專利名稱：確定渦輪機(jī)至少一個(gè)葉片的熱障涂層厚度的方法、實(shí)施該方法的相應(yīng)熱障涂層層厚測量 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定渦輪機(jī)的至少一個(gè)葉片的TBC涂層厚度的方 法。本發(fā)明還涉及一種用于確定渦輪機(jī)的至少一個(gè)葉片的TBC涂層厚度的 方法。另外，本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施上述方法的相應(yīng)的TBC涂層厚度 測量裝置以及涉及所述方法和TBC涂層厚度測量裝置的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
渦輪機(jī)、例如蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)在技術(shù)上作為熱力機(jī)器使用，為的 是將儲(chǔ)存在氣流中的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能、尤其是轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為了達(dá)到在充分利用能量方面真正在燃?xì)廨啓C(jī)中獲得盡可能高的總效 率，要將燃燒室到燃?xì)廨啓C(jī)的流動(dòng)通道內(nèi)的氣體入口溫度選擇得盡可能高。 在現(xiàn)有技術(shù)中這樣的氣體入口溫度例如處于1200°C 。在渦輪機(jī)的流動(dòng)通道內(nèi)設(shè)置的葉片承受熱負(fù)荷，因此這些葉片設(shè)有表 面涂層、即所謂的TBC涂層("Thermal-Barrier-Coating",熱障涂層)。但是 這種涂層由于隨著與工作壽命相關(guān)的葉片使用時(shí)間而發(fā)生的磨損會(huì)出現(xiàn)老 化，使得涂層厚度持續(xù)減小。在TBC涂層缺損時(shí)葉片經(jīng)受極高的熱負(fù)荷， 這會(huì)導(dǎo)致葉片損壞。其結(jié)果可能是效率降低或最終損壞渦輪機(jī)。在WO 2004/065918 A2中公開了 一種用于確定渦輪機(jī)葉片的TBC涂層 質(zhì)量的方法以及一種用于實(shí)施該方法的裝置。其中在葉片區(qū)域內(nèi)發(fā)出電磁 波并再由葉片接收和分析電磁波的反射部分。在分析時(shí)確定所接收到的電 磁波的強(qiáng)度，再從中推斷出葉片的表面質(zhì)量。借助于該方法可以清楚地確 認(rèn)涂層的存在與否。在室溫下幾乎不能夠得到有關(guān)涂層厚度的準(zhǔn)確信息， 因?yàn)殡姶挪ǖ牟ǚp幾乎隱沒在系統(tǒng)噪聲中。發(fā)明內(nèi)容在此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種方法、 一種用于實(shí)施該方法的TBC涂層厚度測量裝置以及一種所述方法和TBC涂層厚度測量裝 置的應(yīng)用，通過它們能夠盡可能準(zhǔn)確地確定、尤其是即便在運(yùn)行期間也能 準(zhǔn)確地確定渦輪機(jī)葉片的TBC涂層厚度。為了解決上述技術(shù)問題，提供了一種按照獨(dú)立權(quán)利要求1或2的特征 部分所述的方法。本發(fā)明的方法涉及一種用于確定渦輪機(jī)的至少一個(gè)葉片的TBC涂層厚 度的方法，其中-將至少一個(gè)電磁波發(fā)射到所述至少一個(gè)工作葉片的表面上， -所述至少一個(gè)電》茲波至少在局部纟皮該至少一個(gè)工作葉片反射，以及 -對所述至少 一個(gè)電》茲波的#皮反射的部分進(jìn)行接收和進(jìn)一步處理， 在此該方法的特征在于，-以與所述TBC涂層的厚度相匹配的頻率發(fā)射所述至少 一個(gè)電^茲波， -將該發(fā)射的至少一個(gè)電磁波的相位與所述至少一個(gè)接收到的電磁波的相位進(jìn)行比較，其中所述至少一個(gè)發(fā)射的電磁波在反射時(shí)獲得相位變化，以及-通過所述相位比較確定所述TBC涂層的層厚。