KR20140107649A

KR20140107649A - 다축 검사 스코프에 의한 산업용 가스 터빈 및 다른 발전 기계의 자동화된 광학적 검사를 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20140107649A
Application number: KR1020147021199A
Authority: KR
Inventors: 주니어 클리포드 해처; 포레스트 알. 루지; 데니스 에이치. 르뮤; 히만슈 바트나가; 야쿱 젠크; 리차드 해틀리
Original assignee: 지멘스 에너지, 인크.
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2014-09-04
Also published as: EP2810056B1; KR101771903B1; EP2810055A1; CA2861366A1; EP2810057B1; KR20140117676A; WO2013116490A1; CN104081191A; JP2015513026A; KR20140117675A; EP2810056A1; KR101952059B1; CA2861358A1; EP2810055B1; CN104081190B; EP2810057A1; JP2015513071A; WO2013116080A1; CN104220866A; CN104081190A

Abstract

가스 및 증기 터빈과 같은 발전 기계의 내부 구성요소들이 카메라 시계(FOV)를 미리 지정된 운행 경로를 따라 기계 내의 관심 영역으로 자동으로 배치하여 사람의 개입이 없이 영상을 포착할 수 있는 광학 카메라 검사 시스템에 의해 검사된다. 자동 카메라 배치 및 영상 포착은 자동으로 또는 작업자 인가의 수신 후에 개시될 수 있다. 미리 지정된 운행 경로는 전력 기계 또는 동일한 유형의 유사한 것 내에서의 검사 스코프의 작업자 수동 배치 및 미래의 반복을 위한 배치 단계의 기록에 의해 형성될 수 있다. 운행 경로는 또한 가상 시뮬레이션에 의해 형성될 수 있다. 검사 시스템은 굴절식 다축 검사 스코프를 포함한다.

Description

다축 검사 스코프에 의한 산업용 가스 터빈 및 다른 발전 기계의 자동화된 광학적 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}

공동 계류 중인 출원에 대한 참조

본 출원은 본원과 동일자로 출원되어 미국 특허 출원 제13/362,417호(대리인 사건 번호 2011P28983US)를 부여받은 발명의 명칭이 "산업용 가스 터빈 및 다른 발전 기계의 자동화된 광학적 검사를 위한 시스템 및 방법(System And Method For Automated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery)"인 공동 계류 중인 미국 실용 특허 출원, 및 본원과 동일자로 출원되어 미국 특허 출원 제13/362,352호(대리인 사건 번호 2011P22742US)를 부여받은 발명의 명칭이 "다축 검사 스코프에 의한 산업용 가스 터빈 및 다른 발전 기계의 자동화된 광학적 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 공동 계류 중인 미국 실용 특허 출원에 기초하여 우선권을 주장하고, 이들 모두는 본원에서 참조로 통합되었다.

본 발명은 증기 터빈 및 발전기를 비제한적인 예로써 포함하는 산업용 가스 터빈 및 다른 발전 기계의 비파괴적인 내부 검사를 위한 광학 카메라 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 카메라 시계(FOV: Field Of View)를 기계 내의 관심 영역에 자동으로 배치하여 사람의 개입이 없이 영상을 포착할 수 있는 광학 카메라 검사 시스템에 관한 것이다. 자동 카메라 배치 및 영상 포착은 자동으로 또는 작업자 인가의 수신 후에 개시될 수 있다.

증기 또는 가스 터빈과 같은 발전 기계는 흔히 터빈이 오프라인이 되어 중지되는 계획된 검사 및 유지 보수 기간을 가지고 연속적으로 작동된다. 예로써, 가스 터빈 엔진은 흔히 대략 4000시간 동안 연속적으로 전력을 생산하도록 작동되고, 이때 이는 정기적인 유지 보수, 검사, 및 검사 중에 식별된 임의의 구성요소의 수리를 위해 오프라인이 된다. 계획된 유지 보수를 위해 가스 터빈을 오프라인으로 만들고 궁극적으로 이를 완전히 중지시키는 것은 수일간의 프로젝트이다. 터빈 로터 섹션과 같은 몇몇 터빈 구성요소는 1000℃(1832℉)를 초과하는 온도에서 작동된다. 터빈은 구성요소 뒤틀림 또는 다른 변형의 가능성을 감소시키기 위해 완전한 중지 이전에 주변 온도를 달성하기 위해 48 - 72시간의 냉각 시간을 요구한다. 중지 시기 중에, 터빈 로터는 로터 뒤틀림의 가능성을 감소시키기 위해, 대략 10RPM 이하로 보조 구동 모터에 의해 "회전 기어 모드"로 회전된다. 터빈 하우징과 같은 다른 터빈 구성요소 또한 주변 온도로 서서히 냉각된다.

터빈이 대략 72시간까지에 걸쳐 주변 온도로 냉각되면, 이제 고정된 터빈의 내부 구성요소들이 광학 카메라 검사 시스템에 의해 검사될 수 있다. 공지된 광학 카메라 검사 시스템은 터빈 주변에 위치된 검사 포트 내로 삽입되는 강성 또는 가요성 광학 보어 스코프를 채용한다. 보어 스코프는 그의 시계가 하나 이상의 베인 또는 블레이드, 연소기 바스켓 등과 같은, 터빈 내의 관심 영역을 포함하도록, 수동으로 배치된다. 보어 스코프에 광학적으로 결합된 카메라가 원격 시각화 및 (필요하다면) 검사자에 의한 보관을 위해 시계 내의 관심 대상의 영상을 포착한다.

주어진 터빈 검사 포트 내의 상이한 관심 영역들의 일련의 상이한 영상들이 필요하면, 작업자는 내부 관심 영역과 시계의 원하는 상대 정렬을 달성하기 위해 카메라 검사 시스템 보어 스코프를 수동으로 재배치하여야 한다. 상대 정렬은 보어 스코프를 그의 관찰 포트가 고정된 관심 영역 근위에 배치되도록, 물리적으로 이동시킴으로써 달성될 수 있다. 보어 스코프 및 고정된 터빈 구성요소의 그러한 상대 이동의 예는 보어 스코프를 고정된 연소기 내에 상이한 배향으로 삽입하거나 터빈 섹션 내의 베인 열과 블레이드 열 사이의 공간의 방사상 내부 및 외부로 삽입하는 것이다. 상대 정렬은 또한 보어 스코프 관찰 포트를 고정된 위치에 유지하고 관심 터빈 내부 구성요소를 고정된 시계 내로 이동시킴으로써 달성될 수 있다. 터빈 내부 구성요소 및 고정된 보어 스코프의 상대 이동의 예는 터빈 로터를 순차적으로 약간의 각도씩 수동으로 회전시키고 블레이드의 영상을 포착함에 의한 블레이드 열 내의 상이한 블레이드들의 검사이다. 로터는 열 내의 각각의 원하는 개별 블레이드를 카메라 시계 내에 정렬시키기 위해 순차적으로 회전된다.

완전한 터빈 검사는 사람 검사자에 의한 카메라 검사 시스템 관찰 포트와 터빈 내의 관심 영역 사이의 복수의 수동의 상대 재배치 시퀀스를 요구한다. 검사 품질 및 생산성은 검사자 및 검사 팀의 검사 및 조작 기술에 따른다. 검사 장치 배치는 가스 터빈 내의 구성요소들 사이의 복잡한 조작 경로로 인해 어렵다. 예를 들어, 제1 열 베인의 선도 모서리 또는 관련된 지지부를 검사하기 위한 연소기 검사 포트를 통한 보어 스코프의 삽입은 복합적인 조작을 요구한다. 터빈 내에서의 검사 장치의 부적절한 배치는 잠재적으로 터빈 내부 구성요소를 손상시킬 수 있다. 흔히, 복수의 작업자의 검사 팀이 공지된 검사 방법 및 장치를 사용하는 수동 검사를 수행하기 위해 필요하다. 요약하자면, 공지된 수동 카메라 검사 절차 및 검사 시스템 조작은 시간이 걸리고, 본질적으로 반복적이며, 흔히 복수의 인원의 검사 팀의 보조를 요구한다. 공지된 수동 카메라 검사 절차 및 검사 시스템 조작에 대해 요구되는 "인적 요소"는 사람의 기술 수준 차이에 기초한 바람직하지 않은 검사 과정 변동을 도입한다. 사람의 기술 변동이 주어지면, 몇몇 검사 팀은 다른 팀보다 더 빠른 시간 내에 검사를 완료하고, 더 양호한 영상 품질을 달성하고, 더 낮은 검사 손상 위험을 가질 수 있다. 이상적으로는, 고도로 숙련된 검사 팀의 기술이 모든 팀에 의한 사용을 위해 포착될 수 있다.

