ЭНДОСКОПИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ОБСЛЕДОВАНИЯ ГАЗОВЫХ ТУРБИН Российский патент 2017 года по МПК F01D21/00 F01D25/00 G02B23/24 

Изобретение относится к эндоскопической системе для обследования газовых турбин, включающей эндоскоп и устройство обработки данных, причем эндоскоп содержит устройство записи изображений и выполнен с возможностью передачи записей изображений от устройства записи изображений изнутри газовой турбины к устройству обработки данных. Кроме того, изобретение относится к соответствующему способу функционирования эндоскопической системы для обследования газовых турбин.

Уровень техники

Эндоскопические системы, часто называемые бороскопическими системами, используются для обследования газовых турбин во время обслуживания и ремонта и при испытаниях газовых турбин на пригодность к полету. Известные эндоскопические системы управляются человеком-оператором и в значительной степени зависят от субъективных факторов, связанных с оператором. Проведение испытаний и документирование их результатов при обследовании газовой турбины в известных эндоскопических системах занимает значительное время. В дальнейшем термин «эндоскоп» используется как синоним термина «бороскоп».

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании эндоскопической системы и соответствующего способа, обеспечивающих хорошую воспроизводимость результатов обследования, малую длительность испытаний и повышенное качество испытаний при обследовании газовых турбин.

Эта задача решена в изобретении за счет признаков независимых пунктов формулы изобретения.

Раскрытие изобретения

Согласно изобретению эндоскопическая система выполнена с возможностью позиционирования ориентирования эндоскопа в газовой турбине определенным образом, причем эндоскоп введен в газовую турбину и содержит устройство записи изображений.

Определенное позиционирование и ориентирование эндоскопической системы в соответствии с изобретением является особенно важным, поскольку позволяет стандартизовать записи изображений отдельных деталей и/или зон внутри газовой турбины. Таким образом, записи изображений, полученные при разных обследованиях газовой турбины, могут сравниваться непосредственно.

Предпочтительно эндоскопическая система содержит позиционирующее устройство с электронным управлением для позиционирования и/или ориентирования эндоскопа в газовой турбине определенным образом. В результате отпадает необходимость перемещения эндоскопа вручную. Управление позиционированием и ориентированием может осуществляться устройством обработки данных, так что такое позиционирование может быть особенно эффективным и быстрым.

Кроме того, эндоскопическая система предпочтительно выполнена с возможностью автоматического определения положения и/или ориентации эндоскопа в газовой турбине. Оператору не нужно вручную выполнять проверку позиционирования и ориентации, благодаря чему отпадает зависимость от субъективных факторов, связанных с оператором или с различными операторами. В результате возможно исключение человеческого фактора как источника ошибок и погрешностей при позиционировании и ориентировании эндоскопа.

Положение эндоскопа предпочтительно определяется путем обработки записей изображений с использованием устройства обработки данных. Детали или зоны внутри двигателя идентифицируются на записях изображений с помощью устройства обработки данных и на их основе определяются положение и ориентация эндоскопа относительно этих деталей или зон. Определенная таким образом информация о положении затем может использоваться для позиционирования и ориентирования эндоскопа таким образом, чтобы обеспечить его положение и ориентацию согласно изобретению и их проверку. Кроме того, в дополнение или в качестве альтернативы могут использоваться другие средства для определения положения.

Предпочтительно между эндоскопической системой и газовой турбиной устанавливаются фиксирующие средства. Они могут включать в себя, с одной стороны, механические средства, обеспечивающие возможность фиксации эндоскопической системы относительно газовой турбины и, с другой стороны, механические и/или электронные средства, обеспечивающие возможность синхронизации координатных систем эндоскопа и газовой турбины, чтобы определение положения было возможным. Фиксирующие средства являются важными для позиционирования и ориентирования эндоскопа определенным образом, в частности, для позиционирующего устройства с электронным управлением. Кроме того, фиксирующие средства являются важными для автоматического определения положения и/или ориентации эндоскопа, чтобы калибровка положения и/или ориентации эндоскопа была возможной.

Эндоскопическая система предпочтительно выполнена с возможностью автоматического получения изображений. Если эндоскоп находится в определенном положении и ориентации, запускается получение изображений соответствующих деталей или зон внутри обследуемой газовой турбины. Больше нет необходимости вручную запускать получение изображений и таким образом длительность обследования газовой турбины уменьшается.