另外通過本發(fā)明還提供了 一種用于確定渦輪機(jī)的至少 一個(gè)導(dǎo)向葉片的 TBC涂層厚度的方法，其中，-將至少一個(gè)電磁波發(fā)射到所述至少一個(gè)導(dǎo)向葉片的表面上，-所述至少一個(gè)電磁波至少在局部被該至少一個(gè)導(dǎo)向葉片反射，以及-對所述至少一個(gè)電磁波的被反射的部分進(jìn)行接收和進(jìn)一步處理。在此該方法的特征在于，-以與所述TBC涂層的厚度相匹配的頻率發(fā)射所述至少一個(gè)電^f茲波， -將該發(fā)射的至少一個(gè)電磁波的相位與所述至少一個(gè)接收的電磁波的相位進(jìn)行比較，其中所述至少一個(gè)發(fā)射的電磁波在反射時(shí)獲得相位變化，以及-通過所述相位比較確定所述TBC涂層的層厚。在此充分利用在TBC涂層的層厚上發(fā)射波與反射波部分之間的相位 差，通過分析該反射波部分可以確定涂層的層厚。其中相位差取決于TBC 涂層的層厚，確切地說，該相位差在不存在TBC涂層時(shí)為0°而在涂層厚度逐漸增大時(shí)持續(xù)增大。從權(quán)利要求1或2的從屬權(quán)利要求中給出本發(fā)明方法的優(yōu)選擴(kuò)展設(shè)計(jì)。特別有利的是，不僅確定所述至少一個(gè)工作葉片的TBC涂層厚度，也 確定所述至少一個(gè)導(dǎo)向葉片的TBC涂層厚度。由此可以全面監(jiān)視渦輪機(jī)的 處于特別負(fù)荷下的部件。另外有利的是，從所述相位變化的數(shù)值中求出所述葉片的TBC涂層的 厚度。在此，以預(yù)定的頻率或波長發(fā)射至少一個(gè)電磁波。尤其是4/(2n+l) 倍的波長處于TBC涂層厚度的土 500/。、優(yōu)選±20%的數(shù)量級上，其中n-O， 1， 2，...，由此達(dá)到特別大的相位梯度、即相位變化與層厚變化之比。因 此能夠在本身波幅衰減較小時(shí)確定涂層厚度。也就是說，在這種情況下在 TBC涂層厚度減小時(shí)發(fā)射波與反射波部分之間的相位變化或相位差減小。此外有利的是，測定至少一個(gè)共振頻率，在此在該共振頻率下相位變 化相當(dāng)于一個(gè)(36(T ^ + 180。)的數(shù)值，其中n = 0， 1， 2，…，由該至少一個(gè) 共振頻率的數(shù)值求出所述葉片的TBC涂層厚度。因?yàn)榉謩e與各相位變化此通過確定關(guān)于相位變化(36(T ^ + 180°)的共振頻率來提供所希望的涂層厚 度信息。也就是說，對于各共振頻率所述發(fā)射的電磁波的對應(yīng)波長的(2n+l ) /4倍正好等于TBC涂層的厚度。在此有利的是，利用所述至少一個(gè)用于產(chǎn)生至少一個(gè)電磁波的裝置來 接收所反射的至少 一個(gè)電磁波。由此節(jié)省的位置空間可以用來在渦輪機(jī)的 不同位置安裝更多的組合的發(fā)射和接收裝置。例如可以在渦輪機(jī)的周面上 采用分散設(shè)置的用于發(fā)射和接收電磁波的裝置，其中布局可以根據(jù)需要而 定。采用在30GHz至130GHz、優(yōu)選50GHz至90GHz的頻率范圍內(nèi)的至少 一個(gè)毫米波作為至少一個(gè)電磁波，是有利的。具有在該頻率范圍內(nèi)的頻率 的電磁波的波長處于TBC涂層厚度的典型數(shù)量級內(nèi)，從而確保在反射時(shí)特 別明顯的相位變化。可以有利地在渦輪機(jī)運(yùn)行期間確定所述TBC涂層厚度。由此可以實(shí)現(xiàn) 在線測量涂層厚度，由此可以實(shí)現(xiàn)在涂層厚度達(dá)到危險(xiǎn)的減薄程度時(shí)適時(shí) 地進(jìn)行干預(yù)。