기계가 유지 보수 사이클 중에 더 빠르게 발전을 재개하기 위해 온라인으로 복귀할 수 있도록, 공지된 검사 장치 및 방법에 의해 획득 가능한 것보다, 증기 또는 가스 터빈 및 발전기를 비제한적인 예로써 포함하는 발전 기계의 비피과적인 내부 검사를 수행하기 위해 필요한 총 시간을 감소시키는 광학 카메라 검사 시스템 및 방법에 대한 필요가 본 기술 분야에 존재한다.

기계 내부 구성요소에 대한 손상의 최소화된 위험, 높은 영상 품질, 및 공지된 수동 검사 장치 및 방법에 의해 획득 가능한 것보다 더 빠른 검사 사이클 시간으로, 개별 기계의 검사 사이클 내에서 또는 복수의 상이한 기계들의 검사 사이클 내에서 일관되고 반복적으로, 증기 또는 가스 터빈 및 발전기를 비제한적인 예로써 포함하는 발전 기계 내에 검사 장치를 배치할 수 있는 광학 카메라 검사 시스템 및 방법에 대한 다른 필요가 본 기술 분야에 존재한다.

상이한 검사 팀들 사이에서 검사 기술 수준 및 생산성을 균등화하는 것을 돕는 광학 카메라 검사 시스템 및 방법에 대한 또 다른 필요가 본 기술 분야에 존재한다.

따라서, 본 발명의 잠재적인 목적들은 다른 것들과 공통적으로 또는 개별적으로, 공지된 검사 장치 및 방법에 비교하여, 전체 계획 유지 보수 기간 및 개별 검사 사이클 시간을 감소시키고; 기계 내부 구성요소에 대한 손상의 최소화된 위험 및 높은 영상 품질로, 개별 기계의 검사 사이클 내에서 또는 복수의 상이한 기계들의 검사 사이클 내에서 일관되고 반복적으로 검사 장치를 배치하고; 상이한 검사 팀들 사이에서 검사 기술 수준 및 생산성을 균등화하는 것을 돕는 (증기 또는 가스 터빈 및 발전기를 비제한적인 예로써 포함하는) 발전 기계를 위한 광학 카메라 검사 시스템 및 방법을 생성하는 것이다.

가스 및 증기 터빈 또는 발전기와 같은 발전 기계의 내부 구성요소는 카메라 시계(FOV)를 미리 지정된 운행 경로를 따라 기계 내의 관심 영역으로 자동으로 배치하여 사람의 개입이 없이 영상을 포착할 수 있는 광학 카메라 검사 시스템에 의해 검사된다. 자동 카메라 배치 및 영상 포착은 자동으로 또는 작업자 인가의 수신 후에 개시될 수 있다. 미리 지정된 운행 경로는 전력 기계 또는 동일한 유형의 유사한 기계 내에서의 검사 스코프의 작업자 수동 배치 및 미래의 반복을 위한 배치 단계들의 시퀀스의 기록에 의해 형성될 수 있다. 운행 경로는 또한 가상 시뮬레이션에 의해 형성될 수 있다.

이러한 그리고 다른 목적은 가스 또는 증기 터빈의 내부 검사를 위한 시스템에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 시스템은 터빈 검사 포트로의 고정을 위한 기부를 포함한다. 시스템은 또한 기부에 회전식으로 결합된 근위 단부 및 터빈 검사 포트 내로의 삽입을 위한 원위 단부를 구비한, 중심 축을 형성하는 연장 가능한 세장형 본체를 갖는 검사 스코프를 포함한다. 검사 스코프는 근위 단부 및 원위 단부 중간의 연장 부분; 및 대향된 제1 조인트 단부 및 제2 조인트 단부를 갖는 굴절 조인트(articulation joint)를 갖고, 제1 조인트 단부는 검사 스코프 원위 단부에 결합된다. 시계를 갖는 카메라 헤드가 굴절 조인트 제2 조인트 단부에 결합된다. 대회전 구동부(gross rotation drive)가 검사 스코프를 그의 중심 축 둘레에서 회전시키기 위해 검사 스코프에 결합된다. 스코프 연장부 구동부가 연장부를 병진 이동시키기 위해 연장 부분에 결합된다. 굴절부 구동부가 검사 스코프 중심 축에 대해 카메라 헤드 시계를 굴절시키기 위해, 카메라 헤드에 결합된다. 카메라가 시계 내에서 영상을 포착하기 위해, 카메라 헤드에 결합된다. 시스템은 또한 검사 스코프 및 시계를 터빈 내의 미리 지정된 운행 경로를 따라 내부 관심 영역으로 자동으로 배치하여 사람의 개입이 없이 카메라 영상을 포착하기 위해, 대회전 구동부, 스코프 연장부 구동부, 및 굴절부 구동부와 카메라에 결합된 제어 시스템을 갖는다.

본 발명은 또한 가스 터빈 검사 포트로의 고정을 위한 기부를 포함하는, 증기 또는 가스 터빈의 내부 검사를 위한 시스템을 특징으로 한다. 시스템은 또한 기부에 회전식으로 결합된 근위 단부 및 터빈 검사 포트 내로의 삽입을 위한 원위 단부를 구비한, 중심 축을 형성하는 연장 가능한 세장형 본체를 갖는 검사 스코프를 포함한다. 연장 부분은 근위 단부 및 원위 단부 중간에 있다. 검사 스코프는 대향된 제1 조인트 단부 및 제2 조인트 단부를 갖는 굴절 조인트를 갖고, 제1 조인트 단부는 검사 스코프 원위 단부에 결합된다. 카메라 헤드 연장부는 굴절 조인트 제2 단부에 결합된다. 이러한 연장부는 카메라 헤드 삽통식 부분 및 굴절 조인트 제2 단부에 결합되는 카메라 헤드 회전/패닝 조인트를 갖는다. 검사 스코프는 카메라 헤드 연장부 및 카메라 헤드 회전/패닝 조인트에 결합된, 시계를 갖는 카메라 헤드를 갖는다. 검사 스코프는 운동 축을 위한 구동부를 갖는다. 대회전 구동부가 검사 스코프를 그의 중심 축 둘레에서 회전시킨다. 스코프 연장부 구동부가 연장 부분을 병진 이동시키고, 굴절부 구동부가 검사 스코프 중심 축에 대해 카메라 헤드 시계를 굴절시킨다. 카메라 헤드 연장부 구동부가 카메라 헤드 삽통식 부분을 병진 이동시키고, 카메라 헤드 회전/패닝 구동부가 카메라 헤드를 회전시킨다. 카메라가 스코프 시계 내에서 영상을 포착하기 위해, 카메라 헤드에 결합된다. 제어 시스템이 검사 스코프 및 시계를 터빈 내의 미리 지정된 운행 경로를 따라 내부 관심 영역으로 자동으로 배치하여 사람의 개입이 없이 카메라 영상을 포착하기 위해, 각각의 대회전 구동부, 스코프 연장부 구동부, 굴절부 구동부, 카메라 헤드 연장부 구동부, 및 카메라 헤드 회전/패닝 구동부와 카메라에 결합된다.

