EP4077886A1 - State monitoring system having a borescope device for a gas turbine - Google Patents

State monitoring system having a borescope device for a gas turbine

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EP4077886A1
EP4077886A1 EP20839219.1A EP20839219A EP4077886A1 EP 4077886 A1 EP4077886 A1 EP 4077886A1 EP 20839219 A EP20839219 A EP 20839219A EP 4077886 A1 EP4077886 A1 EP 4077886A1
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EP
European Patent Office
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gas turbine
borescope
monitoring system
housing
evaluation device
Prior art date
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Pending
Application number
EP20839219.1A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Bernd Kriegl
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.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/003—Arrangements for testing or measuring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M15/14—Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines
    • G—PHYSICS
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    • F05D2270/804—Optical devices
    • F05D2270/8041—Cameras

Definitions

  • the invention relates to a monitoring system for a gas turbine, a borescope device and an evaluation device for such a monitoring system and a gas turbine with such a monitoring system.
  • Gas turbines are regularly subject to high loads during operation.
  • various undesirable events such as bird strikes, pump surges, brief high vibrations, hard landings, so-called “own object damage” and the like can occur during flight operations, which make a visual inspection of the interior of the gas turbine necessary.
  • at least the rotor blades in the compressor and / or turbine stage must be examined during such tests.
  • Such tests are currently carried out "on-wing" for aircraft engines, that is, with the engine installed, using video tests.
  • a test is accordingly also usually carried out directly at the installation site of the gas turbine.
  • ETM data Engine Trend Monitoring data
  • So-called ETM data sometimes help to detect a change in the gas turbine performance after such events, but local damage to individual blades or in the gas turbine casing can occur that does not yet cause any change in engine parameters or the gas turbine performance, but are still critical. For this reason, it is currently not possible to dispense with the complex video check after such events.
  • the object of the present invention is to enable an improved monitoring of gas turbines and to provide a gas turbine with an improved monitoring system.
  • a monitoring system according to claim 1 for a gas turbine by a borescope device according to claim 11 and an evaluation device according to claim 12 for such a monitoring system and by a gas turbine according to claim 13 with such a monitoring system.
  • a first aspect of the invention relates to a monitoring system for a gas turbine, in particular for an aircraft engine, comprising at least one borescope device which can be mounted in a borescope opening of a gas turbine housing and has a housing in which at least one optical sensor device for acquiring images of at least one interior area the gas turbine is arranged, and an evaluation device, which can be coupled for data exchange with the at least one borescope device and is designed to check the at least one interior area for the presence of a fault on the basis of the at least one image acquired by means of the sensor device.
  • the monitoring system according to the invention thus enables an automatic or at least largely automated inspection of all sensitive areas in the gas turbine, for example of compressor or turbine stages, rotor blades, guide vanes or housing parts.
  • the test with the aid of the monitoring system can generally be carried out after special events or regularly, for example during the shutdown process of the gas turbine. On the basis of the acquired image or the acquired images or videos, the check for the presence. one or more errors occur. Depending on the test result, the evaluation device can then provide immediate feedback that and, if applicable, where damage could be present or whether and, if applicable, where a more comprehensive automatic and / or manual inspection is required.
  • the monitoring system according to the invention (“On Board Failure Detection and Waming System”) can therefore optionally be installed temporarily for one or more tests or permanently for continuous or regular tests on the gas turbine.
  • the check can take place, for example, during the shutdown process of the gas turbine in a defined speed range of the rotor by acquiring one or more images of critical interior areas and evaluating them for the presence of defects.
  • the evaluation device can also be installed directly or indirectly on the gas turbine.
  • the evaluation device can be installed independently of the gas turbine. and carry out the test specimen for errors only after the coupling with the at least one borescope device or after the transmission of the acquired image or images.
  • the monitoring system can advantageously also be retrofitted for existing gas turbines.
  • currently common sealing plugs sin-called. "Borescope Plugs" of borescope openings or channels with the usual diameters of 6, 8 or 10 mm can be used for the assembly of the correspondingly adapted borescope device.
  • any suitable camera system can be used as the optical sensor device, the camera system preferably being free of fiber-optic elements or light guides.
  • “a” in the context of this disclosure is to be read as an indefinite article, that is, without expressly specifying the contrary, always as “at least one”. Conversely, “a” can also be understood as “just one”.
  • the terms “axial” or “axial”, “radial” or “radial” and “circumferential” always refer to the machine or rotational axis of the gas turbine, insofar as they relate does not result in anything else implicitly or explicitly from the context.
  • the borescope device has a thread, by means of which the borescope device can be mounted on a mating thread of the gas turbine housing.
  • This enables the borescope device to be mounted on the gas turbine housing in a simple and fundamentally detachable manner, so that either a temporary or permanent installation on the gas turbine housing can be carried out particularly easily.
  • the borescope device and / or the gas turbine housing has a sealing device which, when the borescope device is installed, seals the gas turbine housing from the environment or by means of which the borescope opening is sealingly closed in the assembled state.
  • the sealing device can preferably have at least one sealing element, in particular a sealing ring.
  • the thread and / or the sealing device of the borescope device is / are adapted and set up in such a way that the borescope opening is closed in a sealing manner, ie without significant pressure losses, even when the gas turbine is in operation.
  • very high pressures occur and the pressure conditions have a direct effect on the performance of the gas turbine.
  • the borescope device Since the borescope device is intended to remain mounted on the gas turbine during operation, it is of great advantage if the borescope device and borescope opening are designed and coordinated in such a way that there is no significant pressure drop at the borescope opening closed by the borescope device .
  • the borescope device has an on-board power supply.
  • the borescope device can, for example, be connected or connectable to the on-board network of an aircraft or it can have its own storage device (for example battery / accumulator / capacitor) for supplying electrical energy.
  • the borescope device is either self-sufficient or supplied with electrical energy by the aircraft on which the gas turbine is installed, on-wing examinations, for example, can be carried out by remote diagnosis without maintenance personnel having to first install a borescope on the gas turbine got to.
  • the borescope device comprises at least one light source by means of which the interior of the gas turbine is to be illuminated. In this way, advantageous lighting conditions for the acquisition of the image or the images of the inner region of the gas turbine to be monitored can be ensured, as a result of which a correspondingly improved error check can be achieved.
  • the borescope device comprises at least one cooling channel through which a cooling medium for cooling at least the at least one sensor device can be conducted.
  • the borescope device can also be operated reliably under higher ambient or gas temperatures and the at least one sensor device can be protected from overheating.
  • engine cooling air that is usually present anyway can be used as the cooling medium.
  • the cooling duct can have a corresponding inlet and outlet for the engine cooling air or can be fluidically coupled to such an inlet and outlet.
  • the borescope device can be supplied with its own liquid or gaseous cooling medium, which can be circulated.
  • an end region of the housing on the gas channel side has a geometry which is adapted to a predetermined installation location of the borescope device on the gas turbine housing and ensures a predetermined orientation of at least one sensor device within the gas turbine housing when the borescope device is installed.
  • optimal alignment and positioning of the sensor device and, if applicable, a light source that is also present, is reliably guaranteed, so that complex adjustment work during assembly can be dispensed with.
  • Such a step-specific design with a defined installation position and installation of the boron Scope device (smart plug) ensures that the camera (s) are always correctly oriented towards the desired areas (e.g.
  • the end region of the housing on the gas channel side has a geometry that is aerodynamically adapted with respect to the predetermined installation location of the borescope device on the gas turbine housing. This enables images to be acquired without disturbing the flow in the gas duct of the gas turbine housing.
  • the end region of the housing on the gas channel side is provided with a protective glass that is particularly resistant to high temperatures. This represents a structurally simple option for protecting the sensor device and any light sources that may be present from the operating fluid of the gas turbine without impairing the image recording and possibly the lighting of the inner area to be checked.
  • the Boroscope device can be coupled via a detachable plug connection for data exchange with the evaluation device and / or for power supply with an electrical energy source.
  • This enables a simple, flexible and operationally reliable coupling for data exchange, that is to say, for example, for the transmission of image and / or control data, and / or for the power supply of the sensor device and possibly the light source.
  • the evaluation device is designed to be coupled to a plurality of borescope devices for data exchange and to check for the presence of a fault in a respectively assigned inner region of the gas turbine housing on the basis of the respective acquired images.
  • a single evaluation device can receive and evaluate the image data of several borescope devices.
  • the evaluation device is designed to carry out an on-board check and / or an off-board check of the acquired images.
  • the analysis can be carried out either on-board or without dismantling or removing the gas turbine from its place of use, or after transferring the recorded image data to an external or not connected to the turbomachine or to the turbomachine installed evaluation device (Data Processing & Analysis Unit) can also be carried out off-board.
  • the evaluation device comprises a memory unit for storing the acquired images and / or a test result and / or that the evaluation device is designed to compare and / or at least one acquired image with at least one stored image during the test that the evaluation device is designed to take into account at least one historical test result during the test, and / or that the evaluation device is designed to be self-learning.
  • the test quality can advantageously be increased.
  • the evaluation device is designed to create a report on the results of the test and / or to generate a warning if an error was identified during the test and / or to generate an all-clear if no fault was identified during the test, and / or to generate information about the type and / or location of a fault identified during the test and / or to arrange maintenance of the gas turbine if a fault was identified during the test.
  • the operator of the monitoring system receives feedback on the state of the gas turbine and can, if necessary, carry out or initiate further steps such as a manual inspection, maintenance planning and the like.
  • a second aspect of the invention relates to a borescope device for a monitoring system according to the first aspect of the invention, the borescope device being mountable in a borescope opening of a gas turbine housing of a gas turbine and having a housing in which at least one optical sensor device for acquiring images is at least an inner region of the gas turbine housing is arranged, wherein the borescope device for data exchange can be coupled to at least one evaluation device of the monitoring system.
