RU2762269C1 - System and method for monitoring turbine line elements - Google Patents
System and method for monitoring turbine line elements Download PDFInfo
- Publication number
- RU2762269C1 RU2762269C1 RU2021124189A RU2021124189A RU2762269C1 RU 2762269 C1 RU2762269 C1 RU 2762269C1 RU 2021124189 A RU2021124189 A RU 2021124189A RU 2021124189 A RU2021124189 A RU 2021124189A RU 2762269 C1 RU2762269 C1 RU 2762269C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- video
- turbine
- data
- sensor
- probes
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к эндоскопическим системам, которые используются для обследования паровых турбин во время обслуживания и ремонта и при испытаниях турбин.The invention relates to endoscopic systems that are used to inspect steam turbines during maintenance and repair and when testing turbines.
Из уровня техники известна эндоскопическая система для обследования газовых турбин (RU 2610973, опубл. 17.02.2017, бюл. № 5), содержащая 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, выполненная с возможностью позиционирования и ориентирования в газовой турбине эндоскопа с устройством записи изображений, введенного в газовую турбину определенным образом. Во время использования эндоскопическую головку вводят в ограниченное и труднодоступное пространство и визуально направляют к объекту частотного контроля при помощи изображений, снимаемых видеокамерой при освещении от осветительного устройства. Недостатком данного технического решения является недостаточность поля зрения эндоскопической головки, вызывающая необходимость осуществления перепозиционирования эндоскопа при проведении мониторинга для полного охвата поверхностей контролируемых деталей.An endoscopic system for examining gas turbines (RU 2610973, publ. 17.02.2017, bulletin No. 5) is known from the prior art, containing an endoscope and a data processing device, and the endoscope contains an image recording device and is configured to transmit image recordings from an image recording device from inside the gas turbine to the data processing device, configured to position and orient in the gas turbine an endoscope with an image recording device introduced into the gas turbine in a certain way. During use, the endoscopic head is inserted into a limited and hard-to-reach space and visually guided to the frequency monitoring object using images captured by a video camera under illumination from a lighting device. The disadvantage of this technical solution is the insufficiency of the field of view of the endoscopic head, which makes it necessary to reposition the endoscope during monitoring to fully cover the surfaces of the controlled parts.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство мониторинга состояния внутри турбинных узлов и деталей паровых турбин (RU 2624380, опубл. 03.07.2017, бюл. № 19), который состоит из шлюзов для обеспечения доступа без вскрытия проточных частей паровой турбины в процессе эксплуатации, как на валоповороте, так и на полном останове турбин, видеозондов, входящих в эндоскопический узел с регистратором, блока создания светового потока различной направленности, причем управляемые с пульта управления сигналы с видеозондов поступают через блок согласования коммутатора, в котором происходит усиление цифровых сигналов, поступающих в центральный компьютерный блок обработки и накопления данных, в запоминающее устройство, при этом все действия по определению места положения эндоскопического узла относительно получения данных с видеозондов согласуются с калиброванным синхродатчиком, размещенным стационарно на валу паровой турбины, который по обратной связи через центр обработки контролирует местоположение видеозондов относительно лопаточного аппарата и элементов проточной части. Главным недостатком данного технического решения является отсутствие автоматизации измерений дефектов, приводящее к снижению точности измерений вследствие человеческого фактора, влекущему за собой повышение вероятности принятия неверных решений о необходимости замены или ремонта деталей турбины.The closest to the claimed technical solution is a device for monitoring the state inside the turbine assemblies and parts of steam turbines (RU 2624380, publ. 03.07.2017, bul. No. 19), which consists of locks to provide access without opening the flow paths of the steam turbine during operation, both at barring and at a complete stop of turbines, video probes entering the endoscopic unit with a recorder, a unit for creating a luminous flux of various directions, and signals from the video probes controlled from the control panel enter through the switching unit, in which digital signals are amplified central computer unit for processing and accumulating data, into a memory device, while all actions to determine the location of the endoscopic unit in relation to receiving data from video probes are consistent with a calibrated sync sensor located permanently on the shaft of a steam turbine, which is fed back through the processing center controls the location of the video probes relative to the scapula and flow path elements. The main disadvantage of this technical solution is the lack of automation of measurements of defects, leading to a decrease in the measurement accuracy due to the human factor, which entails an increase in the likelihood of making incorrect decisions about the need to replace or repair turbine parts.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка системы, обеспечивающей возможность автоматического мониторинга в процессе эксплуатации всех ступеней проточных частей, внутритурбинных узлов и деталей, в том числе лопаточного аппарата.The task to be solved by the claimed invention is the development of a system that provides the possibility of automatic monitoring during operation of all stages of flow paths, in-turbine assemblies and parts, including the blade apparatus.