본 발명은 또한 증기 또는 가스 터빈의 내부 검사를 위한 방법을 특징으로 하고, 내부 검사 시스템을 제공하는 단계를 포함한다. 검사 시스템은 터빈 검사 포트로의 고정을 위한 기부, 및 기부에 결합된 검사 스코프를 갖는다. 특히, 검사 스코프는 기부에 회전식으로 결합된 근위 단부 및 터빈 검사 포트 내로의 삽입을 위한 원위 단부를 구비한, 중심 축을 형성하는 연장 가능한 세장형 본체를 갖는다. 검사 스코프는 근위 단부 및 원위 단부 중간의 연장 부분; 및 대향된 제1 조인트 단부 및 제2 조인트 단부를 갖는 굴절 조인트를 갖고, 제1 조인트 단부는 검사 스코프 원위 단부에 결합된다. 시계를 갖는 카메라 헤드가 굴절 조인트 제2 조인트 단부에 결합된다. 검사 스코프는 또한 스코프에 선택적인 운동을 부여하기 위한 복수의 구동부를 갖는다. 대회전 구동부가 검사 스코프를 그의 중심 축 둘레에서 회전시킨다. 스코프 연장부 구동부가 연장 부분을 병진 이동시킨다. 굴절부 구동부가 검사 스코프 중심 축에 대해 카메라 헤드 시계를 굴절시킨다. 카메라가 검사 스코프 시계 내에서 영상을 포착하기 위해, 카메라 헤드에 결합된다. 시스템은 검사 스코프 및 시계를 터빈 내의 미리 지정된 운행 경로를 따라 내부 관심 영역으로 자동으로 배치하여 사람의 개입이 없이 카메라 영상을 포착하기 위해, 대회전 구동부, 스코프 연장부 구동부, 및 굴절부 구동부와 카메라에 결합된 제어 시스템을 포함한다. 검사 방법은 또한 터빈 검사 포트에 기부를 고정시킴으로써 수행된다. 운행 경로는 제어 시스템에 제공된다. 터빈은 제어 시스템에 의해 검사 스코프 및 카메라 헤드 시계를 운행 경로를 따라 자동으로 배치하여 사람의 개입이 없이 카메라 영상을 포착함으로써 검사된다.

운행 경로는 다수의 방법에 의해 미리 결정되고, 이후에 검사 단계에서 사용되는 실제 검사 스코프의 제어 시스템에 의해 미래의 반복을 위해 기록된다. 운행 경로 사전 결정 방법은 선택된 운행 경로를 따른 실제 검사되는 가스 터빈 내에서의 (또는 실제 검사되는 가스 터빈과 동일한 유형의 내부 구조를 갖는 다른 가스 터빈 내에서의) 검사 단계에서 사용되는 유형의 검사 스코프의 사전의 사람이 제어하는 배치; 선택된 운행 경로를 따른 검사되는 유형의 가상 발전 기계 내에서의 검사 단계에서 사용되는 유형의 가상 검사 스코프의 사람이 제어하는 시뮬레이션 배치; 및 사람의 개입이 없이 시뮬레이팅되어 선택된 운행 경로를 따른 검사 단계에서 사용되는 유형의 가상 검사 스코프 및 가상 발전 기계의 시뮬레이션 배치를 포함할 수 있다.

본 발명의 목적 및 특징은 본 기술 분야의 당업자에 의해 임의의 조합 또는 하위 조합으로 공통으로 또는 개별적으로 적용될 수 있다.

본 발명의 교시는 첨부된 도면과 관련하여 다음의 상세한 설명을 고려함으로써 쉽게 이해될 수 있다.

도 1은 공지된 가스 터빈의 부분 단면 개략도이다.
도 2는 연소기 검사 포트 내로의 본 발명의 광학 카메라 검사 시스템 실시예의 부분적 삽입을 도시하는 공지된 가스 터빈의 부분 단면 개략도이다.
도 3은 도 2의 광학 카메라 검사 시스템에 의한 연소기 내부 구성요소의 검사를 수행하는 공지된 가스 터빈의 부분 단면 개략도이다.
도 4는 도 2의 광학 카메라 검사 시스템에 의한 제1 열 터빈 블레이드의 선도 모서리의 검사를 수행하는 공지된 가스 터빈의 부분 단면 개략도이다.
도 5는 이용 가능한 운동도(Ω, T, φ, E, θ)를 도시하는, 도 2의 실시예의 광학 카메라 검사 시스템의 사시 개략도이다.
도 6은 도 2의 접힘 검사 위치에서의, 도 5의 광학 카메라 검사 시스템의 사시 개략도이다.
도 7은 도 3의 잠금 검사 위치에서의, 도 5의 광학 카메라 검사 시스템의 사시 개략도이다.
도 8은 Ω 운동도 및 T 운동도를 도시하는, 도 5의 광학 카메라 검사 시스템의 연장 튜브 메커니즘 부분의 사시 개략도이다.
도 9는 터빈 검사 포트에 부착된 본 발명의 어댑터 링의 개략적인 사시도이다.
도 10은 φ 운동도 및 θ 운동도를 도시하는, 도 5의 광학 카메라 검사 시스템의 카메라 헤드 굴절 및 회전 (패닝) 메커니즘의 개략적인 입면도이다.
도 11은 도 10의 카메라 헤드 굴절 및 회전 (패닝) 메커니즘의 개략적인 평면도이다.
도 12는 E 운동도를 도시하는, 도 5의 광학 카메라 검사 시스템의 카메라 헤드 연장 메커니즘의 개략적인 입면도이다.
도 13은 도 5의 광학 카메라 검사 시스템의 카메라 헤드의 개략적인 사시도이다.
도 14는 도 5의 광학 카메라 검사 시스템의 카메라 헤드의 개략적인 분해 사시도이다.
도 15는 도 14의 카메라 헤드의 개략적인 부분 조립 사시도이다.
도 16은 도 5의 광학 카메라 검사 시스템을 위한 제어 박스 및 제어 시스템의 블록 선도이다.
도 17은 본 발명의 광학 카메라 검사 시스템의 작업자 원격 모니터링 및 제어를 위한 태블릿 컴퓨터 인간 기계 인터페이스(HMI: Human Machine Interface)의 일 실시예의 사시 개략도이다.
도 18은 본 발명의 다른 광학 카메라 검사 시스템 실시예의 각각의 검사 포트의 2개의 분리된 터빈 섹션 열 내로의 삽입을 도시하는 공지된 가스 터빈의 부분 단면 개략도이다.
도 19는 이용 가능한 운동도(T, θ, φ)를 도시하는, 도 18의 광학 카메라 검사 시스템 실시예의 입면 사시도이다.
도 20은 φ 운동도를 위한 선회 프리즘 굴절 메커니즘의 입면도이다.

이해를 돕기 위해, 동일한 도면 부호가 도면들에 대해 공통적인 동일한 요소를 표시하기 위해 가능하다면 사용되었다.

다음의 설명을 고려한 후에, 본 기술 분야의 당업자는 본 발명의 교시가 증기 또는 가스 터빈 및 발전기를 비제한적인 예로써 포함하는 발전 기계의 비파괴적인 내부 검사를 위한 광학 카메라 시스템에서 쉽게 이용될 수 있음을 명확하게 인식할 것이다. 광학 카메라 검사 시스템은 카메라 시계(FOV)를 기계 내의 관심 영역에 자동으로 배치하여 사람의 개입이 없이 영상을 포착할 수 있다. 자동 카메라 배치 및 영상 포착은 자동으로 또는 작업자 인가의 수신 후에 개시될 수 있다. 대안적으로, 시스템은 "수동" 모드로 수작동될 수 있다.

카메라 검사 시스템 개요

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예가 연소기(34), 터빈 섹션 제1 열 및 제2 열 고정 베인(42, 46); 선도 제1 열 및 제2 열 회전 블레이드(44, 48); 및 링 세그먼트를 포함하는 가스 터빈(30) 내부 구성요소의 자동화된 오프라인 원격 시각적 검사를 용이하게 한다. 도 2 - 도 4 및 도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명의 검사 시스템의 실시예들은 터빈 검사 포트(36, 50, 52)에 원격 작동식 광학 카메라 검사 스코프 프로브(60, 220)를 부착함으로써 주변 온도로 충분히 냉각되지 않은 오프라인 터빈의 검사를 가능케 한다. 부착 시에, 검사 스코프 프로브(60, 220)는 운동 제어 시스템의 명령 하에 있는 내부 운동 제어 서보 모터를 거쳐 (작업자에 의해 수동으로 또는 작업자가 없이 자동으로) 선택적으로 배치된다. 영상 데이터가 획득되고, 포착되고, 필요하다면 추가의 분석을 위해 보관된다.

