[发明专利]用于在线蠕变监测的方法和系统

说明书

技术领域

一般来说，本发明的领域涉及旋转机械，更具体来说，涉及用于旋转部件的蠕变的在线监测的系统和方法。 

背景技术

当可旋转机器工作时，机器的部件的状况可随时间而退化。状况的这种降级通常影响性能，并且可归因于各种因素。一个这样的因素是部件的材料在随时间推移而受到低于其屈服强度的应力时的变形，即蠕变。蠕变可使彼此相对移动的零件之间的间隙降级，以及如果在部件材料的失效之前一直准许蠕变发生，则能够造成抛体危险和碎片。诸如涡轮机叶片之类的一些部件难以或者以高成本撤出使用供周期检验，并且供设备维修的计划停机可能极少进行，使得蠕变可在能够被检测和修复之前引起损坏。 

发明内容

在一个实施例中，蠕变监测系统包括形成到围绕轴线能旋转的对象的表面上的蠕变传感器组件，蠕变传感器组件包括像图(imagepattern)和射频可询问电路中的至少一个。蠕变监测系统还包括通信上耦合到蠕变传感器组件的在线监测系统。在线监测系统配置成从蠕变传感器组件收集关于对象的蠕变量和蠕变速率的信息。蠕变监测系统还包括处理器，处理器编程为接收信息、对收集期间的蠕变传感器组件的移动来校正信息以及同时确定对象的蠕变速率、裂纹存在和温度。 

在另一个实施例中，监测运动对象中的蠕变的方法包括将蠕变传 感器组件施加到运动对象，从蠕变传感器组件接收关于与运动对象关联的蠕变的信息，使用处理器来确定运动对象的蠕变量和蠕变速率中的至少一个，以及输出运动对象的蠕变量和蠕变速率中的该至少一个。 

在又一个实施例中，蠕变传感器组件包括直接沉积到运动对象上的像图和射频可询问传感器中的至少一个。蠕变传感器组件使用直写技术、热喷涂技术和丝网印刷技术中的至少一个来直接沉积。像图包括对象的莫尔图(moirépattern，)、膜冷却孔和表面特征中的至少一个。射频可询问传感器包括天线部分以及电耦合到天线部分的电容器部分。像图的维度属性随运动对象中的蠕变而变化，并且射频可询问传感器的电气性质随运动对象中的蠕变而变化。 

附图说明

图1-12示出本文所述方法和系统的示范实施例。 

图1是按照本发明的一个示范实施例的在线蠕变监测系统的示意框图； 

图2是可与图1所示在线蠕变监测系统配合使用的部件的断裂的示意框图； 

图3A是示出可与图1所示在线蠕变监测系统配合使用的多个蠕变传感器组件的示意框图； 

图3B是根据本发明的一个示范实施例、对于对象上的莫尔图进行成像的示意图； 

图4是示出用于在对象表面上形成图3B所示蠕变传感器组件的多种制造技术的示意框图； 

图5A是按照本发明的一个示范实施例、可与非TBC对象配合使用的图1所示蠕变传感器组件的截面图； 

图5B是按照本发明的另一个示范实施例、可与TBC对象配合使用的图1所示蠕变传感器组件的截面图； 

图6是示出可用于在对象表面上形成图1所示蠕变传感器组件的多种材料的示意框图； 

图7是示出使用无源成像模式和有源成像模式中的至少一个的在线成像系统的示意框图； 

图8是按照本发明的一个示范实施例、用于使用蠕变传感器组件的所收集图像来实时计算对象的蠕变速率的图像处理方法的流程图； 

图9是按照本发明的一个示范实施例、图1所示远程询问系统的示意框图； 

图10是按照本发明的一个示范实施例、与远程询问系统关联的蠕变传感器组件的平面图； 

图11是按照本发明的一个示范实施例、图1所示远程询问系统的示意图； 

图12是在例如高速旋转对象、如涡轮机叶片上形成的远程询问RF蠕变传感器组件的方法的流程图。 

具体实施方式

通过举例而不是作为限制，以下具体实施方式示出本发明的实施例。预期本发明一般应用于监测工业、商业和住宅应用的运动对象中的蠕变的分析和方法实施例。 

本文所使用的以单数形式所述并且前面带有数量词“一”的元件或步骤应当被理解为并不排除多个元件或步骤的情况，除非明确说明了这种排除情况。此外，本发明的“一个实施例”的说法不是要被解释为排除也结合了所述特征的其它实施例的存在。 

本发明的实施例提供一种用于高速旋转装置、非限制性地例如燃气涡轮机叶片的在线蠕变监测系统。在各个实施例中，同时监测高速旋转装置的蠕变速率、裂缝存在和大小、温度以及涂层剥落。在线蠕变监测系统能够是在线预测和健康监测(PHM)系统的一部分。