已经将各个质量测试集成到大量生产中的实际所有生产过程中。在多数应用情况下，在测试中检查具体的故障特征（与下述缺点联系：通过限定而不寻找并且因此不识别与更低风险联系的故障）。下面描述的用于批量生产中对涡轮机质量保证的方法降低对生产过程中的故障不完善识别的风险并且相对于（目前通常不使用的）对所有单独部件的具体故障特征完全测试实现显著的成本节约。

代替对各个部件的具体故障特征进行单独的测试，测试由如下功能单元来执行，在功能单元中大量可能的（并且可能不期望的）故障引起偏差于“正常状态”的测量结果。在所述方法的范围内所需要的测试装置的限定的出发点是建立在研发和生产规划中通常已知的“过程FMEA”（故障模式及影响分析）。其中，将要评估为关键的故障滤除并且限定用于降低风险的对应措施。然而出于经济性原因，实际上几乎不可能借助于对应措施在故障形成的附近或者位置处防止所有故障（因此所预测的风险低）。

现在在此，开始用于在生产过程中保证质量的新方法。在第一步骤中首先尝试，在形成位置处或者附近避免具有高风险的可能故障（例如通过结构上的措施或者过程改进）。在第二步骤中，（改进的）FMEA分析如下检查：在制造过程中利用何种测试方法和在哪些部位上能够识别每个单独的故障。在第三步骤中检查，在生产过程中在哪些部位处哪些测试方法能够检测故障的最大带宽并且在生产过程的某一部位上能够结合哪些测试方法。

在此，目的是限定尽可能少的测试装置，所述测试装置设置在生产过程的“策略上”重要的部位处并且实际上作为“安全网络”起作用。总之，限定的测试装置应当能够识别最大数量的不同故障（在理想的情况下还有“实际”不会出现的故障。

在最后的步骤中，对所开发的质量保证方案进行经济性考虑。其中除测试装置的投资成本（所述投资成本对于单独的复杂测试装置而言会高于用于多个简单的测试装置的投资成本）之外，还必须包含基础设施（例如建筑物）的、供电装置和清理装置的成本、能源成本、运行成本和尤其还有维护成本（其在一些中央测试装置中通常显著低于在许多分散测试装置中）。但是，经济性考虑中的重要因素也是在试验站中识别出故障的情况下的被测试的产品的维修（或者销毁）的成本。在生产过程中的所述成本越高，经济性考虑就更容易引起在生产过程中将测试过程分布到多个装置上。

为了将所述原则具体地应用在涡轮机的生产过程中，提供了从汽车工业中的发动机和传动器的批量生产中已知的单独方法，所述单独方法包括在制造过程结束之后或者期间对所有单部件测试对所要求的物体特征的遵守，通过防错方法避免选择故障和装配故障，监控制造和装配过程（例如在生产机器中的工具监控，接合过程的力/路径监控，旋拧过程的转矩/转角监控，液体密封部的涂覆检查），对部分或完整安装的组件的完整性、密封性、摩擦力、接触和功能的检查，对完整或者基本完整安装的最终产品的完整性、密封性、摩擦力、接触和功能的检查，而为此无需在正常工作条件之下操作（如这在更上面详细地描述），以及对完整或者基本完整安装的最终产品的完整性、密封性、摩擦力、接触、功能、功率和在正常的工作条件之下的排放（或者作为100%的测试用于性能调节和排放调节和检查或者在统计过程检查过程中的质量控制（SPC））的检查，在特殊的功率试验台上或者装入最终产品。

根据经济性考虑的结果，从前面详述的方法中选择必要的、有意义的和可经济地推广的测试方法。在此目标是，借助尽可能少的测试识别尽可能多数量的可能的故障。在此，特别有意义的是对部分至完整安装的组件和最终产品的完整性、密封性、摩擦力、接触和功能的检查。最终，无缝地集成到所设置的生产过程中。

