PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA LA DETERMINACIÓN DE DEFECTOS EN UNA PALA DE TURBINA POR MEDIO DE UNA RED ULTRASÓNICA EN FASE.

Procedimiento para la determinación de defectos en una pala de turbina (7),

caracterizado por las siguientes etapas: - fabricación de un dispositivo de fijación (14), en el que la forma geométrica exterior del dispositivo de fijación (14) corresponde a la forma geométrica exterior de una sección de la superficie de la pala de turbina (13), en el que el dispositivo de fijación (14) presenta una forma de impresión negativa de la forma exterior de la superficie de pala de turbina (13), en el que el dispositivo de fijación (14) presenta una escotadura para la recepción de una cabeza de ensayo, en el que la cabeza de ensayo está montada en la escotadura, - instalación del dispositivo de fijación (14) sobre la superficie de la pala de turbina (13), en el que el dispositivo de fijación (14) se apoya en un canto de la pala de turbina, en el que el dispositivo de fijación (14) se dispone de forma no desplazable en una dirección de desplazamiento (15), - conexión de la cabeza de ensayo con una instalación de medición y evaluación (21), - medición a través de un método de ensayo por ultrasonido por medio de una red ultrasónica en fase (Phased-Arrays), en el que se emite una señal de impulso de ultrasonido y se recibe una señal de eco que procede de reflexiones en defectos o límites de forma, - comparación de la señal de eco con una señal de eco de referencia, - determinación de defectos a través de la evaluación de diferencias entre la señal de eco y la señal de eco de referencia

Procedimiento y dispositivo para la determinacion de defectos en una pala de turbina por medio de una red ultrasonica en fase La invencion se refiere a un procedimiento y a una instalacion de medicion y evaluacion para la determinacion de 5 defectos en una pala de turbina asi como a un dispositivo de fijacion para la fijacion de una cabeza de ensayo en una superficie de una pala de turbina.

Se conoce, en general, que los defectos, por ejemplo en forma de grietas, repercuten negativamente sobre la resistencia de un componente y, por lo tanto, tambien sobre la seguridad del componente. Tales grietas en la superficie de componentes se pueden propagar en determinadas condiciones. Esto afecta sobre todo en componentes como por ejemplo arboles, palas de turbinas o en particular patas de palas de turbinas, que experimentan, ademas de una carga estatica, tambien una carga dinamica.

Procedimientos para la determinacion de defectos en componentes se representan en los documentos DE 44 21 277 A1, DE 37 31 947 A1, WO 85/02464 A1 y EP 0 337 700 A2. En los documentos mencionados anteriormente, en cada caso se describe el procedimiento de penetracion de la pintura utilizada para la verificacion de grietas de una 15 superficie. En este caso, se aplica sobre la superficie sobre la que deben verificarse las grietas un agente de contraste, que penetra en las grietas existentes. El agente de contraste se retira, dado el caso se limpia la superficie y se aplica un agente de revelado con un espesor de capa fina. El agente de contraste penetrado en las grietas se mezcla en los lugares geometricos de las grietas con el agente de revelado, de manera que en virtud de la capa final de agente de revelado se lleva a cabo una visualizacion del contorno de la grieta. A tal fin, por ejemplo, el agente de revelado tiene un color blanco y el agente de contraste tiene un color rojo o el agente de contaste es fluorescente.

El documento JP 2004/077357 publica un metodo para la verificacion de una superficie de una pala de compresor.

El documento US 5 913 243 publica un metodo de ultrasonido para la verificacion de una seccion de rotor, en el que la cabeza de ensayo esta adaptada a la superficie de la superficie del rotor.

Con los procedimientos mencionados anteriormente no es posible, sin embargo, investigar las patas de palas de 25 turbinas en el estado montado.

Otro procedimiento para la determinacion de defectos en componentes se representa en el libro 'Werkstoffprufung mit Ultraschall", J. + H. Krautkramer, Springer-Verlag Berlin 1986. En particular en las paginas 110 a 111 se describe como se puede investigar una zona de un componente aprovechando la reflexion de una superficie interna en el componente con una cabeza de ensayo de emision y una cabeza de ensayo de recepcion por medio de ultrasonido.

