DE102014106296A1 - Ultraschalldetektionsverfahren und Ultraschallanalyseverfahren - Google Patents

Ultraschalldetektionsverfahren und Ultraschallanalyseverfahren Download PDF

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Michael Charles FREDA
Francis Alexander Reed
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Abstract

Es werden Ultraschalldetektionsverfahren offengelegt. Das Verfahren beinhaltet die Bereitstellung eines Ultraschalldetektionssystems mit einer Phased-Array-Sendevorrichtung und einer Phased-Array-Empfangsvorrichtung. Ein Phased-Array-Welle wird aus der Phased-Array-Sendevorrichtung durch einen Drehkörper hindurch an die Phased-Array-Empfangsvorrichtung gesendet, um dadurch Ultraschalldetektionsinformation über den Turbinenrotor zu gewinnen. In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Verfahren die Positionierung der Phased-Array-Sendevorrichtung und der Phased-Array-Empfangsvorrichtung auf einem Umfang eines Turbinenrotors, das Aussenden der Phased-Array-Welle in den Turbinenrotor, wobei die Phased-Array-Welle nicht von einer reflektierenden Struktur reflektiert wird, das Anpassen der Positionierung der Phased-Array-Sendevorrichtungen auf dem Umfang des Turbinenrotors, und das Aussenden der Phased-Array-Welle in den Turbinenrotor, wobei die Phased-Array-Welle von einer reflektierenden Struktur reflektiert wird. Die reflektierte Phased-Array-Welle wird durch die Phased-Array-Empfangsvorrichtung empfangen.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist auf zerstörungsfreie Prüfverfahren gerichtet. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf Ultraschalldetektions- und Analyseverfahren gerichtet.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Inspektion großer und komplexer Objekte (wie z.B. Vollmaterial-Dampfturbinenrotoren) kann sehr schwierig sein. Eine derartige Inspektion ist für die Identifizierung von Strukturen, wie z.B. Unebenheiten, Hohlräumen, Fehlstellen, ermüdetem Material, Rissen und/oder Materialveränderungen wichtig. In großen Objekten sind zerstörungsfreie Techniken basierend auf der Größe der Objekte, basierend auf der Komplexität der Objekte und/oder basierend auf den Materialien der Objekte beschränkt. Die Unmöglichkeit, derartige Strukturen zu identifizieren, kann zu längeren Reparaturzyklen, eingeschränkter Betriebsverfügbarkeit und/oder Systemausfall führen.
  • Einige kommerzielle Inspektionssysteme stehen zur Durchführung der Inspektion großer Objekte zur Verfügung. Bekannte Ultraschalltechniken verwenden Einzelsonden-Lösungsansätze, welche das Materialvolumen beschränken, das in einem Durchgang inspiziert werden kann. Beispielsweise ist eine bekannte Technik, Impulsecho, auf die Abdeckung eines kleinen Volumens eines zylindrischen Vollmaterialrotors in einem einzigen Durchgang beschränkt.
  • Um eine derartige Inspektion in einer zerstörungsfreien Weise zu erhalten, können Ultraschallsysteme in das Objekt mit erheblichem Aufwand integriert werden, können eine komplexe und/oder wiederholte Analyse erfordern, können eine fortgeschrittene Bewegungssteuerung und/oder eine komplexe Sondenpositionierungssteuerung und Kombinationen erfordern, was zu hohen Kosten führt.
  • Ein Ultraschalldetektionsverfahren und Ultraschallanalyseverfahren, das den einen oder die mehreren der vorgenannten Nachteile nicht hat, wäre im Fachgebiet wünschenswert.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In einer Ausführungsform beinhaltet ein Ultraschalldetektionsverfahren die Bereitstellung eines Ultraschalldetektionssystems mit einer Phased-Array-Sendevorrichtung und einer Phased-Array-Empfangsvorrichtung. Ein Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel wird durch einen Turbinenrotor von der Phased-Array-Sendevorrichtung an die Phased-Array-Empfangsvorrichtung gesendet, um dadurch Ultraschalldetektionsinformation über den Turbinenrotor zu gewinnen.
