KR20150045505A - 터닝 기어 모드 중인 오프라인 산업 가스 터빈들 및 다른 발전 기계류의 광학 검사하는 시스템 및 방법 - Google Patents

터닝 기어 모드 중인 오프라인 산업 가스 터빈들 및 다른 발전 기계류의 광학 검사하는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

가스 및 증기 터빈들의 내부 구성요소들은 미리 지정된 안내 경로를 따라 터빈 내에서 카메라 시계(FOV)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 관절 결합되는 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.

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}
동시 계류중인 출원들에 대한 참조
본 출원은 2012년 1월 31일자로 출원되어 일련 번호 13/362,352호가 할당된 발명의 명칭이 "관절 결합식 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 출원(CIP)이다.
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.
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 Optical Inspection Of Off-Line Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery While In Turning Gear Mode)"인 동시 계류중인 미국 실용 특허 출원. 상기 인용된 모든 동시 계류중인 인용 출원들은 본원에 인용에 의해 포함된다.
본 발명은, 비제한적인 예시로서 증기 터빈들 및 발전기들을 포함하는, 산업용 가스 터빈들 및 다른 발전 기계류의 비파괴 내부 검사를 위한 광학 카메라 시스템들에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 양태들은, 인간의 개입에 의해 또는 인간의 개입 없이 터빈 엔진이 터닝 기어 모드에 있으면서 가스 터빈 연소기 및 트랜지션을 통해 카메라 시계(field of view (FOV))를 위치 설정하고, 1 열 회전하는 터빈 블레이드들의 이미지들을 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.
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 모터에 의해 로터가 외부 구동되는 "터닝 기어 모드"에서 대략 120 RPM 또는 그 미만의 속도로 스풀 다운되어, 로터 뒤틀림의 가능성을 감소시킨다. 터빈 하우징(turbine housing)과 같은 다른 터빈 구성요소들은 또한 주위 온도로 천천히 냉각된다.
터빈이 일단 대략 최대 72 시간의 코스에 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 포트들 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.
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.
완전한 터빈 검사는 인간 검사자에 의한 카메라 검사 시스템 시야 포트와 터빈 내의 해당 구역들 사이의 다중 수동 상대 재위치 설정 시퀀스들을 필요로 한다. 검사 품질 및 생산성은 검사자 및 검사 팀의 검사 및 조작 스킬들에 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 차이들에 기초하여 바람직하지 않은 검사 프로세스 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.
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(예컨대, 로터가 쿨 다운 사이클의 긴 터닝 기어 모드 파트 이전에 1000 RPM 이하에서 스피닝할 때)의 가능한 가장 이른 단계들에서 조기에 그리고 쉽게 얻어질 수 있다면, 수리를 요하는 블레이드들은 터빈 로터가 테스트 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)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.
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.
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.
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 시간으로 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.
상이한 검사 팀들 중에서 검사 스킬 레벨 및 생산성을 동일화하는데 도움을 주는 광학 카메라 검사 시스템들 및 방법들에 대한 또 다른 요구가 업계에 존재한다.
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.
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.
이들 및 다른 목적들은 가스 또는 증기 터빈의 내부 검사를 위한 시스템에 의해 본 발명에 따라 성취된다. 이 시스템은 터빈 검사 포트로의 부착을 위한 베이스를 포함한다. 이 시스템은 또한 중심 축을 한정하는 연장가능한 세장형 바디를 가지며, 선단부가 상기 베이스에 회전식으로 커플링되고 말단부가 터빈 검사 포트 내에 삽입되는 검사기를 포함한다. 검사기는 선단부 및 말단부 중간 연장 부분; 및 대향하는 제 1 조인트 단부 및 제 2 조인트 단부를 가지며 제 1 조인트 단부가 검사기 말단부에 커플링된 관절 결합 조인트를 갖는다. 시계를 갖는 카메라 헤드는 관절 결합 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. 관절 결합 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, 관절 결합 구동부, 카메라 및 조명 시스템에 커플링된 제어 시스템을 포함한다. 일부 실시예들에서, 조명 시스템은 이를테면 1 열 고정 베인들을 이미지화하는 경우와 같이 카메라 시계를 일정하게 조사하도록 제 1 모드에서 작동하며, 오프 라인 터빈 로터가 회전함에 따라 1 열 터빈 블레이드들의 이미지들을 포착하도록 스트로브 라이팅 제 2 모드로 스위치한다.
