CN109906363B - 闪光热成像管道镜 - Google Patents

Abstract

一种用于生成位于涡轮内部的多个旋转涡轮部件中的每个旋转涡轮部件的红外图像的闪光热成像装置。该装置包括红外传感器，该红外传感器用于检测由每个部件辐射的热能。该装置还包括管道镜，该管道镜具有位于管道镜的纵轴线上的观察端。管道镜被定位在检查端口中，以将观察端定位在涡轮内部，从而使得至少一个部件在观察端的视场内。另外，该装置包括闪光源，该闪光源生成多个光脉冲，这些光脉冲对应于在转子的单次旋转期间旋转的部件的数目，其中，光脉冲被定向成基本上横向于纵。从每个部件辐射的热能通过管道镜被传输到红外传感器，以使得能够生成红外图像。

Description

闪光热成像管道镜

相关申请的交叉引用

本申请是于2015年4月13日提交的美国申请号为14/684,471、题为“SYSTEM TOPROGNOSE GAS TURBINE REMAINING USEFUL LIFE”的共同未决的美国专利申请按照35U.S.C.§120的部分延续，上述申请在此通过引用以其全部内容并入本文中，并且本申请要求上述申请的优先权的利益。

技术领域

本发明涉及与涡轮结合使用的闪光热成像装置，更具体地，涉及具有红外传感器和管道镜的闪光热成像装置，其中，管道镜被定位在检查端口中，以将管道镜的观察端定位在涡轮内部，从而使得涡轮的至少一个旋转部件在观察端的视场内，并且其中，管道镜包括闪光源，该闪光源生成与部件的数目对应的多个光脉冲，这些部件在转子的单次旋转期间旋转以使得能够生成每个部件的红外图像。

背景技术

在各种用于能量转换的多级涡轮机例如燃气涡轮中，流体用于产生旋转运动。参照图1，轴流式燃气涡轮10包括沿水平中心轴线18布置的压缩机部12、燃烧部14和涡轮部16。压缩机部12向燃烧部14提供压缩的空气流，在燃烧部14中，空气与诸如天然气的燃料混合并且被点燃以产生热工作燃气。涡轮部16包括布置在多个排中的多个涡轮叶片20。热燃气通过涡轮部16膨胀，在涡轮部16中，由相关联的固定叶轮22引导热燃气穿过多排叶片20。叶片20中的每个被配置为叶片组件，该叶片组件附接到围绕中心轴线18可旋转的轴。当热燃气穿过涡轮部16时，燃气使得叶片20旋转并从而使得轴旋转，由此提供机械工作。每排叶片20和相关联的叶轮22形成级。具体地，涡轮部16可以包括四排叶片20和相关联的叶轮22以形成四级。燃气涡轮10还包括位于涡轮部16附近的排气缸部24和位于排气缸部24附近的外扩散器部26。

当燃气沿涡轮10中的热燃气路径行进时，暴露于热燃气的涡轮10的部分可以包括陶瓷基涂层，该陶瓷基涂层用来使部件的基底金属例如桨叶基底金属对可能导致基底金属氧化的高温的暴露最小化。这样的涂层可以是已知的热障涂层(TBC)，该热障涂层被涂覆到形成在基底金属上的粘结涂层(BC)上。

涡轮10通常用于长期操作。在涡轮10的操作期间，TBC层或者TBC层和BC层两者可能不期望地劣化或脱层。这使基底金属暴露于高温，这可能导致基底金属氧化。以周期性的时间间隔检查涡轮，以查验关于各种内部部件可能已经发生的磨损、损坏和其他不期望的情况。另外，对TBC层/BC层进行检查以确定TBC层/BC层的劣化程度(即，层的剩余厚度)和其他不期望的情况。为了检查涡轮10内的部件，使涡轮10停机并使其冷却，这需要大量的时间。于是检查/评估小组必须拆卸涡轮10的基本部分，例如外壳34和相关联的部件，以了解所需的内部涡轮部件，该内部涡轮部件然后被移除并被运送至实验室，以进行涡轮部件的评估或检查。然而，当前用于检查的过程是劳动密集、耗时且昂贵的。此外，当前的过程限制了可用于执行涡轮10的非破坏性评估或检查的机会的数目。

