ES2374294T3 - Procedimiento y dispositivo para la determinación de defectos en una pala de turbina por medio de una red ultrasónica en fase. - Google Patents

Procedimiento y dispositivo para la determinación de defectos en una pala de turbina por medio de una red ultrasónica en fase. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la determinación de defectos en una pala de turbina (7), caracterizado por las siguientes etapas: - fabricación de un dispositivo de fijación (14), en el que la forma geométrica exterior del dispositivo de fijación (14) corresponde a la forma geométrica exterior de una sección de la superficie de la pala de turbina (13), en el que el dispositivo de fijación (14) presenta una forma de impresión negativa de la forma exterior de la superficie de pala de turbina (13), en el que el dispositivo de fijación (14) presenta una escotadura para la recepción de una cabeza de ensayo, en el que la cabeza de ensayo está montada en la escotadura, - instalación del dispositivo de fijación (14) sobre la superficie de la pala de turbina (13), en el que el dispositivo de fijación (14) se apoya en un canto de la pala de turbina, en el que el dispositivo de fijación (14) se dispone de forma no desplazable en una dirección de desplazamiento (15), - conexión de la cabeza de ensayo con una instalación de medición y evaluación (21), - medición a través de un método de ensayo por ultrasonido por medio de una red ultrasónica en fase (Phased-Arrays), en el que se emite una señal de impulso de ultrasonido y se recibe una señal de eco que procede de reflexiones en defectos o límites de forma, - comparación de la señal de eco con una señal de eco de referencia, - determinación de defectos a través de la evaluación de diferencias entre la señal de eco y la señal de eco de referencia.

Description

Procedimiento y dispositivo para la determinacion de defectos en una pala de turbina por medio de una red ultrasonica en fase
La invencion se refiere a un procedimiento y a una instalacion de medicion y evaluacion para la determinacion de 5 defectos en una pala de turbina asi como a un dispositivo de fijacion para la fijacion de una cabeza de ensayo en una superficie de una pala de turbina.
Se conoce, en general, que los defectos, por ejemplo en forma de grietas, repercuten negativamente sobre la resistencia de un componente y, por lo tanto, tambien sobre la seguridad del componente. Tales grietas en la superficie de componentes se pueden propagar en determinadas condiciones. Esto afecta sobre todo en
10 componentes como por ejemplo arboles, palas de turbinas o en particular patas de palas de turbinas, que experimentan, ademas de una carga estatica, tambien una carga dinamica.
Procedimientos para la determinacion de defectos en componentes se representan en los documentos DE 44 21 277 A1, DE 37 31 947 A1, WO 85/02464 A1 y EP 0 337 700 A2. En los documentos mencionados anteriormente, en cada caso se describe el procedimiento de penetracion de la pintura utilizada para la verificacion de grietas de una 15 superficie. En este caso, se aplica sobre la superficie sobre la que deben verificarse las grietas un agente de contraste, que penetra en las grietas existentes. El agente de contraste se retira, dado el caso se limpia la superficie y se aplica un agente de revelado con un espesor de capa fina. El agente de contraste penetrado en las grietas se mezcla en los lugares geometricos de las grietas con el agente de revelado, de manera que en virtud de la capa final de agente de revelado se lleva a cabo una visualizacion del contorno de la grieta. A tal fin, por ejemplo, el agente de
20 revelado tiene un color blanco y el agente de contraste tiene un color rojo o el agente de contaste es fluorescente.
El documento JP 2004/077357 publica un metodo para la verificacion de una superficie de una pala de compresor.
El documento US 5 913 243 publica un metodo de ultrasonido para la verificacion de una seccion de rotor, en el que la cabeza de ensayo esta adaptada a la superficie de la superficie del rotor.
Con los procedimientos mencionados anteriormente no es posible, sin embargo, investigar las patas de palas de 25 turbinas en el estado montado.
Otro procedimiento para la determinacion de defectos en componentes se representa en el libro 'Werkstoffprufung mit Ultraschall", J. + H. Krautkramer, Springer-Verlag Berlin 1986. En particular en las paginas 110 a 111 se describe como se puede investigar una zona de un componente aprovechando la reflexion de una superficie interna en el componente con una cabeza de ensayo de emision y una cabeza de ensayo de recepcion por medio de ultrasonido.
30 En lados exteriores opuestos entre si del componente se disponen las cabezas de ensayo opuestas entre si sobre estos lados exteriores. La cabeza de verificacion de ensayo emite la seral de ultrasonido a la superficie a investigar. Desde alli se refleja hacia la cabeza de ensayo de recepcion. Otra posibilidad para la investigacion es el procedimiento en tandem, en el que las dos cabezas de ensayo estan dispuestas una detras de la otra sobre el mismo lado exterior. En este caso, se aprovecha un lado trasero del componente para una segunda reflexion. Sin
35 embargo, ninguno de los procedimientos descritos es aplicable cuando solamente esta presente un lado exterior accesible del componente y, ademas, no existe ningun lado trasero adecuado para la reflexion adicional de acuerdo con el procedimiento en tandem.