굴절식 검사 스코프

도 2 - 도 4는 굴절식 검사 스코프 실시예(60)의 연소기(34) 검사 포트(36) 내로의 삽입(도 2)에 의한 가스 터빈의 검사를 도시한다. 가스 터빈 설비의 경계 둘레에서의 스코프(60)의 여유를 조종하기 위해, 검사 스코프(60)는 접힘 관절을 가져서, 스코프는 세장형 스코프의 약 절반의 길이로 대체로 L-형상의 프로파일로 접힐 수 있다. 60이 검사 포트(36) 내에 배치되면, 관절은 도 3에 도시된 바와 같이 직선화된다. 검사 스코프(60)가 검사 포트(36)에 고정된 후에, 검사 스코프는 그의 카메라 헤드를 회전 및 연장시킴으로써 연소 내부 구성요소를 검사하기 위해 이용될 수 있다. 도 4에서, 스코프(60)가 추가로 연장되고 그의 카메라 헤드가 굴절되면, 제1 열 베인 및 제1 열 블레이드의 선도 모서리의 영상이 획득될 수 있다. 터빈 로터가 회전 모드에 있으면, 모든 제1 열 블레이드의 영상이 블레이드들이 카메라 헤드 시계를 지나 회전할 때 포착될 수 있다.

도 5를 참조하면, 검사 스코프(60)는 다음의 5가지 운동 자유도를 수행할 수 있는 3개의 주요 구성요소 섹션: 연장 튜브 섹션(62)(도 5 - 도 9 참조); 모터 캔(64)(도 5, 도 10 - 도 12); 및 카메라 팁(66)(도 5, 도 12 - 도 15)을 갖는다:

Ω -- 대회전;

T -- 삽통식 연장;

φ -- 카메라 헤드 굴절;

E -- 카메라 헤드 팁 연장; 및

θ -- 카메라 헤드 회전/패닝.

연장 튜브 섹션(52)은 연소기 검사 포트(36)와 같은 검사 포트에 부착되는 장착 튜브(70) 및 장착 칼라(72)를 갖는다. 모터 하우징(74)은 장착 칼라(72)의 원위의 장착 튜브(70)의 대향 단부에 부착되어, Ω 및 T 운동도를 수행하기 위해 필요한 서보 모터를 수용한다. 3개의 삽통식 튜브(75 - 77)는 T 방향 운동을 제공하기 위해 장착 튜브(70) 내로 끼워진다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 스프링 부하식 잠금 관절(80)이 도 2에 도시되고 위에서 설명된 바와 같이, 전체 검사 스코프(60)가 터빈(30) 둘레에서의 콤팩트한 조종을 위해 접히는 것을 가능케 한다. 잠금 슬리브(77A)가 삽통식 튜브(77) 위에서 활주하여, 검사 스코프(60)가 도 7에 도시된 바와 같이 잠금 검사 위치에 있을 때 관절(80)을 내부에 보유한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 모터 캔(64)은 Φ 운동도, 카메라 헤드 삽통식 연장부(84, 86)를 거쳐 카메라 헤드(66) 헤드 연장 운동(E), 및 카메라 헤드(88) 회전/패닝 운동도(θ)를 제공하는 동력식 굴절 조인트(82)를 배치하기 위해 필요한 서보 모터를 수용한다. 카메라 헤드(88)는 각각의 축방향 및 측방향 시계(FOV)를 위한 카메라 포트(90, 92)를 포함한다.

도 8은 회전 허브(100) 내의 2개의 동축으로 포개진, 독립적으로 구동되는 대경 및 소경 기어를 도시하는, 모터 하우징(74)의 상세도이다. 회전 구동 기어(102)가 회전 허브(100) 내의 대경 기어를 회전시킴으로써 Ω 운동을 일으키기 위해, 회전 서보 모터(104)에 의해 구동된다. 삽통식 연장부 구동 스크류(106)가 회전 허브(100) 내의 소경 기어에 견고하게 결합되고, 이는 결국 연장 구동 기어(108)와 맞물린다. 연장 서보 모터(110)가 회전 허브(100) 내의 소경 기어를 회전시킴으로써 T 운동을 일으키는 것을 담당한다. 장착 칼라(72)가 어댑터 링(112)에 부착하고, 이는 결국 연소기 검사 포트(36)와 같은 검사 포트에 부착된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 어댑터 링은 칼라(72) 내의 정합 내부 나사산과 맞물리는 복수의 주연 나사산(114)을 포함한다. 어댑터 링(112)은 테이퍼 헤드 기계 스크류(118)의 수납을 위한 장착 구멍(116)을 갖는다. 스크류(118)는 어댑터 링(112) 내에 포착식으로 장착될 수 있다. 어댑터 링의 다른 구성 또는 검사 포트에 스코프를 고정시키는 기부의 다른 형태가 어댑터 링(112)에 대해 대체될 수 있다.

도 10을 참조하면, 모터 캔(64)은 한 쌍의 이격된 이형(ear-like) 모터 캔 피벗(122)을 구비한 모터 캔 하우징(120)을 갖는다. 굴절 운동 서보 모터(124)가 카메라 피벗 허브(128)를 기울임으로써 Φ 굴절 운동을 부여하는 구동 스크류(126)를 회전시킨다. 기울임 운동 축(132)은 모터 캔 피벗(122)에 회전식으로 결합되는 카메라 허브 피벗(130) 사이에서 확립된다. 오프셋 링크(133)가 구동 스크류(126)에 결합되어, 선형 운동을 기울임 운동 축(132) 둘레에서의 회전 운동으로 변환한다.

모터 캔 하우징(120)은 또한 도 11에 도시된 바와 같이, 카메라 헤드(66) 상에 θ 운동도를 부여하는 카메라 패닝/회전 서보 모터(134)를 포함한다. 서보 모터(134)는 회전 허브(129)를 회전시키기 위해, 카메라 피벗 허브(128) 내에 회전식으로 포착되는 피구동 베벨 기어를 포함하는 베벨 기어열(136)을 구동한다. 회전 허브(129)는 카메라 헤드 삽통식 연장부(84)에 견고하게 결합된다. 카메라 팁 삽통식 연장부(84, 86)는 선형 구동 스크류(142)와 맞물리는 연장부 서보 모터(140)에 의해 E 운동도로 연장 및 수축된다. 구동 스크류(142)는 구동 풀리(144)를 포함하고, 그 위를 인장된 케이블(146)이 통과한다. 슬레이브 풀리(148)가 카메라 헤드(88)에 부착되고, 또한 케이블(146)에 결합된다. 코일 스프링(150)이 카메라 헤드(88)와 회전 허브(129) 사이에 개재되어, 이들을 서로로부터 멀리 편향시켜서, 케이블(146)을 인장시킨다. 연장부 서보 모터(140)에 의한 구동 스크류(142)의 선택적인 병진 이동이 카메라 헤드(88)를 도면에서 좌측 및 우측으로 이동시키는 결과가 된다 (운동(E)).

도 13 - 도 15는 카메라 헤드 하우징(152) 및 선택적으로 제거 가능한 커버(15)를 구비한 조가비 구성을 갖는 카메라 헤드(88)를 도시한다. 카메라(156)는 카메라 헤드(88)의 중심 축을 따라 연장하는 "카메라 1" 포트(90)를 통한 시계(FOV)를 갖는다. 카메라(158)는 카메라 헤드(88)의 중심 축에 대해 측방향으로 또는 직각으로 연장하는 "카메라 2" 포트(92)를 통한 시계(FOV)를 갖는다. 카메라(156)는 프리즘(160)을 통해 그의 영상을 발생시킨다. 카메라(156, 158)는 개인용 컴퓨터와 함께 일상적으로 사용되는 유형의 공지된 자동 포커싱 USB 카메라이다. 발광 다이오드(LED: 162, 164)가 발전 기계의 내부 검사 중에 카메라(156, 158)를 위한 조명을 제공한다.