发明内容

公开了一种闪光热成像装置，其用于生成附接至转子的多个涡轮部件中的每个涡轮部件的红外图像，其中，转子的旋转导致部件的旋转，并且涡轮包括至少一个检查端口。该装置包括红外传感器，所述红外传感器用于检测由每个部件辐射的热能。该装置还包括管道镜，所述管道镜具有位于传感器端与观察端之间的至少一个透镜，其中，至少一个透镜以及传感器端和观察端位于管道镜的纵轴线上。传感器端位于红外传感器附近，并且管道镜位于检查端口中以将观察端定位在涡轮内，使得至少一个部件在观察端的视场内。此外，该装置包括闪光源，所述闪光源生成与部件的数目对应的多个光脉冲，这些部件在转子的单次旋转期间旋转，其中，光脉冲被定向成基本上横向于纵轴线。每个光脉冲加热相应的部件，其中，从每个部件辐射的热能通过管道镜被传输到红外传感器，以使得能够生成每个部件的红外图像。

附图说明

通过结合附图考虑以下详细描述，可以容易地理解本公开内容的教导，在附图中：

图1是轴流式燃气涡轮的部分视图。

图2描绘了根据本发明的实施方式的闪光热成像装置。

图3是装置的管道镜的横截面侧视图。

图4描绘了沿图3的视线4-4的管道镜的观察端。

图5是示例性检查端口的部分横截面视图。

图6描绘了2级涡轮叶片的红外图像，该红外图像描绘了叶片的内部冷却通道。

图7描绘了用于1级叶轮的热障涂层的红外图像。

图8是计算机的框图。

图9描绘了闪光热成像装置的可替选实施方式。

图10是沿图9的视线10-10的管的端视图。

图11是涡轮的部分横截面视图。

图12是示例性检查端口中的可替选实施方式的视图。

为了便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记来指定附图共用的相同的元件。

具体实施方式

虽然已在本文中详细示出和描述了包括本公开内容的教导的各种实施方式，但本领域技术人员可以容易地设计仍然包括这些教导的许多其他不同的实施方式。本公开内容的范围不限于其应用于在说明书中阐述或在附图中所示的部件的构造和布置的示例性实施方式细节。本公开内容涵盖其他实施方式并且是以各种方式被实践的实施方式或以各种方式被执行的实施方式。此外，应当理解，本文中使用的措辞和术语是出于描述的目的，并且不应该被视为限制性的。本文中对“包括(including)”、“包括(comprising)”或“具有”及其变型的使用意在涵盖其后列出的项及其等同物以及附加项。除非另有规定或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支承”和“耦接”及其变型被广泛地使用，并且涵盖直接和间接安装、连接、支承和耦接。此外，“连接”和“耦接”不限于物理的或机械的连接或耦接。

以下每个申请的公开内容通过引用全部并入本文中：2015年6月16日发布的、Clifford Hatcher等人的、题为“SYSTEM AND METHOD FOR AUTOMATED OPTICALINSPECTION OF INDUSTRIAL GAS TURBINES AND OTHER POWER GENERATION MACHINERY”并转让给西门子能源公司(SIEMENS ENERGY,INC.)的美国专利第9,057,710号；2015年10月6日发布的、Clifford Hatcher等人的、题为“SYSTEM AND METHOD FOR OPTICAL INSPECTIONOF OFF-LINE INDUSTRIAL GAS TURBINES AND OTHER POWER GENERATION MACHINERYWHILE IN TURNING GEAR MODE”并转让给西门子能源公司的美国专利第9,154,743号；2015年10月22日公开的、Joshua DeAscanis等人的、题为“METHOD AND SYSTEM FOR SURFACEPROFILE INSPECTION OF OFF-LINE INDUSTRIAL GAS TURBINES AND OTHER POWERGENERATION MACHINERY”并转让给西门子能源公司的美国专利公开第20150300920号；以及2016年1月21日公开的、Joshua DeAscanis等人的、题为“GAS TURBINE INSPECTIONAPPARATUS AND METHOD AND SYSTEM FOR INSPECTING A GAS TURBINE”并转让给西门子能源公司的美国专利公开第20160018292号。