본 발명의 실시예들에서, 검사기 베이스는 오프 라인 가스 터빈 연소 섹션에 부착되며, 검사기는 연소기 파일럿 노즐 포트를 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 포인트로부터 포착될 수 있도록 로터 RPM에 대응하는 스트로브 레이트(strobe rate)로 펄스화된다.
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 관절 결합 조인트를 갖는다. 카메라 헤드 연장부는 관절 결합 조인트 제 2 조인트 단부에 커플링된다. 이 연장부는 관절 결합 조인트 제 2 단부에 또한 커플링되는 카메라 헤드 회전/팬 조인트 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 관절 결합 구동부는 검사기 중심 축에 대해 카메라 헤드 시계를 관절 결합시킨다. 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, 관절 결합 구동부, 카메라 헤드 연장 구동부 및 카메라 헤드 회전/팬 구동부 및 카메라에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 상기 카메라는 대략 동시에 모든 카메라 픽셀 이미지들을 포착하는 글로벌 셔터 또는 풀 프레임 카메라이고, 포착된 이미지들은 1 열 블레이드들이다.
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 관절 결합 조인트를 갖는다. 시계를 갖는 카메라 헤드는 관절 결합 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, 관절 결합 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.
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.
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 관절 결합 조인트 의해 포착된다. 카메라 시계는 터빈 로터 회전 속도에 대응하는 스트로브 속도들로 조명 시스템에 의해 선택적으로 조명된다. 관절 결합 조인트는 제 2 위치에 관절 결합되어, 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.
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.
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 관절 결합 및 회전 (팬; pan) 메커니즘의 개략적인 입면도이며;
도 11은 도 10의 카메라 헤드 관절 결합 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 제어 박스 및 제어 시스템의 블록도이며;
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 관절 결합 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 콘트롤 시스템의 블록도이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 동일한 참조 부호들은 가능하다면 도면들에서 공통인 동일한 요소들을 지정하는데 사용되었다.
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)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 조이 스틱 또는 다른 인간 기계 인터페이스 디바이스에 의해 수동으로 위치 설정될 수 있다. 검사 시스템은, 연소기 노즐 억세스 포트, 연소기 및 트랜지션을 통해 유리하게 삽입될 수 있는 광학 카메라를 갖는 관절 결합식 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.
일부 실시예들에서, 광학 카메라 검사 시스템은 기관 내의 해당 구역들로 카메라 시계(FOV)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.
카메라 검사 시스템 개요
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 세그먼트들을 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 모터들을 통하여 선택적으로 (작업자에 의해 일부 실시예들에서 수동적으로 또는 작업자 없이 다른 실시예들에서 자동적으로) 위치된다. 이미지 데이터가 획득되고 포착되며, 요구된다면 추가의 분석을 위해 파일 보관된다(archived).
관절 결합식 검사기
도 2 내지 도 4는 검사 포트로서 기능하는 연소기 노즐 포트(36) 안으로의 관절 결합식 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 프로파일로 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 관절 결합될 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.
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.
Ω - 총 회전(gross rotation);
T - 신축 자재식 연장(telescoping extension);
Φ - 카메라 헤드 관절 결합;
E - 카메라 헤드 팁 연장; 및
θ - 카메라 헤드 회전/팬.
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.
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(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.
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 관절 결합 조인트(82)를 위치시키는데 필요한 서보 모터들을 수납한다. 카메라 헤드(88)는 각각의 축방향 및 측방향 시계(FOV)들을 위한 카메라 포트(90, 92)들을 포함한다.
도 8은 회전 허브(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(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(118)들의 수용을 위해 장착 홀(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.
