專利名稱：確定透平構(gòu)件缺陷的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定透平構(gòu)件缺陷的方法，包括借助一個(gè)群輻射器探 頭在構(gòu)件要檢查的表面區(qū)上發(fā)射和接收至少一個(gè)超聲波信號(hào)的一些步驟。 此外，本發(fā)明還涉及一種用于確定透平構(gòu)件缺陷的測(cè)量和評(píng)估設(shè)備，包括 一個(gè)群輻射器探頭，用于在構(gòu)件的一個(gè)要檢查的表面區(qū)上發(fā)射和接收至少 一個(gè)超聲波信號(hào)。
背景技術(shù)：
為了確定透平構(gòu)件例如透平葉片的缺陷，原則上已知實(shí)施一種超聲波 檢查。然而，由于在這種構(gòu)件中存在的幾何結(jié)構(gòu)，這種檢查只可能非常有 限地實(shí)施并比較易出錯(cuò)誤。
例如目前相應(yīng)地斗企查透平葉片丁字形葉片4艮部上的固定孔只可能在葉 片拆卸后實(shí)施。
通過(guò)使用群輻射器技術(shù)、即相控陣技術(shù)(Phased Array Technique),無(wú) 需操作探頭就可以在要檢查的表面區(qū)內(nèi)通過(guò)成像圖示顯示缺陷。這已經(jīng)意 味是一種改進(jìn)，因?yàn)橛绕淇梢匀∠M(fèi)時(shí)并因而高成本的拆卸和安裝透平葉 片。也就是說(shuō)，借助群輻射器技術(shù)可以改變輻射的超聲波方向或可以改變 接收超聲波的方向。
采用群輻射器技術(shù)例如可以對(duì)透平葉片預(yù)期的缺陷區(qū)實(shí)施可靠而迅速 地分析。在這里尤其可以識(shí)別裂紋，它們作為疲勞或振動(dòng)裂紋是由于高的 機(jī)械、熱或腐蝕性負(fù)荷形成的。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)在按本發(fā)明將所述群輻射器技術(shù)作如下的改進(jìn)將群輻射器探頭分 成多個(gè)虛擬探頭，然后將至少其中兩個(gè)虛擬探頭瞄準(zhǔn)單個(gè)要檢查的表面區(qū) 發(fā)射至少一個(gè)超聲波信號(hào)。來(lái)自要檢查的表面區(qū)的回波信號(hào)由按照本發(fā)明 所設(shè)置的兩少兩個(gè)虛擬探頭接收。在這里，人們有利地采用脈沖-回波法，
因?yàn)椴捎么思夹g(shù)原則上可以特別精確地確定缺陷。
為此，按照本發(fā)明的測(cè)量和評(píng)估裝置設(shè)有群輻射器探頭，它分成多個(gè) 虛擬探頭以及設(shè)有控制器，借助它可將至少其中兩個(gè)虛擬探頭瞄準(zhǔn)單個(gè)要 檢查的表面區(qū)分別發(fā)射和接收至少一個(gè)超聲波信號(hào)。
通過(guò)用多個(gè)虛擬探頭發(fā)射和接收超聲波信號(hào)，可以說(shuō)從許多視向觀察 要檢查的表面區(qū)。相應(yīng)地，也使檢查的結(jié)果更精確和更少出錯(cuò)。
特別有利的是按照本發(fā)明的群輻射器探頭分成三個(gè)分別有尤其約24個(gè) 元件的虛擬探頭。為此例如可以從一個(gè)總共有64個(gè)元件的探頭出發(fā)，因此 它們按連接技術(shù)分成三個(gè)要獨(dú)立控制的探頭。
每個(gè)虛擬探頭有利地例如通過(guò)相關(guān)超聲儀的編程這樣控制，即，使得 可以向要檢測(cè)的表面區(qū)進(jìn)行多次發(fā)射。優(yōu)選地，由每個(gè)虛擬探頭進(jìn)行例如 200次發(fā)射，并相應(yīng)地接收它們的回波信號(hào)。該發(fā)射在這里有利地以這樣的 方式進(jìn)行，即，使得該發(fā)射或發(fā)出的超聲波信號(hào)在要檢查的表面上搖動(dòng)或 振蕩。為此群輻射器探頭可優(yōu)選地設(shè)計(jì)為線性振蕩器，它有數(shù)量盡可能多 的元件和/或一塊可更換的閘板。
區(qū)上的測(cè)量結(jié)果，或通過(guò)與基準(zhǔn)測(cè)量結(jié)果比較，完成在構(gòu)件上可能的缺陷 的位置和/或形狀的確定。在這里可以尤其特別準(zhǔn)確地確定面積大小或缺陷 尺寸，因?yàn)橥ǔＶ辽倨渲幸淮翁筋^搖動(dòng)便已明確地檢測(cè)到要確定的缺陷的 輪廓形狀。
個(gè)要檢查的表面區(qū)上的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較或相對(duì)于基準(zhǔn)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比 較，來(lái)確定在構(gòu)件上缺陷的方位。這樣一種在要檢查的構(gòu)件上尤其裂紋方 位的評(píng)估和識(shí)別以下列情況為基礎(chǔ)通常按照本發(fā)明的搖動(dòng)過(guò)程之一射入 裂紋中，而其他搖動(dòng)過(guò)程可能基本上橫向于其方向掠過(guò)裂紋搖動(dòng)。
為了盡可能切合實(shí)際和通過(guò)相應(yīng)的評(píng)估設(shè)備或人員特別容易地對(duì)按照 本發(fā)明瑜定的檢查結(jié)果實(shí)施判斷，特別有利的是將按照本發(fā)明的測(cè)量和評(píng) 估設(shè)備設(shè)置為，按成像方法生成所述至少兩個(gè)虛擬探頭測(cè)量結(jié)果的平面圖 示。在這方面特別優(yōu)選顏色編碼地顯示回波信號(hào)的振幅高度。這尤其可以 在B-Scan內(nèi)實(shí)現(xiàn)，借助它可以平面顯示測(cè)量結(jié)果。


下面借助示意圖詳細(xì)說(shuō)明按照本發(fā)明用于確定透平構(gòu)件缺陷的方法的 實(shí)施例和用于確定這種缺陷的本發(fā)明測(cè)量和評(píng)估設(shè)備的實(shí)施例。其中
圖1表示按照本發(fā)明被檢查的構(gòu)件的第一透視圖； 圖2表示圖l所示構(gòu)件的第二透視圖3表示三幅用于說(shuō)明按照本發(fā)明的測(cè)量和評(píng)估設(shè)備的結(jié)構(gòu)的原理圖； 圖4表示用圖3所示測(cè)量和評(píng)估設(shè)備檢查的測(cè)量結(jié)果的顯示圖；以及 圖5表示在按照?qǐng)D1和圖2的構(gòu)件上的要檢查的表面區(qū)。
具體實(shí)施例方式
圖l表示透平葉片10，它規(guī)定安裝在沒(méi)有示出的透平軸上或透平的輪 盤上。此透平葉片10在透平運(yùn)行時(shí)遭受高的熱負(fù)荷以及還有高的機(jī)械負(fù)荷。
透平葉片10有一個(gè)設(shè)計(jì)為丁字形葉片根部具有一些片狀接片的葉根 12,穿過(guò)這些接片制有固定孔14?；谏厦嬉烟峒暗呢?fù)荷，尤其在固定孔 14上可能導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。
目前對(duì)于在拆卸狀態(tài)的透平葉片10可以可靠地檢查透平葉片10的這 種損傷。在安裝狀態(tài)下借助超聲波技術(shù)進(jìn)行檢查，則只可能有限地實(shí)施并 比較易出錯(cuò)誤。
為了改進(jìn)檢查，使用按Phased Array Technique的群輻射器探頭，以及 這種探頭位置固定地布置在透平葉片10和/或相關(guān)的軸旁。以這樣的方式進(jìn) 行所述的布置，即，使得能輻射在例如用一個(gè)圓圈表示在圖5中的要檢查 的表面區(qū)上。在這里不需要操作探頭。
將在這里使用的、在圖3中概略表示的測(cè)量和評(píng)估設(shè)備調(diào)整為，將其 群輻射器探頭18分成三個(gè)虛擬探頭20、 22和24。
這些虛擬探頭20、 22和24中第一個(gè)，包括總共有64個(gè)元件的群輻射 器探頭18中的元件1至24。按相應(yīng)的方式，第二個(gè)虛擬探頭22包括群輻 射器探頭的元件21至44，以及第三個(gè)虛擬探頭24包括群輻射器探頭的元 件41至64。
所述各虛擬探頭20、 22和24借助一個(gè)沒(méi)有詳細(xì)表示的控制器這樣控 制，將它們的各個(gè)在本例中約200個(gè)輻射，借助線性振蕩器搖動(dòng)地發(fā)射在 要檢查的表面區(qū)上，并接著接收回波信號(hào)。
一個(gè)虛擬探頭所有輻射的回波信號(hào)然后顯示在一個(gè)Bscan上并提供平 面圖示的成像方法。在此圖示中回波信號(hào)在其振幅高度方面顏色編碼地顯 示。這種顯示通過(guò)在圖4中描繪的Bscan圖解用相應(yīng)地相關(guān)的Ascan圖解再 現(xiàn)。對(duì)應(yīng)于每個(gè)虛擬探頭顯示自己的Bscan圖解。
因此通過(guò)移動(dòng)的虛擬探頭，從不同的視角向(如在圖5中用一個(gè)圓圈 舉例標(biāo)示的)預(yù)期缺陷區(qū)發(fā)聲。這種由不同角度的發(fā)聲允許確定缺陷或損 壞的方4立。
例如在圖4的三個(gè)Bscan圖解上可以看出，在那里用一個(gè)圓圏標(biāo)出的 裂紋缺陷，尤其在用第二個(gè)和第三個(gè)虛擬探頭22或24檢查時(shí)被清楚地識(shí) 別出來(lái)，反之，用第一個(gè)虛擬探頭則不被察覺(jué)。這可以使有關(guān)裂紋缺陷的 尺寸、準(zhǔn)確的形狀和尤其還有方向方面的結(jié)論相應(yīng)地更準(zhǔn)確。
總之，以此方式可以快速而可靠地檢查上述構(gòu)件以及更好地確定缺陷 尺寸、缺陷位置和缺陷方位。
