WO2020043374A1 - Inspektionsverfahren und inspektionsfahrzeug - Google Patents

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WO2020043374A1
WO2020043374A1 PCT/EP2019/068372 EP2019068372W WO2020043374A1 WO 2020043374 A1 WO2020043374 A1 WO 2020043374A1 EP 2019068372 W EP2019068372 W EP 2019068372W WO 2020043374 A1 WO2020043374 A1 WO 2020043374A1
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inspection vehicle
chassis
inspection
cavity
wheels
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PCT/EP2019/068372
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Rayk LAGODKA
Benjamin Runge
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G01N21/954—Inspecting the inner surface of hollow bodies, e.g. bores
    • G01N2021/9548—Scanning the interior of a cylinder

Definitions

  • the invention relates to a method for inspecting the interior of an annular cavity, in particular in the form of an asymmetrical cross-section having Ringbrennkam mer a gas turbine of a power plant.
  • the invention further relates to an inspection vehicle for carrying out such a method.
  • Annular combustion chambers of gas turbines require regular inspection, for example to determine the condition of the heat shield plates with which the annular combustion chamber is used
  • the present invention provides a method of the type mentioned, which is characterized in that it is carried out using an inspection vehicle.
  • the use of such an inspection vehicle is advantageous in that no one has to enter the annular combustion chamber.
  • it is also not necessary to lower the temperature within the ring combustion chamber to 40 ° C. for carrying out the process, which takes a lot of time. Rather, the inspection can be started at higher temperatures, which is associated with short downtimes. Due to the fact that the inspection vehicle the
  • the present invention creates an inspection vehicle to solve the problem mentioned above, which is designed to carry out the method according to the invention.
  • the inspection vehicle comprises a chassis, two wheel groups held on the chassis, which are designed to move the inspection vehicle in a circumferential direction through the cavity and each have at least four wheels, the wheels of the first group of wheels being designed to move radially to support externally arranged cavity wall, and wherein the wheels of the second wheel group are designed to be supported on a radially inner cavity wall, several motors which are assigned to different wheels and drive them in a motor-rotating manner about their respective wheel axis, one of the motors controlling control device and an inspection device held on the chassis.
  • the inspection vehicle according to the invention is securely supported on the radially inner cavity wall and on the radially outer cavity the wall of the room, which allows the inspection vehicle to autonomously drive the annular combustion chamber along its 360 ° extent using the motor drive.
  • the motors are preferably assigned at least two wheels of the first wheel group lying opposite one another to the chassis and two wheels of the second wheel group lying opposite one another in order to ensure proper propulsion of the inspection vehicle at all positions of the annular cavity.
  • all wheels of the inspection vehicle can each be driven by a motor.
  • the inspection is carried out using the inspection device, for example by capturing corresponding image data.
  • the cavity positions at which the image data are recorded by the inspection device can be calculated, for example, by recording the distance traveled by the inspection vehicle from the starting point of the inspection.
  • the number of revolutions of the individual motors can be used to determine the distance.
  • a separate displacement sensor can also be provided on the chassis, which detects the distance traveled.
  • two wheels of a wheel group are arranged opposite each other in pairs relative to the chassis, as is customary in conventional vehicles. This leads to a simple structure of the inspection vehicle according to the invention.
  • none of the wheel axles extends parallel to another wheel axle.
  • the alignment of each individual wheel is adapted to the asymmetrical cross section of the annular cavity, whereby a particularly secure hold of the inspection vehicle is achieved while driving through the cavity.
  • the respective distances between the wheel axles of the wheels of at least one of the wheel groups and the chassis are preferably individually adjustable, especially adjustable via pneumatically or electrically operated, linear retractable and extendable telescopic devices.
  • the inspection vehicle In the retracted state of the telescopic devices, the inspection vehicle can thus be easily positioned in the cavity to be inspected. The distances can then be increased, in particular by extending the telescopic devices, in such a way that all the wheels contact the cavity wall assigned to them under a corresponding contact pressure.
  • the motor is connected to a wheel via at least one transmission, which serves to adjust the speed.
  • a worm gear is advantageously connected to the drive wheel. Due to the self-locking feature, the worm gear allows the wheels to lock even if the power supply is cut off, so that if the power supply is cut off, the inspection vehicle remains securely in its position within the cavity.
  • the inspection vehicle is advantageously supplied with voltage and / or with data and / or with compressed air via at least one supply line.
  • a winding device is advantageously provided for the automatic winding and unwinding of the at least one supply line in order to avoid overrunning the at least one supply line and unwanted tensile forces due to dragging of the at least one supply line.
  • distance sensors are arranged on the chassis, which are designed and arranged in such a way that they detect current distances to a side wall of the annular cavity, the control device being designed such that it uses CAD Comparing the data of the cavity with the desired distances and controlling the motors on the basis of the comparison result.
  • the spacing essentially aligned in the axial direction of the annular cavity Sensors can be arranged, for example, over the length of the inspection vehicle in order to determine the precise alignment of the inspection vehicle within the cavity by means of a corresponding comparison of the detected distance data. If the actual alignment does not correspond to the target alignment, individual motors can be controlled accordingly via the control device in order to correct the alignment.
  • At least one camera device connected to the control device is preferably held on the chassis and is oriented essentially in the axial direction of the annular cavity.