도 10을 참조하면, 모터 캔(64)은 한 쌍의 이격된 귀-형(ear-like) 모터 캔 피봇(122)들이 구비된 모터 캔 하우징(120)을 갖는다. 관절 결합 운동 서보 모터(124)는 구동 스크류(126)를 회전시키며 이는 카메라 피봇팅 허브(128)를 티핑(tipping)함으로써 Φ 관절 결합 운동을 부여한다. 티핑(tipping) 운동 축(132)은 모터 캔 피봇(122)에 회전식으로 커플링되는 카메라 허브 피봇(130) 사이에 설정된다. 오프셋 링크(133)는 구동 스크류(126)에 커플링되고 선형 운동을 티핑 운동 축(132)을 중심으로 하는 회전 운동으로 전환한다.
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(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(144)를 포함하며, 그 위로 장력을 갖는(tensioned) 케이블(146)이 지나간다. 슬레이브 풀리(slave pulley; 148)가 카메라 헤드(88)에 부착되고 또한 케이블(146)에 커플링된다. 코일 스프링(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.
도 13 내지 도 15는 카메라 헤드 하우징(152) 및 선택적으로 제거 가능한 커버(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)를 갖는다. 카메라(158)는 카메라 헤드(88)의 중앙 축에 측방향으로 또는 수직으로 연장하는 "카메라 2" 포트(92)를 통하는 시계(FOV)를 갖는다. 카메라(156)는 프리즘(160)을 통하여 그의 이미지를 발생시킨다. 카메라(156, 158)들은 개인용 컴퓨터들과 일상적으로 사용되는 타입의 공지된 오토-포커싱(auto-focusing) USB 카메라들이다. 발광 다이오드(LED; 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, 또는 ii)가변적이거나 흐릿하게 할 수 있는 강도 출력들을 포함하는 소망하는 출력 강도 또는 다른 특징들의 다른 조명원들 또는 LED들을 적용할 수 있다.
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 피벗팅 허브(128)에 커플링되며, 이는 관절결합 조인트(82)의 말단부를 형성한다. 관절 결합 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.
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 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(157')를 포함한다. 바람직하게는, 검사 시스템(60)은 카메라 대물 렌즈(objective lens)(157")와 FOV 내의 해당 피사체 사이에 광섬유 파이프들 또는 시야 윈도우들과 같은 광학 하드웨어를 갖지 않아, 회전 블레이드 포착된 이미지 블러링의 가능성이 적게 더 많은 광 광자(light photon)들을 포착한다. 카메라(156') 시계(FOV)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.
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(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.
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 프로세스는 개시될 수 있고, 과거에 가능했던 것보다 터빈 서비스 주기 내에서 더 일찍 완료되며, 가능하게는 전체 보수 사이클 시간을 감소시킨다.
카메라 검사기 제어 및 작동
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 피드백을 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 제어 박스(180)와 다중 경로 케이블(192) 및 개별 카메라 케이블들과 같은 공지된 통신 경로(communication pathway)들에 의해 통신한다.
도 16 및 도 23의 실시예들 중 어느 하나의 실시예에서, 제어 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(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(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.
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 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.
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. 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 뷰는, 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(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.
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(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.
블레이드/베인 검사기
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.
도 19 및 도 20에 도시된 것과 같이, 검사기(220) 실시예는 장착 플랜지(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) 내에서 포착하는 카메라 헤드(230)를 갖는다. 카메라 헤드(230)는 피봇팅 프리즘(232)을 포함하며 그의 관절 결합 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.
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.
블레이드/베인 검사기(220) 실시예의 3 개의 운동 자유도(Φ, θ 및 T)들은 터빈 로터가 터닝 기어 모드로 돌아가는(spinning) 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.
예시적인 터빈 검사 과정들
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 에러들의 더 적은 가능성을 가지고, 더 신속하게 완료될 수 있다. 본 발명의 검사 방법들의 추가의 설명은 예시적인 산업용 가스 터빈의 검사를 참조할 것이다.