Данная задача решается заявленной группой изобретений. Первое изобретение раскрывает систему мониторинга состояния внутри турбинных узлов и деталей турбин, которая состоит из шлюзов для обеспечения доступа без вскрытия проточных частей турбины в процессе эксплуатации, как на валоповороте, так и на полном останове турбин, видеозондов, входящих в эндоскопический узел с регистратором, блока создания светового потока различной направленности, сервера, обеспечивающего прием, хранение и обработку первичных данных, данных зондирования элементов проточных частей турбины, датчика синхронизации, линий и блоков связи, видеозонд содержит многоканальную видеоголовку, представляющую собой оптико-электронное устройство, состоящее из нескольких малогабаритных видеокамер, управляемую светодиодную подсветку и структурированную подсветку, а датчик синхронизации состоит из датчика нулевого положения, представляющего собой оптический рефлекторный датчик с отражательной меткой и жестко закрепленный на валу, и датчика угла поворота, включающего в себя кодовую ленту, обернутую вокруг ротора турбины и жестко закрепленную на нем, и считывающее устройство, при этом кодирование и чтение ленты осуществляется оптико-механическим или магнитным способом, при этом код каждого углового положения является уникальным. Второе изобретение раскрывает способ мониторинга элементов проточной части турбин, который включает помещение видеозондов в проточную часть турбины, управление видеозондами для получения кадров, передача и обработка полученных данных на сервере, для анализа полученной информации на сервере содержатся данные паспортов первоначальных данных внутритурбинных узлов и деталей, параметров лопаточного аппарата по ступеням, их предельные критерии износа и повреждений, определение места положения эндоскопического узла осуществляется относительно получения данных с видеозондов, согласовывая с калиброванным датчиком синхронизации, размещенным стационарно на валу турбины, и по обратной связи через блок обработки данных контролируется местоположение видеозондов относительно лопаточного аппарата и элементов проточной части, обработка данных включает определение номера лопатки в кадре по показаниям датчика синхронизации на момент съемки, разноракурсное комплексирование изображений, полученных в процессе одной операции съемки при помощи разных каналов многоканального видеоэндоскопа, измерение отклонения формы лопатки от идеальной средствами морфологической обработки изображений с учетом масштабного коэффициента, полученного при помощи структурированной подсветки, при этом предварительно перед измерениями проводят определение соответствия между углом поворота вала и положением лопатки в кадре видеоголовки, включающее первичную калибровку, содержащую введение видеоэндоскопа в турбину на необходимую глубину и под оптимальным для съемки лопаток углом при вращении турбины при помощи валоповоротного устройства со скоростью не более 3 об/мин, осуществляя запись видеопотока за полный оборот, при этом каждый полученный кадр видеопотока маркируется синхронизационными данными, с последующим отбором снимков в наиболее подходящем положении и их сохранение для дальнейшего использования для получения синхронизированных снимков конкретных лопаток.This problem is solved by the claimed group of inventions. The first invention discloses a system for monitoring the state inside turbine units and turbine parts, which consists of locks to provide access without opening the turbine flow parts during operation, both at barring and at complete shutdown of turbines, video probes included in the endoscopic unit with a recorder, unit creating a luminous flux of various directions, a server that provides reception, storage and processing of primary data, sensing data of the turbine flow path elements, a synchronization sensor, communication lines and units, a video probe contains a multichannel video head, which is an optoelectronic device consisting of several small-sized video cameras, controlled LED illumination and structured illumination, and the synchronization sensor consists of a zero position sensor, which is an optical reflective sensor with a reflective mark and rigidly mounted on the shaft, and a rotation angle sensor including a code strip ntu, wrapped around the turbine rotor and rigidly fixed on it, and a reader, while the tape is encoded and read by an optical-mechanical or magnetic method, while the code for each angular position is unique. The second invention discloses a method for monitoring elements of the turbine flow path, which includes placing video probes in the turbine flow path, controlling video probes to receive frames, transmitting and processing the received data on the server, for analyzing