用于檢測系統(tǒng)部件的損壞的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供用于檢測系統(tǒng)部件的損壞的裝置和方法。該損壞檢測裝置包括第一網(wǎng)格傳感器，所述第一網(wǎng)格傳感器以第一取向布置在部件的表面上并且被構(gòu)造成產(chǎn)生第一組信號。該裝置還包括第二網(wǎng)格傳感器，所述第二網(wǎng)格傳感器獨立于第一網(wǎng)格傳感器以第二取向布置在部件表面上的隔離層上并且被構(gòu)造成產(chǎn)生第二組信號，第二取向與第一取向重疊。處理器基于第一組信號或第二組信號中至少一個信號的變化來檢測損壞。
【專利說明】用于檢測系統(tǒng)部件的損壞的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明中所公開的主題涉及部件特性，并且更具體地涉及損壞檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]檢測系統(tǒng)部件的變形和脫離的能力能夠減輕對系統(tǒng)其它部件的間接損壞。例如，在燃氣渦輪機中，例如成形為翼型件的定子葉片用于控制氣流的壓力和速度。當(dāng)一個或多個葉片(輪葉)經(jīng)歷其表面變形或與定子葉片的其余組脫離時，損壞對該葉片的間接效應(yīng)是燃氣渦輪機性能和可靠性的降級。
[0003]在現(xiàn)有的系統(tǒng)中，基于下游作用(例如燃氣渦輪機例子中的振動特征或溫度的變化)來檢測對部件(例如上文例子中的定子葉片)的任何損壞。然而，當(dāng)基于下游作用來檢測變形或脫離時，整個系統(tǒng)已遭受不良作用。此外，并不是每一次變形都需要立即校正動作。例如，基于變形的位置，所需的修復(fù)可能是迫切的但不是立即的，從而允許系統(tǒng)延遲關(guān)閉來進行修復(fù)。因此，對系統(tǒng)部件(例如翼型件)的變形或脫離的及時和準確的識別將是需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于檢測系統(tǒng)部件的損壞的損壞檢測裝置包括:第一網(wǎng)格傳感器，所述第一網(wǎng)格傳感器以第一取向布置在所述部件的表面上、并且被構(gòu)造成產(chǎn)生第一組信號；第二網(wǎng)格傳感器，所述第二網(wǎng)格傳感器，獨立于第一網(wǎng)格傳感器，以第二取向布置在部件的表面上、并且被構(gòu)造成產(chǎn)生第二組信號，第二取向與第一取向重疊；以及處理器，該處理器被構(gòu)造成基于第一組信號或第二組信號中的至少一個信號的變化來檢測損壞。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種檢測系統(tǒng)部件的損壞的方法包括:以第一取向?qū)⒌谝痪W(wǎng)格傳感器布置在部件的表面上，第一網(wǎng)格傳感器被構(gòu)造成產(chǎn)生第一組信號；獨立于第一網(wǎng)格傳感器以第二取向?qū)⒌诙W(wǎng)格傳感器布置在所述部件的表面上，第二取向與第一取向重疊，并且第二網(wǎng)格傳感器被構(gòu)造成產(chǎn)生第二組信號；以及對第一組信號和第二組信號進行處理，以基于第一組信號或第二組信號中的至少一個信號的變化來檢測損壞。
[0006]通過下文結(jié)合附圖的描述，這些和其它的優(yōu)點以及特征將變得更加顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]被認為是本發(fā)明的主題在說明書結(jié)尾處的權(quán)利要求書中特別指出并且明確要求保護。通過下文結(jié)合附圖的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它的特征以及優(yōu)點是顯而易見的，在附圖中:
[0008]圖1示出了根據(jù)實施例的集成有損壞檢測系統(tǒng)的翼型件的透視主視圖；
[0009]圖2示出了根據(jù)圖1的實施例的集成有損壞檢測系統(tǒng)的翼型件的透視側(cè)視圖；以及
[0010]圖3示出了根據(jù)實施例的對部件進行損壞檢測所涉及的過程。[0011]參照附圖通過例子的詳細描述解釋了本發(fā)明的實施例以及優(yōu)點和特征。