在此特别有利的是，执行对完整的或者尽可能完整的安装好的最终产品的完整性、密封性、摩擦力、接触、功能和在正常的工作条件之下的排放的检查，用于性能调节和/或排放调节和/或性能检查和/或排放检查（100%的测试）或者仅作为在统计过程控制的过程中的质量控制（SPC）在所生产的总量的一部分上执行。

Claims (30)

1.一种用于涡轮机的功能测试的方法，所述涡轮机优选是废气涡轮增压器，其中测试件被加载处于压力下的气体并且由此被操作，其特征在于，将所述测试件接入到测试装置中并且借助于所述测试装置对测试件仅以脉冲方式被加载气体、优选压缩空气，其中由通过至少一个气压脉冲产生的所述测试件的动态特性确定可能的故障。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试件被加载至少两个气压脉冲，可选地加载有不同的能含量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少一个气压脉冲的能含量通过附加地加热或者燃烧来提高。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试件沿正常的工作方向被操作，其中，到所述测试件中的一个气体入口或者可选地全部气体入口被加载所述气压脉冲。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过对所述测试件的气体出口或者每个气体出口加载至少一个气压脉冲而以相反于所述正常工作方向的流动方向操作所述测试件。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述测试件上或者其附近优选可变地对所述气压脉冲进行节流。

7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，通过借助于所述气压脉冲操纵所述测试件引起的且与所述测试件分离的、来自所述测试件的气流在所述测试件上或者所述测试件附近优选可变地被节流。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，除了旋转地进行测试之外、优选在其执行以前，进行另外的测试，例如进行完整性检查和/或尺寸检查，机械的、声学的、光学的和/或视觉的检查，对所述测试件的内部的和/或外部的不密封性的密封性测试，借助测试气体、优选借助空气对润滑系统进行流通测试，或者检查与所述测试件有关的传感器和执行器，其中优选地，与所述测试件有关的执行器被加载附加的力和/或与所述测试件有关的传感器被加载外部信号。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在测试运行以前，通过所述测试装置的测量和/或控制系统对所述测试件的至少产品类型进行自动化辨识，然后根据辨识结果执行所述测试运行，产品类型的辨识优选通过检测所述测试件的物理特性、例如大小、重量或形状来进行，或者对所述产品类型或者所述测试件本身的辨识通过询问或者识别单独的标志来进行，或者对所述产品类型或者所述测试件本身的辨识通过来自过程控制系统中的电子信息导出。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于将所述测试件的至少一些传感器和执行器以及试验台的至少一些传感器和执行器与至少一个测量和/或控制系统连接来进行所述测试的至少部分自动的过程，其中，运行可选地为可变的测试程序，并且优选地，部分自动地或全自动地记录、储存并且为手动分析和/或自动分析提供测量值中的至少一些。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据一个或多个以前的测试的结果和/或根据环境条件可变地执行所述测试运行。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，关于与可预给定的固定值的偏差或者根据一个或多个以前的测试的结果和/或环境条件可变的值对测试结果进行自动分析、对测试件进行相应分级并且优选存储和/或显示所述测试结果，其中将优选个别或所有所使用的测试参数和测量和分析结果结合测试件的明确的标识标记本地存储在所述测试装置和/或上一级的系统中。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，关于与正常状态偏差的可能原因对所述测试结果进行自动分析、输出用于消除偏差的相应的提示并且与所述测试结果一起存储和/或显示。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，动态地基于时间、动态地基于转速或者动态地基于转角来检测至少一个测量值。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在关断外部润滑剂供应时操作所述测试件。

16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用与测试匹配的润滑剂进行所述测试件的润滑，以恒定的技术特性输送所述润滑剂或者根据测试要求进行调湿。

17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，监控输送给所述测试件的润滑剂，例如检测并且分析所述润滑剂的体积流和/或质量流或从所述测试件中排出的润滑剂的温度。

