ガスタービン内の点食を検出するためのシステムおよび方法
ガスタービンシステムの１つまたは複数のブレード内の腐食を検出するための方法および装置が、ガスタービンブレードのフィレット区間の表面幾何形状と一致する形状を有し、点食を検出するためにフィレット区間の軸方向長さに沿って移動するように動作可能な検出ヘッドを含む。検出ヘッド内に位置する少なくとも１つのコイル装置が、検出ヘッドと接触するフィレットの領域内で第１の磁場を誘導する。受信機装置が、第１の磁場にさらされたフィレットの領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出するように適合され、第２の磁場は、第１の磁場によってその領域内に誘導された電流によって生成される。次いで、信号処理装置が、検出信号を処理して、検出信号の対応する振幅をその領域内の点食の存在と相関させ、その結果、ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にガスタービンシステム内の腐食を検出することに関し、より詳細には、ガスタービン圧縮機ブレード内の点食を原位置で検出するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯ2放出の少ない燃料として、天然ガスが大きく世界中に拡大している。ガス田と消費者市場の間の距離や地形によりパイプライン輸送ができないとき、液化によりガスを、たとえばその自由体積の１／６００に縮小することができる。液化天然ガス（ＬＮＧ）プラントで、低温熱交換器内で精製天然ガスを液化し、それにより精製液化天然ガスをタンクに貯蔵してから、ＬＮＧプラントと消費者地域の間で輸送するために設計されたタンカに船積みすることができる。消費者地域では、ＬＮＧ製品がＬＮＧ受入ターミナル内で船下ろしされ、パイプライン圧力にまで汲み上げられ、購入者の天然ガスパイプライングリッド内に供給するために再度ガス化される。
【０００３】
したがって、これらの増大する需要に応えて、ＬＮＧプラントのサイズは、過去数十年にわたってかなり大きくなった。これはＬＮＧ生産コストを下げるのに貢献し、同時に、ＬＮＧ市場の競争を増大している。たとえば、１９８０年代には、年間、蒸気で（ｐｅｒ ｓｔｅａｍ）２〜３百万トンの生産が一般に行われていた。現行のユニットは、年間４〜５百万トンを生産し、エンジニアリング会社は、現在（すなわち、２００９年）、年間７〜８百万トン程度のユニット能力を有するプラントを計画中である。
【０００４】
ＬＮＧプラントでは、たとえばガスタービンを使用し、天然ガスを液化する責任を担う低温熱交換器内で使用される冷凍圧縮機を駆動することが、一般に行われている。したがって、産出量は、確実なプラント運転、特にガスタービンの信頼性に密接に関連する可能性がある。ガスタービンシステムの確実な運転は、多数の様々な故障原因によって損なわれるおそれがある。以下の各段落で述べるように、１つのそのような原因は、ガスタービンのターボ圧縮機のインレットガイドベーン（ＩＧＶ）およびロータブレード上の腐食の悪影響である。
【０００５】
ＬＮＧプラントは、一般に、海洋沿岸環境に位置し、これらの環境では、塩化物および硫化物など腐食性成分が大気中に広がっている。塩化物は海に近いことにより生じ、一方、硫化物は、ＬＮＧプラントのガスフレアによって生成される。ガスタービンの空気ろ過システムは、適正な設計および保守を共に必要とする。というのは、特に空気ろ過システムが、ガスタービンシステムの燃焼区間内に入る空気を浄化することによってプラント全体の運転の成功および信頼性に対する鍵をもたらすからである。確実かつ効果的な空気ろ過を維持しようとする試みにもかかわらず、ガスタービンの軸方向圧縮機ブレード（たとえば、ＩＧＶおよびＲ１ロータブレード）などガスタービンシステムの様々な段内に、塩化物および硫化物など腐食性成分が存在することは避けられない。これらの成分（すなわち、塩化物および硫化物）は、たとえば、点食を引き起こすことによってガスタービンのＩＧＶおよび第１段（Ｒ１）ロータブレードの材料構造を腐食させるおそれがあり、点食は、検出されない場合、最終的にブレード内で割れの始まりおよび伝播に通じる。そのような割れの結果、ガスタービンのＩＧＶおよびＲ１ロータブレードの１つまたは複数が破損し、したがって最終的なガスタービンの故障停止を引き起こす。
【０００６】
これらの故障停止は、非常にコストがかかる。通常、ＬＮＧプラントの生産機械／機器には冗長性なし（ｚｅｒｏ−ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）が関連付けられている。所与のガスタービントレイン内において、１つのガスタービンの故障停止は、トレイン全体の故障停止、または少なくともＬＮＧ生産速度の著しい低下を引き起こす可能性がある。その結果、ＬＮＧの出荷もまた延期される可能性があり、特定のプラントサイズや生産計画に応じて２〜７百万ドル／日の範囲で推定される得る追加のコストおよび／または利益逸失を生じる。そのため、点食によって生じるものなど、あらゆる壊損を回避すべきである。というのは、７〜１０日間という故障停止が、システムを動作状態に復元するための予想される期間だからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，４５２，３８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、検出されなかった故障状態の結果としてのガスタービン故障停止状況を回避するために、ガスタービンシステム（たとえば、ケーシング）を分解する必要なしにＬＮＧガスタービンシステム内において原位置で腐食を検出することが有利となろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の様々な実施形態が、タービンブレード内の点食を検出するための方法および装置を提供する。少なくとも１つの実施形態によれば、ガスタービンシステムの１つまたは複数のブレード内の腐食を検出するための腐食検出装置（たとえば、ＥＣプローブ装置）であって、ガスタービンブレードのフィレット区間の表面幾何形状と一致する形状を有し、点食を検出するためにフィレット区間の軸方向長さに沿って移動するように動作可能な検出ヘッドを備える。検出ヘッド内に位置する少なくとも１つのコイル装置が、検出ヘッドと接触するフィレットの領域内で第１の磁場を誘導する。受信機装置が、第１の磁場にさらされたフィレットの領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出するように適合され、第２の磁場は、第１の磁場によってその領域内に誘導された電流によって生成される。次いで、信号処理装置が、検出信号を処理して、検出信号の対応する振幅をその領域内の点食の存在と相関させ、その結果、ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定される。
【００１０】
一態様によれば、少なくとも１つのコイル装置が、検出ヘッドと接触するフィレットの領域内で第１の磁場をそれぞれが誘導するように動作可能な、検出ヘッド内に位置する複数のコイル装置を備え、検出信号が、第２の磁場に対応する複数の信号を含む。信号処理装置は、複数の検出信号を処理して、検出信号の対応する振幅をその領域内の点食の存在と相関させるように動作可能であり、処理後の複数の検出信号のそれぞれが、複数のコイル装置の、それぞれの１つのコイル装置に関連付けられた信号チャネルに対応し、それにより点食の多チャネル検出を可能にする。
【００１１】
他の態様によれば、少なくとも１つのコイル装置は、（ａ）第１の磁場を生成するように動作可能な第１のコイルと、（ｂ）第２の磁場を受け取るように動作可能な少なくとも１つの他のコイルとを含む別個のコイルを備える。
【００１２】
一態様によれば、受信機装置は、（ａ）第２の磁場からそれぞれ第１の受信信号および第２の受信信号を生成するように動作可能な第１のコイル装置および第２のコイル装置と、（ｂ）それぞれ第１のコイル装置および第２のコイル装置に結合され、それぞれ第１の受信信号および第２の受信信号をろ波するように動作可能である第１のバンドパスフィルタ装置および第２のバンドパスフィルタ装置と、（ｃ）第１のバンドパスフィルタ装置および第２のバンドパスフィルタ装置に結合され、ろ波された第１の受信信号およびろ波された第２の受信信号を差動増幅し検出信号を生成するように動作可能である差動増幅器装置とを含むことができる。
【００１３】
他の態様によれば、検出ヘッドは、フィレットの曲率半径に対応する半径を含む実質的に円筒形の形状、またはフィレットに対応する曲率半径未満である半径を含む実質的に円筒形の形状を含むことができる。
【００１４】
他の態様によれば、検出装置は、検出ヘッドに結合されたハンドル区間をさらに含み、ハンドル区間は可撓性部分を含み、可撓性部分は、第１段Ｒ１ロータブレードの前面に位置する複数のインレットガイドベーン間で可撓性部分および検出ヘッドを操作することに基づいて、検出ヘッドと複数のＲ１ロータブレードの１つのＲ１ロータブレードのフィレット区間との間の接触を可能にすることによって、検出ヘッドを測定位置に移動するように動作可能である。
【００１５】
他の態様によれば、検出装置は、ハンドル区間に結合されたビデオカメラをさらに含み、ビデオカメラは、検出ヘッドに近接して位置し、オペレータが検出ヘッドを測定位置に移動するのを助けるように動作可能である。
【００１６】
他の態様によれば、検出装置は、少なくとも１つのコイル装置に印加される駆動信号を生成するように動作可能なドライバ装置をさらに含み、ドライバ装置は、駆動信号の少なくとも１つの特性（たとえば、振幅、周波数など）を操作して、指定された閾値を超える検出信号に関連付けられた信号対雑音比を生成する。
【００１７】
他の態様によれば、信号処理装置はデジタル信号処理（ＤＳＰ）装置を含み、ＤＳＰは、（ａ）検出信号振幅をデジタル化するように動作可能なアナログ−デジタル変換器と、（ｂ）検出信号に対応する振幅、および検出された腐食孔に対応する他の記憶された検出信号振幅に基づいて、検出信号に対応する振幅を他の記憶された検出信号振幅と共に記憶するように動作可能な第１の記憶領域と、（ｃ）ガスタービンブレードのサンプルフィレット表面上に作成された、複数の予め生成された点食領域に関連付けられた参照データを記憶するように動作可能な第２の記憶領域と、（ｄ）フィレット区間内の点食の存在を判定するために、検出信号に対応する振幅を、記憶された参照データと比較するように動作可能なプロセッサセクションとを備える。
【００１８】
他の態様によれば、第１の記憶領域は、フィレット区間内の点食の存在の判定間の時間間隔を計算するために、検出信号に対応する振幅と他の記憶された検出信号振幅とに追加されるタイムスタンプ情報を含む。また、第１の記憶領域は、記憶された検出信号振幅と他の記憶された検出信号振幅に追加される駆動信号情報を含むことができる。
【００１９】
他の実施形態によれば、ガスタービンシステムの１つまたは複数のブレード内の腐食を検出するためのプローブ装置が、（ａ）ガスタービンブレードのフィレット区間の表面幾何形状と一致する形状を有し、点食を検出するためにフィレット区間に沿って移動するように動作可能な検出ヘッドと、（ｂ）検出ヘッド内に位置し、検出ヘッドと接触するフィレットの領域内で第１の磁場を誘導するように動作可能な少なくとも１つのトランスデューサ装置と、（ｃ）第１の磁場にさらされたフィレットのその領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出するように動作可能な受信機装置であって、第２の磁場が、第１の磁場によってその領域内に誘導された電流によって生成される、受信機装置と、（ｄ）検出信号を処理して、検出信号の対応する振幅をその領域内の点食の存在と相関させるように動作可能な信号処理装置とを含み、ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定される。
【００２０】