검사 스코프(60)는 도 15에 개략적으로 도시된, 냉각 공기 라인(170) 및 가압 냉각 공기 공급원(172)(예컨대, 압축 공기)에 의해 외부적으로 냉각된다. 냉각 공기가 기기로부터 멀리 열을 전달하기 위해 스코프(60)를 통과하고, 이때 열은 카메라 포트(90, 92), 프리즘(160), 카메라(156, 158) 및 LED(162, 164) 주위와 같은, 스코프 외측 표면 내의 갭을 통해 배출된다. 그러한 갭은 냉각 공기 배출 포트로서 효과적으로 기능한다. 다양한 냉각 포트로 배출되는 냉각 공기는 스코프(60)의 외부로 열을 전달하는 것을 돕고, 완전히 냉각되지 않은 터빈(30) 내부 온도보다 상대적으로 더 낮은 카메라 헤드(88) 둘레에서 열 장벽을 생성하는 것을 돕는다. 이러한 방식으로, 검사 스코프(60)는 여전히 고온인 중지된 터빈 내로, 터빈이 주변 공기 온도로 냉각되기 수시간 전에 삽입될 수 있다. 이러한 방식으로, 검사는 공지된 검사 시스템에 의해서 허용 가능했던 것보다 수시간, 가능하게는 수일 이전에 개시될 수 있다. 이러한 방식으로, 검사 과정은 과거에 가능했던 것보다 터빈 서비스 기간에서 더 일찍 개시되어 완료될 수 있어서, 가능하게는 전체 유지 보수 사이클 시간을 감소시킨다.

카메라 검사 스코프 제어 및 작동

검사 스코프(60)의 그의 5개의 운동도를 따른 배치는 5개의 이전에 설명된 정밀 운동 제어 서보 모터(104(Ω), 110(T), 124(θ), 124(φ), 140(E))를 활성화함으로써 달성된다. 서보 모터는 공지된 운동 제어 시스템의 제어기에 의한 사용을 위해 모터 위치 정보 피드백을 제공하는 관련된 엔코더를 갖는다. 도 16은 본 발명의 예시적인 운동 제어 시스템의 블록 선도이다. 이전에 설명된 검사 스코프(60) 하드웨어는 점선(60)에 의해 표시되어 있고, 다중 경로 케이블(192) 및 USB 카메라 케이블과 같은 공지된 통신 경로에 의해, 점선에 의해 표시된 제어 박스(180)와 통신한다.

제어 박스(180)는 운동 제어기(186) 및 운동 제어기 모터 구동부(188)를 급전하기 위한 제1 및 제2 전원(182, 184)을 포함한다. 모든 구성요소(182 - 188)는 산업용 운동 제어 시스템에 대해 이용되는 공지된 설계이다. 운동 제어기(186)는 검사 스코프(60) 서보 모터(104(Ω), 110(T), 124(θ), 124(φ), 140(E))를 활성화하고 역전시키기 위해 운동 제어기 모터 구동부(188)에 명령을 송출한다. 간단하게 하기 위해, 모든 그러한 모터는 "서보 모터"로서 집합적으로 불린다. 각각의 서보 모터는 스코프의 각각의 운동 범위 내에서의 스코프 위치를 표시하는 엔코더 신호를 발생시키는 관련된 엔코더를 갖는다. 예를 들어, 서보 모터(104)와 관련된 엔코더는 연장 튜브 부분(62)의 대회전 위치(Ω)를 표시하는 회전 위치 신호를 발생시킨다. 각각의 엔코더로부터의 위치 신호 정보는 운동 제어기(186)에 의해 접근된다. 운동 제어기(186)는 각각의 모터 엔코더 신호를 검사 스코프(60) 공간 위치와 상호 연관시킨다. 디지털 광 제어기(190)가 LED(162, 164) 조명 출력 및 켜짐/꺼짐을 제어하고, 운동 제어기(186)와 통신한다. 운동 제어기(186)는 또한 검사 스코프(60) 내로 그리고 그를 통한 냉각 공기 유동, 예를 들어 냉각 포트(174) 외부로의 유량을 제어한다.

운동 제어기(186)는 선택적인 무선 통신 능력(194)을 갖는다. 유선 데이터 경로(198), 예를 들어 에더넷 프로토콜과 일치하여 통신 신호를 송신하는 케이블이 호스트 제어기(200)와 통신한다. 예시적인 호스트 제어기(200)는 내부 메모리 용량 및 필요하다면 외부 메모리(202)를 구비한 개인용 컴퓨터이다. 호스트 제어기 컴퓨터(200)는 또한 처리될 수 있는, 카메라(156)(USB 카메라 1) 및 카메라(158)(USB 카메라 2)로부터의 영상 데이터를 수신하여 처리한다. 컴퓨터(200)는 메모리(202) 내에 미처리 또는 처리된 영상 데이터를 보관하거나 달리 저장할 수 있다. 검사 스코프(60)는 조이스틱(204) 및/또는 HMI 관찰/터치 스크린(206)에 의해서와 같이, 사람의 명령 및 제어 하에서 배치될 수 있다. 카메라(156, 158)로부터의 영상은 HMI 관찰 스크린(206)에 의해 관찰될 수 있다. 선택적으로, 컴퓨터(200)는, 예를 들어 태블릿 컴퓨터와 같은 HMI를 구비한, 예를 들어 태블릿 컴퓨터(210)를 포함하는, 예를 들어 다른 컴퓨터와 통신하기 위한 무선 통신 능력을 가질 수 있다. 도 17은 카메라 1 영상 디스플레이(212), 카메라 2 영상 디스플레이(214), 프로브 위치 정보 디스플레이(216), 및 검사 스코프(60) 위치를 조작하기 위한 HMI 제어 인터페이스(218)를 포함하는 예시적인 태블릿 컴퓨터 HMI 디스플레이 스크린을 도시한다. 태블릿 컴퓨터(210)는 호스트 제어기 컴퓨터(200)를 통해 통신할 필요가 없이, 운동 제어기(186)와의 직접적인 통신 능력을 가질 수 있다.

블레이드/베인 검사 스코프

블레이드/베인 검사 스코프(220) 실시예가 도 18 - 도 20에 도시되어 있다. 이러한 실시예는 회전 블레이드의 열과 고정 베인의 열 사이에서, 가스 터빈(30) 터빈 섹션(38)의 경계 내에서의 검사에 대해 특히 적합하다. 도 18은 제1 열 검사 포트(50) 및 제2 열 검사 포트(52) 각각에 각각 장착된 한 쌍의 검사 스코프(220)를 도시한다. 그러나, 검사 팀의 재량에 따라, 단일 검사 스코프(220)가 선택된 검사 포트에 장착될 수 있거나, 2개를 초과하는 검사 스코프(220)가 검사 절차 중에 동시에 터빈(30)에 장착될 수 있다. 유사하게, 검사 팀은 그의 재량에 따라, 또한 임의의 검사 절차에서 검사 스코프(220) 실시예와 동시에 또는 검사 스코프가 없이, 검사 스코프(60) 실시예들 중 하나 이상을 작동시킬 수 있다.