Предпочтительно устройство обработки данных выполнено с возможностью сопоставления записей изображений из устройства записи изображений с деталями или зонами обследуемой газовой турбины. Чтобы сопоставить детали или зоны изнутри газовой турбины с деталями или зонами, которые были обнаружены на записи изображения, должна существовать возможность идентификации соответствующих деталей или зон. Это может быть обеспечено на основе определенного положения и ориентации эндоскопа и/или координат относительно газовой турбины, которые известны позиционирующему устройству с электронным управлением. Как вариант, это сопоставление может быть обеспечено на основании распознавания изображений устройством обработки данных. Это особенно важно для документирования, что делает возможными оценку и анализ обследования газовой турбины впоследствии.

Предпочтительно эндоскопическая система выполнена с возможностью автоматического сохранения и/или архивирования записей изображений. Полученные записи изображений автоматически сохраняются и/или архивируются устройством обработки данных с установленными параметрами, такими как дата, обследуемая газовая турбина и обследуемая деталь или зона газовой турбины, так что записи изображений при обследованиях газовой турбины могут в электронном виде помещаться в набор данных. Хранение или архивирование является важным для оценки обследования впоследствии и для представления доказательств обследования. В частности, архивирование может выполняться устройством обработки данных по меньшей мере на одном сервере, обеспечивая децентрализованный доступ к набору данных. Кроме того, параметры получения изображений, такие как освещенность, фокус и время экспозиции, предпочтительно задаются с помощью эндоскопической системы.

Предпочтительно устройство записи изображений выполнено с возможностью выполнения записи изображений в соответствии с положением вращения по меньшей мере одного вала газовой турбины. Положение вращения вала является критически важным для определения положения лопаток ротора газовой турбины. В дополнение к определенному положению и ориентации эндоскопа в газовой турбине, одновременно определенное положение и ориентация эндоскопа относительно вращающейся детали или зоны в газовой турбине являются критически важными для соответствующей записи изображения. Определенные детали записей изображения вращающихся деталей или зон газовой турбины возникают только тогда, когда эндоскоп находится в определенном положении и ориентации и при определенном положении вращения вала, с которым связана вращающаяся деталь или вращающаяся зона. Поэтому запись изображений предпочтительно выполняется в соответствии с положением вращения соответствующего вала.

В предпочтительном варианте осуществления изображения получают во время вращения вала синхронно с вращательным движением вала. Таким образом, испытательная скорость может быть значительно увеличена, а длительность испытаний газовой турбины может быть значительно уменьшена. Синхронизация может обеспечиваться любым подходящим способом. Важно, чтобы синхронизация обеспечивалась при соответствующем положении вращения, которое преимущественно определяется маркером, например замком лопатки. Синхронизация не обязательно должна происходить при каждом обороте вала; может оказаться достаточной синхронизация на каждом n-м обороте вала (например, n=10). Положение вращения может также определяться с помощью устройства записи изображений. Если для привода вала использовать шаговый двигатель или синхронный двигатель, что также возможно, то информация об угле поворота или положении может быть доступной без дополнительных измерений.

В альтернативном варианте осуществления положение вращения вала определяется эндоскопической системой и соответственно устанавливается для получения изображения.

В возможном варианте осуществления эндоскопическая система выполнена с возможностью управления вращательным устройством с целью вращения по меньшей мере одного вала газовой турбины. По меньшей мере один вал обследуемой газовой турбины соединен с вращательным устройством, которое выполнено с возможностью воздействия на вращательное движение вала. Вращательное устройство может управляться эндоскопической системой с тем, чтобы задавать положение вращения вала и соответственно детали записываемого изображения. В предпочтительном варианте осуществления вращательное устройство выполнено с возможностью создания вращения или продолжительного изменения положения вращения по меньшей мере одного вала, в частности, чтобы сделать возможным получение изображений синхронно с вращением вала. В альтернативном случае вращение может выполняться вручную.

Устройство обработки данных предпочтительно выполнено с возможностью сравнения записей изображений с эталонными записями изображений и/или с архивными записями изображений. В соответствии с изобретением, позиционирование и ориентирование эндоскопа с помощью эндоскопической системы особенно важно для сравнения записей изображений деталей или зон газовой турбины, поскольку дает возможность сравнения множества записей изображений с использованием средства для обработки изображений. Сравнение множества записей изображений является важным для обеспечения автоматической идентификации различий в деталях или зонах газовой турбины при множестве обследований и для маркировки идентифицированных различий подходящим способом.