参照图2，示出了根据本发明的实施方式的闪光热成像装置28。装置28包括红外(IR)传感器30，该IR传感器30用于检测电磁频谱的红外区域中的热能。在实施方式中，IR传感器30是诸如数码单镜头反光(D-SLR)摄像机的IR摄像机，但是应当理解，也可以使用其他类型的IR传感器。举例来说，IR传感器30可以是IR摄像机，例如从位于美国马萨诸塞州波士顿市的FLIR系统公司(FLIR Systems)可获得的IR摄像机。装置28被配置成捕获涡轮10的内部部分的IR图像。

装置28还包括管道镜32，该管道镜32具有传感器端34和观察端36，所述传感器端34附接至IR传感器30，所述观察端36为IR传感器30提供视场38。参照图3，示出了管道镜32的横截面侧视图。管道镜32包括具有纵轴线25的刚性管40和延伸穿过传感器端34与观察端36之间的管40的内部中空部分45。第一透镜42位于观察端36中，并且第二透镜44位于IR传感器30附近的传感器端34处。在实施方式中，第一透镜42和第二透镜44都是物镜，但是应当理解，还可以使用其他类型的透镜。此外，第一透镜42可以是与第二透镜44不同类型的透镜。另外，管道镜32可以包括附加透镜，例如至少一个中继透镜55或其他合适的透镜或光学装置(即，棱镜、镜子)或其组合，以确保由工件辐射的热能从观察端36被传输到IR传感器30。在实施方式中，透镜42、44、55可以由锗制造，但是应当理解，也可以使用其他材料或材料的组合。在可替选实施方式中，管40是柔性的。

再参照图2，提供高强度光脉冲的闪光源46位于管道镜32的观察端36上。在实施方式中，闪光源46是闪光管，但是应当理解，也可以使用其他类型的闪光源。闪光电源48经由可以包括导线或线缆的电连接50使闪光源46通电。在实施方式中，闪光电源48具有约1000至5000焦耳的额定功率。当通电时，闪光源46越过工件发射用于加热工件的高强度光脉冲。然后，由工件辐射的一部分热能通过第一透镜42、中空部分45和第二透镜44被传输，并且由IR传感器30检测到。管道镜32包括位于观察端36上的IR滤光片52，以使得能够通过IR传感器30检测电磁频谱的中红外区域内的热能。IR传感器30被配置成基于辐射的热能生成工件的IR图像。IR传感器30还可以被配置成：获得除电磁频谱的红外区域之外的其他频率处的图像数据或者获得代替电磁频谱的红外区域的其他频率处的图像数据。此外，管道镜32可以包括位于观察端36上的反射器54，该反射器54用于沿所需方向朝向工件引导并聚集光脉冲。

参照图4，示出了沿图3的观察线4-4的管道镜32的观察端36的视图。闪光源46可以具有包括容纳观察端36的中心孔56的环形形状。在可替选配置中，闪光源46可以包括多个环形扇区58。应当理解，可以使用诸如白色发光二极管的其他类型的闪光源。

涡轮包括位于涡轮外围或外壳周围的多个检查端口。在不移除涡轮的外壳或覆盖物的情况下，检查端口被定位成能够检查涡轮的各种内部部件和区域。举例来说，检查端口被定位成能够检查涡轮的燃烧器、过渡件、过渡件出口、第1排叶轮和叶片以及第2排叶片。参照图5，示出了示例性检查端口60的部分横截面视图。端口60可以是先前存在的端口或者在涡轮10的外壳62中形成的新端口。端口60包括通孔64，该通孔64提供到涡轮10内部66的通道。在可替选实施方式中，可以使用多个检查端口60。例如，检查端口60可以位于外壳62周围的圆周和/或交错布置中。根据本发明的实施方式，管道镜32被插入检查端口60中，使得部件68在视场38内。为了获得诸如桨叶(airfoil)20的部件68的IR图像，闪光电源48使闪光源46通电，从而使得闪光源46发射加热部件68的光脉冲。然后，IR传感器30检测由部件68辐射的热能的一部分。IR传感器30基于由部件68辐射的热能来生成部件68的IR图像。因此，在没有对外壳62的移除或对涡轮10的其他拆卸以接近部件68的情况下，可以捕获IR图像。此外，可以在原位置即不必从涡轮10移除要成像的部件68而获得IR图像，这导致大量时间节省。在实施方式中，部件68可以是诸如燃烧器、过渡件、叶轮22、叶片20或相关联的部件的热燃气路径部件。