도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이, 검사 스코프(220) 실시예는 장착 플랜지(222)에 의해 가스 터빈 검사 포트(여기서, 제1 열 검사 포트(50))에 장착된다. 관련된 서보 모터 및 엔코더를 구비한 선형 구동부(224)가 삽통식 연장부 위치 운동도(T)로 검사 스코프를 병진 이동시킨다. 관련된 서보 모터 및 엔코더를 구비한 회전 구동부(226)가 카메라 회전/패닝 운동도(θ)로 검사 스코프를 회전시킨다. 보어 스코프(228)가 선형 구동부(224) 및 회전 구동부(226)에 기계적으로 결합되고, 그의 시계(FOV) 내에서 포착하는 카메라 헤드(230)를 갖는다. 카메라 헤드(230)는 굴절 φ 운동도로의 운동이 관련된 서보 모터 및 엔코더에 의해 부여되는 피벗 프리즘(232)을 포함한다. 보어 스코프(228)는 공지된 구성이고, 카메라 헤드 시계 내의 영상을 조명하며 이를 카메라(336)로 전달하는 광섬유 렌즈(234) 및 보조 외부 조명(도시되지 않음)을 포함한다. 카메라(236)는 도 16에 도시된 바와 같이, 운동 제어 시스템에 결합되는 자동 포커싱 USB 카메라일 수 있다. 검사 스코프(220)의 그의 운동도(φ, θ, T)를 따른 일반적인 운동 제어 및 배치와 카메라 영상 포착은 검사 스코프 실시예(50)에 대해 이전에 설명된 바와 같이 수행된다.

검사 스코프(220)는 터빈 섹션(30)이 여전히 대략 150℃까지의 상승된 온도를 가질 때, 터빈(30) 냉각 시기 내에서의 검사를 위한 외부 냉각 시스템을 포함한다. 검사 스코프 실시예(50)에 대해 설명된 바와 같이, 냉각 시스템은 냉각 공기 공급원으로부터 얻은 냉각 공기를 카메라 헤드(230) 주위와 같은 하나 이상의 기능성 냉각 공기 배출 포트를 통해 방출하는 보어 스코프(228)에 대해 평행하게 또는 보어 스코프 내에서 이어지는 공기 라인(170)을 포함한다.

블레이드/베인 검사 스코프(220) 실시예에서의 3개의 운동도(φ, θ, T)는 터빈 로터가 회전 기어 모드로 회전하고 있을 때 주어진 열 내의 모든 회전하는 터빈 블레이드의 선도 또는 후연 측면의 완전한 영상을 얻기에 충분하다. 예를 들어, 도 18에서, 제1 열 터빈 블레이드(44) 각각의 선도 측면은 검사 포트(50) 내에 배치된 검사 스코프(220)에 의해 검사될 수 있다. 각각의 개별 블레이드가 카메라 헤드(230) 시계 내에서 회전할 때, 그의 영상이 관련된 제어 시스템에 의해 포착된다. 블레이드 영상들의 일부 시리즈 또는 전체 시리즈가 터빈(30)이 회전 기어 모드에 있을 때 단일 로터(40) 회전 중에 얻어질 수 있다. 단일 카메라 헤드(230) 시계는 터빈 블레이드 상의 관심 영역의 완전한 방사상 길이를 포착하지 못할 수 있다. 카메라 헤드 기울임 각도(φ)를 재배치하거나 T 자유도를 따라 보어 스코프(228)를 삽입/후퇴시킴으로써, 카메라 시계는 블레이드 또는 베일 길이를 따라 방사상으로 재배치될 수 있다. 상이한 블레이드/베인 방사상 위치에서 포착된 영상들은 조합되어, 전체 블레이드의 집합 영상을 생성할 수 있다. 유사하게, 제1 열 내의 각각의 블레이드(44)의 후연 모서리의 영상은 선도 모서리에 대해 행해진 바와 같이, 터빈 검사 포트(52) 내에 검사 스코프(220)를 배치함으로써 포착될 수 있다.

예시적인 터빈 검사 절차

본 발명의 카메라 검사 시스템은 사람의 개입이 없이, 가스 터빈과 같은 터빈에서 관심 영역에 대한 검사 카메라 시계의 자동 배치 및 영상 포착의 능력을 제공한다. 검사 스코프 배치 시퀀스 정보가 시스템에 제공된 후에, 이후의 검사는 개별 검사 스코프 배치 기술 또는 검사 속도에 관계없이, 상이한 검사 팀들에 의해 반복 가능하다. 자동화된 검사는 공지된 검사 절차에 비교하여, 사람이 만드는 오류의 가능성이 더 적으면서, 더 빠르게 완료될 수 있다. 본 발명의 검사 방법의 추가의 설명은 예시적인 산업용 가스 터빈의 검사를 참조할 것이다.

검사 스코프 배치 시퀀스 정보가 선택된 검사 포트 상에 본 발명의 검사 스코프 실시예를 설치하고, 모든 제어되는 운동을 초기화 또는 "시작" 위치로 배향함으로써, 얻어질 수 있다. 사람 검사자가 검사 스코프를 제어 시스템 HMI를 통해, 예컨대 조이스틱 또는 터치 스크린 패드의 사용에 의해, 제어 시스템 제어기/호스트 컴퓨터 중 하나 또는 모두 내에 기록되는 터빈 내의 운행 경로를 통해 안내한다. 운행 경로는 터빈 내부 구성요소에 의한 스코프의 바람직하지 않은 충격을 일으키지 않고서, 검사 스코프 카메라 헤드 시계를 관심 영역 내에 배향시키도록 선택된다.

제어 시스템은 초기의 사람이 제어하는 검사로부터의 운행 경로 정보를 보유하고, 이후에 동일한 터빈 또는 동일한 내부 구조를 갖는 다른 터빈에 대한 미래의 검사 사이클을 위해 검사 스코프 배치 시퀀스를 반복할 수 있다. 예를 들어, 운행 경로 시퀀스는 단일 시험 터빈에 대해 수행될 수 있고, 시퀀스는 다른 원격 장소에 위치된 동일한 구조의 가스 터빈을 검사하는 검사 팀에 의한 사용을 위해 다른 원격 장소로 전달될 수 있다. 현장에서, 검사 팀은 상이한 가스 터빈이 원래의 가스 터빈으로부터 내부 구조의 변경을 가질 수 있음을 우려할 수 있다. 현장의 팀은 검사를 수행하기 위해 현장 설치 터빈에 대해 필요한 임의의 경로 변경을 수용하기 위한 장소적 우선권으로, 저장된 운행 경로 각각을 단계적으로 검토할 수 있거나, 현장 위치 터빈 전용의 새로운 운행 경로를 프로그램하도록 선택할 수 있다.

운행 경로는 대안적으로, 시뮬레이션 터빈 내에서 운행 경로를 시뮬레이팅하고 실제 터빈 검사에서의 이후의 사용을 위해 경로를 기록하는 사람 검사자에 의해 가상 공간 내에서 결정될 수 있다. 다른 대안으로서, 스코프 검사 시뮬레이션 프로그램은 사람 검사자에 의한 검토 및 승인을 위해 제안된 검사 운행 경로를 준비할 수 있다.

운행 경로 시퀀스는 하나의 관심 위치로부터 다른 관심 위치로 카메라 헤드 시계를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 검사 스코프는 연소기 검사 포트에 고정될 수 있고, 이때 검사 시스템은 연소기 내의 내부 구성요소의 영상을 포착하고 기록한 다음, 제1 열 베인의 선도 모서리로 이동하고, 그러한 베인을 통과하여, 제1 열 블레이드의 선도 모서리를 검사할 수 있다. 터빈이 회전 기어 모드에 있으면, 카메라 헤드는 단일 로터 회전 중에 각각의 블레이드에 대해 동일한 영상을 순차적으로 기록할 수 있다.

운행 경로 위치에 있을 때, 카메라 헤드는 동일한 기준 지점으로부터 상이한 카메라 시계로부터의 영상 정보를 얻기 위해 재배치될 수 있다. 동일한 기준 지점으로부터 취해진 다양한 영상들은 조합되어, 구조 요소들의 복합 또는 "짜여진" 도면을 얻거나 터빈 내부의 임의의 또는 모든 부분의 가상 "행로"를 취할 수 있다.

