JP2015534047A - オフライン産業用ガスタービンおよび他の発電機械の目視検査のための柔軟なリンケージカメラシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

例えばガスまたは蒸気産業用タービンおよび発電機を含む発電機械の内部構成要素は、カメラ検査システムによって検査され、該システムは、２次元キャリアケーブルたわみ動作平面に沿って制限されたケーブルたわみを有する細長いケーブルキャリアによって機械内に挿入および配置される。カメラを保持するカメラヘッドは、ケーブルキャリアの遠位端部に連結される。実施形態はまた、ケーブルキャリア遠位端部およびカメラヘッドの間に連結されたコネクタブロックを含む。コネクタブロックは、ケーブルキャリアたわみ動作平面と交差するカメラヘッド動作経路範囲に沿ってカメラヘッドをスイングさせる、カメラヘッドに連結された枢動軸を有する。実施形態は、カメラヘッド動作経路範囲に沿ってカメラヘッドを選択的に位置決めするためのカメラヘッドスイング動作駆動システムを含む。

Description

同時係属中の出願への参照
本願は、本願と同日に出願する「System And Method For Visual Inspection And 3D White Light Scanning Of Off-Line Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery」と題する同時係属中の米国特許出願第13/972,000号、シーメンス事件番号第2013P09381US (Siemens 185)号の利益を主張し、該出願は、2012年8月23日出願の「Vision Scope 3D Scanner Tip for Visual Inspection and Measurement」と題する同時係属中の米国仮特許出願第61/692,409号の利益を主張する。前記引用された同時係属中の出願は、参照することによって本明細書に組み込まれる。

技術分野
本発明は、非限定的な例では産業用ガスおよび蒸気タービンおよび発電機を含む発電機械の非破壊内部検査のための光学カメラシステムに関連する。より具体的には、本発明の態様は、可視光または赤外線光学カメラ検査システムに関連し、該システムは、圧縮機部分、燃焼器ノズル、および移行部およびタービン部分を含むエンジンの任意の部分におけるガスタービン検査ポート、入口または出口を通りカメラ視野（ＦＯＶ）を位置決めすることが可能であり、かつエンジンの内部構造の視覚画像を取得することが可能である。カメラおよびその視野は、柔軟なケーブルキャリアによってタービンまたは他の発電機械内の関心のある領域へ移動され、該キャリアは、キャリアを形成する枢動可能に連結された隣接するチェーンリンクによって画定された中心線に対する双方向平面たわみ運動に構造的に制限されている。

蒸気または産業用ガスタービンなどの発電機械は、定期検査およびメンテナンス周期を伴って連続的に運転されることが多く、その際にはタービンは、オフラインにされ、停止される。一例として、ガスタービンエンジンは約４０００時間連続的に発電するよう運転されることが多く、そのうえで、定期メンテナンス、検査、および検査中に特定された任意の部品の修理のためにオフラインにされる。定期整備のためにガスタービンをオフラインにし、かつ最終的には完全に停止させることは、数日間にわたるプロジェクトである。タービンローター部などのいくつかのタービン部品は、１０００°Ｃ（１８３２°Ｆ）を超える温度で運用されている。タービンは、部品のゆがみまたは他の変形の可能性を低減するために完全な停止の前に周囲温度に到達するために４８〜７２時間の冷却時間が必要である。停止段階の間、タービンローター回転速度は、約３６００ＲＰＭの運転速度から「回転ギアモード」における約１２０ＲＰＭ以下の速度にスプールダウンされる。「回転ギアモード」においては、ローターがゆがむ可能性を低減するために、ローターが補助駆動モーターによって外部駆動される。タービンハウジングなどの他のタービン部品もまた周囲温度にゆっくり冷却される。

約７２時間までかけて一旦タービンが周囲温度まで冷却されると、今は静的タービンの内部部品を光学カメラ検査システムによって検査することができる。既知の光学カメラ検査システムは、タービン周辺に位置する検査ポートに挿入される硬い、または柔軟な光学ボアスコープを利用する。視野がタービン内の１または複数のベーン、またはブレード、燃焼器バスケット等などの関心のある領域を囲むように、ボアスコープは手動で配置される。ボアスコープに光学的に接続されたカメラは、検査員によるリモート視認、および（必要に応じて）アーカイブのために、視野内の関心のある物体の画像を取得する。

所与のタービン検査ポート内の関心のある異なる領域の一連の異なる画像が必要である場合、関心のある内部領域と視野の間の所望の相対的な位置合わせを達成するために、検査員は、カメラ検査システムボアスコープを手動で再配置しなければならない。相対的な位置合わせは、関心のある物体の静的領域の近くにビューイングポートが配置されるようにボアスコープを物理的に動かすことによって達成されることができる。このようなボアスコープおよび静的タービン部品の相対移動の例は、静的燃焼器内でボアスコープを異なる向きに挿入するか、または圧縮機またはタービン部分内のベーンおよびブレード列の間の空間に半径方向に出し入れすることである。回転ブレード検査のために、相対的な位置合わせはまた、ボアスコープビューイングポートを静的位置に維持することによって、かつカメラの静的視野内にブレード列を連続的に回転させることによって達成され得る。

