WO2024125705A1 - Verfahren zum vermessen eines bauteils - Google Patents

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WO2024125705A1
WO2024125705A1 PCT/DE2023/100897 DE2023100897W WO2024125705A1 WO 2024125705 A1 WO2024125705 A1 WO 2024125705A1 DE 2023100897 W DE2023100897 W DE 2023100897W WO 2024125705 A1 WO2024125705 A1 WO 2024125705A1
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sensor
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Marius BONHAGE
Frank Seidel
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MTU Aero Engines AG
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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    • G01H1/003Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • G01H1/006Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines of the rotor of turbo machines
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H13/00Measuring resonant frequency

Definitions

  • the present invention relates to a method for measuring a component of a turbomachine.
  • the turbomachine can in particular be an aircraft engine, during the operation of which, in exceptional cases, e.g. due to damage or special flight situations, the temperatures specified as permissible for the individual components can be exceeded.
  • exceptional cases e.g. due to damage or special flight situations
  • the temperatures specified as permissible for the individual components can be exceeded.
  • the engine is removed from the aircraft and completely dismantled in order to be able to examine the individual blades for structural changes in a metallographic examination, for example.
  • the over-temperature events mentioned are intended to illustrate an advantageous field of application, but do not initially limit the subject in its generality.
  • the present invention is based on the technical problem of specifying an advantageous method for measuring a component of a turbomachine.
  • the component is excited with a vibration exciter and a respective vibration deflection is measured at several points on the component.
  • measurements can be taken sequentially at the individual points or simultaneously with several vibration sensors, and the vibration behavior is recorded with a spatial resolution.
  • the vibration form can be identified. If a change in the material, particularly in the material structure, occurs, for example as a result of an over-temperature event as described above, this can only occur locally (and still be highly relevant for component safety). Such local changes can have a negligible influence on the resonance frequency spectrum, but the geometrical characteristics of the vibration form can change.
  • the method can be implemented in a space-saving manner, for example the vibration exciter and/or the vibration sensor(s) can be fed via an endoscope or borescope.
  • a further advantage can be the non-destructive implementation. If the component is found to be intact after the measurement, it can then be operated without reworking or repairing it. Although over-temperature events and the resulting changes in the material structure represent a particularly advantageous area of application, the method can also be used beyond this. Abrasive events can also occur in the gas duct of an aircraft engine, for example due to sucked-in dust or sand or soot, etc., as a result of which a protective coating on the surface of the component can degrade and be removed.
  • the vibration deflection is measured simultaneously at the various points on the component, i.e. the respective vibration deflection is measured at a respective point using a respective vibration sensor. This can be advantageous, for example, in terms of the measurement time, i.e. increasing the throughput and thus reducing downtime.
  • measurements are taken sequentially, i.e. the same vibration sensor is placed one after the other at the different locations and a vibration profile is created with the vibration exciter.
  • an excitation pattern that is identical in terms of force and frequency is introduced with the vibration exciter for each of the sequential measurements.
  • the excitation can preferably be carried out with a frequency sweep, i.e. different frequencies can be set over time. Since fewer measuring components are used in the sequential measurement, the structural integration and thus application in confined spaces can be simplified, for example.
  • a sensor unit with several vibration sensors can be provided, whereby this sensor unit is then placed sequentially at different locations on the component (and is measured simultaneously with the individual vibration sensors).
  • the vibration excitation is carried out using a piezo element, which is brought into contact with the component and in turn is set into vibration. This makes it possible to achieve good and reproducible coupling into the component, for example, in comparison to an acoustic excitation that would otherwise also be conceivable in general.
  • the vibration sensor is a piezo sensor that is brought into contact with the component for the measurement. This can be done sequentially at several points, as described above; alternatively, At least one of the or preferably all of the simultaneously measuring vibration sensors can be provided as a piezo sensor and can be brought into contact with the component at the respective location.
  • the vibration sensor is an optical vibration meter, for example a laser vibrometer or
  • T OF distance measuring device In the case of simultaneous measurement, several optical vibration meters can be operated in parallel.