검사 스코프 카메라 헤드 시계를 하나의 위치로부터 다른 위치로 이동시키기보다는, 고정된 카메라 헤드의 시계 내에서 관심 터빈 구성요소 영역을 이동시키는 것도 가능하다. 예를 들어, 블레이드 열과 베인 열 사이에 삽입된 검사 스코프는 터빈이 회전 기어 모드에 있든지 또는 작업자가 완전히 정지된 터빈 로터의 각각의 블레이드를 카메라 헤드 전방에 순차적으로 수동으로 "마주치든지" 간에, 카메라 시계 내에서 회전하는 각각의 블레이드의 영상을 포착할 수 있다.

본 발명의 교시를 포함하는 다양한 실시예가 본원에서 도시되고 상세하게 설명되었지만, 본 기술 분야의 당업자는 이러한 교시를 여전히 포함하는 많은 다른 변경된 실시예를 쉽게 고안할 수 있다. 예를 들어, 터빈 내부 구성요소의 "광학 영상"은 가시광 스펙트럼 내에서 또는 적외선 스펙트럼 내에서 얻어질 수 있다. 검사 스코프 운동도는 서보 모터(104(Ω), 110(T), 124(θ), 124(φ), 140(E))에 의해 가능해지는 그러한 예시적인 운동으로 제한될 필요가 없다. 스코프 운동은 서보 모터에 의해 부여될 필요가 없고, 공지된 대안적인 공압 또는 다른 운동 제어 시스템을 포함할 수 있다.