18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于无接触的方法，例如光学地、磁性地、声学地、电磁地或射电地对所述测试件进行转速检测和/或转角检测，并且优选高分辨率地进行，使得在测试任务的整个转速范围上识别各个涡轮机叶片和/或压缩机叶片。

19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，优选动态地测量所述测试件的入口处的所述气压脉冲的和/或所述测试件的出口处的所述气体的压力和/或温度和/或体积流和/或质量流。

20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，静态地和/或动态地、可选地也无接触地检测在所述测试件上的和/或所述试验台中的一个或多个部位处的固体声发射和/或空气声发射。

21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，优选动态地测量与所述测试件机械耦接的第二机器、例如压缩机的入口处和/或出口处的气体的压力和/或温度和/或体积流和/或质量流。

20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，静态地和/或动态地、必要时也无接触地检测在所述测试件上的和所述试验台中的一个或多个部位处的固体声发射和/或空气声发射。

21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，优选动态地测量与所述测试件机械耦接的第二机器、例如压缩机的入口处和/或出口处的气体的压力和/或温度和/或体积流和/或质量流。

22.用于涡轮机的测试装置，所述涡轮机优选为废气涡轮增压器，所述测试装置具有用于测试件的容纳部；用于处于压力下的气体、优选用于压缩空气的源，所述测试件与所述源连接；以及分析装置，其特征在于，所述源（4）设计用于对到所述测试件（1，2，3）中的一个气体入口或者每个气体入口、必要时替选地或附加地还有一个气体出口或者每个气体出口加载至少一个气压脉冲，并且在所述分析装置中监控由所述压缩空气脉冲产生的所述测试件（1，2，3）的动态特性并且据此能够确定故障。

23.根据权利要求22所述的测试装置，其特征在于，所述源（4）设计用于对所述测试件（1，2，3）加载至少两个气压脉冲，可选地加载不同的能含量。

24.根据权利要求22或23所述的测试装置，其特征在于，设置附加装置（5）来加热或者燃烧处于压力下的所述气体。

25.根据权利要求22所述的测试装置，其特征在于，在到所述测试件（1，2，3）中的所述气体入口或者每个气体入口处或其附近和/或来自所述测试件（1，2，3）的所述气体出口或者每个可能的气体出口处或其附近，设置用于处于压力下的所述气体的优选可调节的节流装置（7，10，11，14）。

26.根据权利要求22所述的测试装置，其特征在于，所述测试件（1，2，3）的至少一些传感器和执行器以及所述试验台的至少一些传感器和执行器与至少一个测量和/或控制系统连接，在所述测量和/或控制系统中实施测试的至少部分自动的过程，其中部分自动地或者全自动地记录、存储并且为手动分析和/或自动分析提供测量值中的至少一些。

27.根据权利要求22所述的测试装置，其特征在于，设置用于对所述测试件（1，2，3）供应与测试匹配的润滑剂的系统，所述系统可选地包括用于润滑剂的调湿系统。

28.根据权利要求22所述的测试装置，其特征在于，设置用于监控输送给所述测试件（1，2，3）的润滑剂的装置（19，20），例如监控润滑剂的体积流和/或质量流或者从所述测试件（1，2，3）排出的润滑剂的温度。

29.根据权利要求22所述的测试装置，其特征在于，设置用于对所述测试件（1，2，3）无接触地且优选高分辨率地进行转速检测和/或转角检测的装置（15），例如借助于光学的、磁性的、声学的、电磁的或者射电的记录器来进行。

30.根据权利要求22所述的测试装置，其特征在于，设置用于优选动态地确定所述测试件（1，2，3）的入口处的所述气压脉冲的和/或出口处的所述气体的压力和/或温度和/或体积流和/或质量流的装置（8，9，12，13），和/或可选地设置用于确定在所述测试件（1，2，3）上的和/或所述试验台中的一个或多个部位处的固体声发射和/或空气声发射的无接触式的装置（16，17，18）。