发明人已经发现，由装置28获得的部件68的IR图像提供了部件68的内部特征的足够细节，以使得能够在无需对部件68进行分割的情况下由检查/评估小组进行评估。此外，装置28生成具有足够细节的IR图像，以使得能够确定在部件68上形成的BC 70层或TBC 72层的厚度。因此，本发明使得能够对涡轮部件进行非破坏性评估(NDE)。

通常以涡轮停机的周期性时间间隔检查涡轮10。装置28使得能够在部件68冷却之前捕获部件68的IR图像，这导致进一步的时间节省。具体地，闪光源46充分加热所需的部件68，以使得能够在部件68仍然相对热时通过IR传感器30检测辐射的热能。在实施方式中，可以在涡轮停机的约五分钟内拍摄IR图像。此外，捕获IR图像花费相对少的时间，例如，约五秒。

举例来说，图6描绘了2级叶片74的IR图像，该IR图像揭示了叶片74的内部冷却通道76。此外，可以捕获在1级和2级叶片以及/或者1级和2级叶轮上的TBC层72的IR图像，该IR图像使得能够确定TBC层72的碎裂和/或脱层的程度。参照图7，示出了关于1级叶轮78的TBC层72的IR图像。区域80示出了在冷却孔82附近发生的TBC层72的脱层。图7用作描绘TBC层72的深度的层析图像。装置28使得能够由检查/评估小组来确定BC 70层/TBC 72层的厚度，以评估可能已经发生的BC 70层/TBC 72层的任何破碎的程度。具体地，美国专利第7,769,201号的公开内容在此通过引用全部并入本文中。

如果BC 70层/TBC 72层是可接受的，则在不等待耗时的冷却时间段并且不对涡轮10进行拆卸的情况下，涡轮10返回到服务/操作。如果BC 70层/TBC 72层有严重的损坏，则为了避免由于BC 70层/TBC 72层的损耗而损坏涡轮部件，检查/评估小组可以迅速地做出要求维护的决定。

例如，取决于BC 70层或TBC 72层的厚度，由闪光源46发射的光脉冲的持续时间在约2至15毫秒之间。用于检测辐射的热能的时间长度(即，信号收集时间)取决于正被成像的部件68的特性。例如，关于BC 70层/TBC 72层，对厚涂层(即，厚度约600μm至2mm)的信号收集时间比对薄涂层(即，厚度约150μm至600μm)的信号收集时间更长。在实施方式中，当使用约2毫秒持续时间的光脉冲时，对薄涂层的信号收集时间约为2秒。当使用约15毫秒持续时间的光脉冲时，对厚涂层的信号收集时间约为15秒。

在另一方面，本发明还可以用于获得BC 70层/TBC 72层下面的基底金属或金属基板的IR图像。为了获得金属基板的IR图像，需要在金属基板中生成附加的热量。在实施方式中，使用具有基本上更长持续时间的光脉冲来在金属基板中生成足够的热量以获得IR图像。例如，光脉冲的持续时间可以约为1至2分钟，以形成相对连续的闪光。具体地，已经确定金属基板中温度升高约20摄氏度生成用于IR图像的足够热量。

发明人已经发现，金属基板的IR图像提供大量关于金属基板的数据，这些数据可以用于评估金属基板的状况。类似地，不包括BC 70层/TBC 72层的金属部件例如较后级的金属部件的IR图像也可以用于评估金属部件的状况。

装置28还可以用于捕获桨叶20或叶轮22的冷却孔的IR图像。在操作期间，桨叶20的冷却孔可能由于压缩机入口碎片而被堵塞，这些碎片被吸入涡轮10的下游。通过查看冷却孔的IR图像，检查/评估小组可以快速地评估冷却孔的任何堵塞的程度(即，冷却孔是部分堵塞还是完全堵塞)以及堵塞对涡轮的继续操作造成的任何影响。另外，IR图像可以用于生成冷却孔的三维视图。