  • Das Verfahren kann beinhalten, dass der Drehkörper aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Elementen besteht, die aus einem monolithischen Schmiedeteil hergestellt werden, wie z.B. ein Turbinenrotor, eine Welle eines Vollmaterial-Dampfturbinenrotors, ein Abschnitt unterhalb eines Turbinenrotorrades und eine Schaufelbefestigung.
  • Jedes vorstehend erwähnte Verfahren kann beinhalten, dass die Phased-Array-Sendevorrichtung und die Phased-Array-Empfangsvorrichtung eine Anordnung von Phased-Array-Vorrichtungen ausbilden.
  • Das vorstehend erwähnte Verfahren kann ferner mehrere Anordnungen von Phased-Array-Vorrichtungen aufweisen.
  • Das vorstehend erwähnte Verfahren kann beinhalten, dass jede Anordnung von Phased-Array-Vorrichtungen die Ultraschalldetektionsinformation aus einer anderen Position gewinnt.
  • Jedes vorstehend erwähnte Verfahren kann beinhalten, dass die Phased-Array-Sendevorrichtung in Bezug auf die Phased-Array-Empfangsvorrichtung positioniert wird, um ein Feld durch ein vorbestimmtes Volumen des Drehkörpers zu erzeugen.
  • Das vorstehend erwähnte Verfahren kann beinhalten, dass die Positionierung der Phased-Array-Sendevorrichtung und Phased-Array-Empfangsvorrichtung automatisiert wird.
  • Jedes vorstehend erwähnte Verfahren kann ferner eine Analyse einer zuvor detektierten reflektierenden Struktur umfassen.
  • Jedes vorstehend erwähnte Verfahren kann ferner die Detektion des Vorhandenseins einer reflektierenden Struktur in dem Drehkörper beinhalten.
  • Das vorstehend erwähnte Verfahren kann beinhalten, dass die reflektierende Struktur eine Fehlstelle aufweist, die aus der aus einem Hohlraum, einem Defekt, einem ermüdeten Material, einem Riss und Korrosion bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  • Jedes vorstehend erwähnte Verfahren kann beinhalten, dass die reflektierende Struktur die Phased-Array-Welle verformt.
  • Jedes vorstehend erwähnte Verfahren kann beinhalten, dass die Phased-Array-Welle durch Parameter der reflektierenden Struktur verformt wird, die aus der aus Größe, Ausrichtung in Bezug auf die einfallende Schallwelle, Morphologie und Schallwegverlauf bestehenden Liste ausgewählt werden.
  • Jedes vorstehend erwähnte Verfahren kann beinhalten, dass jeder Parameter die Phased-Array-Welle in einer identifizierbaren Weise verformt.
  • Jedes vorstehend erwähnte Verfahren kann beinhalten, dass die Phased-Array-Sendevorrichtung die Phased-Array-Welle in einem vorbestimmten Sendewinkel emittiert.
  • Jedes vorstehend erwähnte Verfahren kann ferner die Einstellung des Sendewinkels beinhalten.
  • Jedes vorstehend erwähnte Verfahren kann beinhalten, dass die Phased-Array-Welle schräg angestellt ist.
  • Jedes vorstehend erwähnte Verfahren kann beinhalten, dass die Phased-Array-Sendevorrichtung eine vorbestimmte Betriebsfrequenz hat.
  • Jedes vorstehend erwähnte Verfahren kann beinhalten, dass die Phased-Array-Sendevorrichtung und die Phased-Array-Empfangsvorrichtung ferner mehrere Wandler aufweisen.
  • In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet ein Ultraschalldetektionsverfahren die Bereitstellung eines Ultraschalldetektionssystems mit einer Phased-Array-Sendevorrichtung und einer Phased-Array-Empfangsvorrichtung, die Positionierung der Phased-Array-Sendevorrichtung und der Phased-Array-Empfangsvorrichtung auf einem Umfang eines Turbinenrotors, das Aussenden eines Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündels aus der Phased-Array-Sendevorrichtung in den Turbinenrotor, wobei das Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel nicht von einer reflektierenden Struktur reflektiert wird, die Anpassung der Positionierung der Phased-Array-Sendevorrichtung und der Phased-Array-Empfangsvorrichtung auf dem Umfang des Turbinenrotors und der Aussendung des Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündels aus der Phased-Array-Sendevorrichtung in den Turbinenrotor, wobei das Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel von einer reflektierenden Struktur reflektiert wird. Das reflektierte Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel wird durch die Phased-Array-Empfangsvorrichtung empfangen.