他の実施形態によれば、ガスタービンシステムの１つまたは複数のブレード内の腐食を検出するためのプローブ装置が、（ａ）ガスタービンブレードのフィレット区間の表面幾何形状と一致する形状を有し、点食を検出するためにフィレット区間に沿って移動するように動作可能な検出ヘッドと、（ｂ）検出ヘッド内に位置し、検出ヘッドと接触するフィレットの領域内で第１の磁場を誘導し、かつ第１の磁場にさらされたフィレットの領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出するように動作可能なトランシーバ装置であって、第２の磁場が、第１の磁場によってその領域内に誘導された電流によって生成される、トランシーバ装置と、（ｄ）検出信号を処理して、検出信号の対応する振幅をその領域内の点食の存在と相関させるように動作可能な信号処理装置とを含み、ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定される。
【００２１】
一態様によれば、トランシーバ装置は、（ａ）第１の磁場を生成するように動作可能な送信機と、（ｂ）第２の磁場を受け取り、検出信号振幅を生成するように動作可能な受信機とを含むことができる。送信機は、第１のコイル装置と、第１のコイル装置に電気駆動信号を印加するように動作可能なコイルドライバとを含むことができる。受信機は、第２のコイル装置と、第３のコイル装置と、第２のコイル装置および第３のコイル装置に結合され、第２のコイル装置および第３のコイル装置から受け取られたそれぞれ第２の信号および第３の信号を差動増幅するように動作可能であり、検出信号を生成する差動増幅とを含むことができる。
【００２２】
少なくとも１つの他の実施形態によれば、ガスタービンシステムの１つまたは複数のブレード内の腐食を検出する方法が提供される。この方法は、ガスタービンブレードのフィレット区間の軸方向長さに沿って、フィレット区間の表面幾何形状と一致するように検出することによって点食を検出すること、および腐食の検出中に、フィレットの領域内で第１の磁場を誘導することを含む。誘導された第１の磁場にさらされたフィレットの領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号が検出され、第２の磁場は、誘導された第１の磁場によってその領域内に誘導された電流によって生成される。次いで、検出信号は、検出信号の対応する振幅をその領域内の点食の存在と相関させることによって処理される。したがって、ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定される。
【００２３】
少なくとも１つの態様によれば、表面幾何形状と一致するように検出することは、フィレット区間に関連する曲率半径と実質的に同じまたはそれ未満である半径を含む円筒形の形状を有するプローブヘッドを使用することを含む。
【００２４】
少なくとも１つの他の実施形態によれば、点食検出ユニットが複数のプローブ装置を備え、各プローブ装置は、（ａ）ガスタービンブレードのフィレット区間の表面幾何形状と一致する形状を有し、点食を検出するためにフィレット区間の軸方向長さに沿って移動するように動作可能な検出ヘッドと、（ｂ）検出ヘッド内に位置し、検出ヘッドと接触するフィレットの領域内で第１の磁場を誘導するように動作可能な少なくとも１つのコイル装置と、（ｃ）第１の磁場にさらされたフィレットのその領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出するように動作可能な受信機装置であって、第２の磁場が、第１の磁場によってその領域内に誘導された電流によって生成される、受信機装置と、（ｄ）検出信号を処理して、検出信号の対応する振幅をその領域内の点食の存在と相関させるように動作可能な信号処理装置とを含み、ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定され、複数のプローブ装置の各信号処理装置によって検出信号が処理された結果が、対応するチャネル上で出力される。
【００２５】
前述の簡単な説明、および以下の詳細な説明は、例示的なもの、本発明の説明に役立つものであるが、本発明を限定するもの、または本発明によって実現することができる利点を制限するものではないことが、当業者には理解されよう。さらに、前述の発明の概要は、本発明のいくつかの実施形態を表すものであり、本発明の範囲内のすべての主題および実施形態を表すものでも包含するものでもないことを理解されたい。したがって、本明細書において参照され、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示しており、詳細の説明と共に、本発明の原理を説明するように働く。
【００２６】
構造および動作に共に関する本発明の態様、特徴、および利点は、様々な図全体にわたって同様の符号が同じ、または同様の部分を指定する添付の図面と共に述べる以下の説明に照らして本発明を検討したとき、理解され、より容易に明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による渦電流（ＥＣ）プローブ装置のブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態による、検査対象の表面に対するＥＣプローブヘッドの位置の図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による、検査対象のガスタービンシステムロータブレードに対するＥＣプローブ装置の機械的構造および相対配置の図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による、検査対象のガスタービンシステムロータブレードに対するＥＣプローブ装置の機械的構造および相対配置の図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態による、検査対象のガスタービンシステムロータブレードに対するＥＣプローブ装置の機械的構造および相対配置の図である。
【図３】本発明の一実施形態によるＥＣプローブ装置と協働で使用される撮像装置の図である。
【図４】本発明の一実施形態による、記憶される参照データを生成する際に使用される較正ブロック４０２の写真である。
【図５】本発明の一実施形態によるＥＣプローブ装置の動作流れ図である。
【図６】本発明の一実施形態によるＥＣプローブ装置によって実施される信号処理の動作流れ図である。
【図７】本発明の一実施形態によるＥＣプローブ装置の動作パラメータを決定することに関連する実験性能データである。
【図８】本発明の一実施形態による多チャネルＥＣプローブ装置を組み込むユニットの例の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、ガスタービンロータブレード内に見出される腐食の特徴（たとえば、点食）を検出および解析するために渦電流（ＥＣ）を使用する本発明の様々な実施形態および態様について述べる。したがって、ガスタービンロータブレードの第１段内の点食を検出するために、新規のＥＣ検出プローブおよび応用方法が提供される。ガスタービンロータブレードの第１段（すなわち、Ｒ１ロータブレード）は、一般に、より点食を起こしやすい。さらに、このプローブ装置を使用すると、第１段ロータブレード（すなわち、Ｒ１）に、ガスタービンの吸気プレナム内の開口を介してユーザが直接アクセス可能となる。
【００２９】
腐食により生成された孔（腐食孔）は、実質的に円形であることもそうでないこともあり、概して材料の表面内にくぼみを含む。これらのくぼみは非常に小さい（すなわち、典型的には１ミリメートル未満の深さおよび直径を有する）が、割れなど、より深刻な欠陥に通じる。ガスタービンのロータブレードの第１段（すなわち、Ｒ１）の場合、点食の検出により、後続の割れの始まりおよび伝播が回避され、そのような割れができると、ガスタービンの動作中にロータブレードが破損し、したがって壊損に通じる可能性がある。割れは、鋭い不連続部をもたらし、それにより割れは、ＥＣ検出機器を使用する、信号位相変化を介した従来の検出に適したものとなるが、腐食孔は、そのような鋭い不連続部を呈さない。したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、腐食孔の存在に起因する信号振幅変化を検出するために、高感度受信機設計を使用することができる。
【００３０】
図１Ａは、本発明の一実施形態によるＥＣプローブ装置１００を概略的に示す。デバイス１００は、一次コイルドライバ１０２、コイルシステム１０４、バンドパス（ＢＰ）フィルタ１０６ａ、１０６ｂ、差動増幅器１０８、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１０、信号処理装置１１２、参照データ記憶媒体１１４、データログ記憶媒体１１６、および検出インジケータ１１８（たとえば、視覚的表示、音響ブザー）を備える。ＥＣプローブ装置１００の動作については、図５および図６に示されている流れ図に関連してさらに述べる。
【００３１】
一次コイルドライバ１０２は、検査対象の材料（すなわち、ガスタービンＲ１ロータブレードのフィレット部分）の表面１２０内で渦電流を誘導するために、コイルシステム１０４に交番駆動信号（たとえば、正弦波信号、パルス信号、ランプ信号など）を送る電気信号源を含む。コイルシステム１０４は、拡大底面図１２２に示されているように、３つのコイル装置を含むことができる。１２２で示されているように、コイルＣ１は、表面１２０内に誘導される一次磁場（Ｂ１）を生成するように動作可能な一次コイル装置であり、これにより、表面１２２内で渦電流が生成される。コイル装置Ｃ２、Ｃ３は、表面１２２からの生成された一次磁場（Ｂ１）と生成された渦電流磁場（Ｂ２）との相互作用で構成される正味の磁場を受け取るために使用される測定コイルである。前述のように、腐食孔の存在に起因する信号振幅変化を検出するために、高感度受信機設計を使用することができる。１つのそのような設計の考慮すべき点が、これらの測定コイル（すなわち、Ｃ２、Ｃ３）に当てはまる。これらのコイルは、点食によって引き起こされるくぼみの幾何形状と比較可能な幾何形状（たとえば、直径）を有するコイル直径を呈するべきである。たとえば、１．６ｍｍのコイル直径を使用し、０．２５ｍｍ、０．５０ｍｍ、０．７５ｍｍの直径、およびそれぞれ０．２５ｍｍ、０．５０ｍｍ、０．７５ｍｍの深さを有する腐食孔を検出することができる。
【００３２】
各測定コイル装置Ｃ２、Ｃ３は、それぞれＢＰフィルタ１０６ａ、１０６ｂの入力に結合される。ＢＰフィルタ１０６ａ、１０６ｂは、望ましくないアーチファクトの中でもとりわけ、たとえば装置がハンドヘルド装置として使用されるときＥＣプローブ装置１００を測定領域に対して物理的に操作する結果として発生し得る高周波ノイズおよび低周波信号変動などの信号を低減する、またはなくするように働く。さらに、ＢＰフィルタ１０６ａ、１０６ｂはまた、それぞれコイル装置Ｃ２、Ｃ３によって受け取られる信号の信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比を向上させる。１２２で示されているコイル装置Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の構成は、可能なコイル構成の多数の様々な種類の一例である。たとえば、別の構成は、（中央に位置する）駆動コイルＣ１の両側にある位置決め測定コイル装置Ｃ２、Ｃ３を含むことができる。別の例によれば、コイルＣ１など単一のコイルを使用し、一次磁場（Ｂ１）を生成し、一次磁場（Ｂ１）によって誘導される渦電流の結果として生成される正味の磁場（Ｂ２）を受け取ることができる。
【００３３】
ＢＰフィルタ１０６ａ、１０６ｂからの出力が、差動増幅器１０８の差動入力に結合される。欠陥が表面１２２上に存在しないとき、差動増幅器１０８の差動入力にてＢＰフィルタ１０６ａ、１０６ｂから受け取られるろ波済みの入力は、実質的に同じである。したがって、差動増幅器１０８は、ゼロに近い、低い信号振幅の出力電圧を生成する。あるいは、欠陥が表面１２２上に存在する場合、差動増幅器１０８の差動入力にてＢＰフィルタ１０６ａ、１０６ｂから受け取られるろ波済みの入力は、同じでない。したがって、差動増幅器１０８は、増大された出力電圧を生成する。測定コイル装置の１つ（すなわち、Ｃ２またはＣ３）が、（腐食による）孔のある領域の上を移動すると、このコイル（たとえば、Ｃ２）のリアクタンス成分が他方のコイル（たとえば、Ｃ３）に比べて変化する。これは、差動増幅器１０８に印加される信号電流の差動変化、したがって出力電圧の増大を引き起こす。
【００３４】
