一种用于确定涡轮机（１）的至少一个叶片（４）的ＴＢＣ涂层（１２）厚度的方法。其中将至少一个电磁波发射到所述至少一个工作叶片（４）的表面上；所述至少一个电磁波至少在局部被该至少一个工作叶片反射；以及对所述至少一个电磁波的被反射的部分进行接收和进一步处理。另外，以与所述ＴＢＣ涂层厚度相匹配的频率发射所述至少一个电磁波；将该发射的至少一个电磁波的相位与所述至少一个接收到的电磁波的相位进行比较，其中所述至少一个发射的电磁波在反射时经历相位变化；以及通过所述相位比较确定ＴＢＣ涂层的层厚。另外，本发明专利技术还涉及一种用于实施该方法的ＴＢＣ涂层厚度测量装置和所述方法和ＴＢＣ涂层厚度测量装置的应用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于确定涡轮机的至少一个叶片的TBC涂层厚度的方 法。本专利技术还涉及一种用于确定涡轮机的至少一个叶片的TBC涂层厚度的 方法。另外，本专利技术还涉及一种用于实施上述方法的相应的TBC涂层厚度 测量装置以及涉及所述方法和TBC涂层厚度测量装置的应用。
技术介绍
涡轮机、例如蒸汽轮机或燃气轮机在技术上作为热力机器使用，为的 是将储存在气流中的能量转变为机械能、尤其是转变为旋转运动。为了达到在充分利用能量方面真正在燃气轮机中获得尽可能高的总效 率，要将燃烧室到燃气轮机的流动通道内的气体入口溫度选择得尽可能高。 在现有技术中这样的气体入口温度例如处于1200°C 。在涡轮机的流动通道内设置的叶片承受热负荷，因此这些叶片设有表 面涂层、即所谓的TBC涂层("Thermal-Barrier-Coating",热障涂层)。但是 这种涂层由于随着与工作寿命相关的叶片使用时间而发生的磨损会出现老 化，使得涂层厚度持续减小。在TBC涂层缺损时叶片经受极高的热负荷， 这会导致叶片损坏。其结果可能是效率降低或最终损坏涡轮机。在WO 2004/065918 A2中公开了 一种用于确定涡轮机叶片的TBC涂层 质量的方法以及一种用于实施该方法的装置。其中在叶片区域内发出电磁 波并再由叶片接收和分析电磁波的反射部分。在分析时确定所接收到的电 磁波的强度，再从中推断出叶片的表面质量。借助于该方法可以清楚地确 认涂层的存在与否。在室温下几乎不能够得到有关涂层厚度的准确信息， 因为电磁波的波幅衰减几乎隐没在系统噪声中。
技术实现思路
在此，本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种方法、 一种用于实施该方法的TBC涂层厚度测量装置以及一种所述方法和TBC涂层厚度测量装 置的应用，通过它们能够尽可能准确地确定、尤其是即便在运行期间也能 准确地确定涡轮机叶片的TBC涂层厚度。为了解决上述技术问题，提供了一种按照独立权利要求1或2的特征 部分所述的方法。本专利技术的方法涉及一种用于确定涡轮机的至少一个叶片的TBC涂层厚 度的方法，其中-将至少一个电磁波发射到所述至少一个工作叶片的表面上， -所述至少一个电》兹波至少在局部纟皮该至少一个工作叶片反射，以及 -对所述至少 一个电》兹波的#皮反射的部分进行接收和进一步处理， 在此该方法的特征在于，-以与所述TBC涂层的厚度相匹配的频率发射所述至少 一个电^兹波， -将该发射的至少一个电磁波的相位与所述至少一个接收到的电磁波的相位进行比较，其中所述至少一个发射的电磁波在反射时获得相位变化，以及-通过所述相位比较确定所述TBC涂层的层厚。另外通过本专利技术还提供了 一种用于确定涡轮机的至少 一个导向叶片的 TBC涂层厚度的方法，其中，-将至少一个电磁波发射到所述至少一个导向叶片的表面上，-所述至少一个电磁波至少在局部被该至少一个导向叶片反射，以及-对所述至少一个电磁波的被反射的部分进行接收和进一步处理。在此该方法的特征在于，-以与所述TBC涂层的厚度相匹配的频率发射所述至少一个电^f兹波， -将该发射的至少一个电磁波的相位与所述至少一个接收的电磁波的相位进行比较，其中所述至少一个发射的电磁波在反射时获得相位变化，以及-通过所述相位比较确定所述TBC涂层的层厚。在此充分利用在TBC涂层的层厚上发射波与反射波部分之间的相位 差，通过分析该反射波部分可以确定涂层的层厚。其中相位差取决于TBC 涂层的层厚，确切地说，该相位差在不存在TBC涂层时为0°而在涂层厚度逐渐增大时持续增大。从权利要求1或2的从属权利要求中给出本专利技术方法的优选扩展设计。特别有利的是，不仅确定所述至少一个工作叶片的TBC涂层厚度，也 确定所述至少一个导向叶片的TBC涂层厚度。