the received information, the server contains the data of passports of the initial data of in-turbine units and parts, parameters of the blade apparatus by stages, their limiting criteria for wear and damage, determination of the position of the endoscopic unit is carried out in relation to receiving data from the video probes, coordinating with a calibrated synchronization sensor located stationary on the turbine shaft, and the position of the video probes relative to the blade apparatus is monitored by feedback through the data processing unit and elements of the flow path, data processing includes determining the number of the blade in the frame according to the readings of the synchronization sensor at the time of shooting, multi-angle complexing of images obtained in the process All one shooting operation using different channels of a multichannel video endoscope, measuring the deviation of the blade shape from the ideal by means of morphological image processing, taking into account the scale factor obtained using structured illumination, while preliminarily before measurements, the correspondence between the angle of rotation of the shaft and the position of the blade in the video head frame is determined , including the initial calibration, containing the introduction of the video endoscope into the turbine to the required depth and at the angle optimal for shooting the blades when the turbine rotates with a barring device at a speed of no more than 3 rpm, recording the video stream for a full revolution, with each received frame of the video stream being marked synchronization data, followed by selection of images in the most suitable position and saving them for further use to obtain synchronized images of specific blades.
Техническим результатом является повышение точности диагностики, сокращение срока проведения диагностики оборудования до 1-2 недель без потери качества диагностики, что повышает надежность турбины, увеличивает срок ее службы и межремонтный период.The technical result is to increase the accuracy of diagnostics, reduce the period of equipment diagnostics to 1-2 weeks without losing the quality of diagnostics, which increases the reliability of the turbine, increases its service life and the overhaul period.
Заявленная система мониторинга элементов проточной части на закрытом цилиндре высокого давления (ЦВД) и цилиндре низкого давления (ЦНД) паровых турбин предназначена для определения состояния рабочих лопаток, демпферных связей и элементов крепежа без вскрытия ЦНД и ЦВД в период планово-предупредительного ремонта (ППР) и капитального ремонта (КПР) энергоблока с использованием валоповоротного устройства, повышения оперативности и качества принимаемых управленческих решений.The declared system for monitoring the elements of the flow path on a closed high-pressure cylinder (HPC) and a low-pressure cylinder (LPC) of steam turbines is designed to determine the state of the rotor blades, damper links and fasteners without opening the LPC and HPC during scheduled preventive maintenance (PPR) and overhaul (CRR) of the power unit using a barring device, improving the efficiency and quality of management decisions.
Основным назначением заявленной системы является автоматизация информационно-аналитической деятельности при планировании сроков и объемов ремонтов ЦВД и ЦНД по выявленным дефектам в проточной части без вскрытия ЦНД и ЦВД и устранение предпосылок аварийных ситуаций в проточной части ЦВД и ЦНД паровой турбины.The main purpose of the declared system is to automate information and analytical activities when planning the timing and scope of repairs of the HPC and LPG for detected defects in the flow path without opening the LPP and HPC and eliminating the prerequisites for emergencies in the flow path of the HPC and LPG of a steam turbine.
Диагностика состояния элементов внутри турбинных узлов и деталей проточных частей выполняется на закрытой турбине, как на валоповороте, так и на полном останове. Как следствие, повышение надежности проточных частей паровых турбин, продление их срока службы, увеличение межремонтного периода и планирования необходимого объема ремонтных работ с последующим прогнозом остаточного срока службы элементов проточных частей по их фактическому состоянию.Diagnostics of the state of elements inside turbine assemblies and parts of flow paths is carried out on a closed turbine, both at barring and at full stop. As a result, the reliability of the flow paths of steam turbines is increased, their service life is extended, the overhaul period and the planning of the required amount of repair work are planned, followed by the forecast of the residual life of the flow path elements based on their actual state.