  • the borescope device according to the invention which can also be referred to as a “smart plug”, can thus be installed temporarily or permanently in the compressor and / or turbine area of a turbomachine in place of the currently usual sealing plugs (borescope plugs).
  • the end of the borescope device on the gas channel side contains, depending on the available size (usual diameter 6, 8 or 10 mm), one or more sensor devices (e.g. cameras) and possibly one or more light sources.
  • a step-by-step design of the borescope device with a defined installation position and installation can be provided, which means that the camera (s) are always correctly oriented towards the desired area (s) (e.g. blade tips, entry and exit edges) of the upstream or downstream areas Housing structures (e.g. compressor or turbine blades) is guaranteed.
  • the power supply and / or the data exchange take place preferably via integrated lines in the borescope device, it being possible for one or more plug connections to be provided at the end remote from the flow channel in certain embodiments.
  • the borescope device is preferably fastened in or on the compressor or turbine housing of the gas turbine by screwing or screwing it into a corresponding borescope opening. Further features and their advantages can be found in the descriptions of the first aspect of the invention.
  • a third aspect of the invention relates to an evaluation device for a monitoring system according to the first aspect of the invention, which can be coupled for data exchange with at least one borescope device according to the second aspect of the invention and is designed to map the at least one inner area of the gas turbine housing using the at least one image acquired by means of the sensor device Check if there is an error.
  • the evaluation device preferably has an integrated image processing software or hardware which is able to use existing component markings or image features to take multiple recordings of the same turbomachine structure, e.g. B. to be assigned to the same blade in order to ensure clear identification.
  • the evaluation device is preferably designed to be self-learning or stores and uses results from previous tests for current tests.
  • the test can generally be carried out either on-board or, after the image data of the borescope device (s) have been transmitted, also off-board or in an external evaluation facility. Further features and their advantages can be found in the descriptions of the first and second aspects of the invention.
  • a fourth aspect of the invention relates to a gas turbine, in particular an aircraft engine, comprising a gas turbine housing with at least one borescope opening, with at least one monitoring system according to the first aspect of the invention being provided according to the invention, with at least one borescope device of the monitoring system installed in the borescope opening and with an evaluation device of the Monitoring system is coupled.
  • the at least one microscope device is mounted, preferably permanently, in the area of a compressor stage and / or in the area of a turbine stage of the gas turbine. This enables the gas turbine to be automatically checked for possible problems at regular intervals, if necessary.
  • the at least one borescope device is mounted in the area of a guide vane ring and / or that the at least one sensor device of the borescope device is oriented to acquire images of a predetermined rotor blade, in particular to acquire images of a blade tip area, a blade leading edge area and / or a blade trailing edge area.
  • blades which are usually particularly badly affected by events such as bird strikes, pump surge, briefly high vibrations, hard landings, own object damage and the like, can be checked regularly and reliably, so that an immediate response can be made in the event of a fault.
  • the single figure shows a schematic section of a gas turbine 10 with a monitoring system 12 according to the invention.
  • a gas turbine housing 14 In which a rotor (not shown) with two rotor blades 16a, 16b and one between them Guide vane ring 18 is arranged.
  • the housing-side run-in linings 20 for the rotor blade rings 16a, 16b are shown by way of example.
  • a borescope opening 22 with a mating thread 23 into which a borescope device 24 according to the invention is screwed for permanent assembly via a thread 25 instead of a borescope plug.
  • the housing 26 is sealed gas-tight from the gas turbine housing 14 by means of a sealing device 27, in the present case designed as an O-ring, so that the borescope device 24 can remain installed permanently and thus also during operation of the gas turbine 10.
  • a fundamentally optional light source 30 is also present in the exemplary embodiment shown, with which the rear edges of the rotor blades of the rotor blade ring 16a are illuminated.
  • the sensor device 28 is correspondingly aligned with the rear edges of the rotor blades and has the field of vision identified by the reference symbol I.
  • the geometry of the end of the borescope device 24 on the gas channel side is preferably designed in such a way that optimal alignment and positioning of camera (s) 28 and light source (s) 30 is possible without influencing the flow in the gas channel.
  • a step-by-step design with a defined installation position and installation of the borescope device 24 (smart plug) in the corresponding embodiments automatically enables the camera (s) 28 to be correctly oriented to the desired areas (e.g. blade tips, leading and trailing edges). the upstream or downstream blades (compressor or turbine blades).
  • the power supply and the data exchange of the acquired images with an evaluation device takes place in the present example via lines integrated in the housing 26 and via a plug connection 32 with a connection cable 36 at the screw connection end of the borescope device 24.
  • further borescope devices 24 can be connected to the evaluation device 34.
  • one or more borescope devices 24 can be installed between the guide vanes 18 in order to enable the desired view of upstream and downstream structures.
  • the borescope device 24 can, for example, be cooled with the engine cooling air available in order to protect the camera (s) 28 and light source (s) 30.
  • a cooling channel (not shown) can be provided in the housing 26, through which a cooling medium can be passed. Versions with protective glass are also possible.
  • the images of the borescope device (s) 24 are recorded, for example from speeds of ⁇ 20 rpm.
  • the recording speed range can generally be set individually for each borescope device 24 or for each installation position.
  • the integrated image processing software of the monitoring system 12 is able to use existing component markings or image features to assign multiple images of the same blade or the same housing structure.
  • the image analysis software of the evaluation device 34 preferably carries out a comparison with previous recordings, e.g. B. from the last shutdown process, reports the points at which changes are recognizable and creates a report on the results. A manual inspection at the earliest possible point in time is preferably only recommended in the event of anomalies.
  • the evaluation device 34 is designed to be self-learning and stores results from historical inspections and takes them into account accordingly in the analysis software or in the evaluation algorithms for the current test. Depending on the installed system, the analysis can either be carried out on-board or, after the recordings have been transferred to an external evaluation device 34, also be carried out off-board.

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Abstract

The invention relates to a monitoring system (12) for a gas turbine (10), in particular for an aircraft engine. The monitoring system (12) comprises at least one borescope device (24) that is able to be mounted in a borescope opening (22) of a gas turbine housing (14) and has a housing (26) in which at least one optical sensor device (28) for acquiring images of at least one inner region of the gas turbine (10) is arranged, and an evaluation device (34) that is able to be coupled to the at least one borescope device (24) in order to exchange data and is designed to inspect the at least one inner region for the presence of a fault on the basis of the at least one image acquired by way of the sensor device (28). The invention furthermore relates to a borescope device (24), to an evaluation device (34) and to a gas turbine (10).

Description

ZUSTANDSUBERWACHUNGSSYSTEM MIT BOROSKOPEINRICHTUNG FÜR EINE GASTURBINE CONDITION MONITORING SYSTEM WITH BOROSCOPE DEVICE FOR A GAS TURBINE
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Überwachungssystem für eine Gasturbine, eine Boroskopeinrichtung und eine Auswertungseinrichtung für ein solches Überwachungssystem sowie eine Gasturbine mit einem derartigen Überwachungssystem. The invention relates to a monitoring system for a gas turbine, a borescope device and an evaluation device for such a monitoring system and a gas turbine with such a monitoring system.
Gasturbinen unterliegen im Betrieb regelmäßig hohen Belastungen. Beispielsweise können bei als Flugtriebwerk ausgebildeten Gasturbinen im Flugbetrieb verschiedene unerwünschte Ereig nisse wie beispielsweise Vogelschlag, Pumpstoß, kurzzeitige hohe Schwingungen, harte Lan dungen, sogenannte „Own Object Damages“ und dergleichen auftreten, die eine Sichtinspektion des Innenbereichs der Gasturbine erforderlich machen. In der Regel müssen bei solchen Prüfungen zumindest die Laufschaufeln in der Verdichter- und/oder Turbinestufe begutachtet werden. Derartige Prüfungen werden bei Flugtriebwerken gegenwärtig „on-wing“, das heißt bei montiertem Triebwerk, per Video-Prüfung durchgefuhrt. Entsprechend erfolgt eine Prüfung bei stationären Gasturbinen ebenfalls in der Regel direkt am Montageort der Gasturbine. Der Nachteil an diesen Prüfungen besteht darin, dass sie sehr zeitintensiv sind und speziell ausgebildetes Perso nal erfordern, was mit entsprechend hohem Zeit- und Kostenaufwand verbunden ist. Sogenannte ETM-Daten (Engine Trend Monitoring-Daten) helfen zwar manchmal, eine Veränderung in der Gasturbinenleistung nach derartigen Ereignissen zu detektieren, jedoch können lokale Schäden an einzelnen Schaufeln oder im Gasturbinengehäuse entstehen, die noch keine Veränderung von Triebwerksparametern oder der Gasturbinenperformance bewirken, aber dennoch kritisch sind. Deshalb kann gegenwärtig nicht auf die aufwändige Video-Prüfung nach derartigen Ereignissen verzichtet werden. Gas turbines are regularly subject to high loads during operation. For example, with gas turbines designed as aircraft engines, various undesirable events such as bird strikes, pump surges, brief high vibrations, hard landings, so-called “own object damage” and the like can occur during flight operations, which make a visual inspection of the interior of the gas turbine necessary. As a rule, at least the rotor blades in the compressor and / or turbine stage must be examined during such tests. Such tests are currently carried out "on-wing" for aircraft engines, that is, with the engine installed, using video tests. In the case of stationary gas turbines, a test is accordingly also usually carried out directly at the installation site of the gas turbine. The disadvantage of these tests is that they are very time-consuming and require specially trained personnel, which is associated with a correspondingly high expenditure of time and money. So-called ETM data (Engine Trend Monitoring data) sometimes help to detect a change in the gas turbine performance after such events, but local damage to individual blades or in the gas turbine casing can occur that does not yet cause any change in engine parameters or the gas turbine performance, but are still critical. For this reason, it is currently not possible to dispense with the complex video check after such events.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Überwachung von Gasturbinen zu ermöglichen und eine Gasturbine mit einem verbesserten Überwachungssystem bereitzustellen. The object of the present invention is to enable an improved monitoring of gas turbines and to provide a gas turbine with an improved monitoring system.