因此能夠避免渦輪機(jī)的停機(jī)時(shí)間，該停機(jī)時(shí)間歸咎于預(yù)備性 地檢查TBC涂層厚度或者還有對損壞的葉片所采取的維修措施。為了解決本發(fā)明的技術(shù)問題，提出了 一種按照權(quán)利要求9所述的TBC 涂層厚度測量裝置，其具有-至少一個(gè)用于產(chǎn)生電振蕩的裝置， -至少一個(gè)用于從所述振蕩中產(chǎn)生電磁波的裝置， -至少一個(gè)用于接收電磁波的裝置，以及 -用于分析所述可接收到的電磁波的分析單元， 將該TBC涂層厚度測量裝置構(gòu)造如下，-所述分析單元包括用于比較所述至少一個(gè)發(fā)射的電磁波的相位與 至少一個(gè)接收的電磁波的相位的裝置。在按照本發(fā)明的TBC涂層厚度測量裝置中給出了上述對于本發(fā)明方法 闡述的優(yōu)點(diǎn)。從權(quán)利要求9的從屬權(quán)利要求中給出按照本發(fā)明的TBC涂層厚度測量 裝置的優(yōu)選擴(kuò)展設(shè)計(jì)。有利地在渦輪機(jī)的流動(dòng)通道內(nèi)設(shè)置所述至少一個(gè)用于產(chǎn)生至少一個(gè)電 磁波的裝置以及至少一個(gè)用于接收反射的至少一個(gè)電磁波的裝置。這些裝 置可以分別由適合于產(chǎn)生和發(fā)射或接收電磁波的天線構(gòu)成。所述至少一個(gè) 用于產(chǎn)生電振蕩的裝置例如可以由電子振蕩器構(gòu)成，該振蕩器與所述用于 產(chǎn)生至少一個(gè)電磁波的天線有效連接。用于接收電磁波的裝置優(yōu)選與分析 單元有效連接，該分析單元能夠從由該接收裝置提供的信號(hào)中求出TBC涂 層厚度。此外也可以設(shè)想，在渦輪機(jī)的流動(dòng)通道之外設(shè)置所述至少一個(gè)用 于產(chǎn)生至少一個(gè)電磁波的裝置和至少一個(gè)用于接收反射的至少一個(gè)電磁波 的裝置。所產(chǎn)生的至少一個(gè)電^f茲波然后通過至少一個(gè)相應(yīng)地定位在渦4侖才幾 流動(dòng)通道內(nèi)的波導(dǎo)發(fā)射到該流動(dòng)通道內(nèi)。在葉片上反射的至少一個(gè)電磁波 同樣通過至少一個(gè)波導(dǎo)傳導(dǎo)到所述至少一個(gè)接收裝置上。在此優(yōu)選通過所述至少一個(gè)天線定向和/或聚焦地發(fā)射所述至少一個(gè)電 磁波。由此確保實(shí)現(xiàn)相宜的涂層厚度測量。此外也可以在天線設(shè)計(jì)成能夠 移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)在葉片上涂層厚度測量的位置分辨率。此外有利地規(guī)定，所述至少一個(gè)用于產(chǎn)生電磁波的裝置不僅適合于發(fā) 射電磁波，而且適合于接收電磁波。以此方式可以減少構(gòu)件的數(shù)量。由此 該至少一個(gè)用于產(chǎn)生電磁波的裝置通過一個(gè)耦合器件與用于產(chǎn)生振蕩的裝 置有效連接。源自接收的電磁波的信號(hào)通過該耦合器件被送往分析單元。也可以設(shè)有多個(gè)耦合器件和天線，它們例如平行地時(shí)分復(fù)用地與多個(gè)對應(yīng) 的分析單元或者還可以與例如一個(gè)分析單元相連。所述渦輪機(jī)優(yōu)選可以為蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)。恰恰是在大機(jī)器區(qū)域內(nèi)利用本發(fā)明的TBC涂層厚度測量裝置可以達(dá)到簡便、運(yùn)行可靠且精確地測 量燃?xì)廨啓C(jī)葉片的TBC涂層厚度，由此能夠確保更有效的運(yùn)行以及尤其可 以進(jìn)一步降低由于對于損壞的TBC涂層采取維護(hù)和修理措施而造成的寶貴 停機(jī)時(shí)間。這樣的話，例如能夠達(dá)到提高裝備燃?xì)廨啓C(jī)的能源供應(yīng)網(wǎng)的利 用率。