Эндоскопирование выполняется по карте осмотра с видео- и фотофиксацией внутритурбинных узлов и деталей, для последующего накопления информации и ведения сравнительного анализа. Эти функции системы могут выполняться как на полном останове паровой турбины, так и на валоповороте. Проточные части паровых турбин оснащаются специальными входными штуцерами с заглушками, которые снимаются в период проведения индикации повреждений и износа внутри турбинных узлов и деталей. Каждый канал устроен таким образом, что позволяет, производить установку оборудования эндоскопирования - гибкие, полужесткие, жесткие зонды в створе сечения ступеней паровой турбины и проводить эндоскопирование всех доступных внутритурбинных узлов и деталей паровых турбин как на полном останове, так и на валоповороте.Endoscopy is performed according to the inspection map with video and photographic recording of in-turbine units and parts, for the subsequent accumulation of information and comparative analysis. These functions of the system can be performed both at complete shutdown of the steam turbine and at barring. Steam turbine flow parts are equipped with special inlet fittings with plugs, which are removed during the period of indication of damage and wear inside the turbine assemblies and parts. Each channel is designed in such a way that allows the installation of endoscopy equipment - flexible, semi-rigid, rigid probes in the cross-section of the steam turbine stages and endoscopy of all available in-turbine units and parts of steam turbines both at full stop and at barring.
Система мониторинга включает каналы (шлюзы) для обеспечения доступа без вскрытия проточных частей турбины в процессе эксплуатации, как на валоповороте, так и на полном останове турбин, видеозонды, входящие в эндоскопический узел с регистратором, блок создания светового потока различной направленности, калиброванный датчик синхронизации, сервер с блоками согласования и расширения, обеспечивающий также сбор и обработку информации, линии и блоки связи.The monitoring system includes channels (sluices) to provide access without opening the turbine flow paths during operation, both at barring and at full stop of the turbines, video probes included in the endoscopic unit with a recorder, a unit for creating a light flux of various directions, a calibrated synchronization sensor, a server with matching and expansion units, which also provides collection and processing of information, communication lines and units.
Сервер обеспечивает прием, хранение и обработку первичных данных, данных зондирования элементов проточных частей ЦНД и ЦВД паровой турбины. Для получения данных, объективно оценивающих состояние внутритурбинных узлов и деталей паровой турбины, в базу данных вносится паспорт первоначальных данных внутритурбинных узлов и деталей, параметров лопаточного аппарата по ступеням, их предельные критерии износа и повреждений. Это позволяет при проведении эндоскопирования, проводить сравнительный анализ состояния узлов, деталей, лопаточного аппарата проточных частей паровой турбины.The server provides reception, storage and processing of primary data, data of sounding of the elements of the flow paths of the LPC and HPC of a steam turbine. To obtain data that objectively assess the state of in-turbine units and parts of a steam turbine, a passport of the initial data of in-turbine units and parts, parameters of the blade apparatus by stages, their limiting criteria for wear and damage are entered into the database. This allows, during endoscopy, to carry out a comparative analysis of the state of units, parts, blades of the flow parts of a steam turbine.
Блоки согласования и расширения предназначены для ввода изображения, управления зондами, приема, преобразования и передачи сигналов от зондов и датчика синхронизации, генерации импульсов высокой частоты временной шкалы индикаций.The matching and expansion units are designed for image input, probe control, reception, conversion and transmission of signals from probes and a synchronization sensor, generation of high-frequency pulses of the indication time scale.
Видеозонды (гибкие и жесткие) предназначены для выполнения видео- и фоторегистрации состояния лопаток и демпферных связей. Видеозонды входят в эндоскопический узел, и включают в себя многоканальную видеоголовку с кабелем. Количество видеозондов в системе уточняется при проектировании системы для конкретной турбины и зависит от дистанции съемки и размеров нуждающихся в контроле областей поверхностей элементов проточной части турбины.Video probes (flexible and rigid) are designed for video and photo recording of the state of the blades and damper connections. The video probes fit into the endoscope assembly and include a multi-channel video head with cable. The number of video probes in the system is specified when designing the system for a specific turbine and depends on the shooting distance and the size of the areas of the surfaces of the turbine flow path elements that need to be monitored.
