KR101702331B1 - System and method for optical inspection of off-line industrial gas turbines and other power generation machinery while in turning gear mode - Google Patents

System and method for optical inspection of off-line industrial gas turbines and other power generation machinery while in turning gear mode Download PDF

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Abstract

가스 및 증기 터빈들의 내부 구성요소들은 미리 지정된 안내 경로를 따라 터빈 내에서 카메라 시계(FOV:field of view)를 해당 구역에 자동으로 및/또는 수동으로 위치 설정할 수 있고 인간 개입에 의해 또는 인간 개입 없이 이미지들을 포착할 수 있는 광학 카메라 검사 시스템에 의해 검사된다. 카메라 위치 설정 및 이미지 포착은 자동으로 개시되거나 작동자 허락의 수용 이후에 개시될 수 있다. 검사 시스템은, 연소기 노즐 억세스 포트, 연소기 및 트랜지션을 통해 삽입되는 광학 카메라에 의해 관절결합되는 다축 검사기를 포함하여, 로터가 1000 RPM 이하로 스피닝하면서 카메라 FOV가 1 열 회전 터빈 블레이드들의 리딩 에지를 포착한다. 다중 또는 모든 블레이드들의 이미지들이 단일 검사기 삽입 지점으로부터 얻어질 수 있도록, 조명 시스템 스트로브 광 및 카메라 이미지 포착이 블레이드 회전 속도와 동기화된다.The internal components of the gas and steam turbines can be automatically and / or manually positioned within the turbine within the turbine, along with a field of view (FOV) in the corresponding zone along a predefined guided path, It is inspected by an optical camera inspection system capable of capturing images. Camera position setting and image capture may be initiated automatically or after acceptance of an operator authorization. The inspection system includes a multi-axis tester that is articulated by an optical camera inserted through a combustor nozzle access port, a combustor and a transition so that when the rotor spins below 1000 RPM, the camera FOV captures the leading edge of the single row rotating turbine blades do. The illumination system strobe light and camera image acquisition are synchronized with the blade rotation speed such that images of multiple or all blades can be obtained from a single tester insertion point.

Figure R1020157007376
Figure R1020157007376

Description

터닝 기어 모드 중인 오프라인 산업 가스 터빈들 및 다른 발전 기계류의 광학 검사하는 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR OPTICAL INSPECTION OF OFF-LINE INDUSTRIAL GAS TURBINES AND OTHER POWER GENERATION MACHINERY WHILE IN TURNING GEAR MODE}FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a system and a method for optical inspection of off-line industrial gas turbines and other power generation machinery in a turning gear mode. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

동시 계류중인 출원들에 대한 참조Reference to Concurrent Applications

본 출원은 2012년 1월 31일자로 출원되어 일련 번호 13/362,352호가 할당된 발명의 명칭이 "관절결합식 다축 검사기에 의한 산업용 가스 터빈들 및 다른 발전 기계류의 자동화 광학 검사를 위한 시스템 및 방법(System And Method For Automated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery With Articulated Multi-Axis Inspection Scope)"인 미국 실용 특허 출원의 계속 출원이다.[0001] This application is a divisional application entitled "System and Method for Automated Optical Inspection of Industrial Gas Turbines and Other Power Generating Machinery by a Multi-Axis Coupling Tester, Assigned Serial No. 13 / 362,352, filed January 31, This is a continuation of the filing of the US utility patent application, which is an "Articulated Multi-Axis Inspection Scope" with "System And Method For Automated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery".

본 출원은 2012년 8월 23일자로 출원되어 일련번호 61/692,393호가 할당된 된 발명의 명칭이 "터빈 블레이드들이 터닝 기어(1 - 1OOO rpm) 상에 있으면서 1 열 터빈 블레이드들을 검사하기 위해 또한 사용될 수 있는 하이브리드 검사기-터빈 연소기 하드웨어 시각적 검사 툴링(Hybrid Scope - Turbine Combustor Hardware Visual Inspection Tooling That Can Also Be Used To Inspect The Row 1 Turbine Blades While They Are On Turning Gear (1 - 1OOO rpm))"인 공동 계류중인 미국 가특허 출원의 이익을 주장하며, 본원에 인용에 의해 포함된다.
This application claims the benefit of the assignee of the present invention, filed on August 23, 2012, assigned the serial number 61 / 692,393, which is also referred to as "turbine blades are also on turning gears (1 - 1000 rpm) Hybrid Scanner - Turbine Combustor Hardware Visual Inspection Tooling (Hybrid Scope - Turbine Combustor Hardware Visual Inspection Tooling That Can Also Be Used To Inspect The Row 1 Turbine Blades While They Are On Turning Gear (1 - 1000 rpm) U.S. patent application claims the benefit of, and is incorporated by reference herein.

본 출원은 또한, 하기 공동 계류중인 미국 특허 출원들의 이익을 주장한다: 2012년 1월 31일자로 출원되어 일련 번호 13/362,417호가 할당된 발명의 명칭이 "산업용 가스 터빈들 및 다른 발전 기계류의 자동화 광학 검사를 위한 시스템 및 방법(System And Method For Automated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery)"인 미국 실용 특허 출원; 2012년 1월 31일자로 출원되어 일련 번호 13/362,387호가 할당된 발명의 명칭이 "다축 검사기에 의한 산업용 가스 터빈들 및 다른 발전 기계류의 자동화 광학 검사를 위한 시스템 및 방법(System And Method For Automated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery With Multi-Axis Inspection Scope)"인 동시 계류중인 미국 실용 특허 출원; 차례로, 본 출원은 2012년 8월 23일자로 출원되어 일련번호 61/692,409호가 할당된 발명의 명칭이 "가시적 검사 및 측정용 비전 검사기-3D 스캐너 팁(Vision Scope - 3D Scanner Tip for Visual Inspection and Measurement)"인 동시 계류중인 미국 실용 특허 출원의 이익을 주장하는, 지멘스 도켓 번호 2013P09381US와 동반하여 미공지된 일련 번호로 출원된 발명의 명칭이 "오프 라인 산업용 가스 터빈들 및 다른 발전 기계류의 가시적 검사 및 3D 백색광 스캐닝을 위한 시스템 및 방법(System And Method For Visual Inspection And 3D White Light Scanning Of Off-Line Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery)"인 동시 계류중인 미국 실용 특허 출원. 상기 인용된 모든 동시 계류중인 인용 출원들은 본원에 인용에 의해 포함된다.The present application also claims the benefit of the following co-pending United States patent applications: The invention, which was filed on January 31, 2012 and assigned serial number 13/362, 417, is entitled "Automation of Industrial Gas Turbines & A US utility patent application entitled " System And Method For Automated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery "; The name of the invention, which was filed on January 31, 2012 and assigned serial number 13 / 362,387, is "System and Method for Automated Optical Inspection of Industrial Gas Turbines & Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery With Multi-Axis Inspection Scope "; The present application is a continuation-in-part of U. S. Patent Application Serial No. 61 / 692,409 filed on August 23, 2012 entitled "Vision Scope - 3D Scanner Tip for Visual Inspection and Measurement ), Entitled " Off-Line Industrial Gas Turbines and Other Power Generation Machinery, " filed on even date herewith, with the application Ser. No. 2013P09381US claiming the benefit of a co- A system and method for scanning 3D white light (US and US Patent Application) which is a simultaneous pending application of "System And Method For Visual Inspection And 3D White Light Scanning Of Off-Line Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery". All of the above cited co-pending applications cited above are incorporated by reference herein.

본 발명은, 비제한적인 예시로서 증기 터빈들 및 발전기들을 포함하는, 산업용 가스 터빈들 및 다른 발전 기계류의 비파괴 내부 검사를 위한 광학 카메라 시스템(optical camera system)들에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 양태들은, 인간의 개입에 의해 또는 인간의 개입 없이 터빈 엔진(turbine engine)이 터닝 기어 모드(turning gear mode)에 있으면서 가스 터빈 연소기 및 트랜지션(transition)을 통해 카메라 시계(FOV:field of view)를 위치 설정하고, 1 열(row) 회전하는 터빈 블레이드들의 이미지(image)들을 포착할 수 있는 광학 카메라 검사 시스템에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 카메라 위치 설정 및 이미지 포착은 자동적으로 또는 작업자 허락의 수신 후에 개시될 수 있다. 다른 실시예들에서, 카메라 위치 설정은 수동으로 실행될 수 있다.The present invention relates to optical camera systems for non-destructive internal inspection of industrial gas turbines and other power generation machinery, including but not limited to steam turbines and generators. More particularly, aspects of the present invention provide a method and system for monitoring a gas turbine engine through a gas turbine combustor and transition while the turbine engine is in a turning gear mode, either by human intervention or without human intervention. To an optical camera inspection system capable of positioning images of a field of view (FOV) and capturing images of turbine blades rotating in one row. In some embodiments, camera positioning and image capture may be initiated automatically or after receipt of an operator permission. In other embodiments, camera positioning may be performed manually.

증기 또는 가스 터빈들과 같은 발전 기계류은 종종 계획된 검사 및 보수 주기들을 갖고 종종 연속적으로 작동되며, 이러한 때에 터빈은 중단되고(taken of line) 정지된다(shut down). 예로서, 가스 터빈 엔진은 종종 대략 4,000 시간 동안 연속적으로 전력을 발생하도록 작동될 것이며, 이때 정기적인 보수, 검사 및 검사 동안 확인된 임의의 구성요소들의 수리를 위해 중단된다. 계획된 보수를 위해 가스 터빈을 중단시키고 결과적으로 이를 완전 정지시키는 것은 여러 날(multi-day)이 소요되는 투사(project)이다. 터빈 로터 섹션(turbine rotor section)과 같은 몇몇의 터빈 구성요소들은 1000 ℃(1832 ℉)를 초과하는 온도들에서 작동된다. 터빈은 구성요소의 뒤틀림(warping) 또는 다른 변형의 가능성을 감소시키기 위해서 완전 정지 이전에 주위 온도를 달성하기 위해 48 내지 72 시간의 냉각 시간을 요구한다. 정지 단계(shutdown phase) 동안, 터빈 로터 회전 속도는 대략 3600 RPM의 작동 속도로부터, 보조 구동 모터(auxiliary drive motor)에 의해 로터가 외부 구동되는 "터닝 기어 모드"에서 대략 120 RPM 또는 그 미만의 속도로 스풀 다운되어(spooled down), 로터 뒤틀림의 가능성을 감소시킨다. 터빈 하우징(turbine housing)과 같은 다른 터빈 구성요소들은 또한 주위 온도로 천천히 냉각된다. Generating machinery, such as steam or gas turbines, often operate continuously with planned inspection and repair cycles, at which time the turbine is taken off and is shut down. By way of example, a gas turbine engine will often be operated to generate power continuously for approximately 4,000 hours, at which time it is discontinued for the repair of any components identified during regular maintenance, inspection and inspection. It is a multi-day project that stops the gas turbine for planned maintenance and consequently stops it completely. Some turbine components, such as a turbine rotor section, operate at temperatures above 1000 ° C (1832 ° F). The turbine requires 48-72 hours of cooling time to achieve an ambient temperature prior to a complete shutdown to reduce the likelihood of warping or other deformation of components. During the shutdown phase, the turbine rotor rotational speed is reduced from an operating speed of approximately 3600 RPM to a speed of approximately 120 RPM or less in a "turning gear mode" in which the rotor is externally driven by an auxiliary drive motor Spooled down to reduce the likelihood of rotor twisting. Other turbine components, such as turbine housings, are also slowly cooled to ambient temperature.

터빈이 일단 대략 최대 72 시간의 코스(course)에 걸쳐 주위 온도로 냉각되면, 이제 고정(static) 터빈의 내부 구성요소들은 공지된 광학 카메라 검사 시스템들에 의해 검사될 수 있다. 공지된 광학 카메라 검사 시스템들은 터빈 주변 주위에 위치된 검사 포트(inspection port)들 안으로 삽입되는 강성 또는 가요성 광 보어 기기(optical bore scope)들을 이용한다. 보어 기기는, 그의 시계(field of view)가 하나 또는 그 초과의 베인(vane)들 또는 블레이드(blade)들, 연소기 바스켓(combustor basket)들 등과 같은 터빈 내의 해당 구역을 포함하도록, 수동으로 위치된다. 보어 기기에 광학적으로 결합된 카메라는 검사자에 의한 원격 시각화 및 (필요하다면) 파일 보관(archeiving)을 위해 시계 내의 해당 피사체(object)들의 이미지들을 포착한다.Once the turbine is cooled to ambient temperature over a course of approximately up to 72 hours, the internal components of the static turbine can now be inspected by known optical camera inspection systems. Known optical camera inspection systems utilize rigid or flexible optical bore scopes that are inserted into inspection ports located around the turbine periphery. The bore device is manually positioned so that its field of view includes one or more vanes or corresponding zones in the turbine such as blades, combustor baskets, etc. . A camera optically coupled to the bore device captures images of the corresponding objects in the watch for remote visualization by the tester and archiving (if necessary).

주어진 터빈 검사 포트 내의 상이한 해당 구역들의 일련의 상이한 이미지들이 요구된다면, 작업자는 시계와 해당 내부 구역의 요구되는 상대 정렬을 달성하기 위해 카메라 검사 시스템 보어 기기를 수동으로 재위치 설정해야 한다. 상대 정렬은 물리적으로 보어 기기를 이동시킴으로써 달성될 수 있어서 그의 시야 포트(viewing port)는 해당 고정 구역의 가까이에 위치설정된다. 고정 터빈 구성요소와 보어 기기의 이러한 상대 이동의 예들은 고정 연소기 내의 상이한 배향들로의 또는 터빈 섹션 내의 베인과 블레이드 열(row) 사이의 공간의 내외로(in and out of)의 방사상으로의 보어 기기의 삽입에 의한 것이다. 상대 정렬은 보어 기기 시야 포트를 고정 위치로 유지하고 해당 터빈 내부 구성요소를 고정 시계 안으로 이동시킴으로써 또한 달성될 수 있다. 고정 보어 기기와 터빈 내부 구성요소의 상대 이동의 예는 터빈 로터를 순차적으로(sequentially) 몇도 수동으로 회전시키고 블레이드의 이미지를 포착하는 것에 의한 블레이드 열 내의 상이한 블레이드들의 검사이다. 로터는 카메라 시계 내에 열 내의 각각의 요구되는 개별 블레이드를 정렬시키기 위해 순서대로 회전된다.
If a series of different images of different corresponding zones within a given turbine inspection port are required, the operator must manually relocate the camera inspection system bore device to achieve the desired relative alignment of the watch and its internal zone. Relative alignment can be accomplished by physically moving the bore device so that its viewing port is positioned near that fixed area. Examples of such relative movement of the stationary turbine component and the bore device include radial bores in and out of the space between the vanes and the row of blades in different orientations in the stationary combustor or in the turbine section, This is due to the insertion of the device. Relative alignment can also be achieved by keeping the bore instrument view port in a fixed position and moving the turbine internal components into the fixed clock. An example of the relative movement of the fixed bore device and turbine internal components is the inspection of different blades in the row of blades by manually rotating the turbine rotor sequentially several times and capturing an image of the blades. The rotors are rotated in order to align each required individual blade in the column within the camera clock.

완전한 터빈 검사는 인간 검사자에 의한 카메라 검사 시스템 시야 포트와 터빈 내의 해당 구역들 사이의 다중 수동 상대 재위치 설정 시퀀스(sequence)들을 필요로 한다. 검사 품질 및 생산성은 검사자 및 검사 팀(inspection team)의 검사 및 조작 스킬(skill)들에 따른다. 검사 장치 위치 설정은 가스 터빈 내의 구성요소들 사이의 복잡한 조작 경로들로 인해 어렵다. 예컨대, 제 1 열의 베인들의 리딩 에지(leading edge) 또는 관련 지지부들을 검사하기 위해 연소기 검사 포트를 통한 보어 기기의 삽입은 복합 조작들을 필요로 한다. 터빈 내의 검사 장치의 부적절한 위치 설정은 잠재적으로 터빈 내부 구성요소들을 손상시킬 수 있다. 종종 다수의 작업자들의 검사 팀은 공지된 검사 방법들 및 장치를 사용하는 수동 검사를 수행할 필요가 있다. 요컨대, 공지된 수동 카메라 검사 과정들 및 검사 시스템 조작은 시간 소비적이고, 본질적으로 반복적이며, 종종 다수의 인원의 검사 팀의 보조를 필요로 한다. 공지된 수동 카메라 검사 과정들 및 검사 시스템 조작을 위해 필요한 "인적 요소(human factor)"는 인간의 스킬 레벨(human skill level) 차이들에 기초하여 바람직하지 않은 검사 프로세스(inspection process) 편차들을 유도한다. 주어진 인간 스킬 편차들로 인해, 몇몇의 검사 팀들은 다른 팀들보다 더 적은 시간에 검사들을 완료할 수 있고 더 양호한 이미지 품질을 달성하며 더 낮은 검사 손상 위험을 갖는다. 이상적으로 높은 성능의 검사 팀의 스킬들이 모든 팀들에 의해 사용을 위해 포착될 수 있다. A complete turbine inspection requires multiple passive relative relocation sequences between the camera inspection system sight port by the human inspector and corresponding sections within the turbine. Inspection quality and productivity depend on inspection and operation skills of the inspector and the inspection team. The location of the testing device is difficult due to the complex operational paths between the components in the gas turbine. For example, the insertion of a bore device through a combustor inspection port to check the leading edge of the vanes in the first row or the associated supports requires complex operations. Improper positioning of the inspection device in the turbine can potentially damage the internal components of the turbine. Often, the inspection team of a large number of workers needs to perform manual inspections using known inspection methods and devices. In short, the known passive camera inspection processes and inspection system manipulations are time consuming, essentially repetitive, often requiring the assistance of a team of multiple personnel. Known " human factors " required for manual camera inspection procedures and inspection system manipulations lead to undesirable inspection process deviations based on human skill level differences . Due to given human skill deviations, some inspection teams can complete inspections in less time than other teams, achieve better image quality, and have a lower risk of inspection damage. Ideally, the skills of a high-performance inspection team can be captured for use by all teams.