Die Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Überwachungssystem gemäß Patentanspruch 1 für eine Gasturbine, durch eine Boroskopeinrichtung gemäß Patentanspruch 11 und eine Aus wertungseinrichtung gemäß Patentanspruch 12 für ein solches Überwachungssystem sowie durch eine Gasturbine gemäß Patentanspruch 13 mit einem derartigen Überwachungssystem ge- The objects are achieved according to the invention by a monitoring system according to claim 1 for a gas turbine, by a borescope device according to claim 11 and an evaluation device according to claim 12 for such a monitoring system and by a gas turbine according to claim 13 with such a monitoring system.
Bestätigungskopie löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jedes Erfin dungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen der jeweils anderen Erfindungsaspekte anzusehen sind. Confirmation copy solves. Advantageous refinements with expedient refinements of the invention are specified in the respective subclaims, with advantageous refinements of each aspect of the invention being regarded as advantageous refinements of the other aspects of the invention.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Überwachungssystem für eine Gasturbine, insbeson dere für ein Flugtriebwerk, umfassend wenigstens eine Boroskopeinrichtung, welche in einer Boroskopöffnung eines Gasturbinengehäuses montierbar ist und ein Gehäuse aufweist, in wel chem wenigstens eine optischer Sensoreinrichtung zum Akquirieren von Bildern wenigstens eines Innenbereichs der Gasturbine angeordnet ist, und eine Auswertungseinrichtung, welche zum Datenaustausch mit der wenigstens einen Boroskopeinrichtung koppelbar und dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen Innenbereich anhand des wenigstens einen mittels der Sensoreinrich tung akquirierten Bildes auf das Vorliegen eines Fehlers zu prüfen. Das erfindungsgemäße Überwachungssystem ermöglicht damit eine automatische oder zumindest weitgehend automatisierte Inspektion aller sensiblen Bereiche in der Gasturbine, beispielsweise von Verdichter- bzw. Turbinenstufen, Laufschaufeln, Leitschaufeln oder Gehäuseteilen. Die Prüfung mit Hilfe des Überwachungssystems kann dabei generell nach besonderen Ereignissen oder regelmäßig, beispielsweise während des Abstellvorganges der Gasturbine durchgeführt werden. Anhand des ak quirierten Bilds oder der akquirierten Bilder bzw. Videos kann dabei die Prüfung auf das Vorlie-. gen eines oder mehrerer Fehler erfolgen. In Abhängigkeit des Prüfergebnisses kann dann durch die Auswertungseinrichtung eine unmittelbare Rückmeldung erfolgen, dass und gegebenenfalls wo ein Schaden vorliegen könnte bzw. ob und gegebenenfalls wo eine umfassendere automati sche und/oder manuelle Inspektion erforderlich ist. Das erfindungsgemäße Überwachungssystem („On Board Failure Detection and Waming System“) kann demnach wahlweise temporär für eine oder mehrere Prüfungen oder dauerhaft für kontinuierliche oder regelmäßige Prüfungen an der Gasturbine installiert werden. Die Prüfung kann beispielsweise während des Abstellvorgan ges der Gasturbine in einem definierten Drehzahlbereich des Rotors erfolgen, indem ein oder mehrere Bilder von kritischen Innenraumbereichen akquiriert und auf das Vorhandensein von Fehlem hin ausgewertet werden. Generell kann die Auswertungseinrichtung ebenfalls mittelbar oder unmittelbar an der Gasturbine installiert werden. Alternativ kann die Auswertungseinrich tung unabhängig von der Gasturbine installiert werden. und die Prüfling auf Fehler erst nach der Koppelung mit der wenigstens einen Boroskopeinrichtung bzw. nach der Übermittlung des oder der akquirierten Bilder durchführen. Das Überwachungssystem kann vorteilhaft auch für bestehende Gasturbinen nachgerüstet werden. Hierzu können derzeit übliche Verschlussstopfen (sog. „Borescope Plugs“) von Boroskopöffnungen bzw. -kanälen mit üblichen Durchmessern von 6, 8 oder 10 mm für die Montage der entsprechend angepassten Boroskopeinrichtung verwendet werden. Als optische Sensoreinrichtung kann grundsätzlich jedes geeignete Kamerasystem ver wendet werden, wobei das Kamerasystem vorzugsweise frei von faseroptischen Elementen bzw. von Lichtleitern ausgebildet ist. Generell sind „ein/eine“ im Rahmen dieser Offenbarung als un bestimmte Artikel zu lesen, also ohne ausdrücklich gegenteilige Angabe immer auch als „min destens ein/mindestens eine“. Umgekehrt können „ein/eine“ auch als „nur ein/nur eine“ verstan den werden. Allgemein sei zudem angemerkt, dass sich die Begriffe "Axial-" bzw. "axial", "Ra dial-" bzw. "radial" und "Umfangs-" stets auf die Maschinen- bzw. Rotationsachse der Gasturbi- ne beziehen, sofern sich aus dem Kontext nicht implizit oder explizit etwas anderes ergibt. A first aspect of the invention relates to a monitoring system for a gas turbine, in particular for an aircraft engine, comprising at least one borescope device which can be mounted in a borescope opening of a gas turbine housing and has a housing in which at least one optical sensor device for acquiring images of at least one interior area the gas turbine is arranged, and an evaluation device, which can be coupled for data exchange with the at least one borescope device and is designed to check the at least one interior area for the presence of a fault on the basis of the at least one image acquired by means of the sensor device. The monitoring system according to the invention thus enables an automatic or at least largely automated inspection of all sensitive areas in the gas turbine, for example of compressor or turbine stages, rotor blades, guide vanes or housing parts. The test with the aid of the monitoring system can generally be carried out after special events or regularly, for example during the shutdown process of the gas turbine. On the basis of the acquired image or the acquired images or videos, the check for the presence. one or more errors occur. Depending on the test result, the evaluation device can then provide immediate feedback that and, if applicable, where damage could be present or whether and, if applicable, where a more comprehensive automatic and / or manual inspection is required. The monitoring system according to the invention (“On Board Failure Detection and Waming System”) can therefore optionally be installed temporarily for one or more tests or permanently for continuous or regular tests on the gas turbine. The check can take place, for example, during the shutdown process of the gas turbine in a defined speed range of the rotor by acquiring one or more images of critical interior areas and evaluating them for the presence of defects. In general, the evaluation device can also be installed directly or indirectly on the gas turbine. Alternatively, the evaluation device can be installed independently of the gas turbine. and carry out the test specimen for errors only after the coupling with the at least one borescope device or after the transmission of the acquired image or images. The monitoring system can advantageously also be retrofitted for existing gas turbines. For this purpose, currently common sealing plugs (so-called. "Borescope Plugs") of borescope openings or channels with the usual diameters of 6, 8 or 10 mm can be used for the assembly of the correspondingly adapted borescope device. In principle, any suitable camera system can be used as the optical sensor device, the camera system preferably being free of fiber-optic elements or light guides. In general, “a” in the context of this disclosure is to be read as an indefinite article, that is, without expressly specifying the contrary, always as “at least one”. Conversely, “a” can also be understood as “just one”. In general, it should also be noted that the terms “axial” or “axial”, “radial” or “radial” and “circumferential” always refer to the machine or rotational axis of the gas turbine, insofar as they relate does not result in anything else implicitly or explicitly from the context.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Boroskopeinrichtung ein Gewinde aufweist, mittels welcher die Boroskopeinrichtung an einem Gegengewinde des Gasturbinengehäuses montierbar ist. Hierdurch ist eine einfache und grundsätzlich wieder lösba- re Montage der Boroskopeinrichtung am Gasturbinengehäuse ermöglicht, so dass wahlweise ei ne temporäre oder eine dauerhafte Installation am Gasturbinengehäuse besonders einfach durch führbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass die Boroskopeinrichtung und/oder das Gasturbinengehäuses eine Dichteinrichtung aufweist, die im montierten Zustand der Boro skopeinrichtung das Gasturbinengehäuse gegenüber der Umgebung abgedichtet bzw. mittels welcher die Boroskopöffnung im montierten Zustand dichtend verschlossen wird. Bevorzugt kann die Dichteinrichtung zumindest ein Dichtelement, insbesondere einen Dichtring aufweisen. Hierdurch kann eine gasdichte Verbindung erreicht und ein unerwünschter Druckabfall in der Gasturbine vermieden werden, so dass die Boroskopeinrichtung besonders störungsfrei auch während des Betriebs der Gasturbine montiert bleiben kann. Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist/sind das Gewinde und/oder die Dichteinrichtung der Boroskopeinrichtung derart angepasst und eingerichtet, dass die Boroskopöffnung auch beim Betrieb der Gasturbine dichtend, d.h. ohne nennenswerte Druckverluste, verschlossen wird. Im Betrieb einer Gasturbine treten sehr hohe Drücke auf und die Druckverhältnisse wirken sich direkt auf den Leistungsgrad der Gasturbine aus. Da die Boroskopeinrichtung dazu vorgesehen ist, auch im Be- trieb an der Gasturbine montiert zu verbleiben, ist es von großem Vorteil, wenn Boroskopein richtung und Boroskopöffnung derart ausgelegt und aufeinander abgestimmt sind, dass es keinen wesentlichen Druckabfall an der durch die Boroskopeinrichtung verschlossenen Boroskopöffnung gibt. Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung weist die Boroskopeinrichtung eine On-Board Energieversorgung auf. Dazu kann die Boroskopeinrichtung bspw. am Bordnetz eines Luftfahrzeugs angeschlossen bzw. anschließbar sein oder eine eigene Speichereinrichtung (z.B. Batterie/ Akku/Kondensator) zur Versorgung mit elektrischer Energie aufweisen. Dadurch, dass die Boroskopeinrichtung entweder autark oder durch das Luftfahrzeug, an welchem die Gastur bine installiert ist, mit elektrischer Energie versorgt wird, können bspw. On-Wing- Untersuchungen per Ferndiagnose durchgeführt werden, ohne dass hierzu erst Wartungspersonal ein Boroskop an der Gasturbine installieren muss. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Boroskopeinrichtung wenigstens eine Lichtquelle umfasst, mittels welcher der Innenbereich der Gasturbine auszuleuchten ist. Hierdurch können vorteilhafte Lichtverhältnisse für die Akquirierung des Bilds bzw. der Bilder des zu überwachenden Innenbereichs der Gasturbine sichergestellt werden, wodurch eine entsprechend verbesserte Fehlerprüfung erreicht werden kann. In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the borescope device has a thread, by means of which the borescope device can be mounted on a mating thread of the gas turbine housing. This enables the borescope device to be mounted on the gas turbine housing in a simple and fundamentally detachable manner, so that either a temporary or permanent installation on the gas turbine housing can be carried out particularly easily. Alternatively or additionally, it is provided that the borescope device and / or the gas turbine housing has a sealing device which, when the borescope device is installed, seals the gas turbine housing from the environment or by means of which the borescope opening is sealingly closed in the assembled state. The sealing device can preferably have at least one sealing element, in particular a sealing ring. In this way, a gas-tight connection can be achieved and an undesirable pressure drop in the gas turbine can be avoided, so that the borescope device can remain installed particularly trouble-free even during operation of the gas turbine. According to a further preferred embodiment of the invention, the thread and / or the sealing device of the borescope device is / are adapted and set up in such a way that the borescope opening is closed in a sealing manner, ie without significant pressure losses, even when the gas turbine is in operation. During the operation of a gas turbine, very high pressures occur and the pressure conditions have a direct effect on the performance of the gas turbine. Since the borescope device is intended to remain mounted on the gas turbine during operation, it is of great advantage if the borescope device and borescope opening are designed and coordinated in such a way that there is no significant pressure drop at the borescope opening closed by the borescope device . According to a preferred embodiment of the invention, the borescope device has an on-board power supply. For this purpose, the borescope device can, for example, be connected or connectable to the on-board network of an aircraft or it can have its own storage device (for example battery / accumulator / capacitor) for supplying electrical energy. Because the borescope device is either self-sufficient or supplied with electrical energy by the aircraft on which the gas turbine is installed, on-wing examinations, for example, can be carried out by remote diagnosis without maintenance personnel having to first install a borescope on the gas turbine got to. In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the borescope device comprises at least one light source by means of which the interior of the gas turbine is to be illuminated. In this way, advantageous lighting conditions for the acquisition of the image or the images of the inner region of the gas turbine to be monitored can be ensured, as a result of which a correspondingly improved error check can be achieved.
Weitere Vorteile ergeben sich, indem die Boroskopeinrichtung wenigstens einen Kühlkanal um fasst, durch welchen ein Kühlmedium zum Kühlen zumindest der wenigstens einen Sensoreinrichtung leitbar ist. Hierdurch kann die Boroskopeinrichtung auch unter höheren Umgebungs- bzw. Gastemperaturen zuverlässig betrieben und die wenigstens eine Sensoreinrichtung vor Überhitzung geschützt werden. Als Kühlmedium kann beispielsweise eine in der Regel ohnehin vorhandene Triebwerkskühlluft verwendet werden. Hierzu kann der Kühlkanal einen entsprechenden Ein- und Auslass für die Triebwerkskühlluft aufweisen bzw. fluidisch mit einem sol chen Ein- und Auslass gekoppelt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Boroskopeinrichtung mit einem eigenen flüssigen oder gasförmigen Kühlmedium versorgt werden, das in einem Kreislauf geführt sein kann. Further advantages result from the fact that the borescope device comprises at least one cooling channel through which a cooling medium for cooling at least the at least one sensor device can be conducted. As a result, the borescope device can also be operated reliably under higher ambient or gas temperatures and the at least one sensor device can be protected from overheating. For example, engine cooling air that is usually present anyway can be used as the cooling medium. For this purpose, the cooling duct can have a corresponding inlet and outlet for the engine cooling air or can be fluidically coupled to such an inlet and outlet. Alternatively or additionally, the borescope device can be supplied with its own liquid or gaseous cooling medium, which can be circulated.
Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass ein gaskanalseitiger Endbereich des Gehäuses eine Geometrie aufweist, die an einen vorbestimmten Einbauort der Boroskopeinrichtung am Gasturbinengehäuse angepasst ist und im montierten Zustand der Boroskopeinrichtung eine vorbe- stimmte Orientierung zumindest der wenigstens einen Sensoreinrichtung innerhalb des Gasturbi nengehäuses sicherstellt. Hierdurch ist eine optimale Ausrichtung und Positionierung der Sen- soreinrichtung und gegebenenfalls einer ebenfalls vorhandenen Lichtquelle zuverlässig gewähr leistet, so dass auf aufwändige Einstellarbeiten bei der Montage verzichtet werden kann. Durch ein solches stufenindividuelles Design mit definierter Einbauposition und -Installation der Boro- skopeinrichtung (Smart Plug) ist immer eine korrekte Orientierung der Kamera(s) auf die gewünschten Bereiche (z. B. Schaufelspitzen, Eintritts- und Austrittskanten von Schaufeln, Gehäu seteile etc.) der stromaufwärts oder -abwärts liegenden Elemente der Gasturbine gewährleistet. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass der gaskanalseitige Endbereich des Gehäuses eine bezüglich des vorbestimmten Einbauorts der Boroskopeinrichtung am Gasturbinengehäuse aero dynamisch angepasste Geometrie aufweist. Hierdurch ist eine Akquirierung von Bildern ohne Störung der Strömung im Gaskanal das Gasturbinengehäuses ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich ist der gaskanalseitige Endbereich des Gehäuses mit einem insbesondere hochtemperaturfes ten Schutzglas versehen. Dies stellt eine konstruktiv einfache Möglichkeit zum Schutz der Sen- soreinrichtung und gegebenenfalls vorhandener Lichtquellen vor dem Betriebsfluid der Gasturbine dar, ohne die Bildaufnahme und gegebenenfalls die Beleuchtung des zu prüfenden Innenbe reichs zu beeinträchtigen. Further advantages result from the fact that an end region of the housing on the gas channel side has a geometry which is adapted to a predetermined installation location of the borescope device on the gas turbine housing and ensures a predetermined orientation of at least one sensor device within the gas turbine housing when the borescope device is installed. In this way, optimal alignment and positioning of the sensor device and, if applicable, a light source that is also present, is reliably guaranteed, so that complex adjustment work during assembly can be dispensed with. Such a step-specific design with a defined installation position and installation of the boron Scope device (smart plug) ensures that the camera (s) are always correctly oriented towards the desired areas (e.g. blade tips, inlet and outlet edges of blades, housing parts, etc.) of the upstream or downstream elements of the gas turbine. As an alternative or in addition, it is provided that the end region of the housing on the gas channel side has a geometry that is aerodynamically adapted with respect to the predetermined installation location of the borescope device on the gas turbine housing. This enables images to be acquired without disturbing the flow in the gas duct of the gas turbine housing. As an alternative or in addition, the end region of the housing on the gas channel side is provided with a protective glass that is particularly resistant to high temperatures. This represents a structurally simple option for protecting the sensor device and any light sources that may be present from the operating fluid of the gas turbine without impairing the image recording and possibly the lighting of the inner area to be checked.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Borosko- peinrichtung über eine lösbare Steckerverbindung zum Datenaustausch mit der Auswertungsein richtung und/oder zur Stromversorgung mit einer elektrischen Energiequelle koppelbar ist. Hierdurch ist eine einfache, flexible und betriebssichere Kopplung zum Datenaustausch, das heißt beispielsweise zur Übermittlung von Bild- und/oder Steuerdaten, und/oder zur Stromversorgung der Sensoreinrichtung und gegebenenfalls der Lichtquelle ermöglicht. In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the Boroscope device can be coupled via a detachable plug connection for data exchange with the evaluation device and / or for power supply with an electrical energy source. This enables a simple, flexible and operationally reliable coupling for data exchange, that is to say, for example, for the transmission of image and / or control data, and / or for the power supply of the sensor device and possibly the light source.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Auswertungseinrichtung dazu ausgebildet ist, zum Datenaustausch mit mehreren Boroskopeinrichtungen gekoppelt zu werden und anhand der jeweils akquirierten Bilder auf das Vorliegen eines Fehlers in einem jeweils zugeordneten Innenbereich des Gasturbinengehäuse zu prüfen. Mit anderen Worten kann eine einzelne Auswertungseinrichtung die Bilddaten mehrerer Boroskopeinrichtungen empfan gen und auswerten. Hierdurch werden verschiedene Vorteile wie beispielsweise Gewichtsredu zierung, einfachere Montage und Demontage des Überwachungssystem und verringerte Komplexität und verringerte Fehleranfälligkeit erzielt. Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die Auswertungseinrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit einer Rotordrehzahl der Gasturbine, insbesondere einer Rotordrehzahl von höchs tens 20 U/min, und/oder eines Betriebszustands der Gasturbine eine Prüfung des wenigstens einen Innenraums durchzuführen. Hierdurch ist es möglich, eine automatische bzw. automatisierte Inspektion aller sensiblen Stufen/Airfoi ls/Gehäusebereiche in der Gasturbine entweder nach be- sonderen Ereignissen oder regelmäßig beispielsweise während des Abstellvorganges der Gastur bine oder im Leerlauf durchzuführen. Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass die Auswertungseinrichtung dazu ausgebildet ist, eine on-board Prüfung und/oder eine off-board Prüfung der akquirierten Bilder durchzuführen. Mit anderen Worten kann die Analyse je nach Ausgestaltung des Überwachungssystems entweder on-board bzw. ohne Zerlegung oder Entfer nung der Gasturbine von ihrem Einsatzort erfolgen oder nach Übertragung der aufgenommenen Bilddaten auf eine externe bzw. nicht mit der Strömungsmaschine verbundene bzw. an der Strö mungsmaschine montierte Auswertungseinrichtung (Data Processing & Analysis Unit) auch off- board durchgeführt werden. Dies erlaubt eine besonders hohe Flexibilität bei der Ausgestaltung und Anordnung des Überwachungssystems, so dass auch bestehende Gasturbinen und Strö mungsmaschinen besonders einfach nachgerüstet werden können. In a further advantageous embodiment, it is provided that the evaluation device is designed to be coupled to a plurality of borescope devices for data exchange and to check for the presence of a fault in a respectively assigned inner region of the gas turbine housing on the basis of the respective acquired images. In other words, a single evaluation device can receive and evaluate the image data of several borescope devices. This achieves various advantages such as, for example, weight reduction, simpler assembly and disassembly of the monitoring system and reduced complexity and reduced susceptibility to errors. Further advantages result from the fact that the evaluation device is designed to carry out a test of the at least one interior space as a function of a rotor speed of the gas turbine, in particular a rotor speed of at most 20 rpm, and / or an operating state of the gas turbine. This makes it possible to carry out an automatic or automated inspection of all sensitive stages / air foils / housing areas in the gas turbine either after to carry out special events or regularly, for example during the shutdown process of the gas turbine or while idling. Alternatively or additionally, it is provided that the evaluation device is designed to carry out an on-board check and / or an off-board check of the acquired images. In other words, depending on the design of the monitoring system, the analysis can be carried out either on-board or without dismantling or removing the gas turbine from its place of use, or after transferring the recorded image data to an external or not connected to the turbomachine or to the turbomachine installed evaluation device (Data Processing & Analysis Unit) can also be carried out off-board. This allows a particularly high degree of flexibility in the design and arrangement of the monitoring system, so that existing gas turbines and flow machines can also be retrofitted particularly easily.
Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die Auswertungseinrichtung eine Speichereinheit zum Speichern der akquirierten Bilder und/oder eines Prüfungsergebnisses umfasst und/oder dass die Auswertungseinrichtung dazu ausgebildet ist, bei der Prüfung wenigstens ein akquirier tes Bild mit wenigstens einem gespeicherten Bild zu vergleichen und/oder dass die Auswer tungseinrichtung dazu ausgebildet ist, wenigstens ein historisches Prüfungsergebnis bei der Prüfung zu berücksichtigen, und/oder dass die Auswertungseinrichtung selbstlernend ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Prüfüngsqualität vorteilhaft gesteigert werden. Further advantages result from the fact that the evaluation device comprises a memory unit for storing the acquired images and / or a test result and / or that the evaluation device is designed to compare and / or at least one acquired image with at least one stored image during the test that the evaluation device is designed to take into account at least one historical test result during the test, and / or that the evaluation device is designed to be self-learning. In this way, the test quality can advantageously be increased.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswer- tungseinrichtung dazu ausgebildet ist, einen Ergebnisbericht über die Prüfung zu erstellen und/oder eine Warnung zu erzeugen, wenn bei der Prüfung ein Fehler identifiziert wurde, und/oder eine Entwarnung zu erzeugen, wenn bei der Prüfung kein Fehler identifiziert wurde, und/oder eine Information über die Art und/oder Lage eines bei der Prüfung identifizierten Feh lers zu erzeugen und/oder eine Wartung der Gasturbine zu veranlassen, wenn bei der Prüfung ein Fehler identifiziert wurde. Hierdurch erhält der Bediener des Überwachungssystems eine Rückmeldung über den Zustand der Gasturbine und kann gegebenenfalls weitere Schritte wie etwa ei ne manuelle Inspektion, eine Wartungsplanung und dergleichen durchführen oder veranlassen. In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the evaluation device is designed to create a report on the results of the test and / or to generate a warning if an error was identified during the test and / or to generate an all-clear if no fault was identified during the test, and / or to generate information about the type and / or location of a fault identified during the test and / or to arrange maintenance of the gas turbine if a fault was identified during the test. As a result, the operator of the monitoring system receives feedback on the state of the gas turbine and can, if necessary, carry out or initiate further steps such as a manual inspection, maintenance planning and the like.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Boroskopeinrichtung für ein Überwachungssys tem gemäß dem ersten Erfmdungsaspekt, wobei die Boroskopeinrichtung in einer Boroskopöff- nung eines Gasturbinengehäuses einer Gasturbine montierbar ist und ein Gehäuse aufweist, in welchem wenigstens eine optischer Sensoreinrichtung zum Akquirieren von Bildern wenigstens eines Innenbereichs des Gasturbinengehäuses angeordnet ist, wobei die Boroskopeinrichtung zum Datenaustausch mit wenigstens einer Auswertungseinrichtung des Überwachungssystems koppelbar ist. Die erfindungsgemäße Boroskopeinrichtung, die auch als „Smart Plug“ bezeichnet werden kann, kann damit an Stelle der derzeit üblichen Verschlussstopfen (Borescope Plugs) im Verdichter- und/oder Turbinenbereich einer Strömungsmaschine temporär oder dauerhaft eingebaut werden. Das gaskanalseitige Ende der Boroskopeinrichtung enthält je nach verfügbarer Größe (übliche Durchmesser 6, 8 oder 10 mm) ein oder mehrere Sensoreinrichtungen (z. B. Kameras) und gegebenenfalls ein oder mehrere Lichtquellen. Dabei kann ein stufenindividuelles Design der Boroskopeinrichtung mit definierter Einbauposition und -Installation vorgesehen sein, wodurch immer eine korrekte Orientierung der Kamera(s) auf den oder die gewünschten Bereiche (z. B. Schaufelspitzen, Eintritts- und Austrittskanten) der stromaufwärts oder -abwärts liegenden Gehäusestrukturen (z. B. Verdichter- oder Turbinenschaufeln) gewährleistet ist. Die Stromversorgung und/oder der Datenaustausch erfolgen vorzugsweise über integrierte Leitungen in der Boroskopeinrichtung, wobei in bestimmten Ausführungsformen ein oder mehrere Steckverbindungen am strömungskanalfemen Ende vorgesehen sein können. Vorzugsweise erfolgt die Befestigung der Boroskopeinrichtung im bzw. am Verdichter- oder Turbinengehäuse der Gasturbine durch Ver- bzw. Einschrauben in eine entsprechende Boroskopöffnung. Weitere Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen. A second aspect of the invention relates to a borescope device for a monitoring system according to the first aspect of the invention, the borescope device being mountable in a borescope opening of a gas turbine housing of a gas turbine and having a housing in which at least one optical sensor device for acquiring images is at least an inner region of the gas turbine housing is arranged, wherein the borescope device for data exchange can be coupled to at least one evaluation device of the monitoring system. The borescope device according to the invention, which can also be referred to as a “smart plug”, can thus be installed temporarily or permanently in the compressor and / or turbine area of a turbomachine in place of the currently usual sealing plugs (borescope plugs). The end of the borescope device on the gas channel side contains, depending on the available size (usual diameter 6, 8 or 10 mm), one or more sensor devices (e.g. cameras) and possibly one or more light sources. A step-by-step design of the borescope device with a defined installation position and installation can be provided, which means that the camera (s) are always correctly oriented towards the desired area (s) (e.g. blade tips, entry and exit edges) of the upstream or downstream areas Housing structures (e.g. compressor or turbine blades) is guaranteed. The power supply and / or the data exchange take place preferably via integrated lines in the borescope device, it being possible for one or more plug connections to be provided at the end remote from the flow channel in certain embodiments. The borescope device is preferably fastened in or on the compressor or turbine housing of the gas turbine by screwing or screwing it into a corresponding borescope opening. Further features and their advantages can be found in the descriptions of the first aspect of the invention.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Auswertungseinrichtung für ein Überwachungssystem gemäß dem ersten Erfindungsaspekt, welche zum Datenaustausch mit wenigstens einer Boroskopeinrichtung gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt koppelbar und dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen Innenbereich des Gasturbinengehäuses anhand des wenigstens einen mittels der Sensoreinrichtung akquirierten Bildes auf das Vorliegen eines Fehlers zu prüfen. Dies erlaube eine entsprechend schnelle, einfache und automatisierte bzw. automatisierbare Prüfling der Gasturbine bzw. Strömungsmaschine auf das Vorliegen eventueller Probleme. Vorzugsweise weist die Auswertungseinrichtung eine integrierte Bildverarbeitungssoft- oder hardware auf, welche in der Lage ist, über vorhandene Bauteilmarkierungen oder Bildmerkmale Mehrfachaufnahmen der derselben Strömungsmaschinenstruktur, z. B. derselben Schaufel zuzuordnen, um eine eindeutige Identifizierung zu gewährleisten. Die Auswertungseinrichtung ist vorzugsweise selbstlernend ausgebildet bzw. speichert und verwendet Ergebnisse aus früheren Prüfungen für aktuelle Prüfungen. Die Prüfung kann generell entweder on-board erfolgen oder nach Übertra gung der Bilddaten der Boroskopeinrichtung(en) auch off-board bzw. in einer externen Auswer- tungseinrichtuiig. Weitere Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten und zweiten Erfindungsaspekts zu entnehmen. A third aspect of the invention relates to an evaluation device for a monitoring system according to the first aspect of the invention, which can be coupled for data exchange with at least one borescope device according to the second aspect of the invention and is designed to map the at least one inner area of the gas turbine housing using the at least one image acquired by means of the sensor device Check if there is an error. This allows a correspondingly fast, simple and automated or automatable test item of the gas turbine or turbo machine for the presence of possible problems. The evaluation device preferably has an integrated image processing software or hardware which is able to use existing component markings or image features to take multiple recordings of the same turbomachine structure, e.g. B. to be assigned to the same blade in order to ensure clear identification. The evaluation device is preferably designed to be self-learning or stores and uses results from previous tests for current tests. The test can generally be carried out either on-board or, after the image data of the borescope device (s) have been transmitted, also off-board or in an external evaluation facility. Further features and their advantages can be found in the descriptions of the first and second aspects of the invention.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft eine Gasturbine, insbesondere ein Flugtriebwerk, um fassend ein Gasturbinengehäuse mit wenigstens einer Boroskopöffnung, wobei erfindungsgemäß wenigstens ein Überwachungssystem gemäß dem ersten Erfindungsaspekt vorgesehen ist, wobei wenigstens eine Boroskopeinrichtung des Überwachungssystems in der Boroskopöffnung mon tiert und mit einer Auswertungseinrichtung des Überwachungssystems gekoppelt ist. Die sich hieraus ergebenden Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten, zweiten und dritten Erfindungsaspekts zu entnehmen. A fourth aspect of the invention relates to a gas turbine, in particular an aircraft engine, comprising a gas turbine housing with at least one borescope opening, with at least one monitoring system according to the first aspect of the invention being provided according to the invention, with at least one borescope device of the monitoring system installed in the borescope opening and with an evaluation device of the Monitoring system is coupled. The features resulting therefrom and their advantages can be found in the descriptions of the first, second and third aspects of the invention.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Bo roskopeinrichtung, vorzugsweise dauerhaft, im Bereich einer Verdichterstufe und/oder im Be reich einer Turbinenstufe der Gasturbine montiert ist. Dies ermöglicht eine gegebenenfalls regelmäßige automatische Prüfung der Gasturbine auf mögliche Probleme. In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the at least one microscope device is mounted, preferably permanently, in the area of a compressor stage and / or in the area of a turbine stage of the gas turbine. This enables the gas turbine to be automatically checked for possible problems at regular intervals, if necessary.
Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die wenigstens eine Boroskopeinrichtung im Bereich eines Leitschaufelkranzes montiert ist und/oder dass die wenigstens eine Sensoreinrichtung der Boroskopeinrichtung zur Akquirierung von Bildern eines vorbestimmten Laufschaufelbe reich ausgerichtet ist, insbesondere zur Akquirierung von Bildern eines Schaufelspitzenbereichs, eines Schaufelvorderkantenbereichs und/oder eines Schaufelhinterkantenbereichs. Hierdurch können insbesondere Laufschaufeln, die von Ereignissen wie Vogelschlag, Pumpstoß, kurzzeiti ge hohe Schwingungen, harte Landungen, Own Object Damages und dergleichen in der Regel besonders stark betroffen sind, regelmäßig und zuverlässig überprüft werden, so dass im Fehlerfall sofort reagiert werden kann. Further advantages result from the fact that the at least one borescope device is mounted in the area of a guide vane ring and / or that the at least one sensor device of the borescope device is oriented to acquire images of a predetermined rotor blade, in particular to acquire images of a blade tip area, a blade leading edge area and / or a blade trailing edge area. In this way, blades, which are usually particularly badly affected by events such as bird strikes, pump surge, briefly high vibrations, hard landings, own object damage and the like, can be checked regularly and reliably, so that an immediate response can be made in the event of a fault.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils ange gebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeug- bar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen. Dabei zeigt die einzige Figur einen schematischen Ausschnitt einer Gasturbine mit einem erfindungs gemäßen Überwachungssystem. Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures, can be used not only in the given combination, but also in other combinations, without the scope of the invention to leave. There are thus also embodiments of the invention to be regarded as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the figures, but emerge from the explained embodiments through separate combinations of features and generate. are cash. Designs and combinations of features are also to be regarded as disclosed, which therefore do not have all the features of an originally formulated independent claim. In addition, designs and combinations of features, in particular through the statements set out above, are to be regarded as disclosed which go beyond the combinations of features set forth in the back-references of the claims or differ from them. The single figure shows a schematic section of a gas turbine with a monitoring system according to the invention.
Die einzige Figur zeigt einen schematischen Ausschnitt einer Gasturbine 10 mit einem erfin- dungsgemäßen Überwachungssystem 12. Von der Gasturbine 10 ist lediglich ein Teil eines Gasturbinengehäuses 14 abgebildet, in welchem ein Rotor (nicht gezeigt) mit zwei Laufschaufel kränzen 16a, 16b und einem dazwischen liegenden Leitschaufelkranz 18 angeordnet ist. Weiter hin sind exemplarisch gehäuseseitige Einlaufbeläge 20 für die Laufschaufelkränze 16a, 16b ge zeigt. Im Bereich der Leitschaufelkranzes 18 befindet sich eine Boroskopöffnung 22 mit einem Gegengewinde 23, in welches eine erfindungsgemäße Boroskopeinrichtung 24 zur dauerhaften Montage über ein Gewinde 25 anstelle eines Verschlussstopfens ( Borescope Plugs) eingeschraubt ist. Diese weist ein Gehäuse 26 auf, in welchem wenigstens eine optischer Sensorein richtung 28, beispielsweise eine Kamera, zum Akquirieren von Bildern wenigstens eines Innen bereichs des Gasturbinengehäuses 14 angeordnet ist. Im montierten Zustand ist das Gehäuse 26 mittels einer vorliegend als O-Ring ausgebildeten Dichteinrichtung 27 gegenüber dem Gasturbinengehäuse 14 gasdicht abgedichtet, so dass die Boroskopeinrichtung 24 dauerhaft und damit auch während des Betriebs der Gasturbine 10 eingebaut bleiben kann. Zusätzlich ist im gezeig ten Ausführungsbeispiel auch eine grundsätzlich optionale Lichtquelle 30 vorhanden, mit welcher die Hinterkanten der Laufschaufeln des Laufschaufelkranzes 16a angeleuchtet wird. Die Sensoreinrichtung 28 ist entsprechend auf die Hinterkanten der Laufschaufeln ausgerichtet und weist den mit dem Bezugszeichen I gekennzeichneten Sichtbereich auf. Die Geometrie des gas kanalseitigen Endes der Boroskopeinrichtung 24 ist hierbei vorzugsweise so gestaltet, dass eine optimale Ausrichtung und Positionierung von Kamera(s) 28 und Lichtquelle(n) 30 möglich ist ohne Beeinflussung der Strömung im Gaskanal. Durch ein stufenindividuelles Design mit defi- nierter Einbauposition und -Installation der Boroskopeinrichtung 24 (Smart Plug) ist in entspre chenden Ausführungsformen automatisch eine korrekte Orientierung der Kamera(s) 28 auf die gewünschten Bereiche (z. B. Schaufelspitzen, Eintritts- und Austrittskanten) der stromaufwärts oder -abwärts liegenden Schaufeln (Verdichter- oder Turbinenschaufeln) gewährleistet. Die Stromversorgung und der Datenaustausch der akquirierten Bilder mit einer Auswertungseinrich- tung 34 des Überwachungssystems 12 erfolgt im vorliegenden Beispiel über im Gehäuse 26 in tegrierte Leitungen sowie über eine Steckerverbindung 32 mit einem Anschlusskabel 36 am Ver schraubungsende der Boroskopeinrichtung 24. In analoger Weise können weitere Boroskopein- richtungen 24 an der Auswertungseinrichtung 34 angeschlossen werden. Je nach Gestaltung der Leitschaufeln (Abstand, Airfoilgeometrie etc.) können zwischen den Leitschaufeln 18 ein oder mehrere Boroskopeinrichtungen 24 eingebaut werden, um die gewünschte Sicht zu stromauf wärts und -abwärts liegenden Strukturen zu ermöglichen. Für Einbaupositionen mit höheren Umgebungs- bzw. Gastemperaturen kann die Boroskopeinrichtung 24 beispielsweise mit vor handener Triebwerkskühlluft gekühlt werden, um Kamera(s) 28 und Lichtquelle(n) 30 zu schützen. Hierzu kann ein Kühlkanal im Gehäuse 26 (nicht gezeigt) vorgesehn sein, durch welchen ein Kühlmedium geleitet werden kann. Ausführungen mit Schutzglas sind ebenfalls möglich. The single figure shows a schematic section of a gas turbine 10 with a monitoring system 12 according to the invention. Of the gas turbine 10, only part of a gas turbine housing 14 is shown, in which a rotor (not shown) with two rotor blades 16a, 16b and one between them Guide vane ring 18 is arranged. Furthermore, the housing-side run-in linings 20 for the rotor blade rings 16a, 16b are shown by way of example. In the area of the guide vane ring 18 there is a borescope opening 22 with a mating thread 23, into which a borescope device 24 according to the invention is screwed for permanent assembly via a thread 25 instead of a borescope plug. This has a housing 26 in which at least one optical sensor device 28, for example a camera, for acquiring images of at least one inner area of the gas turbine housing 14 is arranged. In the assembled state, the housing 26 is sealed gas-tight from the gas turbine housing 14 by means of a sealing device 27, in the present case designed as an O-ring, so that the borescope device 24 can remain installed permanently and thus also during operation of the gas turbine 10. In addition, a fundamentally optional light source 30 is also present in the exemplary embodiment shown, with which the rear edges of the rotor blades of the rotor blade ring 16a are illuminated. The sensor device 28 is correspondingly aligned with the rear edges of the rotor blades and has the field of vision identified by the reference symbol I. The geometry of the end of the borescope device 24 on the gas channel side is preferably designed in such a way that optimal alignment and positioning of camera (s) 28 and light source (s) 30 is possible without influencing the flow in the gas channel. A step-by-step design with a defined installation position and installation of the borescope device 24 (smart plug) in the corresponding embodiments automatically enables the camera (s) 28 to be correctly oriented to the desired areas (e.g. blade tips, leading and trailing edges). the upstream or downstream blades (compressor or turbine blades). The power supply and the data exchange of the acquired images with an evaluation device The device 34 of the monitoring system 12 takes place in the present example via lines integrated in the housing 26 and via a plug connection 32 with a connection cable 36 at the screw connection end of the borescope device 24. In an analogous manner, further borescope devices 24 can be connected to the evaluation device 34. Depending on the design of the guide vanes (spacing, airfoil geometry, etc.), one or more borescope devices 24 can be installed between the guide vanes 18 in order to enable the desired view of upstream and downstream structures. For installation positions with higher ambient or gas temperatures, the borescope device 24 can, for example, be cooled with the engine cooling air available in order to protect the camera (s) 28 and light source (s) 30. For this purpose, a cooling channel (not shown) can be provided in the housing 26, through which a cooling medium can be passed. Versions with protective glass are also possible.