Предпочтительно устройство обработки данных выполнено с возможностью автоматической идентификации отклонений от желаемого состояния и/или повреждений деталей или зон обследуемой газовой турбины. Отклонения от желаемого состояния могут быть определены путем сравнения с эталонной записью. Архивная запись изображения, которая отображает, например, газовую турбину в новом или почти новом состоянии, может считаться эталонным изображением. Как вариант, эталонная запись может быть получена в другой газовой турбине. Кроме того, в качестве эталонной записи может использоваться изображение, создаваемое с помощью компьютера. Автоматическая идентификация отклонений от желаемого состояния и/или повреждений является особенно важной для обследования газовой турбины, поскольку, например, оператор во время оценки может принять во внимание повреждение, идентифицированное эндоскопической системой. В результате вероятность ошибки оператора при идентификации изображений может быть дополнительно снижена. Кроме того, существует возможность представлять оператору для оценки только те записи изображений, которые содержат идентифицированные отклонения и повреждения. Это уменьшает нагрузку на оператора и время, необходимое для испытаний.

Предпочтительно устройство обработки данных выполнено с возможностью оценки повреждений деталей или зон внутри газовой турбины. Геометрические характеристики повреждений газовой турбины, таких как трещины или вмятины, имеют решающее значение для оценки повреждений. Повреждение оценивается путем сравнения с записями изображений с помощью системы обработки данных. Такому оцениванию способствует известность размеров деталей на записи изображения и/или определенные положение и ориентация эндоскопа относительно деталей или зон на записи изображения, а также размеры деталей или зон на записи изображения, которые могут определяться на их основе. Это является важным, поскольку повреждения, в целом, оцениваются на основании их геометрических размеров.

Предпочтительно устройство обработки данных выполнено с возможностью классификации повреждений деталей или зон внутри газовой турбины. Классификация может выполняться, например, на основании отклонений от желаемого состояния и/или на основании степени повреждений. Кроме того, существует возможность классификации, выполняемой в соответствии с видом деталей или зон, так что относительно небольшие повреждения в критических деталях классифицируется иначе, чем в некритических деталях. Как вариант, классификация может выполняться в соответствии с видом повреждения или отклонения. Кроме того, классификация повреждений может выполняться в соответствии с их влиянием на пригодность к полетам газовой турбины, используемой в воздушном судне, например, как повреждение, которое требует исправления только при следующем капитальном ремонте, или как повреждение, которое снижает пригодность к полетам. Возможно также сочетание этих классификаций. Классификация предпочтительно используется для уменьшения длительности испытаний и для упрощения документирования. Например, при обследовании с использованием эндоскопической системы в соответствии с изобретением, повреждение, классифицируемое как критическое, может быть представлено оператору первым, так что в случае остановки, которая может оказаться необходимой, эти данные могут быть идентифицированы на ранней стадии обследования.

Предпочтительно устройство обработки данных выполнено с возможностью отслеживания увеличения повреждения деталей или зон внутри газовой турбины. Обнаруженное повреждение сравнивается с архивными записями изображений с помощью устройства обработки данных. Увеличение степени повреждений, таких как трещины, возможно отслеживать во времени на основании архивных записей изображений с более ранних обследований. Это возможно выполнять либо с использованием изображений, либо на основании геометрических характеристик. В результате возможно идентифицировать, увеличивается ли дефект, или, например, размер трещины остается неизменным при различных обследованиях газовой турбины.

Предпочтительно устройство обработки данных выполнено с возможностью выполнения процедуры прогнозирования с целью прогнозировать дальнейшее увеличение повреждений деталей или зон внутри обследуемой газовой турбины. Если величины, связанные с повреждением, такие как длина трещины, известны для множества обследований двигателя, то значения, связанные с повреждением, такие как скорость увеличения трещины, могут быть определены с использованием рабочих профилей обследуемой турбины и модели повреждения, введенной в устройство обработки данных. Далее на этой основе с помощью устройства обработки данных может быть получен прогноз дальнейшего ожидаемого увеличения повреждения. Это важно для эффективного планирования капитального или текущего ремонта газовой турбины и для обеспечения эксплуатационной безопасности.

Кроме того, обеспечен способ обследования газовых турбин с использованием эндоскопической системы в соответствии с настоящим изобретением, в котором на первом этапе эндоскоп эндоскопической системы в соответствии с настоящим изобретением вводится внутрь газовой турбины. На следующем этапе способа эндоскоп эндоскопической системы устанавливается в определенном положении и ориентируется определенным образом внутри газовой турбины с помощью устройства обработки данных. На последнем этапе способа при определенных положении и ориентации с помощью устройства записи изображений выполняется запись изображений деталей или зон газовой турбины.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение поясняется на основании предпочтительных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 приведена схема обследования газовой турбины с использованием эндоскопической системы.

