JP5898866B2 - 多次元温度データを生成するためのマルチスペクトルシステム及び方法 - Google Patents
多次元温度データを生成するためのマルチスペクトルシステム及び方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5898866B2 JP5898866B2 JP2011143696A JP2011143696A JP5898866B2 JP 5898866 B2 JP5898866 B2 JP 5898866B2 JP 2011143696 A JP2011143696 A JP 2011143696A JP 2011143696 A JP2011143696 A JP 2011143696A JP 5898866 B2 JP5898866 B2 JP 5898866B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- turbine
- dimensional
- wavelength
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 46
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 34
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 28
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 10
- 241000879887 Cyrtopleura costata Species 0.000 claims description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 158
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 16
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 13
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 8
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 6
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 6
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 241000894007 species Species 0.000 description 3
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 3
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 3
- 238000004616 Pyrometry Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000725175 Caladium bicolor Species 0.000 description 1
- 238000007476 Maximum Likelihood Methods 0.000 description 1
- 235000015966 Pleurocybella porrigens Nutrition 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 1
- 230000031070 response to heat Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/02—Arrangement of sensing elements
- F01D17/08—Arrangement of sensing elements responsive to condition of working-fluid, e.g. pressure
- F01D17/085—Arrangement of sensing elements responsive to condition of working-fluid, e.g. pressure to temperature
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/0014—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiation from gases, flames
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/0088—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry in turbines
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/60—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature
- G01J5/602—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature using selective, monochromatic or bandpass filtering
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/80—Diagnostics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05D2270/303—Temperature
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J2005/0077—Imaging
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
12 燃料噴射器
14 供給燃料
16 燃焼器
18 タービン
19 シャフト
20 排気出口
22 圧縮機
24 吸気口
26 負荷
30 空気
32 加圧空気
34 燃料空気混合気
36 イメージングシステム
38 光学接続部
40 観測ポート
42 波長分離装置
44 検出器アレイ
46 コントローラ
48 排出ガス
50 軸方向
52 円周方向
54 第1段ベーン
56 第1段ブレード
58 タービンロータ
60 第2段ベーン
62 第2段ブレード
64 端壁
66 半径方向
68 プラットフォーム
70 シャンク
72 エンジェルウィング
74 タービンシュラウド
76 第1の光学接続部
78 第2の光学接続部
79 第3の光学接続部
80 ガス
82 レンズ
84 視野
86 フィルタ
87 第1の検出器アレイ
88 第2の検出器アレイ
89 視野方向
90 第1の2次元温度マップ
91 半径方向軸線
92 第2の2次元温度マップ
93 ボリューム
94 第1の波長分離装置
95 円周方向軸線
96 第1の検出器アレイ
98 第1の視野
100 第2の波長分離装置
102 第2の検出器アレイ
104 第2の視野
106 第3の波長分離装置
108 第3の検出器アレイ
110 第3の視野
112 一連の2次元温度マップスライス
114 第1の2次元温度マップスライス
116 第2の2次元温度マップスライス
118 第3の2次元温度マップスライス
120 3次元温度マップ
122 方法のフローチャート
124 ガス及び表面のイメージを受け取る
126 イメージを、ガス温度を示す波長の2次元強度マップと、表面温度を示す波長の2次元強度マップとに分離する
128 2次元強度マップを示す信号を出力する
130 ガスの2次元温度マップと、表面の2次元温度マップとを生成する
132 ガスの複数の2次元温度マップを生成する
134 ガスの3次元温度マップを生成する
Claims (10)
- 複数のブレード(56)を含むタービン(18)の内部と光学的に連通し、前記タービン(18)の内部のイメージを、該タービンの円周方向(52)に回転するガス(80)の温度を示す波長の第1の2次元強度マップと、表面の温度を示す波長の第2の2次元強度マップとに分離するよう構成された波長分離装置(42)と、
前記波長分離装置(42)と光学的に連通した検出器アレイ(44)と、
を備え、
前記検出器アレイ(44)が、前記イメージを取り込み、前記第1及び第2の2次元強度マップを示す信号を出力するよう構成され、
前記検出器アレイ(44)が、前記複数のブレードの特定のブレードが該検出器アレイ(44)に近接して位置づけられるときに前記イメージを取り込むよう構成される、システム(10)。 - 前記検出器アレイ(44)に通信可能に結合されたコントローラ(46)を更に備え、
前記コントローラ(46)が、前記信号に基づいて、前記ガス(80)の第1の2次元温度マップ(90)と、前記表面の第2の2次元温度マップ(92)とを生成するよう構成される、
請求項1に記載のシステム(10)。 - 前記コントローラ(46)が、トモグラフィー法により前記信号に基づいて複数の2次元温度マップ(112)を生成するよう構成される、