圧縮機またはタービン部分列内の非回転静的ベーン検査は、各個々のベーンへの検査スコープカメラシステム視野の物理的な移動を必要とする。固定ベーンを囲む通路の狭い領域は、従来の検査スコープシステムの通過が容易ではない。ベーンの完全な検査のために、ベーンシュラウドなどの支持構造を取り除いて、ベーン列の制限された領域内で十分な視覚の露出および／または検査スコープ構成要素の通路を提供する。

したがって、タービン内の全ての関心のある領域の完全な目視検査を可能とするために、完全なタービン検査は、カメラ検査システムビューイングポートおよび他の内部検査アクセスポイントの間で多数の手動での相対的な再配置シーケンスを必要とする。検査装置の位置決めは、ガスタービン内の構成要素の間の複雑で、しばしば曲がりくねった操作経路によりチャレンジングなことである。検査スコープカメラ送達システムは、狭く限られた通路を通り挿入するために十分柔軟でなければならないが、通路内での制御された位置決めを妨げない程度に柔軟またはしなやか過ぎないことが必要である。

光学的カメラ検査システムおよび方法の分野において、非限定的な例では産業用ガスタービンのタービンおよび圧縮機部分内の固定ベーン列を含む発電機械の非破壊内部検査を行うのに必要な全体の時間を低減するというニーズがある好ましくは、このような迅速な内部検査は、関心のある領域への検査アクセスを得るために機械の分解が最低限（好ましくは皆無）で行われ、その結果検査される発電機械は、整備サイクルの間発電の再開をより迅速にするためにオンラインに戻ることができる。

光学カメラ検査システムおよび方法の分野における他のニーズは、非限定的な例による蒸気またはガスタービンおよび発電機を含む発電機械内に検査装置を個々の機械の検査サイクル内で一貫して、繰り返し配置することができ、機械の内部部品への損傷のリスクを最小限にして、画質が高く、かつ既知の手動の検査装置および方法によって達成されるより迅速な検査サイクル時間を可能にすることである。

したがって、共同の、または個別の本発明の潜在的な目的は、発電機械（非限定的な例では蒸気またはガスタービンおよび発電機を含む）内の関心のある内部領域の画像を取得するための光学カメラ検査システムおよび方法を作成することであり、これらは、関心のある領域への検査アクセスを得るために機械の分解を最低限（好ましくは皆無）にして、機械アクセスポイントを通り選択的に挿入可能で、かつ内部通路を通り送達可能である。このような検査システムおよび方法によって、検査される発電機械は、機械の分解および組立に時間と労力を消費することなく、整備サイクル検査の間より迅速に発電を再開するためにオンラインに戻すことができる。

共同の、または個別の本発明の他の潜在的な目的は、個々の機械の検査サイクル内において一貫して、かつ繰り返し発電機械内の関心のある内部領域の画像を取得するための光学カメラ検査システムおよび方法を作成することであり、それは、機械内部部品の損傷リスクを最小限にし、既知の手動検査装置および方法によって達成されるものより高画質で、かつ検査サイクル時間がより速くなる。

これらの、および他の目的は、とりわけ本発明の実施形態によって達成される。本発明の光学カメラ検査システムおよび方法は、関心のある領域への検査アクセスを得るために、機械の分解を最低限（しばしば皆無）にして検査カメラを収容する検査カメラヘッドを電力機械内部通路を通り挿入、送達、および配置するためにケーブルキャリアを利用する。ケーブルキャリアは、たわみ動作を各リンクのそれぞれのリンク中心線に対して双方向の枢動平面動作に限定する個々のチェーンリンクを有する。他の実施形態は、ケーブルキャリア遠位端部およびカメラヘッドの間に連結されたコネクタブロックを含む。コネクタブロックは、ケーブルキャリアたわみ動作平面と交差するカメラヘッド動作範囲経路に沿ってカメラヘッドをスイングするためにカメラヘッドに連結された枢動軸を有する。他の実施形態において、カメラヘッドスイング動作駆動システムは、カメラヘッド動作範囲経路に沿ってカメラヘッドを選択的に位置決めするために、カメラヘッドに連結される。駆動システムは、コネクタブロック枢動軸に対して対向するオフセット位置においてカメラヘッドの側方にそれぞれ連結された対向する第１および第２付勢要素を有する。駆動システムを動作させる場合、第１付勢要素を付勢することにより、カメラヘッドを第１方向にスイングさせ、かつ第２付勢要素を付勢することによりカメラヘッドを第２方向にスイングさせる。このような検査システムおよび方法によって、検査される発電機械は、既知の検査システムには必要な機械の分解および組立に時間と労力を消費することなく、整備サイクル検査の間より迅速に発電を再開するためにオンラインに戻すことができる。本発明の実施形態のカメラ検査システムおよび方法は、産業用ガスタービンの圧縮機およびタービン部分の固定ベーン列、および電力機械内の他の届きにくい関心のある領域を検査するのに特に適している。これらの検査システムおよび検査方法の実施形態は、個々の機械の検査サイクル内において一貫して、かつ繰り返し発電機械内の関心のある内部領域の画像を取得することを容易にし、機械内部部品の損傷リスクを最小限にし、既知の手動検査装置および方法によって達成されるものより高画質で、かつ検査サイクル時間がより速くなる。