【具體實施方式】
[0012]圖1和2分別示出了根據(jù)實施例的集成有損壞檢測系統(tǒng)100的部件110的透視主視圖和透視側(cè)視圖。圖1和2中所示的示例性部件110是翼型件115。然而，損壞檢測系統(tǒng)100可以用于對任何系統(tǒng)的任何部件110的損壞進行檢測。當(dāng)部件110是旋轉(zhuǎn)部件時，損壞檢測系統(tǒng)100包括滑環(huán)(slip ring)。損壞檢測系統(tǒng)100包括沿一個方向(在圖1中示為水平)布置在部件110的表面上的一組傳感器120和沿另一個方向(在圖1中示為豎直)布置的一組傳感器130、以及處理器140。盡管傳感器120和130在圖1中示為垂直，但是兩組傳感器120和130只需要具有重疊取向而不必具有垂直取向。例如，兩組傳感器120和130可以是載流導(dǎo)線125和135的網(wǎng)格。載流導(dǎo)線125和135的網(wǎng)格中的每一個都是獨立的。即，隔離層127將兩組傳感器120、130分開。因此，盡管載流導(dǎo)線125和135的網(wǎng)格的取向重疊，但是載流導(dǎo)線125的網(wǎng)格最初未布置成與載流導(dǎo)線135的網(wǎng)格相交或接觸。
[0013]處理器140感測每個傳感器120和130上的信號，并且基于信號中至少一個信號的變化來檢測部件110的損壞。在備選實施例中，信號不必持續(xù)地出現(xiàn)在兩個傳感器120、130上。在該情況下，使用基于兩組傳感器120、130之間的干擾來指示狀況變化的信號的變化。
[0014]參照部件110為翼型件115、并且傳感器120和130為載流導(dǎo)線125和135的網(wǎng)格的示例性實施例對處理器140的功能進行詳細描述。當(dāng)翼型件115的一部分變形時，在變形區(qū)域處沿一個方向(圖1中的水平方向)定向的載流導(dǎo)線125與同樣處于變形區(qū)域處的沿另一個方向(圖1中的豎直方向)定向的載流導(dǎo)線135相接觸，從而造成變形區(qū)域處的短路。該短路是由于絕緣層127因為變形而破裂所造成的。如上文參照備選實施例所描述的，載流導(dǎo)線125、135組中僅有一組需要被驅(qū)動(主動載流)以用于使短路發(fā)生。處理器140首先檢測流過一組或兩組主動載流導(dǎo)線125和135的期望電流，處理器140檢測一組或多組載流導(dǎo)線125和135中的過電流。因此，可以基于哪個組或更多的哪些組的載流導(dǎo)線125和135展示出過流電狀況來確定造成短路的變形的位置。在各個實施例中，處理器140可以是兩個或多個處理器140的網(wǎng)絡(luò)，并且可以結(jié)合一個或多個存儲裝置工作。處理器140可以包括電流檢測器和各種控制功能，并且可以在通過微型控制器、微型處理器、或其它的可編程計算裝置在計算機中實施。
[0015]當(dāng)翼型件115的一部分脫離(分離)時，與翼型件115的該區(qū)域相關(guān)聯(lián)的載流導(dǎo)線125和135也斷裂。這造成斷裂處的開路、以及電流的損失。處理器140，其首先檢測流過一組或兩組主動載流導(dǎo)線125和135的期望電流，檢測載流導(dǎo)線125和135中的一個或多個載流導(dǎo)線中的信號損失或電流缺少情況。因此，可以基于哪一根載流導(dǎo)線125和135展示出信號損失來確定造成開路的脫離的位置。上文參照主動載流導(dǎo)線125和135的意思是指示所有的載流導(dǎo)線125和135都不必始終主動載流。即，基于給定的操作條件，部件110(例如，翼型件115)僅有某些部分可以在持續(xù)的基礎(chǔ)上受到應(yīng)力或相關(guān)。備選地，僅需要對整個表面進行定期檢查，以保證自上一次檢查之后未發(fā)生變形或脫離。當(dāng)不必持續(xù)檢測整個表面時，可以僅通過電流來驅(qū)動感興趣區(qū)域中的載流導(dǎo)線125和135或在感興趣的周期中驅(qū)動所有的載流導(dǎo)線125和135。[0016]圖3示出了根據(jù)實施例對部件110進行損壞檢測所涉及的過程300。過程300包括在方框310處以第一取向來布置第一網(wǎng)格傳感器120。