Otro procedimiento para la determinacion de defectos en componentes es el llamado procedimiento de verificacion de corrientes parasitas. En este caso, con una bobina de excitacion se genera un campo magnetico alterno, que
40 provoca corrientes parasitas en el material a ensayar. Las corrientes parasitas tienen, por su parte, como consecuencia un campo magnetico alterno, que se mide con una bobina de deteccion. Los errores del material en forma de defectos tienen una influencia caracteristica sobre el campo magnetico medido y se pueden detectar.
La corrosion por tensofisuracion o defectos pueden conducir en el caso de una carga dinamica de partes giratorias, como por ejemplo de un disco de rueda sobre un rotor de una turbina a daros progresivos. Por lo tanto, es necesario 45 verificar la existencia de defectos o bien de corrosion por tensofisuracion a intervalos predeterminados en tales componentes. Los discos de ruedas o bien las patas de palas de turbinas o palas de turbinas, que estan dispuestos asegurados contra rotacion sobre un rotor por medio de pasadores axiales o radiales, no se pueden verificar por razones economicas porque el rotor debe despiezarse o bien las palas de turbinas deben desmontarse. Por lo tanto, es aconsejable realizar una verificacion por ultrasonido en la zona de los ajustes de contraccion o en las zonas 50 adyacentes del material, en particular en la zona de la superficie interior del cubo o en la zona de los seguros contra giro axial en discos de ruedas. Sin embargo, la geometria del disco de la rueda es extraordinariamente complicada para una verificacion por ultrasonido con cabezas de ensayo por ultrasonido en la zona interior del cubo no accesible y en la proximidad de seguros contra giro. La realizacion reproducible de verificaciones por ultrasonido choca, ademas, todavia con otros problemas. Como superficie de acoplamiento para las cabezas de ensayo por ultrasonido 55 solamente estan disponibles paredes laterales del disco de la rueda. Con frecuencia, la accesibilidad a las superficies de acoplamiento en el disco de la rueda esta limitada por los discos de las ruedas adyacentes. Otro
problema consiste en que las trayectorias del sonido hacia reflectores condicionados por la geometria y hacia grietas eventualmente existentes, que parten desde el taladro del cubo pueden ser identicas.
Por lo tanto, el cometido de la invencion es indicar un procedimiento y una instalacion de medicion y evaluacion para poder determinar defectos de palas de turbinas en el estado montado sobre un rotor.
El cometido referido al procedimiento se soluciona por medio de un procedimiento segun la reivindicacion 1.
El cometido referido a la instalacion de medicion y evaluacion se soluciona por medio de una instalacion de medicion y evaluacion de acuerdo con la reivindicacion 6.
La ventaja de la invencion se puede ver, entre otras cosas, en que se pueden determinar defectos en palas de turbinas en el estado montado. Se suprime un desmontaje y montaje intensivos de tiempo y, por lo tanto, costosos de las palas de turbina.
A traves del empleo propuesto de cabezas de ensayo, que estan configuradas como redes ultrasonicas en fase �Phased-Arrays�, es posible modificar la direccion del ultrasonido irradiado o bien la direccion, desde la que se puede recibir el ultrasonido.
A traves de este procedimiento es posible, por ejemplo, realizar analisis seguros y rapidos en una zona de prevision de fallos de patas de palas de turbinas. Las grietas se producen a traves de una carga mecanica, termica o corrosiva alta. En este caso, se producen grietas por fatiga o bien gritas por vibraciones. A traves del procedimiento presentado es posible una deteccion precoz y una supervision siguiente de defectos producidos.
La invencion parte de que la cabeza de ensayo esta fijada sobre la superficie de las palas de turbinas. La cabeza de ensayo se fija en este caso de tal forma que despues de un aflojamiento de la cabeza de ensayo y una reinstalacion siguiente de la cabeza de ensayo se adopta exactamente la misma posicion que antes del desmontaje de la cabeza de ensayo. El posicionamiento de la cabeza de ensayo debe realizarse de forma muy exacta. Solamente de esta manera son posibles mediciones reproducibles. Durante una medicion se emite desde la cabeza de ensayo una seral de impulso de ultrasonido y se recibe una seral de eco que procede de reflexiones en defectos o limites de forma.
A traves del empleo de una cabeza de ensayo configurada como una red ultrasonica en fase es posible emitir la seral de impulso ultrasonico en diferentes direcciones. De esta manera se crea una posibilidad para llevar a cabo dichas exploraciones angulares sobre zonas angulares mayores. De esta manera, durante un proceso de medicion se puede investigar una zona mayor de las palas de turbinas.
El procedimiento propuesto proporciona resultados de ensayo reproducibles y es adecuado para la aplicacion practica.