На фиг. 2 показано множество записей изображений, полученных при обследовании зоны газовой турбины с использованием эндоскопической системы.

На фиг. 3 приведен аксонометрический вид эндоскопа и обследуемого рабочего колеса в газовой турбине.

На фиг. 4-7 приведены схемы различных вариантов геометрических характеристик записи изображений и/или подсветки.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 схематически показана эндоскопическая система 10 в соответствии с настоящим изобретением во время обследования газовой турбины 11. Эндоскоп 12 эндоскопической системы 10 предпочтительно содержит стержень 18 для введения эндоскопа 12 в газовую турбину 11 и устройство 13 записи изображений, которое может производить запись изображений 20, 21, 22 внутренности газовой турбины 11 (см. фиг. 2). Устройство 13 записи изображений, которое предпочтительно расположено на свободном конце стержня 18, может предпочтительно быть камерой и, как правило, содержит объектив и твердотельную матрицу или датчик изображения камеры для регистрации изображений и преобразования их в электронные данные изображения. Для деталей камеры 13, например, датчика изображения существует возможность их размещения таким образом, чтобы они были удалены от объектива камеры, расположенного на свободном конце стержня 18, в частности, по габаритным соображениям. В этом случае информация об изображении может, например, направляться от объектива камеры к датчику изображений посредством оптического волновода, проходящего через стержень. В одном варианте осуществления устройство 13 записи изображений может, например, быть Шаймпфлюг-камерой; однако настоящее изобретение не ограничивается этим видом камеры.

В следующем варианте осуществления может использоваться множество камер, например камера цветного изображения и скоростная камера черно-белого изображения. Кроме того, может быть предусмотрено множество эндоскопов, например, каждый из которых может содержать камеру. Как вариант, может быть предусмотрен эндоскоп, в котором устройство 13 записи изображений содержит множество камер. Камера для конечной серии записей может, например, выбираться на основании ситуации при записи.

Позиционирующее устройство 14 соединено с эндоскопом 12 и выполнено с возможностью позиционирования эндоскопа 12 внутри газовой турбины 11. Предпочтительно предусмотрено вращательное устройство 15 или вращательный привод для вращения вала 17 газовой турбины 11.

Устройство 16 обработки данных предусмотрено для управления эндоскопической системой 10 и для обработки данных, собранных эндоскопом 12. Чтобы компенсировать нарушения масштаба и добиться стандартизации, обработка изображений предпочтительно включает в себя коррекцию записей изображений.

При типичном обследовании газовой турбины 11 эндоскоп 12 вначале вводится в часть обследуемой газовой турбины 11. С этой целью эндоскоп 12 вводится через соответствующее отверстие в газовой турбине 11.

В предпочтительном варианте осуществления при введении эндоскопа 12 в газовую турбину 11 используются фиксирующие средства. Это может быть механический упор или механическое соединение, которое позволяет установить заранее определенную связь между системами координат эндоскопической системы 10 и газовой турбины 11, так что взаимное положение эндоскопа 12 и газовой турбины 11 определяется фиксирующими средствами. В другом возможном варианте осуществления фиксирующие средства выполнены в виде средств измерения, которые дают возможность сравнивать взаимное положение.

Положение эндоскопа 12, а точнее устройства 13 записи изображений, внутри газовой турбины 11 может определяться автоматически, с одной стороны, на основании фиксирующих средств, предпочтительно, с использованием последующего измерения дальнейших перемещений эндоскопа 12. Альтернативно или дополнительно, положение может определяться автоматически на основании информации изображения, которая передается устройству 16 обработки данных устройством 13 записи изображений. Определение положения по данным от устройства 13 записи изображений является особенно важным для точного определения положения, поскольку таким путем может непосредственно проверяться точное соблюдение положения и ориентации устройства 13 записи изображений в газовой турбине 11.

Предпочтительно положение вращения или угол поворота вала 17 определяется автоматически. В возможном варианте осуществления это может выполняться устройством 13 записи изображений с соответствующей обработкой изображений в устройстве 16 обработки данных. Абсолютное положение вращения вала 17 может, в частности, определяться на основании маркера или соответствующей опорной точки. Преимущественно в каждой процедуре обработки изображений в качестве маркера или опорной точки используется замок 19 лопатки, который, как правило, уже присутствует. Альтернативно или дополнительно может быть предусмотрен один или большее количество дополнительных маркеров. Для идентификации отдельных лопаток 23 турбины относительно маркера может быть определено положение отдельных лопаток 23 турбины.