  • two camera devices are advantageously provided, one of which is aligned in the direction of the burner of the gas turbine and one in the direction of the turbine, so that the burner and the first guide vanes can also be inspected when driving through the annular combustion chamber.
  • the inspection device itself can be equipped with a wide variety of sensors.
  • it preferably has at least one camera device, which is advantageously set up in such a way that in each case it can completely capture a heat shield plate.
  • the inspection device is advantageously held on the chassis such that it can be moved by a motor relative to the chassis, so that it can be moved as freely as possible within the annular cavity and can reach all areas to be inspected.
  • the inspection device is preferably linear along a linear axis extending essentially in the axial direction of the annular cavity, pivoting about a first pivot axis extending essentially in the circumferential direction of the ring combustion chamber, pivoting about a second pivot axis extending parallel to the first pivot axis and pivoting about a Third pivot axis extending perpendicular to the second pivot axis. So that becomes a very good freedom of movement of the inspection device achieved with a simple structure.
  • Figure 1 is a perspective view of an inspection vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a further perspective view of the inspection vehicle shown in FIG. 1, with a winding device being omitted for illustration purposes;
  • Figure 3 is a perspective view of the inspection vehicle shown in Figure 2 Darge driving through an annular cavity and
  • FIG. 4 shows a top view of the FIG.
  • the inspection vehicle 1 shown in FIGS. 1 to 4 is used to inspect the interior of an annular cavity 2, in the present case an asymmetrical cross-section of an annular combustion chamber of a gas turbine (not shown) of a power plant.
  • the inspection vehicle 1 comprises a chassis 3 which, in the embodiment shown, has a frame-like structure. On the chassis 3 are held two wheel groups that are designed to move the inspection vehicle 1 in a circumferential direction U through the cavity 2.
  • the lower first wheel group shown in FIG. 1 has four wheels 4a which are designed to rest on a radially outer cavity wall 5 to support.
  • the second wheel group arranged at the top in FIG. 1 also has four wheels 4b, which are designed to be located in a radially inner cavity wall
  • each wheel 4a, 4b is assigned an electric motor 7, which is connected to the assigned wheel 4a, 4b via a first gear 8 and a second gear 9, which is a worm gear.
  • the wheels 4b of the upper second wheel group are also assigned linearly retractable and extendable telescopic devices 10, so that the respective distances between the wheel axles of the wheels 4a, 4b and the chassis 3 can each be set or changed individually.
  • the telescopic devices 10 are operated pneumatically. In principle, however, it is also possible to provide them with electric motors.
  • the wheel axles about which the wheels 4a, 4b rotate are each oriented differently, so that none of the wheel axles extends parallel to one of the other wheel axles.
  • the motors 7 are controlled via a control device 11, which is also held on the chassis 3.
  • distance sensors 12 are provided, which are designed and arranged in such a way that they detect current distances of the chassis 3 from a side wall 13 of the annular cavity 2, as is indicated by the lines 14, the control device 11 being laid out in such a way that that it compares the current distances with target distances obtained from CAD data of the cavity 2 and controls the motors 7 on the basis of the comparison result.
  • three distance sensors 12 are provided, which are held in the movement direction of the inspection vehicle 1 at uniform intervals on the chassis 3 and are aligned essentially in an axial direction A of the annular cavity 2. Furthermore, in the present case, two camera devices 15 connected to the control device 11 are held on the chassis 3, which are also aligned in an essentially axial direction A of the cavity 2 such that one of the camera devices 15 has the burners and the other camera device. direction 15 detects the first guide vane in the turbine, as indicated by lines 16 in the figures.
  • An inspection device 17 is presently arranged in the front area of the inspection vehicle 1 in such a way that it can be moved mechanically relative to the chassis 3, specifically linearly along a linear axis 18 extending essentially in the axial direction of the annular combustion chamber 2, pivoting about a substantially in Circumferential direction of the ring combustion chamber 2 extending first pivot axis 19, pivoting about a second pivot axis 20 extending parallel to the first pivot axis 19 and pivoting about a third pivot axis 21 extending perpendicular to the second pivot axis 20.
  • the linear movement along the linear axis 18 is before lying on a motor and realized a belt drive.
  • the swiveling movements are realized via a motor and an assigned gear.
  • the inspection device 17 itself comprises a camera device 22 and a camera housing 23 which surrounds and protects it.
  • the camera device 22 is set up in such a way that it can completely capture one of the heat shield elements with which the cavity 2 is lined.
  • the supply of the inspection vehicle 1 with voltage, data and compressed air takes place via at least one supply line 24 which is arranged on a winding device 25 which automatically unwinds and winds up the at least one supply line 24.
  • the inspection vehicle 1 In order to carry out an inspection of the annular cavity 2 or the annular combustion chamber, the inspection vehicle 1 is inserted through a manhole into the cavity 2 in a first step, all of the telescopic devices 10 being in the retracted state. Then the telescopic devices 10 are extended until all the wheels 4a, 4b bear against the radially outer and inner cavity walls 5 and 6 with a contact pressure.
  • the alignment of the wheel axles is chosen such that the alignment of the respective wheels 4a, 4b is optimally adapted to the asymmetrical cross section of the cavity 2.