还可以捕获固定涡轮部件的IR图像。例如，可以获得被涂覆的固定涡轮部件的IR图像，所述被涂覆的固定涡轮部件包括诸如1级或2级叶轮、过渡件以及其他的热燃气路径部件。这使得能够评估或估计涡轮特性，例如回流裕度和冷却流量的调整。特别地，可以将涡轮10谨慎地设计成使得冷却流量的初始水平超过充分冷却所需的水平。于是，可以在不等待冷却时间段的情况下，使用本发明来估计停机后不久的回流裕度，以使得能够调节冷却流量，并提高涡轮性能以用于将来的涡轮操作。此外，可以在涡轮停机后不久且不等待冷却时间段的情况下，可以获得诸如热1级或2级叶片的被涂覆旋转部件的IR图像。也可以在涡轮停机后不久且不等待冷却时间段的情况下估计冲击压力比，该冲击压力比表示诸如热燃气路径部件的关键涡轮部件的基础金属温度变化。如果涡轮部件的劣化程度低于预期，则这为涡轮10提供了用于延长至少一个服务时间间隔的机会。此外，涡轮10的操作可能由于本发明而被延长超过标称或预期限制，因此使得能够延长对客户的服务时间间隔。另外，在不等待冷却时间段并且不拆卸涡轮10的一部分例如涡轮壳体盖的情况下，本发明使得能够预测或估计涡轮部件和TBC层/BC层的剩余使用寿命。此外，在涡轮10的操作期间，可以基于对涡轮部件的IR图像的检查来提高涡轮10的燃烧温度，从而提高效率和功率输出。本发明还使得能够监测TBC/BC厚度/脱层程度，这又使得能够预测涡轮10是否能够承受可以通过估计基础金属温度而发生的TBC层/BC层中的碎裂程度。还可以实时地将诸如回流测量、压力比以及其他的信息发送给设计小组，以使得能够对当前的涡轮冷却设计进行评估，并且调查可能的设计更改以用于提高涡轮的效率和性能。此外，涡轮部件的IR图像可以在涡轮操作期间被捕获。

再参照图2，IR传感器30和闪光电源48通过有线连接83或无线连接与计算机84通信地耦接。计算机84包括用于控制IR传感器30、闪光电源48和闪光源46的操作的软件和驱动程序。计算机84可以使用众所周知的计算机处理器、存储器单元、存储装置、计算机软件和其他部件。这种计算机的高级框图如图8所示。计算机84可以包括中央处理单元(CPU)86、存储器88和输入/输出(I/O)接口90。计算机84通常通过I/O接口90耦接到用于可视化的显示器92以及使得用户能够与计算机84进行交互的各种输入装置94，例如，键盘、小键盘、触摸板、触摸屏、鼠标、扬声器、按钮或其任意组合。支持电路可以包括诸如高速缓冲存储器、电源、时钟电路和通信总线的电路。存储器88可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁盘驱动器、磁带驱动器等或其组合。本公开内容的实施方式可以实现为例程96，例程96存储在存储器88中并由CPU 86执行以处理来自信号源98的信号。因此，计算机84是通用计算机系统，该通用计算机系统在执行例程96时变为专用计算机系统。计算机84可以经由网络适配器与诸如局域网(LAN)、通用广域网(WAN)和/或公用网络(例如，因特网)的一个或更多个网络进行通信。本领域技术人员将认识到，实际计算机的实现也可以包含其他部件，出于说明目的，图8是这种计算机的一些部件的高级表示。

计算机84还包括操作系统和微指令代码。本文描述的各种过程和功能可以是微指令代码的一部分，或者是经由操作系统执行的应用程序的一部分(或其组合)。另外，诸如附加数据存储装置和打印装置的各种其他外围设备可以连接到计算机平台。可以适用于计算机84的众所周知的计算系统、环境和/或配置的示例包括但不限于个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户端、胖客户端、手持装置或膝上型装置、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络PC、小型计算机系统、大型计算机系统以及包括任何上述系统或装置的分布式云计算环境等。

在一些示例中，计算机84被布置在IR传感器30或显示器92的内部并被认为是IR传感器30或显示器92的一部分。在其他示例中，计算机84可以同时位于IR传感器30和显示器92这两者中。在一些示例中，根据由IR传感器30获得的多个单独图像或曝光来编辑部件68的完整2D图像，即包括部件68的外表面的所有360度或一些其他所需部分的合成2D图像，以由有资格的NDE检查员/操作员进行后续检查。另外，在一些示例中，计算机84被配置成将由IR传感器30捕获的部件68的多个图像进行组合，并形成反映多个图像中的每个图像的图像数据的合成图像。