В альтернативных вариантах осуществления может быть предусмотрен дополнительный датчик для определения положения вращения вращающихся деталей газовой турбины 11.

Эндоскоп 12 перемещается с помощью позиционирующего устройства 14 с электронным управлением, которым можно управлять посредством ручного ввода и/или оно может управляться автоматически устройством 16 обработки данных. Позиционирующее устройство 14 определяет положение и ориентацию устройства 13 записи изображений эндоскопа 12 относительно газовой турбины 11. Это выполняется с помощью исполнительных механизмов с электронным управлением, которые обеспечивают возможность точного перемещения эндоскопа 12. В возможном варианте осуществления исполнительные механизмы снабжены соответствующими датчиками для обеспечения измерения длины перемещения, которая должна передаваться в устройство 16 обработки данных. Измерение длины перемещения исполнительных механизмов позиционирующего устройства 14 также может быть основанием для автоматического определения положения. Позиционирующее устройство может быть соединено с эндоскопом на том его конце, который не вводится в газовую турбину. Кроме того, эндоскоп может содержать позиционирующее устройство или его детали.

Кроме того, для получения изображений вращающихся деталей газовой турбины 11 определенным образом важно знание определенной связи между положениями вращения по отношению к эндоскопу 12. Для этого вращательное устройство 15 с электронным управлением, которое может вращать по меньшей мере один вал обследуемой газовой турбины 11, находится под управлением устройства 16 обработки данных. В возможном варианте осуществления вращательное устройство 15 может использоваться для обеспечения непрерывного вращения по меньшей мере одного вала.

В предпочтительном варианте осуществления изображения получаются устройством 13 записи изображений при непрерывном вращении вала. Поэтому устройство записи изображений предпочтительно выполнено с возможностью съемки изображений синхронно с вращательным движением вала 17 газовой турбины 11. Синхронизация предпочтительно может выполняться на основе маркера положения вращения вала 17, например, замка 19 лопатки. Альтернативно или дополнительно получение изображения выполняется в определенном положении одной или нескольких лопаток 23 турбины.

На практике сначала может выполняться испытательный прогон, в котором определяется или оценивается мгновенная скорость лопаток 23 турбины. По результатам испытательного прогона определяется, например, норма времени, которая затем может использоваться для выполнения конечной серии записей.

В альтернативном варианте осуществления вращательное устройство 15 явным образом задает одно или несколько положений вращения вала 17 и поддерживает заданное положение, в частности, во время получения изображений.

Определенное положение и ориентация эндоскопа 12 обеспечивается с использованием эндоскопической системы 10 в соответствии с изобретением для стандартизованных записей 20, 21, 22 изображений (см. фиг. 2) деталей или зон внутри газовой турбины 11.

Деталями и зонами внутри газовой турбины 11 предпочтительно являются все объекты, имеющие поверхность, которая контактирует с потоком газа газовой турбины 11, в частности лопатки ротора и статора, облицовка и камеры сгорания. Кроме того, ими являются все зоны газовой турбины 11, которые после сборки доступны для обследования или испытаний при особом доступе с использованием эндоскопа. Определенной деталью в газовой турбине 11, например, может быть лопатка номер 3 ротора в первой ступени турбины высокого давления. Определенное положение и ориентация эндоскопа 12 в газовой турбине 11 и соответствующее положение вращения обеспечивают определенное получение изображения этой детали с известного направления, так что записи 20, 21, 22 изображений отображают эту деталь с определенной зоной ее поверхности.

Для целевого обследования и его документирования важным является сопоставление записи 20, 21, 22 изображения с деталью обследуемой газовой турбины 11. Поэтому в предпочтительном варианте осуществления эндоскопическая система 10 настроена на автоматическое сопоставление деталей с записями 20, 21, 22 изображений. Это может обеспечиваться например на основе данных о положении и/или с помощью автоматического распознавания устройством 16 обработки данных изображения, по меньшей мере, одного маркера или знака, который подходит для идентификации деталей. Подходящим маркером является, например, замок 19 лопатки, который может представлять однозначное нулевое положение для лопаток, благодаря чему возможно однозначно соотнести лопатки путем простого отсчета, начиная от этого нулевого положения.

