EP3596438A1 - Automatisierte klangprobe an mehrkomponentigen bauteilen mittels mustererkennung - Google Patents

Automatisierte klangprobe an mehrkomponentigen bauteilen mittels mustererkennung

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EP3596438A1
EP3596438A1 EP18720135.5A EP18720135A EP3596438A1 EP 3596438 A1 EP3596438 A1 EP 3596438A1 EP 18720135 A EP18720135 A EP 18720135A EP 3596438 A1 EP3596438 A1 EP 3596438A1
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EP
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frequency
component
acoustic parameters
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acoustic
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Withdrawn
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EP18720135.5A
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Ingo Balkowski
Ralf Bell
Uwe Pfeifer
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to the automated performance of sound samples on multi-component components, such as blade associations, are recognized in the pattern.
  • the problem is the subjective, potentially error-prone assessment on the one hand and the time-consuming disassembly of the component on the other hand.
  • the object is achieved by a method according to claim 1 and a device according to claim 2.
  • distinctive characteristics of the sound image such as the temporal change of the frequencies, the frequency response and the decay behavior can be determined.
  • Other liberis ⁇ tics of the acoustic analysis methods can also be used.
  • FIG. 1 shows a frequency image 1 of one or more components when new or before the first use.
  • FIG. 2 shows a frequency image 2 of a used component according to FIG.
  • Both the intensity I and the position of the frequencies f have at least partially changed or shifted.
  • the pattern recognition recognizes the deviation from the nominal state and assigns the blade rows as a component of a further classification such as "acceptable” or “interchangeable.” These classifications are determined beforehand on the basis of preliminary examinations and existing measurements.

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Abstract

Durch eine automatisierte Durchführung der Klangprobe an Schaufelverbänden, bei dem Frequenzbilder von neuen und gebrauchten Bauteilen miteinander verglichen werden, ist eine schnelle und einfache Klassifizierung über den Zustand des Bauteils möglich.