装置28可以插入通过移除诸如导向喷嘴布置的涡轮10的部件而形成的开口中。如前所述，涡轮10还包括位于涡轮外围或外壳62周围的多个检查端口60。在不移除涡轮10的外壳62或覆盖物的情况下，检查端口60被定位成使得能够检查涡轮10的各种内部部件和区域。举例来说，检查端口60被定位成使得能够检查涡轮的燃烧器、过渡件、过渡件出口、第1排叶轮和叶片以及第2排叶片。检查端口60可以位于外壳62周围的圆周和/或交错布置中。

许多检查端口60的尺寸基本上小于通过移除诸如导向喷嘴布置的部件而形成的开口的尺寸。例如，检查端口60的直径可以是10mm或更小。参照图9，示出了适合插入小检查端口60的闪光热成像装置100的可替选实施方式。在本实施方式中，管40的尺寸足够小，使得能够插入到小的检查端口60中。此外，减小的管尺寸导致窄视场35，该窄视场35适用于生成叶片20中的裂缝或其他缺陷的IR图像。图10是沿图9的视线10-10的管40的端视图。结合图10参照图9，装置100还包括具有基本上细长形状的闪光源102，该闪光源102被定向成适合在管40的邻近观察端36的切口部分104内。闪光源102被配置成不超过管40的尺寸，以使得能够将管40插入检查端口60中。在实施方式中，闪光源102位于第一透镜42的下方，但是应当理解，闪光源102可以位于相对于第一透镜42的其他位置处，例如第一透镜42的上方或一侧上。此外，闪光源可以发射沿纵轴线25或基本上横向于纵轴线25定向的光脉冲。

当叶片旋转时，需要获得叶片的IR图像。例如，在涡轮10的停机阶段期间，涡轮转子转速从操作速度降低到作为“旋转齿轮模式”的一部分的旋转齿轮速度。在此模式下，转子由辅助驱动电机外部地驱动，以降低转子翘曲的可能性。参照图11，示出了涡轮10的部分横截面视图。叶片20附接到转子盘106，转子盘106又被安装到轴或转子108。转子108包括转子指示器110，例如结合参考传感器112一起操作的凸起或凹口，该参考传感器112能够在转子108围绕中心轴线18旋转期间检测转子指示器110的存在。这导致相量信号(phasorsignal)116的生成，对于转子108的每次旋转，相量信号116被生成一次。在这方面，以下每个申请的公开内容均通过引用全部并入本文中：2010年2月2日发布、Michael Twerdochlib的、题为“NON-SYNCHRONOUS VIBRATIONAL EXCITATION OF TURBINE BLADES USING AROTATING EXCITATION STRUCTURE”并转让给西门子能源公司的美国专利第7,654,145号；2011年1月4日发布、Michael Twerdochlib的、题为“BLADE SHROUD VIBRATION MONITOR”并转让给西门子能源公司的美国专利第7,861,592号；以及2006年1月31日发布、MichaelTwerdochlib的、题为“IN SITU COMBUSTION TURBINE ENGINE AIRFOIL INSPECTION”并转让给西门子能源公司的美国专利第6,992,315号。

参照图9和图11，相量信号116被提供给与计算机84进行通信的数据采集系统(DAS)114。根据本发明的方面，因为叶片20在转子108的一次旋转期间连续旋转，所以为了获得所选叶片20或所有叶片20的IR图像，根据转速在适当的时间触发闪光源102。特别地，所选涡轮叶片的排中的叶片20的数目被输入到DAS 114中。另外，闪光源102与相量信号116同步。然后根据转速在适当的时间触发闪光源102来为所选排中的每个叶片20提供光脉冲，以加热每个叶片20。例如，因为叶片20在转子108的一次旋转期间旋转，所以为了加热每个叶片20并获得每个叶片20的IR图像，如果涡轮的第1排中有72个叶片，则在适当的时间触发闪光源72次。如果叶片20没有被定位在相应的IR图像中的所需位置处(例如，叶片20在IR图像中偏离中心)，则为了在IR图像中获得期望的叶片位置，闪光源触发的定时可能会延迟或提前。可替选地，可以通过单独旋转叶片20(即，不连续旋转)来获得每个叶片20或所选叶片20的IR图像。