En una configuracion ventajosa de la invencion, como metodo de ensayo ultrasonico con redes ultrasonicas en fase se utiliza un metodo de impulso y eco.
Con el metodo de impulso y eco es posible determinar defectos muy precisos.
A traves de una comparacion de la seral de eco con una seral de eco de referencia se pueden determinar defectos, evaluando las diferencias entre la seral de eco y la seral de eco de referencia.
De manera mas ventajosa, las serales de eco de referencia se determinan a partir de calculos de modelos o a partir de mediciones en una pala de turbina esencialmente libre de defectos.
De manera mas ventajosa, el intervalo angular esta entre -45� y +45� frente a una direccion de radiacion principal, de manera que la direccion de radiacion principal se extiende esencialmente perpendicular a la superficie de la pala de turbina en el lugar de la cabeza de ensayo.
La invencion parte de que para la fijacion de una cabeza de ensayo en una superficie de pala de turbina se emplea un dispositivo de fijacion. Con este dispositivo de fijacion es posible recibir una cabeza de ensayo y posicionar de manera muy exacta esta cabeza de ensayo sobre la superficie de la pala de turbina. �ncluso despues de un desmontaje del dispositivo de fijacion y de un montaje siguiente sobre la superficie de la pala de turbina, la cabeza de ensayo adopta exactamente la misma posicion que antes del desmontaje del dispositivo de fijacion.
El dispositivo de fijacion se fabrica en este caso a partir de un material facilmente deformable. Esto ofrece la posibilidad de que el dispositivo de fijacion se pueda fabricar de manera rapida y economica.
El dispositivo de fijacion esta fabricado de plastico, madera o goma.
En una configuracion ventajosa de la invencion, el dispositivo de fijacion se fabrica de tal manera que la forma
geometrica exterior del dispositivo de fijacion, que esta dirigida hacia la superficie de la pala de turbina, esta adaptada ala forma geometrica exterior de la superficie de la pala de turbina y el dispositivo de fijacion presenta una escotadura para el alojamiento de la cabeza de ensayo.
A traves de la adaptacion del dispositivo de fijacion a la forma exterior de la superficie de la pala de turbina, lo que conducir, por decirlo asi, a una forma de impresion negativa, es posible instalar la cabeza de ensayo siempre en el mismo lugar del lado a verificar de la pata de la pala de turbina.
De manera mas conveniente, el dispositivo de fijacion esta realizado en este caso de manera que se puede montar facilmente.
Para el montaje mejorado y para la buena transmision del ultrasonido se coloca una pasta de transmision de ultrasonido facilmente deformable entre el dispositivo de fijacion y la superficie de la pala de turbina.
A continuacion se representan ejemplos de realizacion de la invencion con la ayuda de las figuras. En las figuras, los componentes que realizan funciones similares estan designados con los mismos signos de referencia.
En este caso, la figura 1 muestra una representacion en seccion a traves de una turbina de vapor.
La figura 2 muestra una representacion en perspectiva de una pala de turbina.
La figura 3 muestra una representacion en perspectiva de una parte de una pala de turbina con un dispositivo de fijacion.
La figura 4 muestra otra representacion en perspectiva de una pala de turbina con un dispositivo de fijacion.
La figura 5 muestra una representacion en perspectiva de una parte de un rotor y de una instalacion de medicion y evaluacion.
La figura 6 muestra una representacion de un registro de medicion con representacion de un defecto.
La figura 7 muestra una representacion de un registro de medicion de una pala de turbina de referencia esencialmente libre de defectos.
En la figura 1 se representa una seccion a traves de una turbina de vapor 1. La turbina de vapor 1 presenta una carcasa exterior 2 y una carcasa interior 3. Un arbol 4 esta alojado de forma giratoria alrededor de un eje de rotacion
5. Sobre la superficie del arbol 6 estan dispuestas unas palas de turbina 7 en direccion circunferencial. En la carcasa interior 3 estan dispuestas unas palas de guia de la turbina 8. En el funcionamiento, el vapor circula a una zona de admision de la corriente 9 y se expande durante el paso a traves de un canal de circulacion 10. El arbol 4 es desplazado en este caso en una rotacion. Un rotor no representado en detalle de un generador se puede desplazar de esta manera en rotacion.
En casos de revision o en casos de daros, se abre, en general, la carcasa exterior 2 de la turbina de vapor 1, para que se posibilite el acceso hacia las palas individuales de la turbina 7 sobre el arbol 4.
En la figura 2 se puede ver en representacion en perspectiva una pala de turbina 7. La pala de turbina 7 presenta una pata de pala de turbina 11. La pata de pala de turbina 11 representada en la figura 2 esta configurada, por decirlo asi, como pata de abeto. En el funcionamiento de la turbina de vapor 1 se producen fuerzas centrifugas altas en virtud de los numeros de revoluciones altos del arbol 4. Las fuerzas centrifugas altas pueden conducir a defectos en forma de grietas en las patas de las palas de turbinas 11 o incluso en una parte superior 12 de las palas de turbinas.
Los defectos pequeros en forma de grietas no se pueden detectar a simple vista en la mayoria de los casos. Las grietas pueden aparecer tanto sobre una superficie de las palas de turbinas 13 como tambien en el interior de las palas de turbinas 7.
En la figura 3 se puede ver una representacion en perspectiva de una parte de las palas de turbinas 7 y de un dispositivo de fijacion 14. El dispositivo de fijacion 14 se fabrica a partir de un material facilmente deformable. El dispositivo de fijacion se puede fabricar de plastico, madera o goma. El dispositivo de fijacion se puede fabricar tambien de un material fundido, que es rigido despues de un endurecimiento.
El dispositivo de fijacion 14 se fabrica de tal forma que la forma geometrica exterior del dispositivo de fijacion 14, que esta dirigida hacia la superficie de las palas de turbina 13, esta adaptada a la forma geometrica exterior de una seccion de la superficie de las palas de turbina 13. Como se puede deducir a partir de la figura 3, el dispositivo de fijacion 14 esta apoyado en un canto de la pala de turbina 15. De esta manera, no es posible un desplazamiento del dispositivo de fijacion en una direccion de desplazamiento 16. Cuando el dispositivo de fijacion 14 se retira fuera de
la pala de turbina 17 se puede instalar de nuevo exactamente en el mismo lugar.
El dispositivo de fijacion 14 presenta una escotadura 17, en la que esta dispuesta una cabeza de ensayo 18 de tal manera que se forma un paso para los rayos de ultrasonido. En la escotadura 17 se monta la cabeza de ensayo de tal manera que la cabeza de ensayo esta retenida, por una parte, fijada mecanicamente en el dispositivo de fijacion
o esta retenida de otra manera posible y, por otra parte, descansa lo mas cerca posible sobre la superficie de la pala de turbina 13, para realizar la transmision de las ondas de ultrasonido de la manera no destructiva posible. La cabeza de ensayo 18 presenta una salida de la cabeza de ensayo 19, que esta conectada a traves de una linea 20 con una instalacion de medicion y evaluacion 21. El dispositivo de fijacion 14 se monta por medio de una pasta de transmision de ultrasonido facilmente deformable en la superficie de la pala de la turbina 13.
Como pasta de transmision de ultrasonido se puede emplear, por ejemplo un gel o adhesivo de ultrasonido.
De esta manera se puede configurar el dispositivo de fijacion de forma que se puede montar facilmente.
A traves de la forma exterior del dispositivo de fijacion 14 se suprime un montaje complicado. Con la pasta de transmision de ultrasonido es posible realizar intersticios de aire muy pequeros, con lo que se puede introducir una seral de ultrasonido bien en un material. Con la ayuda de las serales de eco se puede verificar directamente el asiento del dispositivo de fijacion.
En la figura 4 se puede ver otra representacion en perspectiva de una pala de turbina 7 con un dispositivo de fijacion
14. La forma exterior en el dispositivo de fijacion 14� representado en la figura 4 no es identica con la forma exterior del dispositivo de fijacion 14 representado en la figura 3. Como se representa en la descripcion de la figura 3, el aspecto exterior del dispositivo de fijacion 14 esta adaptado a una seccion determinada de la superficie de la pala de turbina 13. El dispositivo de fijacion 14, 14� configura, por decirlo asi, una forma negativa de la seccion de la superficie de la pala de turbina 13.
En la figura 5 se puede ver una representacion en perspectiva de una parte de un arbol 4 con palas de turbina 7. El dispositivo de fijacion 14 dispuesto en un lugar de la pala de turbina 7 esta conectado a traves de una linea 20 en una instalacion de medicion y evaluacion 21. La cabeza de ensayo 18 esta configurada en este caso como red en fase o como cabeza de ensayo de red ultrasonica en fase.
Durante un ensayo de la pala de turbina 7 se emite desde la cabeza de ensayo 18 una onda ultrasonica en una direccion. La onda ultrasonica es reflejada en defectos o limites de forma y es detectada como seral de eco desde la cabeza de ensayo 18. La seral de eco es transmitida a la instalacion de medicion y evaluacion 21. De esta manera, se utiliza un metodo de impulso y eco. En formas de realizacion alternativas, se puede utilizar el llamado procedimiento Pitch-Catch, en el que una cabeza de ensayo emite una seral de ultrasonido y otra cabeza de ensayo recibe esta seral.
A traves del empleo de una cabeza de ensayo configurada como serie en fase es posible emitir la seral de impulso de ultrasonido en diferentes direcciones. De esta manera, es posible realizar sobre una zona angular mayor las llamadas exploraciones angulares. El intervalo angular se encuentra en formas de realizacion preferidas entre -45� y
+ 45� frente a una direccion de radiacion principal, de manera que la direccion de radiacion principal se extiende esencialmente perpendicular a la superficie de la pala de turbina en el lugar de la cabeza de ensayo. En formas de realizacion especialmente preferidas, el intervalo angular esta entre -85� y +85� frente a la direccion de radiacion principal.
En la figuras 6 se representa el resultado de una medicion de este tipo. En la parte izquierda de la figura 6 se configura una llamada exploracion angular. La onda de ultrasonido ha sido emitida en este caso desde la cabeza de ensayo en un intervalo angular entre 0� y 80�. Las manchas oscuras en la exploracion angular indican reflexiones den limites de forma o defectos. En la parte derecha de la figura 6 se puede ver una llamada imagen A. Una imagen A muestra, por decirlo asi, la intensidad calculada o medida de la seral de eco en funcion del tiempo de propagacion del ultrasonido o bien la distancia calculada a partir de ello desde la cabeza de ensayo hacia un limite de forma o un defecto.
En la parte izquierda de la figura 7 se representa una exploracion angular, que ha sido tomada con la misma cabeza de ensayo 18 y el mismo dispositivo de fijacion 14. Sin embargo, esta toma se realiza en una pala de turbina 7 que no presenta defectos. Las manchas oscuras en la exploracion angular solamente proceden de reflexiones en limites de forma. La exploracion angular representada en la parte izquierda de la figura 7 se puede designar tambien como seral de eco de referencia. De manera mas conveniente, no solo deberia determinarse una seral de eco de referencia en una pala de turbina defectuosa, sino en varias de ellas. Ademas, es conveniente determinar la seral de eco de referencia a partir de calculos de modelos.
En la figura 7 se puede reconocer que en el lugar identificaron con la cruz no se ha recibido ninguna seral de eco. En cambio, en la figura 6 en el lugar identificado con la cruz se ha recibido claramente una seral de eco. Las manchas oscuras restantes en la exploracion angular en la figura 6 son casi identicas a las manchas oscuras en la
exploracion angular de la figura 7. La mancha oscura identificada con la cruz procede claramente de un defecto. De esta manera es posible deducir defectos en la pala de turbina 7 a traves de la evaluacion de las diferencias entre la seral de eco y la seral de eco de referencia. En formas de realizacion alternativas, la evaluacion se puede realizar a traves de un soft�are de reconocimiento de imagenes.
Como medida preparatoria para el posicionamiento de la cabeza de ensayo sobre la superficie de la pata de turbina 13 sirven calculos de modelos. Con la ayuda de los calculos de modelos se simula, en un posicionamiento predeterminado de la cabeza de ensayo 18, como aparece una seral de eco prevista.
Las posiciones y los angulos de sonorizacion se calculan a traves de la simulacion mencionada anteriormente.
Para cada zona a investigar de la pala de turbina 7 se prepara en cada caso un dispositivo de fijacion 14 individual. El dispositivo de fijacion 14 se puede designar como plantilla. De acuerdo con el tipo de pala se emplean cabezas de ensayo de series en fase variables horizontales y/o verticales. De acuerdo con la aplicacion, se pueden detectar y analizar zonas de hasta 35 mm alrededor de una zona de prevision de fallos en una sola exploracion angular.
Las investigaciones teoricas para la determinacion de los parametros de sonorizacion, de la posicion de la cabeza de ensayo y del angulo de sonorizacion se realizan con la ayuda de una simulacion 3D. La fijacion de los parametros se realiza de forma iterativa, es decir, las posiciones de sonorizacion de la cabeza de ensayo, los angulos de incidencia y los angulos de sonorizacion se varian hasta que se alcanzan las condiciones de incidencia teoricamente mas favorables. Para la visualizacion se realizan simulaciones correspondientes en el ordenador. A traves del procedimiento es posible identificar la posicion del defecto y la univocidad del defecto. La univocidad del defecto se consigue a traves de una relacion grande entre seral y ruido. Ademas del angulo de incidencia, el tamaro de oscilador y la frecuencia de ensayo son parametros importantes de la cabeza de ensayo. El angulo de sonorizacion y el tamaro del oscilador se determinan de una manera decisiva por la geometria de la pata de la pala o bien por el tamaro de la superficie de acoplamiento. La frecuencia de ensayo se selecciona para que se alcance una buena resolucion de fallos con una distancia grande entre seral y ruido. El tamaro del oscilador y la frecuencia de ensayo deben estar sintonizados entre si para que con la ayuda de una divergencia de la concentracion de ondas sonoras se puedan verificar defectos todavia en la posicion de sonorizacion mas desfavorable. Como parametros variables deberian seleccionarse� lugar de sonorizacion, angulo de sonorizacion. Las cabezas de ensayo 18 estan integradas de forma sustituible en el dispositivo de fijacion 14.