請求項2に記載のシステム(10)。 - 各2次元温度マップ(114、116、118)が、前記ガス(80)を含有するボリューム(93)を通るスライスを含み、各スライス(114、116、118)が、前記タービン(18)の円周方向(52)に垂直な平面に設定される、
請求項3に記載のシステム(10)。 - 前記コントローラ(46)が、前記複数のスライス(112)から前記ボリューム(93)内のガス(80)の3次元温度マップ(120)を生成するよう構成される、
請求項4に記載のシステム(10)。 - 前記検出器アレイ(44)が、100,000Hzよりも高い周波数で前記信号を出力するよう構成される、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のシステム(10)。 - 前記ガス(80)の温度を示す波長が1.4から5ミクロンの間であり、前記表面の温度を示す波長が0.5から2.4ミクロンの間である、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載のシステム(10)。 - 前記波長分離装置(42)は、光ファイバーケーブル又はイメージング光学システム(38)を介して前記タービン(18)への観測ポート(40)に光学的に結合するよう構成される、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載のシステム(10)。 - 前記表面が、ブレード(56、62)、ベーン(54、60)、端壁(64)、プラットフォーム(68)、エンジェルウィング(72)、又はシュラウド(72)を含む、
請求項1乃至8のいずれか1項に記載のシステム(10)。 - 前記検出器アレイ(44)による前記イメージの取り込みは、前記複数のブレードのうち前記特定のブレード以外の各ブレードが前記検出器アレイ(44)に近接して位置づけられるときにも更に行われる、請求項1乃至9のいずれか1項に記載のシステム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12/827,698 US20120002035A1 (en) | 2010-06-30 | 2010-06-30 | Multi-spectral system and method for generating multi-dimensional temperature data |
US12/827,698 | 2010-06-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012013702A JP2012013702A (ja) | 2012-01-19 |
JP5898866B2 true JP5898866B2 (ja) | 2016-04-06 |
Family
ID=45372158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011143696A Expired - Fee Related JP5898866B2 (ja) | 2010-06-30 | 2011-06-29 | 多次元温度データを生成するためのマルチスペクトルシステム及び方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20120002035A1 (ja) |
JP (1) | JP5898866B2 (ja) |
CN (1) | CN102313600A (ja) |
DE (1) | DE102011051479A1 (ja) |
FR (1) | FR2962215B1 (ja) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102749141A (zh) * | 2012-07-30 | 2012-10-24 | 中国科学院自动化研究所 | 一种测量目标真实温度的辐射测温方法和仪器 |
CN103175617B (zh) * | 2013-03-12 | 2015-09-02 | 贵阳嘉瑜光电科技咨询中心 | 一种用于人工晶体生长的高温三维温场测量系统 |
US9134199B2 (en) * | 2013-06-24 | 2015-09-15 | General Electric Company | Optical monitoring system for a gas turbine engine |
US9335216B2 (en) | 2013-06-24 | 2016-05-10 | General Electric Company | System and method for on-line optical monitoring and control of a gas turbine engine |
US10125695B2 (en) * | 2013-10-04 | 2018-11-13 | United Technologies Corporation | Automatic control of turbine blade temperature during gas turbine engine operation |
US9709448B2 (en) * | 2013-12-18 | 2017-07-18 | Siemens Energy, Inc. | Active measurement of gas flow temperature, including in gas turbine combustors |
DE102014003470A1 (de) * | 2014-03-07 | 2015-09-10 | Laser- Und Medizin-Technologie Gmbh, Berlin | Sensorvorrichtung für ortsauflösende Erfassung von Zielsubstanzen |
US9790834B2 (en) | 2014-03-20 | 2017-10-17 | General Electric Company | Method of monitoring for combustion anomalies in a gas turbomachine and a gas turbomachine including a combustion anomaly detection system |
US9196032B1 (en) * | 2014-06-04 | 2015-11-24 | Honeywell International Inc. | Equipment and method for three-dimensional radiance and gas species field estimation |
US9791351B2 (en) | 2015-02-06 | 2017-10-17 | General Electric Company | Gas turbine combustion profile monitoring |
US11248963B2 (en) * | 2017-01-23 | 2022-02-15 | Honeywell International, Inc. | Equipment and method for three-dimensional radiance and gas species field estimation in an open combustion environment |
DE102017204434A1 (de) * | 2017-03-16 | 2018-09-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Anordnung zur Messung einer Gastemperaturverteilung in einer Brennkammer |
CN111788463B (zh) * | 2018-03-02 | 2023-03-28 | 杰富意钢铁株式会社 | 分光特性测定装置、分光特性测定方法和炉的控制方法 |
CN111678607B (zh) * | 2020-05-21 | 2021-06-01 | 电子科技大学 | 一种基于旋转式棱镜的涡轮叶片表面温度测量装置 |
US20220228923A1 (en) * | 2021-01-15 | 2022-07-21 | Unison Industries, Llc | Thermal measurement system |
CN113418613B (zh) * | 2021-06-22 | 2023-04-07 | 中北大学 | 一种基于多光谱比色的高温瞬态测量系统和方法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3031959A1 (de) * | 1979-08-28 | 1981-03-19 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd., Tokyo | Verfahren und anordnung zum messen der temperatur und des spektralen faktors von proben |
CA1319416C (en) * | 1983-02-22 | 1993-06-22 | Peter Carl Ariessohn | Imaging of hot infrared emitting surfaces obscured by particulate fume and hot gases |