  • the alignment of the individual wheel axles can be preset. she can also be varied within certain limits in order to be able to adapt the inspection vehicle 1 to different cross-sectional geometries of cavities 2.
  • the inspection vehicle 1 can also be modular in order to facilitate its insertion into the annular cavity 2. Accordingly, the modules can be inserted into the cavity 2 one after the other and only then connected to one another.
  • the chassis 3 with the control device 11, the wheels 4a, 4b arranged on the chassis 3 with the associated motors 7, gears 8, 9 and telescopic devices 10, and the inspection device 17 with the linear axis and the three pivot axes 19, 20, 21 available as individual modules.
  • the modular breakdown of the inspection vehicle 1 is basically freely selectable.
  • the direction of the linear axis 18 of the inspection device 17 should be selected such that the Inspektionseinrich device 17 can be moved as flexibly as possible in the axial direction A of the annular cavity 2.
  • the configuration of the linear axis 18 or its attachment to the chassis 3 can be carried out in such a way that the extension of the line axis can be adjusted in certain areas.
  • a predetermined starting point within the cavity 2 is selected.
  • the actual position of the inspection vehicle 1 is stored in the control device 11 and compared with CAD data of the cavity 2.
  • the inspection vehicle 1 is now moved in the circumferential direction U through the cavity 2 such that the inspection device 17 can detect each of the heat shield elements lining the cavity 2.
  • the distance sensors 12 can be used to determine when the inspection vehicle 1 passes the transition between two adjacent heat shield elements.
  • the position can then be compared with the CAD data of the cavity 2 in order to verify the current position of the inspection vehicle 1 within the cavity 2, which was calculated, for example, based on the number of revolutions of the individual motors 7. This ensures that those detected by the inspection device 17 Data of the correct circumferential position of the cavity 2 are assigned.
  • the distance sensors 12 record the current distances between the chassis 3 and the side wall 13 of the cavity 2, specifically in the front, middle and rear region of the chassis 3. By comparing the data recorded by the three distance sensors 12 with CAD data of the cavity 2 Target distances can be determined whether the chassis 3 is properly aligned with the side wall 13 of the cavity 2. If this is not the case, the control device 11 controls one or more of the motors 7 driving the wheels 4a, 4b in order to correct the alignment of the chassis 3 with the side wall 13. In this way, the inspection vehicle 1 can be prevented from getting stuck within the cavity 2.
  • the winding device 25 rolls the supply line 24 as required. In this way, over driving the supply line 24 and unwanted tensile forces due to dragging the supply line 24 can be avoided.
  • the second gear 9 designed as a worm gear, ensures that the wheels 4a, 4b lock due to their self-locking, so that the inspection vehicle 1 remains securely in its position within the cavity 2.
  • Carrying out an annular combustion chamber inspection using the inspection vehicle 1 according to the invention is advantageous in that no person has to enter the annular cavity 2. Accordingly, the requirements placed on the temperature of the annular combustion chamber and the operation of the turbine to carry out an inspection are comparatively low. Due to the fact that the inspection vehicle 1 drives through the cavity 2 autonomously and When carrying out the inspection, a very objective assessment is carried out with the same quality standard. Manual logging of the inspection results and errors when transferring manual log notes to a database are also eliminated.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inspektion des In- nern eines ringförmigen Hohlraums, insbesondere einer einen unsymmetrischen Querschnitt aufweisenden Ringbrennkammer (2) einer Gasturbine eines Kraftwerks, wobei dieses unter Verwen- dung eines Inspektionsfahrzeugs (1) durchgeführt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Inspektionsfahrzeug zur Durchfüh- rung des Verfahrens.

Description

Inspektionsverfahren und Inspektionsfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inspektion des Inne ren eines ringförmigen Hohlraums, insbesondere in Form einer einen unsymmetrischen Querschnitt aufweisenden Ringbrennkam mer einer Gasturbine eines Kraftwerks. Ferner betrifft die Erfindung ein Inspektionsfahrzeug zur Durchführung eines sol chen Verfahrens.
Ringbrennkammern von Gasturbinen erfordern eine regelmäßige Inspektion, um beispielsweise den Zustand der Hitzeschild platten zu bestimmen, mit denen die Ringbrennkammer zum
Schutz vor den hohen Temperaturen ausgekleidet ist. Im Rahmen einer solchen Inspektion muss ein Befundaufnehmer die Ring brennkammer betreten, um Beschädigungen händisch zu markieren und zu vermessen. Anschließend wird dann basierend auf der Befundaufnahme eine Entscheidung über den Austausch der be treffenden Bauteile getroffen. Ferner erfolgt eine Protokol lierung und gegebenenfalls Übertragung der Befundaufnahme in eine Datenbank.