  • the component that is measured is a blade of the turbomachine, i.e. a guide or rotor blade.
  • An application in the turbine area can be particularly preferred, i.e. it can be a turbine blade, e.g. of the high, medium or low pressure turbine. Irrespective of these details, as explained at the beginning, one advantage is that the component, in particular the blade, can be measured in the installed state, i.e. the measurement can be carried out on the turbomachine (in which the component is installed).
  • the turbomachine is an aircraft engine. This can generally be dismantled from the aircraft for the measurement, but then cannot be dismantled any further. Particularly preferably, the measurement can even be carried out on the aircraft engine mounted on the aircraft.
  • the invention also relates to a method for determining a material change in the component, whereby the component is measured using a measuring method as described above and then eigenforms, i.e. eigenmodes, are determined from the vibration deflections determined at the different locations.
  • eigenforms i.e. eigenmodes
  • This can be carried out in particular using a computer, for example in the course of a subsequent evaluation with an external computer unit or with a computer integrated into the borescope unit (e.g. microcontroller).
  • the eigenmodes determined can be compared, for example, with a reference measurement which can be from the same component (e.g. created upon delivery) or from an identical reference component.
  • the component is checked with the method for a change in the material structure, for example the precipitation of a y or y phase.
  • a change in the material structure can occur as a result of an over-temperature event.
  • the invention also relates to a borescope unit which, in addition to the borescope system which defines one or more accesses/feed channels, also has a vibration exciter and sensor. These can be delivered via the same access/feed channel, alternatively the borescope system can each define its own access. If the borescope unit is designed for simultaneous measurement (see above), it can be equipped with several vibration sensors. In general, reference is made to the above disclosure for further details (e.g. piezo exciter/sensor, etc.).
  • Figure 1 shows an aircraft engine to be measured in a schematic axial section
  • FIG. 2A, B the measurement of a blade in schematic representation
  • FIG. 1 shows a turbomachine 1, specifically a turbofan engine, in an axial section.
  • the turbomachine 1 is functionally divided into compressor 1a, combustion chamber 1b and turbine 1c. Both the compressor 1a and the turbine 1c are each made up of several stages. Each of the stages consists of a stator 5 and a rotor 6.
  • the compressor gas channel In the compressor gas channel, the sucked-in Air is compressed and then burned in the downstream combustion chamber 1b with kerosene mixed in.
  • the hot gas flows through the hot gas channel and drives the rotors 6, which rotate about the axis of rotation 2.
  • a borescope unit 10 is shown schematically, which has a borescope system 11 and also the vibration exciters/sensors explained in detail with reference to Figures 2A, B.
  • the borescope system 11 can be introduced into the gas channel 7 in order to bring the vibration exciters/sensors into contact with a blade of the stator 5 or rotor 6.
  • FIG. 2A shows a schematic representation of a component 20 located in the gas channel 7, which is a blade 21 with a blade 21.1 and a blade root 21.2.
  • a vibration exciter 25 is brought into contact with the blade 21.1, which in this case is provided as a piezo element 26.
  • a vibration sensor 35 which in this example is provided in the form of a piezo sensor 36, is brought into contact with the blade 21.1. Vibration excitation is introduced using the vibration exciter 25, and the resulting vibration deflection 37 is measured using the vibration sensor 35.
  • the latter takes place one after the other at different points 40.1-40.3 of the component 20 or blade 21.1.
  • the vibration sensor 35 is moved to the second point 40.2 and an excitation pattern identical in terms of frequency and force is introduced using the vibration exciter 25.
  • a respective vibration deflection is then present at a large number of points 40.1-40.3, and the eigenmodes of the vibration deflection can be determined on the basis of this.
  • these can react sensitively to even local deviations in the material properties, so that local changes in the material structure can be inferred from the measurement.