此外，按照本發(fā)明的裝置可以構(gòu)造成，在渦輪機(jī)的流動(dòng)通道內(nèi)對蒸 汽或燃?xì)廨啓C(jī)的作用盡可能保持最小。另外，通過本發(fā)明還提供了 一種按照本發(fā)明用于確定TBC涂層厚度的 方法在蒸汽或燃?xì)廨啓C(jī)中的應(yīng)用。此外，通過本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明TBC涂層厚度測量裝置在渦輪 機(jī)的流動(dòng)通道內(nèi)的應(yīng)用，其中，所述至少一個(gè)用于產(chǎn)生電磁波的裝置設(shè)置 在該渦輪機(jī)的流動(dòng)通道內(nèi)。在此優(yōu)選采用蒸汽或燃?xì)廨啓C(jī)作為渦輪機(jī)。


下面借助附圖對本發(fā)明優(yōu)選的、但決不限于此的具體實(shí)施方式
予以詳 細(xì)說明。為了簡明起見附圖是未按比例畫出的并且某些特征是簡略示出的。 附圖中圖l以局部剖開的透視圖示出了現(xiàn)有技術(shù)中的燃?xì)廨啓C(jī)；圖2示出了從圖1中截取的一部分及一個(gè)按照本發(fā)明的裝置的放大視圖；圖3示出了用于實(shí)施本發(fā)明方法的原理電路圖； 圖4示出了圖1中的燃?xì)廨啓C(jī)的工作葉片； 圖5示出了圖1中的燃?xì)廨啓C(jī)的導(dǎo)向葉片；圖6示出了在TBC涂層厚度相同的情況下所反射的電磁波的頻譜強(qiáng)度 分布及相位特性與波頻的關(guān)系曲線；圖7示出了不同波頻的反射電磁波的相位特性與TBC涂層厚度的三個(gè) 關(guān)系曲線；圖8示出了共振頻率的倒數(shù)與TBC涂層厚度之間的關(guān)系；以及圖9示出了用于監(jiān)視導(dǎo)向葉片和/或工作葉片的天線裝置。 在圖1至圖9中相互對應(yīng)的構(gòu)件以相同的附圖標(biāo)記標(biāo)注。
具體實(shí)施方式
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的燃?xì)廨啓C(jī)1，該燃?xì)廨啓C(jī)是針對大約1200°C 的高燃?xì)馊肟跍囟仍O(shè)計(jì)的。該燃?xì)廨啓C(jī)1具有布設(shè)在一根可旋轉(zhuǎn)地安置在 殼體2內(nèi)的轉(zhuǎn)子軸3上的工作葉片4。另外設(shè)有不可旋轉(zhuǎn)地與殼體2連接的 導(dǎo)向葉片11 (參見圖4、圖5)。工作葉片4和導(dǎo)向葉片11分別設(shè)有TBC 涂層12,以便承受在燃?xì)廨啓C(jī)1的流動(dòng)通道6內(nèi)的物理負(fù)荷。TBC涂層12(TBC: Ihermal-旦arrier《oating )例如涉及"釔穩(wěn)定的氧化鋯"(所謂的"YSZ，，)。如圖2所示，燃?xì)廨啓C(jī)1裝有按照本發(fā)明的TBC涂層厚度測量裝置， 該裝置具有天線8、尤其是針對毫米波設(shè)計(jì)的天線8,該天線伸入到燃?xì)廨?機(jī)1的流動(dòng)通道6內(nèi)。天線8、尤其是針對電磁波設(shè)計(jì)的天線8具有30GHz 至130GHz的頻率，其設(shè)置在尤其兩個(gè)葉片圏之間的所述待檢查的葉片4、 11的區(qū)域內(nèi)。天線8用作發(fā)射電磁波的裝置并且也可以用作接收電磁波的 裝置。天線8與循環(huán)器16通信聯(lián)系。另外，按照本發(fā)明的裝置具有通過放 大器15與該循環(huán)器16有效連接的高頻發(fā)生器14。循環(huán)器16與接收放大器 17保持連通，接收放大器17與分析單元19相連。該分析單元19本身又與 高頻發(fā)生器14相連。根據(jù)圖3對于按照本發(fā)明用于確定工作葉片4和導(dǎo)向葉片11的TBC 涂層12的涂層厚度的方法詳細(xì)論述如下電子高頻發(fā)生器14產(chǎn)生具有固定的可預(yù)先規(guī)定的處于30GHz至 130GHz之間、優(yōu)選50GHz至90GHz之間頻率的高頻率。