Um ein Betreten der Ringbrennkammer durch einen Befundaufneh mer zu ermöglichen, ist es allerdings erforderlich, die Tem peratur im Innern der Ringbrennkammer auf mindestens 40 °C zu reduzieren und den Drehbetrieb des Läufers einzustellen. Dies führt zu erheblichen Stillstandzeiten und hohen Kosten. Ein weiterer Nachteil der zuvor beschriebenen Inspektion besteht darin, dass die Befundaufnahme sehr individuell von dem je weiligen Befundaufnehmer abhängt. Trotz entsprechender Quali fizierung wird diese stets subjektiven Charakter haben.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs ge nannten Art zu schaffen, das die zuvor beschriebenen Nach teile zumindest teilweise behebt. Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art, das dadurch gekenn zeichnet ist, dass dieses unter Verwendung eines Inspektions fahrzeugs durchgeführt wird. Der Einsatz eines solchen In spektionsfahrzeugs ist dahingehend von Vorteil, dass kein Mensch die Ringbrennkammer betreten muss. Vor diesem Hinter grund ist es auch nicht erforderlich, die Temperatur inner halb der Ringbrennkammer zur Durchführung des Verfahrens auf 40 °C abzusenken, was viel Zeit in Anspruch nimmt. Vielmehr kann mit der Inspektion bereits bei höheren Temperaturen be gonnen werden, was mit geringen Stillstandzeiten einhergeht. Aufgrund der Tatsache, dass das Inspektionsfahrzeug die
Brennkammer autonom durchfährt und dabei die Inspektionen durchführt, erfolgt eine sehr objektive Befundung bei gleich bleibendem Qualitätsstandard. Ferner entfallen ein händisches Protokollieren der Inspektionsergebnisse sowie Fehler beim Übertragen von händischen Protokollnotizen in eine Datenbank.
Zudem schafft die vorliegende Erfindung zur Lösung der ein gangs genannten Aufgabe ein Inspektionsfahrzeug, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist. Das Inspektionsfahrzeug umfasst ein Chassis, zwei an dem Chassis gehaltene Radgruppen, die dazu ausgelegt sind, das Inspektionsfahrzeug in einer Umfangsrichtung durch den Hohl raum zu bewegen und jeweils zumindest vier Räder aufweisen, wobei die Räder der ersten Radgruppe dazu ausgelegt sind, sich an einer radial außen angeordneten Hohlraumwandung abzu stützen, und wobei die Räder der zweiten Radgruppe dazu aus gelegt sind, sich an einer radial innen angeordneten Hohl raumwandung abzustützen, mehrere Motoren, die unterschiedli chen Rädern zugeordnet sind und diese motorisch drehend um ihre jeweilige Radachse antreiben, eine die Motoren ansteu ernde Steuereinrichtung und eine an dem Chassis gehaltene In spektionseinrichtung. Dank der beiden Rädergruppen, deren Räder einerseits nach unten und andererseits nach oben von dem Chassis vorstehen, stützt sich das erfindungsgemäße In spektionsfahrzeug sicher an der radial innen angeordneten Hohlraumwandung und an der radial außen angeordneten Hohl- raumwandung ab, wodurch das Inspektionsfahrzeug die Ring brennkammer problemlos entlang ihrer 360 ° -Erstreckung autonom unter Einsatz des motorischen Antriebs abfahren kann. Die Motoren sind bevorzugt zumindest zwei bezogen auf das Chassis einander gegenüber liegenden Rädern der ersten Radgruppe und zwei einander gegenüber liegenden Rädern der zweiten Rad gruppe zugeordnet, um an sämtlichen Positionen des ringförmi gen Hohlraums einen ordnungsgemäßen Vortrieb des Inspektions fahrzeugs zu gewährleisten. Natürlich können auch sämtliche Räder des Inspektionsfahrzeugs jeweils durch einen Motor an getrieben werden. Während des Durchfahrens des ringförmigen Hohlraums erfolgt die Inspektion unter Einsatz der Inspekti onseinrichtung, beispielsweise durch Erfassen entsprechender Bilddaten. Die Hohlraumpositionen, an denen die Bilddaten von der Inspektionseinrichtung erfasst werden, können beispiels weise errechnet werden, indem die von dem Inspektionsfahrzeug zurückgelegte Wegstrecke ausgehend vom Ausgangspunkt der In spektion erfasst wird. Zur Ermittlung der Wegstrecke kann die Anzahl der Umdrehungen der einzelnen Motoren verwendet wer den. Alternativ oder zusätzlich kann am Chassis aber auch ein separater Wegaufnehmer vorgesehen sein, der die zurückgelegte Wegstrecke erfasst.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind je weils zwei Räder einer Radgruppe bezogen auf das Chassis paarweise einander gegenüber liegend angeordnet, wie es bei herkömmlichen Fahrzeugen üblich ist. Dies führt zu einem ein fachen Aufbau des erfindungsgemäßen Inspektionsfahrzeugs.
Bevorzugt erstreckt sich keine der Radachsen parallel zu einer anderen Radachse. Mit anderen Worten ist die Ausrich tung jedes einzelnen Rads an den unsymmetrischen Querschnitt des ringförmigen Hohlraums angepasst, wodurch ein besonders sicherer Halt des Inspektionsfahrzeugs während des Durchfah rens des Hohlraums erzielt wird.