В дополнение к относительному положению и ориентации устройства 13 записи изображений относительно регистрируемого объекта, для стандартизованного получения изображений также являются важными настройки устройства 13 записи изображений. Поэтому в предпочтительном варианте осуществления настройками устройства 13 записи изображений управляет устройство 16 обработки данных. Этими настройками могут быть, например, фокус, экспозиция, кадрирование и подсветка источником света.

В вариантах осуществления изобретения предусмотрен источник 25 света для освещения регистрируемой поверхности. Различные геометрические характеристики и варианты расположения источника 25 света относительно объектива 26 и соответствующей апертуры показаны на фиг. 4-7. Чтобы предотвратить блики в изображениях вследствие непосредственного отражения луча света источника 25 света от регистрируемой поверхности, может быть предусмотрено, например, наклонно падающее освещение, как показано, например, на фиг. 4, 5 и 7, причем расположение выбирается так, чтобы лучи света от источника 25 света не отражались непосредственно в объектив 26.

Возможно также использование фильтра 27 (см. фиг. 6), например фильтра Фурье, использующего эффект темного поля, или плотностного фильтра. Кроме того, полезной может быть регулярная радиометрическая калибровка устройства 13 записи изображений.

В предпочтительном варианте осуществления эндоскопическая система 10 может выполнять автоматическое получение изображений. Устройство 13 записи изображений, как правило, непрерывно передает данные изображений устройству 16 обработки данных, где эти данные могут оцениваться с целью распознавания изображения, распознавания положения, распознавания положения вращения и распознавания деталей и/или зон. Реальная съемка изображения дает запись 20, 21, 22 изображения, которая пригодна для целей обследования газовой турбины 11. Таким образом, запись 20, 21, 22 изображения включает в себя изображение соответствующей части детали, например, лопатки 23 турбины. Если устройство 16 обработки данных, используя соответствующие средства, определяет, что данные изображения, данные положения и предпочтительно также сопоставление отвечают определенным заданным значениям, за этим следует автоматическое получение изображений. С помощью устройства обработки данных с записями 20, 21, 22 изображений связываются соответствующие данные. Поскольку изображения получаются автоматически, ручной контроль соответствующих параметров не требуется и эндоскопической системой 10 может непосредственно представляться оператору газовой турбины 11 запись 20, 21, 22 изображения, пригодная для дальнейшей оценки.

В предпочтительном варианте осуществления записи 20, 21, 22 изображений автоматически сохраняются и архивируются, так что они доступны для последующего документирования, оценки и доказательств. Архивирование может выполняться непосредственно в устройстве 16 обработки данных эндоскопической системы 10 или в центральной базе данных, так что множество эндоскопических систем 10 может получать доступ к одной базе данных.

Кроме того, в возможном варианте осуществления эндоскопическая система 10 в соответствии с данным изобретением оборудована устройством 13 записи изображений, представляющим собой стереоскопическое записывающее устройство.

В еще одном возможном варианте осуществления эндоскоп 12 содержит по меньшей мере одно диагностическое устройство для обследования деталей или зон внутри газовой турбины 11 неразрушающим способом. Дополнительное диагностическое устройство может включать с себя различные необязательные устройства для неразрушающих испытаний, такие как датчик на основе вихревых токов или диагностическое устройство на основе капиллярной дефектоскопии с окрашиванием.

Область применения эндоскопической системы 10 в соответствии с настоящим изобретением при обследовании газовых турбин 11 включает в себя обследование реактивных двигателей воздушных судов, например, турбовинтовых или турбореактивных, и/или реактивных двигателей, используемых в промышленности, например судовых турбин или турбин в электрогенерирующих системах.

На фиг. 2 показан ряд записей 20, 21, 22 изображений при обследовании зоны газовой турбины 11 с использованием эндоскопической системы 10 в соответствии с настоящим изобретением, которые отображают одну и ту же деталь изображения изнутри газовой турбины 11. Показаны лопатки ротора турбины высокого давления, причем каждая из задних кромок роторных лопаток в детали изображения скрыта расположенной спереди лопаткой. В этом варианте осуществления обследуемая лопатка 23 турбины показана на переднем плане.

Запись 20 изображения отображает лопатку 23 турбины в исходном состоянии. Запись 20 изображения в эталонном состоянии используется для отображения оптимального технического состояния лопатки 23 турбины и либо может быть архивной записью 20 изображения газовой турбины 11 в этом состоянии, или может создаваться специально для этой цели, как эталонная. Эталонная запись 20 изображения может храниться в устройстве 16 обработки данных или в центральной базе данных. Информация о положении и ориентации устройства 13 записи изображений, посредством которого получена запись 20 изображения, связана с записью 20 изображения и, в соответствии с настоящим изобретением, эти положение и ориентация эндоскопа 12 и устройства 13 записи изображений используются во всех дальнейших записях 21 и 22 изображений при последующих обследованиях лопатки 23 турбины, посредством чего определяется положение и ориентация эндоскопа 12.