Bei jedem Abstellvorgang der Gasturbine 10 oder auch wahlweise nach besonderen Ereignissen werden beispielsweise ab Drehzahlen < 20 U/min (rpm) die Bilder der Boroskopeinrichtung(en) 24 aufgezeichnet. Um eine für die Analyse optimale Datenverarbeitbarkeit bei ausreichender Bildqualität zu erzielen, kann der Aufnahmedrehzahlbereich pro Boroskopeinrichtung 24 bzw. pro Einbauposition generell individuell eingestellt werden. Die integrierte Bildverarbeitungssoftware des Überwachungssystems 12 ist hierbei in der Lage, über vorhandene Bauteilmarkie rungen oder Bildmerkmale Mehrfachaufnahmen derselben Schaufel bzw. derselben Gehäusestruktur zuzuordnen. Die Bildanalysesoftware der Auswertungseinrichtung 34 führt vorzugsweise einen Vergleich mit früheren Aufnahmen, z. B. vom letzten Abstellvorgang, durch, mel det, an welchen Stellen Veränderungen erkennbar sind und erstellt einen Ergebnisbericht. Vor zugsweise wird nur bei Auffälligkeiten eine manuelle Inspektion zum nächstmöglicheri Zeitpunkt empfohlen. Es kann vorgesehen sein, dass die Auswertungseinrichtung 34 selbstlernend ausgebildet ist und Ergebnisse aus historischen Inspektionen speichert und in der Analysesoftware bzw. in den Auswertealgorithmen für die aktuelle Prüfung entsprechend berücksichtigt. Die Analyse kann je nach installiertem System entweder on-board erfolgen oder nach Übertragung der Aufnahmen auf eine externe Auswertungseinrichtung 34 auch off-board durchgeführt werden. Each time the gas turbine 10 is shut down or, optionally, after special events, the images of the borescope device (s) 24 are recorded, for example from speeds of <20 rpm. In order to achieve optimal data processing for the analysis with sufficient image quality, the recording speed range can generally be set individually for each borescope device 24 or for each installation position. The integrated image processing software of the monitoring system 12 is able to use existing component markings or image features to assign multiple images of the same blade or the same housing structure. The image analysis software of the evaluation device 34 preferably carries out a comparison with previous recordings, e.g. B. from the last shutdown process, reports the points at which changes are recognizable and creates a report on the results. A manual inspection at the earliest possible point in time is preferably only recommended in the event of anomalies. It can be provided that the evaluation device 34 is designed to be self-learning and stores results from historical inspections and takes them into account accordingly in the analysis software or in the evaluation algorithms for the current test. Depending on the installed system, the analysis can either be carried out on-board or, after the recordings have been transferred to an external evaluation device 34, also be carried out off-board.
Die in den Unterlagen angegebenen Parameterwerte zur Definition von Prozess- und Messbedingungen für die Charakterisierung von spezifischen Eigenschaften des Erfindungsgegenstands sind auch im Rahmen von Abweichungen - beispielsweise aufgrund von Messfehlern, System- fehlem, Einwaagefehlem, DIN-Toleranzen und dergleichen - als vom Rahmen der Erfindung mitumfasst anzusehen. The parameter values specified in the documents for the definition of process and measurement conditions for the characterization of specific properties of the subject matter of the invention are also within the scope of deviations - for example due to measurement errors, system errors, weighing errors, DIN tolerances and the like - to be regarded as included within the scope of the invention.
Bezugszeichenliste: List of reference symbols:
10 Gasturbine 10 gas turbine
12 Überwachungssystem 14 Gasturbinengehäuse12 Monitoring System 14 Gas Turbine Casing
16 a Laufschaufelkranzes16 a blade ring
18 Leitschaufelkranz 18 guide vane ring
20 Einlaufbeläge 20 run-in pads
22 Boroskopöffhung 23 Gegengewinde 22 Boroscope opening 23 mating thread
24 Boroskopeinrichtung24 Boroscope device
25 Gewinde 25 threads
26 Gehäuse 26 housing
27 Dichteinrichtung 28 Sensoreinrichtung 27 Sealing device 28 Sensor device
30 Lichtquelle 30 light source
32 Steckerverbindung 32 Plug connection
34 Auswertungseinrichtung34 Evaluation facility
36 Anschlusskabel I Sichtbereich 36 Connection cable I field of view

Claims

Patentansprüche Claims
1. Überwachungssystem (12) für eine Gasturbine (10), insbesondere für ein Flugtriebwerk, um- fassend: wenigstens eine Boroskopeinrichtung (24), welche in einer Boroskopöffnung (22) eines Gasturbinengehäuses (14) montierbar ist und ein Gehäuse (26) aufweist, in welchem wenigstens eine optischer Sensoreinrichtung (28) zum Akquirieren von Bildern wenigstens eines Innenbereichs der Gasturbine (10) angeordnet ist; und - eine Auswertungseinrichtung (34), welche zum Datenaustausch mit der wenigs tens einen Boroskopeinrichtung (24) koppelbar und dazu ausgebildet ist, den we nigstens einen Innenbereich anhand des wenigstens einen mittels der Sensoreinrichtung (28) akquirierten Bildes auf das Vorliegen eines Fehlers zu prüfen. 1. Monitoring system (12) for a gas turbine (10), in particular for an aircraft engine, comprising: at least one borescope device (24) which can be mounted in a borescope opening (22) of a gas turbine housing (14) and has a housing (26) in which at least one optical sensor device (28) for acquiring images of at least one interior region of the gas turbine (10) is arranged; and - an evaluation device (34) which can be coupled to the at least one borescope device (24) for data exchange and is designed to check the at least one inner area for the presence of an error using the at least one image acquired by means of the sensor device (28) .
2. Überwachungssystem (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Boroskopeinrichtung (24) ein Gewinde (25) aufweist, mittels welcher die Boroskopeinrichtung (24) an einem Gegengewinde (23) des Gasturbinengehäuses (14) montierbar ist und/oder dass die Borosko peinrichtung (24) im montierten Zustand mittels einer Dichteinrichtung (27) das Gasturbinengehäuse (14) dichtend verschließt. 2. Monitoring system (12) according to claim 1, characterized in that the borescope device (24) has a thread (25) by means of which the borescope device (24) can be mounted on a mating thread (23) of the gas turbine housing (14) and / or that the Borosko peinrichtung (24) in the assembled state by means of a sealing device (27) seals the gas turbine housing (14).
3. Überwachungssystem (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Boro skopeinrichtung (24) wenigstens eine Lichtquelle (30) umfasst, mittels welcher der Innenbereich der Gasturbine (10) auszuleuchten ist. 3. Monitoring system (12) according to claim 1 or 2, characterized in that the boroscopic device (24) comprises at least one light source (30) by means of which the interior of the gas turbine (10) is to be illuminated.
4. Überwachungssystem (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Boroskopeinrichtung (24) wenigstens einen Kühlkanal umfasst, durch welchen ein Kühlmedium leitbar ist. 4. Monitoring system (12) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the borescope device (24) comprises at least one cooling channel through which a cooling medium can be conducted.