IT1241858B (it) * | 1990-06-01 | 1994-02-01 | Ansaldo Spa | Dispositivo per la mappatura tridimensionale della temperatura di una fiamma |
JPH0743217A (ja) * | 1991-06-01 | 1995-02-14 | Ansaldo Unazienda Finmecc Spa | 火炎温度を三次元的にマッピングするための装置 |
JPH0815042A (ja) * | 1994-06-28 | 1996-01-19 | Toshiba Corp | ガスタービンの作動ガス温度測定装置 |
US5822222A (en) * | 1995-04-05 | 1998-10-13 | New Jersey Institute Of Technology | Multi-wavelength imaging pyrometer |
JPH09166498A (ja) * | 1995-12-18 | 1997-06-24 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線撮像装置 |
US20040179575A1 (en) * | 2003-01-23 | 2004-09-16 | Markham James R. | Instrument for temperature and condition monitoring of advanced turbine blades |
JP2006292433A (ja) * | 2005-04-06 | 2006-10-26 | Nissan Motor Co Ltd | ガス温度分布測定装置および方法 |
US7887234B2 (en) * | 2006-10-20 | 2011-02-15 | Siemens Corporation | Maximum blade surface temperature estimation for advanced stationary gas turbines in near-infrared (with reflection) |
US7688199B2 (en) * | 2006-11-02 | 2010-03-30 | The Boeing Company | Smoke and fire detection in aircraft cargo compartments |
US20090285259A1 (en) * | 2008-05-14 | 2009-11-19 | General Electric Company | System and method for thermal inspection of objects |
US20110240858A1 (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-06 | General Electric Company | Multi-spectral pyrometry imaging system |
-
2010
- 2010-06-30 US US12/827,698 patent/US20120002035A1/en not_active Abandoned
-
2011
- 2011-06-24 FR FR1155629A patent/FR2962215B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 2011-06-29 JP JP2011143696A patent/JP5898866B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2011-06-30 DE DE102011051479A patent/DE102011051479A1/de not_active Withdrawn
- 2011-06-30 CN CN2011101923212A patent/CN102313600A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102011051479A1 (de) | 2012-03-29 |
CN102313600A (zh) | 2012-01-11 |
FR2962215A1 (fr) | 2012-01-06 |
FR2962215B1 (fr) | 2015-01-09 |
JP2012013702A (ja) | 2012-01-19 |
US20120002035A1 (en) | 2012-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5898866B2 (ja) | 多次元温度データを生成するためのマルチスペクトルシステム及び方法 | |
EP2378259A1 (en) | Multi-spectral pyrometry imaging system | |
JP5981709B2 (ja) | タービンエンジン内の破砕を検出するシステム及び方法 | |
JP5993142B2 (ja) | 回転機械のオンライン監視のためのシステム及び方法 | |
US20110267428A1 (en) | System and method for mapping a two-dimensional image onto a three-dimensional model | |
US9329102B2 (en) | Optical monitoring system for a gas turbine engine | |
US20120194667A1 (en) | Turbine engine thermal imaging system | |
US11346239B2 (en) | Heat flux measurement system | |
US9482596B2 (en) | Optical monitoring system for a gas turbine engine | |
US10533839B2 (en) | Determination of a clearance and a position of a target | |
CA2755691A1 (en) | Smart radiation thermometry system for real time gas turbine control and prognosis | |
US10845253B2 (en) | Turbine thermal monitoring systems and methods | |
US9134199B2 (en) | Optical monitoring system for a gas turbine engine | |
EP3279641B1 (en) | Control system for supercritical working fluid turbomachinery | |
CN103968950B (zh) | 多色高温测定成像系统及其操作方法 | |
US20230243704A1 (en) | Systems and methods for measuring temperature | |
US20230314281A1 (en) | Methods and systems of monitoring a condition of a component of a gas turbine engine | |
US20230013891A1 (en) | In-flight measured propulsion mass flow and thrust on aircraft | |
Grove et al. | Wang et a].(45) Date of Patent: Apr. 30, 2013 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140618 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150609 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20150904 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20151007 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20151106 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151204 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160216 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160307 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5898866 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |