[发明专利]用于监测构件应变的系统及方法

说明书

技术领域

本公开大体上涉及用于监测构件应变的系统及方法，并且更具体地涉及提供电场测量和定位在构件上的应变传感器的扫描的系统及方法。

背景技术

遍及各种工业应用，设备构件经受许多极端状态(例如，高温、高压、大应力负载等)。随着时间的过去，设备的独立构件可遭受可缩短构件的使用寿命的蠕变和/或变形。例如，此类担心可应用于一些涡轮机。

涡轮机广泛用于如发电和飞行器发动机的领域中。例如，常规燃气涡轮系统包括压缩机区段、燃烧器区段和至少一个涡轮区段。压缩机区段构造成在空气流动穿过压缩机区段时压缩空气。空气接着从压缩机区段流动至燃烧器区段，在该燃烧器区段中，其与燃料混合并且燃烧，生成热气体流。热气体流提供至涡轮区段，该涡轮区段通过从其抽取能量以对压缩机、发电机和其它各种负载供能来使用热气体流。

在涡轮机的操作期间，涡轮机内和特别是涡轮机的涡轮区段内的各种构件如涡轮叶片可经受由高温和高应力引起的蠕变。对于涡轮叶片，蠕变可引起整个叶片的部分或整个叶片伸长，以使叶片末端接触静止结构，例如，涡轮壳体，并且在操作期间潜在地引起不需要的振动和/或降低的性能。

因此，合乎需要的是针对蠕变监测构件。针对蠕变监测构件的一个途径在于将应变传感器构造在构件上，并且以各种间隔分析应变传感器来监测与蠕变应变相关联的变形。然而，此类变形可在许多情况中为原始大小的大约0.01%，因此需要用于应变监测的专门装备。

例如，专门装备可用于获得应变传感器的视觉图像，并且针对相关联的构件比较在不同时间处取得的图像中的应变传感器的大小。典型地，沿两条轴线的大小可在此类图像中直接地测量，而沿第三轴线的大小可推断出。然而，此类途径大体上需要至传感器和构件的直接视线。可需要大量空间和拆卸以便测量构件。结果，关于大多数现有系统，在原地测量可为困难的(如果不是不可能的)。

因此，用于监测构件应变的备选系统和方法是本领域中期望的。具体而言，系统和方法需要较少空间，并且容许在组装的设备上进行在原地测量。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述为明显的，或者可通过本发明的实践学习。

根据本公开的一个实施例，提供了一种用于监测构件的系统。系统可包括构造在构件上的应变传感器、用于分析应变传感器的电场扫描器，以及与电场扫描器可操作通信的处理器。处理器可能够操作用于沿相互正交的X轴和Y轴测量横跨应变传感器的电场值来获得数据点集。处理器还可能够操作用于基于数据点集汇编应变传感器的场分布图。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种用于监测构件的方法。该方法可包括沿相互正交的X轴和Y轴测量横跨构造在构件上的应变传感器的电场值来获得第一数据点集的步骤。该方法还可包括基于第一数据点集汇编应变传感器的第一场分布图的步骤。

技术方案1. 一种用于监测构件的系统，所述系统包括：

构造在所述构件上的应变传感器；

用于分析所述应变传感器的电场扫描器；以及

与所述电场扫描器可操作通信的处理器，所述处理器能够操作用于：

沿相互正交的X轴和Y轴测量横跨所述应变传感器的电场值以获得数据点集，以及

基于所述数据点集汇编所述应变传感器的场分布图。

技术方案2. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述电场扫描器包括涡流线圈。

技术方案3. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述电场扫描器包括霍尔效应探头。

技术方案4. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述电场扫描器包括传导性探头。

技术方案5. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述电场扫描器包括电容探头。

技术方案6. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述处理器能够进一步操作用于计算正交于所述X轴和所述Y轴的Z轴中的一个或更多个Z轴数据点，以及基于所述数据集和所述一个或更多个Z轴数据点汇编所述应变传感器的三维分布图。

技术方案7. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述构件由具有第一传导值的材料形成，并且其中所述应变传感器包括具有不同于所述第一传导值的第二传导值的检测材料。

技术方案8. 根据技术方案7所述的系统，其特征在于，所述检测材料的所述第二传导值大于所述构件的所述第一传导值。