Una superficie de acoplamiento sobre la pata de la pala de turbina 11 y sobre la zona necesaria para el ensayo de la pala de turbina 7 debe estar libre de revestimientos �corrosion, contaminacion, etc.� y de sustancias repelentes al agua �grasa, aceite, etc.�. La amplitud de los datos de medicion, el angulo y el tiempo de propagacion del sonido son registrados por la instalacion de medicion y evaluacion 21. Los datos pueden ser llamados de nuevo para la evaluacion posterior.

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    1.- Procedimiento para la determinacion de defectos en una pala de turbina �7�, caracterizado por las siguientes etapas�
    5 - fabricacion de un dispositivo de fijacion �14�, en el que la forma geometrica exterior del dispositivo de fijacion �14� corresponde a la forma geometrica exterior de una seccion de la superficie de la pala de turbina �13�, en el que el dispositivo de fijacion �14� presenta una forma de impresion negativa de la forma exterior de la superficie de pala de turbina �13�, en el que el dispositivo de fijacion �14� presenta una escotadura para la recepcion de una cabeza de ensayo, en el que la cabeza de ensayo esta montada en la escotadura,
    10 - instalacion del dispositivo de fijacion �14� sobre la superficie de la pala de turbina �13�, en el que el dispositivo de fijacion �14� se apoya en un canto de la pala de turbina, en el que el dispositivo de fijacion �14� se dispone de forma no desplazable en una direccion de desplazamiento �15�,
    -
    conexion de la cabeza de ensayo con una instalacion de medicion y evaluacion �21�,
    -
    medicion a traves de un metodo de ensayo por ultrasonido por medio de una red ultrasonica en fase
    15 �Phased-Arrays�, en el que se emite una seral de impulso de ultrasonido y se recibe una seral de eco que procede de reflexiones en defectos o limites de forma,
    -
    comparacion de la seral de eco con una seral de eco de referencia,
    -
    determinacion de defectos a traves de la evaluacion de diferencias entre la seral de eco y la seral de eco de referencia.
    20 2.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque como metodo de ensayo por ultrasonido por medio de una red ultrasonica en fase se utiliza un metodo de impulso y eco.
  2. 3.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque la seral de eco de referencia se 25 calcula a partir de calculos de modelos.
  3. 4.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque la seral de eco de referencia se calcula a partir de mediciones en una pala de turbina �7� esencialmente libre de defectos.
    30 5.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la seral de impulso de ultrasonido se puede emitir en un intervalo angular entre -45� y +45� con respecto a una direccion de radiacion principal, en el que la direccion de radiacion principal se extiende esencialmente perpendicular a la superficie de la pala de la turbina �13� en el lugar de la cabeza de ensayo �18�.
    35 6.- �nstalacion de medicion y evaluacion �21� para la determinacion de defectos en palas de turbinas �7�, caracterizada por�
    -
    un dispositivo de fijacion �14�, adaptado a la forma geometrica de una seccion a investigar de la superficie
    de la pala de turbina �13�, para la fijacion de una cabeza de ensayo �18� sobre la superficie de la pala de 40 turbina �13�,
    -
    en la que la superficie de la pala de turbina �13� presenta un canto de pala de turbina �15�,
    -
    en la que el dispositivo de fijacion �14� presenta una forma de impresion negativa de la forma exterior de la superficie de la pala de turbina,
    -
    en la que la forma geometrica exterior del dispositivo de fijacion �14�, que esta dirigida hacia la superficie de
    45 la pala de turbina �13�, esta adaptada a la forma geometrica exterior de la superficie de la pala de turbina �13� y el dispositivo de fijacion �14� presenta una escotadura para la recepcion de la cabeza de ensayo �18�,
    -
    en la que el dispositivo de fijacion esta apoyado en el canto de la pala de turbina �15� de tal manera que no es posible un desplazamiento en una direccion de desplazamiento �16�,
    -
    en la que la cabeza de ensayo presenta una red ultrasonica en fase, 50 -una fuente de serales de impulsos de ultrasonido conectada con la cabeza de ensayo �18�,
    -
    un receptor de serales de eco de ultrasonido y
    -
    una instalacion de representacion para la representacion de la seral de eco.
  4. 7.- �nstalacion de medicion y evaluacion �21� de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizada porque el dispositivo 55 de fijacion �14� esta fabricado impartir de un material facilmente deformable como plastico, madera o goma.