Bevorzugt sind die jeweiligen Abstände zwischen den Radachsen der Räder zumindest einer der Radgruppen und dem Chassis in- dividuell veränderbar, insbesondere über pneumatisch oder elektrisch betriebene, linear ein- und ausfahrbare Teleskop einrichtungen einstellbar. Im eingezogenen Zustand der Tele skopeinrichtungen kann das Inspektionsfahrzeug somit problem los in dem zu inspizierenden Hohlraum positioniert werden. Daraufhin können die Abstände insbesondere durch Ausfahren der Teleskopeinrichtungen derart vergrößert werden, dass sich sämtliche Räder unter einem entsprechenden Anpressdruck an die ihnen zugeordnete Hohlraumwandung anlegen.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist je der Motor über zumindest ein Getriebe mit einem Rad verbun den, das zu einer Anpassung der Drehzahl dient. Zusätzlich ist vorteilhaft ein Schneckengetriebe mit dem Antriebsrad verbunden. Das Schneckengetriebe ermöglicht aufgrund der Selbsthemmung ein Blockieren der Räder auch bei einem Wegfall der Stromversorgung, so dass beim Wegfall der Stromversorgung das Inspektionsfahrzeug sicher in seiner Position innerhalb des Hohlraums verharrt.
Das Inspektionsfahrzeug wird vorteilhaft über zumindest eine Versorgungsleitung mit Spannung und/oder mit Daten und/oder mit Druckluft versorgt. In diesem Fall ist zum automatischen Aus- und Aufwickeln der zumindest einen Versorgungsleitung vorteilhaft eine Wickeleinrichtung vorgesehen, um ein Über fahren der zumindest einen Versorgungsleitung sowie unge wollte Zugkräfte aufgrund eines Hinterherschleifens der zu mindest einen Versorgungsleitung zu vermeiden.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind an dem Chassis Abstandssensoren angeordnet, die derart ausgelegt und angeordnet sind, dass sie aktuelle Abstände zu einer Sei tenwandung des ringförmigen Hohlraums erfassen, wobei die Steuereinrichtung derart ausgelegt ist, dass sie die aktuel len Abstände mit aus CAD-Daten des Hohlraums gewonnenen Soll- Abständen vergleicht und die Motoren auf Basis des Ver gleichsergebnisses ansteuert. Die im Wesentlichen in Axial richtung des ringförmigen Hohlraums ausgerichteten Abstands- Sensoren können beispielsweise über die Länge des Inspekti onsfahrzeugs verteilt angeordnet sein, um die genaue Ausrich tung des Inspektionsfahrzeugs innerhalb des Hohlraums über einen entsprechenden Vergleich der erfassten Abstandsdaten zu ermitteln. Entspricht die Ist-Ausrichtung nicht der Soll-Aus richtung, so können einzelne Motoren über die Steuereinrich tung entsprechend angesteuert werden, um die Ausrichtung zu korrigieren .
Bevorzugt ist an dem Chassis zumindest eine mit der Steuer einrichtung verbundene Kameraeinrichtung gehalten, die im Wesentlichen in axialer Richtung des ringförmigen Hohlraums ausgerichtet ist. Im Falle einer Ringbrennkammer einer Gas turbine sind vorteilhaft zwei Kameraeinrichtungen vorgesehen, von denen eine in Richtung der Brenner der Gasturbine und eine in Richtung der Turbine ausgerichtet ist, so dass die Brenner sowie die ersten Leitschaufein ebenfalls beim Durch fahren der Ringbrennkammer inspiziert werden können.
Die Inspektionseinrichtung selbst kann mit unterschiedlichs ten Sensoren ausgestattet sein oder werden. Zur Inspektion einer Ringbrennkammer weist sie bevorzugt zumindest eine Ka meraeinrichtung auf, die vorteilhaft derart eingerichtet ist, dass sie jeweils eine Hitzeschildplatte vollständig erfassen kann .
Die Inspektionseinrichtung ist vorteilhaft relativ zum Chas sis motorisch bewegbar an dem Chassis gehalten, so dass sie innerhalb des ringförmigen Hohlraums möglichst frei bewegbar ist und sämtliche zu inspizierende Bereiche erreichen kann. Bevorzugt ist die Inspektionseinrichtung linear entlang einer sich im Wesentlichen in Axialrichtung des ringförmigen Hohl raums erstreckenden Linearachse, schwenkend um eine sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung der Ringbrennkammer erstre ckende erste Schwenkachse, schwenkend um eine sich parallel zur ersten Schwenkachse erstreckende zweite Schwenkachse und schwenkend um eine sich senkrecht zur zweiten Schwenkachse erstreckende dritte Schwenkachse bewegbar. Damit wird eine sehr gute Bewegungsfreiheit der Inspektionseinrichtung bei einfachem Aufbau erzielt.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer den anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Inspektions fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Inspektionsfahr zeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 eine weitere perspektivische Ansicht des in Figur 1 gezeigten Inspektionsfahrzeugs, wobei eine Wickel einrichtung zu Darstellungszwecken weggelassen ist;
Figur 3 eine perspektivische Ansicht des in Figur 2 darge stellten Inspektionsfahrzeugs beim Durchfahren eines ringförmigen Hohlraums und
Figur 4 eine Draufsicht des in Figur 2 dargestellten In
spektionsfahrzeugs beim Durchfahren des ringförmi gen Hohlraums.