在方框320處，以第二取向來布置第二網(wǎng)格傳感器130包括與第一取向重疊而不必與第一取向垂直的第二取向。在方框320處布置第二網(wǎng)格傳感器130還包括保持第二網(wǎng)格傳感器130與第一網(wǎng)格傳感器120分開，以保證第二網(wǎng)格傳感器130和第一網(wǎng)格傳感器120不會接觸或相交。過程300包括在方框330處驅(qū)動第一網(wǎng)格傳感器120和第二網(wǎng)格傳感器130中一些或所有的傳感器。方框330還包括周期性地而不是持續(xù)地驅(qū)動傳感器120和130中一些或所有的傳感器。如上文所討論的，例如，僅翼型件115的區(qū)域中的載流導(dǎo)線125和135可以基于翼型件115在給定情況下所經(jīng)歷的應(yīng)力來被驅(qū)動。在方框340處，對從第一網(wǎng)格傳感器125和第二網(wǎng)格傳感器130接收到的信號進行處理，使得處理器140能夠確定對部件110的損壞的類型和程度。例如，如果僅有來自第一網(wǎng)格傳感器120的一個載流導(dǎo)線125和來自第二網(wǎng)格傳感器130的一個載流導(dǎo)線135展示出由于短路而造成的過電流，則處理器確定翼型件110的局部變形。另一方面，如果處理器140停止從來自第一網(wǎng)格傳感器120的若干載流導(dǎo)線125和來自第二網(wǎng)格傳感器130的若干載流導(dǎo)線135接收信號,則隨后處理器將確定翼型件115的較大的部分與潤輪機系統(tǒng)脫尚。
[0017]通過指示部件110損壞的位置和范圍，處理器140有利于分析其對整個系統(tǒng)的作用的嚴重程度。該分析隨后可以用于確定是否需要修復(fù)或更換、并且何時需要修復(fù)或更換。例如，在不具有關(guān)于變形的大體位置的信息的情況下，不能進行其對系統(tǒng)功能的嚴重程度的分析，并且將必須進行是否忽略所有檢測到的變形的選擇，直到總體系統(tǒng)(例如，燃氣渦輪機)中顯示出作用或者修復(fù)所有變形為止。第一解決方案將與不具有損壞檢測系統(tǒng)100的損壞分析的目前狀況相當(dāng)。另一方面，對每個檢測到的變形進行修復(fù)可以被證明是低效的解決方式，原因是系統(tǒng)將關(guān)閉，有時這可能不是必需的。通過使用損壞檢測系統(tǒng)100由處理器140所提供的信息，可能進行更高效的損壞處理。例如，盡管最初被檢測到的變形可能被確定成不必修復(fù)，但是該變形的傳播可能指示修復(fù)是急迫的。
[0018]盡管已經(jīng)僅結(jié)合數(shù)量有限的實施例對本發(fā)明進行了詳細描述，但是應(yīng)當(dāng)易于理解，本發(fā)明并不限于這種所公開的實施例。相反，能夠?qū)⒈景l(fā)明修改成結(jié)合到目前為止并未進行描述但是與本發(fā)明的精神和范圍相當(dāng)?shù)娜魏螖?shù)量的改型、變型、替代或等同布置。此夕卜，盡管已經(jīng)對本發(fā)明的各個實施例進行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各個方面可以僅包括所描述的實施例中的一些。因此，本發(fā)明并不被視為受到上文的描述的限制，而是僅僅通過所附權(quán)利要求的范圍進行限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測系統(tǒng)部件的損壞的裝置，所述裝置包括: 第一網(wǎng)格傳感器，所述第一網(wǎng)格傳感器以第一取向布置在所述部件的表面上并且被構(gòu)造成當(dāng)被激活時產(chǎn)生第一組信號； 第二網(wǎng)格傳感器，所述第二網(wǎng)格傳感器獨立于所述第一網(wǎng)格傳感器、以第二取向布置在所述部件的表面上的隔離層上、并且被構(gòu)造成在被激活時產(chǎn)生第二組信號，所述第二取向與所述第一取向重疊；以及 