  • In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Ultraschallanalyseverfahren die Detektion einer reflektierenden Struktur in einem Drehkörper, die Bereitstellung eines Ultraschallanalysesystems mit einer Phased-Array-Sendevorrichtung und einer Phased-Array-Empfangsvorrichtung, die Positionierung mehrerer Phased-Array-Sendevorrichtungen und Phased-Array-Empfangsvorrichtungen in einer vorbestimmten Anordnung um die reflektierende Struktur, das Aussenden von Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündeln von den mehreren Phased-Array-Sendevorrichtungen in den Drehkörper, die Reflexion der Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel von der reflektierenden Struktur in dem Drehkörper und das Empfangen der Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel bei den mehreren Phased-Array-Empfangsvorrichtungen, um dadurch Ultraschallinformation über die reflektierende Struktur zu gewinnen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenlegung werden aus der nachstehenden detaillierteren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, welche die Prinzipien der Offenlegung im Rahmen eines Beispiels veranschaulichen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Ultraschalldetektionssystems mit einer reflektierenden Struktur an einer ersten Position in einem durch eine Ausführungsform des Ultraschalldetektionsverfahrens gemäß der Offenlegung analysierten Objekt.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Ultraschalldetektionssystems mit einer reflektierenden Struktur an einer zweiten Position in einem durch eine Ausführungsform des Ultraschalldetektionsverfahrens gemäß der Offenlegung analysierten Objekt.
  • Wo immer möglich, werden dieselben Bezugszeichen durchgängig durch die Zeichnungen zum Darstellen derselben Teile verwendet.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es wird ein exemplarisches Ultraschalldetektionsverfahren bereitgestellt. Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung ermöglichen im Vergleich zu Verfahren, die keines oder mehrere hierin offengelegte Merkmale verwenden, eine zerstörungsfreie Analyse von Strukturen in großen Vollmaterial- oder Nahezu-Vollmaterialobjekten, die Verringerung oder Eliminierung von Reparatur- und/oder Inspektionszyklen, nutzen zwei oder mehr Sonden in einer Tandem-Art, vermeiden den Einbau von Sonden in große Körper oder eine Kombination davon.
  • 1 und 2 stellen Ausführungsformen eines Ultraschalldetektionssystems 100 zum Durchführen eines Ultraschalldetektionsverfahrens dar. Das System 100 enthält zwei oder mehr Phased-Array-Ultraschallvorrichtungen 112, die in Bezug auf einen zu messenden Drehkörper 106 angeordnet sind. Der Drehkörper 106 ist um eine Mittellinie drehbar und ist jedes beliebige geeignete Objekt einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, eines von Objekten, die aus einem monolithischen Schmiedestück hergestellt werden, wie z.B. ein Turbinenrotor, eine Welle eines Vollmaterial-Dampfturbinenrotors, ein Abschnitt unterhalb eines Turbinenrotorrades oder einer Schaufelbefestigung.
  • In einer Ausführungsform hat der Drehkörper 106 eine Masse von mehr als ca. 3 Tonnen zwischen ca. 3 Tonnen und ca. 150 Tonnen, zwischen ca. 3 Tonnen und ca. 50 Tonnen, zwischen ca. 50 Tonnen und ca. 100 Tonnen, zwischen ca. 100 Tonnen und ca. 150 Tonnen, ca. 50 Tonnen, ca. 100 Tonnen, ca. 150 Tonnen oder jede beliebige geeignete Kombination, Teilkombination, Bereich oder Unterbereich darin. In einer Ausführungsform sind Einrichtungen in die Wellenoberfläche eingearbeitet. Die Einrichtungen bilden einen Bereich für die Positionierung und/oder Befestigung der Phased-Array-Vorrichtungen 112.