Das in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Inspektionsfahrzeug 1 dient zur Inspektion des Inneren eines ringförmigen Hohlraums 2, vorliegend einer einen unsymmetrischen Querschnitt aufwei senden Ringbrennkammer einer nicht näher dargestellten Gas turbine eines Kraftwerks. Das Inspektionsfahrzeug 1 umfasst ein Chassis 3, das bei der dargestellten Ausführungsform einen rahmenartigen Aufbau aufweist. An dem Chassis 3 gehal ten sind zwei Radgruppen, die dazu ausgelegt sind, das In spektionsfahrzeug 1 in einer Umfangsrichtung U durch den Hohlraum 2 zu bewegen. Die in Figur 1 dargestellte untere erste Radgruppe weist vier Räder 4a auf, die dazu ausgelegt sind, sich an einer radial außen angeordneten Hohlraumwandung 5 abzustützen. Die in Figur 1 oben angeordnete zweite Rad gruppe weist ebenfalls vier Räder 4b auf, die dazu ausgelegt sind, sich in einer radial innen angeordneten Hohlraumwandung
6 abzustützen. Dabei sind jeweils zwei Räder einer Radgruppe bezogen auf das Chassis 3 paarweise einander gegenüberliegend angeordnet. Jedem Rad 4a, 4b ist bei der vorliegenden Ausfüh rungsform ein elektrischer Motor 7 zugeordnet, der über ein erstes Getriebe 8 sowie ein zweites Getriebe 9, bei dem es sich um ein Schneckengetriebe handelt, mit dem zugeordneten Rad 4a, 4b verbunden ist. Den Rädern 4b der oberen zweiten Radgruppe sind zudem linear ein- und ausfahrbare Teleskopein richtungen 10 zugeordnet, so dass sich die jeweiligen Ab stände zwischen den Radachsen der Räder 4a, 4b und dem Chas sis 3 jeweils individuell einstellen bzw. verändern lassen. Die Teleskopeinrichtungen 10 werden vorliegend pneumatisch betrieben. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, diese mit elektrischen Motoren zu versehen. Die Radachsen, um die sich die Räder 4a, 4b drehen, sind jeweils unterschiedlich ausge richtet, so dass sich keine der Radachsen parallel zu einer der anderen Radachsen erstreckt. Die Motoren 7 werden über eine Steuereinrichtung 11 angesteuert, die ebenfalls am Chas sis 3 gehalten ist. Ferner sind Abstandssensoren 12 vorge sehen, die derart ausgelegt und angeordnet sind, dass sie ak tuelle Abstände des Chassis 3 zu einer Seitenwandung 13 des ringförmigen Hohlraums 2 erfassen, wie es durch die Linien 14 angedeutet ist, wobei die Steuereinrichtung 11 derart ausge legt ist, dass sie die aktuellen Abstände mit aus CAD-Daten des Hohlraums 2 gewonnenen Soll-Abständen vergleicht und die Motoren 7 auf Basis des Vergleichsergebnisses ansteuert. Vor liegend sind drei Abstandssensoren 12 vorgesehen, die in Be wegungsrichtung des Inspektionsfahrzeugs 1 in gleichmäßigen Abständen am Chassis 3 gehalten und im Wesentlichen in einer Axialrichtung A des ringförmigen Hohlraums 2 ausgerichtet sind. Des Weiteren sind an dem Chassis 3 vorliegend zwei mit der Steuereinrichtung 11 verbundene Kameraeinrichtungen 15 gehalten, die ebenfalls derart in im Wesentlichen axialer Richtung A des Hohlraums 2 ausgerichtet sind, dass eine der Kameraeinrichtungen 15 die Brenner und die andere Kameraein- richtung 15 die ersten Leitschaufein der Turbine erfasst, wie es in den Figuren durch die Linien 16 angedeutet ist. Eine Inspektionseinrichtung 17 ist vorliegend im vorderen Bereich des Inspektionsfahrzeugs 1 derart angeordnet, dass sie moto risch relativ zum Chassis 3 bewegbar ist, und zwar linear entlang einer sich im Wesentlichen in Axialrichtung der Ring brennkammer 2 erstreckenden Linearachse 18, schwenkend um eine sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung der Ringbrenn kammer 2 erstreckende erste Schwenkachse 19, schwenkend um eine sich parallel zur ersten Schwenkachse 19 erstreckende zweite Schwenkachse 20 und schwenkend um eine sich senkrecht zur zweiten Schwenkachse 20 erstreckende dritte Schwenkachse 21. Die Linearbewegung entlang der Linearachse 18 wird vor liegend über einen Motor und einen Riementrieb realisiert.
Die Schwenkbewegungen werden jeweils über einen Motor und ein zugeordnetes Getriebe realisiert. Die Inspektionseinrichtung 17 selbst umfasst eine Kameraeinrichtung 22 und ein diese um gebendes und schützendes Kameragehäuse 23. Die Kameraeinrich tung 22 ist derart eingerichtet, dass sie jeweils eines der Hitzeschildelemente, mit denen der Hohlraum 2 ausgekleidet ist, vollständig erfassen kann. Die Versorgung des Inspekti onsfahrzeugs 1 mit Spannung, Daten und Druckluft erfolgt über zumindest eine Versorgungsleitung 24, die auf einer Wickel einrichtung 25 angeordnet ist, welche die zumindest eine Ver sorgungsleitung 24 automatisch aus- und aufwickelt.