가스 또는 증기 터빈들이 종종 가동의 열적 및/또는 기계적 손상에 가장 민감하기 때문에, 이들 가스 또는 증기 터빈들에서 1 열 블레이드들의 리딩 에지들의 검사 이미지들을 얻는 것이 요망된다. 1 열 블레이드 리딩 에지들의 이미지들이 쿨 다운 사이클(cool down cycle)(예컨대, 로터가 쿨 다운 사이클의 긴 터닝 기어 모드 파트(long turning gear mode part) 이전에 1000 RPM 이하에서 스피닝(spinning)할 때)의 가능한 가장 이른 단계들에서 조기에 그리고 쉽게 얻어질 수 있다면, 수리를 요하는 블레이드들은 터빈 로터가 테스트(test) 완료되기 이전에 교체, 개장 및/또는 다른 수리 일(day)들 동안 우선적으로 처리될 수 있다(prioritized). 공지된 보어 검사기 검사 시스템들은 검사기 시계(FOV:field of view)와 카메라의 대물 렌즈(objective lens) 사이에서 광 섬유 검사기 내에서 광학적 품질 저하를 겪으며 검사 절차 동안 조명을 일정하게 유지한다. 이러한 공지된 보어 검사기의 물리적 제약들은 정적 구성요소들의 이미지들을 얻는 것(환언하면, 로터가 완전 정지되는 경우)으로 이들의 유용성을 효과적으로 제한한다. 그렇지 않다면, 검사기 카메라는 회전하는 블레이드들의 희미해진(blurred) 이미지들을 포착한다.Because gas or steam turbines are often the most sensitive to thermal and / or mechanical damage of operation, it is desirable to obtain inspection images of the leading edges of one row blades in these gas or steam turbines. When images of one row of blade leading edges are in a cool down cycle (e.g., when the rotor is spinning below 1000 RPM prior to the long turning gear mode part of the cooldown cycle) The blades requiring repair may be preferentially treated during replacement, remodeling and / or other repair days before the turbine rotor is tested, if it can be obtained early and easily, (Prioritized). Known bore checker inspection systems experience optical quality degradation in the optical fiber tester between the field of view (FOV) and the objective lens of the camera and keep the illumination constant during the inspection procedure. The physical constraints of this known bore checker effectively limit their usefulness by obtaining images of static components (in other words, when the rotor is completely shut down). Otherwise, the inspector camera captures blurred images of the rotating blades.

터빈 로터가 1000 RPM 이하로 회전하면서 단일의 쉽게 접근되는 검사 지점으로부터 모든 1 열 블레이드들의 가시적 검사를 가능케 하는 광학 카메라 검사 시스템들 및 방법들에 대한 요구가 당 분야에 존재한다.
There is a need in the art for optical camera inspection systems and methods that enable visual inspection of all one row blades from a single, easily accessed inspection spot while the turbine rotor is rotating below 1000 RPM.

비제한적인 예시로서 증기 또는 가스 터빈들 및 발전기들을 포함하는, 발전 기계류의 비파괴 내부 검사를 실행하는데 필요한 전체 시간을 공지된 검사 장치 및 방법들에 의해 달성될 수 있는 것보다 감소시켜서, 상기 발전기관이 보수 사이클들 동안 더 신속하게 발전을 재개하기 위해 다시 작동 상태가 될 수 있는 광학 카메라 검사 시스템들 및 방법들에 대한 추가 요구가 당 분야에 존재한다.
As a non-limiting example, the total time required to perform a non-destructive internal inspection of a power generation machine, including steam or gas turbines and generators, is reduced than can be achieved by known testing apparatus and methods, There is a need in the art for optical camera inspection systems and methods that can be put back into operation to resume generation more quickly during these maintenance cycles.

비제한적인 예시로서 증기 또는 가스 터빈들 및 발전기들을 포함하는 발전 기계류 내에 검사 장치를 공지된 수동 검사 장치 및 방법들에 의해 달성되는 것보다, 기계 내부 구성요소에 대한 손상의 최소화된 위험, 높은 이미지 품질 및 더 신속한 검사 사이클링 시간(cycling time)으로 개별 기계의 검사 사이클 내에서 또는 다수의 상이한 기계들의 검사 사이클들 내에서 일관되고 반복적으로 위치 설정할 수 있는 광학 카메라 검사 시스템들 및 방법들에 대한 다른 요구가 당 분야에 존재한다.By way of example and not by way of limitation, inspection devices within power generating machinery including steam or gas turbines and generators are referred to as being minimally hazardous to damage to internal components of the machine, Quality and faster inspection Another requirement for optical camera inspection systems and methods that can be positioned consistently and repeatedly within inspection cycles of an individual machine or within inspection cycles of a number of different machines with cycling time Are present in the art.

상이한 검사 팀들 중에서 검사 스킬 레벨 및 생산성을 동일화하는데 도움을 주는 광학 카메라 검사 시스템들 및 방법들에 대한 또 다른 요구가 업계에 존재한다.
There is another need in the industry for optical camera inspection systems and methods that help to equalize inspection skill levels and productivity among different inspection teams.

따라서, 본 발명의 잠재적 목적들(이들을 함께 또는 이들 중 수개)은 공지된 검사 장치 및 방법들에 비해, 전체의 예정된 유지 보수 주기 시간 및 개별 검사 사이클 시간을 감소시키며; 각각의 기계의 검사 사이클 내에서 또는 다수의 상이한 기계들의 검사 사이클들 내에서 일관적으로 그리고 반복적으로 검사 장치를 위치 설정하면서 기계 내부 구성요소들에 최소화된 손상의 우려 및 높은 이미지 품질을 가지며; 상이한 검사 팀들 사이에서 검사 스킬 레벨 및 생산성을 동등하게 하는 것을 돕는 발전 기계류(비제한적인 예시들로서, 증기 또는 가스 터빈들 및 발전기들을 포함함)용 광학 카메라 검사 시스템들 및 방법들을 만드는 것이다.
Thus, the potential objectives of the present invention (together or several of them) reduce the overall scheduled maintenance cycle time and the individual inspection cycle time compared to known inspection apparatus and methods; Has a minimized damage concern and a high image quality to the internal components of the machine while positioning the inspection apparatus consistently and repeatedly within the inspection cycle of each machine or within the inspection cycles of a number of different machines; (Including but not limited to steam or gas turbines and generators) that assist in equalizing inspection skill levels and productivity among different inspection teams.

본 발명의 광학 검사 시스템의 다른 목적은, 터빈 로터가 1000 RPM 이하로 회전하면서 단일의 쉽게 접근되는 검사 지점으로부터 모든 1 열 블레이드들의 시각적 검사를 가능케 하는 것이다.
Another object of the optical inspection system of the present invention is to enable visual inspection of all one row blades from a single easily accessible inspection spot while the turbine rotor is rotating below 1000 RPM.

이들 및 다른 목적들은 가스 또는 증기 터빈의 내부 검사를 위한 시스템에 의해 본 발명에 따라 성취된다. 이 시스템은 터빈 검사 포트로의 부착을 위한 베이스(base)를 포함한다. 이 시스템은 또한 중심 축을 한정하는 연장가능한 세장형 바디(extendable elongated body)를 가지며, 선단부가 상기 베이스에 회전식으로 커플링되고(coupled) 말단부가 터빈 검사 포트 내에 삽입되는 검사기를 포함한다. 검사기는 선단부 및 말단부 중간 연장 부분; 및 대향하는 제 1 조인트(joint) 단부 및 제 2 조인트 단부를 가지며 제 1 조인트 단부가 검사기 말단부에 커플링된 관절결합 조인트(articulation joint)를 갖는다. 시계를 갖는 카메라 헤드(camera head)는 관절결합 조인트 제 2 조인트 단부에 커플링된다. 총 회전 구동부는 자신의 중심축을 중심으로 검사기를 회전시키기 위해 검사기에 커플링된다. 검사기 연장 구동부는 연장 부분을 병진 운동시키기 위해 연장 부분에 커플링된다. 관절결합 구동부는 검사기 중심 축에 대해 카메라 헤드 시계를 관절결합시키며 카메라 헤드에 커플링된다. 카메라는 카메라 헤드에 커플링되며, 시계 내의 이미지를 포착한다. 조명 시스템은 카메라 시계를 선택적으로 조명한다. 이 시스템은, 또한, 터빈 내에서 안내 경로를 따라 검사기 및 시계를 해당 내부 구역에 위치 설정할 뿐만 아니라 조명 시스템에 의해 카메라 시계를 선택적으로 조명하며 터빈 로터 회전 속도에 대응하는 속도들로 카메라 이미지들을 포착하기 위해서 총 회전 구동부, 검사기 연장 구동부, 관절결합 구동부, 카메라 및 조명 시스템에 커플링된 제어 시스템을 포함한다. 일부 실시예들에서, 조명 시스템은 이를테면 1 열 고정 베인들을 이미지화(imaging)하는 경우와 같이 카메라 시계를 일정하게 조사하도록 제 1 모드에서 작동하며, 오프 라인 터빈 로터(off-line turbine rotor)가 회전함에 따라 1 열 터빈 블레이드들의 이미지들을 포착하도록 스트로브 라이팅 제 2 모드(strobe lighting second mode)로 스위치(switch)한다.These and other objects are achieved in accordance with the present invention by a system for internal inspection of a gas or steam turbine. The system includes a base for attachment to a turbine inspection port. The system also includes a tester having an extendable elongated body defining a central axis, the tip being rotatably coupled to the base and a distal end inserted into the turbine inspection port. The tester includes a distal end and a distal end intermediate extension; And an articulation joint having an opposing first joint end and a second joint end, wherein the first joint end is coupled to the test device distal end. The camera head with the watch is coupled to the joint joint second joint end. The total rotation drive is coupled to the tester to rotate the tester about its own central axis. The checker extension drive is coupled to the extension to translate the extension. The articulation drive is coupled to the camera head by articulating the camera head clock with respect to the tester center axis. The camera is coupled to the camera head and captures images in the clock. The lighting system selectively illuminates the camera clock. The system also includes means for locating the tester and watch along the guiding path in the turbine to the corresponding interior zone, as well as selectively illuminating the camera clock by the illumination system and capturing camera images at rates corresponding to the turbine rotor rotational speed A tether extension drive, a joint drive, a camera, and a control system coupled to the illumination system. In some embodiments, the illumination system operates in a first mode to uniformly illuminate the camera's clock, such as when imaging a row of fixed vanes, wherein an off-line turbine rotor rotates Thereby switching to a strobe lighting second mode to capture images of the one-column turbine blades.

본 발명의 실시예들에서, 검사기 베이스는 오프 라인 가스 터빈 연소 섹션에 부착되며, 검사기는 연소기 파일럿 노즐 포트(combustor pilot nozzle port)를 통해, 트랜지션을 통해 삽입되며, 카메라 시계는 1 열 베인들 및 블레이드들의 이미지들을 포착하기 위해 배향된다. 조명 시스템은, 회전하는 복수 개의 블레이드들의 이미지들이 단일 검사기 삽입 포인트(point)로부터 포착될 수 있도록 로터 RPM에 대응하는 스트로브 레이트(strobe rate)로 펄스화된다(pulsed).In embodiments of the present invention, the tester base is attached to an off-line gas turbine combustion section, the tester is inserted through a transition through a combustor pilot nozzle port, And are oriented to capture images of the blades. The illumination system is pulsed at a strobe rate corresponding to the rotor RPM such that images of the rotating plurality of blades can be captured from a single inspector insertion point.

본 발명은 또한 터빈 검사 포트로의 부착을 위한 베이스를 포함하는 증기 또는 가스 터빈의 내부 검사용 시스템을 특징으로 한다. 이 시스템은 또한 중심 축을 한정하는 연장가능한 세장형 바디를 가지며, 선단부가 상기 베이스에 회전식으로 커플링되고 말단부가 터빈 검사 포트 내에 삽입되는 검사기를 포함한다. 연장 부분은 선단부와 말단부 중간이다. 검사기는 대향된 제 1 조인트 단부 및 제 2 조인트 단부를 가지며 제 1 조인트 단부가 검사기 말단부에 커플링된 관절결합 조인트를 갖는다. 카메라 헤드 연장부는 관절결합 조인트 제 2 조인트 단부에 커플링된다. 이 연장부는 관절결합 조인트 제 2 단부에 또한 커플링되는 카메라 헤드 회전/팬 조인트(camera head rotation/pan joint) 뿐만 아니라 카메라 헤드 신축 자재 부분을 갖는다. 검사기는 시계를 가지며 카메라 헤드 연장부 및 카메라 헤드 회전/팬 조인트에 커플링되는 카메라 헤드를 갖는다. 검사기는 운동 축들을 위한 구동부들을 갖는다. 총 회전 구동부는 자신의 중심축을 중심으로 검사기를 회전시킨다. 검사기 연장 구동부는 연장 부분을 병진 운동시키고 관절결합 구동부는 검사기 중심 축에 대해 카메라 헤드 시계를 관절결합시킨다. 카메라 헤드 연장 구동부는 카메라 헤드 신축 자재 부분을 병진 운동시키며 카메라 헤드 회전/팬 구동부는 카메라 헤드를 회전시킨다. 카메라는 카메라 헤드에 커플링되며 검사기 시계 내의 이미지를 포착한다. 검사 시스템은 카메라 시계를 선택적으로 조명하기 위한 조명 시스템을 갖는다. 제어 시스템은 터빈 내에서 안내 경로를 따라 검사기 및 시계를 해당 내부 구역에 위치 설정할 뿐만 아니라 조명 시스템에 의해 카메라 시계를 선택적으로 조명하며 터빈 로터 회전 속도에 대응하는 속도들로 카메라 이미지들을 포착하기 위해서 각각 총 회전 구동부, 검사기 연장 구동부, 관절결합 구동부, 카메라 헤드 연장 구동부 및 카메라 헤드 회전/팬 구동부 및 카메라에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 상기 카메라는 대략 동시에 모든 카메라 픽셀 이미지(camera pixel image)들을 포착하는 글로벌 셔터(global shutter) 또는 풀 프레임 카메라(full frame camera)이고, 포착된 이미지들은 1 열 블레이드들이다. The invention also features a system for internal inspection of a steam or gas turbine comprising a base for attachment to a turbine inspection port. The system also includes a tester having an elongate elongate body defining a central axis, the tip portion being rotationally coupled to the base and the distal portion being inserted into the turbine inspection port. The extension is intermediate between the tip and the distal end. The tester has an articulated joint having an opposing first joint end and a second joint end, the first joint end coupled to the test device distal end. The camera head extension is coupled to the joint joint second joint end. The extension has a camera head telescopic member portion as well as a camera head rotation / pan joint that is also coupled to the second end of the joint-joint joint. The tester has a watch and has a camera head coupled to the camera head extension and the camera head rotation / fan joint. The tester has actuators for the motion shafts. The total rotation drive rotates the tester about its own central axis. The tester extension drive translates the extension portion and the joint drive portion articulates the camera head clock with respect to the tester center axis. The camera head extension driving part translates the elastic part of the camera head and the camera head rotation / fan driving part rotates the camera head. The camera is coupled to the camera head and captures images within the tester's watch. The inspection system has an illumination system for selectively illuminating the camera clock. The control system not only locates the tester and clock along the guiding path in the turbine in the corresponding inner zone but also selectively illuminates the camera clock by the illumination system and to capture camera images at speeds corresponding to the turbine rotor rotational speed The total rotation drive unit, the tester extension drive unit, the joint drive unit, the camera head extension drive unit, and the camera head rotation / fan drive unit and the camera. In some embodiments, the camera is a global shutter or full frame camera that captures all camera pixel images at approximately the same time, and the captured images are one row blades.