此外，按照本發(fā)明的方法以及相關(guān)的測(cè)量和評(píng)估設(shè)備也可以有利地使 用在許多其他類型的構(gòu)件上，對(duì)于這些構(gòu)件在傳統(tǒng)的超聲波檢查時(shí)用群輻 射器探頭還存在一些困難。
權(quán)利要求
1.一種確定透平構(gòu)件(10、12)缺陷的方法，包括借助群輻射器探頭(18)發(fā)射和接收在構(gòu)件(10、12)的要檢查的表面區(qū)上至少一個(gè)超聲波信號(hào)的步驟，其特征在于下列步驟-將群輻射器探頭(18)分成多個(gè)虛擬探頭(20、22、24)，以及-將至少其中兩個(gè)虛擬探頭(20、22、24)瞄準(zhǔn)單個(gè)要檢查的表面區(qū)發(fā)射和接收至少一個(gè)超聲波信號(hào)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)每個(gè)虛擬探頭(20、 22、 24)向單個(gè)要檢查的表面區(qū)產(chǎn)生多次發(fā)射。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于通過(guò)組合至少兩個(gè) 虛擬探頭(20、 22、 24)在單個(gè)要檢查的表面區(qū)上的測(cè)量結(jié)果，評(píng)估在構(gòu) 件(IO、 12)上可能的缺陷的位置和/或形狀。
4. 按照權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于通過(guò)比較至少 兩個(gè)虛擬探頭(20、 22、 24)在單個(gè)要檢查的表面區(qū)上的測(cè)量結(jié)果，確定 構(gòu)件(10、 12)上缺陷的方位。
5. —種用于確定透平構(gòu)件(10、 12)缺陷的測(cè)量和評(píng)估設(shè)備(16),包 括群輻射器探頭(18)，該群輻射器探頭用于發(fā)射和接收在構(gòu)件(10、 12) 的要檢查的表面區(qū)上至少一個(gè)超聲波信號(hào)，其特征為將群輻射器探頭(18) 分成多個(gè)虛擬探頭(20、 22、 24)以及設(shè)有控制器，借助該控制器可將至 少其中兩個(gè)虛擬探頭(20、 22、 24)瞄準(zhǔn)單個(gè)要檢查的表面區(qū)分別發(fā)射和 接收至少一個(gè)超聲波信號(hào)。
6. 按照權(quán)利要求5所述的測(cè)量和評(píng)估設(shè)備，其特征為，所述控制器調(diào) 整為，使多個(gè)輻射瞄準(zhǔn)單個(gè)要檢查的表面區(qū)。
7. 按照權(quán)利要求5或6所述的測(cè)量和評(píng)估設(shè)備，其特征為，所述控制 器調(diào)整為，通過(guò)組合至少兩個(gè)虛擬探頭(20、 22、 24)在單個(gè)要檢查的表 面區(qū)上的測(cè)量結(jié)果，評(píng)估在構(gòu)件(IO、 12)上可能的缺陷位置和/或形狀。
8. 按照權(quán)利要求5至7之一所述的測(cè)量和評(píng)估設(shè)備，其特征為，所述 控制器調(diào)整為，通過(guò)比較至少兩個(gè)虛擬探頭(20、 22、 24)在單個(gè)要檢查 的表面區(qū)上的測(cè)量結(jié)果，確定在構(gòu)件(IO、 12)上缺陷的方位。
9. 按照權(quán)利要求5至8之一所述的測(cè)量和評(píng)估設(shè)備，其特征為，群輻射器探頭(18)具有線性振蕩器。
10.按照權(quán)利要求5至9之一所述的測(cè)量和評(píng)估設(shè)備，其特征為，所述控制器用于按成像方法生成所述至少兩個(gè)虛擬探頭(20、 22、 24)的測(cè)量 結(jié)果的平面圖示。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種確定透平構(gòu)件(10、12)缺陷的方法，包括借助群輻射器探頭(18)發(fā)射和接收在構(gòu)件(10、12)要檢查的表面區(qū)上至少一個(gè)超聲波信號(hào)的步驟，按照本發(fā)明特征在于下列步驟將群輻射器探頭(18)分成多個(gè)虛擬探頭(20、22、24)，以及將至少其中兩個(gè)虛擬探頭(20、22、24)瞄準(zhǔn)單個(gè)要檢查的表面區(qū)發(fā)射和接收至少一個(gè)超聲波信號(hào)。
文檔編號(hào)G01N29/26GK101111764SQ200580047375
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月27日
發(fā)明者邁克爾·克洛森-馮蘭肯舒爾茨, 邁克爾·奧普海斯 申請(qǐng)人:西門子公司