處理器，所述處理器被構(gòu)造成基于所述第一組信號或所述第二組信號中的至少一個信號的變化來檢測損壞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一取向與所述第二取向垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一網(wǎng)格傳感器是第一網(wǎng)格載流導(dǎo)線，并且所述第二網(wǎng)格傳感器是第二網(wǎng)格載流導(dǎo)線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述至少一個信號的變化是從期望的電流值變化成過電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述處理器基于過電流檢測到所述損壞是所述部件的變形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述處理器基于所述第一網(wǎng)格載流導(dǎo)線或所述第二網(wǎng)格載流導(dǎo)線中的哪一根或更多的哪一些載流導(dǎo)線展示出變化和過電流來估計變形的形狀和位置。
7.根據(jù)權(quán) 利要求3所述的裝置，其特征在于，所述至少一個信號的變化是從期望的電流值變化成不具有電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述處理器基于變化檢測到所述損壞是所述部件的脫離。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述處理器基于所述第一網(wǎng)格載流導(dǎo)線和所述第二網(wǎng)格載流導(dǎo)線中的哪一根或哪一些載流導(dǎo)線展示出變化來估計脫離的程度和位置。
10.一種檢測系統(tǒng)部件的損壞的方法，所述方法包括: 以第一取向?qū)⒌谝痪W(wǎng)格傳感器布置在所述部件的表面上，所述第一網(wǎng)格傳感器被構(gòu)造成在被激活時產(chǎn)生第一組信號； 獨立于所述第一網(wǎng)格傳感器以第二取向?qū)⒌诙W(wǎng)格傳感器布置在所述部件表面上的隔離層上，所述第二取向與所述第一取向重疊，并且所述第二網(wǎng)格傳感器被構(gòu)造成在被激活時產(chǎn)生第二組信號；以及 對所述第一組信號和所述第二組信號進行處理，以基于所述第一組信號或所述第二組信號中的至少一個信號的變化來檢測損壞。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法還包括使電流開始流過所述第一網(wǎng)格傳感器中的一個或多個傳感器、或者所述第二網(wǎng)格傳感器中的一個或多個傳感器，所述第一網(wǎng)格傳感器是第一網(wǎng)格載流導(dǎo)線，并且所述第二網(wǎng)格傳感器是第二網(wǎng)格載流導(dǎo)線。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述處理步驟包括將所述至少一個信號的變化檢測成從期望的電流值變化成過電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述處理步驟包括檢測所述損壞是基于所述過電流的所述部件的變形。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述處理步驟包括基于所述第一網(wǎng)格載流導(dǎo)線或所述第二網(wǎng)格載流導(dǎo)線中的哪一根或更多的哪一些載流導(dǎo)線展示出變化和過電流來估計變形的形狀和位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述處理步驟包括將所述至少一個信號的變化檢測作為從期望的電流值變化成不具有電流。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述處理步驟包括基于所述變化來檢測所述損壞是所述部件與所述系統(tǒng)的脫離。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述處理步驟包括基于所述第一網(wǎng)格載流導(dǎo)線或所述第二網(wǎng)格載流導(dǎo)線中的哪一根或更多的哪一些載流導(dǎo)線展示出變化來估計脫離的程度和位置。
【文檔編號】G01B7/16GK103791807SQ201310511854
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月26日
【發(fā)明者】A.J.皮斯特納 申請人:通用電氣公司