  • FIG. 2B illustrates a comparable vibration exciter 25
  • Vibration sensor 35 multiple vibration sensors 35.1-35.3
  • Vibration deflection 37 respective vibration deflection 37.1-37.3

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen eines Bauteils einer Strömungsmaschine auf Materialveränderungen, bei welchem das Bauteil mit einem Schwingungsanreger angeregt wird, und zur Bestimmung von Eigenwerten des Bauteils an mehreren Stellen des Bauteils mit einem Schwingungsaufnehmer eine jeweilige Schwingungsauslenkung des Bauteils gemessen wird.

Description

VERFAHREN ZUM VERMESSEN EINES BAUTEILS
BESCHREIBUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen eines Bauteils einer Strömungsmaschine.
Stand der Technik
Bei der Strömungsmaschine kann es sich insbesondere um ein Flugtriebwerk handeln, bei dessen Betrieb es in Ausnahmefällen, z. B. durch Beschädigungen oder besondere Flugsituationen, zu einem Überschreiten von für die einzelnen Bauteile als zulässig spezifizierten Temperaturen kommen kann. In der Folge solcher over tempe- rature -Ereignisse kann es notwendig sein, zumindest einige der Bauteile einer Inspektion zu unterziehen, bspw. Schaufeln bzw. Laufschaufeln der Triebwerksturbine. Für eine solche Inspektion wird das Triebwerk vom Flugzeug abgenommen und vollständig zerlegt, um bspw. die einzelnen Schaufeln in einer metallografischen Untersuchung auf Gefügeveränderungen untersuchen zu können. Die erwähnten over tem- /»eratwre-Ereignisse sollen ein vorteilhaftes Anwendungsgebiet illustrieren, den Gegenstand aber zunächst nicht in seiner Allgemeinheit beschränken.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein vorteilhaftes Verfahren zum Vermessen eines Bauteils einer Strömungsmaschine anzugeben.
Dies wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Dabei wird das Bauteil mit einem Schwingungsanreger angeregt und wird an mehreren Stellen des Bauteils eine jeweilige Schwingungsauslenkung gemessen. Wie nachstehend im Einzelnen erläutert, kann an den einzelnen Stellen sequenziell oder auch mit mehreren Schwingungsaufnehmern simultan gemessen werden, das Schwingungsverhalten wird jedenfalls mit einer Ortsauflösung erfasst. Dies erlaubt eine weitergehende Auswertung dahingehend, dass alternativ bzw. ergänzend zur Resonanzfrequenz auch die Schwingungsform identifiziert werden kann. Kommt es, etwa infolge eines eingangs beschriebenen over temperature-Ereignisses, zu einer Material-, insbesondere Materialgefügeveränderung, so kann diese auch nur lokal begrenzt auftreten (und für die Bauteilsicherheit dennoch hochrelevant sein). Solche lokalen Veränderungen können auf das Resonanzfrequenzspektrum einen vemachlässigbar kleinen Einfluss haben, es kann sich jedoch die geometrische Ausprägung der Schwingungsform ändern.
Dies lässt sich mit der ortsaufgelösten Messung der Schwingungsauslenkung erfassen, über die Veränderung der Eigenform bzw. -moden kann also ein Rückschluss auf auch nur lokal begrenzte Veränderungen möglich sein. Es lassen sich bspw. hinsichtlich des weiteren Betriebs „gute“ und „schlechte“ Bauteile bzw. Schaufeln relativ schnell voneinander unterscheiden. Aufgrund seiner prinzipiellen Konzeption kann das Verfahren auch vorteilhaft an den Schaufeln eines nicht demontierten/zer- legten Flugtriebwerks angewendet werden, was Zeit- und Kostenersparnisse ergeben kann.
Bevorzugte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei bei der Darstellung der Merkmale nicht immer im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird.