Claims

터빈의 내부 검사를 위한 시스템이며,
터빈 검사 포트로의 고정을 위한 기부;
기부에 회전식으로 결합된 근위 단부 및 터빈 검사 포트 내로의 삽입을 위한 원위 단부를 구비한, 중심 축을 형성하는 연장 가능한 세장형 본체; 근위 단부 및 원위 단부 중간의 연장 부분; 및 대향된 제1 조인트 단부 및 제2 조인트 단부를 갖는 굴절 조인트 - 제1 조인트 단부는 검사 스코프 원위 단부에 결합됨 - 를 갖는 검사 스코프;
굴절 조인트 제2 조인트 단부에 결합된, 시계를 갖는 카메라 헤드;
결합되는 검사 스코프를 그의 중심 축 둘레에서 회전시키기 위한 대회전 구동부;
결합되는 연장 부분을 병진 이동시키기 위한 스코프 연장부 구동부;
카메라 헤드에 결합되어, 검사 스코프 중심 축에 대해 카메라 헤드 시계를 굴절시키기 위한 굴절 구동부;
시계 내에서 영상을 포착하기 위한, 카메라 헤드에 결합된 카메라; 및
터빈 내의 미리 지정된 운행 경로를 따라 내부 관심 영역에 검사 스코프 및 시계를 자동으로 배치하여 사람의 개입이 없이 카메라 영상을 포착하기 위해, 대회전 구동부, 스코프 연장부 구동부, 및 굴절 구동부와 카메라에 결합된 제어 시스템
을 포함하는
터빈의 내부 검사를 위한 시스템.
제1항에 있어서, 제어 시스템은 시계를 운행 경로를 따라 복수의 관심 영역에 자동으로 순차적으로 배치하고, 그의 각각의 영상을 포착하는
터빈의 내부 검사를 위한 시스템.
제2항에 있어서, 복수의 관심 영역의 영상들은 조합되어, 복수의 관심 영역의 영상들을 조합하여 복합 영상을 생성하는 것, 및 복수의 시점에서 취해진 영상들을 조합하여 영상들을 중첩시키는 것으로 구성된 그룹으로부터 선택된 복합 영상을 포함하는, 복합 영상을 생성하는
터빈의 내부 검사를 위한 시스템.
제1항에 있어서, 가압 냉각 기체를 검사 스코프를 통해 유도하기 위해 검사 스코프에 결합된 냉각 시스템을 추가로 포함하는
터빈의 내부 검사를 위한 시스템.
제1항에 있어서, 카메라 헤드 시계를 조명하기 위해 카메라 헤드에 결합된 조명 시스템을 추가로 포함하는
터빈의 내부 검사를 위한 시스템.
제1항에 있어서, 운행 경로 지정은,
선택된 운행 경로를 따른 동일한 유형의 터빈 내에서의 검사 시스템의 사람이 제어하는 배치, 및 검사 스코프 제어 시스템에 의한 이후의 반복을 위한 상기 운행 경로의 기록;
선택된 운행 경로를 따른 동일한 유형의 가상 터빈 내에서의 가상 검사 시스템의 사람이 제어하는 시뮬레이션 배치, 및 검사 스코프 제어 시스템에 의한 이후의 반복을 위한 상기 운행 경로의 기록; 및
사람의 개입이 없이 시뮬레이팅되어 선택된 운행 경로를 따른 동일한 유형의 가상 검사 스코프 및 가상 발전 기계의 시뮬레이션 배치, 및 검사 스코프 제어 시스템에 의한 이후의 반복을 위한 상기 운행 경로의 기록
으로 구성된 그룹으로부터 선택되는
터빈의 내부 검사를 위한 시스템.
제1항에 있어서, 터빈은 가스 터빈이고, 기부는 연소기 검사 포트에 결합되고, 포착된 영상은 연소기 섹션 내부 구성요소, 터빈 섹션 내부 구성요소, 제1 열 베인, 및 제1 열 블레이드로 구성된 그룹으로부터 선택되는
터빈의 내부 검사를 위한 시스템.
제1항에 있어서,
카메라 헤드의 중심 축과 대체로 평행한 제1 시계 내에서 영상을 포착할 수 있는, 카메라 헤드에 결합된 제1 카메라; 및
카메라 헤드 중심 축과 대체로 측방향으로 정렬된 제2 시계 내에서 영상을 포착할 수 있는, 카메라 헤드에 결합된 제2 카메라
를 추가로 포함하는
터빈의 내부 검사를 위한 시스템.
제1항에 있어서, 굴절 조인트 제2 단부와 카메라 헤드의 중간에 있는 카메라 헤드 연장부를 추가로 포함하고, 카메라 헤드 연장부는 카메라 헤드 삽통식 부분과, 카메라 헤드 삽통식 부분을 병진 이동시키기 위한 카메라 헤드 연장부 구동부를 갖고, 카메라 헤드 연장부 구동부는 카메라 헤드 삽통식 부분에 결합되고 제어 시스템에 결합되며, 그에 의해 제어 시스템은 시계를 배치할 때 카메라 헤드 연장부를 병진 이동시킬 수 있는
터빈의 내부 검사를 위한 시스템.
제1항에 있어서, 굴절 조인트 제2 단부와 카메라 헤드의 중간에 있는 카메라 헤드 회전/패닝 조인트를 추가로 포함하고, 카메라 헤드 회전/패닝 조인트는 카메라 헤드를 회전시키기 위한 카메라 헤드 회전/패닝 구동부를 갖고, 카메라 헤드 회전/패닝 구동부는 카메라 헤드에 결합되고 제어 시스템에 결합되며, 그에 의해 제어 시스템은 시계를 배치할 때 카메라 헤드를 회전/패닝할 수 있는
터빈의 내부 검사를 위한 시스템.
제1항에 있어서, 검사 스코프를 선택적으로 접기 위해, 검사 스코프 근위 단부 및 원위 단부 중간에서 관절 조인트를 추가로 포함하는
터빈의 내부 검사를 위한 시스템.
가스 터빈의 내부 검사를 위한 시스템이며,
가스 터빈 검사 포트로의 고정을 위한 기부;
기부에 회전식으로 결합된 근위 단부 및 터빈 검사 포트 내로의 삽입을 위한 원위 단부를 구비한, 중심 축을 형성하는 연장 가능한 세장형 본체; 근위 단부 및 원위 단부 중간의 연장 부분; 대향된 제1 조인트 단부 및 제2 조인트 단부를 갖는 굴절 조인트 - 제1 조인트 단부는 검사 스코프 원위 단부에 결합됨 -; 굴절 조인트 제2 단부에 결합되어 카메라 헤드 삽통식 부분을 갖는 카메라 헤드 연장부; 및 굴절 조인트 제2 단부에 결합된 카메라 헤드 회전/패닝 조인트를 갖는 검사 스코프;
카메라 헤드 연장부 및 카메라 헤드 회전/패닝 조인트에 결합된, 시계를 갖는 카메라 헤드;
결합되는 검사 스코프를 그의 중심 축 둘레에서 회전시키기 위한 대회전 구동부;
결합되는 연장 부분을 병진 이동시키기 위한 스코프 연장부 구동부;
카메라 헤드에 결합되어, 검사 스코프 중심 축에 대해 카메라 헤드 시계를 굴절시키기 위한 굴절 구동부;
결합되는 카메라 헤드 삽통식 부분을 병진 이동시키기 위한 카메라 헤드 연장부 구동부;
결합되는 카메라 헤드를 회전시키기 위한 카메라 헤드 회전/패닝 구동부;
시계 내에서 영상을 포착하기 위해, 카메라 헤드에 결합된 카메라; 및
검사 스코프 및 시계를 터빈 내의 미리 지정된 운행 경로를 따라 내부 관심 영역으로 자동으로 배치하여 사람의 개입이 없이 카메라 영상을 포착하기 위해, 각각의 대회전 구동부, 스코프 연장부 구동부, 굴절 구동부, 카메라 헤드 연장부 구동부, 및 카메라 헤드 회전/패닝 구동부와 카메라에 결합된 제어 시스템
을 포함하는
가스 터빈의 내부 검사를 위한 시스템.
제12항에 있어서,
가압 냉각 기체를 검사 스코프 및 카메라 헤드를 통해 유도하기 위해 검사 스코프에 결합된 냉각 시스템;
카메라 헤드 시계를 조명하기 위해 카메라 헤드에 결합된 조명 시스템;
카메라 헤드의 중심 축과 대체로 평행한 제1 시계 내에서 영상을 포착할 수 있는, 카메라 헤드에 결합된 제1 카메라; 및
카메라 헤드 중심 축과 대체로 측방향으로 정렬되는 제2 시계 내에서 영상을 포착할 수 있는, 카메라 헤드에 결합된 제2 카메라
를 추가로 포함하는
가스 터빈의 내부 검사를 위한 시스템.
터빈의 내부 검사를 위한 방법이며,
터빈 검사 포트로의 고정을 위한 기부;
기부에 회전식으로 결합된 근위 단부 및 터빈 검사 포트 내로의 삽입을 위한 원위 단부를 구비한, 중심 축을 형성하는 연장 가능한 세장형 본체; 근위 단부 및 원위 단부 중간의 연장 부분; 및 대향된 제1 조인트 단부 및 제2 조인트 단부를 갖는 굴절 조인트 - 제1 조인트 단부는 검사 스코프 원위 단부에 결합됨 - 를 갖는 검사 스코프;
굴절 조인트 제2 조인트 단부에 결합된, 시계를 갖는 카메라 헤드;
결합되는 검사 스코프를 그의 중심 축 둘레에서 회전시키기 위한 대회전 구동부;
결합되는 연장 부분을 병진 이동시키기 위한 스코프 연장부 구동부;
카메라 헤드에 결합되어, 검사 스코프 중심 축에 대해 카메라 헤드 시계를 굴절시키기 위한 굴절 구동부;
시계 내에서 영상을 포착하기 위해, 카메라 헤드에 결합된 카메라; 및
검사 스코프 및 시계를 터빈 내의 미리 지정된 운행 경로를 따라 내부 관심 영역으로 자동으로 배치하여 사람의 개입이 없이 카메라 영상을 포착하기 위해, 대회전 구동부, 스코프 연장부 구동부, 및 굴절 구동부와 카메라에 결합된 제어 시스템
을 갖는 내부 검사 시스템을 제공하는 단계;
기부를 터빈 검사 포트에 고정시키는 단계;
제어 시스템에 운행 경로를 제공하는 단계; 및
검사 스코프 및 카메라 헤드 시계를 제어 시스템에 의해 운행 경로를 따라 자동으로 배치하여 사람의 개입이 없이 카메라 영상을 포착함으로써 터빈을 검사하는 단계를 포함하는
터빈의 내부 검사를 위한 방법.
제14항에 있어서,
굴절 조인트 제2 단부와 카메라 헤드의 중간에 있는 카메라 헤드 연장부로서, 카메라 헤드 연장부는 카메라 헤드 삽통식 부분과, 카메라 헤드 삽통식 부분을 병진 이동시키기 위한 카메라 헤드 연장부 구동부를 갖고, 카메라 헤드 연장부 구동부는 카메라 헤드 삽통식 부분에 결합되고 제어 시스템에 결합되며, 그에 의해 제어 시스템은 시계를 배치할 때 카메라 헤드 연장부를 병진 이동시킬 수 있는, 카메라 헤드 연장부와,
굴절 조인트 제2 단부와 카메라 헤드의 중간에 있는 카메라 헤드 회전/패닝 조인트로서, 카메라 헤드 회전/패닝 조인트는 카메라 헤드를 회전시키기 위한 카메라 헤드 회전/패닝 구동부를 갖고, 카메라 헤드 회전/패닝 구동부는 카메라 헤드에 결합되고 제어 시스템에 결합되며, 그에 의해 제어 시스템은 시계를 배치할 때 카메라 헤드를 회전/패닝할 수 있는, 카메라 헤드 회전/패닝 조인트
를 구비한 내부 검사 시스템을 제공하는 단계를 추가로 포함하는
터빈의 내부 검사를 위한 방법.
제14항에 있어서,
카메라 헤드의 중심 축과 대체로 평행한 제1 시계 내에서 영상을 포착할 수 있는, 카메라 헤드에 결합된 제1 카메라; 및
카메라 헤드 중심 축과 대체로 측방향으로 정렬되는 제2 시계 내에서 영상을 포착할 수 있는, 카메라 헤드에 결합된 제2 카메라
를 구비한 내부 검사 시스템을 제공하는 단계; 및
사람의 개입이 없이 양 카메라로부터 카메라 영상을 포착하는 단계
를 추가로 포함하는
터빈의 내부 검사를 위한 방법.
제14항에 있어서, 검사하는 단계 중에, 제어 시스템은 검사 스코프를 이동시킴으로써 카메라 시계를 운행 경로를 따라 복수의 관심 영역으로 자동으로 순차적으로 배치하여, 그의 각각의 영상을 포착하는
터빈의 내부 검사를 위한 방법..
제17항에 있어서,
복수의 관심 영역의 영상들을 조합하여 복합 영상을 생성하는 것; 및
복수의 시점에서 취해진 영상들을 조합하여 영상들을 중첩시키는 것
으로 구성된 그룹으로부터 선택된 영상을 조합하는 단계를 추가로 포함하는
터빈의 내부 검사를 위한 방법.
제14항에 있어서, 운행 경로는,
선택된 운행 경로를 따른 동일한 유형의 터빈 내에서의 검사 시스템의 사람이 제어하는 배치, 및 검사 스코프 제어 시스템에 의한 이후의 반복을 위한 상기 운행 경로의 기록;
선택된 운행 경로를 따른 동일한 유형의 가상 터빈 내에서의 가상 검사 시스템의 사람이 제어하는 시뮬레이션 배치, 및 검사 스코프 제어 시스템에 의한 이후의 반복을 위한 상기 운행 경로의 기록; 및
사람의 개입이 없이 시뮬레이팅되어 선택된 운행 경로를 따른 동일한 유형의 가상 검사 스코프 및 가상 발전 기계의 시뮬레이션 배치, 및 검사 스코프 제어 시스템에 의한 이후의 반복을 위한 상기 운행 경로의 기록
으로 구성된 그룹으로부터 선택된 방법에 의해 결정되는
터빈의 내부 검사를 위한 방법.
제14항에 있어서, 터빈은 가스 터빈이고, 고정시키는 단계 중에, 기부는 연소기 검사 포트에 결합되고, 검사하는 단계 중에, 포착된 영상들은 연소기 섹션 내부 구성요소, 터빈 섹션 내부 구성요소, 제1 열 베인, 및 제1 열 블레이드로 구성된 그룹으로부터 선택되는
터빈의 내부 검사를 위한 방법.