Многоканальная видеоголовка представляет собой оптико-электронное устройство, состоящее из нескольких малогабаритных видеокамер, устанавливаемых на общей электронной плате на определенном расстоянии друг от друга. В состав видеоголовки также включается управляемая основная светодиодная подсветка, которую можно использовать как в постоянном, так и в импульсном режиме. Помимо основной подсветки, видеоголовка включает в себя структурированную подсветку, предназначенную для определения масштабного коэффициента для различных участков получаемых изображений.A multichannel video head is an optoelectronic device consisting of several small-sized video cameras installed on a common electronic board at a certain distance from each other. The video head also includes a controllable main LED backlight that can be used in both continuous and pulsed modes. In addition to the main illumination, the video head includes structured illumination designed to determine the scale factor for different areas of the resulting images.
Структурированная подсветка реализуется при помощи лазерного диода и структурированного рассеивателя.The structured illumination is realized with a laser diode and a structured diffuser.
Блок создания светового потока различной направленности предназначен для получения и передачи к приемнику лучевого канала промодулированного рабочими лопатками излучения от источника непрерывного света, расположенного в видеозонде, преобразования его в электрический сигнал, усиления и передачи этого сигнала в блок сопряжения.The unit for creating a light flux of various directions is designed to receive and transmit to the receiver of the beam channel the radiation modulated by the working blades from the continuous light source located in the video probe, convert it into an electrical signal, amplify and transmit this signal to the interface unit.
Датчик синхронизации предназначен для идентификации местоположения лопаток при многократных осмотрах.The synchronization sensor is designed to identify the location of the blades during multiple inspections.
Датчик синхронизации включает в себя два основных компонента: датчик нулевого положения и датчик угла поворота. Датчик нулевого положения предоставляет информацию о начале нового поворота. В качестве датчика нулевого положения используется оптический рефлекторный датчик в сочетании с отражательной меткой, жестко закрепляемой на валу. Датчик угла поворота измеряет угол поворота вала относительно начального положения. Датчик угла поворота включает в себя кодовую ленту, обернутую вокруг ротора турбины и жестко закрепленную на нем, и считывающее устройство. Кодирование и чтение ленты осуществляется оптико-механическим (механическое нарезание растра на ленте и чтение его оптическим методом) либо магнитным способом (нанесение магнитного кода на ленту и чтение при помощи специализированного устройства). При этом код каждого углового положения должен быть уникален - это позволяет считывать угловое положение даже при полной остановке турбины.The synchronization sensor includes two main components: a zero position sensor and a steering angle sensor. The zero position sensor provides information about the start of a new turn. An optical reflective sensor is used as a zero position sensor in combination with a reflective mark rigidly attached to the shaft. The steering angle sensor measures the angle of rotation of the shaft relative to the start position. The steering angle sensor includes a code strip wrapped around the turbine rotor and rigidly attached thereto, and a reader. The tape is encoded and read by optical-mechanical (mechanical cutting of a raster on a tape and reading it by an optical method) or magnetically (applying a magnetic code to the tape and reading it using a specialized device). In this case, the code for each angular position must be unique - this makes it possible to read the angular position even when the turbine is completely stopped.
Отражательная метка представляет собой жестко закрепленный на валу элемент, работающий по принципу уголкового отражателя. Излучение, испускаемое источником излучения рефлекторного датчика, отражается строго в обратном направлении и попадает на его приемник излучения.The reflective mark is an element rigidly fixed to the shaft, operating on the principle of a corner reflector. The radiation emitted by the radiation source of the reflective sensor is reflected strictly in the opposite direction and falls on its radiation receiver.
Линии и блоки связи позволяют использовать возможности входящих элементов для цифровой обработки и связи с сервером.Lines and blocks of communication allow using the capabilities of incoming elements for digital processing and communication with the server.
Все действия по определению места положения эндоскопического узла относительно получения данных с видеозондов, согласуются с калиброванным датчиком синхронизации, размещенным стационарно на валу паровой турбины, и по обратной связи через блок обработки данных контролирует местоположение видеозондов относительно лопаточного аппарата и элементов проточной части. Эти возможности могут достигаться несколькими камерами, которые захватывают всю длину лопатки при установке составного зонда эндоскопа.All actions to determine the location of the endoscopic unit with respect to receiving data from the video probes are consistent with a calibrated synchronization sensor located permanently on the shaft of the steam turbine, and, using feedback through the data processing unit, controls the location of the video probes relative to the blade apparatus and elements of the flow path. These capabilities can be achieved with multiple cameras that capture the full length of the scapula when inserting a multiple endoscope probe.