該高頻率被輸送 給放大器15，放大器15本身將放大的高頻率通過循環(huán)器16傳輸給天線8。 天線8從所輸入的高頻能量中產(chǎn)生至少一個(gè)電磁波31并且將該電磁波按照 其輻射特性發(fā)射，優(yōu)選定向地并且尤其是聚焦地發(fā)射。至少一個(gè)相應(yīng)的葉 片4、 11將所發(fā)射的至少一個(gè)電磁波31的一部分32反射到尤其是本身的 天線8上。所反射的電磁波32又通過天線8轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，將該電信號(hào)輸 入到循環(huán)器16中。該循環(huán)器16將接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)分離開并將接收信 號(hào)輸入到接收放大器17中。信號(hào)從接收放大器17達(dá)到分析單元19。在圖6中以曲線圖Gl示出了在TBC涂層厚度相同的情況下所反射的 電磁波32與頻率有關(guān)的頻譜強(qiáng)度分布S和與頻率有關(guān)的相位特性曲線^。 點(diǎn)劃線的縱坐標(biāo)表示反射的電磁波32的強(qiáng)度I,而實(shí)線的縱坐標(biāo)表示所發(fā) 射的電^茲波31與反射的電/F茲波部分之間的相位差A(yù)^。橫坐標(biāo)表示頻率。所 示出的強(qiáng)度分布在特定的頻率fr下具有最小值、即所謂的共振頻率情況下。 在該共振頻率fr下在TBC涂層12內(nèi)的電》茲波31 、 32的波長的1/4正好相 當(dāng)于該TBC涂層的涂層厚度。在這種情況下處于TBC涂層12表面上和TBC 涂層12界面上以及處于其后面的金屬上的發(fā)射的電磁波31的反射部分相 互間至少部分地相4氐消。相位特性曲線伊表示在頻率j氐時(shí)相位差A(yù)^為0° , 其逐漸增大到更高的頻率。在圖6中示出的共振頻率fr下相位特性曲線p具 有最高的梯度，其中相位差A(yù)^的值等于180° 。除了在圖6中所示出的共振頻率外，還存在其他未示出的共振頻率Frn， n = 0, 1, 2，...，其中fi^Fro。那么對于各種共振頻率Frn適用于如下規(guī)則 在涂層表面內(nèi)的電磁波31、 32波長的(2n+l ) /4倍正好相當(dāng)于TBC涂層 12的涂層厚度。相應(yīng)地通過公式Ap-(360。^ + 18(T)給出了在各種共振頻率 Frn情況下的相位差A(yù)^。在圖7中以另一幅曲線圖G2示例性地示出了不同頻率fl (卯GHz)、 f2( 70GHz )以及f3 ( 50GHz )的反射電磁波32的三個(gè)相位特性曲線^ 1 、伊2 、 <p3，其中縱坐標(biāo)表示所發(fā)射的電磁波31與反射的電磁波部分32之間的相 位差A(yù)^而橫坐標(biāo)表示TBC涂層12的涂層厚度。在缺少TBC涂層l2、例如 在TBC涂層12的涂層厚度較小時(shí)對應(yīng)于所有三個(gè)頻率fl、 f2、 f3的相位差 A^均為0。。若涂層厚度增大，則相位差A(yù)p增大直至達(dá)到在所畫出的曲線 圖G2中的360。的量值；其中在所有相位特性曲線伊l、 ^2、伊3中最大的 梯度出現(xiàn)在180°的相位差A(yù)^時(shí)。此時(shí)出現(xiàn)上文所述的共振情況，確切地 舉例來"i兌n:0。在相位差A(yù)p為180。時(shí)TBC涂層12的涂層厚度恰巧等于 在TBC涂層12內(nèi)的電磁波31、 32的波長的1/4。電磁波32的頻率fl、 f2、 fi則與相應(yīng)涂層厚度的共振頻率相等。因此各涂層厚度為c/(4.力)，i=l、 2、 3,其中c為電磁波31、 32在TBC涂層12內(nèi)的傳播速度。