生成される出力信号の振幅は、それだけには限らないが孔の幾何形状（たとえば、０．３×０．４５ミリメートル）、孔によって引き起こされる渦電流誘導磁場の変化に対する測定コイルの感度、および一次コイルドライバ１０２に関連する電気駆動パラメータ（たとえば、一次コイルを駆動する信号の波形、振幅、および周波数）の最適化など、いくつかの要因に依存する可能性がある。生成された出力信号は、信号処理装置１１２で処理される前に、Ａ／Ｄ変換器１１０によってアナログ形式からデジタル形式に変換することができる。あるいは、アナログ−デジタル変換は、Ａ／Ｄ変換器１１０など別個の装置を必要とすることなしに信号処理装置１１２内で行われてもよい。
【００３５】
信号処理装置１１２は、差動増幅器１０８から出力される、デジタル化された振幅信号に対して様々な処理を加える。たとえば、信号処理装置１１２は、検出された振幅が腐食孔の検出によって引き起こされた振幅信号を構成するかどうか判定するために、閾値検出を実施することができる。また、信号処理装置１１２は、受け取られた振幅信号を、参照データ記憶媒体１１４内に入力されている既存の参照データ（たとえば、様々なデジタル化された振幅値）と相関させるために、参照データ記憶媒体１１４からの参照データにアクセスする。参照データ記憶媒体１１４内で見出される各参照データエントリは、任意選択で、特定の幾何形状および／または寸法を有する腐食孔に関連する情報を提供してもよい。あるいは、アクセスされる参照データは、幾何形状および／または寸法情報を提供することなしに、受け取られた振幅（すなわち、デジタル化）信号と、参照データ記憶媒体１１４内に入力されている様々な振幅（すなわち、デジタル化）値との振幅相関の度合いに基づいて、腐食孔の有無を確認してもよい。さらに腐食孔の検出の助けとするために、デジタルフィルタリングおよび等化など、追加のデジタル信号処理（ＤＳＰ）をも、受け取られた振幅信号に対して実施することができる。
【００３６】
検出インジケータ１１８は、ひとたび腐食孔が検出されたと判定されると、プローブ装置１００のユーザの注意を喚起する。検出インジケータ１１８は、発光装置（たとえば、ＬＥＤ）など視覚的インジケータおよび／またはブザーなど音響インジケータを含むことができる。
【００３７】
信号ログ記憶媒体１１６は、検出された各腐食孔に関連するデータ情報を記憶する。信号処理装置１１２が腐食孔の検出を確認した後で、信号処理装置１１２は、検出された振幅値をタイムスタンプ情報と共に信号ログ記憶媒体１１６内に記憶する。タイムスタンプ情報は、検出された各腐食孔に関連する日付（たとえば、年／月／日）および時間（たとえば、２４時間時計）を含むことができ、これらは、使い方の中でもとりわけ、ガスタービンロータブレード内の点食の様々な検出事象間の様々な時間間隔を計算するための手段を提供する。また、信号ログ記憶媒体１１６は、検出された振幅値のそれぞれに対応する駆動信号情報とタイムスタンプ情報とを記憶することができる。記憶される駆動信号情報は、腐食孔の検出に基づいて一次コイルＣ１に印加された信号の振幅特性、形状、および周波数を含むことができる。
【００３８】
図１Ａは、別個の参照データ記憶媒体１１４および信号ログ記憶媒体１１６を示すが、両記憶媒体（すなわち、１１４および１１６）は、信号処理装置１１２内で一体化されてもよい。
【００３９】
図１Ｂは、本発明の一実施形態による、検査対象の表面１２０に対するＥＣプローブ検出ヘッド１２６の位置を示す。図では、一次コイル装置Ｃ１は、測定コイルＣ２、Ｃ３（図１Ｂには図示せず）と共に、プローブ検出ヘッド１２６内に位置する。動作時には、プローブ検出ヘッド１２６は、検査対象の表面１２０（たとえば、Ｒ１ロータブレード）に接触可能にあてがわれる。コイルＣ１と表面１２０の間の距離はリフトオフと呼ばれ、コイルの相互インダクタンスに影響を及ぼす。図１Ｂに示されている例では、リフトオフは、０．２〜０．４ミリメートル（ｍｍ）の範囲内とすることができる。コイル端１２８と表面１２０の間の距離は、約０．２ｍｍとすることができる。さらに、プローブ検出ヘッド１２６の外部表面１３０は、約０．２ｍｍの厚さを有する追加の保護層（図示せず）（たとえば、０．２ｍｍのＰＴＦＥ接着テープ）を備えることができる。
【００４０】
図２Ａ〜２Ｃは、本発明の一実施形態による、検査対象のガスタービンシステムロータブレードに対するＥＣプローブ装置２０２の機械的構造および相対配置を示す。図２Ａに示されているように、ＥＣプローブ装置２０２は、プローブ検出ヘッド２０４と、プローブステム２０６と、プローブガイド２０８または延長ハンドルとを備える。図２Ａでは、例示の過程の助けとするために、ロータブレード２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃに対するプローブ装置２０２のサイズが誇張されている。たとえば、各ロータブレードのフィレット区間２１４の長さに対するプローブヘッド２０４の長さは、約１／６である。プローブガイド２０８の長さは、３０センチメートル（ｃｍ）の領域内とすることができ、一方、プローブステムは、約５ｃｍの長さを有することができる。
【００４１】
プローブガイド２０８の軸は、プローブステム２０６の軸に対して実質的に垂直とすることができ、それにより、プローブガイド２０８は、プローブヘッド２０４とロータブレード２１０ａのフィレット区間２１４との間に物理的な接触が確立されるようにプローブ装置２０２を操作して測定位置に入れるのを容易にする。これはまた、図２Ｂに示されている領域２０５の拡大図を用いて例示されている。
【００４２】
図２Ｂに示されているように、ロータブレード２１０ａのフィレット領域２１４は、プラットフォーム２２４とエアフォイル２２６の間に位置する領域である。ロータブレードのフィレット領域は、述べられている本発明の実施形態に従って点食を検出する際に特に重要なものである。点食検出中には、プローブヘッド２０４が、フィレット２１４の長さに沿って、フィレット縁部２１８ａとフィレット縁部２１８ｂの間で、Ｚ方向で接触可能に摺動するように操作される。この摺動運動中には、プローブステム２０６の軸と水平面との間の角度が、比較的一定に保たれる。プローブヘッド２０４は、フィレット２１４の長さに沿って、複数回、接触可能に摺動するように操作される。プローブステム２０６は、毎回、プローブステム２０６の軸と水平面との間で新しい角度を形成するために、ＸＹ平面内で回転される。角度を変更することによって、一次コイル装置Ｃ１は、フィレット２１４の異なる領域内で一次磁場（Ｂ１）を誘導する。フィレット２１４の長さに沿って、異なる角度で、プローブヘッド２０４を接触可能に摺動することにより、フィレット領域全体をカバーする腐食検出測定が容易になる。
【００４３】
プローブステム２０６におけるこの角度変更が、図２Ｃに示されているロータブレード２１０ａの断面図に示されている。図２Ｃに示されている例によれば、腐食検出中には、プローブステム２０６の軸と水平面２３０との間で３つの角度を形成するように、プローブステムがＸＹ平面内で回転される。より具体的には、最初に、プローブヘッド２０４は、フィレット２１４の長さに沿って、２３２によって規定されているように１５度の角度で、接触可能に摺動するように操作される。次に、プローブヘッド２０４は、２回目に、フィレット２１４の長さに沿って、２３４によって規定されているように４５度の角度で、接触可能に摺動するように操作される。最後に、３回目かつ最後に、プローブヘッド２０４は、フィレット２１４の長さに沿って、２３６によって規定されているように７５度の角度で、接触可能に摺動するように操作される。
【００４４】
検出測定中に使用される摺動および角度の数は、変えることができる。しかし、ひとたび腐食孔が検出されると、プローブヘッド２０４は、その特定の腐食によって影響を受けた領域に接触するように操作される。腐食によって影響を受けた領域内に入った後で、フィレット２１４のその特定の区間内に他の腐食孔もまた存在するかどうか判定するために、プローブステム２０６の軸と水平面２３０との間の角度を変えることができる。
【００４５】
図３は、本発明の一実施形態によるＥＣプローブ装置３０４と協働で使用される撮像装置３０２を示す。撮像装置３０２（たとえば、ビデオカメラ）は、検査対象のロータブレード３１２のフィレット部分３１０の向上された視界を装置３０４のユーザに提供するために、プローブ装置３０４のプローブ検出ヘッド３０６に近接して位置することができる。取り込まれた画像は、ハンドヘルド型または可搬型のビデオモニタ３１４上でユーザに対して表示させることができる。
【００４６】
図４は、本発明の一実施形態による、参照データ記憶媒体１１４内に記憶される参照データを生成する際に使用される較正ブロック４０２の写真を示す。較正ブロックは、放電加工（ＥＤＭ）を使用してサンプルフィレット表面３１０上に形成される複数の予め生成された点食領域４０４、４０６、４０８を含む。図の例は、ＥＤＭを使用してサンプルフィレット表面３１０上に正確に形成された異なる直径および深さをそれぞれが有するいくつかの予め生成された点食領域４０４、４０６、４０８を示す。予め生成された腐食孔４０４は、０．２５ｍｍの直径、および０．２５ｍｍの深さを含む。予め生成された腐食孔４０６は、０．５０ｍｍの直径、および０．５０ｍｍの深さを含む。また、予め生成された腐食孔４０８は、０．７５ｍｍの直径、および０．７５ｍｍの深さを含む。４１４で規定されているように、予め生成された腐食孔４０６の拡大図が提供されている。
【００４７】
装置１００（図１）などＥＣプローブ装置が、予め生成された点食領域４０４、４０６、４０８上で腐食孔測定を行うと、各測定により、予め生成された点食領域４０４、４０６、４０８のそれぞれに対応する特定の信号振幅が生成されることになる。したがって、各振幅は、既知の幾何形状を有する特定の腐食孔と相関される。これらの信号振幅、およびそれらの対応する幾何形状は、記憶されている参照データの少なくともいくつかを形成することができる。このようにして、フィールドテスト中に生成される信号振幅を、点食の存在を判定するために参照データと相関させることができる。任意選択で、任意の検出された腐食孔の近似的な幾何形状をも提供することができる。
【００４８】
図５は、本発明の一実施形態によるＥＣプローブ装置１００（図１）に関する動作流れ図５００を示す。流れ図５００については、図１および図２を用いて述べる。ステップ５０２では、ガスタービンの圧縮機口（すなわち、ベルマウス）の前面で吸気プレナム内の開口を使用して、インレットガイドベーン（ＩＧＶ）、およびＩＧＶのすぐ後ろに位置するＲ１ロータブレードに、ユーザがアクセスする。
【００４９】
ステップ５０４では、検査対象のＲ１ロータブレードのフィレット区間と実質的に同じまたはそれ未満である曲率半径を有するプローブ検出ヘッドが選択される。たとえば、プローブ検出ヘッド２０４（図２Ｂ）の半径Ｒ（図２Ｂ）は、フィレット区間２１４（図２Ｂ）の曲率半径よりわずかに小さくなるように設計されている。
【００５０】
ステップ５０６では、プローブヘッド２０４がフィレット２１４の第１のフィレット縁部２１８ａ（図２Ｂ）にあてがわれる。次いで、ステップ５０８では、プローブステム２０６（図２Ｂ）と水平面２３０（図２Ｃ）との間の角度が、たとえば２３２（図２Ｃ）によって規定されているように約１５度の比較的一定の値で設定される。
【００５１】
ステップ５１０では、プローブヘッド２０４内の駆動コイルＣ１（図１Ａ）が、フィレット２１４の第１の縁部２１８ａ（図２Ｂ）に対応する領域に一次磁場を印加する。プローブヘッド２０４内の測定コイルＣ２、Ｃ３（図１Ａ）を使用して、フィレット２１４の第１の縁部２１８ａ（図２Ｂ）領域の導電性表面内に誘導される電流に基づいて、第２の磁場が検出される（ステップ５１２）。コイルＣ２、Ｃ３によって受け取られた第２の磁場に基づいて、振幅信号を、差動増幅器１０８（図１Ａ）および信号処理装置１１２（図１Ａ）によって、検出された腐食孔に基づいて生成および処理することができる。
【００５２】
ステップ５１６では、プローブヘッド２０４がフィレット２１４の第２の縁部２１８ｂ（図２Ｂ）領域に達したかどうか判定される。プローブヘッド２０４が第２の縁部２１８ｂ（図２Ｂ）領域に達した場合（ステップ５１６）（はい）、プローブステム２０６（図２Ｂ）軸と水平面２３０（図２Ｃ）との間のプローブ角度の再配置が完了したかどうか判定される（ステップ５２０）。たとえば、プローブヘッド２０４が１５度、４５度、７５度の３つの角度を使用して操作される場合、１５度、４５度、７５度の３つの角度すべてについて測定が実施されると再配置が完了となる。再配置が完了した場合（ステップ５２０）（はい）、別のＲ１ロータブレードについて動作流れ図５００のプロセスが繰り返される（ステップ５２４）。
