[发明专利]用于对离线工业燃气轮机和其它发电机械设备进行直观检查的柔性联接摄像头系统及方法

说明书

使用通过细长的缆索载体插入到发电机械设备(包括工业燃气或蒸汽轮机以及发电机)中并定位的摄像头检查系统对该机械设备的内部部件进行检查，该细长缆索载体具有沿二维承载缆索弯曲运动平面的受限缆索弯曲度。保持摄像头的摄像头架结合至缆索载体的远端。本发明的实施例还包括结合在缆索载体远端和摄像头架之间的连接器模块。该连接器模块具有结合至摄像头架的枢轴，该枢轴用于使摄像头架在摄像头架的运动路径范围内摆动，该运动路径范围与缆索载体弯曲运动平面相交。本发明的实施例包括摄像头架摆动驱动系统，该系统用于在摄像头架的运动路径范围内有选择性地定位摄像头架。

对未决专利申请的引用

本专利申请要求于同一日期提交的标题为“System And Method ForVisualInspection And 3D White Light Scanning Of Off-line Industrial Gas TurbinesAnd Other Power Generation Machinery(用于对离线工业燃气轮机和其它发电机械设备进行直观检查和三维白光扫描的系统与方法)”的未决美国专利申请13/972,000(西门子案号2013P09381US(Siemens185))的权益，而该专利申请又要求于2012年8月23日提交的标题为“Vision Scope 3D Scanner Tip for Visual Inspection and Measurement(用于直观检查和测量的视场范围三维扫描头)”的未决美国临时专利申请61/692,409的权益。所有上述未决专利申请通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于对发电机械设备(包括但不局限于工业燃气和蒸汽轮机以及发电机)进行无损内部检查的光学摄像头系统。更具体地说，本发明涉及能够透过发动机的任何部分(包括压缩机段、燃烧室喷嘴、以及过渡和涡轮段)的燃气轮机检查口、出口或入口定位摄像头视野(FOV)并捕获发动机的内部结构的可视图像的可见光或红外光学摄像头检查系统。摄像头和其视野由柔性缆索载体平移至涡轮机或其它发电机械设备内的待研究区域，该柔性缆索载体在结构上局限于相对于由构成缆索载体的枢转结合的邻接链节限定的中心线做双向平面弯曲运动。

背景技术

发电机械设备(例如工业蒸汽或燃气轮机)常常按预定的检修期连续运转，在到检修期时，需要使涡轮机进入离线状态，并停机。例如，燃气轮机常常要连续工作约4000小时进行发电，然后使其进入离线状态，以进行例行维护和检查，并对在检查过程中查出的任何部件进行修理。使燃气轮机进入离线状态并最终完全关机以进行预定维护是一项需要数天的工作。一些涡轮机部件(例如涡轮转子段)在超过1000℃(1832℉)的温度下运转。在完全停机前，需要经过48-72小时的冷却时间使涡轮机达到环境温度，以降低部件翘曲或其它变形的可能性。在停机阶段中，涡轮转子转速以“盘车模式”从大约3600RPM的运转速度缓降至大约120RPM或更低的速度，在此过程中，转子由辅助驱动电机外部驱动，以降低转子翘曲的可能性。其它涡轮机部件(例如涡轮机壳体)也缓慢降低至环境温度。

在涡轮机经过长达72小时左右的时间冷却至环境温度时，就可以使用光学摄像头检查系统对静止涡轮机的内部部件进行检查了。已知的光学摄像头检查系统采用插入到涡轮机周围的检查口中的刚性或柔性光学内窥仪。需要手动定位内窥仪，使其视野围绕涡轮机内的待研究区域，例如一个或多个导叶或轮叶、燃烧室火焰筒等。光耦合至内窥仪的摄像头捕获视野内的被研究对象的图像，以便由检查人员远程显像和存档(如果需要)。

若需要某个涡轮机检查口内的不同待研究区域的一系列不同图像，则检查人员必须手工地重新定位摄像头检查系统的内窥仪，以完成所需的内部待研究区域和视野的相对对位。相对对位可通过物理地移动内窥仪以使其观察口处于静止的待研究区域附近来完成。例如，内窥仪和静止的涡轮机部件的这种相对移动可如下实现：以不同的朝向把内窥仪插入到静止的燃烧室中，或者使内窥仪径向进出压缩机或涡轮段内的导叶和叶栅之间的空间。对于转动轮叶的检查，还可通过使内窥仪的观察口保持静止位置并顺次地把叶栅轮叶转入摄像头的静止视野来完成相对对位。