首先借助于分析單元19確定所發(fā)射的電磁波31與反射的電磁波32之 間的相位差;然后將該相位差A(yù)<p與事先檢測到的標(biāo)準(zhǔn)曲線比較，該標(biāo)準(zhǔn) 曲線例如按照圖7中的曲線圖G2再現(xiàn)一個(gè)相位特征曲線；以及從中確定TBC涂層12的涂層厚度。另外在圖7中可以看到，對于較小的頻率所述相位特性曲線pl、 ^2、 以及進(jìn)而共振頻率向更大的涂層厚度方向推移。在圖8中用第三幅曲線圖G3示出了共振頻率Fr?；蚬舱耦l率倒數(shù)Frn—1 與涂層厚度之間的關(guān)系?？v坐標(biāo)表示涂層厚度，而在橫坐標(biāo)上畫出了共振 頻率的倒數(shù)Fr^1?？梢钥吹?，涂層厚度與共振頻率倒數(shù)FiV"之間的關(guān)系通 過直線L確定。共振頻率Frn越小或共振頻率的倒數(shù)Frn"越大，則TBC涂 層12的涂層厚度越大。因此也可以實(shí)現(xiàn)，由天線8發(fā)射處于30GHz與130GHz之間、優(yōu)選 50GHz與90 GHz之間范圍內(nèi)的寬頻帶的電磁波以及在反射到至少一個(gè)葉片 4、 11上之后尤其再由該天線接收該電磁波。若要轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，則通過循 環(huán)器16和接收放大器17將該電磁波輸入分析單元19。借助于分析單元19 確定發(fā)射與反射的電》茲波31 、 32之間的相位差以及利用 △^ = (360° ." + 180°)的相位差、尤其n二O時(shí)的相位差確認(rèn)它們的頻率Frn。隨 后將該頻率Frn的倒數(shù)值與預(yù)先檢測的標(biāo)準(zhǔn)直線比較，該標(biāo)準(zhǔn)直線按照圖8 中的曲線圖G3再現(xiàn)涂層厚度與共振頻率倒數(shù)Frn—'之間的關(guān)系，并從中確 定TBC涂層12的涂層厚度。對應(yīng)于相位差A(yù)^ = 180°的是"第一"共振頻 率FrG。但是也可以設(shè)想，確認(rèn)和相應(yīng)地分析更高數(shù)量級n>0的共振頻率 Frn，此時(shí)共振頻率處于更高的A^"36(T ." + 180°)的相位差。所確定的TBC涂層12的涂層厚度通過未詳細(xì)示出的顯示或報(bào)警單元 通報(bào)給監(jiān)控處或傳輸給中央系統(tǒng)。分析單元也可以配備比較功能，利用該 功能可以確定是否未超出預(yù)定的層厚閾值。這樣的話，在未超出閾值時(shí)自 動(dòng)發(fā)出信號(hào)，以便引入保護(hù)措施，例如關(guān)掉氣輪機(jī)。在圖9中示出了具有各自從屬的輻射特性810、 820及830的不同天線 81、 82和83的示例性實(shí)施方式和布局。天線81、 82和83設(shè)置在葉片圈之 間的待檢查的工作葉片4和/或?qū)蛉~片11的區(qū)域內(nèi)。適合設(shè)計(jì)為桿狀天線 或同軸天線、尤其設(shè)計(jì)為同軸結(jié)構(gòu)的偶極天線。但是同樣可以設(shè)想其他的 天線形式、例如喇叭形天線。輻射特性可以設(shè)計(jì)為對稱的，例如天線81和 83，但是也可以設(shè)計(jì)為非對稱的，例如天線82。除了具有寬輻射特性的天 線外，也可以采用定向發(fā)射電磁波31并且此外還能聚焦地發(fā)射的天線。為 此尤其考慮采用已知的喇叭形天線。本發(fā)明并不局限于所述的實(shí)施例。采用多個(gè)用于發(fā)射和/或接收的天線 8,也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，其目的是例如為了降低測量的冗余度或者也 為了達(dá)到更高的精度。此外，本發(fā)明還提供了同時(shí)測量所述葉片4、 11的TBC涂層12厚度 的可能性。
權(quán)利要求