本発明の実施形態は、機械の外側のアクセスポイントから発電機械内の関心のある内部領域へ操作することができる細長いケーブルキャリアを含む発電機械の内部検査のシステムを特徴とする。ケーブルキャリアは、一連の平行枢動軸に沿って互いに端と端が枢動可能に連結された一連のチェーンリンクから形成され、平行軸は、共通して画定されたキャリアケーブルたわみ動作平面に沿ってキャリアケーブルのたわみを制限する。それぞれのリンクは、リンクの対向端部におけるリンク中心線に沿って共通して位置合わせされた一連の枢動軸のペアを画定する。隣接して連結されたチェーンリンクは、キャリアケーブルたわみ動作平面に沿って、各リンクのそれぞれのリンク中心線に対して双方向枢動動作に制限される。カメラヘッドは、ケーブルキャリアの遠位端部に連結される。遠隔画像取得が可能な、視野を有するカメラは、前記カメラヘッドに連結される。

本発明の他の実施形態は、発電機械の内部検査のためのシステムを特徴とし、該システムは、機械の外側のアクセスポイントから発電機械内の関心のある内部領域に操作されることが可能な細長いケーブルキャリアを含む。ケーブルキャリアは、互いに端と端が一連の平行枢動軸に沿って枢動可能に連結された一連のチェーンリンクから形成され、平行軸は、共通して画定されたキャリアケーブルたわみ動作平面に沿ってキャリアケーブルのたわみを制限する。それぞれのリンクは、その対向端部におけるリンク中心線に沿って共通して位置合わせされた一連の枢動軸のペアを画定する。隣接して連結されたチェーンリンクは、キャリアケーブルたわみ動作平面に沿って、各リンクのそれぞれのリンク中心線に対して双方向枢動動作に制限される。システムは、カメラヘッドを含む。コネクタブロックは、ケーブルキャリアの遠位端部およびカメラヘッドの間に連結される。コネクタブロックは、カメラヘッドの枢動ジョイントに連結された枢動軸を有し、ケーブルキャリアたわみ動作平面と交差するカメラヘッド動作経路範囲に沿ってカメラヘッドをスイングさせる。制御システムによって遠隔画像取得が可能な、視野を有するカメラは、カメラヘッドに連結される。制御システムがカメラに連結され、カメラ視野内の関心のある発電機械内部領域のカメラ画像を取得する。

本発明のさらなる実施形態は、発電機械の内部検査のための方法を特徴とし、該方法は、機械の外側のアクセスポイントから発電機械内の関心のある内部領域に操作されることが可能な細長いケーブルキャリアを有する内部検査システムを提供するステップを備える。ケーブルキャリアは、互いに端と端が一連の平行枢動軸に沿って枢動可能に連結された一連のチェーンリンクから形成される。平行軸は、共通して画定されたキャリアケーブルたわみ動作平面に沿ってキャリアケーブルのたわみを制限する。それぞれのリンクは、その対向端部におけるリンク中心線に沿って共通して位置合わせされた一連の枢動軸のペアを画定する。隣接して連結されたチェーンリンクは、キャリアケーブルたわみ動作平面に沿って、各リンクのそれぞれのリンク中心線に対して双方向枢動動作に制限される。提供された内部検査システムはさらに、ケーブルキャリアの遠位端部に連結されたカメラヘッドと、カメラヘッドに連結された、遠隔画像取得が可能な、視野を有するカメラとを含む。検査方法は、ケーブルキャリアによって検査システムおよびカメラ視野を機械内の前記ナビゲーション経路に沿って関心のある内部領域へ配置し、かつそのカメラ画像を取得することによってさらに実行される。

本発明の目的、特徴および実施形態は、共同で、またはいくつかの任意の組み合わせ、または部分的な組み合わせで適用することができる。全ての目的または特徴を全ての実施形態に組み込む必要はない。

本発明の教示は、添付図面と関連する以下の詳細な説明を考慮することにより容易に理解されるだろう。
理解を促進するために、可能な場合は同一の参照符号を図に共通の同一の要素を示すために使用している。

圧縮機部分、燃焼部分およびタービン部分を含む既知の産業用ガスタービンの部分的な断面概略図である。 産業用ガスタービンを含む発電機械内の関心のある領域へカメラを送るケーブルキャリアの双方向平面たわみを示す、本発明の光学カメラ検査システムの実施形態の斜視図である。 本発明の実施形態による、それぞれのリンクの枢動点の間での双方向平面枢動動作を示す複数の端と端が接続されたケーブルキャリアのチェーンリンクの詳細な平面図を示す。 ケーブルキャリアたわみ動作平面と交差する動作経路の範囲を通りカメラヘッドが傾くことを示す、図２のカメラ検査システムの実施形態の斜視図である。 本発明の実施形態による、カメラヘッドの動作経路範囲に沿ってカメラヘッドを選択的に位置決めするための駆動システムのケーブル巻取機部分の斜視図である。 本発明の実施形態による、カメラヘッドの位置決めを容易にするコネクタブロックおよび張力ケーブルを示す、図２の光学カメラ検査システムのカメラヘッドの斜視概略図である。 本発明の実施形態による、カメラヘッドの位置決めを容易にするコネクタブロックおよび張力ケーブルを示す、図２の光学カメラ検査システムのカメラヘッドの斜視概略図である。 本発明の実施形態による、図２の光学カメラ検査システムのカメラヘッドカメラおよび照明源の斜視概略図である。 本発明の代替実施形態による光学カメラ検査システムの一対の直角に位置合わせされたカメラおよび照明源を示すカメラヘッドの平面概略図である。 本発明の実施形態による、図２の光学カメラ検査システムのための制御システムのブロック図である。