  • Die Phased-Array-Vorrichtungen 112 sind zum Senden und/oder Empfangen einer Phased-Array-Ultraschallwellen-oder Strahlenbündels 115 eingerichtet. Die Phased-Array-Vorrichtungen 112 sind in Anordnungen gruppiert, wobei jede Anordnung ein Phased-Array-Sendevorrichtung 120 und eine Phased-Array-Empfangsvorrichtung 130 enthält. In einer Ausführungsform ist die Phased-Array-Sendevorrichtung 120 in Bezug auf die Phased-Array-Empfangsvorrichtung 130 zum Erzeugen eines Feldes durch ein vorbestimmtes Volumen des Drehkörpers 106 positioniert. In einer Ausführungsform ist die Anordnung auf einen Umfang des Drehkörpers 106 angeordnet und dafür eingerichtet, das Phased-Array-Ultraschallwellen- oder Strahlenbündel 115 aus der Phased-Array-Sendevorrichtung 120 an die Phased-Array-Empfangsvorrichtung 130 zu senden, um dadurch Ultraschalldetektionsinformation bezüglich des Drehkörpers 106 zu gewinnen.
  • In einer Ausführungsform wird die Positionierung der Phased-Array-Vorrichtungen 112 angepasst, um einen gewünschten Abfragegrad durch das Phased-Array-Ultraschallwellenoder Strahlenbündel 115 bereitzustellen. In einer weiteren Ausführungsform wird die Positionierung der Phased-Array-Vorrichtungen 112 automatisiert, um den gewünschten Abfragegrad durch das Phased-Array-Ultraschallwellen- oder Strahlenbündel 115 bereitzustellen. In einer Ausführungsform sind die Phased-Array-Vorrichtungen 112 im Wesentlichen eben. Die Phased-Array-Vorrichtungen 112 haben mehrere Unterelemente, wobei die Unterelemente Wandler (z.B. 4 Unterelemente, 8 Unterelemente, 16 Unterelemente, 32 Unterelemente, 64 Unterelemente oder 128 Unterelemente) sind, eine vorbestimmte Betriebsfrequenz (beispielsweise einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, zwischen ca. 1 MHz und ca. 10 MHz) oder eine Kombination davon haben.
  • In einer Ausführungsform wandert das Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel 115 durch einen Bereich des Drehkörpers 106, um das Vorhandensein oder Fehlen einer reflektierenden Struktur 114 zu ermitteln. Bei Fehlen der reflektierenden Struktur 114 in dem Pfad des Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel 115 wird das Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel 115 nicht reflektiert. Bei Vorhandensein der reflektierenden Struktur 114 in dem Pfad des Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel 115 wird das Phased-Array-Wellenoder Strahlenbündel 115 reflektiert und/oder gebrochen oder anderweitig modifiziert. Die reflektierende Struktur 114 ist eine Diskontinuität in dem Drehkörper 106, wobei die Diskontinuität einen Hohlraum, einen Defekt, ein ermüdetes Material, einen Riss, Korrosion, eine andere Materialdifferenz oder eine Kombination davon beinhaltet, aber nicht darauf beschränkt ist. Bei Fehlen der reflektierenden Struktur 114 wird die Anordnung einschließlich der Phased-Array-Sendevorrichtung 120 und der Phased-Array-Empfangsvorrichtung 130 in Schritten entlang einer axialen Länge 104 des Drehkörpers 106 bewegt, um das Vorliegen der reflektierenden Struktur 114 in dem Drehkörper 106 zu detektieren. In einer weiteren Ausführungsform ist der Drehkörper 106 stationär und die Anordnung wird in Umfangsrichtung um den Drehkörper 106 bewegt. In einer Ausführungsform wird der Drehkörper 106 axial um die Mittellinie 110 mit ca. 1 bis 2 Umdrehungen pro Minute, ca. 0,5 und ca. 1,5 Umdrehungen pro Minute, ca. 0,5 und ca. 1 Umdrehungen pro Minute, ca. 1 und ca. 1,5 Umdrehungen pro Minute, ca. 1,5 und ca. 2 Umdrehungen pro Minute, oder in irgendeiner beliebigen Kombination, Teilkombination, Bereich oder Unterbereich darin gedreht.