본 발명은 또한 증기 또는 가스 터빈의 내부 검사를 위한 방법을 특징으로 하며, 이는 내부 검사 시스템을 제공하는 단계를 포함한다. 검사 시스템은, 터빈 검사 포트로의 부착을 위한 베이스 및 베이스에 커플링되는 검사기를 갖는다. 보다 구체적으로는, 검사기는 중심 축을 한정하는 연장가능한 세장형 바디를 가지며, 선단부가 상기 베이스에 회전식으로 커플링되고 말단부가 터빈 검사 포트 내에 삽입된다. 검사기는 선단부와 말단부 중간에 연장 부분; 및 대향하는 제 1 조인트 단부 및 제 2 조인트 단부를 가지며 제 1 조인트 단부가 검사기 말단부에 커플링된 관절결합 조인트를 갖는다. 시계를 갖는 카메라 헤드는 관절결합 조인트 제 2 조인트 단부에 커플링된다. 검사기는, 또한 검사기에 선택적인 운동을 부과하기 위해서 다중 구동부들을 갖는다. 총 회전 구동부는 자신의 중심 축을 중심으로 검사기를 회전시킨다. 검사기 연장 구동부는 연장 부분을 병진 운동시킨다. 관절 결합 구동부는 검사기 중심 축에 대해 카메라 헤드 시계를 관절결합시킨다. 카메라는 카메라 헤드에 커플링되며 검사기 시계 내의 이미지를 포착한다. 이 시스템은, 터빈 내에서 안내 경로를 따라 검사기 및 시계를 해당 내부 구역에 위치 설정하고 내부 구역의 카메라 이미지를 포착하기 위해서 총 회전 구동부, 검사기 연장 구동부, 관절결합 구동부 및 카메라에 커플링된 제어 시스템을 포함한다. 이렇게 제공된 검사기는 또한, 제어 시스템에 커플링되는 카메라 시계를 선택적으로 조명하기 위한 조명 시스템을 갖는다. 검사 방법은, 오프 라인 터빈 로터를 회전 속도로 회전시키고 터빈 검사 포트, 이를테면 연소기 노즐 포트에 베이스를 부착함으로써 추가로 실행된다. 터빈은 제어 시스템에 의해 안내 경로를 따라 검사기 및 카메라 헤드 시계를 위치 설정함으로써 검사된다. 조명 시스템은 터빈 로터 회전 속도에 대응하는 스트로브 속도들로 카메라 시계를 선택적으로 조명한다. 카메라 이미지들은 터빈 로터 회전 속도에 대응하는 속도들로 포착된다. 일부 실시예들에서, 카메라는 대략 동시에 모든 카메라 픽셀 이미지들을 포착하는 글로벌 셔터 또는 풀 프레임 카메라이고, 포착된 이미지들은 1 열 블레이드들이다. The invention also features a method for internal inspection of a steam or gas turbine, comprising the step of providing an internal inspection system. The inspection system has a base for attachment to the turbine inspection port and a tester coupled to the base. More specifically, the tester has an elongate elongate body defining a central axis, the distal end being rotationally coupled to the base and the distal end being inserted into the turbine inspection port. The inspecting device has an extension part between the distal end and the distal end; And an articulated joint having an opposing first joint end and a second joint end, wherein the first joint end is coupled to the test device distal end. The camera head with the watch is coupled to the joint joint second joint end. The tester also has multiple drivers for imposing selective motion on the tester. The total rotation drive rotates the tester about its own central axis. The tester extension drive causes the extension to translate. The articulation drive joints the camera head clock with respect to the tester center axis. The camera is coupled to the camera head and captures images within the tester's watch. The system includes a control system coupled to the total rotation drive, the tester extension drive, the joint drive and the camera to position the tester and watch along the guide path in the turbine to the corresponding inner zone and capture the camera image of the inner zone, . The tester thus provided also has an illumination system for selectively illuminating the camera clock coupled to the control system. The inspection method is further implemented by rotating the off-line turbine rotor at a rotational speed and attaching a base to the turbine inspection port, such as the combustor nozzle port. The turbine is inspected by positioning the tester and the camera head clock along the guided path by the control system. The illumination system selectively illuminates the camera clock with strobe rates corresponding to the turbine rotor rotational speed. The camera images are captured at speeds corresponding to the turbine rotor rotational speed. In some embodiments, the camera is a global shutter or full frame camera that captures all camera pixel images at about the same time, and the captured images are one row blades.

유리하게는, 안내 경로는 수개의 방법들에 의해 미리 판정되고, 후속하여 검사 단계에서 사용된 실제 검사기의 제어 시스템에 의해 나중의 반복을 위해 기록될 수 있다. 안내 경로를 미리 판정하는 방법들은, 선택된 안내 경로를 따라 실제 검사된 가스 터빈 내에서(또는 실제 검사된 가스 터빈과 동일한 유형의 내부 구조를 갖는 다른 가스 터빈 내에서) 검사 단계에 사용된 유형의 검사기의 인간 제어식 위치 설정 이전 단계; 선택된 안내 경로를 따라 검사되는 유형의 가상의 발전 기계류 내에서 검사 단계에 사용된 유형의 가상의 검사기의 인간 제어식으로 모의 위치 설정 단계; 및 인간 개입 없이 선택된 모의 안내 경로를 따라 검사 단계에서 사용된 유형의 가상의 검사기 및 가상의 발전 기계류의 모의 위치 설정 단계를 포함할 수 있다.
Advantageously, the guide path can be pre-determined by several methods and subsequently recorded for later iteration by the control system of the actual tester used in the inspection step. The methods for predetermining the guiding path may be performed in a gas turbine actually inspected along the selected guiding path (or in another gas turbine having the same type of internal structure as the actually inspected gas turbine) Prior to the human-controlled positioning of the object; A human controlled simulated positioning of a virtual inspector of the type used in the inspecting step in the virtual power generating machinery of the type inspected along the selected guiding path; And a simulated positioning of virtual inspector types and virtual power generation machines of the type used in the inspecting step along the selected simulated guided path without human intervention.

본 발명의 방법들을 실행하는 다른 실시예들에서, 제공된 검사 시스템은 가스 터빈 1 열 베인들 및 1 열 블레이드들 구성요소들의 이미지들을 포착하기 위해서 사용되며, 상기 베이스를 가스 터빈 연소기 파일럿 노즐 포트에 커플링하는 단계; 상기 검사기를 가스 터빈 연소기 파일럿 노즐 포트를 통해 삽입하는 단계; 터빈 로터 회전 속도에 관계없이 1 열 블레이드들 및 베인들 구성요소들의 상류의 인접한 연소기 트랜지션 및 연소기를 통해 안내 경로를 따라 카메라를 안내하면서 카메라 시계를 조명하는 단계를 포함한다. 1 열 베인 구성요소들 중 하나 이상의 제 1 카메라 이미지는 제 1 위치에서 제공된 검사 시스템 관절결합 조인트 의해 포착된다. 카메라 시계는 터빈 로터 회전 속도에 대응하는 스트로브 속도들로 조명 시스템에 의해 선택적으로 조명된다. 관절결합 조인트는 제 2 위치에 관절결합되어, 카메라가 복수 개의 회전하는 1 열 블레이드 구성요소들의 각각의 제 2 카메라 이미지들을 포착한다. 일부 실시예들에서, 카메라는 대략 동시에 모든 카메라 픽셀 이미지들을 포착하는 글로벌 셔터 또는 풀 프레임 카메라이며, 포착된 이미지들은 1 열 블레이드들이다. In other embodiments for implementing the methods of the present invention, the inspection system provided is used to capture images of gas turbine one row vanes and one row blades components, and the base is coupled to a gas turbine combustor pilot nozzle port Ring; Inserting the tester through a gas turbine combustor pilot nozzle port; And illuminating the camera clock while guiding the camera along the guide path through adjacent combustor transitions and combustors upstream of the one row blades and vane components irrespective of the turbine rotor rotational speed. A first camera image of one or more of the one row vane components is captured by the inspection system articulation joint provided at the first position. The camera clock is selectively illuminated by the illumination system at strobe rates corresponding to the turbine rotor rotational speed. The joint engagement joint is articulated to the second position such that the camera captures the second camera images of each of the plurality of rotating one-row blade components. In some embodiments, the camera is a global shutter or full frame camera that captures all camera pixel images at approximately the same time, and the captured images are one row blades.

본 발명의 목적들 및 특징들은 이전에 인식된 요구들의 적어도 다소 일부(그러나, 전부일 필요 없음)를 이행하기 위해서 다양한 실시예들에서 당업자에 의해 임의의 조합 또는 하위 조합(sub-combination)으로 연관되어 또는 각기 적용될 수 있다.
Objects and features of the present invention may be combined in any combination or sub-combination by those skilled in the art in various embodiments to implement at least some (but not necessarily all) of the previously recognized requirements Or each can be applied.

본 발명의 교시들은 첨부된 도면들과 관련한 이후의 상세한 설명을 고려함으로써 쉽게 이해될 수 있다.
도 1은 공지된 가스 터빈의 부분 개략 횡단면도이고;
도 2는 연소기 검사 포트 내로의 본 명세서에서 설명된 광학 카메라 검사 시스템 실시예의 부분 삽입을 도시하는 공지된 가스 터빈의 부분 개략 횡단면도이며;
도 3은 도 2의 광학 카메라 검사 시스템에 의해 연소기 내부 구성요소들의 검사를 수행하는 공지된 가스 터빈의 부분 개략 횡단면도이고;
도 4는 본 발명의 광학 카메라 검사 시스템에 의해 1 열 터빈 블레이드들의 리딩 에지의 검사를 수행하는 공지된 가스 터빈의 부분 개략 횡단면도이며;
도 5는 이용 가능한 운동 자유도(Ω, T, Φ, E 및 θ)들을 도시하는, 도 2의 실시예의 광학 카메라 검사 시스템의 사시 개략도이고;
도 6은 도 2의 접힌 삽입 위치에서, 도 5의 광학 카메라 검사 시스템의 사시 개략도이며;
도 7은 도 3의 잠금된 검사 위치에서, 도 5의 광학 카메라 검사 시스템의 사시 개략도이고;
도 8은 운동 자유도(Ω 및 T)들을 도시하는, 도 5의 광학 카메라 검사 시스템의 연장 튜브 메커니즘 부분(extension tube mechanism portion)의 사시 개략도이며;
도 9는 터빈 검사 포트에 부착되는 본 발명의 어댑터 링(adapter ring)의 개략적인 사시도이고,
도 10은 운동 자유도(Φ 및 θ)들을 도시하는, 도 5의 광학 카메라 검사 시스템의 카메라 헤드 관절결합 및 회전 (팬; pan) 메커니즘의 개략적인 입면도이며;
도 11은 도 10의 카메라 헤드 관절결합 및 회전 (팬) 메커니즘의 개략적인 평면도이고;
도 12는 운동 자유도(E)를 도시하는, 도 5의 광학 카메라 검사 시스템의 카메라 헤드 연장 메커니즘의 개략적인 입면도이며;
도 13은 도 5의 광학 카메라 검사 시스템의 카메라 헤드의 개략적인 사시도이고;
도 14는 도 5의 광학 카메라 검사 시스템의 카메라 헤드의 개략적인 분해 사시도이며;
도 15는 도 14의 카메라 헤드의 개략적인 부분 조립 사시도이고;
도 16은 도 5의 광학 카메라 검사 시스템을 위한 콘트롤 박스(control box) 및 제어 시스템의 블록도(block diagram)이며;
도 17은 본 발명의 광학 카메라 검사 시스템의 작업자 원격 감시(monitoring) 및 제어를 위한 태블릿 컴퓨터(tablet computer) 인간 기계 인터페이스(human machine interface; HMI)의 실시예의 사시 개략도이고;
도 18은 각각의 검사 포트들의 2 개의 별개의 터빈 섹션 열들 안으로의 본 명세서에 설명된 다른 광학 카메라 검사 시스템 실시예의 삽입을 도시하는 공지된 가스 터빈의 부분 개략 횡단면도이며;
도 19는 이용 가능한 운동 자유도(T, θ 및 Φ)들을 도시하는, 도 18의 광학 카메라 검사 시스템 실시예의 사시 입면도이고;
도 20은 도 18의 광학 카메라 검사 시스템 실시예의 운동 자유도(Φ)를 위한 스윙 프리즘 관절결합 메커니즘(swing prism articulation mechanism)의 입면도이며;
도 21은 터빈이 터닝 기어 모드에 있으면서 1 열 터빈 블레이드들의 이미지들을 포착할 수 있는 카메라 헤드를 갖는 본 발명의 광학 카메라 검사 시스템 실시예의 사시도이고;
도 22는 도 21의 카메라 검사 시스템 실시예의 카메라 헤드의 사시도이며;
도 23은 도 21의 광학 카메라 검사 시스템을 위한 콘트롤 박스 및 제어 시스템의 블록도이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 동일한 참조 부호들은 가능하다면 도면들에서 공통인 동일한 요소들을 지정하는데 사용되었다.
The teachings of the present invention can be readily understood by considering the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings.
1 is a partial schematic cross-sectional view of a known gas turbine;
2 is a partial schematic cross-sectional view of a known gas turbine illustrating partial insertion of the optical camera inspection system embodiment described herein into a combustor inspection port;
Figure 3 is a partial schematic cross-sectional view of a known gas turbine that performs inspection of combustor internal components by the optical camera inspection system of Figure 2;
4 is a partial schematic cross-sectional view of a known gas turbine that performs inspection of the leading edge of one-column turbine blades by the optical camera inspection system of the present invention;
5 is a perspective schematic view of the optical camera inspection system of the embodiment of FIG. 2, showing available motion degrees of freedom (?, T,?, E and?);
Figure 6 is a perspective schematic view of the optical camera inspection system of Figure 5 in the collapsed insertion position of Figure 2;
Figure 7 is a perspective schematic view of the optical camera inspection system of Figure 5 at the locked inspection position of Figure 3;
8 is a perspective schematic view of an extension tube mechanism portion of the optical camera inspection system of FIG. 5, showing the degrees of freedom of motion (? And T); FIG.
Figure 9 is a schematic perspective view of an adapter ring of the present invention attached to a turbine inspection port,
10 is a schematic elevational view of a camera head joint engagement and pan mechanism of the optical camera inspection system of FIG. 5, showing motion degrees of freedom (? And?); FIG.
Figure 11 is a schematic top view of the camera head articulation and rotation (pan) mechanism of Figure 10;
Figure 12 is a schematic elevational view of the camera head extension mechanism of the optical camera inspection system of Figure 5, showing the degree of freedom of motion (E);
Figure 13 is a schematic perspective view of the camera head of the optical camera inspection system of Figure 5;
Figure 14 is a schematic exploded perspective view of the camera head of the optical camera inspection system of Figure 5;
Figure 15 is a schematic partial assembled perspective view of the camera head of Figure 14;
Figure 16 is a block diagram of a control box and control system for the optical camera inspection system of Figure 5;
17 is a perspective schematic view of an embodiment of a tablet computer human machine interface (HMI) for operator remote monitoring and control of an optical camera inspection system of the present invention;
18 is a partial schematic cross-sectional view of a known gas turbine illustrating the insertion of another optical camera inspection system embodiment described herein into two separate turbine section columns of respective inspection ports;
19 is a perspective elevation view of the optical camera inspection system embodiment of FIG. 18, showing available motion degrees of freedom (T,? And?);
20 is an elevational view of a swing prism articulation mechanism for motion freedom (PHI) of the optical camera inspection system embodiment of FIG. 18;
21 is a perspective view of an optical camera inspection system embodiment of the present invention having a camera head capable of capturing images of one-column turbine blades while the turbine is in a turning gear mode;
22 is a perspective view of the camera head of the camera inspection system embodiment of FIG. 21;
Figure 23 is a block diagram of a control box and control system for the optical camera inspection system of Figure 21;
To facilitate understanding, the same reference numerals have been used, where possible, to designate identical elements that are common to the figures.