以下の説明を考慮した後で、固定ベーンの列の画像を取得するために、例えばガスタービン圧縮機部分を通り機械内に挿入、かつ配置されるカメラ検査システムによって発電機、ガスまたは蒸気タービンなどの発電機械の内部部品を検査することに本発明の教示を容易に利用できることを当業者は明確に理解するだろう。カメラヘッドに取り付けられたカメラは、細長いケーブルキャリアによって機械内に挿入され、かつ配置され、ケーブルキャリアは、２次元キャリアケーブルたわみ動作平面に沿ってケーブルのたわみが制限される。カメラを保持するカメラヘッドは、ケーブルキャリアの遠位端部に連結される。実施形態はまた、ケーブルキャリア遠位端部およびカメラヘッドの間に連結されたコネクタブロックを含む。コネクタブロックは、ケーブルキャリアたわみ動作平面に交差するカメラヘッド動作経路範囲に沿ってカメラヘッドをスイングさせるためのカメラヘッドに連結された枢動軸を有する。実施形態は、カメラヘッド動作経路範囲に沿ってカメラヘッドを選択的に位置決めするためのカメラヘッドスイング動作駆動システムを含む。

カメラ検査システム概略
図１を参照する。本発明の光学検査システム実施形態は、産業用ガスタービン２０の内部部品などの圧縮機部分２２、燃焼器部分２４およびタービン部分２６内の発電機械のオフライン遠隔目視検査を容易にする。ガスタービン２０内の検査のための内部の関心のある領域は、通常圧縮機部分の列Ｒ_ｃ１−Ｒ_ｃ４内の固定の圧縮機ベーン２８および圧縮機ブレード３０、タービン部分列Ｒ_ＴＩ−Ｒ_ＴＮ内の内部構造、および／または燃焼部分２４の燃焼器および移行部を含む。図１に示す検査ポート３２は、列Ｒ_ｃ２固定ベーン２８を検査するために、内部検査システム４０のための入口アクセス検査ポイントを提供する。少なくとも１つのカメラ視野（ＦＯＶ）を有する本発明の検査システム４０の実施形態は、オフラインタービン２０または他の発電機械の検査を可能にする。

検査スコープ４０を１つの位置から別の位置へ移動するのではなく、また関心のあるタービン部品領域を固定の検査スコープのカメラ視野内へ移動することが可能である。例えば、タービンが回転ギアモードにあるか、または作業者が完全に止まったタービンローターの各ブレードを順次カメラ視野の前に手動で移動させるかにかかわらず、ブレードおよびベーン列の間に挿入される検査スコープ４０は、カメラ視野内で回転する各ブレード３０の画像を取得することができる。

図２〜図４を全体的に参照する。検査システム検査スコープ４０は、柔軟なケーブルを受け入れる既知の構造の細長い中空のケーブルキャリア４２を含む。適切なケーブルキャリアは、米国ロードアイランド州、イーストプロビンスのigus Inc.によって販売されているが、このメーカーのものの代わりに他のメーカーの製品も代用することができる。ケーブルキャリア４２は、一連の平行チェーン枢動軸４６に沿って互いに端と端が枢動可能に連結された一連のチェーンリンク４４から形成される。これらの平行軸４６は、共通して画定されたキャリアケーブルたわみ動作平面に沿ってキャリアケーブル４２のたわみを制限する。図３において、ケーブルたわみ動作平面は、図面シートに平行であり、リンクは、枢動角度＋θ／−θによって示されるように互いに対して自由に枢動するが、図面シート内へ、または外への相対運動は制限される。隣接する連結されたチェーンリンクが、キャリアケーブルたわみ動作平面に沿った各リンクのそれぞれのリンク中心線に対する双方向の枢動動作＋θ／−θに制限された状態で、それぞれのチェーンリンク４４は、リンクの対向端部におけるリンク中心線に沿って共通して位置合わせされた一連の枢動軸４６のペアを画定する。ケーブルキャリア４２は、遠位端部４７および近位端部４８を有する。

検査スコープ４０は、図２および図４に示すように直角に位置合わせされた傾斜角度動作範囲αおよびスイング角度動作範囲γによってケーブルキャリア遠位端部４７に枢動可能に連結されたカメラヘッド５０を有する。スイング角度動作範囲γのみ、または傾斜角度動作範囲との組み合わせは、ケーブルキャリア４２たわみ動作平面と交差する。