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 패드의 사용에 의한 제어 시스템 HMI를 통해 검사기를 가이드한다. 안내 경로(navigation path)는 터빈 내부 구성요소들과 검사기의 바람직하지 않은 충돌을 야기하지 않으면서 해당 구역 내의 검사기 카메라 헤드 시계를 배향하도록 선택된다.
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 프로그램하도록 선택할 수 있다.
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.
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 관절 결합 조인트(82)를 관절 결합함으로써 시프트되는 경우에, 1 열 베인들의 리딩 에지 외부측 트랜지션에 유지될 수 있다. 이러한 관절 결합 시프팅은, 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.
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.
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.
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 스펙트럼에서 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.

Claims (20)

  1. 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 중간의 연장 부분; 및 대향하는 단부들인 제 1 조인트 단부 및 제 2 조인트 단부를 가지며 상기 제 1 조인트 단부가 상기 검사기의 말단부에 커플링되는, 관절 결합 조인트;
    를 갖고 중심 축을 한정하는 연장가능한 세장형 바디를 구비하는 검사기;
    시계(field of view)를 가지며 상기 관절 결합 조인트의 제 2 조인트 단부에 커플링되는 카메라 헤드;
    자신의 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 관절 결합 구동부;
    상기 카메라 헤드에 커플링되며, 시계 내의 이미지를 포착하는 카메라;
    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 속도에 대응하는 속도들로 카메라 이미지들을 포착하기 위해서 총 회전 구동부, 검사기 연장 구동부, 관절 결합 구동부, 카메라 및 조명 시스템에 커플링된 제어 시스템을 포함하는,
    터빈의 내부 검사용 시스템.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 터빈은 가스 터빈이며; 상기 베이스는 연소기 파일롯 노즐 포트에 커플링되고; 상기 카메라는 대략 동시에 모든 카메라 픽셀 이미지들을 포착하는 글로벌 셔터(global shutter) 또는 풀 프레임(full frame) 카메라이고, 포착된 이미지들은 1 열 베인들 또는 블레이드들의 것인,
    터빈의 내부 검사용 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 시스템에 의해 수행된 안내 경로는,
    선택된 안내 경로를 따라 동일한 유형의 터빈 내에서 검사 시스템의 인간 제어식으로 위치설정하고, 제어 시스템에 의한 후속 반복(subsequent replication)을 위해 상기 안내 경로를 기록하는 것;
    선택된 안내 경로를 따라 동일한 유형의 가상 터빈 내에서 가상 검사 시스템의 인간 제어식으로 모의(simulated) 위치설정하고, 제어 시스템에 의한 후속 반복을 위해 상기 안내 경로를 기록하는 것; 또는
    인간 개입 없이 선택된 모의 안내 경로를 따라 동일한 유형의 가상 검사기 및 가상 발전 기계를 모의 위치설정하고, 제어 시스템에 의한 후속 반복을 위해 상기 안내 경로를 기록하는 것
    중 하나에 의해 판정되는,
    터빈의 내부 검사용 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 카메라 헤드에 커플링되며, 상기 카메라 헤드의 중심 축에 전체적으로 평행한 제 1 시계에서 이미지들을 포착할 수 있는 제 1 카메라; 및
    상기 카메라 헤드에 커플링되며, 상기 카메라 헤드의 중심 축에 전체적으로 측방향으로 정렬된 제 2 시계에서 이미지들을 포착할 수 있는 제 2 카메라를 더 포함하는,
    터빈의 내부 검사용 시스템.