【００５３】
再配置が完了していない場合（ステップ５２０）（いいえ）、プローブステム２０６（図２Ｂ）軸と水平面２３０（図２Ｃ）との間のプローブ角度が、次の所望の角度に変更される（ステップ５２２）。たとえば、プローブヘッド２０４が１５度、４５度、７５度の３つの角度を使用して操作され、現在の角度が１５度である場合には、４５度の角度を形成するようにプローブが次の角度設定へ操作される。次いで、ステップ５２２の後で、プロセスステップ５０６、５０８、５１０、５１２、５１４、５１６が繰り返される。
【００５４】
ステップ５１６で「いいえ」であり、プローブヘッド２０４が第２の縁部２１８ｂ（図２Ｂ）領域に達していない場合、プローブヘッド２０４は、フィレット２１４のＺ軸（図２Ｂ）方向に沿って摺動することにより、フィレット２１４の別の区間にあてがわれる（ステップ５１８）。ステップ５１８の後で、プロセスステップ５１０、５１２、５１４、５１６が繰り返される。
【００５５】
図６は、本発明の一実施形態による、腐食孔を検出する際にＥＣプローブ装置１００（図１Ａ）によって実施される信号処理についての動作流れ図６００を示す。ステップ６０２では、正味の磁場が測定コイルＣ２（図１Ａ）によって検出される。同様に、ステップ６０４では、正味の磁場が測定コイルＣ３（図１Ａ）によっても検出される。正味の磁場は、コイルＣ１（図１Ａ）によって生成される一次磁場と、フィレット２１４（図１Ｂ）の導電性表面内で誘導される渦電流によって生成される磁場との相互作用の関数である。
【００５６】
ステップ６０６では、測定コイルＣ２と測定コイルＣ３の間で異なる正味の磁場が経験されたとき、差動増幅器１０８（図１Ａ）が信号振幅を生成する。たとえば、測定コイルＣ２、Ｃ３が腐食孔のないフィレット２１４の表面から正味の磁場を受け取っている場合、両測定コイル内で誘導される電流の大きさは、実質的に同じになる。したがって、差動増幅器１０８は、振幅の増大を示す信号を生成しない。しかし、腐食孔があるフィレット２１４の領域から測定コイルＣ２が正味の磁場を受け取った場合、その腐食孔がその領域内の渦電流の流れを乱すことになり、その結果、コイルＣ２によって検出される正味の磁場が、コイルＣ３によって検出される正味の磁場に対して変化する。これらの条件下では、差動増幅器１０８は、振幅の増大を示す信号を生成することになる。
【００５７】
ステップ６０８では、差動増幅器１０８によって生成される信号が所定の閾値を超えるかどうか判定される。この閾値検出は、信号処理装置１１２内で実施される。差動増幅器１０８によって生成された信号が所定の閾値を超えない場合（いいえ）、プロセスステップ６０２、６０４、６０６が繰り返される。差動増幅器１０８によって生成された信号が所定の閾値を超える場合（ステップ６０８）（はい）、追加の信号処理（たとえば、デジタルフィルタリング、等化など）を信号処理装置１１２内で実施することができる（ステップ６１０）。
【００５８】
ステップ６１２では、信号処理装置１１２が、記憶された参照データを使用するために参照データ記憶媒体１１４にアクセスする。前述のように、記憶された参照データは、様々な予め生成された腐食孔に対応する、予め測定された振幅値を含むことができる。アクセスした参照データを使用して、信号処理装置１１２は、差動増幅器１０８によって生成された検出振幅信号を、アクセスした参照データの予め測定された振幅値の１つと相関させる（ステップ６１４）。
【００５９】
相関された、予め測定された振幅値に基づいて、検出された腐食孔に関連するデータ情報（たとえば、腐食孔の幾何形状）に、信号処理装置１１２を使用して参照データ記憶媒体１１４からアクセスすることもできる（ステップ６１６）。次いで、検出された腐食孔に関連するデータ情報（たとえば、タイムスタンプデータ、孔の幾何形状データなど）を、信号処理装置１１２によってデータログ記憶媒体１１６内に記録することができる（ステップ６１８）。
【００６０】
図７は、本発明の一実施形態によるＥＣプローブ装置１００（図１Ａ）などＥＣプローブ装置の動作パラメータを決定することに関連する実験性能データを示す。グラフ７０２は、１００〜６００ｋＨｚの周波数範囲にわたって動作されるＥＣプローブによって実施された測定の繰返し精度を示す。この周波数範囲は、評価対象のＥＣプローブの一次コイルを駆動するために使用される周波数に当てはまる。図では、３００〜４００ｋＨｚの範囲内の周波数が、比較的同じ測定繰返し精度（たとえば、検出された振幅値）をもたらすことが望ましい。
【００６１】
グラフ７０４は、１００〜６００ｋＨｚの周波数範囲にわたる検出信号振幅に関連する標準偏差の測度を示す。図では、やはり３００〜４００ｋＨｚの範囲内の周波数が、ＥＣプローブによって検出された振幅値について比較的一定の標準偏差をもたらす。
【００６２】
グラフ７０６は、１００〜６００ｋＨｚの周波数範囲にわたる検出信号振幅に関連する信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比の測度を示す。図では、ＥＣプローブによって検出された振幅値に関連して、やはり３００〜４００ｋＨｚの範囲内の周波数が最も高いＳ／Ｎ比を示す。したがって、そのような実験評価を使用して、動作周波数の好適な範囲（たとえば、３００〜４００ｋＨｚ）を、特定のＥＣプローブ装置に対して決定することができる。
【００６３】
フィレット区間の広い表面積にわたって測定を行うために、いくつかのＥＣプローブ装置を単一のユニットに組み込むことが可能である。そのような構成では、多チャネルＥＣプローブ装置を提供することができ、各チャネルが測定データにアクセスする。たとえば、３チャネル装置を使用することができる。そのような例が図８に示されている。一実施形態によれば、多チャネルＥＣプローブ装置８００が３つの離散的なプローブ装置８０２を含むことができ、離散的なプローブ装置８０２は、それぞれのプローブ検出ヘッドが、互いに結合され、長手方向に細長いプローブヘッド８０４を形成するように構成されている。各離散的なプローブ装置８０２は、単一のチャネルを構成し、たとえばＥＣプローブ装置１００（図１Ａ）と同じ設計を備えることができる。他の実施形態によれば、多チャネルＥＣプローブ装置８１０が、複数のコイルシステム８１４ａ〜８１４ｎを組み込む単一のプローブヘッド８１２を備えることができ、各コイルシステムは、たとえばコイルシステム１０４（図１Ａ）と同じ構成を含むことができる。多チャネルＥＣプローブ装置８１０のステム８２０は、各コイルシステム８１４ａ〜８１４ｎから受信信号を順次読み取る信号マルチプレクサ（図示せず）を収容することができる。受信信号の処理は、個々の処理装置（たとえば、装置１１２、図１Ａ）、または複数の処理装置（たとえば、複数の装置１１２、図１Ａ）を組み込む並列処理手法を使用して実施することができる。多チャネルにアクセスしそれらを処理する際に、多数の様々な処理アーキテクチャを使用することができることを理解されたい。
【００６４】
本発明について、その特定の実施形態に関連して例示し述べたが、これらの実施形態は、本発明の原理を例示するものにすぎず、それだけに限る、または他の形で実施形態を限定するものではない。したがって、本発明の例示的な実施形態についての上記の説明、ならびにその様々な例示的な修正形態および特徴によって、多数の具体性（ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｉｅｓ）がもたらされるが、これらの実施可能な詳細は、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきでなく、また、本発明は、この範囲から逸脱することなしに、またその付随する利点を損なうことなしに、多数の修正、適応、変形、省略、追加、および均等な実装が可能であることを、当業者なら容易に理解するであろう。たとえば、プロセスそれら自体に必要な、またはそれら固有の程度を除いて、図を含めて本開示に記載されている方法またはプロセスのステップまたは段階に対して特定の順序は暗示されていない。多くの場合、プロセスステップの順序は変わる可能性があり、述べられている方法の目的、作用、または趣旨を変えることなしに、様々な例示的なステップを組み合わせ、変更し、または省略することができる。さらに、用語および表現は、説明の用語として使用されており、限定する用語ではないことに留意されたい。用語および表現を、示されている、または述べられている特徴の均等物、またはその一部分を除外するために使用する意図はない。さらに、本発明は、本明細書に記載されている、もしくは他の形で本開示に鑑みて理解される、および／またはそのいくつかの実施形態で実現することができる利点の１つまたは複数を必ずしももたらすことなしに実施することができる。したがって、本発明は、開示されている実施形態に限定されず、以下の特許請求の範囲に従って定義すべきであることが意図されている。
【符号の説明】
【００６５】
Ｂ１ 一次磁場
Ｂ２ 渦電流磁場
Ｃ１ コイル
Ｃ２ コイル装置
Ｃ３ コイル装置
１００ ＥＣプローブ装置
１０２ 一次コイルドライバ
１０４ コイルシステム
１０６ａ バンドパス（ＢＰ）フィルタ
１０６ｂ バンドパス（ＢＰ）フィルタ
１０８ 差動増幅器
１１０ アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
１１２ 信号処理装置
１１４ 参照データ記憶媒体
１１６ データログ記憶媒体
１１８ 検出インジケータ
１２０ 表面
１２２ 表面
１２６ ＥＣプローブ検出ヘッド
１２８ コイル端
１３０ 外部表面
２０２ ＥＣプローブ装置
２０４ プローブ検出ヘッド
２０６ プローブステム
２０８ プローブガイド
２１０ａ ロータブレード
２１０ｂ ロータブレード
２１０ｃ ロータブレード
２１４ フィレット区間
２１８ａ フィレット縁部
２１８ｂ フィレット縁部
２２４ プラットフォーム
２２６ エアフォイル
２３０ 水平面
３０２ 撮像装置
３０４ プローブ装置
３０６ プローブ検出ヘッド
３１４ ビデオモニタ
４０２ 較正ブロック
３１０ サンプルフィレット表面
４０４ 予め生成された点食領域
４０６ 予め生成された点食領域
４０８ 予め生成された点食領域
８００ 多チャネルＥＣプローブ装置
８０２ 離散的なプローブ装置
８０４ プローブヘッド
８１０ 多チャネルＥＣプローブ装置
８１２ プローブヘッド
８１４ａ〜８１４ｎ コイルシステム
８２０ ステム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にガスタービンシステム内の腐食を検出することに関し、より詳細には、ガスタービン圧縮機ブレード内の点食を原位置で検出するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯ2放出の少ない燃料として、天然ガスが大きく世界中に拡大している。ガス田と消費者市場の間の距離や地形によりパイプライン輸送ができないとき、液化によりガスを、たとえばその自由体積の１／６００に縮小することができる。液化天然ガス（ＬＮＧ）プラントで、低温熱交換器内で精製天然ガスを液化し、それにより精製液化天然ガスをタンクに貯蔵してから、ＬＮＧプラントと消費者地域の間で輸送するために設計されたタンカに船積みすることができる。消費者地域では、ＬＮＧ製品がＬＮＧ受入ターミナル内で船下ろしされ、パイプライン圧力にまで汲み上げられ、購入者の天然ガスパイプライングリッド内に供給するために再度ガス化される。
【０００３】
したがって、これらの増大する需要に応えて、ＬＮＧプラントのサイズは、過去数十年にわたってかなり大きくなった。これはＬＮＧ生産コストを下げるのに貢献し、同時に、ＬＮＧ市場の競争を増大している。たとえば、１９８０年代には、年間、蒸気で（ｐｅｒ ｓｔｅａｍ）２〜３百万トンの生産が一般に行われていた。現行のユニットは、年間４〜５百万トンを生産し、エンジニアリング会社は、現在（すなわち、２００９年）、年間７〜８百万トン程度のユニット能力を有するプラントを計画中である。
【０００４】
ＬＮＧプラントでは、たとえばガスタービンを使用し、天然ガスを液化する責任を担う低温熱交換器内で使用される冷凍圧縮機を駆動することが、一般に行われている。したがって、産出量は、確実なプラント運転、特にガスタービンの信頼性に密接に関連する可能性がある。ガスタービンシステムの確実な運転は、多数の様々な故障原因によって損なわれるおそれがある。以下の各段落で述べるように、１つのそのような原因は、ガスタービンのターボ圧縮機のインレットガイドベーン（ＩＧＶ）およびロータブレード上の腐食の悪影響である。