Wie vorstehend erwähnt, lässt sich das Verfahren raumsparend implementieren, können nämlich etwa der Schwingungsanreger und/oder der/die Schwingungssaufneh- mer über ein Endos- bzw. Boroskop zugeführt werden. Unabhängig davon kann ein weiterer Vorteil in der zerstörungsfreien Implementierung liegen. Sofern das Bauteil mit der Messung als intakt befunden wird, kann es danach z. B. ohne Überarbeitung oder Wiederherstellung weiterbetrieben werden. Wenngleich die over temperature- Ereignisse und sich infolge daraus ergebende Materialgefügeveränderungen ein besonders vorteilhaftes Anwendungsgebiet darstellen, kann das Verfahren auch darüber hinaus Anwendung finden. Im Gaskanal eines Flugtriebwerks können bspw. auch abrasive Ereignisse eintreten, bspw. durch angesaugten Staub oder Sand bzw. Ruß etc., infolge derer z. B. eine Schutzbeschichtung an der Oberfläche des Bauteils degradieren und abgetragen werden kann. Auch dies kann das mechanische Schwingungsverhalten des Bauteils verändern und damit festgestellt werden. In bevorzugter Ausgestaltung wird die Schwingungsauslenkung an den verschiedenen Stellen des Bauteils simultan gemessen, wird also an einer jeweiligen Stelle mit einem jeweiligen Schwingungsaufnehmer die jeweilige Schwingungsauslenkung gemessen. Dies kann bspw. hinsichtlich der Messdauer von Vorteil sein, also den Durchsatz erhöhen und damit Ausfallzeiten reduzieren.
Bei einer alternativ bevorzugten Ausführungsform wird sequenziell gemessen, wird also derselbe Schwingungssaufnehmer nacheinander an den verschiedenen Stellen platziert und wird dabei mit dem Schwingungsanreger jeweils ein Schwingungsprofil angelegt. Bevorzugt wird dabei bei jeder der sequenziellen Messungen mit dem Schwingungsanreger ein hinsichtlich Kraft und Frequenz identisches Erregungsmuster eingebracht. Generell kann die Anregung vorzugsweise mit einem Frequenz- sweep erfolgen, können also im Zeitverlauf unterschiedliche Frequenzen eingestellt werden. Da bei der sequenziellen Messung weniger Messkomponenten zum Einsatz kommen, kann bspw. die bauliche Integration und damit Anwendung unter beengten Raumverhältnissen vereinfacht sein.
Die beiden Ansätze lassen sich auch kombinieren, es kann bspw. eine Sensoreinheit mit mehreren Schwingungsaufnehmern vorgesehen werden, wobei diese Sensoreinheit dann sequenziell an unterschiedlichen Stellen des Bauteils platziert wird (und dabei mit den einzelnen Schwingungsaufnehmern jeweils simultan gemessen wird).
In bevorzugter Ausgestaltung erfolgt die Schwingungsanregung mit einem Piezoele- ment, das dafür in Anlage an das Bauteil gebracht und seinerseits in Schwingung versetzt wird. Damit kann bspw. eine gute und auch reproduzierbare Einkopplung in das Bauteil erreicht werden, etwa im Vergleich zu einer ansonsten im Allgemeinen auch denkbaren akustischen Anregung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schwingungssaufnehmer ein Pie- zosensor, der für die Messung in Anlage an das Bauteil gebracht wird. Dies kann, wie vorstehend geschildert, an mehreren Stellen sequenziell erfolgen; alternativ kann zumindest einer der oder können bevorzugt sämtliche simultan messenden Schwingungssaufnehmer jeweils als Piezosensor vorgesehen sein und an der jeweiligen Stelle in Anlage an das Bauteil gebracht werden.
Gemäß einer alternativ bevorzugten Ausführungsform ist der Schwingungssaufnehmer ein optischer Schwingungsmesser, bspw. ein Laservibrometer bzw.