また図６〜図８を参照する。カメラヘッド５０は、好ましくは、その近位端部Ｄ_ｐから遠位端部Ｄ_Ｄへテーパー状に減少する直径を有するカメラヘッド本体５２を有する。選択的に取り外し可能なカメラヘッドカバー５４は、カメラヘッド本体５２内部へのアクセスを提供する。カメラヘッド遠位先端部５６は、丸い形状、または弾丸形状に好ましく構成され、テーパー状のカメラ本体５２と組み合わさって、検査される発電機械内の通路を通る押し込み前進を容易にする。カメラヘッド枢動軸５８は、コネクタブロック６０の遠位枢動軸６２と連結されて、カメラヘッド５０スイング動作範囲γを提供する。コネクタブロック６０はまた、ケーブルキャリア遠位端部４７に枢動可能に連結された近位枢動軸６４を画定し、それらは共に傾斜動作範囲を画定する。カメラヘッド本体５２はまた、カメラヘッド５０をカメラヘッドスイング動作駆動システムに連結するためのアンカーポスト５９を画定する。

カメラヘッドスイング動作駆動システムは、カメラヘッド５０をカメラヘッドスイング動作経路範囲γに沿って選択的に配置し、かつ連結されたカメラヘッド枢動軸５８／コネクタブロック枢動軸６２に対して対向するオフセット位置において、カメラヘッドアンカーポスト５９の側方にそれぞれ連結された対向する付勢要素を含み、第１付勢要素を付勢することにより、カメラヘッドを第１方向（矢印Ｉ，図２、図４、図６）にスイングさせ、第２付勢要素を付勢することにより、スイング動作範囲γ周りにカメラヘッドを第２方向（同じ図の矢印ＩＩ）にスイングさせる。

スイング動作駆動システムは、図２、図４および図５に示すようなケーブル巻取機７０を有する付勢要素を付勢する。ケーブル巻取機７０は、巻取機本体７２、巻取機カバー７３、およびケーブル巻取機をケーブルキャリア４２の近位端部４８に結合するガイドシャフト７４を有する。ガイドシャフト７４は、ケーブルキャリア４２の前述した中空内部に連通する一対のケーブルガイドチャネル７６を画定する。巻取ドラム７８は、巻取機本体７２に回転的に連結され、外部ハンドル７９によって選択的に回転される。ハンドル７９は、図５に示すスピンドル形状の代わりに任意の既知の形状に構成することができる。

連続的な張力ケーブル８０は、巻取ドラム７８に巻かれる。ケーブル８０の各端部は、ケーブルガイドチャネル７６およびケーブルキャリア４２内に保持されたケーブル外筒８２を通り、コネクタブロック６０に近接する遠位端部４７で終端する。そこで、連続的なケーブル８０は、カメラヘッド突出ポスト５９の周りに巻かれる。連続的なケーブル８０は、巻取ドラムスピンドルハンドル７９を図５の対応する回転矢印方向Ｉに回転させることにより、カメラヘッドを矢印Ｉの動作範囲でスイングさせるための第１付勢要素として機能する第１端部８０Ａを画定する。同時に、連続的なケーブル８０は、巻取ドラムスピンドルハンドル７９を図５の対応する回転矢印方向ＩＩに回転させることにより、カメラヘッドを矢印ＩＩ動作範囲にスイングさせるための第２付勢要素として機能する第２端部８０Ｂを画定する。選択的にスピンドルハンドル７９を回転方向ＩまたはＩＩのどちらかに回転させることにより、対応するケーブル端部８０Ａまたは８０Ｂを付勢して張力をかけ、かつ図６に示すようにカメラヘッド５０を所望のスイング動作方向ＩまたはＩＩに引っ張る。

図８を参照する。カメラヘッド５０は、レンズ９２を通る可視光または赤外線スペクトルでカメラカバー５４カメラポート９４の境界内に確立された視野（ＦＯＶ）内の画像を取得する光学カメラ９０を保持する。カメラ９０は、パーソナルコンピュータで日常的に使用されるタイプの既知の自動焦点調節ＵＳＢカメラである。異なる解像度および焦点特性を有するカメラを自動焦点調節ＵＳＢカメラ９０の代わりに使用することができる。発光ダイオード（ＬＥＤ）９６は、発電機械の内部検査の間、カメラヘッドカバー５４内の照明ポート９８を通りカメラ９０に照明を提供する。カメラヘッド５０照明システムは、所望の出力強度または非限定的な例では定常状態またはストロボ照明、可変または調光式強度出力を含む他の特性のＬＥＤまたは他の照明源を利用することができる。ケーブル１００は、カメラ９０および照明システムＬＥＤ９６に電力を提供し、カメラ制御信号または他のコマンドをカメラ９０に送信し、かつカメラ画像信号または他の情報データをカメラから届ける。代替形において、カメラ９０およびＬＥＤまたは他の照明デバイス９６は、バッテリーまたはコンデンサなどの、カメラヘッド５０内に保持された貯蔵エネルギーデバイスによって電力を供給されることができる。あるいは、カメラ９０動作コマンドおよび取得画像または他のデータは、無線でカメラヘッド５０へ、またはカメラヘッドから送信することができる。