하기 설명을 고려한 후에, 당업자는, 본 발명의 교시들이 비제한적인 예시에 의해 증기 또는 가스 터빈들 및 발전기들을 포함하는, 발전 기계류의 비파괴 내부 검사를 위해 광학 카메라 시스템들에서 쉽게 활용될 수 있다는 것을 명백하게 깨달을 것이다. 발전 기계 로터가 1000 RPM 이하로 회전하면서 이미지들이 얻어질 것이다. 일부 실시예들에서, 가스 및 증기 터빈들의 내부 구성요소들은 미리 지정된 안내 경로를 따라 터빈 내의 해당 구역들로 카메라 시계(FOV:field of view)를 자동적으로 또는 수동적으로 위치 설정하고 인간 개입에 의해 또는 인간 개입 없이 이미지들을 포착할 수 있는 광학 카메라 검사 시스템에 의해 검사된다. 일부 실시예들에서, 상기 카메라 위치 설정 및 이미지 포착은 자동적으로 또는 작동자의 허락 수신 후에 개시될 수 있다. 다른 실시예들에서, 카메라는 인간의 제어 하에, 이를테면 조이스틱(joystick) 또는 다른 인간 기계 인터페이스 디바이스(human machine interface device)에 의해 수동으로 위치 설정될 수 있다. 검사 시스템은, 연소기 노즐 억세스 포트(combustor nozzle access port), 연소기 및 트랜지션을 통해 유리하게 삽입될 수 있는 광학 카메라를 갖는 관절결합식 다축 검사기를 포함하여, 로터가 1000 RPM 이하에서 스피닝하면서 카메라 FOV가 1 열 회전 터빈 블레이드들의 리딩 에지를 포착한다. 조명 시스템 스트로브 광 및 카메라 이미지 포착은 다수의 또는 모든 블레이드들의 이미지들이 단일 검사기 삽입 포인트로부터 얻어질 수 있도록 블레이드 회전 속도와 동기화된다. 카메라 해상도 및 이미지 취득 속도는 이를 테면, 실질적으로 동시에 모든 카메라 픽셀들의 이미지들을 포착하는 예시적인 이른바 "풀 프레임" 또는 "글로벌 셔터" 카메라의 사용을 통해서, 회전 블레이드들의 희미한(blurry) 이미지들을 회피하기 위해 선택된다.After considering the following description, those skilled in the art will readily appreciate that the teachings of the present invention can be readily utilized in optical camera systems for non-destructive internal inspection of power generation machinery, including steam or gas turbines and generators by non-limiting example Obviously you will realize. Images will be obtained as the generator rotor rotates below 1000 RPM. In some embodiments, the internal components of the gas and steam turbines automatically or passively position the camera clock (FOV) to corresponding zones in the turbine along a predefined guided path, and by human intervention or It is inspected by an optical camera inspection system that can capture images without human intervention. In some embodiments, the camera positioning and image capture may be initiated automatically or after an operator's permission reception. In other embodiments, the camera may be manually positioned under human control, such as by a joystick or other human machine interface device. The inspection system includes an articulated multiaxial tester with an optical camera that can be advantageously inserted through a combustor nozzle access port, combustor and transition, so that when the rotor spins below 1000 RPM, the camera FOV The leading edge of one row rotating turbine blades is captured. The illumination system strobe light and camera image acquisition is synchronized with the blade rotation rate so that images of multiple or all blades can be obtained from a single tester insertion point. Camera resolution and image acquisition rate can be improved by avoiding blurry images of rotating blades, for example, through the use of an exemplary so-called "full frame" or "global shutter" camera that captures images of all camera pixels at substantially the same time .

일부 실시예들에서, 광학 카메라 검사 시스템은 기관 내의 해당 구역들로 카메라 시계(FOV:field of view)를 자동적으로 위치 설정하고 인간 개입 없이 이미지들을 포착할 수 있다. 자동 카메라 위치 설정 및 이미지 포착은 자동적으로 또는 작동자의 허락 수신 후에 개시될 수 있다. 대안적으로, 시스템은 "수동" 모드에서 인간에 의해 작동될 수 있다.In some embodiments, the optical camera inspection system can automatically position the camera's field of view (FOV) with corresponding zones within the organs and capture images without human intervention. The automatic camera position setting and image capturing can be started automatically or after the permission reception of the operator. Alternatively, the system may be operated by a human in "passive" mode.

카메라 검사 시스템 개요Camera Inspection System Overview

도 1, 도 4 및 도 18을 참조하면, 본 명세서에서 설명된 카메라 검사 시스템의 실시예들은 연소 섹션 연소기들 및 트랜지션(34)들, 터빈 섹션 1 열 및 2열에 고정된 베인(42, 46)들; 리딩 1 열 및 2열 회전 블레이드(44, 48)들; 및 링 세그먼트(ring segment)들을 포함하는 가스 터빈(30) 내부 구성요소들의 자동 오프 라인 원격 시각적 검사를 용이하게 한다. 도 2 내지 도 4 및 도 18에 도시된 바와 같이, 본원에 설명된 검사 시스템 실시예들은 가스 터빈(30) 터빈 섹션 내에서 연소기 노즐 포트(36), 또는 다른 포트(50, 52)들과 같은 터빈 검사 포트들에 원격 가동되는 광학 카메라 검사기 탐침부(60 또는 220)들을 부착시킴으로써 완전히 주위 온도로 냉각되지 않는 오프라인 터빈들의 검사를 가능하게 한다. 부착 시에, 검사기 탐침부(60 또는 220)들은 운동 제어 시스템의 명령하에 있는 내부 운동 제어 서보 모터(internal motion control servo motor)들을 통하여 선택적으로 (작업자에 의해 일부 실시예들에서 수동적으로 또는 작업자 없이 다른 실시예들에서 자동적으로) 위치된다. 이미지 데이터(image data)가 획득되고 포착되며, 요구된다면 추가의 분석을 위해 파일 보관된다(archived). 1, 4, and 18, embodiments of the camera inspection system described herein include combustion section combustors and transitions 34, vanes 42, 46 secured to turbine section 1 column 2, field; Leading first and second row rotating blades 44 and 48; And automatic ring remote visual inspection of gas turbine 30 internal components including ring segments. As shown in FIGS. 2-4 and 18, the inspection system embodiments described herein may be used in a gas turbine 30 turbine section, such as a combustor nozzle port 36, or other ports 50,52. By inserting an optical camera tester probe (60 or 220) remotely operated to turbine test ports, it is possible to inspect off-line turbines which are not cooled to a completely ambient temperature. In adhering, the inspector probes 60 or 220 may be selectively activated (either manually or in an operator-by-operator, in some embodiments) via internal motion control servo motors under the command of a motion control system (Automatically in other embodiments). Image data is acquired and captured and archived for further analysis if required.

관절결합식 검사기 Articulation checker

도 2 내지 도 4는 검사 포트로서 기능하는 연소기 노즐 포트(36) 안으로의 관절결합식 검사기(60)의 2 개의 대안의 실시예들 중 하나의 실시예의 삽입에 의한(도 2) 오프 라인 가스 터빈의 검사를 도시한다. 가스 터빈 설비의 한계들에 대한 검사기(60)의 조종 여유(maneuvering clearance)를 위해, 검사기(60)는 접이식 너클(folding knuckle)을 가져서, 이 검사기가 세장형 검사기인 한, 일반적으로 L 형상 프로파일(profile)로 대략 절반이 접혀질 수 있다. 일단 검사기(60)가 검사 포트(36) 내에 위치되면, 너클은 도 3 에 도시된 것과 같이 똑바르게 된다(straightened). 검사기(60)가 검사 포트(36)에 부착된 후에, 이 검사기는 회전함으로써 그리고 그 검사기의 카메라 헤드를 연장함으로써 연소기 및 트랜지션 내부 구성요소들을 검사하는데 이용될 수 있다. 도 4의 검사기 실시예에서는, 검사기(60)가 더 연장되고 그의 카메라 헤드가 관절결합될 때, 1 열 베인들 및 1 열 블레이드들의 리딩 에지의 이미지들이 획득될 수 있다. 터빈 로터가 터닝 모드에 있다면, 도 21 내지 도 23을 참조하여 본원에서 보다 상세히 논의될 것인 바와 같이, 블레이드들이 카메라 헤드 시계를 지나 회전함에 따라, 1 열 블레이드들 모두의 이미지들이 포착될 수 있다. Figures 2 through 4 illustrate the off-line gas turbine (Figure 2) by insertion of one of two alternative embodiments of the articulatable tester 60 into a combustor nozzle port 36 that serves as an inspection port FIG. For maneuvering clearance of the tester 60 to the limits of the gas turbine installation, the tester 60 may have a folding knuckle so that the tester is a generally L-shaped profile approximately half can be folded with a profile. Once the tester 60 is positioned within the inspection port 36, the knuckle is straightened as shown in FIG. After the tester 60 is attached to the inspection port 36, the tester can be used to inspect the combustor and transition internal components by rotating and extending the tester's camera head. In the tester embodiment of FIG. 4, when the tester 60 is further extended and its camera head is articulated, images of the leading edge of one row vanes and one row of blades can be obtained. If the turbine rotor is in the turning mode, as the blades rotate past the camera head clock, as will be discussed in more detail herein with reference to Figures 21-23, images of all of the one row blades can be captured .

도 5를 참조하면, 여기에 도시된 검사기 실시예(60)는 3 개의 주요 구성요소 섹션들을 가지며: 이들은 이하의 5 개의 운동 자유도를 수행할 수 있는 연장 튜브 섹션(62)(도 5 내지 도 9 참조); 모터 캔(motor can; 64)(도 5, 도 10 내지 도 12); 그리고 카메라 팁(66) 또는 헤드(도 5, 도 12 내지 도 15, 도 21 및 도 22)이다.Referring to Figure 5, the inspector embodiment 60 shown here has three major component sections: an extension tube section 62 (see Figures 5-9) capable of performing the following five degrees of freedom of movement: Reference); A motor can 64 (Figs. 5, 10 to 12); And a camera tip 66 or head (Figures 5, 12-15, 21 and 22).

Ω - 총 회전(gross rotation); Ω - gross rotation;

T - 신축 자재식 연장(telescoping extension); T - telescoping extension;

Φ - 카메라 헤드 관절결합; Φ - camera head joint binding;

E - 카메라 헤드 팁 연장; 및 E - Camera head tip extension; And

θ - 카메라 헤드 회전/팬.
θ - Rotate the camera head / fan.

연장 튜브 섹션(62)은 연소기 검사 포트(36)와 같은 검사 포트에 부착되는 장착 튜브(70) 및 장착 칼라(mounting collar; 72)를 갖는다. 모터 하우징(74)은 장착 칼라(72)로부터 멀리 있는 장착 튜브(70)의 대향 단부에 부착되고 운동 자유도(Ω 및 T)를 수행하는데 필요한 서보 모터들을 수납한다. 3 개의 신축 자재식 튜브(75 내지 77)들이 T 방향 운동을 제공하기 위해 장착 튜브(70) 안으로 포개진다.
The extension tube section 62 has a mounting tube 70 and mounting collar 72 attached to an inspection port such as a combustor inspection port 36. The motor housing 74 is attached to the opposite end of the mounting tube 70 remote from the mounting collar 72 and accommodates the servomotors necessary to perform the motion degrees of freedom O and T. [ Three retractable tubes 75-77 are superimposed into the mounting tube 70 to provide T direction movement.

도 6 및 도 7에 도시된 것과 같이, 스프링 부하식 잠금 너클(80)은 전체 검사기(60)가 도 2에 도시되고 상기에 설명된 것과 같이, 터빈(30)에 대한 콤팩트한(compact) 조종(maneuvering)을 위해 접혀지는 것을 가능하게 한다. 잠금 슬리브(locking sleeve)(77A)가 신축 자재식 튜브(77) 위에서 미끄러지며 검사기(60)가 도 7에 도시된 것과 같이 그의 잠금된 검사 위치에 있을 때 내부에서 너클(80)을 제약한다.6 and 7, the spring loaded rocker knuckle 80 is configured such that the entire tester 60 is operated in a compact operation mode for the turbine 30, as shown in FIG. 2 and described above. to be folded for maneuvering. A locking sleeve 77A slides over the telescopic tube 77 and constrains the knuckle 80 internally when the tester 60 is in its locked inspection position as shown in FIG.

도 5에 도시된 것과 같이, 모터 캔(64)은 운동 자유도(Φ), 카메라 헤드 신축 자재식 연장부(84, 86)들을 통하여 카메라 헤드(66) 헤드 연장부 운동(E) 및 카메라 헤드(88) 회전/팬 운동 자유도(θ)를 제공하는 모터식 관절결합 조인트(82)를 위치시키는데 필요한 서보 모터들을 수납한다. 카메라 헤드(88)는 각각의 축방향 및 측방향 시계(FOV:field of view)들을 위한 카메라 포트(90, 92)들을 포함한다.5, the motor can 64 is moved through the camera head 66 extensor movement E and camera head 66 through motion degrees of freedom, phi, camera head telescopic extensions 84 and 86, Lt; RTI ID = 0.0 > 88 < / RTI > The camera head 88 includes camera ports 90 and 92 for respective axial and lateral field of view (FOV).

도 8은 회전 허브(rotation hub)(100) 내의 2 개의 동축으로 놓여지고(nested), 독립적으로 구동되는 대직경 및 소직경의 기어들을 도시하는 모터 하우징(74)의 상세도이다. 회전 구동 기어(102)는 회전 허브(100)에서 더 큰 직경의 기어를 회전시킴으로써 Ω 운동을 실행시키기 위해, 회전 서보 모터(104)에 의해 구동된다. 신축 자재식 연장 구동 스크류(telescope extension drive screw)(106)는 회전 허브(100) 내에서 더 작은 직경 기어에 단단하게 커플링되고 차례로 연장 구동 기어(108)와 맞물린다. 연장 서보 모터(110)는 회전 허브(100) 내에서 더 작은 직경을 회전시킴으로써 T 운동의 실행을 담당한다. 장착 칼라(72)는 어댑터 링(112)에 부착되고, 즉, 차례대로 연소기 노즐 검사 포트(36)와 같은 검사 포트에 부착된다. 도 9에 도시된 것과 같이, 어댑터 링은 장착 칼라(72) 내의 정합(mating) 내부 나사산들과 맞물리는 복수의 둘레 나사산(114)들을 포함한다. 어댑터 링(112)은 테이퍼형 헤드 머신 스크류(tapered head machine screw)(118)들의 수용을 위해 장착 홀(mounting hole)(116)들을 갖는다. 스크류(118)들은 어댑터 링(112) 내에 감금식으로(captively) 장착될 수 있다. 어댑터 링의 다른 구성들 또는 검사기를 검사 포트에 부착하는 베이스의 다른 형태들이 어댑터 링(112)을 대체할 수 있다. 8 is a detailed view of motor housing 74 showing two large diameter and small diameter gears that are co-axially nested within a rotation hub 100 and driven independently. The rotary drive gear 102 is driven by the rotary servomotor 104 so as to perform the? Movement by rotating a larger diameter gear in the rotary hub 100. [ A telescope extension drive screw 106 is tightly coupled to the smaller diameter gear within the rotating hub 100 and in turn engages the extended drive gear 108. The extended servomotor 110 is responsible for executing the T motion by rotating a smaller diameter in the rotating hub 100. [ The mounting collar 72 is attached to the adapter ring 112, i.e., in turn, attached to a test port, such as a combustor nozzle inspection port 36. As shown in FIG. 9, the adapter ring includes a plurality of circumferential threads 114 that mate with mating internal threads within the mounting collar 72. The adapter ring 112 has mounting holes 116 for receiving tapered head machine screws 118. The screws 118 may be captively mounted within the adapter ring 112. Other configurations of the adapter ring or other types of base attaching the tester to the test port may replace the adapter ring 112.

도 10을 참조하면, 모터 캔(64)은 한 쌍의 이격된 귀-형(ear-like) 모터 캔 피봇(pivot)(122)들이 구비된 모터 캔 하우징(120)을 갖는다. 관절결합 운동 서보 모터(124)는 구동 스크류(126)를 회전시키며 이는 카메라 피봇팅 허브(camera pivoting hub)(128)를 티핑(tipping)함으로써 Φ 관절결합 운동을 부여한다. 티핑(tipping) 운동 축(132)은 모터 캔 피봇(122)에 회전식으로 커플링되는 카메라 허브 피봇(130) 사이에 설정된다. 오프셋 링크(offset link)(133)는 구동 스크류(126)에 커플링되고 선형 운동을 티핑 운동 축(132)을 중심으로 하는 회전 운동으로 전환한다.10, the motor can 64 has a motor can housing 120 with a pair of spaced apart ear-like motor can pivots 122. The joint motion servomotor 124 rotates the drive screw 126 which imparts the Φ joint motion by tipping the camera pivoting hub 128. The tipping motion shaft 132 is set between the camera hub pivots 130 that are rotationally coupled to the motor can pivot 122. An offset link 133 is coupled to the drive screw 126 and converts the linear motion into rotational motion about the tipping axis 132.

또한, 모터 캔 하우징(120)은 도 11에 도시된 것과 같이 카메라 헤드(66) 상에 θ 운동 자유도를 부여하는 카메라 팬/회전 서보 모터(134)를 포함한다. 서보 모터(134)는 베벨 기어 트레인(bevel gear train)(136)을 구동하며, 이는 차례로 회전 허브(129)를 회전시키기 위해, 카메라 피봇팅 허브(128) 내에서 회전식으로 포착되는 피동(driven) 베벨 기어를 차례로 포함한다. 회전 허브(129)는 카메라 헤드 신축 자재식 연장부(84)에 단단하게 커플링된다. 카메라 선단 신축 자재식 연장부(84 및 86)들은, 차례로 선형 구동 스크류(142)와 맞물리는 연장 서보 모터(140)에 의해 E 운동 자유도로 연장되고 수축된다. 선형 구동 스크류(142)는 구동 풀리(drive pulley)(144)를 포함하며, 그 위로 장력을 갖는(tensioned) 케이블(cable)(146)이 지나간다. 슬레이브 풀리(slave pulley)(148)가 카메라 헤드(88)에 부착되고 또한 케이블(146)에 커플링된다. 코일 스프링(coil spring)(150)은 카메라 헤드(88)와 회전 허브(129) 사이에 끼워지고, 이들을 서로 멀어지도록 편향시키며, 이에 의해 케이블(146)에 장력을 부여한다(tensioning). 연장 서보 모터(140)에 의한 구동 스크류(142)의 선택적인 병진 운동은 카메라 헤드(88)를 도면에서 좌측 및 우측으로 이동시키는 것(운동 E)이 뒤따른다.The motor can housing 120 also includes a camera pan / turn servomotor 134 that imparts a? Motion degree of freedom on the camera head 66, as shown in FIG. Servo motor 134 drives a bevel gear train 136 which in turn is driven rotationally captured within camera pivoting hub 128 to rotate rotary hub 129, And a bevel gear. The rotating hub 129 is tightly coupled to the camera head telescopic extension 84. The camera end telescoping extensions 84 and 86 are extended and contracted in E motion freedom by an extension servomotor 140 which in turn engages the linear drive screw 142. The linear drive screw 142 includes a drive pulley 144 over which a tensioned cable 146 passes. A slave pulley 148 is attached to the camera head 88 and is also coupled to the cable 146. A coil spring 150 is sandwiched between the camera head 88 and the rotating hub 129 and deflects them away from each other thereby tensioning the cable 146. Selective translational motion of the drive screw 142 by the extension servo motor 140 follows the movement of the camera head 88 to the left and right in the figure (movement E).