  • In einer Ausführungsform wird das System 100 zum Validieren und/oder Analysieren der reflektierenden Strukturen 114 verwendet, die durch die stufenweise Bewegung der Anordnung (einschließlich der Phased-Array-Sendevorrichtung 120 und der Phased-Array-Empfangsvorrichtung 130) detektiert und/oder durch andere Verfahren, wie z.B. Impulsecho, gefunden werden. Das System 100 wird in Bezug auf eine der reflektierenden Struktur 114 entsprechende Stelle positioniert und das Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel 115 gewinnt Ultraschalldetektionsinformation bezüglich der reflektierenden Struktur 114 in dem Drehkörper 106. In einer Ausführungsform berührt das Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel 115 aus der Phased-Array-Sendevorrichtung 120 die reflektierende Struktur 114, wobei die reflektierende Struktur 114 das Phased-Array-Wellenoder Strahlenbündel 115 verformt. Das Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel 115 wird durch Parameter der reflektierenden Struktur 114, wie z.B., jedoch nicht darauf beschränkt, Größe, Ausrichtung in Bezug auf die einfallende Schallwelle oder das Strahlenbündel, Morphologie, Schallpfad und geeignete Kombinationen davon verformt.
  • Eine Analyse des von der Phased-Array-Empfangsvorrichtung 130 empfangenen Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel 115 liefert Information über das Vorliegen der und/ oder über die Parameter der reflektierenden Struktur 114. Die erhaltene Information charakterisiert eine Morphologie der reflektierenden Struktur 114, wobei die Morphologie Größe, Form, Ausrichtung, geometrische und materielle Aspekte oder eine Kombination davon beinhaltet, aber nicht darauf beschränkt ist. Eine Neupositionierung der Phased-Array-Vorrichtungen 112 auf dem Umfang des Drehkörpers 106 gewinnt Antwortsignale aus verschiedenen Perspektiven derselben reflektierenden Struktur 114. In einer Ausführungsform enthält die Ultraschalldetektionsinformation bezüglich der reflektierenden Struktur 114 Lage, Ausrichtung, Größe, Validität der detektierten reflektierenden Struktur und Kombinationen davon, ist aber nicht darauf beschränkt.
  • Die Phased-Array-Sendevorrichtung 120 und die Phased-Array-Empfangsvorrichtung 130 werden im Wesentlichen in einem Winkel in Bezug zueinander und/oder zu dem Drehkörper 106 positioniert. Die Phased-Array-Sendevorrichtung 120 emittiert das Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel 115 in einem vorbestimmten Sendewinkel. In einer Ausführungsform ist der vorbestimmte Sendewinkel einstellbar. In einer Ausführungsform unterscheiden sich die Winkel der Phased-Array-Sendevorrichtung 120 und der Phased-Array-Empfangsvorrichtung 130. In einer Ausführungsform sind die Winkel der Phased-Array-Sendevorrichtung 120 und der Phased-Array-Empfangsvorrichtung 130 dieselben oder im Wesentlichen dieselben.
  • Geeignete Winkel für die Phased-Array-Empfangsvorrichtung 130 und/oder die Phased-Array-Sendevorrichtung 120 enthalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt, eine Anordnung in Bezug auf eine Parallele zu der Mittellinie zwischen ca. 0 Grad und ca. 90 Grad, zwischen ca. 1 Grad und ca. 89 Grad, zwischen ca. 0 Grad und ca. 80 Grad, zwischen ca. 0 Grad und ca. 70 Grad, zwischen ca. 10 Grad und ca. 80 Grad, zwischen ca. 10 Grad und ca. 60 Grad, zwischen ca. 45 Grad und ca. 80 Grad, zwischen ca. 30 Grad und ca. 60 Grad, zwischen ca. 30 Grad und ca. 45 Grad, zwischen ca. 45 Grad und ca. 60 Grad, bei ca. 10 Grad, bei ca. 30 Grad, bei ca. 80 Grad oder jede geeignete Kombination, Teilkombination, Bereich oder Teilbereich darin.
  • Beispielsweise befinden sich gemäß 1 die Phased-Array-Vorrichtungen 112 in einer ersten Position 102. In der ersten Position 102 verlässt das Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel 115 die Phased-Array-Sendevorrichtung 120 in einem ersten Sendewinkel 117 und wird von der reflektierenden Struktur 114 unter Bildung eines ersten Reflexionswinkels 119 reflektiert. Gemäß 2 befinden sich die Phased-Array-Vorrichtungen 112 in einer zweiten Position 202. In der zweiten Position 202 verlässt das Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel 115 die Phased-Array-Sendevorrichtung 120 in einem zweiten Sendewinkel 217 und wird von der reflektierenden Struktur 114 unter Bildung eines zweiten Reflexionswinkels 219 reflektiert. In einer Ausführungsform ist der erste Sendewinkel 117 derselbe wie der zweite Sendewinkel 217 und bildet den ersten Reflexionswinkel 119 anders als den zweiten Reflexionswinkel 219 aus.