【０００５】
ＬＮＧプラントは、一般に、海洋沿岸環境に位置し、これらの環境では、塩化物および硫化物など腐食性成分が大気中に広がっている。塩化物は海に近いことにより生じ、一方、硫化物は、ＬＮＧプラントのガスフレアによって生成される。ガスタービンの空気ろ過システムは、適正な設計および保守を共に必要とする。というのは、特に空気ろ過システムが、ガスタービンシステムの燃焼区間内に入る空気を浄化することによってプラント全体の運転の成功および信頼性に対する鍵をもたらすからである。確実かつ効果的な空気ろ過を維持しようとする試みにもかかわらず、ガスタービンの軸方向圧縮機ブレード（たとえば、ＩＧＶおよびＲ１ロータブレード）などガスタービンシステムの様々な段内に、塩化物および硫化物など腐食性成分が存在することは避けられない。これらの成分（すなわち、塩化物および硫化物）は、たとえば、点食を引き起こすことによってガスタービンのＩＧＶおよび第１段（Ｒ１）ロータブレードの材料構造を腐食させるおそれがあり、点食は、検出されない場合、最終的にブレード内で割れの始まりおよび伝播に通じる。そのような割れの結果、ガスタービンのＩＧＶおよびＲ１ロータブレードの１つまたは複数が破損し、したがって最終的なガスタービンの故障停止を引き起こす。
【０００６】
これらの故障停止は、非常にコストがかかる。通常、ＬＮＧプラントの生産機械／機器には冗長性なし（ｚｅｒｏ−ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）が関連付けられている。所与のガスタービントレイン内において、１つのガスタービンの故障停止は、トレイン全体の故障停止、または少なくともＬＮＧ生産速度の著しい低下を引き起こす可能性がある。その結果、ＬＮＧの出荷もまた延期される可能性があり、特定のプラントサイズや生産計画に応じて２〜７百万ドル／日の範囲で推定される得る追加のコストおよび／または利益逸失を生じる。そのため、点食によって生じるものなど、あらゆる壊損を回避すべきである。というのは、７〜１０日間という故障停止が、システムを動作状態に復元するための予想される期間だからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，４５２，３８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、検出されなかった故障状態の結果としてのガスタービン故障停止状況を回避するために、ガスタービンシステム（たとえば、ケーシング）を分解する必要なしにＬＮＧガスタービンシステム内において原位置で腐食を検出することが有利となろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の様々な実施形態が、タービンブレード内の点食を検出するための方法および装置を提供する。少なくとも１つの実施形態によれば、ガスタービンシステムの１つまたは複数のブレード内の腐食を検出するための腐食検出装置（たとえば、ＥＣプローブ装置）であって、ガスタービンブレードのフィレット区間の表面幾何形状と一致する形状を有し、点食を検出するためにフィレット区間の軸方向長さに沿って移動するように動作可能な検出ヘッドを備える。検出ヘッド内に位置する少なくとも１つのコイル装置が、検出ヘッドと接触するフィレットの領域内で第１の磁場を誘導する。受信機装置が、第１の磁場にさらされたフィレットの領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出するように適合され、第２の磁場は、第１の磁場によってその領域内に誘導された電流によって生成される。次いで、信号処理装置が、検出信号を処理して、検出信号の対応する振幅をその領域内の点食の存在と相関させ、その結果、ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定される。
【００１０】
一態様によれば、少なくとも１つのコイル装置が、検出ヘッドと接触するフィレットの領域内で第１の磁場をそれぞれが誘導するように動作可能な、検出ヘッド内に位置する複数のコイル装置を備え、検出信号が、第２の磁場に対応する複数の信号を含む。信号処理装置は、複数の検出信号を処理して、検出信号の対応する振幅をその領域内の点食の存在と相関させるように動作可能であり、処理後の複数の検出信号のそれぞれが、複数のコイル装置の、それぞれの１つのコイル装置に関連付けられた信号チャネルに対応し、それにより点食の多チャネル検出を可能にする。
【００１１】
他の態様によれば、少なくとも１つのコイル装置は、（ａ）第１の磁場を生成するように動作可能な第１のコイルと、（ｂ）第２の磁場を受け取るように動作可能な少なくとも１つの他のコイルとを含む別個のコイルを備える。
【００１２】
一態様によれば、受信機装置は、（ａ）第２の磁場からそれぞれ第１の受信信号および第２の受信信号を生成するように動作可能な第１のコイル装置および第２のコイル装置と、（ｂ）それぞれ第１のコイル装置および第２のコイル装置に結合され、それぞれ第１の受信信号および第２の受信信号をろ波するように動作可能である第１のバンドパスフィルタ装置および第２のバンドパスフィルタ装置と、（ｃ）第１のバンドパスフィルタ装置および第２のバンドパスフィルタ装置に結合され、ろ波された第１の受信信号およびろ波された第２の受信信号を差動増幅し検出信号を生成するように動作可能である差動増幅器装置とを含むことができる。
【００１３】
他の態様によれば、検出ヘッドは、フィレットの曲率半径に対応する半径を含む実質的に円筒形の形状、またはフィレットに対応する曲率半径未満である半径を含む実質的に円筒形の形状を含むことができる。
【００１４】
他の態様によれば、検出装置は、検出ヘッドに結合されたハンドル区間をさらに含み、ハンドル区間は可撓性部分を含み、可撓性部分は、第１段Ｒ１ロータブレードの前面に位置する複数のインレットガイドベーン間で可撓性部分および検出ヘッドを操作することに基づいて、検出ヘッドと複数のＲ１ロータブレードの１つのＲ１ロータブレードのフィレット区間との間の接触を可能にすることによって、検出ヘッドを測定位置に移動するように動作可能である。
【００１５】
他の態様によれば、検出装置は、ハンドル区間に結合されたビデオカメラをさらに含み、ビデオカメラは、検出ヘッドに近接して位置し、オペレータが検出ヘッドを測定位置に移動するのを助けるように動作可能である。
【００１６】
他の態様によれば、検出装置は、少なくとも１つのコイル装置に印加される駆動信号を生成するように動作可能なドライバ装置をさらに含み、ドライバ装置は、駆動信号の少なくとも１つの特性（たとえば、振幅、周波数など）を操作して、指定された閾値を超える検出信号に関連付けられた信号対雑音比を生成する。
【００１７】
他の態様によれば、信号処理装置はデジタル信号処理（ＤＳＰ）装置を含み、ＤＳＰは、（ａ）検出信号振幅をデジタル化するように動作可能なアナログ−デジタル変換器と、（ｂ）検出信号に対応する振幅、および検出された腐食孔に対応する他の記憶された検出信号振幅に基づいて、検出信号に対応する振幅を他の記憶された検出信号振幅と共に記憶するように動作可能な第１の記憶領域と、（ｃ）ガスタービンブレードのサンプルフィレット表面上に作成された、複数の予め生成された点食領域に関連付けられた参照データを記憶するように動作可能な第２の記憶領域と、（ｄ）フィレット区間内の点食の存在を判定するために、検出信号に対応する振幅を、記憶された参照データと比較するように動作可能なプロセッサセクションとを備える。
【００１８】
他の態様によれば、第１の記憶領域は、フィレット区間内の点食の存在の判定間の時間間隔を計算するために、検出信号に対応する振幅と他の記憶された検出信号振幅とに追加されるタイムスタンプ情報を含む。また、第１の記憶領域は、記憶された検出信号振幅と他の記憶された検出信号振幅に追加される駆動信号情報を含むことができる。
【００１９】
他の実施形態によれば、ガスタービンシステムの１つまたは複数のブレード内の腐食を検出するためのプローブ装置が、（ａ）ガスタービンブレードのフィレット区間の表面幾何形状と一致する形状を有し、点食を検出するためにフィレット区間に沿って移動するように動作可能な検出ヘッドと、（ｂ）検出ヘッド内に位置し、検出ヘッドと接触するフィレットの領域内で第１の磁場を誘導するように動作可能な少なくとも１つのトランスデューサ装置と、（ｃ）第１の磁場にさらされたフィレットのその領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出するように動作可能な受信機装置であって、第２の磁場が、第１の磁場によってその領域内に誘導された電流によって生成される、受信機装置と、（ｄ）検出信号を処理して、検出信号の対応する振幅をその領域内の点食の存在と相関させるように動作可能な信号処理装置とを含み、ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定される。
【００２０】
他の実施形態によれば、ガスタービンシステムの１つまたは複数のブレード内の腐食を検出するためのプローブ装置が、（ａ）ガスタービンブレードのフィレット区間の表面幾何形状と一致する形状を有し、点食を検出するためにフィレット区間に沿って移動するように動作可能な検出ヘッドと、（ｂ）検出ヘッド内に位置し、検出ヘッドと接触するフィレットの領域内で第１の磁場を誘導し、かつ第１の磁場にさらされたフィレットの領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出するように動作可能なトランシーバ装置であって、第２の磁場が、第１の磁場によってその領域内に誘導された電流によって生成される、トランシーバ装置と、（ｄ）検出信号を処理して、検出信号の対応する振幅をその領域内の点食の存在と相関させるように動作可能な信号処理装置とを含み、ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定される。
【００２１】
一態様によれば、トランシーバ装置は、（ａ）第１の磁場を生成するように動作可能な送信機と、（ｂ）第２の磁場を受け取り、検出信号振幅を生成するように動作可能な受信機とを含むことができる。送信機は、第１のコイル装置と、第１のコイル装置に電気駆動信号を印加するように動作可能なコイルドライバとを含むことができる。受信機は、第２のコイル装置と、第３のコイル装置と、第２のコイル装置および第３のコイル装置に結合され、第２のコイル装置および第３のコイル装置から受け取られたそれぞれ第２の信号および第３の信号を差動増幅するように動作可能であり、検出信号を生成する差動増幅とを含むことができる。
【００２２】
少なくとも１つの他の実施形態によれば、ガスタービンシステムの１つまたは複数のブレード内の腐食を検出する方法が提供される。この方法は、ガスタービンブレードのフィレット区間の軸方向長さに沿って、フィレット区間の表面幾何形状と一致するように検出することによって点食を検出すること、および腐食の検出中に、フィレットの領域内で第１の磁場を誘導することを含む。誘導された第１の磁場にさらされたフィレットの領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号が検出され、第２の磁場は、誘導された第１の磁場によってその領域内に誘導された電流によって生成される。次いで、検出信号は、検出信号の対応する振幅をその領域内の点食の存在と相関させることによって処理される。したがって、ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定される。
【００２３】
少なくとも１つの態様によれば、表面幾何形状と一致するように検出することは、フィレット区間に関連する曲率半径と実質的に同じまたはそれ未満である半径を含む円筒形の形状を有するプローブヘッドを使用することを含む。
【００２４】