도 13 내지 도 15는 카메라 헤드 하우징(152) 및 선택적으로 제거 가능한 커버(cover)(154)를 구비한 클램쉘(clamshell) 구조를 갖는 카메라 헤드(88) 실시예를 도시한다. 카메라(156)는 카메라 헤드(88)의 중앙 축을 따라 연장하는 "카메라 1" 포트(90)를 통하는 시계(FOV:field of view)를 갖는다. 카메라(158)는 카메라 헤드(88)의 중앙 축에 측방향으로 또는 수직으로 연장하는 "카메라 2" 포트(92)를 통하는 시계(FOV:field of view)를 갖는다. 카메라(156)는 프리즘(160)을 통하여 그의 이미지를 발생시킨다. 카메라(156, 158)들은 개인용 컴퓨터들과 일상적으로 사용되는 타입(type)의 공지된 오토-포커싱(auto-focusing) USB 카메라들이다. 발광 다이오드(LED; light emitting diode)(162 및 164)들은 발전 기계류의 내부 검사 동안 카메라(156, 158)들을 위한 조명을 제공한다. 상이한 해상도(resolution) 및 포커스(focus) 특징들을 갖는 하나 또는 두 개의 카메라들이 오토 포커싱 USB 카메라들을 위해 대체될 수 있다. 유사하게, 카메라 헤드 조명 시스템은 비제한적인 예시를 통해, i)정상 상태 또는 펄스식 스트로브 조명(pulsed strobe illumination), 또는 ii)가변적이거나 흐릿하게 할 수 있는 강도 출력들을 포함하는 소망하는 출력 강도 또는 다른 특징들의 다른 조명원들 또는 LED들을 적용할 수 있다.Figs. 13-15 illustrate an embodiment of a camera head 88 having a clamshell structure with a camera head housing 152 and an optionally removable cover 154. Fig. Camera 156 has a field of view (FOV) through a "camera 1" port 90 that extends along the central axis of the camera head 88. Camera 158 has a field of view (FOV) through a "camera 2" port 92 extending laterally or vertically to the central axis of the camera head 88. The camera 156 generates its image through the prism 160. The cameras 156 and 158 are well known auto-focusing USB cameras of the type routinely used with personal computers. Light emitting diodes (LED) 162 and 164 provide illumination for cameras 156 and 158 during internal inspection of the power generation machinery. One or two cameras having different resolution and focus characteristics may be substituted for the auto focus USB cameras. Similarly, the camera head illumination system may be configured to provide a desired output intensity, including, without limitation, i) steady state or pulsed strobe illumination, or ii) intensity outputs that may be variable or blurring, or Other illumination sources or LEDs of other features may be applied.

이전 도면들에서 설명된 카메라 팁 또는 헤드(66)를 대체하는 대안의 예시적 실시예의 카메라 팁 또는 헤드(66')가 도 21 및 도 22에 도시된다. 카메라 헤드(66')는 카메라 피봇팅 허브(128)에 커플링되며, 이는 관절결합 조인트(82)의 말단부를 형성한다. 관절결합 조인트(82)를 포함하는 모터 캔(64) 및 이전에 설명된 검사기 시스템 튜브 섹션(62)의 나머지는 대안의 실시예의 카메라 헤드(66')에 의해 활용된다.A camera tip or head 66 'of an alternative exemplary embodiment that replaces the camera tip or head 66 described in the preceding figures is shown in FIGS. 21 and 22. FIG. The camera head 66 'is coupled to the camera pivoting hub 128, which forms the distal end of the articulating joint 82. The motor can 64, including the joint joint 82, and the remainder of the previously described tester system tube section 62 are utilized by the camera head 66 'of an alternative embodiment.

카메라(156')는 바람직하게는 동시에 또는 가상적으로 동시에 모든 카메라 픽셀들의 이미지들을 포착하는 "풀 프레임" 또한 "글로벌 셔터"로 칭하는 카메라이다. 카메라(156')는 바람직하게는 2 메가(mega) 픽셀들 또는 그 초과의 해상도(resolution)를 가지며, 로터가 이미지 블러링(blurring) 없이 1000 RPM 이하로 회전하면서 회전하는 1 열 로터 블레이드들의 개별 이미지들을 포착하기에 충분히 높은 프레임 속도를 갖는다. 적절한 카메라는 미국 매사츄세츠 빌레리카(Billerica, Massachusetts, USA)에 소재하는 Teledyne DALSA로부터 입수가능한 지니 패밀리 카메라(Genie family camera)이다. 카메라(156')는 확대(magnification)를 위해 자동 또는 수동으로 조절될 수 있는 줌 포커스 구동부(zoom focus drive)(157')를 포함한다. 바람직하게는, 검사 시스템(60)은 카메라 대물 렌즈(objective lens)(157")와 FOV 내의 해당 피사체 사이에 광섬유 파이프(fiber optic pipe)들 또는 시야 윈도우(viewing window)들과 같은 광학 하드웨어를 갖지 않아, 회전 블레이드 포착된 이미지 블러링의 가능성이 적게 더 많은 광 광자(light photon)들을 포착한다. 카메라(156') 시계(FOV:field of view)는 카메라 헤드(66') 중심 축에 평행하게 배향된다. 대안으로, FOV는 예컨대 프리즘을 활용함으로써 또는 바람직하게는 카메라 및 그의 대물 렌즈(157")를 물리적으로 재배향시킴으로써 카메라 헤드(66') 중심 축에 대해 임의의 소망하는 위치로 재배향될 수 있다. 단일 카메라가 도 21 및 도 22에 도시되어 있지만, 다중 카메라들이 도 13 내지 도 15의 카메라 헤드(66)에 도시된 바와 같이 카메라 헤드(66')에 장착될 수 있다.The camera 156 'is preferably a camera that is referred to as a "full frame" and "global shutter" that simultaneously captures images of all camera pixels simultaneously or virtually simultaneously. The camera 156 'preferably has a resolution of 2 megapixels or greater, and the individual of the one-column rotor blades that rotates while the rotor rotates below 1000 RPM without image blurring And has a frame rate sufficiently high to capture images. A suitable camera is a Genie family camera available from Teledyne DALSA of Billerica, Massachusetts, USA. The camera 156 'includes a zoom focus drive 157' that can be automatically or manually adjusted for magnification. Preferably, the inspection system 60 has optical hardware, such as fiber optic pipes or viewing windows, between the camera objective lens 157 "and the corresponding subject in the FOV Camera 156 'The field of view (FOV) is parallel to the center axis of the camera head 66'. The camera 156 ' The FOV can be moved to any desired position relative to the central axis of the camera head 66 'by, for example, utilizing a prism or, preferably, physically reorienting the camera and its objective lens 157 " . Although a single camera is shown in Figs. 21 and 22, multiple cameras may be mounted to the camera head 66 'as shown in the camera head 66 of Figs. 13-15.

도 21 및 도 22의 검사기(60) 실시예는, 터빈 내에서 검사기 삽입 중 그리고/또는 검사 절차 중 카메라(156') FOV를 조명하도록 카메라 헤드(66') 중심축과 동축으로 장착되는 LED 라이트(light)(162' 및 164')의 쌍들을 포함하는 것으로 도시된 조명 시스템을 갖는다. LED 라이트(162' 및 164')들은 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이 카메라 헤드(66') 중심 축에 대해 횡방향을 포함하는 임의의 소망하는 방향으로 배향될 수 있다.The embodiment of the tester 60 of Figures 21 and 22 includes an LED light (not shown) mounted coaxially with the camera head 66 'central axis to illuminate the camera 156' FOV during inserter insertion and / lt; / RTI > has an illumination system shown as including pairs of light (162 'and 164'). The LED lights 162 'and 164' may be oriented in any desired direction including the transverse direction with respect to the central axis of the camera head 66 'as shown in FIGS. 13-15.

검사기(60)(카메라 헤드 실시예(66 또는 66')들 중 어느 하나를 활용함)는, 바람직하게는, 냉각 공기 라인(170) 및 가압된 냉각 공기원(172)(예컨대, 압축된 공기)에 의해 외부적으로 냉각되며, 도 15에서 개략적으로 도시된다. 장비로부터 멀리 열을 전달하기 위해 냉각 공기가 검사기(60)를 통과하고, 여기서 냉각 공기는 카메라 포트(90, 92)들, 프리즘(160), 카메라(156, 158)들 주위 및 LED(162, 164)들과 같은 검사기 외부 표면 내의 갭(gap)들을 통하여 배출된다. 이러한 갭들은 냉각 공기 배출 포트들로서 효과적으로 기능한다. 냉각 공기를 배출하는 다양한 냉각 포트들은 검사기(60)로부터 열을 전달하는 것을 돕고, 완전히 냉각되지 않은 터빈(30) 내부 온도보다 비교적 더 차가운 카메라 헤드(88) 주위의 열 배리어(thermal barrier)를 생성하는 것을 돕는다. 이러한 방식으로, 검사기(60)는 터빈이 주위 공기 온도로 냉각되기 이전에 많은 시간 동안 여전히 고온인 정지된(shut-down) 터빈 안으로 삽입될 수 있다. 이러한 방식으로, 공지된 검사 시스템들에 의해 허용 가능했던 것보다 많은 시간(그리고, 가능하게는 여러 날) 더 이르게, 검사가 개시될 수 있다. 이러한 방식으로, 검사 프로세스가 개시될 수 있고, 과거에 가능했던 것보다 터빈 서비스 주기(turbine service period) 내에서 더 일찍 완료되며, 가능하게는 전체 보수 사이클 시간을 감소시킨다. The tester 60 (utilizing either of the camera head embodiments 66 or 66 ') preferably includes a cooling air line 170 and a pressurized cooling air source 172 ), Which is schematically shown in Fig. Cooling air passes through the tester 60 to transfer heat away from the equipment where cooling air flows through the camera ports 90 and 92, the prism 160, the cameras 156 and 158, 164 through the gaps in the outer surface of the tester. These gaps effectively function as cooling air exhaust ports. The various cooling ports for venting cooling air help to transfer heat from the tester 60 and create a thermal barrier around the camera head 88 that is relatively cooler than the internal temperature of the turbine 30 that is not fully cooled . In this manner, the tester 60 can be inserted into a shut-down turbine that is still hot for a number of hours before the turbine is cooled to ambient air temperature. In this way, inspection can be initiated more time (and possibly several days) than was acceptable by known inspection systems. In this manner, the inspection process can be initiated and completed earlier in the turbine service period than was possible in the past, possibly reducing the overall repair cycle time.

카메라 검사기 제어 및 작동Camera Inspector Control and Operation

그의 5 개의 운동 자유도를 따라 위치 설정하는 검사기(60)는 5 개의 이전에 설명된 정밀 운동 제어 서보 모터[104(Ω), 110(T), 134(θ), 124(Φ), 및 140(E)]들을 활성시킴으로써(energizing) 달성된다. 서보 모터들은 공지된 운동 제어 시스템의 제어 장치에 의한 사용을 위해 모터 위치 정보 피드백(motor position information feedback)을 제공하는 연관된 엔코더(encoder)들을 갖는다. 도 16은 도 13 내지 도 15의 카메라 헤드(66)에 의해 활용되는 예시적인 운동 제어 시스템의 블록도이다. 도 21 및 도 22의 카메라 헤드(66')를 위한 대응하는 블록도가 도 23에 도시된다. 도 16 및 도 23 양자 모두에서, 공통 구성요소들 및 기능은 동일한 도면 부호로 나타내고 하기 공통 작동 설명을 포함한다. 이전에 설명된 검사기(60) 하드웨어는, 파선(60)에 의해 표시되었고, 또한 파선에 의해 표시된 콘트롤 박스(180)와 다중 경로 케이블(192) 및 개별 카메라 케이블들과 같은 공지된 통신 경로(communication pathway)들에 의해 통신한다.The tester 60 positioning along its five kinematic degrees of freedom comprises five previously described precision motion control servomotors 104 (), 110 (T), 134 (), 124 () E). ≪ / RTI > Servo motors have associated encoders that provide motor position information feedback for use by a controller of a known motion control system. Figure 16 is a block diagram of an exemplary motion control system utilized by the camera head 66 of Figures 13-15. A corresponding block diagram for the camera head 66 'of Figs. 21 and 22 is shown in Fig. In both FIG. 16 and FIG. 23, common components and functions are denoted by the same reference numerals and include common operation descriptions. The previously described tester 60 hardware is represented by the dashed line 60 and includes a control box 180 indicated by dashed lines and a known communication path such as a multipath cable 192 and individual camera cables pathways.

도 16 및 도 23의 실시예들 중 어느 하나의 실시예에서, 콘트롤 박스(180)는 운동 제어 장치(186) 및 운동 제어 장치 모터 구동부(188)에 전력을 공급하기 위한 제 1 및 제 2 전력 공급 장치(182, 184)들을 포함한다. 모든 구성요소(182 내지 188)들은 산업용 운동 제어 시스템들에 사용되는 공지된 설계이다. 운동 제어 장치(186)는 검사기(60) 서보 모터[104(Ω), 110(T), 134(θ), 124(Φ), 및 140(E)]들을 활성화시키고 역전시키기(reversing) 위해 운동 제어 장치 모터 구동부(188)에 명령들을 지시한다. 간결함을 위해, 이러한 모든 모터들은 "서보 모터들"로서 집합적으로 참조된다. 각각의 서보 모터들은 그 각각의 운동 범위 내의 검사기 위치를 나타내는 엔코더 신호들을 발생하는 연관된 엔코더들을 갖는다. 예컨대, 서보 모터(104)와 연관된 엔코더는 연장 튜브 부분(62)의 총 회전 위치(Ω)를 나타내는 회전 위치 신호를 발생한다. 각각의 엔코더로부터의 위치 신호 정보는 운동 제어 장치(186)에 의해 억세스된다. 운동 제어 장치(186)는 검사기(60) 공간 위치에 의한 각각의 모터 엔코더 신호들과 상호 관련한다. 디지털 광 제어 장치(digital light controller)(190)는 LED(162, 164 또는 162', 164')들, 조명 출력 및 온(on)/오프(off)(적용가능하다면, 스트로브 기능을 포함)를 제어하고, 운동 제어 장치(186) 및 호스트 제어 장치(host controller)(200)와 통신한다. 운동 제어 장치(186)는 또한 검사기(60) 안으로의 그리고 이를 통한 냉각 공기 유동, 예컨대 냉각 포트(174)로부터의 유량을 제어한다.16 and 23, the control box 180 includes first and second electric power for supplying power to the motion control device 186 and the motion controller motor drive 188. In one embodiment, Supply devices 182 and 184, respectively. All components 182 through 188 are known designs used in industrial motion control systems. The motion controller 186 controls the motion of the tester 60 to activate and reverse the servomotors 104 (?), 110 (T), 134 (?), 124 (?), And 140 And instructs the control unit motor driving unit 188 to execute the commands. For the sake of brevity, all of these motors are collectively referred to as "servo motors ". Each servo motor has associated encoders that generate encoder signals indicative of a tester position within its respective motion range. For example, the encoder associated with the servomotor 104 generates a rotational position signal indicative of the total rotational position [Omega] of the extension tube portion 62. [ Position signal information from each encoder is accessed by motion controller 186. The motion control device 186 correlates each motor encoder signal by the tester 60 spatial position. A digital light controller 190 may include LEDs 162, 164 or 162 ', 164', a light output and an on / off (including a strobe function, if applicable) And communicates with the motion controller 186 and the host controller 200. The motion control device 186 also controls the flow rate of cooling air flow into and out of the tester 60, e.g., from the cooling port 174.