Обработка данных включает в себя несколько основных этапов:Data processing includes several main stages:
- определение номера лопатки в кадре по показаниям датчика синхронизации на момент съемки,- determining the number of the blade in the frame according to the readings of the synchronization sensor at the time of shooting,
- разноракурсное комплексирование (сшивка) изображений, полученных в процессе одной операции съемки при помощи разных каналов многоканального видеоэндоскопа,- multi-angle integration (stitching) of images obtained in the course of one shooting operation using different channels of a multichannel video endoscope,
- измерение отклонения формы лопатки от идеальной средствами морфологической обработки изображений с учетом масштабного коэффициента, связывающего размер детали на изображении (в пикселях) с ее реальным размером, полученного при помощи структурированной подсветки.- measurement of the deviation of the shape of the blade from the ideal by means of morphological image processing, taking into account the scale factor connecting the size of the part in the image (in pixels) with its real size obtained using structured illumination.
Разноракурсное комплексирование изображений проводится по любой известной из уровня техники технологии.Multi-angle image integration is carried out using any technology known from the prior art.
Для функционирования системы необходимо определить соответствие между углом поворота вала и положением лопатки в кадре видеоголовки. Для этого на каждой ступени проводится первичная калибровка следующим образом.For the system to function, it is necessary to determine the correspondence between the angle of rotation of the shaft and the position of the vane in the frame of the video head. For this, at each stage, an initial calibration is carried out as follows.
1. Во время калибровки турбина вращается при помощи валоповоротного устройства с низкой скоростью (не более 3 об/мин).1. During calibration, the turbine rotates with a barring device at a low speed (no more than 3 rpm).
2. Многоканальный видеоэндоскоп вводится в турбину на необходимую глубину и под оптимальным для съемки лопаток углом.2. A multichannel video endoscope is inserted into the turbine to the required depth and at the angle that is optimal for shooting the blades.
3. Включается передача видеопотока с многоканального видеоэндоскопа. При этом каждый кадр видеопотока маркируется синхронизационными данными.3. The video stream transmission from the multichannel video endoscope is switched on. In this case, each frame of the video stream is marked with synchronization data.
4. Осуществляется запись видеопотока за один полный оборот (временной интервал между двумя сигналами от датчика нулевого положения).4. The video stream is recorded in one complete revolution (the time interval between two signals from the zero position sensor).
5. Оператор покадрово просматривает видеозапись, выбирая снимки, на которых каждая из лопаток находится в наиболее подходящем для съемки положении.5. The operator will review the video frame by frame, choosing the pictures in which each of the blades is in the most suitable position for shooting.
6. Синхронизационные метки (угловые положения вала), соответствующие каждому выбранному оператором снимку, запоминаются и могут быть использованы для получения синхронизированных снимков конкретных лопаток.6. Synchronization marks (angular positions of the shaft) corresponding to each image selected by the operator are stored and can be used to obtain synchronized images of specific blades.
Применение многоканального видеоэндоскопа позволяет получить снимки всех лопаток автоматически за один оборот турбины без необходимости перепозиционирования самого устройства съемки.The use of a multichannel video endoscope makes it possible to obtain images of all blades automatically in one turbine revolution without the need to reposition the imaging device itself.
Синхронизация съемки достигается за счет применения двухкомпонентного устройства, включающего в себя оптический рефлекторный датчик и датчик угла поворота на основе кодовой ленты.Synchronization of shooting is achieved through the use of a two-component device, which includes an optical reflective sensor and a sensor of the angle of rotation based on a code strip.
Более точное измерение дефектов осуществляется за счет определения регионального масштаба изображения при помощи структурированной подсветки, создающей на всех наблюдаемых поверхностях периодический рисунок (линейчатый, клетчатый, круговой). Масштаб каждого отдельного участка наблюдаемых поверхностей можно определить по размеру элементов созданного рисунка и/или расстоянию между этими элементами.A more accurate measurement of defects is carried out by determining the regional scale of the image using structured illumination, which creates a periodic pattern on all observed surfaces (ruled, checkered, circular). The scale of each individual section of the observed surfaces can be determined by the size of the elements of the created pattern and / or the distance between these elements.