В записях 20, 21, 22 изображений в данном варианте осуществления отображена соответствующая лопатка 23 турбины газовой турбины 11 при различных обследованиях, причем газовая турбина 11 имеет определенное время наработки между обследованиями. Из трех записей 20, 21 и 22 изображений запись 22 изображения отображает лопатку 23 турбины с наибольшим временем наработки по сравнению с записью 20 изображения с наименьшим временем наработки. Таким образом, записям 20, 21, 22 изображений может быть сопоставлено количество часов наработки.

Важность определенного позиционирования и ориентирования эндоскопа 12 в соответствии с настоящим изобретением продемонстрирована на записях 20, 21 и 22 изображений. Одинаковое положение и ориентация при разных обследованиях приводят к очень хорошей сравнимости различных записей 20, 21, 22 изображений. С одной стороны, это благоприятно для ручного анализа оператором, а с другой стороны, это дает возможность легко идентифицировать различия и изменения при электронной обработке. Например, путем наложения записей 20 и 21 изображений можно легко идентифицировать трещину 24. Поскольку запись 20 изображения используется в данном варианте осуществления как эталонное изображение, трещина 24 может быть очень быстро идентифицирована как отклонение от желаемого состояния.

В предпочтительном варианте осуществления устройство 16 обработки данных автоматически идентифицирует это отклонение от желаемого состояния и, например, добавляет соответствующий индикатор в запись 21 изображения для анализа оператором. Другие возможные отклонения от желаемого состояния, которые могут быть идентифицированы эндоскопической системой 10 в соответствии с изобретением в настоящем варианте его осуществления, являются такими повреждениями, как износ, трещины, вмятины, отверстия или посторонние объекты.

В одном варианте осуществления устройство 16 обработки данных эндоскопической системы 10 выполнено с возможностью измерения повреждений. Трещина 24 измеряется, например, на основе данных изображения и соответствующих эталонов и устройство 16 обработки данных выдает соответствующую геометрическую длину трещины.

В еще одном важном варианте осуществления эндоскопическая система 10 может автоматически классифицировать повреждения, например трещина 24 сначала классифицируется устройством 16 обработки данных, как трещина. Дополнительная классификация может быть выполнена, например, на основе длины трещины, которая в настоящем варианте осуществления находится в допустимых пределах и таким образом не оказывает неблагоприятного влияния на эксплуатационную безопасность до следующего планового обследования газовой турбины 11. Такая классификация может быть представлена оператору, который может целенаправленно выбирать определенные типы повреждений. Если устройство 16 обработки данных идентифицирует опасное повреждение, то оно, например, может быть четко помечено для оператора соответствующим образом в документации и на изображении.

Запись 22 изображения отображает ту же лопатку 23 турбины при последующем обследовании. Сравнение записи 22 изображений с записями 20 и 21 изображений показывает отклонение от желаемого состояния, показанного в записи 20 изображения, и изменение в повреждении, обнаруженном при предыдущем обследовании на записи 21 изображения. Трещина 24 таким образом продолжила расти во время прошедшего периода работы газовой турбины. В настоящем варианте осуществления устройство 16 обработки данных выполнено с возможностью автоматической идентификации и измерения трещины 24 и фиксации количества часов наработки газовой турбины 11 и/или лопатки 23 турбины. Таким образом, можно отслеживать трещину 24 во времени, выраженном в часах наработки, посредством чего можно увидеть, что трещина 24 продолжает расти. Кроме того, момент времени, в который возникло повреждение, таким образом может быть определен более точно. В данном примере повреждение могло произойти между записями 20 и 21 изображений.

В предпочтительном варианте осуществления информация об увеличении повреждения используется в устройстве 16 обработки данных для прогнозирования дальнейшего увеличения повреждения в будущем. В результате момент времени, в который длина трещины станет критической, может быть определен более точно и интервал обслуживания может быть адаптирован соответственно. В другом возможном варианте осуществления устройство 16 обработки данных выполнено с возможностью оптимизации процедуры прогнозирования с целью прогнозирования увеличения повреждения на основании архивных записей 20, 21, 22 изображений для большого количества газовых турбин 11.