1.一種用于確定渦輪機(jī)(1)的至少一個(gè)葉片(4)的TBC涂層(12)厚度的方法，其中，-發(fā)射至少一個(gè)電磁波(31)到所述至少一個(gè)工作葉片(4)的表面上，-所述至少一個(gè)電磁波(31)至少在局部被該至少一個(gè)工作葉片(4)反射，以及-對所述至少一個(gè)電磁波(31)的被反射的部分(32)進(jìn)行接收和進(jìn)一步處理，其特征在于，-以與所述TBC涂層(12)的厚度相匹配的頻率發(fā)射所述至少一個(gè)電磁波(31)，-將該發(fā)射的至少一個(gè)電磁波(31)的相位與所述至少一個(gè)接收到的電磁波(32)的相位進(jìn)行比較，其中所述至少一個(gè)發(fā)射的電磁波(31)在反射時(shí)經(jīng)歷相位變化，以及-通過所述相位比較確定所述TBC涂層(12)的層厚。
2. —種用于確定渦輪機(jī)(1 )的至少一個(gè)導(dǎo)向葉片(ll)的TBC涂層 (12)的厚度的方法，其中，-將至少一個(gè)電磁波(31 )發(fā)射到所述至少一個(gè)導(dǎo)向葉片(11)的表面上，-所述至少一個(gè)電磁波(31 )至少在局部被該至少一個(gè)導(dǎo)向葉片(11 ) 反射，以及-對所述至少一個(gè)電^t波(31 )的被反射的部分(32)進(jìn)行接收和進(jìn) 一步處理，其特征在于，-以與所述TBC涂層(12)的厚度相匹配的頻率發(fā)射所述至少一個(gè) 電》茲波(31 ),-將該發(fā)射的至少一個(gè)電石茲波(31 )的相位與所述至少一個(gè)接收的電 磁波(32)的相位進(jìn)行比較，其中所述至少一個(gè)發(fā)射的電磁波(31)在反 射時(shí)經(jīng)歷相位變化，以及-通過所述相位比較確定所述TBC涂層(12)的層厚。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，不僅確定所述至少一 個(gè)工作葉片(4)的TBC涂層(12)的厚度，也確定所述至少一個(gè)導(dǎo)向葉片(H )的TBC涂層(12)厚度。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，從所述相位 變化的數(shù)值中求出所述葉片(4, 11)的TBC涂層(12)的厚度。
5，如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述至少一 個(gè)電磁波(31， 32)在丁BC涂層(12)內(nèi)具有為該TBC涂層(12)厚度的 4/(2n+l )倍的±50%、優(yōu)選為±20%的數(shù)量級的波長，其中n-0， 1, 2,…。
6. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，測定至少一 個(gè)共振頻率，其中在該共振頻率下所述相位變化相當(dāng)于一個(gè)(36()°'" +8()°)的數(shù)值，其中n-0， 1， 2，...，以及由所述至少一個(gè)共振頻率的數(shù)值求出所 述葉片(4， 11)的TBC涂層(12)的厚度。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，作為至少一 個(gè)電磁波采用在30GHz至130GHz、優(yōu)選為50GHz至卯GHz頻率范圍內(nèi)的 至少一個(gè)毫米波。
8. 如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在渦輪機(jī)(1 ) 運(yùn)行期間確定所述TBC涂層(12)的厚度。