  • In einer Ausführungsform ist das Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündel 115 schräg angestellt, um Daten aus, jedoch nicht darauf beschränkt, einem Bereich zu erhalten, der nicht direkt für die Phased-Array-Vorrichtungen 112 zugänglich ist. Das Schrägstellen des Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündels 115 beinhaltet eine Drehung des die Phased-Array-Sendevorrichtung 120 verlassenden Phased-Array-Wellen- oder Strahlenbündels 115 um eine Oberflächensenkrechte.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet das System 100 mehrere Anordnungen (jede von den Anordnungen beinhaltet die Phased-Array-Sendevorrichtung 120 und die Phased-Array-Empfangsvorrichtung 130). Die Anordnungen befinden sich in mehreren Positionen auf dem Drehkörper 106, wobei die Phased-Array-Empfangsvorrichtungen 130 der Anordnungen die Ultraschalldetektionsinformation aus verschiedenen Perspektiven gewinnen. Die Ultraschalldetektionsinformation aus den Anordnungen wird in Bezug auf verschiedene Signalattribute kombiniert und analysiert, was eine verbesserte Genauigkeit bezüglich der reflektierenden Struktur 114 in dem Drehkörper 106 bereitstellt.
  • Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, dürfte es sich für den Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können und Äquivalente deren Elemente ohne Abweichung von dem Schutzumfang der Erfindung ersetzen können. Zusätzlich können viele Modifikationen ausgeführt werden, um eine spezielle Situation oder Material an die Lehren der Offenlegung ohne Abweichung von deren wesentlichem Schutzumfang anzupassen. Daher soll diese Erfindung nicht auf die als beste Ausführungsart für die Ausführung dieser Offenlegung betrachtete spezielle Ausführungsform beschränkt sein, sondern soll alle Ausführungsformen beinhalten, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.
  • Es werden Ultraschalldetektionsverfahren offengelegt. Das Verfahren beinhaltet die Bereitstellung eines Ultraschalldetektionssystems mit einer Phased-Array-Sendevorrichtung und einer Phased-Array-Empfangsvorrichtung. Ein Phased-Array-Welle wird aus der Phased-Array-Sendevorrichtung durch einen Drehkörper hindurch an die Phased-Array-Empfangsvorrichtung gesendet, um dadurch Ultraschalldetektionsinformation über den Turbinenrotor zu gewinnen. In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Verfahren die Positionierung der Phased-Array-Sendevorrichtung und der Phased-Array-Empfangsvorrichtung auf einem Umfang eines Turbinenrotors, das Aussenden der Phased-Array-Welle in den Turbinenrotor, wobei die Phased-Array-Welle nicht von einer reflektierenden Struktur reflektiert wird, das Anpassen der Positionierung der Phased-Array-Sendevorrichtungen auf dem Umfang des Turbinenrotors, und das Aussenden der Phased-Array-Welle in den Turbinenrotor, wobei die Phased-Array-Welle von einer reflektierenden Struktur reflektiert wird. Die reflektierte Phased-Array-Welle wird durch die Phased-Array-Empfangsvorrichtung empfangen.

