[发明专利]用于检查涡轮叶片的系统和方法

说明书

技术领域

本申请涉及用于执行涡轮转子叶片的检查的系统和方法。更具体而言，但不通过限制的方式，本申请涉及用于针对叶片表面上的任何不规则、瑕疵或其它类型的缺陷来检查涡轮转子叶片表面的技术。

背景技术

将认识到的是，燃烧或燃气涡轮发动机("燃气轮机")包括压缩机、燃烧器和涡轮。压缩机和涡轮区段大体上包括沿轴向成级堆叠的成排的叶片。各级包括固定的一排沿周向间隔开的定子叶片，以及围绕中心涡轮轴线旋转的一排转子叶片。在操作中，压缩机转子叶片大体上围绕中心轴线旋转，且与定子叶片一齐作用来压缩空气流。压缩空气供应然后用于燃烧器中来燃烧燃料供应。来自燃烧的所得的热膨胀气流(即，工作流体)膨胀穿过发动机的涡轮区段。工作流体流过涡轮引起转子叶片旋转。转子叶片连接到中心轴上，以便转子叶片的旋转使轴旋转。轴还可连接到压缩机内的转子叶片上。因此，燃料中含有的能量可转换成旋转轴的机械能，其例如可用于旋转压缩机的转子叶片使得产生燃烧所需的压缩空气供应，以及发电机的线圈来生成电力。

在燃气轮机行业中，需要先进技术来以成本效益合算的方式满足所需的功率输出要求。在燃气轮机的操作期间，压缩机和涡轮两者的叶片经历来自多种来源的破坏，包括来自长期经历热的蠕变、来自疲劳的裂纹和应力，以及来自存在于流过燃气轮机的空气中的外来灰尘颗粒和其它材料的叶片表面中的划伤。这些破坏事件在叶片的表面中引入了变形，伴随着降低总体效率和增加在期望输出下操作的涡轮系统所需的燃料消耗。

为了解决叶片表面破坏的问题，涡轮发动机有时从操作中除去，拆卸且检查来确保叶片适当地起作用。这种检查的主要组成部分通常包括各个叶片的表面的目视检查，查看破坏标记，包括变形、撕裂、裂口、孔、裂纹和任何其它缺陷。这种检查针对各个叶片的各个表面人工地执行，在维护叶片的过程中引入了大量误差和易变性。此外，对于产生有意义的结果的检查过程，其需要在时间和劳动资源两者中的大量投入。总体上，费力的常规检查过程与此检查期间的误差概率组合，共同地促成了更频繁且更长的发动机停机时间和故障事件的提高的风险。如将认识到的是，这些问题对燃气轮机的操作和维护增加了显著的成本。改善涉及燃气轮机叶片的检查过程的方面的系统和方法将是市场上需要的。

发明内容

因此，本申请描述了一种用于针对表面特征检查转子叶片的表面的系统。系统可包括具有可动臂和安装在可动臂上的扫描仪的组件。成排的转子叶片(a row of rotor blades)可定位在组件附近来检查。成排的转子叶片可包括围绕中心轴线沿周向间隔开的多个转子叶片。成排的转子叶片和组件可关于彼此移动，以便使成排的转子叶片关于组件转位(index)。

本申请还描述了一种用于检查安装在转子盘上的转子叶片的表面的方法。该方法可包括：按期望定位组件，其包括安装在转子叶片附近的可动臂上的扫描仪；旋转转子盘，以便使转子叶片关于组件转位；经由可动臂使扫描仪在转位位置与扫描位置之间可控地移动；以及在扫描仪处于转位位置(indexing position)时扫描转子叶片的表面。

技术方案1. 一种用于针对表面特征检查转子叶片的表面的系统，所述系统包括：

包括可动臂和安装在所述可动臂上的扫描仪的组件；以及

按期望定位在所述组件附近用于检查的成排的转子叶片，所述排至少包括围绕中心轴线沿周向间隔开的多个所述转子叶片；

其中，所述成排的转子叶片和所述组件中的至少一者关于另一者移动，以便使所述成排的转子叶片关于所述组件转位。

技术方案2. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括具有外周的转子盘，所述成排的转子叶片中的转子叶片安装在所述外周上；

其中，所述转子叶片中的各个包括限定在凹入的压力侧面与沿侧向相对的凸出的吸入侧面之间的翼型件，所述压力侧面和所述吸入侧面在相对的前缘与后缘之间沿轴向延伸，且在外侧末梢与构造成将所述转子叶片安装到所述转子盘上的根部的平台之间沿径向延伸；以及

用于检查的所述表面包括以下至少一者：所述翼型件的压力侧面；所述翼型件的吸入侧面；所述翼型件的外侧末梢；以及所述平台。

技术方案3. 根据技术方案2所述的系统，其特征在于，所述成排的转子叶片包括多个相邻成对的所述转子叶片；以及

其中间隙形成在相邻成对的所述转子叶片中的各对的翼型件之间，所述间隙限定为：

在周向上在所述相邻成对的转子叶片的压力侧面与吸入侧面之间；

在径向上在所述相邻成对的转子叶片的平台与连接所述相邻成对的转子叶片的外侧末梢的基准平面之间；以及