Zur Durchführung einer Inspektion des ringförmigen Hohlraums 2 bzw. der Ringbrennkammer wird das Inspektionsfahrzeug 1 in einem ersten Schritt durch ein Mannloch in den Hohlraum 2 eingesetzt, wobei sich sämtliche der Teleskopeinrichtungen 10 im eingefahrenen Zustand befinden. Anschließend werden die Teleskopeinrichtungen 10 ausgefahren, bis sämtliche Räder 4a, 4b mit einem Anpressdruck an den radial außen und innen ange ordneten Hohlraumwandungen 5 und 6 anliegen. Die Ausrichtung der Radachsen ist dabei derart gewählt, dass die Ausrichtung der jeweiligen Räder 4a, 4b optimal an den unsymmetrischen Querschnitt des Hohlraums 2 angepasst ist. Die Ausrichtung der einzelnen Radachsen kann fest voreingestellt sein. Sie kann auch in gewissen Grenzen variierbar sein, um das Inspek tionsfahrzeug 1 an unterschiedliche Querschnittgeometrien von Hohlräumen 2 anpassen zu können. Das Inspektionsfahrzeug 1 kann, um das Einsetzen in den ringförmigen Hohlraum 2 zu er leichtern, auch modular aufgebaut sein. Entsprechend können die Module nacheinander in den Hohlraum 2 eingesetzt und erst dann miteinander verbunden werden. So ist es beispielsweise denkbar, das Chassis 3 mit der Steuereinrichtung 11, die an dem Chassis 3 angeordneten Räder 4a, 4b mit den zugehörigen Motoren 7, Getrieben 8, 9 und Teleskopeinrichtungen 10 sowie die Inspektionseinrichtung 17 mit der Linearachse und den drei Schwenkachsen 19, 20, 21 jeweils als Einzelmodule be reitzustellen. Die modulare Aufgliederung des Inspektions fahrzeugs 1 ist dabei grundsätzlich frei wählbar. Die Aus richtung der Linearachse 18 der Inspektionseinrichtung 17 sollte derart gewählt sein, dass sich die Inspektionseinrich tung 17 in axialer Richtung A des ringförmigen Hohlraums 2 möglichst flexibel bewegen lässt. Auch hier kann die Ausge staltung der Linearachse 18 bzw. deren Befestigung am Chassis 3 derart ausgeführt sein, dass sich die Erstreckung der Line arachse in gewissen Bereichen einstellen lässt.
Zu Beginn der Inspektion wird ein vorbestimmter Startpunkt innerhalb des Hohlraums 2 gewählt. Die Ist-Position des In spektionsfahrzeugs 1 wird in der Steuereinrichtung 11 hinter legt und mit CAD-Daten des Hohlraums 2 abgeglichen. Nunmehr wird das Inspektionsfahrzeug 1 derart in Umfangsrichtung U durch den Hohlraum 2 bewegt, dass die Inspektionseinrichtung 17 jedes der den Hohlraum 2 auskleidenden Hitzeschildelemente erfassen kann. Über die Abstandssensoren 12 kann dabei fest gestellt werden, wann das Inspektionsfahrzeug 1 den Übergang zwischen zwei benachbarten Hitzeschildelementen passiert. Die Position kann dann jeweils mit den CAD-Daten des Hohlraums 2 abgeglichen werden, um die aktuelle Position des Inspektions fahrzeugs 1 innerhalb des Hohlraums 2 zu verifizieren, die beispielsweise basierend auf der Anzahl der Umdrehungen der einzelnen Motoren 7 berechnet wurde. Somit wird sicherge stellt, dass die von der Inspektionseinrichtung 17 erfassten Daten der jeweils richtigen Umfangsposition des Hohlraums 2 zugeordnet werden.
Die Abstandssensoren 12 erfassen die aktuellen Abstände des Chassis 3 zur Seitenwandung 13 des Hohlraums 2, und zwar im vorderen, mittleren und hinteren Bereich des Chassis 3. Durch einen Abgleich der von den drei Abstandssensoren 12 erfassten Daten mit aus CAD-Daten des Hohlraums 2 gewonnenen Soll-Ab- ständen kann festgestellt werden, ob das Chassis 3 ordnungs gemäß zur Seitenwandung 13 des Hohlraums 2 ausgerichtet ist. Ist dies nicht der Fall, so steuert die Steuereinrichtung 11 einen oder mehrere der die Räder 4a, 4b antreibenden Motoren 7 an, um die Ausrichtung des Chassis 3 zur Seitenwandung 13 zu korrigieren. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass sich das Inspektionsfahrzeug 1 innerhalb des Hohlraums 2 festfährt .
Während der Bewegung des Inspektionsfahrzeugs 1 durch den Hohlraum 2 rollt die Wickeleinrichtung 25 die Versorgungslei tung 24 bedarfsgerecht ab. Auf diese Weise können ein Über fahren der Versorgungsleitung 24 sowie ungewollte Zugkräfte aufgrund eines Hinterherschleifens der Versorgungsleitung 24 vermieden werden.
Im Falle eines Stromausfalls sorgen die als Schneckengetriebe ausgeführten zweiten Getriebe 9 aufgrund ihrer Selbsthemmung für ein Blockieren der Räder 4a, 4b, so dass das Inspektions fahrzeug 1 sicher in seiner Position innerhalb des Hohlraums 2 verharrt.
