JP2014509391A - 高温燃焼環境中のタービン部品を温度マッピングする装置と方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
本発明に関する研究開発は、合衆国エネルギー省(United States Department of Energy)により授与されたDE-FC26-05NT42644号契約により部分的にサポートされた。したがって、本発明の権利の一部は合衆国政府に帰属し得る。
12 タービン部品
14 熱感知撮像装置
181〜3 スポット
21 IRポート
22 圧力バリア
23 光学系
24 毎分回転数センサ(同期パルス)
30 プロセッサ
32 基礎材料
34 TBC物質(コーティング)
36 ボンドコート
40 タービンコントローラ
42 ディスプレイ
44 画像評価モジュール
46 キャリブレーションモジュール
Claims (20)
- タービンの高温燃焼環境にあるタービン部品の温度放射輝度マップを較正する方法であって、
前記タービン部品の表面に少なくとも1つの物質のスポットを設け、
該少なくとも1つのスポットが撮像装置の視野内にあって当該少なくとも1つのスポットの画像用データを取得できるように、前記撮像装置を配置し、
前記タービンの燃焼環境の温度を上昇させ、
前記画像用データを処理して、前記燃焼環境のタービンの温度上昇に伴う前記少なくとも1つのスポットの一連の画像を生成し、
前記少なくとも1つのスポットの前記一連の画像を監視して、前記燃焼環境のタービンの温度上昇に伴う前記少なくとも1つのスポットの物理的変化の発生を判断し、
該少なくとも1つのスポットの物理的変化の発生が判断された場合に、前記タービン部品表面に第1の温度値を割り当てる、
ことを含む方法。 - 前記タービンの燃焼環境の温度を上昇させるときに、該タービンの燃焼環境の温度を予定温度範囲以上に上昇させるように前記タービンを制御することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記タービン部品が熱バリアコーティング(TBC)を備えている、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのスポットの前記物理的変化が、前記少なくとも1つの物質のスポットの溶融に起因し、
前記タービン部品表面に割り当てられる前記第1の温度値は、当該少なくとも1つの物質のスポットの融点に対応する、
請求項1に記載の方法。 - 前記タービン部品の表面に少なくとも1つの物質のスポットを設けるときに、該少なくとも1つのスポットの物質とは異なる融点をもつ物質の少なくとももう1つのスポットを設けることをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記監視をするときに、前記少なくとももう1つのスポットの一連の画像を監視して、前記燃焼環境のタービンの温度上昇に伴う前記少なくとももう1つのスポットの物理的変化の発生を判断することをさらに含み、
前記割り当てをするときに、該少なくとももう1つのスポットの物理的変化の発生が判断された場合に、前記タービン部品表面に第2の温度値を割り当てることをさらに含み、
前記少なくとももう1つの物質のスポットの前記物理的変化が、前記少なくとももう1つの物質のスポットの溶融に起因する、
請求項5に記載の方法。 - 前記タービン部品からの赤外線(IR)放射に基づいて当該部品の温度放射輝度マップを生成し、
前記割り当てた温度値に基づいて該部品の放射輝度マップを較正して、前記部品表面の絶対温度を示す前記部品の較正済み温度マップを生成する、
ことをさらに含む、請求項6に記載の方法。 - 前記少なくとも1つのスポットの前記一連の画像を監視するときに、前記少なくとも1つのスポットの物理的変化の発生を自動的に判断することを含む、請求項1に記載の方法。
- タービンの高温燃焼環境にあるタービン部品の温度放射輝度マップを較正するシステムであって、
前記タービン部品の表面に設けられ、少なくとも電磁スペクトルのスペクトル領域において放射率値が前記タービン部品の表面の放射率値に対して異なる値を有する、少なくとも1つの物質のスポットと、
該少なくとも1つのスポットが視野内にあって当該少なくとも1つのスポットの画像用データを前記スペクトル領域において取得できるように配置された、赤外線(IR)撮像装置と、
前記少なくとも1つのスポットの前記画像用データを処理して、燃焼環境の前記タービンの温度上昇に伴う前記少なくとも1つのスポットの一連の画像を生成するように構成された、プロセッサと、
該プロセッサに接続され、前記少なくとも1つのスポットの前記一連の画像を監視して、前記燃焼環境のタービンの温度上昇に伴う前記少なくとも1つのスポットの物理的変化の発生を判断する、モニタと、
該少なくとも1つのスポットの物理的変化の発生が判断された場合に、前記タービン部品表面に第1の温度値を割り当てるように構成された、キャリブレーションモジュールと、
を備えたシステム。 - 前記タービンの燃焼環境の温度が予定温度範囲以上に上昇するよう前記タービンを制御するように構成された、コントローラをさらに備える、請求項9に記載のシステム。
- 前記タービン部品は、熱バリアコーティング(TBC)を備えている、請求項9に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つのスポットの前記物理的変化が、前記スポット物質の溶融に起因し、
前記キャリブレーションモジュールによって前記タービン部品表面に割り当てられる前記第1の温度値が、当該スポット物質の融点に対応する、
請求項9に記載のシステム。 - 前記タービン部品の表面に設けられ、前記少なくとも1つのスポットの物質とは異なる融点を有する、少なくとももう1つの物質のスポットをさらに備える、請求項9に記載のシステム。
- 前記少なくとももう1つのスポットは、前記少なくとも1つのスポットから離してある、請求項13に記載のシステム。
- 前記モニタは、前記少なくとももう1つのスポットの一連の画像を監視して、前記燃焼環境のタービンの温度上昇に伴う前記少なくとももう1つのスポットの物理的変化の発生を判断するように構成され、
前記少なくとももう1つの物質のスポットの前記物理的変化が、前記少なくとももう1つの物質のスポットの溶融に起因する、
請求項13に記載のシステム。 - 前記キャリブレーションモジュールは、前記少なくとももう1つのスポットの物理的変化の発生が判断された場合に、前記タービン部品表面に第2の温度値を割り当てるように構成される、
請求項15に記載のシステム。 - 前記プロセッサは、前記タービン部品からの赤外線(IR)放射に基づいて当該部品の温度放射輝度マップを生成するように構成され、
前記キャリブレーションモジュールは、前記割り当てた温度値に基づいて該部品の放射輝度マップを較正して、前記部品表面の絶対温度を示す前記部品の較正済み温度マップを生成するように構成される、
請求項16に記載のシステム。 - 前記スポット物質として、前記予定温度範囲に融点を有する金属物質及びガラス状物質のいずれかを用いる、請求項10に記載のシステム。
- 前記タービン部品は、回転部品であり、
前記モニタは、該部品の回転時に前記一連の画像を監視するように構成される、
請求項9に記載のシステム。 - 前記モニタは、前記少なくとも1つのスポットの物理的変化の発生を自動的に判断するように構成された画像評価モジュールを備える、請求項9に記載のシステム。
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