図９は、それぞれの視野がカメラヘッド中心軸に対して平行および垂直に配向される状態の一対のカメラ９０，９０’を有する代替実施形態のカメラヘッド５０’を示す。カメラ９０’は、照明ＬＥＤ９６’と同様に、カメラヘッド５０’遠位先端部において画定された開口部９９を通りそのレンズ９２’の視野（ＦＯＶ）を方向づける。この実施形態において、一対の発光ダイオード９６，９６’を備えて示される照明システムは、カメラヘッド５０’中心軸の横方向、および同軸にそれぞれ取り付けられる。ＬＥＤ９６，９６’は、発電機械の内部目視検査の間、カメラ９０，９０’に照明を提供する。ＬＥＤライト９６，９６’は、カメラヘッド５０’中心軸に対して任意の所望の位置に配向されることが可能である。カメラヘッド５０／５０’実施形態の照明システムは、所望の出力強度または非限定的な例では定常状態またはストロボ照明、可変または調光式強度出力を含む他の特性のＬＥＤｓまたは他の照明源を利用することができる。

必要に応じて、カメラヘッド実施形態５０または５０’のいずれかを用いる検査スコープ４０は、図９および図１０の実施形態に図式的に示される冷却空気ライン１０２および加圧冷却空気源１０４（例えば圧縮空気）によって外部冷却される。冷却空気は、検査スコープ４０を通過して、熱を器具から離れるように移送し、カメラポート９４，９９、ＬＥＤポート９８、およびカメラ先端ポート９９’などのカメラヘッド５０／５０’の外面の間隙を通り排出される。これらの間隙は、冷却空気排出ポートとして効果的に機能する。冷却空気を排出する様々な冷却ポートは、熱をスコープカメラヘッド５０／５０’の外へ移送するのに役立ち、かつ完全に冷却されていないタービン３０の内部温度よりも比較的冷たいカメラヘッドの周りに熱障壁を作成するのに役立つ。この方法によって、周囲空気温度まで冷却される前の温かい、停止タービンに検査スコープ４０を挿入することができる。この方法において、既知の非冷却検査システムによって許容される時期より早く検査を開始することができる。したがって、タービンサービス期間において検査手順を過去に可能であったものより早く開始し、かつ完了することができ、場合によっては総整備サイクル時間を低減することができる。

カメラ制御および操作
発電機械の関心のある内部領域内の検査スコープ４０カメラＦＯＶの位置決めは、機械内に画定された内部通路内でケーブルキャリア４２を前進および／または後退させることによって達成される。チェーンリンク４２枢動軸に対する平面双方向枢動に制限されるケーブルキャリア４２たわみ動作は、ガスタービン２０の狭い通路内で検査スコープを進めるために必要な剛性ときつい回転半径の間の適切なバランスを提供する。カメラヘッド５０／５０’スイング向き角度γは、巻取ハンドル７９をねじることによってカメラヘッド傾斜駆動システム巻取機７０で選択的に操作される。

図１０は、図８または図９のカメラヘッド５０または５０’によって利用される本発明の例示的な動作制御システムのブロック図である。前述の検査スコープ４０カメラヘッド５０／５０’は、鎖線５０によって示され、多経路ケーブル１００などの既知の通信経路によってコントローラ１１０と連通する。図１０に示されるすべての構成要素は、既知の設計である。コントローラ１１０または個別の、独立のデジタル光コトローラは、照明源ＬＥＤ９６／９６’輝度出力およびオン／オフ（適用できる場合はストロボ機能を含む）を制御する。コントローラ１１０は、冷却ポンプ１０４に連結され、また検査スコープ４０内を通る冷却気流を、例えば冷却チューブ１０２を出る流速を制御する。

例示的なコントローラ１１０は、内部メモリ容量、および必要に応じて外部メモリ１１２を有するパーソナルコンピュータである。コントローラコンピュータ１１０はまた、カメラ９０（ＵＳＢカメラ１）およびカメラ９０’（ＵＳＢカメラ２）からの画像データを受け入れ、かつ処理する。コントローラコンピュータ１１０は、ローデータまたは処理された画像データをメモリ１１２にアーカイブまたはそうでなければ記憶することができる。検査スコープ４０は、ＨＭＩ表示／タッチスクリーン１１３などを介して人の指令および制御によって制御され得る。カメラ９０／９０’からの視覚画像は、ＨＭＩ表示スクリーン１１３によって見ることができるか、または既知の通信経路を介して他の画像表示またはデータ処理システムに伝えられる。

任意に、コントローラコンピュータ１１０は、無線通信機能を有することができ、例えばＨＭＩを有するタブレットコンピュータ１１４を含む他のコンピュータと通信することができる。発電機械内への検査スコープ４０配置中にリアルタイムにカメラ画像を見るために、検査作業員によってタブレットコンピュータを利用することができる。