T OF -Entfernungsmessgerät. Im Falle der simultanen Messung können wiederum mehrere optische Schwingungsmesser parallel betrieben werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bauteil, das vermessen wird, eine Schaufel der Strömungsmaschine, also eine Leit- oder Laufschaufel. Besonders bevorzugt kann eine Anwendung im Turbinenbereich sein, kann es sich also um eine Turbinenschaufel handeln, bspw. der Hoch-, Mittel- oder Niederdruckturbine. Unabhängig von diesen Details liegt, wie eingangs erläutert, ein Vorteil darin, dass sich das Bauteil, insbesondere die Schaufel, im eingebauten Zustand vermessen lässt, also die Messung an der Strömungsmaschine vorgenommen werden kann (in welche das Bauteil eingebaut ist).
Bevorzugt handelt es sich bei der Strömungsmaschine um ein Flugtriebwerk. Dieses kann im Allgemeinen für die Messung zwar vom Flugzeug demontiert, dann aber seinerseits nicht weiter zerlegt werden. Besonders bevorzugt kann die Messung sogar an dem am Flugzeug montierten Flugtriebwerk erfolgen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Bestimmen einer Materi al Veränderung des Bauteils, wobei dieses in einem vorstehend geschilderten Messverfahren vermessen wird und dann aus den Schwingungsauslenkungen, die an den unterschiedlichen Stellen ermittelt wurden, Eigenformen, also Eigenmoden, ermittelt werden. Dies kann insbesondere computerimplementiert erfolgen, bspw. im Zuge einer nachgelagerten Auswertung mit einer externen Rechnereinheit oder auch mit einem in die Boroskopeinheit integrierten Rechner (z. B. Mikrocontroller). Zum Feststellen einer etwaigen Materi al Veränderung können die ermittelten Eigenmoden bspw. mit einer Referenzmessung verglichen werden, die von tatsächlich demselben Bauteil (z. B. bei Auslieferung erstellt) oder einem baugleichen Referenzbauteil vorliegen kann. Besonders bevorzugt wird das Bauteil mit dem Verfahren auf eine Materialgefügeveränderung überprüft, bspw. das Ausscheiden einer y oder y-Phase. Eine solche Materialgefügeveränderung kann, wie eingangs erläutert, infolge eines over temperature -Ereignisses auftreten.
Die Erfindung betrifft auch eine Boroskopeinheit, die neben dem Boroskopsystem, das einen oder mehrere Zugänge/Zuführkanäle definiert, auch einen Schwingungsanreger und -aufnehmer aufweist. Diese können über denselben Zugang/Zuführkanal zugestellt werden, alternativ kann das Boroskopsystem jeweils einen eigenen Zugang definieren. Sofern die Boroskopeinheit für eine simultane Messung ausgelegt ist (siehe vorne), kann sie entsprechend mit mehreren Schwingungsaufnehmern ausgestattet sein. Generell wird bezüglich weiterer Details auf die vorstehende Offenbarung verwiesen (bspw. Piezoanreger/-sensor etc.).
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können.
Im Einzelnen zeigt
Figur 1 ein zu vermessendes Flugtriebwerk in einem schematischen Axialschnitt;
Figur 2A, B die Vermessung einer Schaufel in schematischer Darstellung
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Strömungsmaschine 1, konkret ein Mantelstromtriebwerk, in einem Axialschnitt. Die Strömungsmaschine 1 gliedert sich funktional in Verdichter la, Brennkammer 1b und Turbine 1c. Sowohl der Verdichter la als auch die Turbine 1c sind jeweils aus mehreren Stufen aufgebaut. Jede der Stufen setzt sich aus einem Stator 5 und einem Rotor 6 zusammen. Im Verdichtergaskanal wird die angesaugte Luft komprimiert, sie wird dann in der nachgelagerten Brennkammer 1b mit hinzugemischten Kerosin verbrannt. Das Heißgas durchströmt den Heißgaskanal und treibt dabei die Rotoren 6 an, die um die Drehachse 2 rotieren.
Schematisch gezeigt ist eine Boroskopeinheit 10, die zum einen ein Boroskopsys- tem 11 und ferner die anhand von Figur 2A, B im Detail erläuterten Schwingungsan- reger/-aufnehmer aufweist. Das Boroskopsystem 11 kann in den Gaskanal 7 eingebracht werden, um die Schwingungsanreger/-aufnehmer in Anlage an eine Schaufel des Stators 5 oder Rotors 6 zu bringen.