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Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006009480B4 (de) * 2006-02-27 2008-05-29 Eads Deutschland Gmbh Aerodynamisches Profil für Luftfahrzeuge und Windkraftanlagen sowie Verfahren zur Messung der Eisdicke auf einem aerodynamischen Profil
US7654143B2 (en) * 2007-04-03 2010-02-02 General Electric Company Method and apparatus for in-situ inspection of rotary machine components
JP4931872B2 (ja) * 2008-07-09 2012-05-16 株式会社日立製作所 タービン動翼
DE102009046804A1 (de) * 2009-11-18 2011-05-19 Man Diesel & Turbo Se Verfahren zur Rissprüfung an Schaufeln eines Rotors einer Strömungsmaschine
DE102010033302A1 (de) * 2010-08-04 2012-02-09 Alstom Technology Ltd. Verfahren zum Überprüfen der Mechanischen Integrität von Stabilisierungselementen an den Laufschaufeln einer Turbine sowie Abtastvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP2418483A1 (en) 2010-08-10 2012-02-15 RWE Npower plc. Ultrasonic inspection apparatus and method for inspection of components and a wedge and method for producing a wedge
CN102147286A (zh) * 2010-11-20 2011-08-10 无锡透平叶片有限公司 双柱塞测频装置
US8365584B1 (en) * 2011-07-13 2013-02-05 General Electric Company Apparatus for inspecting turbomachine components in-situ
JP5343117B2 (ja) * 2011-11-10 2013-11-13 株式会社日立製作所 タービン動翼
RU2490626C1 (ru) * 2011-12-22 2013-08-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Устройство для испытания лопаток турбомашины
US8965100B2 (en) * 2012-01-20 2015-02-24 The Boeing Company Ultrasonic modeling for inspection of composite irregularities
US8783119B2 (en) * 2012-09-26 2014-07-22 United Technologies Corporation Vane arm testing rig
US20150300199A1 (en) * 2012-11-28 2015-10-22 United Technologies Corporation Turbofan with optical diagnostic capabilities
CN103063742B (zh) * 2013-01-06 2016-02-10 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种带涂层转子叶片的表面波原位探伤方法
CN103018334B (zh) * 2013-01-09 2015-06-10 国网河南省电力公司电力科学研究院 汽轮机叶片菌型根部超声成像检测方法及相控阵换能装置
US9646599B2 (en) * 2013-10-24 2017-05-09 Spirit Aerosystems, Inc. Remoldable contour sensor holder
JP6300225B2 (ja) * 2013-12-03 2018-03-28 東芝エネルギーシステムズ株式会社 タービン翼の検査装置及びその検査方法
CN103698399B (zh) * 2013-12-19 2016-06-29 国家电网公司 一种汽轮机叶片枞树型根部超声成像检测方法
CN103969338A (zh) * 2014-05-22 2014-08-06 东北轻合金有限责任公司 一种超声波水浸自动探伤铝合金预拉伸板的检测方法
US9726628B2 (en) * 2014-09-09 2017-08-08 Siemens Energy, Inc. Hardware and method for implementation of in situ acoustic thermograph inspections
FR3029288B1 (fr) * 2014-11-27 2016-12-23 Electricite De France Procede de detection et de caracterisation par ultrasons de defauts dans un materiau heterogene
US10031096B2 (en) * 2015-01-14 2018-07-24 Siemens Energy, Inc. Portable acoustic thermography of in situ L-O blades
JP6488178B2 (ja) * 2015-04-24 2019-03-20 三菱日立パワーシステムズ株式会社 超音波検査装置
RU2589456C1 (ru) * 2015-05-21 2016-07-10 Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") Способ неразрушающего контроля литых корпусных деталей
CN109580785A (zh) * 2017-09-29 2019-04-05 上海金艺检测技术有限公司 用于汽轮机叶片根部缺陷的扫查工装及方法
RU2732469C1 (ru) * 2017-10-06 2020-09-17 ООО "Газпром трансгаз Москва" Способ обнаружения трещины лопатки газотурбинного двигателя
DE102018210500A1 (de) * 2018-06-27 2020-01-02 MTU Aero Engines AG Verfahren und Vorrichtung zum zerstörungsfreien akustischen Untersuchen zumindest eines Bereichs eines Bauteils einer Strömungsmaschine
US11608756B2 (en) * 2018-07-17 2023-03-21 General Electric Company Service apparatus for use with rotary machines
US11378511B2 (en) * 2019-11-21 2022-07-05 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for detecting corrosion of conductive objects
CN110940730B (zh) * 2019-12-23 2022-02-15 润电能源科学技术有限公司 一种汽轮机叶片相控阵超声检测方法和装置
CN111678986B (zh) * 2020-07-17 2024-06-21 杭州浙达精益机电技术股份有限公司 用于涡轮机叶片边缘缺陷的超声导波检测装置和方法
CN112485334B (zh) * 2020-11-20 2023-05-16 西安热工研究院有限公司 一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法
US20230041428A1 (en) * 2021-08-05 2023-02-09 Siemens Energy, Inc. System and method of phased array ultrasonic inspection of turbine blades

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5555248A (en) * 1978-10-20 1980-04-23 Toshiba Corp Ultrasonic-wave probe