도 16 및 도 23의 실시예들에서, 운동 제어 장치(186)는 선택적인 무선 통신 가능부(194)를 갖는다. 예컨대 이더넷 프로토콜(Ethernet protocol)에 따르는 통신 신호들을 전달하는 케이블인, 하드웨어 내장형(hardwired) 데이터 경로(198)는 호스트(host) 제어 장치(200)와 통신한다. 예시적인 호스트 제어 장치(200)는 내부 메모리(memory) 용량 그리고 요구된다면 외부 메모리(202)를 구비한 개인용 컴퓨터이다. 도 16 및 도 23의 실시예들에서, 호스트 제어 장치 컴퓨터(200)는 처리될 수 있는 카메라(156)(USB 카메라 1), 카메라(158)(USB 카메라 2) 및 카메라(156')/카메라 포커스(157')로부터 이미지 데이터를 수용하고 처리한다. 호스트 제어 장치 컴퓨터(200)는 또한 카메라들의 작동을 제어한다.In the embodiments of Figures 16 and 23, the motion control device 186 has an optional wireless communicatable portion 194. For example, a hardwired data path 198, which is a cable carrying communication signals conforming to the Ethernet protocol, communicates with the host controller 200. Exemplary host control device 200 is a personal computer with internal memory capacity and, if desired, external memory 202. In the embodiments of Figures 16 and 23, the host controller computer 200 includes a camera 156 (USB camera 1), a camera 158 (USB camera 2) and a camera 156 '/ camera And receives and processes image data from focus 157 '. The host control unit computer 200 also controls the operation of the cameras.

풀 프레임 또는 글로벌 셔터(156') 카메라에 대해, 호스트 제어 장치 컴퓨터는 또한 가스 터빈(30) 속도 감지 시스템으로부터 터빈 RPM 회전 속도 정보(γ)를 수신하여, 카메라 이미지 포착 속도 및 LED 라이트(162' 또는 164')들이 상당한 이미지 블러링(blurring) 없이 단일 검사 FOV로부터 복수 개의 1 열 터빈 블레이드들을 이미지화하도록 터빈 회전 속도와 조합하여 펄스식/스트로브식으로 된다(pulsed/strobed). 블레이드 검사를 회전시키는 동안 스트로브 라이팅 시퀀스를 활용하는것, 보다 유리하게는 풀 프레임 글로벌 셔터 카메라 및 카메라(156') 대물 렌즈(157')와 FOV 내의 해당 검사 피사체 사이의 광학적으로 장애물이 없는 직접 뷰(view)는, 스트로브 라이팅 시퀀스 없이 가능한 더 높은 터빈 RPM 이미지 포착(예컨대, 대략 1000 RPM 이하)을 용이하게 한다. 조명 시스템은, 또한 터빈 로터 회전 속도에 관계없이 조명 강도 및 지속기간을 바꿈으로써 카메라 시계를 또한 선택적으로 조명한다. 호스트 제어 장치 컴퓨터(200)는 메모리(202)에 원본의 또는 처리된 이미지 데이터를 파일 보관하거나 다른 방식으로 저장할 수 있다. 검사기(60)는 HMI 조이스틱(joystick; 204) 및/또는 HMI 시야/터치 스크린(touch screen)(206)과 같은 인간 명령 및 제어 하에서 위치 설정될 수 있다. 카메라(156, 156' 및 158)들로부터의 이미지들은 HMI 시야 스크린(206)에 의해 볼 수 있다. For a full-frame or global shutter 156 'camera, the host controller computer also receives turbine RPM rotational speed information y from the gas turbine 30 velocity sensing system to determine the camera image acquisition rate and LED light 162' Or 164 'are pulsed / strobed in combination with the turbine rotational speed to image a plurality of one-column turbine blades from a single inspection FOV without significant image blurring. Utilize the strobe lighting sequence during rotation of the blade inspection, more advantageously a full-frame global shutter camera and camera 156 ', an optically unobstructed direct view (') between the objective lens 157 ' view facilitates the acquisition of higher turbine RPM images (e.g., less than about 1000 RPM), possibly without a strobe lighting sequence. The illumination system also selectively illuminates the camera clock by changing illumination intensity and duration, regardless of the turbine rotor rotational speed. The host control unit computer 200 may store or otherwise store the original or processed image data in the memory 202. The tester 60 may be positioned under human command and control, such as an HMI joystick 204 and / or an HMI view / touch screen 206. Images from the cameras 156, 156 'and 158 can be viewed by the HMI field of view screen 206.

선택적으로 컴퓨터(200)는 예컨대 다른 컴퓨터들과 통신하기 위해 무선 통신 가능부를 가질 수 있으며, 이는 HMI를 갖춘 태블릿 컴퓨터(210)를 포함한다. 도 17은 카메라 1 이미지 디스플레이(display)(212), 카메라 2 이미지 디스플레이(214), 탐침 위치 정보 디스플레이(216) 및 검사기(60) 위치들을 조작하기 위한 HMI 제어 인터페이스(218)를 포함하는 예시적인 태블릿 컴퓨터 HMI 디스플레이 스크린을 도시한다. 태블릿 컴퓨터(210)는 호스트 제어 장치 컴퓨터(200)를 통하여 통신할 필요 없이, 운동 제어 장치(186)와 직접 통신 가능부를 가질 수 있다. 태블릿 컴퓨터 HMI(210)는 또한 도 23에 도시된 검사기 실시예(60)에 의해 활용될 수 있다.Optionally, the computer 200 may have a wireless communicable portion, for example, to communicate with other computers, including a tablet computer 210 with an HMI. 17 is an exemplary illustration of a camera 1 image display 212 including a camera 1 image display 212, a camera 2 image display 214, a probe position information display 216 and an HMI control interface 218 for manipulating tester 60 positions. Tablet computer HMI display screen. The tablet computer 210 may have a portion capable of directly communicating with the exercise control device 186 without having to communicate through the host control device computer 200. [ The tablet computer HMI 210 may also be utilized by the tester embodiment 60 shown in FIG.

블레이드/베인 검사기Blade / Vane Inspector

블레이드/베인 검사기(220) 실시예가 도 18 내지 도 20에 도시된다. 이 실시예는 가스 터빈(30) 터빈 섹션(38)의 한계들 내의 회전 블레이드들과 고정 베인들 사이의 열들 사이의 검사를 위해 특히 적절하다. 도 18은 각각의 1 열의 검사 포트(50)와 2 열의 검사 포트(52)에 각각 장착되는 한 쌍의 검사기(220)들을 도시한다. 하지만, 검사 팀의 재량에 따라, 단일 검사기(220)가 선택된 검사 포트에 장착될 수 있거나 2 개 초과의 검사기(220)들이 검사 과정 동안 동시적으로 터빈(30)에 장착될 수 있다. 유사하게, 검사 팀은 그의 재량으로 또한 임의의 검사 과정에서 검사기(220) 실시예와 함께 또는 검사기(220) 실시예 없이 하나 또는 그 초과의 검사기(60) 실시예들을 또한 동시적으로 작동시킬 수 있다.
An embodiment of the blade / vane tester 220 is shown in Figures 18-20. This embodiment is particularly suitable for inspection between the rotating blades within the limits of the gas turbine 30 turbine section 38 and the rows between the fixed vanes. 18 shows a pair of inspectors 220 mounted on each of the inspection ports 50 in one row and the inspection ports 52 in two columns. However, at the discretion of the inspection team, a single tester 220 may be mounted on the selected test port, or more than two tester 220 may be mounted on the turbine 30 simultaneously during the inspection process. Similarly, the inspection team may at the same time also operate one or more tester 60 embodiments simultaneously with or without the tester 220 embodiment in any inspection process have.

도 19 및 도 20에 도시된 것과 같이, 검사기(220) 실시예는 장착 플랜지(mounting flange)(222)에 의해 가스 터빈 검사 포트(여기서 1 열의 검사 포트(50))에 장착된다. 연관된 서보 모터 및 엔코더를 구비한 선형 구동부(224)는 신축 자재식 연장 위치 운동 자유도(T)로 검사기를 병진운동시킨다. 연관된 서보 모터 및 엔코더를 구비한 회전 구동부(226)는 카메라 회전/팬 운동 자유도(θ)로 검사기를 회전시킨다. 보어 기기(228)는 선형 구동부(224) 및 회전 구동부(226)에 기계적으로 커플링되고, 그의 시계(FOV:field of view) 내에서 포착하는 카메라 헤드(230)를 갖는다. 카메라 헤드(230)는 피봇팅 프리즘(pivoting prism)(232)을 포함하며 그의 관절결합 운동 자유도(Φ)로의 운동은 연관된 서보 모터 및 엔코더에 의해 부여된다. 보어 기기(228)는 공지된 구조이며 광섬유 렌즈(234)들 및 조명을 비추고 카메라 헤드 시계 내의 이미지들을 카메라(336)로 전달하는 보조 외부 라이팅(도시되지 않음)을 포함한다. 카메라(236)는 도 16에 도시된 것과 같이, 운동 제어 시스템에 커플링되는 오토 포커싱 USB 카메라일 수 있다. 검사기(220)의 그 운동 자유도(Φ, θ 및 T)들을 따른 일반적인 운동 제어 및 위치 설정 및 카메라 이미지 포착은 검사기 실시예(50)에 대하여 이전에 설명된 것과 같이 수행된다. 19 and 20, the tester 220 embodiment is mounted on a gas turbine test port (here, one row of test ports 50) by a mounting flange 222. As shown in FIG. The linear drive 224 with associated servomotor and encoder translates the tester to a telescopic extended position motion degree of freedom (T). The rotary drive 226 with associated servo motor and encoder rotates the tester with the degree of freedom of camera rotation / pan motion ([theta]). The bore device 228 has a camera head 230 that is mechanically coupled to the linear drive 224 and rotation drive 226 and captures within its field of view (FOV). The camera head 230 includes a pivoting prism 232 and motion to its articulation degree of freedom phi is imparted by the associated servo motor and encoder. The bore device 228 includes a known structure and auxiliary exterior lighting (not shown) that illuminates the optical fiber lenses 234 and the illumination and transmits the images in the camera head clock to the camera 336. The camera 236 may be an auto-focusing USB camera coupled to the motion control system, as shown in FIG. General motion control and positioning and camera image acquisition along the motion degrees of freedom (?,?, And T) of the tester 220 are performed as previously described for the tester embodiment 50.

검사기(220)는 터빈 섹션(30)이 여전히 최대 대략 150 ℃의 상승된 온도를 가질 때 터빈(30) 냉각 단계 내의 검사를 위한 외부 냉각 시스템을 포함한다. 검사기 실시예(50)에 대하여 설명되었던 것과 같이, 냉각 시스템은 카메라 헤드(230) 주위와 같은, 하나 또는 그 초과의 기능적 냉각 공기 배출 포트들을 통하여 냉각 공기원으로부터 얻어지는 냉각 공기를 방출하는 보어 검사기(228)에 평행하게 또는 그 내부에 이어진(running) 공기 라인(170)을 포함한다.
The tester 220 includes an external cooling system for testing within the turbine 30 cooling stage when the turbine section 30 still has an elevated temperature of up to about 150 degrees Celsius. As described for the inspector embodiment 50, the cooling system includes a bore tester (not shown) that emits cooling air from a source of cooling air through one or more functional cooling air exhaust ports, such as around the camera head 230 228 and an air line 170 running parallel thereto or inside thereof.

블레이드/베인 검사기(220) 실시예의 3 개의 운동 자유도(Φ, θ 및 T)들은 터빈 로터가 터닝 기어 모드로 스피닝(spinning)하는 동안 주어진 열 내의 모든 회전 터빈 블레이드들의 리딩 또는 트레일링(trailing) 측들의 완전한 이미지들을 얻기에 충분하다. 예컨대, 도 18에서 1 열의 터빈 블레이드(44)들의 각각의 리딩 측은 검사 포트(50)에 위치되는 검사기(220)에 의해 검사될 수 있다. 카메라 헤드(230) 시계 내에서 각각의 개별 블레이드가 회전함에 따라, 그의 이미지는 연관된 제어 시스템에 의해 포착된다. 부분적인 또는 전체의 일련의 블레이드 이미지들은 터빈(30)이 터닝 기어 모드에 있는 동안 단일 로터(40)의 회전 동안에 얻어질 수 있다. 단일 카메라 헤드(230) 시계는 터빈 블레이드의 해당 구역의 전체의 반경 방향 길이를 포착하지는 않을 것이다. 카메라 헤드 기울기 각도(Φ)를 재위치 설정하거나 T 자유도를 따라 보어 검사기(228)를 삽입/수축함으로써, 카메라 시계는 블레이드 또는 베인 길이를 따라 반경 방향으로 재위치 설정될 수 있다. 상이한 블레이드/베인의 반경 방향 위치들에서 포착된 이미지들은 전체 블레이드의 전체 이미지를 생성하기 위해 조합될 수 있다. 유사하게, 1 열 내의 각각의 블레이드(44)의 트레일링 에지의 이미지는 리딩 에지들에 대하여 행해졌던 것과 같이, 터빈 검사 포트(52) 내에 검사기(220)를 위치 설정함으로써 포착될 수 있다.The three degrees of freedom ([Phi], [theta] and T) of the blade / vane tester 220 embodiment can be used to determine the leading or trailing of all the rotating turbine blades in a given row while the turbine rotor is spinning into a turning gear mode. It is enough to get complete images of the sides. For example, each leading side of each row of turbine blades 44 in FIG. 18 may be inspected by a tester 220 located at the inspection port 50. As each individual blade rotates within the camera head 230 clock, its image is captured by the associated control system. A partial or full series of blade images may be obtained during rotation of the single rotor 40 while the turbine 30 is in the turning gear mode. The single camera head 230 clock will not capture the entire radial length of the corresponding section of the turbine blade. By repositioning the camera head tilt angle phi or inserting / retracting the bore tester 228 along the T degrees of freedom, the camera clock can be repositioned radially along the blade or vane length. The images captured at the radial positions of the different blades / vanes may be combined to produce an overall image of the entire blade. Similarly, an image of the trailing edge of each blade 44 within a row can be captured by positioning the tester 220 within the turbine inspection port 52, as was done for the leading edges.

예시적인 터빈 검사 과정들Exemplary turbine test procedures

본원에 설명된 일부 카메라 검사 시스템 실시예들은, 인간 개입 없이 가스 터빈과 같은 터빈의 해당 구역에 대한 검사 카메라 시계의 자동 위치 설정 및 이미지 포착 능력을 제공한다. 검사기 위치 설정 시퀀스 정보가 시스템에 제공된 후에, 그 후의 검사들은 상이한 검사 팀들에 의해 이들의 개별 검사기 위치 설정 스킬 또는 검사 속도와 관계없이 반복 가능하다. 자동화 검사들은 공지된 검사 과정들과 비교할 때 인간 생성 에러(human-created error)들의 더 적은 가능성을 가지고, 더 신속하게 완료될 수 있다. 본 발명의 검사 방법들의 추가의 설명은 예시적인 산업용 가스 터빈의 검사를 참조할 것이다.Some camera inspection system embodiments described herein provide for automatic positioning and image capture capability of the inspection camera clock for that area of the turbine, such as a gas turbine, without human intervention. After the inspector location setting sequence information is provided to the system, subsequent examinations are repeatable by different inspection teams regardless of their individual inspector positioning skills or inspection speed. Automated tests can be completed more quickly, with less possibility of human-created errors when compared to known testing procedures. A further description of the inspection methods of the present invention will be referred to the inspection of an exemplary industrial gas turbine.

자동 검사기 위치 설정 시퀀스 정보는 선택된 검사 포트에 본원에 설명된 검사기 실시예를 설치하고 모든 제어된 운동들을 초기화된 또는 "시작" 위치로 배향함으로써 얻어질 수 있다. 인간 검사자는, 예컨대 제어 시스템 제어 장치들/호스트 컴퓨터 중 하나 또는 양쪽 내에 기록되는 터빈 내의 안내된 경로를 통하여 조이스틱 또는 터치 스크린 패드(touch screen pad)의 사용에 의한 제어 시스템 HMI를 통해 검사기를 가이드(guide)한다. 안내 경로(navigation path)는 터빈 내부 구성요소들과 검사기의 바람직하지 않은 충돌을 야기하지 않으면서 해당 구역 내의 검사기 카메라 헤드 시계를 배향하도록 선택된다. The automatic tester location setup sequence information may be obtained by installing the tester embodiment described herein on a selected test port and orienting all controlled motions to an initialized or "start" position. The human inspector can guide the inspector through the control system HMI by the use of a joystick or touch screen pad through a guided path in the turbine, e.g., recorded in one or both of the control system control devices / guide. The navigation path is selected to orient the tester camera head clock within the zone without causing undesirable collisions of the tester internal components with the tester.