少なくとも１つの他の実施形態によれば、点食検出ユニットが複数のプローブ装置を備え、各プローブ装置は、（ａ）ガスタービンブレードのフィレット区間の表面幾何形状と一致する形状を有し、点食を検出するためにフィレット区間の軸方向長さに沿って移動するように動作可能な検出ヘッドと、（ｂ）検出ヘッド内に位置し、検出ヘッドと接触するフィレットの領域内で第１の磁場を誘導するように動作可能な少なくとも１つのコイル装置と、（ｃ）第１の磁場にさらされたフィレットのその領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出するように動作可能な受信機装置であって、第２の磁場が、第１の磁場によってその領域内に誘導された電流によって生成される、受信機装置と、（ｄ）検出信号を処理して、検出信号の対応する振幅をその領域内の点食の存在と相関させるように動作可能な信号処理装置とを含み、ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定され、複数のプローブ装置の各信号処理装置によって検出信号が処理された結果が、対応するチャネル上で出力される。
【００２５】
前述の簡単な説明、および以下の詳細な説明は、例示的なもの、本発明の説明に役立つものであるが、本発明を限定するもの、または本発明によって実現することができる利点を制限するものではないことが、当業者には理解されよう。さらに、前述の発明の概要は、本発明のいくつかの実施形態を表すものであり、本発明の範囲内のすべての主題および実施形態を表すものでも包含するものでもないことを理解されたい。したがって、本明細書において参照され、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示しており、詳細の説明と共に、本発明の原理を説明するように働く。
【００２６】
構造および動作に共に関する本発明の態様、特徴、および利点は、様々な図全体にわたって同様の符号が同じ、または同様の部分を指定する添付の図面と共に述べる以下の説明に照らして本発明を検討したとき、理解され、より容易に明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による渦電流（ＥＣ）プローブ装置のブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態による、検査対象の表面に対するＥＣプローブヘッドの位置の図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による、検査対象のガスタービンシステムロータブレードに対するＥＣプローブ装置の機械的構造および相対配置の図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による、検査対象のガスタービンシステムロータブレードに対するＥＣプローブ装置の機械的構造および相対配置の図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態による、検査対象のガスタービンシステムロータブレードに対するＥＣプローブ装置の機械的構造および相対配置の図である。
【図３】本発明の一実施形態によるＥＣプローブ装置と協働で使用される撮像装置の図である。
【図４】本発明の一実施形態による、記憶される参照データを生成する際に使用される較正ブロック４０２の写真である。
【図５】本発明の一実施形態によるＥＣプローブ装置の動作流れ図である。
【図６】本発明の一実施形態によるＥＣプローブ装置によって実施される信号処理の動作流れ図である。
【図７】本発明の一実施形態によるＥＣプローブ装置の動作パラメータを決定することに関連する実験性能データである。
【図８】本発明の一実施形態による多チャネルＥＣプローブ装置を組み込むユニットの例の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、ガスタービンロータブレード内に見出される腐食の特徴（たとえば、点食）を検出および解析するために渦電流（ＥＣ）を使用する本発明の様々な実施形態および態様について述べる。したがって、ガスタービンロータブレードの第１段内の点食を検出するために、新規のＥＣ検出プローブおよび応用方法が提供される。ガスタービンロータブレードの第１段（すなわち、Ｒ１ロータブレード）は、一般に、より点食を起こしやすい。さらに、このプローブ装置を使用すると、第１段ロータブレード（すなわち、Ｒ１）に、ガスタービンの吸気プレナム内の開口を介してユーザが直接アクセス可能となる。
【００２９】
腐食により生成された孔（腐食孔）は、実質的に円形であることもそうでないこともあり、概して材料の表面内にくぼみを含む。これらのくぼみは非常に小さい（すなわち、典型的には１ミリメートル未満の深さおよび直径を有する）が、割れなど、より深刻な欠陥に通じる。ガスタービンのロータブレードの第１段（すなわち、Ｒ１）の場合、点食の検出により、後続の割れの始まりおよび伝播が回避され、そのような割れができると、ガスタービンの動作中にロータブレードが破損し、したがって壊損に通じる可能性がある。割れは、鋭い不連続部をもたらし、それにより割れは、ＥＣ検出機器を使用する、信号位相変化を介した従来の検出に適したものとなるが、腐食孔は、そのような鋭い不連続部を呈さない。したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、腐食孔の存在に起因する信号振幅変化を検出するために、高感度受信機設計を使用することができる。
【００３０】
図１Ａは、本発明の一実施形態によるＥＣプローブ装置１００を概略的に示す。デバイス１００は、一次コイルドライバ１０２、コイルシステム１０４、バンドパス（ＢＰ）フィルタ１０６ａ、１０６ｂ、差動増幅器１０８、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１０、信号処理装置１１２、参照データ記憶媒体１１４、データログ記憶媒体１１６、および検出インジケータ１１８（たとえば、視覚的表示、音響ブザー）を備える。ＥＣプローブ装置１００の動作については、図５および図６に示されている流れ図に関連してさらに述べる。
【００３１】
一次コイルドライバ１０２は、検査対象の材料（すなわち、ガスタービンＲ１ロータブレードのフィレット部分）の表面１２０内で渦電流を誘導するために、コイルシステム１０４に交番駆動信号（たとえば、正弦波信号、パルス信号、ランプ信号など）を送る電気信号源を含む。コイルシステム１０４は、拡大底面図１２２に示されているように、３つのコイル装置を含むことができる。１２２で示されているように、コイルＣ１は、表面１２０内に誘導される一次磁場（Ｂ１）を生成するように動作可能な一次コイル装置であり、これにより、表面１２２内で渦電流が生成される。コイル装置Ｃ２、Ｃ３は、表面１２２からの生成された一次磁場（Ｂ１）と生成された渦電流磁場（Ｂ２）との相互作用で構成される正味の磁場を受け取るために使用される測定コイルである。前述のように、腐食孔の存在に起因する信号振幅変化を検出するために、高感度受信機設計を使用することができる。１つのそのような設計の考慮すべき点が、これらの測定コイル（すなわち、Ｃ２、Ｃ３）に当てはまる。これらのコイルは、点食によって引き起こされるくぼみの幾何形状と比較可能な幾何形状（たとえば、直径）を有するコイル直径を呈するべきである。たとえば、１．６ｍｍのコイル直径を使用し、０．２５ｍｍ、０．５０ｍｍ、０．７５ｍｍの直径、およびそれぞれ０．２５ｍｍ、０．５０ｍｍ、０．７５ｍｍの深さを有する腐食孔を検出することができる。
【００３２】
各測定コイル装置Ｃ２、Ｃ３は、それぞれＢＰフィルタ１０６ａ、１０６ｂの入力に結合される。ＢＰフィルタ１０６ａ、１０６ｂは、望ましくないアーチファクトの中でもとりわけ、たとえば装置がハンドヘルド装置として使用されるときＥＣプローブ装置１００を測定領域に対して物理的に操作する結果として発生し得る高周波ノイズおよび低周波信号変動などの信号を低減する、またはなくするように働く。さらに、ＢＰフィルタ１０６ａ、１０６ｂはまた、それぞれコイル装置Ｃ２、Ｃ３によって受け取られる信号の信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比を向上させる。１２２で示されているコイル装置Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の構成は、可能なコイル構成の多数の様々な種類の一例である。たとえば、別の構成は、（中央に位置する）駆動コイルＣ１の両側にある位置決め測定コイル装置Ｃ２、Ｃ３を含むことができる。別の例によれば、コイルＣ１など単一のコイルを使用し、一次磁場（Ｂ１）を生成し、一次磁場（Ｂ１）によって誘導される渦電流の結果として生成される正味の磁場（Ｂ２）を受け取ることができる。
【００３３】
ＢＰフィルタ１０６ａ、１０６ｂからの出力が、差動増幅器１０８の差動入力に結合される。欠陥が表面１２２上に存在しないとき、差動増幅器１０８の差動入力にてＢＰフィルタ１０６ａ、１０６ｂから受け取られるろ波済みの入力は、実質的に同じである。したがって、差動増幅器１０８は、ゼロに近い、低い信号振幅の出力電圧を生成する。あるいは、欠陥が表面１２２上に存在する場合、差動増幅器１０８の差動入力にてＢＰフィルタ１０６ａ、１０６ｂから受け取られるろ波済みの入力は、同じでない。したがって、差動増幅器１０８は、増大された出力電圧を生成する。測定コイル装置の１つ（すなわち、Ｃ２またはＣ３）が、（腐食による）孔のある領域の上を移動すると、このコイル（たとえば、Ｃ２）のリアクタンス成分が他方のコイル（たとえば、Ｃ３）に比べて変化する。これは、差動増幅器１０８に印加される信号電流の差動変化、したがって出力電圧の増大を引き起こす。
【００３４】
生成される出力信号の振幅は、それだけには限らないが孔の幾何形状（たとえば、０．３×０．４５ミリメートル）、孔によって引き起こされる渦電流誘導磁場の変化に対する測定コイルの感度、および一次コイルドライバ１０２に関連する電気駆動パラメータ（たとえば、一次コイルを駆動する信号の波形、振幅、および周波数）の最適化など、いくつかの要因に依存する可能性がある。生成された出力信号は、信号処理装置１１２で処理される前に、Ａ／Ｄ変換器１１０によってアナログ形式からデジタル形式に変換することができる。あるいは、アナログ−デジタル変換は、Ａ／Ｄ変換器１１０など別個の装置を必要とすることなしに信号処理装置１１２内で行われてもよい。
【００３５】
信号処理装置１１２は、差動増幅器１０８から出力される、デジタル化された振幅信号に対して様々な処理を加える。たとえば、信号処理装置１１２は、検出された振幅が腐食孔の検出によって引き起こされた振幅信号を構成するかどうか判定するために、閾値検出を実施することができる。また、信号処理装置１１２は、受け取られた振幅信号を、参照データ記憶媒体１１４内に入力されている既存の参照データ（たとえば、様々なデジタル化された振幅値）と相関させるために、参照データ記憶媒体１１４からの参照データにアクセスする。参照データ記憶媒体１１４内で見出される各参照データエントリは、任意選択で、特定の幾何形状および／または寸法を有する腐食孔に関連する情報を提供してもよい。あるいは、アクセスされる参照データは、幾何形状および／または寸法情報を提供することなしに、受け取られた振幅（すなわち、デジタル化）信号と、参照データ記憶媒体１１４内に入力されている様々な振幅（すなわち、デジタル化）値との振幅相関の度合いに基づいて、腐食孔の有無を確認してもよい。さらに腐食孔の検出の助けとするために、デジタルフィルタリングおよび等化など、追加のデジタル信号処理（ＤＳＰ）をも、受け取られた振幅信号に対して実施することができる。
【００３６】
検出インジケータ１１８は、ひとたび腐食孔が検出されたと判定されると、プローブ装置１００のユーザの注意を喚起する。検出インジケータ１１８は、発光装置（たとえば、ＬＥＤ）など視覚的インジケータおよび／またはブザーなど音響インジケータを含むことができる。
【００３７】
信号ログ記憶媒体１１６は、検出された各腐食孔に関連するデータ情報を記憶する。信号処理装置１１２が腐食孔の検出を確認した後で、信号処理装置１１２は、検出された振幅値をタイムスタンプ情報と共に信号ログ記憶媒体１１６内に記憶する。タイムスタンプ情報は、検出された各腐食孔に関連する日付（たとえば、年／月／日）および時間（たとえば、２４時間時計）を含むことができ、これらは、使い方の中でもとりわけ、ガスタービンロータブレード内の点食の様々な検出事象間の様々な時間間隔を計算するための手段を提供する。また、信号ログ記憶媒体１１６は、検出された振幅値のそれぞれに対応する駆動信号情報とタイムスタンプ情報とを記憶することができる。記憶される駆動信号情報は、腐食孔の検出に基づいて一次コイルＣ１に印加された信号の振幅特性、形状、および周波数を含むことができる。