En lados exteriores opuestos entre si del componente se disponen las cabezas de ensayo opuestas entre si sobre estos lados exteriores. La cabeza de verificacion de ensayo emite la seral de ultrasonido a la superficie a investigar. Desde alli se refleja hacia la cabeza de ensayo de recepcion. Otra posibilidad para la investigacion es el procedimiento en tandem, en el que las dos cabezas de ensayo estan dispuestas una detras de la otra sobre el mismo lado exterior. En este caso, se aprovecha un lado trasero del componente para una segunda reflexion. Sin embargo, ninguno de los procedimientos descritos es aplicable cuando solamente esta presente un lado exterior accesible del componente y, ademas, no existe ningun lado trasero adecuado para la reflexion adicional de acuerdo con el procedimiento en tandem.

Otro procedimiento para la determinacion de defectos en componentes es el llamado procedimiento de verificacion de corrientes parasitas. En este caso, con una bobina de excitacion se genera un campo magnetico alterno, que provoca corrientes parasitas en el material a ensayar. Las corrientes parasitas tienen, por su parte, como consecuencia un campo magnetico alterno, que se mide con una bobina de deteccion. Los errores del material en forma de defectos tienen una influencia caracteristica sobre el campo magnetico medido y se pueden detectar.

La corrosion por tensofisuracion o defectos pueden conducir en el caso de una carga dinamica de partes giratorias, como por ejemplo de un disco de rueda sobre un rotor de una turbina a daros progresivos. Por lo tanto, es necesario 45 verificar la existencia de defectos o bien de corrosion por tensofisuracion a intervalos predeterminados en tales componentes. Los discos de ruedas o bien las patas de palas de turbinas o palas de turbinas, que estan dispuestos asegurados contra rotacion sobre un rotor por medio de pasadores axiales o radiales, no se pueden verificar por razones economicas porque el rotor debe despiezarse o bien las palas de turbinas deben desmontarse. Por lo tanto, es aconsejable realizar una verificacion por ultrasonido en la zona de los ajustes de contraccion o en las zonas 50 adyacentes del material, en particular en la zona de la superficie interior del cubo o en la zona de los seguros contra giro axial en discos de ruedas. Sin embargo, la geometria del disco de la rueda es extraordinariamente complicada para una verificacion por ultrasonido con cabezas de ensayo por ultrasonido en la zona interior del cubo no accesible y en la proximidad de seguros contra giro. La realizacion reproducible de verificaciones por ultrasonido choca, ademas, todavia con otros problemas. Como superficie de acoplamiento para las cabezas de ensayo por ultrasonido 55 solamente estan disponibles paredes laterales del disco de la rueda. Con frecuencia, la accesibilidad a las superficies de acoplamiento en el disco de la rueda esta limitada por los discos de las ruedas adyacentes. Otro problema consiste en que las trayectorias del sonido hacia reflectores condicionados por la geometria y hacia grietas eventualmente existentes, que parten desde el taladro del cubo pueden ser identicas.

Por lo tanto, el cometido de la invencion es indicar un procedimiento y una instalacion de medicion y evaluacion para poder determinar defectos de palas de turbinas en el estado montado sobre un rotor.

El cometido referido al procedimiento se soluciona por medio de un procedimiento segun la reivindicacion 1.

El cometido referido a la instalacion de medicion y evaluacion se soluciona por medio de una instalacion de medicion y evaluacion de acuerdo con la reivindicacion 6.

La ventaja de la invencion se puede ver, entre otras cosas, en que se pueden determinar defectos en palas de turbinas en el estado montado. Se suprime un desmontaje y montaje intensivos de tiempo y, por lo tanto, costosos de las palas de turbina.

A traves del empleo propuesto de cabezas de ensayo, que estan configuradas como redes ultrasonicas en fase ºPhased-Arraysº, es posible modificar la direccion del ultrasonido irradiado o bien la direccion, desde la que se puede recibir el ultrasonido.

A traves de este procedimiento es posible, por ejemplo, realizar analisis seguros y rapidos en una zona de prevision de fallos de patas de palas de turbinas. Las grietas se producen a traves de una carga mecanica, termica o corrosiva alta. En este caso, se producen grietas por fatiga o bien gritas por vibraciones. A traves del procedimiento presentado es posible una deteccion precoz y una supervision siguiente de defectos producidos.

La invencion parte de que la cabeza de ensayo esta fijada sobre la superficie de las palas de turbinas. La cabeza de ensayo se fija en este caso de tal forma que despues de un aflojamiento de la cabeza de ensayo y una reinstalacion siguiente de la cabeza de ensayo se adopta exactamente la misma posicion que antes del desmontaje de la cabeza de ensayo. El posicionamiento de la cabeza de ensayo debe realizarse de forma muy exacta. Solamente de esta manera son posibles mediciones reproducibles. Durante una medicion se emite desde la cabeza de ensayo una seral de impulso de ultrasonido y se recibe una seral de eco que procede de reflexiones en defectos o limites de forma.