本発明の教示を組み込んだ様々な実施形態が本明細書に示され、詳細に説明されたが、当業者はなおもこれらの教示を組み込む多くの他の変形実施形態を容易に考案するだろう。例えば、発電機械内部の構成要素の「光学画像」は、可視光スペクトルまたは赤外線スペクトルで得ることができる。検査スコープ４０の動作範囲は、本明細書において実施形態に関して示され、説明されたこれらの例示的な動作に限定される必要はない。カメラヘッド５０／５０’または他のスコープ４０動作は、巻取装置７０によって与えられる必要はなく、既知の代替の機械的な動作制御装置またはシステムを含むことができる。

２０ ガスタービン
２８ 圧縮機ベーン
３０ 圧縮機ブレード
３２ 検査ポート
４０ 内部検査システム
４２ ケーブルキャリア
４４ チェーンリンク
４６ 枢動軸
４７ ケーブルキャリア遠位端部
４８ 近位端部
５０ カメラヘッド
５２ カメラヘッド本体
５４ カメラヘッドカバー
５６ カメラヘッド遠位先端部
５８ カメラヘッド枢動軸
５９ カメラヘッドアンカーポスト
６０ コネクタブロック
６２ 遠位枢動軸
６４ 近位枢動軸
７０ ケーブル巻取機
７２ 巻取機本体
７８ 巻取ドラム
７９ 巻取ハンドル
８０ 張力ケーブル

Claims (20)