由此可以全面监视涡轮机的 处于特别负荷下的部件。另外有利的是，从所述相位变化的数值中求出所述叶片的TBC涂层的 厚度。在此，以预定的频率或波长发射至少一个电磁波。尤其是4/(2n+l) 倍的波长处于TBC涂层厚度的土 500/。、优选±20%的数量级上，其中n-O， 1， 2，...，由此达到特别大的相位梯度、即相位变化与层厚变化之比。因 此能够在本身波幅衰减较小时确定涂层厚度。也就是说，在这种情况下在 TBC涂层厚度减小时发射波与反射波部分之间的相位变化或相位差减小。此外有利的是，测定至少一个共振频率，在此在该共振频率下相位变 化相当于一个(36(T ^ + 180。)的数值，其中n = 0， 1， 2，…，由该至少一个 共振频率的数值求出所述叶片的TBC涂层厚度。因为分别与各相位变化此通过确定关于相位变化(36(T ^ + 180°)的共振频率来提供所希望的涂层厚 度信息。也就是说，对于各共振频率所述发射的电磁波的对应波长的(2n+l ) /4倍正好等于TBC涂层的厚度。在此有利的是，利用所述至少一个用于产生至少一个电磁波的装置来 接收所反射的至少 一个电磁波。由此节省的位置空间可以用来在涡轮机的 不同位置安装更多的组合的发射和接收装置。例如可以在涡轮机的周面上 采用分散设置的用于发射和接收电磁波的装置，其中布局可以根据需要而 定。采用在30GHz至130GHz、优选50GHz至90GHz的频率范围内的至少 一个毫米波作为至少一个电磁波，是有利的。具有在该频率范围内的频率 的电磁波的波长处于TBC涂层厚度的典型数量级内，从而确保在反射时特 别明显的相位变化。可以有利地在涡轮机运行期间确定所述TBC涂层厚度。由此可以实现 在线测量涂层厚度，由此可以实现在涂层厚度达到危险的减薄程度时适时 地进行干预。因此能够避免涡轮机的停机时间，该停机时间归咎于预备性 地检查TBC涂层厚度或者还有对损坏的叶片所采取的维修措施。为了解决本专利技术的技术问题，提出了 一种按照权利要求9所述的TBC 涂层厚度测量装置，其具有-至少一个用于产生电振荡的装置， -至少一个用于从所述振荡中产生电磁波的装置， -至少一个用于接收电磁波的装置，以及 -用于分析所述可接收到的电磁波的分析单元， 将该TBC涂层厚度测量装置构造如下，-所述分析单元包括用于比较所述至少一个发射的电磁波的相位与 至少一个接收的电磁波的相位的装置。在按照本专利技术的TBC涂层厚度测量装置中给出了上述对于本专利技术方法 阐述的优点。从权利要求9的从属权利要求中给出按照本专利技术的TBC涂层厚度测量 装置的优选扩展设计。有利地在涡轮机的流动通道内设置所述至少一个用于产生至少一个电 磁波的装置以及至少一个用于接收反射的至少一个电磁波的装置。这些装 置可以分别由适合于产生和发射或接收电磁波的天线构成。所述至少一个 用于产生电振荡的装置例如可以由电子振荡器构成，该振荡器与所述用于 产生至少一个电磁波的天线有效连接。用于接收电磁波的装置优选与分析 单元有效连接，该分析单元能够从由该接收装置提供的信号中求出TBC涂 层厚度。此外也可以设想，在涡轮机的流动通道之外设置所述至少一个用 于产生至少一个电磁波的装置和至少一个用于接收反射的至少一个电磁波 的装置。所产生的至少一个电^f兹波然后通过至少一个相应地定位在涡4仑才几 流动通道内的波导发射到该流动通道内。在叶片上反射的至少一个电磁波 同样通过至少一个波导传导到所述至少一个接收装置上。在此优选通过所述至少一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于确定涡轮机（１）的至少一个叶片（４）的ＴＢＣ涂层（１２）厚度的方法，其中，－发射至少一个电磁波（３１）到所述至少一个工作叶片（４）的表面上，－所述至少一个电磁波（３１）至少在局部被该至少一个工作叶片（４）反射，以及－对所述至少一个电磁波（３１）的被反射的部分（３２）进行接收和进一步处理，其特征在于，－以与所述ＴＢＣ涂层（１２）的厚度相匹配的频率发射所述至少一个电磁波（３１），－将该发射的至少一个电磁波（３１）的相位与所述至少一个接收到的电磁波（３２）的相位进行比较，其中所述至少一个发射的电磁波（３１）在反射时经历相位变化，以及－通过所述相位比较确定所述ＴＢＣ涂层（１２）的层厚。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯博塞尔曼，克劳斯休伯，安德烈亚斯希赫特，迈克尔威尔希，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。