【００３８】
図１Ａは、別個の参照データ記憶媒体１１４および信号ログ記憶媒体１１６を示すが、両記憶媒体（すなわち、１１４および１１６）は、信号処理装置１１２内で一体化されてもよい。
【００３９】
図１Ｂは、本発明の一実施形態による、検査対象の表面１２０に対するＥＣプローブ検出ヘッド１２６の位置を示す。図では、一次コイル装置Ｃ１は、測定コイルＣ２、Ｃ３（図１Ｂには図示せず）と共に、プローブ検出ヘッド１２６内に位置する。動作時には、プローブ検出ヘッド１２６は、検査対象の表面１２０（たとえば、Ｒ１ロータブレード）に接触可能にあてがわれる。コイルＣ１と表面１２０の間の距離はリフトオフと呼ばれ、コイルの相互インダクタンスに影響を及ぼす。図１Ｂに示されている例では、リフトオフは、０．２〜０．４ミリメートル（ｍｍ）の範囲内とすることができる。コイル端１２８と表面１２０の間の距離は、約０．２ｍｍとすることができる。さらに、プローブ検出ヘッド１２６の外部表面１３０は、約０．２ｍｍの厚さを有する追加の保護層（図示せず）（たとえば、０．２ｍｍのＰＴＦＥ接着テープ）を備えることができる。
【００４０】
図２Ａ〜２Ｃは、本発明の一実施形態による、検査対象のガスタービンシステムロータブレードに対するＥＣプローブ装置２０２の機械的構造および相対配置を示す。図２Ａに示されているように、ＥＣプローブ装置２０２は、プローブ検出ヘッド２０４と、プローブステム２０６と、プローブガイド２０８または延長ハンドルとを備える。図２Ａでは、例示の過程の助けとするために、ロータブレード２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃに対するプローブ装置２０２のサイズが誇張されている。たとえば、各ロータブレードのフィレット区間２１４の長さに対するプローブヘッド２０４の長さは、約１／６である。プローブガイド２０８の長さは、３０センチメートル（ｃｍ）の領域内とすることができ、一方、プローブステムは、約５ｃｍの長さを有することができる。
【００４１】
プローブガイド２０８の軸は、プローブステム２０６の軸に対して実質的に垂直とすることができ、それにより、プローブガイド２０８は、プローブヘッド２０４とロータブレード２１０ａのフィレット区間２１４との間に物理的な接触が確立されるようにプローブ装置２０２を操作して測定位置に入れるのを容易にする。これはまた、図２Ｂに示されている領域２０５の拡大図を用いて例示されている。
【００４２】
図２Ｂに示されているように、ロータブレード２１０ａのフィレット領域２１４は、プラットフォーム２２４とエアフォイル２２６の間に位置する領域である。ロータブレードのフィレット領域は、述べられている本発明の実施形態に従って点食を検出する際に特に重要なものである。点食検出中には、プローブヘッド２０４が、フィレット２１４の長さに沿って、フィレット縁部２１８ａとフィレット縁部２１８ｂの間で、Ｚ方向で接触可能に摺動するように操作される。この摺動運動中には、プローブステム２０６の軸と水平面との間の角度が、比較的一定に保たれる。プローブヘッド２０４は、フィレット２１４の長さに沿って、複数回、接触可能に摺動するように操作される。プローブステム２０６は、毎回、プローブステム２０６の軸と水平面との間で新しい角度を形成するために、ＸＹ平面内で回転される。角度を変更することによって、一次コイル装置Ｃ１は、フィレット２１４の異なる領域内で一次磁場（Ｂ１）を誘導する。フィレット２１４の長さに沿って、異なる角度で、プローブヘッド２０４を接触可能に摺動することにより、フィレット領域全体をカバーする腐食検出測定が容易になる。
【００４３】
プローブステム２０６におけるこの角度変更が、図２Ｃに示されているロータブレード２１０ａの断面図に示されている。図２Ｃに示されている例によれば、腐食検出中には、プローブステム２０６の軸と水平面２３０との間で３つの角度を形成するように、プローブステムがＸＹ平面内で回転される。より具体的には、最初に、プローブヘッド２０４は、フィレット２１４の長さに沿って、２３２によって規定されているように１５度の角度で、接触可能に摺動するように操作される。次に、プローブヘッド２０４は、２回目に、フィレット２１４の長さに沿って、２３４によって規定されているように４５度の角度で、接触可能に摺動するように操作される。最後に、３回目かつ最後に、プローブヘッド２０４は、フィレット２１４の長さに沿って、２３６によって規定されているように７５度の角度で、接触可能に摺動するように操作される。
【００４４】
検出測定中に使用される摺動および角度の数は、変えることができる。しかし、ひとたび腐食孔が検出されると、プローブヘッド２０４は、その特定の腐食によって影響を受けた領域に接触するように操作される。腐食によって影響を受けた領域内に入った後で、フィレット２１４のその特定の区間内に他の腐食孔もまた存在するかどうか判定するために、プローブステム２０６の軸と水平面２３０との間の角度を変えることができる。
【００４５】
図３は、本発明の一実施形態によるＥＣプローブ装置３０４と協働で使用される撮像装置３０２を示す。撮像装置３０２（たとえば、ビデオカメラ）は、検査対象のロータブレード３１２のフィレット部分３１０の向上された視界を装置３０４のユーザに提供するために、プローブ装置３０４のプローブ検出ヘッド３０６に近接して位置することができる。取り込まれた画像は、ハンドヘルド型または可搬型のビデオモニタ３１４上でユーザに対して表示させることができる。
【００４６】
図４は、本発明の一実施形態による、参照データ記憶媒体１１４内に記憶される参照データを生成する際に使用される較正ブロック４０２の写真を示す。較正ブロックは、放電加工（ＥＤＭ）を使用してサンプルフィレット表面３１０上に形成される複数の予め生成された点食領域４０４、４０６、４０８を含む。図の例は、ＥＤＭを使用してサンプルフィレット表面３１０上に正確に形成された異なる直径および深さをそれぞれが有するいくつかの予め生成された点食領域４０４、４０６、４０８を示す。予め生成された腐食孔４０４は、０．２５ｍｍの直径、および０．２５ｍｍの深さを含む。予め生成された腐食孔４０６は、０．５０ｍｍの直径、および０．５０ｍｍの深さを含む。また、予め生成された腐食孔４０８は、０．７５ｍｍの直径、および０．７５ｍｍの深さを含む。４１４で規定されているように、予め生成された腐食孔４０６の拡大図が提供されている。
【００４７】
装置１００（図１）などＥＣプローブ装置が、予め生成された点食領域４０４、４０６、４０８上で腐食孔測定を行うと、各測定により、予め生成された点食領域４０４、４０６、４０８のそれぞれに対応する特定の信号振幅が生成されることになる。したがって、各振幅は、既知の幾何形状を有する特定の腐食孔と相関される。これらの信号振幅、およびそれらの対応する幾何形状は、記憶されている参照データの少なくともいくつかを形成することができる。このようにして、フィールドテスト中に生成される信号振幅を、点食の存在を判定するために参照データと相関させることができる。任意選択で、任意の検出された腐食孔の近似的な幾何形状をも提供することができる。
【００４８】
図５は、本発明の一実施形態によるＥＣプローブ装置１００（図１）に関する動作流れ図５００を示す。流れ図５００については、図１および図２を用いて述べる。ステップ５０２では、ガスタービンの圧縮機口（すなわち、ベルマウス）の前面で吸気プレナム内の開口を使用して、インレットガイドベーン（ＩＧＶ）、およびＩＧＶのすぐ後ろに位置するＲ１ロータブレードに、ユーザがアクセスする。
【００４９】
ステップ５０４では、検査対象のＲ１ロータブレードのフィレット区間と実質的に同じまたはそれ未満である曲率半径を有するプローブ検出ヘッドが選択される。たとえば、プローブ検出ヘッド２０４（図２Ｂ）の半径Ｒ（図２Ｂ）は、フィレット区間２１４（図２Ｂ）の曲率半径よりわずかに小さくなるように設計されている。
【００５０】
ステップ５０６では、プローブヘッド２０４がフィレット２１４の第１のフィレット縁部２１８ａ（図２Ｂ）にあてがわれる。次いで、ステップ５０８では、プローブステム２０６（図２Ｂ）と水平面２３０（図２Ｃ）との間の角度が、たとえば２３２（図２Ｃ）によって規定されているように約１５度の比較的一定の値で設定される。
【００５１】
ステップ５１０では、プローブヘッド２０４内の駆動コイルＣ１（図１Ａ）が、フィレット２１４の第１の縁部２１８ａ（図２Ｂ）に対応する領域に一次磁場を印加する。プローブヘッド２０４内の測定コイルＣ２、Ｃ３（図１Ａ）を使用して、フィレット２１４の第１の縁部２１８ａ（図２Ｂ）領域の導電性表面内に誘導される電流に基づいて、第２の磁場が検出される（ステップ５１２）。コイルＣ２、Ｃ３によって受け取られた第２の磁場に基づいて、振幅信号を、差動増幅器１０８（図１Ａ）および信号処理装置１１２（図１Ａ）によって、検出された腐食孔に基づいて生成および処理することができる。
【００５２】
ステップ５１６では、プローブヘッド２０４がフィレット２１４の第２の縁部２１８ｂ（図２Ｂ）領域に達したかどうか判定される。プローブヘッド２０４が第２の縁部２１８ｂ（図２Ｂ）領域に達した場合（ステップ５１６）（はい）、プローブステム２０６（図２Ｂ）軸と水平面２３０（図２Ｃ）との間のプローブ角度の再配置が完了したかどうか判定される（ステップ５２０）。たとえば、プローブヘッド２０４が１５度、４５度、７５度の３つの角度を使用して操作される場合、１５度、４５度、７５度の３つの角度すべてについて測定が実施されると再配置が完了となる。再配置が完了した場合（ステップ５２０）（はい）、別のＲ１ロータブレードについて動作流れ図５００のプロセスが繰り返される（ステップ５２４）。
【００５３】
再配置が完了していない場合（ステップ５２０）（いいえ）、プローブステム２０６（図２Ｂ）軸と水平面２３０（図２Ｃ）との間のプローブ角度が、次の所望の角度に変更される（ステップ５２２）。たとえば、プローブヘッド２０４が１５度、４５度、７５度の３つの角度を使用して操作され、現在の角度が１５度である場合には、４５度の角度を形成するようにプローブが次の角度設定へ操作される。次いで、ステップ５２２の後で、プロセスステップ５０６、５０８、５１０、５１２、５１４、５１６が繰り返される。
【００５４】
ステップ５１６で「いいえ」であり、プローブヘッド２０４が第２の縁部２１８ｂ（図２Ｂ）領域に達していない場合、プローブヘッド２０４は、フィレット２１４のＺ軸（図２Ｂ）方向に沿って摺動することにより、フィレット２１４の別の区間にあてがわれる（ステップ５１８）。ステップ５１８の後で、プロセスステップ５１０、５１２、５１４、５１６が繰り返される。
【００５５】
図６は、本発明の一実施形態による、腐食孔を検出する際にＥＣプローブ装置１００（図１Ａ）によって実施される信号処理についての動作流れ図６００を示す。ステップ６０２では、正味の磁場が測定コイルＣ２（図１Ａ）によって検出される。同様に、ステップ６０４では、正味の磁場が測定コイルＣ３（図１Ａ）によっても検出される。正味の磁場は、コイルＣ１（図１Ａ）によって生成される一次磁場と、フィレット２１４（図１Ｂ）の導電性表面内で誘導される渦電流によって生成される磁場との相互作用の関数である。
【００５６】
ステップ６０６では、測定コイルＣ２と測定コイルＣ３の間で異なる正味の磁場が経験されたとき、差動増幅器１０８（図１Ａ）が信号振幅を生成する。たとえば、測定コイルＣ２、Ｃ３が腐食孔のないフィレット２１４の表面から正味の磁場を受け取っている場合、両測定コイル内で誘導される電流の大きさは、実質的に同じになる。したがって、差動増幅器１０８は、振幅の増大を示す信号を生成しない。しかし、腐食孔があるフィレット２１４の領域から測定コイルＣ２が正味の磁場を受け取った場合、その腐食孔がその領域内の渦電流の流れを乱すことになり、その結果、コイルＣ２によって検出される正味の磁場が、コイルＣ３によって検出される正味の磁場に対して変化する。これらの条件下では、差動増幅器１０８は、振幅の増大を示す信号を生成することになる。
【００５７】
ステップ６０８では、差動増幅器１０８によって生成される信号が所定の閾値を超えるかどうか判定される。この閾値検出は、信号処理装置１１２内で実施される。差動増幅器１０８によって生成された信号が所定の閾値を超えない場合（いいえ）、プロセスステップ６０２、６０４、６０６が繰り返される。差動増幅器１０８によって生成された信号が所定の閾値を超える場合（ステップ６０８）（はい）、追加の信号処理（たとえば、デジタルフィルタリング、等化など）を信号処理装置１１２内で実施することができる（ステップ６１０）。