Figur 2A zeigt ein im Gaskanal 7 befindliches Bauteil 20 in schematischer Darstellung, wobei es sich um eine Schaufel 21 mit einem Schaufelblatt 21.1 und einem Schaufelfuß 21.2 handelt. Mit dem hier nicht dargestellten Boroskopsystem wird ein Schwingungsanreger 25 in Anlage an das Schaufelblatt 21.1 gebracht, der vorliegend als Piezoelement 26 vorgesehen ist. Ferner wird ein Schwingungsaufnehmer 35, der in diesem Beispiel in Form eines Piezoensors 36 vorgesehen ist, in Anlage an das Schaufelblatt 21.1 gebracht. Mit dem Schwingungsanreger 25 wird eine Schwingungsanregung eingebracht, und mit dem Schwingungsaufnehmer 35 wird die resultierende Schwingungsauslenkung 37 gemessen.
Letzteres erfolgt dabei nacheinander an verschiedenen Stellen 40.1-40.3 des Bauteils 20 bzw. Schaufelblatts 21.1. Nach einer ersten Messung an der ersten Stelle 40.1 wird der Schwingungsaufnehmer 35 an die zweite Stelle 40.2 versetzt und wird mit dem Schwingungsanreger 25 ein hinsichtlich Frequenz und Kraft identisches Erregungsmuster eingebracht. Im Ergebnis liegt dann von einer Vielzahl Stellen 40.1- 40.3 eine jeweilige Schwingungsauslenkung vor, und können anhand davon die Eigenmoden der Schwingungsauslenkung ermittelt werden. Wie in der Beschreibungseinleitung dargelegt, können diese sensitiv auf auch nur lokale Abweichungen der Material ei genschaften reagieren, sodass aus der Messung auf lokale Materialgefügeveränderungen rückgeschlossen werden kann.
Figur 2B illustriert einen hinsichtlich des Schwingungsanregers 25 vergleichbaren
Aufbau, allerdings wird in diesem Fall an jeder Stelle 40.1-40.3 ein jeweiliger Schwingungsaufnehmer 35.1-35.3 angeordnet. Demensprechend werden die jeweiligen Schwingungsauslenkungen 37.1-37.3 simultan gemessen.
BEZUGSZEICHENLISTE
Strömungsmaschine 1
Verdichter la
Brennkammer lb
Turbine 1c
Drehachse 2
Stator 5
Rotor 6
Gaskanal 7
Boroskopeinheit 10
Boroskopsystem 11
Bauteil 20
Schaufel 21
Schaufelblatt 21.1
Schaufelfuß 21.2
Schwingungsanreger 25
Piezoelement 26
Schwingungsaufnehmer 35 mehrere Schwingungsaufnehmer 35.1-35.3
Schwingungsauslenkung 37 jeweilige Schwingungsauslenkung 37.1-37.3
Stellen 40.1-40.3

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Vermessen eines Bauteils (20) einer Strömungsmaschine (1), bei welchem das Bauteil (20) mit einem Schwingungsanreger (25) angeregt wird, und zur Bestimmung von Eigenmoden des Bauteils (20) an mehreren Stellen (40.1-40.3) des Bauteils (20) mit einem Schwingungsaufnehmer (35) eine jeweilige Schwingungsauslenkung (37.1-37.3) des Bauteils (20) gemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem mit mehreren Schwingungsaufneh- mem (35.1-35.3) gleichzeitig gemessen wird, also an den mehreren Stellen (40.1-40.3) des Bauteils (20) die jeweilige Schwingungsauslenkung (37.1- 37.3) mit einem jeweiligen Schwingungsaufnehmer (35.1-35.3) gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem mit demselben Schwingungsaufnehmer (35) sequenziell an den mehreren Stellen (40.1-40.3) des Bauteils (20) gemessen wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem der Schwingungsanreger (25) ein Piezoelement (26) ist, das für die Schwingungsanregung in Anlage an das Bauteil (20) gebracht und in Schwingung versetzt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem der Schwingungsaufnehmer (35) bzw. zumindest einer der Schwingungsaufnehmer (35.1-35.3) ein Piezosensor (36) ist, der für die Messung in Anlage an das Bauteil (20) gebracht wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der Schwingungsaufnehmer (35) bzw. zumindest einer der Schwingungsaufnehmer (35.1-35.3) ein optischer Schwingungsmesser ist. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Bauteil (20) eine Schaufel (21) der Strömungsmaschine (1) ist. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Bauteil (20) im eingebauten Zustand vermessen wird, also die Messung an der Strömungsmaschine (1) vorgenommen wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Strömungsmaschine (1) ein Flugtriebwerk ist. Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 9, bei welchem die Messung an dem Flugtriebwerk in einem am Flugzeug montierten Zustand vorgenommen wird. Verfahren zum Bestimmen einer Materi alveränderung eines Bauteils (20), bei welchem das Bauteil (20) in einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche vermessen wird, und aus der an den mehreren Stellen (40.1-40.3) gemessenenjeweiligen Schwingungsauslenkung (37.1-37.3) Eigenmoden ermittelt werden. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem die Materi alveränderung eine Materialgefügeveränderung ist, insbesondere die Ausscheidung einer Phase Boroskopeinheit (10) für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einem Boroskopsystem (11), einem Schwingungsanreger (25) und einem Schwingungsaufnehmer (35), wobei der Schwingungsanreger (25) und der Schwingungsaufnehmer (35) über denselben oder unterschiedliche Zugänge des Boroskopsystems (11) zustellbar sind.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010008391A1 (de) * 2010-02-06 2011-08-11 Silvia 73463 Möller Eingebettetes Sensorsystem
ITMI20111402A1 (it) * 2011-07-27 2013-01-28 Ansaldo Energia Spa Impianto a turbina a gas provvisto di un'apparecchiatura per il monitoraggio di pale rotoriche e metodo per il monitoraggio di pale rotoriche di un impianto a turbina a gas
US20170097323A1 (en) * 2015-10-05 2017-04-06 General Electric Company System and method for detecting defects in stationary components of rotary machines
US20220266399A1 (en) * 2020-01-20 2022-08-25 Blade Diagnostics Corporation Techniques for automated maintenance of integrally bladed rotors
FR3123718A1 (fr) * 2021-06-02 2022-12-09 Safran Aircraft Engines Dispositif de determination des modes propres d’un element de turbomachine par emission d’un bruit blanc et dispositif de caracterisation vibratoire de l’element

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201519301D0 (en) 2015-11-02 2015-12-16 Rolls Royce Plc Vibrational testing and correlation
CN112985721A (zh) 2019-12-13 2021-06-18 中国航发商用航空发动机有限责任公司 涡轮转子叶片振动特性的检测装置和检测方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010008391A1 (de) * 2010-02-06 2011-08-11 Silvia 73463 Möller Eingebettetes Sensorsystem
ITMI20111402A1 (it) * 2011-07-27 2013-01-28 Ansaldo Energia Spa Impianto a turbina a gas provvisto di un'apparecchiatura per il monitoraggio di pale rotoriche e metodo per il monitoraggio di pale rotoriche di un impianto a turbina a gas
US20170097323A1 (en) * 2015-10-05 2017-04-06 General Electric Company System and method for detecting defects in stationary components of rotary machines
US20220266399A1 (en) * 2020-01-20 2022-08-25 Blade Diagnostics Corporation Techniques for automated maintenance of integrally bladed rotors
FR3123718A1 (fr) * 2021-06-02 2022-12-09 Safran Aircraft Engines Dispositif de determination des modes propres d’un element de turbomachine par emission d’un bruit blanc et dispositif de caracterisation vibratoire de l’element

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