자동 검사기 위치 설정 실시예들에서, 제어 시스템은 초기에 인간에 의해 제어된 검사로부터의 안내 경로 정보를 보유하고 그 후에 동일한 터빈 또는 동일한 내부 구조를 갖는 다른 터빈들의 나중의 검사 사이클들에 대해 자동으로 검사기 위치 설정 시퀀스를 반복할 수 있다. 예컨대, 안내 경로 시퀀스는 단일 테스트 터빈 상에서 수행될 수 있고 시퀀스는 이 장소에 위치되는 동일한 구조의 가스 터빈을 검사하는 검사 팀들에 의한 사용을 위해서 다른 원격 장소들로 통신될 수 있다. 현장에서, 검사 팀은 다른 가스 터빈이 원래의 가스 터빈으로부터 내부 구조에서 편차(variation)들을 가질 수 있는지에 관심을 가질 수 있다. 현장의 팀은 검사를 수행하기 위해 현장의 설치 터빈을 위해 요구되는 임의의 경로 변동들을 수용하기 위해 국부적으로 중단하면서, 저장된 안내 경로를 개별적으로 단계적으로 리뷰할 수 있거나, 현장 위치 터빈 전용의 새로운 안내 경로를 프로그램(program)하도록 선택할 수 있다.In the automatic tester location setting embodiments, the control system initially maintains the guided path information from a human controlled survey and then automatically acquires guidance path information for later inspection cycles of the same turbine or other turbines having the same internal structure The checker positioning sequence can be repeated. For example, the guiding path sequence may be performed on a single test turbine and the sequence may be communicated to other remote locations for use by inspection teams that inspect gas turbines of the same structure located at this location. In the field, the inspection team may be interested in whether other gas turbines can have variations in the internal structure from the original gas turbine. The field team can review the stored guided paths individually and step-by-step, locally to accommodate any path variations required for on-site installation turbines to perform inspections, You can choose to program the path.

안내 경로들은 대안적으로 인간 검사자가 모의 터빈 내의 안내 경로를 모의 실험하고 그리고 실제 터빈 검사들에서의 그 후의 사용을 위한 경로를 기록함으로써 가상 공간에서 결정될 수 있다. 다른 대안으로서, 검사기 검사 모의 프로그램이 인간 검사자에 의한 리뷰 및 승인을 위해 제안된 검사 안내 경로를 제조할 수 있다.
The guiding paths may alternatively be determined in the virtual space by simulating the guiding path in the simulated turbine and recording the path for subsequent use in actual turbine checks. Alternatively, a tester test simulation program may produce a proposed test guide path for review and approval by a human tester.

안내 경로 시퀀스는 해당하는 하나의 위치로부터 해당하는 다른 위치로 카메라 헤드 시계를 이동시킬 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 검사기는 연소기 노즐 포트(36)에 부착될 수 있고, 이 때에 검사 시스템은 조명 시스템으로부터 정상 상태 라이팅 조명의 도움에 의해, 연소기 및 트랜지션 내의 내부 구성요소들의 이미지들을 포착하고 기록하며, 이후 1 열 베인들의 리딩 에지를 이동시켜 그의 이미지들을 취할 수 있다. 1 열 블레이드 리딩 에지 이미지가 요망되면, 검사기(60) 카메라 헤드는 이러한 베인들 사이를 통과하고 이러한 베인들을 통해 연장할 수 있다. 대안으로, 1 열 블레이드 리딩 에지 이미지를 실행하면, 카메라 헤드는, 카메라 FOV가 운동 축(φ)을 따라 관절결합 조인트(82)를 관절결합함으로써 시프트(shift)되는 경우에, 1 열 베인들의 리딩 에지 외부측 트랜지션에 유지될 수 있다. 이러한 관절결합 시프팅(shifting)은, 검사기(60)가 재위치 설정된 카메라 FOV 내에서 1 열 블레이드들의 리딩 에지를 검사하고 이들의 이미지들을 포착하는 것을 허용할 것이다. 터빈이 터닝 기어 모드 또는 다르게는 대략 1000 RPM 이하로 회전한다면, 조명 시스템 라이트들로부터 스트로브 조명과 함께 카메라 헤드(66') 실시예는 단일 로터 회전 중 각각의 블레이드에 대해 동일한 이미지를 순차적으로 기록할 수 있다.The guide path sequence may move the camera head clock from one corresponding position to another corresponding position. For example, as shown in FIG. 4, a tester may be attached to the combustor nozzle port 36, at which time the inspection system may detect an image of internal components in the combustor and transition, with the aid of steady state lighting illumination from the illumination system Capturing and recording them, and then moving the leading edge of one row vanes to take their images. If a one-column blade leading edge image is desired, the tester 60 camera head can pass between these vanes and extend through these vanes. Alternatively, when performing a one-column blade leading edge image, the camera head may be positioned such that when the camera FOV is shifted by articulating the articulation joint 82 along the axis of motion phi, And can be maintained at the edge outer edge transition. This articulating shifting will allow the tester 60 to inspect the leading edge of the first row blades within the repositioned camera FOV and to capture their images. If the turbine rotates in a turning gear mode or alternatively under about 1000 RPM, the camera head 66 'embodiment with strobe lighting from the illumination system lights sequentially records the same image for each blade during a single rotor rotation .

안내 경로 위치에 있을 때, 카메라 헤드 실시예(66 또는 66')들은, 동일한 기준 지점으로부터 상이한 카메라 시계들로부터 이미지 정보를 얻도록 재위치 설정될 수 있다. 동일한 기준 지점으로부터 취해진 다양한 이미지들은 구조 요소들의 복합 또는 "봉합형(stitched)" 뷰(view)를 얻기 위해, 또는 터빈 내측의 임의의 또는 모든 부분들의 가상 "시찰(tour)"을 위해 조합될 수 있다.
When in the guiding path position, the camera head embodiments 66 or 66 'can be repositioned to obtain image information from different camera clocks from the same reference point. Various images taken from the same reference point can be combined to obtain a composite or "stitched" view of the structural elements, or for a virtual "tour" of any or all parts of the interior of the turbine have.

하나의 위치로부터 다른 위치로 검사기 카메라 헤드 시계를 이동시키는 것 외에, 고정 카메라 헤드의 시계 내로 해당 터빈 구성요소 구역들을 이동시키는 것이 또한 가능하다. 예컨대, 블레이드와 베인 열들 사이에 또는 1 열 블레이드들의 리딩 에지에 삽입되는 검사기는, 터빈이 터닝 기어 모드에 있든지 또는 작업자가 완전히 멈춘 터빈 로터의 각각의 블레이드를 순차적으로(sequentially) 카메라 헤드 앞에 수동으로 "마주하게(bump)" 하든지 간에, 카메라 시계 내에서 회전하는 각각의 블레이드의 이미지를 포착할 수 있다.
In addition to moving the tester camera head clock from one position to another, it is also possible to move the corresponding turbine component sections into the clock of the fixed camera head. For example, a tester inserted between the rows of blades and vanes or on the leading edge of one row of blades may be configured to manually couple each blade of the turbine rotor, either in the turning gear mode, , It is possible to capture an image of each blade rotating within the camera's clock.

본 발명의 교시들을 포함하는 다양한 실시예들이 본원에서 상세하게 도시되고 설명되어 있지만, 당업자는 여전히 이러한 교시들을 포함하는 다른 변화된 실시예들을 쉽게 고안할 수 있다. 예컨대, 터빈 내부 구성요소의 "광학 이미지들"은 가시광 스펙트럼(spectrum)에서 또는 적외선 스펙트럼에서 얻어질 수 있다. 검사기 운동 자유도들은 서보 모터[104(Ω), 110(Τ), 134(θ), 124(Φ), 및 140(Ε)]들에 의해 가능한 이러한 예시적인 운동들로 제한될 필요는 없다. 검사기 운동은 서보 모터들에 의해 부여될 필요는 없으며, 공지된 대안적인 공압 또는 다른 운동 제어 시스템들을 포함할 수 있다. 유사하게, 검사 시스템 카메라들은, 이들의 내부 구조 또는 작동에 관계없이, 로터가 1000 RPM 이하로 스피닝하면서 회전하는 터빈 블레이드들의 명확하고 희미하지 않은 이미지들의 포착을 용이하게 하도록 선택된다. While various embodiments including the teachings of the present invention have been shown and described in detail herein, those skilled in the art can readily devise other varied embodiments that still incorporate these teachings. For example, "optical images" of a turbine internal component may be obtained in a visible light spectrum or in an infrared spectrum. The tester motion degrees of freedom need not be limited to these exemplary motions possible by servomotors 104 (?), 110 (?), 134 (?), 124 (?), And 140 (E). The tester motion need not be provided by the servomotors and may include known alternative pneumatic or other motion control systems. Similarly, inspection system cameras are selected to facilitate capture of clear, non-blurred images of rotating turbine blades while the rotor spins below 1000 RPM, regardless of their internal structure or operation.

Claims (20)