Использование средств морфологической обработки изображений лопаток позволяет автоматически измерить отклонения формы кромок от идеальной для каждой конкретной лопатки.The use of tools for morphological processing of images of the blades allows you to automatically measure deviations of the shape of the edges from the ideal for each specific blade.
Система эндоскопирования обеспечивает в автоматическом режиме: The endoscopy system automatically provides:
- визуально измерительный контроль;- visual measuring control;
- контроль при закрытом ЦНД и ЦВД за наиболее эрозионно-подверженным звеном лопаточного аппарата и внутритурбинными элементами;- control with a closed LPC and HPC for the most erosion-prone link of the blade apparatus and in-turbine elements;
- видеоконтроль всех опасных в эрозионном отношении элементов рабочих лопаток, входных и выходных кромок, скрепляющих проволок и бандажа;- video monitoring of all erosion-hazardous elements of rotor blades, inlet and outlet edges, fastening wires and shroud;
- планирование необходимого объема ремонтных работ элементов проточной части по восстановлению рабочих лопаток или замене их в период предстоящих ремонтных кампаний;- planning the required volume of repair work of the flow path elements to restore the rotor blades or replace them during the upcoming repair campaigns;
- определение динамики износа входных и выходных кромок и бандажа лопаток, прогнозирование аварийно-опасных уровней износа рабочих лопаток, а также оценку эрозионной стойкости применяемых защитных покрытий, что крайне важно для обеспечения продления ресурса, повышение безопасности и надежности элементов проточной части;- determination of the dynamics of wear of the leading and trailing edges and the blade shroud, predicting emergency-hazardous wear levels of rotor blades, as well as assessing the erosion resistance of the applied protective coatings, which is extremely important to ensure the extension of the resource, increase the safety and reliability of the flow path elements;
- прогноз остаточного ресурса лопаток по их фактическим параметрам износа с сохранением полного объема информации в цифровом виде в течение всего срока службы лопаток (при помощи гистограмм, графиков).- forecast of the residual life of the blades according to their actual wear parameters with the preservation of the full amount of information in digital form during the entire service life of the blades (using histograms, graphs).
В соответствии с вышеуказанной методикой калибровки определяются угловые положения вала, соответствующие каждой лопатке. Таким образом, во время проведения мониторинга можно определить, какая лопатка в кадре, по текущему угловому положению вала. Например, при мониторинге сняли изображение лопатки - угол поворота вала на момент съемки равен 272 градуса 33 минуты, автоматизированная система сопоставляет данное изображение с ближайшим угловым положением, записанным при калибровке, и выводятся данные, что это лопатка № 97.In accordance with the above calibration procedure, the angular positions of the shaft corresponding to each vane are determined. Thus, during monitoring, it is possible to determine which blade is in the frame by the current angular position of the shaft. For example, during monitoring, an image of a blade was taken - the angle of rotation of the shaft at the time of shooting is 272 degrees 33 minutes, the automated system compares this image with the closest angular position recorded during calibration, and the data is displayed that this is blade No. 97.
Автоматизация процесса производится за счет синхронизации, морфологической обработки изображений и автоматического определения масштаба за счет структурированной подсветки.The process is automated through synchronization, morphological image processing and automatic scaling through structured illumination.
Мониторинг и измерения производятся следующим образом.Monitoring and measurements are performed as follows.
1. Вал проходит угловое положение, соответствующее, например, лопатке № 42.1. The shaft passes the angular position corresponding to, for example, vane no. 42.
2. Датчик угла поворота фиксирует это и отправляет сигнал о том, что вал находится «на лопатке № 42».2. The steering angle sensor detects this and sends a signal that the shaft is "on vane # 42".
3. Осуществляется захват изображений при помощи видеоголовки.3. Capturing images using the video head.
4. Изображения «сшиваются».4. Images are stitched together.
5. На «сшитом» изображении определяется масштаб и форма детали с учетом масштаба.5. On the "sewn" image, the scale and shape of the part is determined, taking into account the scale.