  8. 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 중간의 연장 부분; 및 대향하는 단부들인 제 1 조인트 단부 및 제 2 조인트 단부를 가지며 상기 제 1 조인트 단부가 상기 검사기의 말단부에 커플링되는, 관절 결합 조인트;를 갖고 중심 축을 한정하는 연장가능한 세장형 바디와
    상기 관절 결합 조인트의 제 2 단부에 커플링되며 카메라 헤드 신축 자재 부분(camera head telescoping portion)을 갖는 카메라 헤드 연장부와
    상기 관절 결합 조인트의 제 2 단부에 또한 커플링되는 카메라 헤드 회전/팬 조인트
    를 구비하는 검사기;
    시계를 가지며 카메라 헤드 연장부 및 카메라 헤드 회전/팬 조인트에 커플링되는 카메라 헤드;
    자신의 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 관절 결합 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 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 시계를 선택적으로 조명하며 터빈 로터 회전 속도에 대응하는 속도들로 카메라 이미지들을 포착하기 위해서 총 회전 구동부, 검사기 연장 구동부 및 관절 결합 구동부, 카메라 및 조명 시스템에 커플링된 제어 시스템을 포함하는,
    가스 터빈의 내부 검사용 시스템.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 터빈은 가스 터빈이며; 상기 베이스는 연소기 파일롯 노즐 포트에 커플링되고; 상기 카메라는 대략 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.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 검사기 및 카메라 헤드를 통해 가압된 냉각 가스 경로를 라우팅(routing)하기 검사기에 커플링되는 냉각 시스템;
    상기 카메라 헤드에 커플링되는 조명 시스템;
    상기 카메라 헤드에 커플링되며, 상기 카메라 헤드의 중심 축에 전체적으로 평행한 제 1 시계에서 이미지들을 포착할 수 있는 제 1 카메라; 및
    상기 카메라 헤드에 커플링되며, 상기 카메라 헤드의 중심 축에 전체적으로 측방향으로 정렬된 제 2 시계에서 이미지들을 포착할 수 있는 제 2 카메라;를 더 포함하는,
    가스 터빈의 내부 검사용 시스템.
  14. 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 중간의 연장 부분; 및 대향하는 단부들인 제 1 조인트 단부 및 제 2 조인트 단부를 가지며 상기 제 1 조인트 단부가 상기 검사기의 말단부에 커플링되는, 관절 결합 조인트;
    를 갖고 중심 축을 한정하는 연장가능한 세장형 바디를 구비하는 검사기;
    시계(field of view)를 가지며 상기 관절 결합 조인트의 제 2 조인트 단부에 커플링되는 카메라 헤드;
    자신의 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 관절 결합 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, 관절 결합 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 제 16 항에 있어서,
    가스 터빈 1 열 베인들 및 1 열 블레이드들 구성요소들의 이미지들을 포착하기 위해서,
    대략 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 트랜지션을 통해 안내 경로를 따라 카메라를 안내하면서 카메라 시계를 조명하는 단계,
    제 1 위치에서 관절 결합 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 관절 결합 조인트를 제 2 위치에 관절 결합하고, 복수 개의 회전하는 1 열 블레이드 구성요소들의 각자의 제 2 카메라 이미지들을 포착하는 단계를 포함하는,
    터빈의 내부 검사 방법.
  18. 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 관절 결합 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 관절 결합 조인트를 제 2 위치에 관절 결합하고, 대략 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.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어 시스템에 의해 수행된 안내 경로는,
    선택된 안내 경로를 따라 동일한 유형의 터빈 내에서 검사 시스템의 인간 제어식으로 위치설정하고 제어 시스템에 의한 후속 반복(subsequent replication)을 위해 상기 안내 경로를 기록하는 것;
    선택된 안내 경로를 따라 동일한 유형의 가상 터빈 내에서 가상 검사 시스템의 인간 제어식으로 모의(simulated) 위치설정하고, 제어 시스템에 의한 후속 반복을 위해 상기 안내 경로를 기록하는 것; 및
    인간 개입 없이 선택된 모의 안내 경로를 따라 동일한 유형의 가상 검사기 및 가상 발전 기계를 모의 위치설정하고, 제어 시스템에 의한 후속 반복을 위해 상기 안내 경로를 기록하는 것
    중 하나에 의해 판정되는,
    터빈의 내부 검사 방법.
  20. 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
    대략 동시에 모든 카메라 픽셀 이미지들을 포착하는 카메라에 의해 해당 구역의 각자의 이미지들을 포착하는,
    터빈의 내부 검사 방법.
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