Claims (10)

  1. Ultraschalldetektionsverfahren, mit den Schritten: Bereitstellen eines Ultraschalldetektionssystems mit einer Phased-Array-Sendevorrichtung und einer Phased-Array-Empfangsvorrichtung; Senden und Empfangen einer Phased-Array-Welle durch einen Drehkörper von der Phased-Array-Sendevorrichtung an die Phased-Array-Empfangsvorrichtung, um dadurch Ultraschalldetektionsinformation über den Drehkörper zu gewinnen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Drehkörper aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Elementen besteht, die aus einem monolithischen Schmiedeteil hergestellt werden, wie z.B. ein Turbinenrotor, eine Welle eines Vollmaterial-Dampfturbinenrotors, ein Abschnitt unterhalb eines Turbinenrotorrades und eine Schaufelbefestigung.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Phased-Array-Sendevorrichtung und die Phased-Array-Empfangsvorrichtung eine Anordnung von Phased-Array-Vorrichtungen ausbilden; und/oder ferner mehrere Anordnungen von Phased-Array-Vorrichtungen aufweisen und/oder wobei jede Anordnung von Phased-Array-Vorrichtungen die Ultraschalldetektionsinformation aus einer anderen Position gewinnt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Phased-Array-Sendevorrichtung in Bezug auf die Phased-Array-Empfangsvorrichtung positioniert wird, um ein Feld durch ein vorbestimmtes Volumen des Drehkörpers hindurch zu erzeugen; und/oder wobei die Positionierung der Phased-Array-Sendevorrichtung und Phased-Array-Empfangsvorrichtung automatisiert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt einer Analyse einer zuvor detektierten reflektierenden Struktur aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt der Detektion des Vorhandenseins einer reflektierenden Struktur in dem Drehkörper aufweist; und/oder wobei die reflektierende Struktur eine Fehlstelle aufweist, die aus der aus einem Hohlraum, einem Defekt, einem ermüdeten Material, einem Riss und Korrosion bestehenden Gruppe ausgewählt wird; und/oder wobei die reflektierende Struktur die Phased-Array-Welle verformt; und/oder wobei die Phased-Array-Welle durch Parameter der reflektierenden Struktur verformt wird, die aus der aus Größe, Ausrichtung in Bezug auf die einfallende Schallwelle, Morphologie und Schallwegverlauf bestehenden Liste ausgewählt werden; und/oder wobei jeder Parameter die Phased-Array-Welle in einer identifizierbaren Weise verformt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Phased-Array-Sendevorrichtung die Phased-Array-Welle in einem vorbestimmten Sendewinkel emittiert; und/oder ferner den Schritt der Einstellung des Sendewinkels aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Phased-Array-Welle schräg angestellt ist; und/oder wobei die Phased-Array-Sendevorrichtung eine vorbestimmte Betriebsfrequenz hat; und/ oder wobei die Phased-Array-Sendevorrichtung und die Phased-Array-Empfangsvorrichtung ferner mehrere Wandler aufweisen.
  9. Ultraschalldetektionsverfahren, mit den Schritten: Bereitstellen eines Ultraschalldetektionssystems mit einer Phased-Array-Sendevorrichtung und einer Phased-Array-Empfangsvorrichtung; Positionieren der Phased-Array-Sendevorrichtung und der Phased-Array-Empfangsvorrichtung auf einem Umfang eines Turbinenrotors; Aussenden einer Phased-Array-Welle aus der Phased-Array-Sendevorrichtung in den Turbinenrotor, wobei das Phased-Array-Welle nicht von einer reflektierenden Struktur reflektiert wird; Anpassen der Positionierung der Phased-Array-Sendevorrichtung und der Phased-Array-Empfangsvorrichtung auf dem Umfang des Turbinenrotors; und Aussenden der Phased-Array-Welle aus der Phased-Array-Sendevorrichtung in den Turbinenrotor, wobei die Phased-Array-Welle von einer reflektierenden Struktur reflektiert wird; wobei die reflektierte Phased-Array-Welle durch die Phased-Array-Empfangsvorrichtung empfangen wird.
  10. Ultraschallanalyseverfahren, mit den Schritten: Detektieren einer reflektierenden Struktur in einem Drehkörper; Bereitstellen eines Ultraschallanalysesystems mit einer Phased-Array-Sendevorrichtung und einer Phased-Array-Empfangsvorrichtung; Positionieren mehrerer Phased-Array-Sendevorrichtungen und Phased-Array-Empfangsvorrichtungen in einer vorbestimmten Anordnung um die reflektierende Struktur; Aussenden von Phased-Array-Wellen aus den mehreren Phased-Array-Sendevorrichtungen in den Drehkörper; Reflektieren der Phased-Array-Welle von der reflektierenden Struktur in dem Drehkörper; und Empfangen der Phased-Array-Wellen bei den mehreren Phased-Array-Empfangsvorrichtungen, um dadurch Ultraschallinformation über die reflektierende Struktur zu gewinnen.
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