参照图12，示出了示例性检查端口60和叶片20的部分横截面视图。端口60包括通孔64，该通孔64提供到涡轮10的内部66的通道。根据本发明的实施方式，将包括闪光源102的管道镜32插入检查端口60的孔64中，直至插入到涡轮10中期望的深度。如前所述，然后为了获得每个叶片20的IR图像，如前所述根据转速在适当的时间触发闪光源102，以用于所选排中的每个叶片20。此外，管道镜32可以在检查端口60内朝向涡轮10的中心径向向内移动或远离该中心向外移动，以使得能够捕获叶片平台120与叶片梢部122之间的IR图像。管40提供足够局部化的窄视场，并且适用于生成适合叶片20中的裂缝或其他缺陷的IR图像。在实施方式中，闪光源发射光脉冲124，该光脉冲124被定向成基本上横向于纵轴线25。

因此，在没有对外壳62的移除或对涡轮10的其他拆卸的情况下，可以捕获IR图像以了解叶片20。此外，可以在原位置即不必从涡轮10移除要成像的叶片20而获得IR图像，这导致大量的时间节省。

虽然已经示出和描述了本公开内容的具体实施方式，但对本领域技术人员来说明显的是，在不脱离本公开内容的精神和范围的情况下，可以进行各种其他改变和更改。因此，旨在在所附权利要求中覆盖本公开内容的范围内的所有这些改变和更改。

Claims (12)

1.一种用于生成附接至转子的涡轮部件68的红外图像的闪光热成像装置28，其中，所述转子的旋转导致所述涡轮部件的旋转，其中，所述涡轮10包括至少一个检查端口60，所述闪光热成像装置包括：

红外传感器30，其用于检测由所述部件68辐射的热能；

管道镜32，其具有位于所述管道镜32的纵轴线18上的传感器端34和观察端36，其中，所述传感器端34邻近所述红外传感器30，并且其中，所述管道镜32位于所述检查端口60中，以将所述观察端36定位在所述涡轮10内，使得所述涡轮部件68在所述观察端36的视场38内；以及

闪光源46，其生成与所述涡轮部件对应的光脉冲，所述涡轮部件在所述转子的单次旋转期间旋转，所述光脉冲加热所述涡轮部件，其中，所述光脉冲被定向成基本上横向于所述纵轴线18，并且其中，从所述涡轮部件辐射的热能通过所述管道镜32被传输到所述红外传感器30，以使得能够生成所述红外图像，

其中，所述转子的单次旋转由相量信号指示。

2.根据权利要求1所述的装置28，其中，所述闪光源46位于所述观察端36附近。

3.根据权利要求2所述的装置28，其中，所述闪光源46位于所述观察端36的下方。

4.根据权利要求1所述的装置28，其中，所述管道镜32包括至少一个透镜42、44。

5.根据权利要求4所述的装置28，其中，所述管道镜32包括至少一个中继透镜55。

6.根据权利要求1所述的装置28，其中，所述红外传感器30是红外摄像机。

7.根据权利要求1所述的装置28，其中，所述部件68是涡轮叶片。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光脉冲的持续时间为约2毫秒至15毫秒。

9.一种用于生成附接至转子108的多个涡轮部件68中的每个涡轮部件的红外图像的方法，其中，所述转子108的旋转导致所述部件68的旋转，并且所述涡轮10包括至少一个检查端口60，所述方法包括：

提供红外传感器30，所述红外传感器30用于检测由每个部件68辐射的热能；

提供管道镜32，所述管道镜32具有位于所述管道镜32的纵轴线25上的传感器端34和观察端36，其中，所述传感器端34邻近所述红外传感器30；

将所述管道镜32插入所述检查端口60中，以将所述观察端36定位在所述涡轮10内，使得至少一个部件68在所述观察端36的视场38内；

生成指示所述转子108的单次旋转的相量信号；以及

生成与部件68的数目对应的多个光脉冲，所述部件68在所述转子108的单次旋转期间旋转，其中，所述光脉冲被定向成基本上横向于所述纵轴线25，并且每个光脉冲加热相应的部件68，其中，从每个部件68辐射的热能通过所述管道镜32被传输到所述红外传感器30，以使得能够生成每个部件68的红外图像。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：延迟或提前生成至少一个光脉冲，以在所述红外图像中获得期望的叶片位置。

11.根据权利要求9所述的方法，还包括：使所述相量信号与所述光脉冲的生成同步。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述光脉冲由位于所述观察端36附近的闪光源46生成。

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