5. Überwachungssystem (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein gaskanalseitiger Endbereich des Gehäuses (26) eine Geometrie aufweist, die an einen vorbestimmten Einbauort der Boroskopeinrichtung (24) am Gasturbinengehäuse (14) angepasst ist und im montierten Zustand der Boroskopeinrichtung (24) eine vorbestimmte Orientierung zumindest der wenigstens einen Sensoreinrichtung (28) innerhalb des Gasturbinengehäuses (14) sicherstellt, und/oder dass der gaskanalseitige Endbereich des Gehäuses (26) eine bezüglich des vorbe- stimmten Einbauorts der Boroskopeinrichtung (24) am Gasturbinengehäuse (14) aerodynamisch angepasste Geometrie aufweist und/oder dass der gaskanalseitige Endbereich des Gehäpses (26) mit einem insbesondere hochtemperaturfesten Schutzglas versehen ist. 5. Monitoring system (12) according to one of claims 1 to 4, characterized in that a gas duct-side end region of the housing (26) has a geometry which is adapted to a predetermined installation location of the borescope device (24) on the gas turbine housing (14) and is mounted in the State of the borescope device (24) ensures a predetermined orientation of at least one sensor device (28) within the gas turbine housing (14), and / or that the end region of the housing (26) on the gas channel side correct installation location of the borescope device (24) on the gas turbine housing (14) has aerodynamically adapted geometry and / or that the gas channel-side end region of the housing (26) is provided with a particularly high-temperature-resistant protective glass.
6. Überwachungssystem (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Boroskopeinrichtung (24) über eine lösbare Steckerverbindung (32) zum Datenaustausch mit der Auswertungseinrichtung (34) und/oder zur Stromversorgung mit einer elektrischen Energiequelle koppelbar ist. 6. Monitoring system (12) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the borescope device (24) can be coupled via a detachable plug connection (32) for data exchange with the evaluation device (34) and / or for power supply with an electrical energy source.
7. Überwachungssystem (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (34) dazu ausgebildet ist, zum Datenaustausch mit mehreren Boro- skopeinrichtungen (24) gekoppelt zu werden und anhand der jeweils akquirierten Bilder auf das Vorliegen eines Fehlers in einem jeweils zugeordneten Innenbereich des Gasturbinengehäuse (14) zu prüfen. 7. Monitoring system (12) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the evaluation device (34) is designed to be coupled for data exchange with several boroscope devices (24) and based on the respective acquired images for the presence of one To check faults in a respectively assigned inner area of the gas turbine housing (14).
8. Überwachungssystem (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (34) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit einer Rotordrehzahl der Gasturbine (10), insbesondere einer Rotordrehzahl von höchstens 20 U/min, und/oder eines Betriebszustands der Gasturbine (10) eine Prüfling des wenigstens einen Innenraums durchzuführen und/oder dass die Auswertungseinrichtung (34) dazu ausgebildet ist, eine on-board Prüfung und/oder eine off-board Prüfung der akquirierten Bilder durchzuführen. 8. Monitoring system (12) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the evaluation device (34) is designed to be dependent on a rotor speed of the gas turbine (10), in particular a rotor speed of at most 20 rpm, and / or an operating state of the gas turbine (10) to carry out a test item of the at least one interior space and / or that the evaluation device (34) is designed to carry out an on-board check and / or an off-board check of the acquired images.
9. Überwachungssystem (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (34) eine Speichereinheit zum Speichern der akquirierten Bilder und/oder eines Prüfungsergebnisses umfasst und/oder dass die Auswertungseinrichtung (34) dazu ausgebildet ist, bei der Prüfung wenigstens ein akquiriertes Bild mit wenigstens einem ge speicherten Bild zu vergleichen und/oder dass die Auswertungseinrichtung (34) dazu ausgebildet ist, wenigstens ein historisches Prüfungsergebnis bei der Prüfung zu berücksichtigen, und/oder dass die Auswertungseinrichtung (34) selbstlernend ausgebildet ist. 9. Monitoring system (12) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the evaluation device (34) comprises a memory unit for storing the acquired images and / or a test result and / or that the evaluation device (34) is designed to to compare at least one acquired image with at least one stored image during the test and / or that the evaluation device (34) is designed to take into account at least one historical test result during the test and / or that the evaluation device (34) is designed to be self-learning.
10. Überwachungssystem (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (34) dazu ausgebildet ist: einen Ergebnisbericht über die Prüfung zu erstellen; und/oder eine Warnung zu erzeugen, wenn bei der Prüfung ein Fehler identifiziert wurde; und/oder eine Entwarnung zu erzeugen, wenn bei der Prüfling kein Fehler identifiziert wurde; und/oder eine Information über die Art und/oder Lage eines bei der Prüfung identifizierten Fehlers zu erzeugen; und/oder eine Wartung der Gasturbine ( 10) zu veranlassen, wenn bei der Prüfung ein Fehler identifiziert wurde. 10. Monitoring system (12) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (34) is designed to: create a result report on the test; and or generate a warning if the test identifies an error; and / or to generate an all-clear if no fault has been identified in the test item; and / or to generate information about the type and / or location of an error identified during the test; and / or to initiate maintenance of the gas turbine (10) if an error was identified during the test.
11. Boroskopeinrichtung (24) für ein Überwachungssystem (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Boroskopeinrichtung (24) in einer Boroskopöffnung (22) eines Gasturbinengehäuses (14) einer Gasturbine (10) montierbar ist und ein Gehäuse (26) aufweist, in welchem we nigstens eine optischer Sensoreinrichtung (28) zum Akquirieren von Bildern wenigstens eines Innenbereichs des Gasturbinengehäuses (14) angeordnet ist, wobei die Boroskopeinrichtung (24) zum Datenaustausch mit wenigstens einer Auswertungseinrichtung (34) des Überwachungssys- tems ( 12) koppelbar ist. 11. Boroscope device (24) for a monitoring system (12) according to one of claims 1 to 10, wherein the borescope device (24) can be mounted in a borescope opening (22) of a gas turbine housing (14) of a gas turbine (10) and a housing (26) in which at least one optical sensor device (28) for acquiring images of at least one interior area of the gas turbine housing (14) is arranged, wherein the borescope device (24) can be coupled to at least one evaluation device (34) of the monitoring system (12) for data exchange is.
12. Auswertungseinrichtung (34) für ein Überwachungssystem (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, welche zum Datenaustausch mit wenigstens einer Boroskopeinrichtung (24) gemäß An spruch 1 1 koppelbar und dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen Innenbereich des Gasturbinengehäuses (14) anhand des wenigstens einen mittels der Sensoreinrichtung (28) akquirierten. Bildes auf das Vorliegen eines Fehlers zu prüfen. 12. Evaluation device (34) for a monitoring system (12) according to one of claims 1 to 10, which can be coupled for data exchange with at least one borescope device (24) according to claim 1 1 and is designed to the at least one inner region of the gas turbine housing (14) based on the at least one acquired by means of the sensor device (28). Image to check for the presence of an error.
13. Gasturbine (10), insbesondere Flugtriebwerk, umfassend ein Gasturbinengehäuse (14) mit wenigstens einer Boroskopöffnung (22), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Überwachungssystem (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 vorgesehen ist, wobei wenigstens eine Boroskopeinrichtung (24) des Überwachungssystems (12) in der Boroskopöffnung (22) montiert und mit einer Auswertungseinrichtung (34) des Überwachungssystems (12) gekoppelt ist. 13. Gas turbine (10), in particular aircraft engine, comprising a gas turbine housing (14) with at least one borescope opening (22), characterized in that at least one monitoring system (12) according to one of claims 1 to 10 is provided, with at least one borescope device (24 ) of the monitoring system (12) is mounted in the borescope opening (22) and is coupled to an evaluation device (34) of the monitoring system (12).
14. Gasturbine (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Boro skopeinrichtung (24), vorzugsweise dauerhaft, im Bereich einer Verdichterstufe und/oder im Be reich einer Turbinenstufe der Gasturbine (10) montiert ist. 14. Gas turbine (10) according to claim 13, characterized in that the at least one boroscopic device (24), preferably permanently, is mounted in the region of a compressor stage and / or in the region of a turbine stage of the gas turbine (10).
15. Gasturbine (10) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Boroskopeinrichtung (24) im Bereich eines Leitschaufelkranzes (18) montiert ist und/oder dass die wenigstens eine Sensoreinrichtung (28) der Boroskopeinrichtung (24) zur Akquirierung von Bildern eines vorbestimmten Laufschaufelbereich ausgerichtet ist, insbesondere zur Akqui- rierung von Bildern eines Schaufelspitzenbereichs, eines Schaufelvorderkantenbereichs und/oder eines Schaufelhinterkantenbereichs. 15. Gas turbine (10) according to claim 13 or 14, characterized in that the at least one borescope device (24) is mounted in the region of a guide vane ring (18) and / or that the at least one sensor device (28) of the borescope device (24) for acquisition is aligned with images of a predetermined rotor blade area, in particular for the acquisition of images of a blade tip area, a blade leading edge area and / or a blade trailing edge area.
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Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060038988A1 (en) * 2004-08-20 2006-02-23 General Electric Company Borescope assembly for detecting a condition of a rotating part
FR2900976B1 (en) * 2006-05-11 2008-07-11 Snecma Sa MOUNTING AN IGNITION CANDLE IN A GAS TURBINE ENGINE COMBUSTION CHAMBER
US7619728B2 (en) * 2007-07-26 2009-11-17 General Electric Company Methods and systems for in-situ machinery inspection
US8475110B2 (en) * 2009-07-30 2013-07-02 General Electric Company System and method for online monitoring of corrosion of gas turbine components
GB2496903B (en) * 2011-11-28 2015-04-15 Rolls Royce Plc An apparatus and a method of inspecting a turbomachine
GB201204913D0 (en) * 2012-03-21 2012-05-02 Rolls Royce Plc An inspection device for an internal combustion engine
US9476798B2 (en) * 2014-02-21 2016-10-25 General Electric Company On-line monitoring of hot gas path components of a gas turbine
EP3182103B1 (en) * 2015-12-17 2020-11-04 Ansaldo Energia Switzerland AG Boroscope sheath
GB201806822D0 (en) * 2018-04-26 2018-06-13 Rolls Royce Plc Inspection and maintenance apparatus

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