A traves del empleo de una cabeza de ensayo configurada como una red ultrasonica en fase es posible emitir la seral de impulso ultrasonico en diferentes direcciones. De esta manera se crea una posibilidad para llevar a cabo dichas exploraciones angulares sobre zonas angulares mayores. De esta manera, durante un proceso de medicion se puede investigar una zona mayor de las palas de turbinas.

El procedimiento propuesto proporciona resultados de ensayo reproducibles y es adecuado para la aplicacion practica.

En una... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la determinacion de defectos en una pala de turbina º7º, caracterizado por las siguientes etapasº

- fabricacion de un dispositivo de fijacion º14º, en el que la forma geometrica exterior del dispositivo de fijacion º14º corresponde a la forma geometrica exterior de una seccion de la superficie de la pala de turbina º13º, en el que el dispositivo de fijacion º14º presenta una forma de impresion negativa de la forma exterior de la superficie de pala de turbina º13º, en el que el dispositivo de fijacion º14º presenta una escotadura para la recepcion de una cabeza de ensayo, en el que la cabeza de ensayo esta montada en la escotadura, - instalacion del dispositivo de fijacion º14º sobre la superficie de la pala de turbina º13º, en el que el dispositivo de fijacion º14º se apoya en un canto de la pala de turbina, en el que el dispositivo de fijacion º14º se dispone de forma no desplazable en una direccion de desplazamiento º15º,

- conexion de la cabeza de ensayo con una instalacion de medicion y evaluacion º21º,

- medicion a traves de un metodo de ensayo por ultrasonido por medio de una red ultrasonica en fase

ºPhased-Arraysº, en el que se emite una seral de impulso de ultrasonido y se recibe una seral de eco que procede de reflexiones en defectos o limites de forma,

- comparacion de la seral de eco con una seral de eco de referencia,

- determinacion de defectos a traves de la evaluacion de diferencias entre la seral de eco y la seral de eco de referencia.

2.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque como metodo de ensayo por ultrasonido por medio de una red ultrasonica en fase se utiliza un metodo de impulso y eco.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque la seral de eco de referencia se 25 calcula a partir de calculos de modelos.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque la seral de eco de referencia se calcula a partir de mediciones en una pala de turbina º7º esencialmente libre de defectos.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la seral de impulso de ultrasonido se puede emitir en un intervalo angular entre -45º y +45º con respecto a una direccion de radiacion principal, en el que la direccion de radiacion principal se extiende esencialmente perpendicular a la superficie de la pala de la turbina º13º en el lugar de la cabeza de ensayo º18º.

6. ºnstalacion de medicion y evaluacion º21º para la determinacion de defectos en palas de turbinas º7º, caracterizada porº

- un dispositivo de fijacion º14º, adaptado a la forma geometrica de una seccion a investigar de la superficie

de la pala de turbina º13º, para la fijacion de una cabeza de ensayo º18º sobre la superficie de la pala de 40 turbina º13º,

- en la que la superficie de la pala de turbina º13º presenta un canto de pala de turbina º15º,

- en la que el dispositivo de fijacion º14º presenta una forma de impresion negativa de la forma exterior de la superficie de la pala de turbina,

- en la que la forma geometrica exterior del dispositivo de fijacion º14º, que esta dirigida hacia la superficie de

45 la pala de turbina º13º, esta adaptada a la forma geometrica exterior de la superficie de la pala de turbina º13º y el dispositivo de fijacion º14º presenta una escotadura para la recepcion de la cabeza de ensayo º18º,

- en la que el dispositivo de fijacion esta apoyado en el canto de la pala de turbina º15º de tal manera que no es posible un desplazamiento en una direccion de desplazamiento º16º,

- en la que la cabeza de ensayo presenta una red ultrasonica en fase.

50. una fuente de serales de impulsos de ultrasonido conectada con la cabeza de ensayo º18º,

- un receptor de serales de eco de ultrasonido y

- una instalacion de representacion para la representacion de la seral de eco.

7. ºnstalacion de medicion y evaluacion º21º de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizada porque el dispositivo 55 de fijacion º14º esta fabricado impartir de un material facilmente deformable como plastico, madera o goma.