[发明专利]用于监测构件应变的系统和方法

说明书

技术领域

本公开大体涉及用于监测构件应变的系统和方法，并且更特别地涉及提供构件的外表面的电场测量和扫描的系统和方法。

背景技术

在多种工业应用中，设备构件经历许多极端状况(例如，高温、高压、大应力负载等)。随着时间的推移，设备的单独的构件可经历蠕变和/或变形，这可缩短构件的可用寿命。这种考虑例如可适用于一些涡轮机。

涡轮机广泛用于诸如功率发生和航空器发动机的领域中。例如，传统的燃气涡轮系统包括压缩机区段、燃烧器区段和至少一个涡轮区段。压缩机区段构造成在空气流过压缩机区段时压缩空气。空气然后从压缩机区段流到燃烧器区段，在这里其与燃料混合和燃烧，从而产生热气流。热气流被提供给涡轮区段，涡轮区段通过从热气流中抽取能量而利用热气流，以对压缩机、发电机和其它多个负载提供功率。

在操作涡轮机期间，涡轮机内且特别是在涡轮机的涡轮区段内的多个构件(诸如涡轮叶片)可由于高温和应力而经历蠕变。对于涡轮叶片，蠕变可导致部分或整个叶片伸长，使得叶片末梢接触固定结构，例如涡轮壳，并且潜在地在操作期间导致不合需要的振动和/或降低性能。

因此，可监测构件的蠕变。监测构件的蠕变的一种方法为在构件上构造应变传感器，以及以多个时间间隔分析应变传感器，以监测与蠕变应变相关联的变形。但是，这种变形可在许多情况下为原始尺寸的大约0.01%，从而需要用于应变监测的专用设备。

例如，专用设备可用来获得应变传感器的视觉图像，以及对于相关联的构件，比较在不同的时间获得的图像中的应变传感器的尺寸。沿着两个轴线的尺寸可在这种图像中直接测量，同时可推导出沿着第三轴线的尺寸。但是，这种方法可能需要对传感器和构件的直接视线。此外，可能需要大量空间和拆卸，以便测量构件。因此，对于大多数现有系统，在原地测量可为困难的，如果不是不可能的话。

因此，在本领域期望一种用于监测构件应变的备选系统和方法。特别地，系统和方法需要较少空间且容许在组装好的设备上进行原地测量。

发明内容

将在以下描述中部分地阐述本发明的各方面和优点，或者根据该描述，本发明的各方面和优点可为显而易见的，或者可通过实践本发明来学习本发明的各方面和优点。

根据本公开的一个实施例，提供用于构件的系统。系统可包括用于分析跨越参照区域的电场的电场扫描器，以及与电场扫描器进行可操作通信的处理器。参照区域可包括多个基准部(fiducial)，其构造在构件上以影响电场。处理器可操作来沿着相互垂直的X轴线和Y轴线测量电场值，组合包括根据测量的电场值的数据点组的区域分布。

根据本公开的另一个实施例，提供监测构件的方法。方法可包括在第一时间沿着相互垂直的X轴线和Y轴线测量跨越参照区域的电场值的步骤，参照区域包括至少一个基准部，其构造成影响电场值。方法可进一步包括组合包括根据测量的电场值的第一数据点组的第一区域分布的步骤。

技术方案1. 一种用于监测构件的系统，所述系统包括：

电场扫描器，其用于分析跨越参照区域的电场，所述参照区域包括多个基准部，其构造在所述构件上以影响所述电场；以及

处理器，其与所述电场扫描器进行可操作通信，所述处理器可操作来沿着相互垂直的X轴线和Y轴线测量电场值，以及组合包括根据测量的电场值的数据点组的区域分布。

技术方案2. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述电场扫描器包括电容扫描器，其构造成测量跨越所述参照区域的电容。

技术方案3. 根据技术方案2所述的系统，其特征在于，所述电容扫描器包括多层电容网，其具有成对的垂直的电极层。

技术方案4. 根据技术方案2所述的系统，其特征在于，所述电容扫描器包括柔性均匀衬底，其支承至少一个检测电极。

技术方案5. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，各个基准部包括突起，其形成于所述构件的外表面上。

技术方案6. 根据技术方案5所述的系统，其特征在于，所述突起包括整体地形成的节结。

技术方案7. 根据技术方案5所述的系统，其特征在于，所述突起包括多个边缘凸脊。

技术方案8. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述构件为涡轮构件。

技术方案9. 根据技术方案2所述的系统，其特征在于，所述电容扫描器在所述X轴线和Y轴线上具有在200点/英寸和1000点/英寸之间的分辨率。

技术方案10. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述处理器进一步可操作来比较多个区域分布。