1. 発電機械の内部検査のためのシステムであって、
   前記機械の外側のアクセスポイントから発電機械内の関心のある内部領域に操作されることが可能な細長いケーブルキャリアであって、前記ケーブルキャリアは、互いに端と端が一連の平行枢動軸に沿って枢動可能に連結された一連のチェーンリンクから形成され、平行軸は、共通して画定されたキャリアケーブルたわみ動作平面に沿ってキャリアケーブルのたわみを制限し、それぞれのリンクは、その対向端部におけるリンク中心線に沿って共通して位置合わせされた一連の枢動軸のペアを画定し、隣接して連結されたチェーンリンクは、前記キャリアケーブルたわみ動作平面に沿って、各リンクのそれぞれのリンク中心線に対して双方向枢動動作に制限された状態である、ケーブルキャリアと、
   前記ケーブルキャリアの遠位端部に連結されたカメラヘッドと、
   前記カメラヘッドに連結された、遠隔画像取得が可能な、視野を有するカメラと、
   を備える、システム。
2. 前記ケーブルキャリアの遠位端部および前記カメラヘッドの間に連結されたコネクタブロックをさらに備え、前記ケーブルキャリアたわみ動作平面に交差するカメラヘッド動作経路範囲に沿って前記カメラヘッドをスイングさせるために、前記コネクタブロックは、前記カメラヘッドに連結された枢動軸を有する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記カメラヘッド動作経路範囲に沿って前記カメラヘッドを選択的に位置決めするために、前記カメラヘッドに連結されたカメラヘッドスイング動作駆動システムをさらに備え、前記駆動システムは、前記コネクタブロックの枢動軸に対して対向するオフセット位置において前記カメラヘッドの側方にそれぞれ連結された対向する第１および第２付勢要素を有し、前記第１付勢要素を付勢することにより、前記カメラヘッドを第１方向にスイングさせ、かつ前記第２付勢要素を付勢することにより、前記カメラヘッドを第２方向にスイングさせる、請求項２に記載のシステム。
4. 前記カメラヘッドの各側部に連結された、前記ケーブルキャリア内に閉じ込められた第１および第２張力ケーブルを含む前記カメラヘッドスイング動作駆動システム第１および第２付勢要素と、
   前記キャリアケーブルの近位端部に連結された少なくとも１つのケーブル巻取機であって、少なくとも１つの前記第１または第２張力ケーブルが前記ケーブル巻取機の周りに巻かれた状態である、少なくとも１つのケーブル巻取機と、
   をさらに備える、請求項３に記載のシステム。
5. 前記第１および第２張力ケーブルが回転ケーブル巻取ドラムに巻かれる共通の連続的な張力ケーブルの対向する第１および第２端部を備え、前記ケーブル巻取ドラムを第１回転方向に巻くことにより、前記第１張力ケーブルの端部に張力をかけ、かつ前記ケーブル巻取ドラムを第２回転方向に巻くことにより、前記第２張力ケーブルの端部に張力をかける、請求項４に記載のシステム。
6. それぞれの視野が前記カメラヘッドによって画定されたカメラヘッド中心軸に対して平行および垂直に配向される一対のカメラを備える、請求項１に記載のシステム。
7. 前記カメラヘッドが照明源をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
8. 前記照明源が発光ダイオードを備える、請求項７に記載のシステム。
9. 前記カメラヘッドに連結されたカメラヘッド冷却システムをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
10. 前記エネルギーケーブルに近い端部から遠位端部へ細くなるテーパー形状を有する前記カメラヘッドと、前記カメラを保持する内部凹所と、前記内部凹所の上に配置されたカメラカバーとをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
11. 発電機械の内部検査のためのシステムであって、
    前記機械の外側のアクセスポイントから発電機械内の関心のある内部領域に操作されることが可能な細長いケーブルキャリアであって、前記ケーブルキャリアは、互いに端と端が一連の平行枢動軸に沿って枢動可能に連結された一連のチェーンリンクから形成され、平行軸は、共通して画定されたキャリアケーブルたわみ動作平面に沿ってキャリアケーブルのたわみを制限し、それぞれのリンクは、その対向端部におけるリンク中心線に沿って共通して位置合わせされた一連の枢動軸のペアを画定し、隣接して連結されたチェーンリンクは、前記キャリアケーブルたわみ動作平面に沿って、各リンクのそれぞれのリンク中心線に対して双方向枢動動作に制限された状態である、ケーブルキャリアと、
    カメラヘッドと、
    前記ケーブルキャリアの遠位端部および前記カメラヘッドの間に連結されたコネクタブロックであって、前記コネクタブロックは、前記カメラヘッドの枢動ジョイントに連結された枢動軸を有し、前記ケーブルキャリアたわみ動作平面と交差するカメラヘッド動作経路範囲に沿って前記カメラヘッドをスイングさせる、コネクタブロックと、
    前記カメラヘッドに連結された、制御システムによって遠隔画像取得が可能な、視野を有するカメラと、
    前記カメラの視野内の関心のある発電機械内部領域のカメラ画像を取得するために、前記カメラに連結された制御システムと、
    を備えるシステム。
12. 前記カメラヘッド動作経路範囲に沿って前記カメラヘッドを選択的に位置決めするために、前記カメラヘッドに連結されたカメラヘッドスイング動作駆動システムをさらに備え、前記駆動システムは、前記コネクタブロックの枢動軸に対して対向するオフセット位置において前記カメラヘッドの側方にそれぞれ連結された対向する第１および第２付勢要素を有し、前記第１付勢要素を付勢することにより、前記カメラヘッドを第１方向にスイングさせ、かつ前記第２付勢要素を付勢することにより、前記カメラヘッドを第２方向にスイングさせる、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記カメラヘッドスイング動作駆動システム第１および第２付勢要素が連続的な張力ケーブルの第１および第２端部を備え、該連続的な張力ケーブルは、前記キャリアケーブル内に閉じ込められ、かつ前記キャリアケーブルの近位端部に連結された回転ケーブル巻取ドラムに巻かれ、前記ケーブル巻取ドラムを第１回転方向に巻くことにより、第１張力ケーブルの端部に張力をかけ、かつ前記ケーブル巻取ドラムを第２回転方向に巻くことにより、第２張力ケーブルの端部に張力をかける、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記エネルギーケーブルに近い端部から遠位端部へ細くなるテーパー形状を有する前記カメラヘッドと、前記カメラを保持する内部凹所と、前記内部凹所の上に配置されたカメラカバーとをさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
15. 前記カメラヘッドが照明源をさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
16. 発電機械の内部検査のための方法であって、
    内部検査システムを提供するステップであって、該内部検査システムは、
    前記機械の外側のアクセスポイントから発電機械内の関心のある内部領域に操作されることが可能な細長いケーブルキャリアであって、前記ケーブルキャリアは、互いに端と端が一連の平行枢動軸に沿って枢動可能に連結された一連のチェーンリンクから形成され、平行軸は、共通して画定されたキャリアケーブルたわみ動作平面に沿ってキャリアケーブルのたわみを制限し、それぞれのリンクは、その対向端部におけるリンク中心線に沿って共通して位置合わせされた一連の枢動軸のペアを画定し、隣接して連結されたチェーンリンクは、前記キャリアケーブルたわみ動作平面に沿って、各リンクのそれぞれのリンク中心線に対して双方向枢動動作に制限された状態である、ケーブルキャリアと、
    前記ケーブルキャリアの遠位端部に連結されたカメラヘッドと、
    前記カメラヘッドに連結された、遠隔画像取得が可能な、視野を有するカメラと、
    を有する、ステップと、
    前記ケーブルキャリアによって前記検査システムおよびカメラ視野を前記機械内のナビゲーション経路に沿って関心のある内部領域へ配置し、かつそのカメラ画像を取得することによって前記発電機械を検査するステップと、
    を備える、方法。
17. 産業用タービンの内部構成要素を検査する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記ケーブルキャリアの遠位端部および前記カメラヘッドの間に連結されたコネクタブロックを有する前記内部検査システムを提供するステップであって、前記コネクタブロックは、前記ケーブルキャリアの双方向平面動作経路と交差する動作経路範囲に沿って前記カメラヘッドをスイングするための枢動軸を有する、ステップと、
    前記発電機械の検査の間前記カメラヘッドをスイングさせるステップと、
    をさらに備える、請求項１６に記載の方法。
19. 産業用タービンの内部構成要素を検査する、前記請求項１８に記載の方法。
20. カメラ画像取得を制御するために前記カメラに連結された制御システムを提供するステップと、
    前記カメラヘッド内の発光ダイオード照明システムを提供するステップと、
    前記照明システムによって関心のある産業用タービン内部領域を照らすステップと、
    前記制御システムの制御により前記カメラ視野内の画像を取得、および保存するステップと、
    をさらに備える、請求項１９に記載の方法。

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