터빈(turbine)의 내부 검사용 시스템(system)으로서,
터빈 검사 포트(turbine inspection port)로의 부착을 위한 베이스(base);
검사기(inspection scope)로서,
상기 베이스에 회전식으로 커플링되는(coupled) 선단부와 터빈 검사 포트 내 삽입을 위한 말단부; 상기 선단부와 상기 말단부 사이의 연장 부분; 및 대향하는 단부들인 제 1 조인트(joint) 단부 및 제 2 조인트 단부를 가지며 상기 제 1 조인트 단부가 상기 검사기의 말단부에 커플링되는, 관절결합 조인트;
를 갖고 중심 축을 한정하는 연장가능한 세장형 바디(extendable elongated body)를 구비하는 검사기;
시계(field of view)를 가지며 상기 관절결합 조인트의 제 2 조인트 단부에 커플링되는 카메라 헤드(camera head);
상기 검사기의 중심축을 중심으로 검사기를 회전시키기 위해 상기 검사기에 커플링되는 총 회전 구동부;
연장 부분을 병진 운동시키기 위해 상기 연장 부분에 커플링되는 검사기 연장 구동부;
상기 검사기의 중심 축에 대해 카메라 헤드 시계를 관절결합시키기 위해 카메라 헤드에 커플링되는 관절결합 구동부;
상기 카메라 헤드에 커플링되며, 시계 내의 이미지(image)를 포착하는 카메라(camera);
카메라 시계를 선택적으로 조명하기 위한 조명 시스템; 그리고
터빈 내에서 안내 경로를 따라 검사기 및 시계를 해당 내부 구역에 위치 설정할 뿐만 아니라 선택적으로 조명 시스템에 의해 카메라 시계를 선택적으로 조명하며 터빈 로터 회전 속도(turbine rotor rotational speed)에 대응하는 속도들로 카메라 이미지(camera image)들을 포착하기 위해서 총 회전 구동부, 검사기 연장 구동부, 관절결합 구동부, 카메라 및 조명 시스템에 커플링된 제어 시스템을 포함하는,
터빈의 내부 검사용 시스템.
A system for internal inspection of turbines,
A base for attachment to a turbine inspection port;
As an inspection scope,
A distal end rotatably coupled to the base and a distal end for insertion into the turbine inspection port; An extension between the distal end and the distal end; And a joint joint having a first joint end and a second joint end, the first joint end being coupled to the distal end of the tester, the first joint end being opposite ends and the second joint end being opposite ends;
A verifier having an extendable elongated body defining a central axis and having an elongated body;
A camera head having a field of view and coupled to a second joint end of the articulation joint;
A total rotation drive coupled to the tester for rotating the tester about a central axis of the tester;
A tester extension drive coupled to the extension to translate the extension;
An articulation drive coupled to the camera head for articulating a camera head clock with respect to a central axis of the tester;
A camera coupled to the camera head for capturing an image in the clock;
An illumination system for selectively illuminating a camera clock; And
Not only locates the tester and watch along the guiding path within the turbine in the corresponding inner zone but also optionally illuminates the camera's clock by means of an illumination system, and at a rate corresponding to the turbine rotor rotational speed, comprising a control system coupled to the total rotation drive, the tester extension drive, the articulation drive, the camera and the illumination system to capture camera images,
System for internal inspection of turbines.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 시스템은 안내 경로를 따라 복수 개의 해당 구역들에 시계를 자동으로 그리고 순차적으로 위치 설정하며 해당 구역들의 각자의 이미지들을 포착하는,
터빈의 내부 검사용 시스템.
The method according to claim 1,
The control system automatically and sequentially locates a clock in a plurality of corresponding zones along a guide path and captures images of respective ones of the zones,
System for internal inspection of turbines.
제 1 항에 있어서,
상기 조명 시스템은 추가적으로,
터빈 로터 회전 속도에 관계없이 조명 강도 및 지속 기간을 변화시킴으로써 카메라 시계를 선택적으로 조명할 수 있는,
터빈의 내부 검사용 시스템.
The method according to claim 1,
In addition,
It is possible to selectively illuminate the camera clock by varying illumination intensity and duration irrespective of the rotational speed of the turbine rotor,
System for internal inspection of turbines.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 시스템은 터빈 회전 속도 감지 시스템에 추가로 커플링되며, 상기 속도 감지 시스템으로부터 얻어진 터빈 로터 회전 속도 정보 시스템에 응답하여 조명 시스템을 선택적으로 조명하는,
터빈의 내부 검사용 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the control system is further coupled to a turbine rotational speed sensing system for selectively illuminating an illumination system in response to a turbine rotor rotational speed information system obtained from the speed sensing system,
System for internal inspection of turbines.
제 1 항에 있어서,
상기 터빈은 가스 터빈(gas turbine)이며; 상기 베이스는 연소기 파일럿 노즐 포트(combustor pilot nozzle port)에 커플링되고; 상기 카메라는 동시에 모든 카메라 픽셀 이미지(camera pixel image)들을 포착하는 글로벌 셔터(global shutter) 또는 풀 프레임(full frame) 카메라이고, 포착된 이미지들은 1 열(row) 베인(vane)들 또는 블레이드(blade)들의 것인,
터빈의 내부 검사용 시스템.
The method according to claim 1,
The turbine is a gas turbine; The base being coupled to a combustor pilot nozzle port; The camera is a global shutter or full frame camera that simultaneously captures all camera pixel images and the captured images are displayed in row vanes or blades ),
System for internal inspection of turbines.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 시스템에 의해 수행된 안내 경로는,
선택된 안내 경로를 따라 동일한 유형의 터빈 내에서 검사 시스템을 수동적으로 제어되게 위치설정하고, 상기 제어 시스템에 의한 후속 사용을 위해 상기 안내 경로를 기록하는 것;
선택된 안내 경로를 따라 동일한 유형의 가상 터빈 내에서 가상 검사 시스템(virtual inspection system)을 수동적으로 제어되게 모의(simulated) 위치설정하고, 상기 제어 시스템에 의한 후속 사용을 위해 상기 안내 경로를 기록하는 것; 또는
자동적으로 선택된 모의 안내 경로를 따라 동일한 유형의 가상 검사기 및 가상 발전 기계를 모의 위치설정하고, 상기 제어 시스템에 의한 후속 사용을 위해 상기 안내 경로를 기록하는 것
중 하나에 의해 판정되는,
터빈의 내부 검사용 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the guiding path performed by the control system comprises:
Locating the inspection system manually within the same type of turbine along the selected guided path and recording the guiding path for subsequent use by the control system;
Simulating a virtual inspection system in a virtual turbine of the same type along a selected guided path and manually recording the guided path for subsequent use by the control system; or
Simulating the same type of virtual tester and virtual power generation machine along an automatically selected simulated guided path and recording the guided path for subsequent use by the control system
≪ / RTI >
System for internal inspection of turbines.
제 1 항에 있어서,
상기 카메라 헤드에 커플링되며, 상기 카메라 헤드의 중심 축에 평행한 제 1 시계에서 이미지들을 포착할 수 있는 제 1 카메라; 및
상기 카메라 헤드에 커플링되며, 상기 카메라 헤드의 중심 축에 측방향으로 정렬된 제 2 시계에서 이미지들을 포착할 수 있는 제 2 카메라를 더 포함하는,
터빈의 내부 검사용 시스템.
The method according to claim 1,
A first camera coupled to the camera head and capable of capturing images in a first clock parallel to the central axis of the camera head; And
Further comprising a second camera coupled to the camera head and capable of capturing images in a second clock that is laterally aligned with a central axis of the camera head,
System for internal inspection of turbines.
가스 터빈의 내부 검사용 시스템으로서,
터빈 검사 포트로의 부착을 위한 베이스;
검사기(inspection scope)로서,
상기 베이스에 회전식으로 커플링되는 선단부와 터빈 검사 포트 내 삽입을 위한 말단부; 상기 선단부와 상기 말단부 사이의 연장 부분; 및 대향하는 단부들인 제 1 조인트 단부 및 제 2 조인트 단부를 가지며 상기 제 1 조인트 단부가 상기 검사기의 말단부에 커플링되는, 관절결합 조인트;를 갖고 중심 축을 한정하는 연장가능한 세장형 바디와
상기 관절결합 조인트의 제 2 조인트 단부에 커플링되며 카메라 헤드 신축 자재 부분(camera head telescoping portion)을 갖는 카메라 헤드 연장부와
상기 관절결합 조인트의 제 2 조인트 단부에 또한 커플링되는 카메라 헤드 회전/팬 조인트(camera head rotation/pan joint)
를 구비하는 검사기;
시계를 가지며 카메라 헤드 연장부 및 카메라 헤드 회전/팬 조인트에 커플링되는 카메라 헤드;
상기 검사기의 중심축을 중심으로 검사기를 회전시키기 위해 상기 검사기에 커플링되는 총 회전 구동부;
연장 부분을 병진 운동시키기 위해 상기 연장 부분에 커플링되는 검사기 연장 구동부;
상기 검사기의 중심 축에 대해 카메라 헤드 시계를 관절결합시키기 위해 카메라 헤드에 커플링되는 관절결합 구동부;
카메라 헤드 신축 자재 부분을 병진 운동시키기 위해 상기 카메라 헤드 신축 자재 부분에 커플링되는 카메라 헤드 연장 구동부;
카메라 헤드를 회전시키기 위해 상기 카메라 헤드에 커플링된 카메라 헤드 회전/팬 구동부;
상기 카메라 헤드에 커플링되며 시계 내의 이미지를 포착하는 카메라;
상기 카메라 헤드 시계를 선택적으로 조명하기 위한 조명 시스템; 그리고
터빈 내에서 안내 경로를 따라 검사기 및 시계를 해당 내부 구역에 위치 설정할 뿐만 아니라 조명 시스템에 의해 카메라 헤드 시계를 선택적으로 조명하며 터빈 로터 회전 속도에 대응하는 속도들로 카메라 이미지들을 포착하기 위해서 총 회전 구동부, 검사기 연장 구동부 및 관절결합 구동부, 카메라 및 조명 시스템에 커플링된 제어 시스템을 포함하는,
가스 터빈의 내부 검사용 시스템.
A system for internal inspection of a gas turbine,
A base for attachment to a turbine inspection port;
As an inspection scope,
A distal end rotatably coupled to the base and a distal end for insertion into the turbine inspection port; An extension between the distal end and the distal end; And an articulated joint having a first joint end and a second joint end, the first joint end being opposite ends and the first joint end being coupled to a distal end of the tester, the elongate body defining an axis,
A camera head extension coupled to the second joint end of the articulating joint and having a camera head telescoping portion,
A camera head rotation / pan joint coupled to the second joint end of the joint-
A tester;
A camera head having a clock and coupled to the camera head extension and the camera head rotation / fan joint;
A total rotation drive coupled to the tester for rotating the tester about a central axis of the tester;
A tester extension drive coupled to the extension to translate the extension;
An articulation drive coupled to the camera head for articulating a camera head clock with respect to a central axis of the tester;
A camera head extension driver coupled to the camera head telescopic material portion for translating the camera head telescopic material portion;
A camera head rotating / fan driving unit coupled to the camera head for rotating the camera head;
A camera coupled to the camera head and capturing an image within the clock;
An illumination system for selectively illuminating the camera head clock; And
In order to position the tester and clock along the guiding path within the turbine in the corresponding inner zone, as well as to selectively illuminate the camera head clock by the illumination system and to capture camera images at rates corresponding to the turbine rotor rotational speed, A tether extension drive and a joint drive, a camera, and a control system coupled to the illumination system.
Systems for internal inspection of gas turbines.
제 8 항에 있어서,
상기 제어 시스템은 터빈 회전 속도 감지 시스템에 추가로 커플링되며, 상기 속도 감지 시스템으로부터 얻어진 터빈 로터 회전 속도 정보 시스템에 응답하여 조명 시스템을 선택적으로 조명하는,
가스 터빈의 내부 검사용 시스템.
9. The method of claim 8,
Wherein the control system is further coupled to a turbine rotational speed sensing system for selectively illuminating an illumination system in response to a turbine rotor rotational speed information system obtained from the speed sensing system,
Systems for internal inspection of gas turbines.
제 9 항에 있어서,
상기 조명 시스템은 추가적으로
터빈 로터 회전 속도에 관계없이 조명 강도 및 지속 기간을 변화시킴으로써 카메라 시계를 선택적으로 조명할 수 있는,
가스 터빈의 내부 검사용 시스템.
10. The method of claim 9,
The illumination system may additionally
It is possible to selectively illuminate the camera clock by varying illumination intensity and duration irrespective of the rotational speed of the turbine rotor,
Systems for internal inspection of gas turbines.
제 8 항에 있어서,
상기 조명 시스템은 추가적으로
터빈 로터 회전 속도에 관계없이 조명 강도 및 지속 기간을 변화시킴으로써 카메라 시계를 추가로 선택적으로 조명할 수 있는,
가스 터빈의 내부 검사용 시스템.
9. The method of claim 8,
The illumination system may additionally
It is possible to further selectively illuminate the camera clock by varying the intensity and duration of the illumination regardless of the turbine rotor speed,
Systems for internal inspection of gas turbines.
제 8 항에 있어서,
상기 터빈은 가스 터빈이며; 상기 베이스는 연소기 파일럿 노즐 포트에 커플링되고; 상기 카메라는 동시에 모든 카메라 픽셀 이미지들을 포착하는 글로벌 셔터 또는 풀 프레임 카메라이고, 포착된 이미지들은 1 열 베인들 또는 블레이드들의 것인,
가스 터빈의 내부 검사용 시스템.
9. The method of claim 8,
The turbine is a gas turbine; The base being coupled to a combustor pilot nozzle port; Wherein the camera is a global shutter or full frame camera that simultaneously captures all camera pixel images and the captured images are one row vanes or blades,
Systems for internal inspection of gas turbines.
제 12 항에 있어서,
상기 검사기 및 카메라 헤드를 통해 가압된 냉각 가스 경로를 라우팅(routing)하기 위해 상기 검사기에 커플링되는 냉각 시스템;
상기 카메라 헤드에 커플링되는 조명 시스템;
상기 카메라 헤드에 커플링되며, 상기 카메라 헤드의 중심 축에 평행한 제 1 시계에서 이미지들을 포착할 수 있는 제 1 카메라; 및
상기 카메라 헤드에 커플링되며, 상기 카메라 헤드의 중심 축에 측방향으로 정렬된 제 2 시계에서 이미지들을 포착할 수 있는 제 2 카메라;를 더 포함하는,
가스 터빈의 내부 검사용 시스템.
13. The method of claim 12,
A cooling system coupled to the tester for routing the pressurized cooling gas path through the tester and the camera head;
An illumination system coupled to the camera head;
A first camera coupled to the camera head and capable of capturing images in a first clock parallel to the central axis of the camera head; And
And a second camera coupled to the camera head and capable of capturing images in a second clock that is laterally aligned with a central axis of the camera head,
Systems for internal inspection of gas turbines.
터빈의 내부 검사 방법으로서,
내부 검사 시스템을 제공하는 단계로서,
상기 내부 검사 시스템은
터빈 검사 포트로의 부착을 위한 베이스;
검사기(inspection scope)로서,
상기 베이스에 회전식으로 커플링되는 선단부와 터빈 검사 포트 내 삽입을 위한 말단부; 상기 선단부와 상기 말단부 사이의 연장 부분; 및 대향하는 단부들인 제 1 조인트 단부 및 제 2 조인트 단부를 가지며 상기 제 1 조인트 단부가 상기 검사기의 말단부에 커플링되는, 관절결합 조인트;
를 갖고 중심 축을 한정하는 연장가능한 세장형 바디를 구비하는 검사기;
시계(field of view)를 가지며 상기 관절결합 조인트의 제 2 조인트 단부에 커플링되는 카메라 헤드;
상기 검사기의 중심축을 중심으로 검사기를 회전시키기 위해 상기 검사기에 커플링되는 총 회전 구동부;
연장 부분을 병진 운동시키기 위해 상기 연장 부분에 커플링되는 검사기 연장 구동부;
상기 검사기의 중심 축에 대해 카메라 헤드 시계를 관절결합시키기 위해 카메라 헤드에 커플링되는 관절결합 구동부;
상기 카메라 헤드에 커플링되며, 시계 내의 이미지를 포착하는 카메라;
터빈 내에서 안내 경로를 따라 검사기 및 시계를 해당 내부 구역에 위치 설정하고 상기 해당 내부 구역의 카메라 이미지를 포착하기 위해서 총 회전 구동부, 검사기 연장 구동부, 관절결합 구동부 및 카메라에 커플링된 제어 시스템; 그리고
제어 시스템에 커플링되는 카메라 시계를 선택적으로 조명하기 위한 조명 시스템을 포함하는,
내부 검사 시스템을 제공하는 단계,
터빈 로터를 회전 속도로 회전시키는 단계,
상기 제어 시스템에 의해 안내 경로를 따라 검사기 및 카메라 헤드 시계를 위치 설정하는 단계,
상기 터빈 로터의 회전 속도에 대응하는 속도들로 조명 시스템에 의해 카메라 시계를 선택적으로 조명하는 단계, 및
상기 터빈 로터의 회전 속도에 대응하는 속도들로 카메라 이미지들을 포착하는 단계를 포함하는,
터빈의 내부 검사 방법.
As an internal inspection method for a turbine,
Providing an internal inspection system,
The internal inspection system
A base for attachment to a turbine inspection port;
As an inspection scope,
A distal end rotatably coupled to the base and a distal end for insertion into the turbine inspection port; An extension between the distal end and the distal end; And a joint joint having a first joint end and a second joint end, the first joint end being coupled to the distal end of the tester;
A tester having an elongate elongated body defining a central axis;
A camera head having a field of view and coupled to a second joint end of the articulation joint;
A total rotation drive coupled to the tester for rotating the tester about a central axis of the tester;
A tester extension drive coupled to the extension to translate the extension;
An articulation drive coupled to the camera head for articulating a camera head clock with respect to a central axis of the tester;
A camera coupled to the camera head for capturing an image in the clock;
A control system coupled to the total rotation drive, the tester extension drive, the articulation drive and the camera to position a tester and a watch in the interior zone along the guide path within the turbine and to capture a camera image of the interior zone; And
And a lighting system for selectively illuminating a camera clock coupled to the control system.
Providing an internal inspection system,
Rotating the turbine rotor at a rotational speed,
Positioning the tester and the camera head clock along the guide path by the control system,
Selectively illuminating the camera clock by the illumination system at rates corresponding to the rotational speed of the turbine rotor, and
And capturing camera images at rates corresponding to the rotational speed of the turbine rotor.
Internal inspection of turbines.
제 14 항에 있어서,
상기 터빈의 터빈 로터 회전 속도 감지 시스템에 제어 시스템을 커플링하고
속도 감지 시스템으로부터 얻어진 터빈 로터 회전 속도 정보 시스템에 응답하여 조명 시스템을 선택적으로 조명하는
단계를 더 포함하는,
터빈의 내부 검사 방법.
15. The method of claim 14,
Coupling the control system to the turbine rotor rotational speed sensing system of the turbine
A system for selectively illuminating a lighting system in response to a turbine rotor rotational speed information system obtained from a speed sensing system
Further comprising:
Internal inspection of turbines.
제 15 항에 있어서,
상기 조명 시스템은 추가적으로
상기 터빈 로터 회전 속도에 관계없이 조명 강도 및 지속 기간을 변화시킴으로써 카메라 시계를 선택적으로 조명할 수 있는,
터빈의 내부 검사 방법.
16. The method of claim 15,
The illumination system may additionally
Wherein the camera clock is selectively illuminated by varying illumination intensity and duration independent of the turbine rotor rotational speed,
Internal inspection of turbines.
제 16 항에 있어서,
가스 터빈 1 열 베인들 및 1 열 블레이드들 구성요소들의 이미지들을 포착하기 위해서,
동시에 모든 카메라 픽셀 이미지들을 포착하는 글로벌 셔터 또는 풀 프레임 카메라를 제공하는 단계,
상기 베이스를 가스 터빈 연소기 파일럿 노즐 포트에 커플링하는 단계,
상기 검사기를 가스 터빈 연소기 파일럿 노즐 포트를 통해 삽입하는 단계,
터빈 로터 회전 속도에 관계없이 1 열 블레이드들 및 베인들 구성요소들의 상류에서 연소기 및 인접한 연소기 트랜지션(transition)을 통해 안내 경로를 따라 카메라를 안내하면서 카메라 시계를 조명하는 단계,
제 1 위치에서 관절결합 조인트에 의해 1 열 베인 구성요소들 중 하나 이상의 제 1 카메라 이미지를 포착하는 단계,
상기 터빈 로터 회전 속도에 대응하는 속도들로 조명 시스템에 의해 카메라 시계를 선택적으로 조명하는 단계; 및
상기 관절결합 조인트를 제 2 위치에 관절결합하고, 복수 개의 회전하는 1 열 블레이드 구성요소들의 각자의 제 2 카메라 이미지들을 포착하는 단계를 포함하는,
터빈의 내부 검사 방법.
17. The method of claim 16,
In order to capture images of gas turbine one row vanes and one row blade components,
Providing a global shutter or full frame camera that simultaneously captures all camera pixel images,
Coupling the base to a gas turbine combustor pilot nozzle port,
Inserting the tester through a gas turbine combustor pilot nozzle port,
Illuminating the camera clock while guiding the camera along the guide path through the combustor and adjacent combustor transitions upstream of the one row blades and vane components irrespective of the turbine rotor rotational speed,
Capturing a first camera image of at least one of the one row vane components by an articulating joint at a first location,
Selectively illuminating the camera clock by the illumination system at rates corresponding to the turbine rotor rotational speed; And
Jointing the articulating joint to a second position and capturing second camera images of each of the plurality of rotating one-row blade components.
Internal inspection of turbines.
제 14 항에 있어서,
가스 터빈 1 열 베인들 및 1 열 블레이드들 구성요소들의 이미지들을 포착하기 위해서,
상기 베이스를 가스 터빈 연소기 파일럿 노즐 포트에 커플링하는 단계,
상기 검사기를 가스 터빈 연소기 파일럿 노즐 포트를 통해 삽입하는 단계,
터빈 로터 회전 속도에 관계없이 1 열 블레이드들 및 베인들 구성요소들의 상류에서 연소기 및 인접한 연소기 트랜지션을 통해 안내 경로를 따라 카메라를 안내하면서 카메라 시계를 조명하는 단계,
제 1 위치에서 관절결합 조인트에 의해 1 열 베인 구성요소들 중 하나 이상의 제 1 카메라 이미지를 포착하는 단계,
상기 터빈 로터 회전 속도에 대응하는 속도들로 조명 시스템에 의해 카메라 시계를 선택적으로 조명하는 단계; 및
상기 관절결합 조인트를 제 2 위치에 관절결합하고, 동시에 모든 카메라 픽셀 이미지들을 포착하는 카메라에 의해 복수 개의 회전하는 1 열 블레이드 구성요소들의 각자의 제 2 카메라 이미지들을 포착하는 단계를 포함하는,
터빈의 내부 검사 방법.
15. The method of claim 14,
In order to capture images of gas turbine one row vanes and one row blade components,
Coupling the base to a gas turbine combustor pilot nozzle port,
Inserting the tester through a gas turbine combustor pilot nozzle port,
Illuminating the camera clock while guiding the camera along the guide path through the combustor and adjacent combustor transitions upstream of the one row blades and vane components irrespective of the turbine rotor rotational speed,
Capturing a first camera image of at least one of the one row vane components by an articulating joint at a first location,
Selectively illuminating the camera clock by the illumination system at rates corresponding to the turbine rotor rotational speed; And
Capturing the second camera images of each of the plurality of rotating one-column blade components by a camera that articulates the articulation joint to a second position and simultaneously captures all camera pixel images.
Internal inspection of turbines.
제 14 항에 있어서,
상기 제어 시스템에 의해 수행된 안내 경로는,
선택된 안내 경로를 따라 동일한 유형의 터빈 내에서 검사 시스템을 수동적으로 제어되게 위치설정하고, 상기 제어 시스템에 의한 후속 사용을 위해 상기 안내 경로를 기록하는 것;
선택된 안내 경로를 따라 동일한 유형의 가상 터빈 내에서 가상 검사 시스템을 수동적으로 제어되게 모의(simulated) 위치설정하고, 상기 제어 시스템에 의한 후속 사용을 위해 상기 안내 경로를 기록하는 것; 및
자동적으로 선택된 모의 안내 경로를 따라 동일한 유형의 가상 검사기 및 가상 발전 기계를 모의 위치설정하고, 상기 제어 시스템에 의한 후속 사용을 위해 상기 안내 경로를 기록하는 것
중 하나에 의해 판정되는,
터빈의 내부 검사 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the guiding path performed by the control system comprises:
Locating the inspection system manually within the same type of turbine along the selected guided path and recording the guiding path for subsequent use by the control system;
Simulating a virtual inspection system in a virtual turbine of the same type along a selected guided path and manually recording the guided path for subsequent use by the control system; And
Simulating the same type of virtual tester and virtual power generation machine along an automatically selected simulated guided path and recording the guided path for subsequent use by the control system
≪ / RTI >
Internal inspection of turbines.
제 14 항에 있어서,
상기 검사 단계 중, 상기 제어 시스템은 자동으로 그리고 순차적으로,
상기 조명 시스템을 선택적으로 조명하고;
상기 검사기를 이동시킴으로써 안내 경로를 따라 복수 개의 해당 구역들에 카메라 시계를 위치 설정하고; 그리고
동시에 모든 카메라 픽셀 이미지들을 포착하는 카메라에 의해 해당 구역의 각자의 이미지들을 포착하는,
터빈의 내부 검사 방법.
15. The method of claim 14,
During the inspection step, the control system automatically and sequentially,
Selectively illuminating the illumination system;
Locating the camera clock in a plurality of corresponding zones along the guide path by moving the tester; And
At the same time, capturing images of respective ones of the zones by a camera capturing all camera pixel images,
Internal inspection of turbines.
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