US4335600A (en) * 1980-11-13 1982-06-22 General Electric Company Detecting internal abnormalities in turbines
DE3342855A1 (de) 1983-11-26 1985-06-05 Brent Chemicals International PLC, Iver, Buckinghamshire Verfahren zur zerstoerungsfreien pruefung von oberflaechendefekten
DE8418008U1 (de) * 1984-06-14 1985-10-10 Jurid Werke Gmbh, 2056 Glinde Prüfkopf zur zerstörungsfreien Prüfung von Werkstoffen, Werkstoffverbindungen und dgl. mittels Ultraschall
JPS61155855A (ja) 1984-12-28 1986-07-15 Toshiba Corp 超音波探傷装置
JPS623659A (ja) * 1985-06-28 1987-01-09 Toho Gas Co Ltd 超音波式ガス管水道管判別器
DE3530595A1 (de) * 1985-08-27 1987-03-05 Kraftwerk Union Ag Verfahren und einrichtung zur ultraschallpruefung einer turbinenschaufel auf anrisse im schaufelfuss
JPS62261955A (ja) 1986-05-09 1987-11-14 Toshiba Corp 超音波探傷装置
SU1439486A1 (ru) 1987-04-27 1988-11-23 Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции Система акустического изображени
DE3731947A1 (de) * 1987-09-23 1989-04-13 Kurt Dr Sauerwein Verfahren und vorrichtung zum feststellen und auswerten von oberflaechenrissen bei werkstuecken
EP0337700A3 (en) 1988-04-15 1991-02-06 Westinghouse Electric Corporation Pen rubber mold maker apparatus and method for inspecting the inside surface of a tubular member
JPH01299456A (ja) 1988-05-27 1989-12-04 Toshiba Corp 超音波探傷装置
CH677152A5 (es) 1989-02-08 1991-04-15 Asea Brown Boveri
JPH03114453A (ja) * 1989-09-29 1991-05-15 Terumo Corp 超音波カプラおよびその製造方法
US5365787A (en) * 1991-10-02 1994-11-22 Monitoring Technology Corp. Noninvasive method and apparatus for determining resonance information for rotating machinery components and for anticipating component failure from changes therein
FR2683323B1 (fr) * 1991-11-05 1994-02-11 Paris Vii Universite Procede et dispositif de controle interne de pieces par ultrasons.
US5423220A (en) * 1993-01-29 1995-06-13 Parallel Design Ultrasonic transducer array and manufacturing method thereof
US5426980A (en) * 1993-07-19 1995-06-27 General Electric Company Booted ultrasonic transducer
DE4421277A1 (de) 1994-06-21 1995-04-06 Mr Chemie Gmbh Penetriermittel und Verfahren zur zerstörungsfreien Werkstoff-Rißprüfung
US6019001A (en) * 1995-09-29 2000-02-01 Siemens Aktiengesellschaft Process and device for the ultrasonic examination of disk elements of unknown contours shrunk onto shafts
US5913243A (en) * 1997-09-30 1999-06-15 General Electric Co. Ultrasonic transducer for nondestructive testing of generator field coils of dynamoelectric machines
KR100334165B1 (ko) * 1998-04-17 2002-11-27 삼성종합화학주식회사 에틸렌 중합 및 에틸렌/α-올레핀 공중합용 담지촉매의 제조방법
US6523418B2 (en) * 1998-07-30 2003-02-25 Don E. Bray Apparatus and method for ultrasonic stress measurement using the critically refracted longitudinal (Lcr) ultrasonic technique
US6019011A (en) * 1998-12-09 2000-02-01 Eaton Corporation System for control of auxiliary section of compound transmissions
RU2153602C1 (ru) 1999-02-15 2000-07-27 Военный инженерно-технический университет Способ технического диагностирования упругих трубопроводов
US6237419B1 (en) * 1999-08-16 2001-05-29 General Electric Company Aspherical curved element transducer to inspect a part with curved entry surface
JP2002090348A (ja) * 2000-09-21 2002-03-27 Tokyo Electric Power Co Inc:The 超音波探触子および超音波検査方法
US6813950B2 (en) * 2002-07-25 2004-11-09 R/D Tech Inc. Phased array ultrasonic NDT system for tubes and pipes
JP4077274B2 (ja) * 2002-08-21 2008-04-16 株式会社日立製作所 ガスタービン空気圧縮機翼面亀裂検査法および装置
GB0220986D0 (en) * 2002-09-10 2002-10-23 Univ Bristol Ultrasound probe
WO2004065954A1 (ja) * 2003-01-17 2004-08-05 The Tokyo Electric Power Company, Incorporated 超音波探触子
US7010982B2 (en) * 2004-04-30 2006-03-14 General Electric Company Method of ultrasonically inspecting airfoils

Also Published As

Publication number Publication date
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JP2008501109A (ja) 2008-01-17
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EP1610122A1 (de) 2005-12-28
EP1751535A1 (de) 2007-02-14
MXPA06013793A (es) 2007-03-01

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