Изобретение относится к энергетике. Эндоскопическая система 10 содержит эндоскоп 12 и устройство 16 обработки данных, в котором эндоскоп 12 содержит устройство 13 записи изображений, причем эндоскоп 12 выполнен с возможностью передачи записей изображений от устройства 13 записи изображений изнутри газовой турбины 11 к устройству 16 обработки данных, при этом эндоскопическая система 10 выполнена с возможностью позиционирования и юстировки определенным образом в газовой турбине 11 эндоскопа 12, содержащего устройство 13 записи изображений, которое введено в газовую турбину 11. Также представлен способ для обследования газовой турбины. Изобретение позволяет обеспечить хорошую воспроизводимость результатов обследования, малую длительность испытаний и повышенное качество испытаний при обследовании газовых турбин. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Эндоскопическая система (10) для обследования газовых турбин (11), содержащая эндоскоп (12) и устройство (16) обработки данных, причем эндоскоп (12) содержит устройство (13) записи изображений и выполнен с возможностью передачи записей (20, 21, 22) изображений от устройства (13) записи изображений изнутри газовой турбины (11) к устройству (16) обработки данных, выполненная с возможностью позиционирования и ориентирования в газовой турбине (11) эндоскопа (12) с устройством (13) записи изображений, введенного в газовую турбину (11) определенным образом, отличающаяся тем, что содержит вращательное устройство (15) для вращения по меньшей мере одного вала газовой турбины (11), управляемое устройством (16) обработки данных, позиционирующее устройство (14) с электронным управлением для позиционирования и/или ориентирования эндоскопа (12) в газовой турбине (11) определенным образом и выполнена с возможностью автоматического определения положения и/или ориентации эндоскопа (12) в газовой турбине (11) путем обработки записей (20, 21, 22) изображений, при этом позиционирующее устройство (14) выполнено с возможностью последующего использования полученных данных о положении для позиционирования и ориентирования эндоскопа (12).

2. Эндоскопическая система (10) по п. 1, отличающаяся тем, что содержит фиксирующие средства между эндоскопом (12) и газовой турбиной (11).

3. Эндоскопическая система (10) по п. 1, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью автоматического получения изображений.

4. Эндоскопическая система (10) по п. 3, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью выполнения записей (20, 21, 22) изображений в соответствии с положением вращения по меньшей мере одного вала (17) газовой турбины (11).

5. Эндоскопическая система (10) по п. 3 или 4, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью получения изображений синхронно с вращательным движением по меньшей мере одного вала (17) газовой турбины (11).

6. Эндоскопическая система (10) по п. 1, отличающаяся тем, что устройство (16) обработки данных выполнено с возможностью сопоставления записей (20, 21, 22) изображений от устройства (13) записи изображений с деталями или зонами обследуемой газовой турбины (11).

7. Эндоскопическая система (10) по п. 1, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью автоматического сохранения или архивирования записей (20, 21, 22) изображений.

8. Эндоскопическая система (10) по п. 1, отличающаяся тем, что устройство (16) обработки данных выполнено с возможностью сравнивания записей (20, 21, 22) изображений с эталонными записями изображений и/или с архивными записями изображений.

9. Эндоскопическая система (10) по п. 1, отличающаяся тем, что устройство (16) обработки данных выполнено с возможностью автоматической идентификации отклонений от желаемого состояния и/или повреждений деталей или зон обследуемой газовой турбины (11).

10. Эндоскопическая система (10) по п. 1, отличающаяся тем, что устройство (16) обработки данных выполнено с возможностью измерения и/или классификации и/или отслеживания увеличения повреждений деталей или зон внутри газовой турбины (11).

11. Эндоскопическая система (10) по п. 1, отличающаяся тем, что устройство (16) обработки данных выполнено с возможностью выполнения процедуры прогнозирования с целью прогнозирования дальнейшего увеличения повреждений деталей или зон внутри обследуемой газовой турбины (11).

12. Способ обследования газовой турбины (11) с использованием эндоскопической системы (10), охарактеризованной в любом из пп. 1-11, в котором вводят эндоскоп (12) эндоскопической системы (10) внутрь газовой турбины (11), позиционируют и ориентируют определенным образом эндоскоп (12) эндоскопической системы (10) внутри газовой турбины (11) посредством устройства (16) обработки данных и выполняют записи (20, 21, 22) изображений деталей или зон газовой турбины (11) посредством устройства (13) записи изображений.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что положение и/или ориентацию эндоскопа (12) в газовой турбине (11) определяют автоматически путем обработки изображений записей (20, 21, 22) изображений.