9. 一種用于實(shí)施按照權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述方法的TBC涂層厚度測量裝置，其具有-至少一個(gè)用于產(chǎn)生電振蕩的裝置(14),-至少一個(gè)用于從所述振蕩中產(chǎn)生電磁波(31 )的裝置(8, 81, 82，83),-至少一個(gè)用于接收電磁波(32)的裝置(8， 81, 82, 83),以及 -用于分析所接收的電^t波(32)的分析單元(19), 其特征在于，-所述分析單元(19)包括用于比較所述至少一個(gè)發(fā)射的電磁波(31 ) 的相位與至少一個(gè)接收的電磁波(32)的相位的裝置。
10. 如權(quán)利要求9所述的TBC涂層厚度測量裝置，其特征在于，所述 至少一個(gè)用于產(chǎn)生電磁波(31)的裝置(8， 81， 82， 83)是針對毫米波設(shè) 置的天線。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的TBC涂層厚度測量裝置，其特征在于， 通過所述至少一個(gè)天線(8， 81， 82， 83)定向發(fā)射所述至少一個(gè)電磁波(31 )。
12. 如權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的TBC涂層厚度測量裝置，其 特征在于，通過所述至少一個(gè)天線(8， 81， 82， 83)可聚焦地發(fā)射所述至 少一個(gè)電石茲波(31 )。
13. 如權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的TBC涂層厚度測量裝置，其 特征在于，所述至少一個(gè)用于產(chǎn)生電磁波(31 )的裝置(8， 81， 82， 83) 不僅適合于發(fā)射電》茲波(31, 32),而且適合于接收電磁波(31， 32)。
14. 一種按照權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的用于確定TBC涂層(12 ) 厚度的方法在蒸汽或燃?xì)廨啓C(jī)(1)中的應(yīng)用。
15. —種按照權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的TBC涂層厚度測量裝 置在渦輪機(jī)(1)的流動(dòng)通道(6)中的應(yīng)用，其中，所述至少一個(gè)用于產(chǎn) 生電磁波(31)的裝置(8, 81, 82， 83)設(shè)置在該渦輪機(jī)(1)的流動(dòng)通 道(6)內(nèi)。
16. 按照權(quán)利要求15所述的TBC涂層厚度測量裝置的應(yīng)用，其特征 在于，所述渦輪機(jī)(1)為蒸汽或燃?xì)廨啓C(jī)。
全文摘要
一種用于確定渦輪機(jī)(1)的至少一個(gè)葉片(4)的TBC涂層(12)厚度的方法。其中將至少一個(gè)電磁波發(fā)射到所述至少一個(gè)工作葉片(4)的表面上；所述至少一個(gè)電磁波至少在局部被該至少一個(gè)工作葉片反射；以及對所述至少一個(gè)電磁波的被反射的部分進(jìn)行接收和進(jìn)一步處理。另外，以與所述TBC涂層厚度相匹配的頻率發(fā)射所述至少一個(gè)電磁波；將該發(fā)射的至少一個(gè)電磁波的相位與所述至少一個(gè)接收到的電磁波的相位進(jìn)行比較，其中所述至少一個(gè)發(fā)射的電磁波在反射時(shí)經(jīng)歷相位變化；以及通過所述相位比較確定TBC涂層的層厚。另外，本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施該方法的TBC涂層厚度測量裝置和所述方法和TBC涂層厚度測量裝置的應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01N22/02GK101243329SQ200680029970
公開日2008年8月13日 申請日期2006年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月17日
發(fā)明者克勞斯·休伯, 安德烈亞斯·希赫特, 托馬斯·博塞爾曼, 邁克爾·威爾希 申請人:西門子公司