Description

Automatisierte Klangprobe an mehrkomponentigen Bauteilen mittels Mustererkennung
Die Erfindung betrifft die automatisierte Durchführung von Klangproben an mehrkomponentigen Bauteilen, wie Schaufelverbänden, bei dem Muster erkannt werden.
In Dampfturbinen und auch in Kompressoren sowie in Gasturbi- nen sind einzelne Schaufelreihen mittels Schaufelfuß und
Deckband verbunden. Dadurch entsteht ein fester Verband, der gegen Schwingungsanregung aus dem Strömungsmedium unempfindlich ist. Im Laufe des Betriebs kann sich der Verband lo¬ ckern, wodurch Schaufelschäden, Schäden an angrenzenden Kom- ponenten und Leistungsverluste entstehen können. Derzeit wer¬ den die einzelnen Komponenten demontiert, um den Schaufelverband zu inspizieren. Die Begutachtung findet mittels Hammerschlag auf den Verband und subjektiver Bewertung mittels Klangbild statt. Das Klangbild resultiert aus der akustischen Verarbeitung durch das menschliche Gehör.
Problematisch ist die subjektive, potenziell fehlerbehaftete Begutachtung zum einen und zum anderen die zeitraubende Demontage der Komponente.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 2.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden kön¬ nen um weitere Vorteile zu erzielen.
Die Beschreibung und die Figuren stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
Im Wesentlichen geht es darum, das Klangbild eines Neubau¬ teils oder einer technisch freigegebenen Komponente, insbesondere einer Schaufelreihe einer Mustererkennung zuzuführen. Dazu muss zunächst das Klangbild einer Schaufelreihe zugeord¬ net werden. Bei direkter Anregung der Schaufelreihe z.B. mittels Hammerschlag können die gemessenen, relevanten Frequenzbilder direkt der Schaufelreihe zugeordnet werden. Bei An- regung einer beschaufelten Welle oder eines beschaufelten Gehäuses an einem beliebigen Punkt, insbesondere mittels Ham¬ merschlag und Messung des Körperschalls oder der Körper¬ schwingungen an einer anderen beliebigen Stelle ist die Zuordnung der gemessenen Signale zu einer Schaufelreihe prob- lematisch. Dieses Problem kann jedoch durch Einzelmessung bei der Neufertigung gelöst werden. Die Frequenzbilder des Neuzustandes werden in einer Datenbank abgelegt und gelten als sogenannte Blueprints. Diese Blueprints werden einer Muster¬ erkennung zugeführt und als „gesunde" Schaufelreihe zugeord- net. Alternativ können die Frequenzbilder neuer Komponenten auch numerisch mittels Finite-Elemente Verfahren errechnet werden .
Ebenso können markante Charakteristika des Klangbildes wie die zeitliche Veränderung der Frequenzen, der Frequenzverlauf und das Abklingverhalten bestimmt werden. Andere Charakteris¬ tika der akustischen Auswertemethoden können ebenso verwendet werden . Bei der Messung der Schwingungen oder des Körperschalls an einer gebrauchten Komponente werden die Signale entsprechend ausgewertet und der Mustererkennung zugeführt.
In Figur 1 ist ein Frequenzbild 1 einer oder mehrerer Bauteile im Neuzustand oder vor dem ersten Einsatz gezeigt.
Aufgetragen ist die Intensität I und gegenüber der Frequenz f.
Erkennbar sind verschiedene, nicht unbedingt diskrete Fre- quenzen mit verschiedener Intensität, die typisch sind für ein Neubauteil. Dies ist nur ein Beispiel für ein Akustik¬ parameter . In Figur 2 ist ein Frequenzbild 2 eines gebrauchten Bauteils gemäß Figur 1 zu sehen.
Sowohl die Intensität I als auch die Lage der Frequenzen f haben sich zumindest teilweise verändert bzw. verschoben.
Ebenso sieht es aus für das Abklingverhalten der Intensität I über die Zeit t, wobei in Figur 3 ein Abklingverhalten 4 für neue Bauteile dargestellt ist und die Kurve 7, hier gestri¬ chelt, das Abklingverhalten eines gebrauchten Bauteils darstellt. Da Abklingverhalten 4, 7 ist nur ein Beispiel für ein Akustikparameter . Dies macht deutlich, dass Unterschiede gegeben sind, die aus¬ gewertet werden können.
Die Mustererkennung erkennt dabei die Abweichung zum Sollzustand und ordnet die Schaufelreihen als Bauteil einer weite- ren Klassifizierung wie "akzeptabel" oder „auszutauschen" zu. Diese Klassifizierungen werden zuvor anhand Voruntersuchungen und vorhandener Messungen festgelegt.
Zur Durchführung der Mustererkennung werden u.a. Methoden der Künstlichen Intelligenz angewandt.
Die Vorteile sind:
a) eindeutige Zuordnung von defekten Schaufelreihen mittels objektiver Methode.
b) Vermeidung der Demontage der Komponente, was eine Kosten- und Zeitersparnis bedeutet und zur Verfügbarkeitsverbesserung führt .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur automatisierten Durchführung einer Klang- probe,
bei dem vorab entweder durch direkte mechanische Anregung eines neuen mehrkomponentigen Bauteils,
insbesondere einer Schaufelreihe,
relevante Akustikparameter, insbesondere Frequenzbilder (1) und/oder Frequenzverläufe (1) und/oder Abklingverhalten (4) oder andere akustische Charakteristika gemessen werden, oder die relevanten Akustikparameter wie Frequenzbilder, Frequenzverläufe und/oder Akustikverhalten numerisch berechnet werden,
wobei diese in einer Datenbank hinterlegt wurden und
Durchführung der direkten mechanischen Anregung eines gebrauchten Bauteils,
Erfassung der relevanten Akustikparameter, insbesondere Frequenzbilder (2) und/oder Frequenzverläufe (2) und/oder Ab- klingverhalten (7),
wobei diese mit dem Frequenzbild (1) und/oder Frequenzver¬ läufen und/oder Abklingverhalten (4) des Neubauteils, welches in der Datenbank hinterlegt ist,
verglichen wird und
Abweichungen detektiert und bewertet werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
die Mittel zur Aufnahme von Akustikparametern wie Frequenzbildern (1, 2) und/oder Frequenzverläufen (1, 2) und/oder Abklingverhalten (4, 7) aufweist,
die einem Bauteil zuordnungsbar sind,
oder die relevanten Akustikparameter wie Frequenzbilder, Frequenzverläufe und/oder Akustikverhalten numerisch berechnet werden,
eine Datenbank, in der diese Daten (1, 4) abspeicherbar sind,
und bei dem dieselbe Anregung,
insbesondere mechanische Anregung an demselben Bauteil nach Gebrauch durchführbar ist
und ebenfalls Akustikparameter, insbesondere Frequenzbilder (2) und/oder Frequenzverläufen und/oder Abklingverhalten (7) aufnehmbar sind,
wobei diese ebenfalls gespeichert werden und
mit den vorhandenen Akustikparametern, insbesondere Fre- quenzbildern (1) und/oder Frequenzverläufe (4) des neuen Bauteils verglichen werden können.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem Abweichungen klassifiziert werden zwischen akzeptabel und auszutauschen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
bei dem zur Durchführung der Mustererkennung Methoden der künstlichen Intelligenz angewandt werden.
EP18720135.5A 2017-05-12 2018-04-12 Automatisierte klangprobe an mehrkomponentigen bauteilen mittels mustererkennung Withdrawn EP3596438A1 (de)

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