Die Durchführung einer Ringbrennkammerinspektion unter Ein satz des erfindungsgemäßen Inspektionsfahrzeugs 1 ist dahin gehend von Vorteil, dass kein Mensch den ringförmigen Hohl raum 2 betreten muss. Entsprechend sind die Anforderungen, die zur Durchführung einer Inspektion an die Temperatur der Ringbrennkammer und an den Betrieb der Turbine gestellt wer den, vergleichsweise gering. Aufgrund der Tatsache, dass das Inspektionsfahrzeug 1 den Hohlraum 2 autonom durchfährt und dabei die Inspektion durchführt, erfolgt eine sehr objektive Befundung bei gleichbleibendem Qualitätsstandard. Ferner ent fallen ein händisches Protokollieren der Inspektionsergeb nisse sowie Fehler beim Übertragen von händischen Protokoll- notizen in eine Datenbank.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge- schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Inspektion des Innern eines ringförmigen Hohlraums ,
insbesondere in Form einer einen unsymmetrischen Querschnitt aufweisenden Ringbrennkammer (2) einer Gasturbine eines Kraftwerks ,
dadurch gekennzeichnet,
dass dieses unter Verwendung eines Inspektionsfahrzeugs (1) durchgeführt wird.
2. Inspektionsfahrzeug (1),
das zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 ausgelegt ist,
umfassend ein Chassis (3) ,
zwei an dem Chassis (3) gehaltene Radgruppen,
die dazu ausgelegt sind, das Inspektionsfahrzeug (1) in einer Umfangsrichtung (U) durch den Hohlraum (2) zu bewegen und je weils zumindest vier Räder (4a, 4b) aufweisen,
wobei die Räder (4a) der ersten Radgruppe dazu ausgelegt sind, sich an einer radial außen angeordneten Hohlraumwandung
(5) abzustützen, und
wobei die Räder (4b) der zweiten Radgruppe dazu ausgelegt sind, sich an einer radial innen angeordneten Hohlraumwandung
(6) abzustützen,
mehrere Motoren (7), die unterschiedlichen Rädern (4a, 4b) zugeordnet sind und diese motorisch drehend um ihre jeweilige Radachse antreiben,
eine die Motoren (7) ansteuernde Steuereinrichtung (11) und eine an dem Chassis (3) gehaltene Inspektionseinrichtung (17) .
3. Inspektionsfahrzeug (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeweils zwei Räder (4a; 4b) einer Radgruppe bezogen auf das Chassis 3 paarweise einander gegenüberliegend angeordnet sind .
4. Inspektionsfahrzeug (1) nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich keine der Radachsen parallel zu einer anderen Rad achse erstreckt.
5. Inspektionsfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 2 bis
4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweiligen Abstände zwischen den Radachsen der Räder (4a, 4b) zumindest einer der Radgruppen und dem Chassis (3) individuell veränderbar,
insbesondere über pneumatisch oder elektrisch betriebene, linear ein- und ausfahrbare Teleskopeinrichtungen (10) ein stellbar sind.
6. Inspektionsfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 2 bis
5,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Motor (7) über zumindest ein Getriebe (8) mit einem Rad verbunden ist,
insbesondere über zwei Getriebe (8, 9),
von denen eines ein Schneckengetriebe ist.
7. Inspektionsfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 2 bis
6,
dadurch gekennzeichnet,
dass dieses über zumindest eine Versorgungsleitung (24) mit Spannung und/oder mit Daten und/oder mit Druckluft versorgt wird .
8. Inspektionsfahrzeug (1) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Wickeleinrichtung (25) zum automatischen Aus- und Aufwickeln der zumindest einen Versorgungsleitung (24) vorge sehen ist.
9. Inspektionsfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 2 bis
8,
dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Chassis (3) Abstandssensoren (12) angeordnet sind, die derart ausgelegt und angeordnet sind, dass sie ak tuelle Abstände zu einer Seitenwandung (13) des ringförmigen Hohlraums erfassen, und
dass die Steuereinrichtung (11) derart ausgelegt ist, dass sie die aktuellen Abstände mit aus CAD-Daten des Hohlraums gewonnenen Soll-Abständen vergleicht und die Motoren (7) auf Basis des Vergleichsergebnisses ansteuert.
10. Inspektionsfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 2 bis
9,
dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Chassis (3) zumindest eine mit der Steuereinrich tung (11) verbundene Kameraeinrichtung (15) gehalten ist, die im Wesentlichen in axialer Richtung des ringförmigen Hohl raums ausgerichtet ist.
11. Inspektionsfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 2 bis
10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Inspektionseinrichtung (17) eine Kameraeinrichtung (22) aufweist.
12. Inspektionsfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 2 bis
11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Inspektionseinrichtung (17) motorisch relativ zum Chassis (3) bewegbar an dem Chassis (3) gehalten ist,
insbesondere linear entlang einer sich im Wesentlichen in Axialrichtung (A) der Ringbrennkammer (2) erstreckenden Line arachse (18),
schwenkend um eine sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung (U) der Ringbrennkammer (2) erstreckende erste Schwenkachse
(19) ,
schwenkend um eine sich parallel zur ersten Schwenkachse (19) erstreckende zweite Schwenkachse (20) und
schwenkend um eine sich senkrecht zur zweiten Schwenkachse
(20) erstreckende dritte Schwenkachse (21).
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