6. Измеряется отклонение формы от нормы.6. The deviation from the norm is measured.
7. Результат записывается: Лопатка № 42 - максимальная величина дефекта кромки 8 мм.7. The result is recorded: Blade No. 42 - the maximum value of the edge defect is 8 mm.
8. Принимается решение - Ремонт не нужен / Нужен ремонт / Нужна замена.8. A decision is made - No repair needed / Repair needed / Replacement needed.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021124189A RU2762269C1 (en) | 2021-08-16 | 2021-08-16 | System and method for monitoring turbine line elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021124189A RU2762269C1 (en) | 2021-08-16 | 2021-08-16 | System and method for monitoring turbine line elements |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2762269C1 true RU2762269C1 (en) | 2021-12-17 |
Family
ID=79175297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021124189A RU2762269C1 (en) | 2021-08-16 | 2021-08-16 | System and method for monitoring turbine line elements |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2762269C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2389978C2 (en) * | 2008-07-22 | 2010-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Биологически активные медицинские препараты" (ООО "БАМП") | Method of obtaining information features for electronic apparatus for measuring gas flow and device for realising said method |
| WO2013045108A1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | Lufthansa Technik Ag | Endoscopy system and corresponding method for examining gas turbines |
| RU2624380C1 (en) * | 2016-07-20 | 2017-07-03 | Геннадий Александрович Шуть | State monitoring device inside turbine units and steam turbines parts |
-
2021
- 2021-08-16 RU RU2021124189A patent/RU2762269C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2389978C2 (en) * | 2008-07-22 | 2010-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Биологически активные медицинские препараты" (ООО "БАМП") | Method of obtaining information features for electronic apparatus for measuring gas flow and device for realising said method |
| WO2013045108A1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | Lufthansa Technik Ag | Endoscopy system and corresponding method for examining gas turbines |
| RU2624380C1 (en) * | 2016-07-20 | 2017-07-03 | Геннадий Александрович Шуть | State monitoring device inside turbine units and steam turbines parts |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| RU 2624380 C1, RU 2 624 380 C1. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2610973C2 (en) | Endoscopic examination system and method of gas turbines examination | |
| US6992315B2 (en) | In situ combustion turbine engine airfoil inspection | |
| US7689003B2 (en) | Combined 2D and 3D nondestructive examination | |
| US7394530B2 (en) | Surface inspection technology for the detection of porosity and surface imperfections on machined metal surfaces | |
| US7489811B2 (en) | Method of visually inspecting turbine blades and optical inspection system therefor | |
| JP4889913B2 (en) | Infrared camera sensitive to infrared rays | |
| RU2320958C2 (en) | Method and device for detecting surface defects of rod | |
| US7746448B2 (en) | Measuring apparatus | |
| US8269970B2 (en) | Optical comparator with digital gage | |
| JP2002236100A (en) | Method and apparatus for nondestructive inspection | |
| CN108254063B (en) | Vibration measuring device and method for tracking rotating blade | |
| JP2006125393A (en) | Device for measuring axial displacement quantity of blade tip in turbo machine for ground test, and method for using the device | |
| US8126254B2 (en) | Measurement device for measuring the parameters of a blade rotor | |
| JP4632564B2 (en) | Surface defect inspection equipment | |
| RU2762269C1 (en) | System and method for monitoring turbine line elements | |
| CN114341931A (en) | Method and computer program product for automatically detecting defects during engine hole probing | |
| US20200049564A1 (en) | Systems and methods for thermal imaging systems | |
| US6929604B2 (en) | Optic for industrial endoscope/borescope with narrow field of view and low distortion | |
| RU2415379C1 (en) | Device to measure radial clearance between gas turbine rotor vane end faces and housing | |
| JP2022177417A (en) | Photovoltaic power generation system inspection device and inspection method | |
| RU2624380C1 (en) | State monitoring device inside turbine units and steam turbines parts | |
| CN109212469A (en) | A kind of localization method and its system of underwater faulty equipment | |
| KR20230059041A (en) | Integrity Assessment System Using Image Acquiring Device and Method for Electric Power Facility | |
| EP4368973A1 (en) | Inspection systems and methods employing different wavelength directional light for enhanced imaging | |
| JP2001133320A (en) | Vibration measuring device |