【００５８】
ステップ６１２では、信号処理装置１１２が、記憶された参照データを使用するために参照データ記憶媒体１１４にアクセスする。前述のように、記憶された参照データは、様々な予め生成された腐食孔に対応する、予め測定された振幅値を含むことができる。アクセスした参照データを使用して、信号処理装置１１２は、差動増幅器１０８によって生成された検出振幅信号を、アクセスした参照データの予め測定された振幅値の１つと相関させる（ステップ６１４）。
【００５９】
相関された、予め測定された振幅値に基づいて、検出された腐食孔に関連するデータ情報（たとえば、腐食孔の幾何形状）に、信号処理装置１１２を使用して参照データ記憶媒体１１４からアクセスすることもできる（ステップ６１６）。次いで、検出された腐食孔に関連するデータ情報（たとえば、タイムスタンプデータ、孔の幾何形状データなど）を、信号処理装置１１２によってデータログ記憶媒体１１６内に記録することができる（ステップ６１８）。
【００６０】
図７は、本発明の一実施形態によるＥＣプローブ装置１００（図１Ａ）などＥＣプローブ装置の動作パラメータを決定することに関連する実験性能データを示す。グラフ７０２は、１００〜６００ｋＨｚの周波数範囲にわたって動作されるＥＣプローブによって実施された測定の繰返し精度を示す。この周波数範囲は、評価対象のＥＣプローブの一次コイルを駆動するために使用される周波数に当てはまる。図では、３００〜４００ｋＨｚの範囲内の周波数が、比較的同じ測定繰返し精度（たとえば、検出された振幅値）をもたらすことが望ましい。
【００６１】
グラフ７０４は、１００〜６００ｋＨｚの周波数範囲にわたる検出信号振幅に関連する標準偏差の測度を示す。図では、やはり３００〜４００ｋＨｚの範囲内の周波数が、ＥＣプローブによって検出された振幅値について比較的一定の標準偏差をもたらす。
【００６２】
グラフ７０６は、１００〜６００ｋＨｚの周波数範囲にわたる検出信号振幅に関連する信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比の測度を示す。図では、ＥＣプローブによって検出された振幅値に関連して、やはり３００〜４００ｋＨｚの範囲内の周波数が最も高いＳ／Ｎ比を示す。したがって、そのような実験評価を使用して、動作周波数の好適な範囲（たとえば、３００〜４００ｋＨｚ）を、特定のＥＣプローブ装置に対して決定することができる。
【００６３】
フィレット区間の広い表面積にわたって測定を行うために、いくつかのＥＣプローブ装置を単一のユニットに組み込むことが可能である。そのような構成では、多チャネルＥＣプローブ装置を提供することができ、各チャネルが測定データにアクセスする。たとえば、３チャネル装置を使用することができる。そのような例が図８に示されている。一実施形態によれば、多チャネルＥＣプローブ装置８００が３つの離散的なプローブ装置８０２を含むことができ、離散的なプローブ装置８０２は、それぞれのプローブ検出ヘッドが、互いに結合され、長手方向に細長いプローブヘッド８０４を形成するように構成されている。各離散的なプローブ装置８０２は、単一のチャネルを構成し、たとえばＥＣプローブ装置１００（図１Ａ）と同じ設計を備えることができる。他の実施形態によれば、多チャネルＥＣプローブ装置８１０が、複数のコイルシステム８１４ａ〜８１４ｎを組み込む単一のプローブヘッド８１２を備えることができ、各コイルシステムは、たとえばコイルシステム１０４（図１Ａ）と同じ構成を含むことができる。多チャネルＥＣプローブ装置８１０のステム８２０は、各コイルシステム８１４ａ〜８１４ｎから受信信号を順次読み取る信号マルチプレクサ（図示せず）を収容することができる。受信信号の処理は、個々の処理装置（たとえば、装置１１２、図１Ａ）、または複数の処理装置（たとえば、複数の装置１１２、図１Ａ）を組み込む並列処理手法を使用して実施することができる。多チャネルにアクセスしそれらを処理する際に、多数の様々な処理アーキテクチャを使用することができることを理解されたい。
【００６４】
本発明について、その特定の実施形態に関連して例示し述べたが、これらの実施形態は、本発明の原理を例示するものにすぎず、それだけに限る、または他の形で実施形態を限定するものではない。したがって、本発明の例示的な実施形態についての上記の説明、ならびにその様々な例示的な修正形態および特徴によって、多数の具体性（ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｉｅｓ）がもたらされるが、これらの実施可能な詳細は、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきでなく、また、本発明は、この範囲から逸脱することなしに、またその付随する利点を損なうことなしに、多数の修正、適応、変形、省略、追加、および均等な実装が可能であることを、当業者なら容易に理解するであろう。たとえば、プロセスそれら自体に必要な、またはそれら固有の程度を除いて、図を含めて本開示に記載されている方法またはプロセスのステップまたは段階に対して特定の順序は暗示されていない。多くの場合、プロセスステップの順序は変わる可能性があり、述べられている方法の目的、作用、または趣旨を変えることなしに、様々な例示的なステップを組み合わせ、変更し、または省略することができる。さらに、用語および表現は、説明の用語として使用されており、限定する用語ではないことに留意されたい。用語および表現を、示されている、または述べられている特徴の均等物、またはその一部分を除外するために使用する意図はない。さらに、本発明は、本明細書に記載されている、もしくは他の形で本開示に鑑みて理解される、および／またはそのいくつかの実施形態で実現することができる利点の１つまたは複数を必ずしももたらすことなしに実施することができる。したがって、本発明は、開示されている実施形態に限定されず、以下の特許請求の範囲に従って定義すべきであることが意図されている。
【符号の説明】
【００６５】
Ｂ１ 一次磁場
Ｂ２ 渦電流磁場
Ｃ１ コイル
Ｃ２ コイル装置
Ｃ３ コイル装置
１００ ＥＣプローブ装置
１０２ 一次コイルドライバ
１０４ コイルシステム
１０６ａ バンドパス（ＢＰ）フィルタ
１０６ｂ バンドパス（ＢＰ）フィルタ
１０８ 差動増幅器
１１０ アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
１１２ 信号処理装置
１１４ 参照データ記憶媒体
１１６ データログ記憶媒体
１１８ 検出インジケータ
１２０ 表面
１２２ 表面
１２６ ＥＣプローブ検出ヘッド
１２８ コイル端
１３０ 外部表面
２０２ ＥＣプローブ装置
２０４ プローブ検出ヘッド
２０６ プローブステム
２０８ プローブガイド
２１０ａ ロータブレード
２１０ｂ ロータブレード
２１０ｃ ロータブレード
２１４ フィレット区間
２１８ａ フィレット縁部
２１８ｂ フィレット縁部
２２４ プラットフォーム
２２６ エアフォイル
２３０ 水平面
３０２ 撮像装置
３０４ プローブ装置
３０６ プローブ検出ヘッド
３１４ ビデオモニタ
４０２ 較正ブロック
３１０ サンプルフィレット表面
４０４ 予め生成された点食領域
４０６ 予め生成された点食領域
４０８ 予め生成された点食領域
８００ 多チャネルＥＣプローブ装置
８０２ 離散的なプローブ装置
８０４ プローブヘッド
８１０ 多チャネルＥＣプローブ装置
８１２ プローブヘッド
８１４ａ〜８１４ｎ コイルシステム
８２０ ステム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンシステムの１つまたは複数のブレード内の腐食を検出するためのプローブ装置であって、
（ａ）ガスタービンブレードのフィレット区間の表面幾何形状と一致する形状を有し、点食を検出するために前記フィレット区間の軸方向長さに沿って移動するように動作可能な検出ヘッドと、
（ｂ）前記検出ヘッド内に位置し、前記検出ヘッドと接触する前記フィレットの領域内で第１の磁場を誘導するように動作可能な少なくとも１つのコイル装置と、
（ｃ）前記第１の磁場にさらされた前記フィレットの前記領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出するように動作可能な受信機装置であって、前記第２の磁場が、前記第１の磁場によって前記領域内に誘導された電流によって生成される、受信機装置と、
（ｄ）前記検出信号を処理して、前記検出信号の対応する振幅を前記領域内の点食の存在と相関させるように動作可能な信号処理装置とを備え、
前記ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定される、プローブ装置。
【請求項２】
前記受信機が、
（ａ）前記第２の磁場からそれぞれ第１の受信信号および第２の受信信号を生成するように動作可能な第１のコイル装置および第２のコイル装置と、
（ｂ）それぞれ前記第１のコイル装置および前記第２のコイル装置に結合され、それぞれ前記第１の受信信号および前記第２の受信信号をろ波するように動作可能である第１のバンドパスフィルタ装置および第２のバンドパスフィルタ装置と、
（ｃ）前記第１のバンドパスフィルタ装置および前記第２のバンドパスフィルタ装置に結合され、前記ろ波された第１の受信信号および前記ろ波された第２の受信信号を差動増幅し前記検出信号を生成するように動作可能である差動増幅器装置と
を備える、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記検出ヘッドが、前記フィレットの曲率半径に対応する半径を含む実質的に円筒形の形状を含む、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記検出ヘッドが、前記フィレットに対応する曲率半径未満である、または実質的に等しい半径を含む実質的に円筒形の形状を含む、請求項１乃至３のいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記ガスタービンブレードが、複数のインレットガイドベーンの後ろに位置する複数の第１段Ｒ１ロータブレードの１つのＲ１ロータブレードを含む、請求項１乃至４のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記検出ヘッドに結合されたハンドル区間をさらに備え、前記ハンドル区間が可撓性部分を含み、前記可撓性部分は、前記複数のインレットガイドベーン間で前記可撓性部分および検出ヘッドを操作することに基づいて、前記検出ヘッドと複数の第１段Ｒ１ロータブレードの１つのＲ１ロータブレードの前記フィレット区間との間の接触を可能にすることによって、前記検出ヘッドを測定位置に移動するように動作可能である、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記ハンドル区間に結合されたビデオカメラをさらに含み、前記ビデオカメラが、前記検出ヘッドに近接して位置し、オペレータが前記検出ヘッドを前記測定位置に移動するのを助けるように動作可能である、請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記誘導された電流が渦電流を含む、請求項１乃至７のいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つのコイル装置に印加される駆動信号を生成するように動作可能なドライバ装置をさらに備え、前記ドライバ装置が、前記駆動信号の少なくとも１つの特性を操作して、指定された閾値を超える前記検出信号に関連付けられた信号対雑音比を生成する、請求項１乃至８のいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの特性が駆動信号振幅を含む、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの特性が駆動信号周波数を含む、請求項９記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの特性が、駆動信号振幅と駆動信号周波数の組合せを含む、請求項９記載の装置。
【請求項１３】
前記信号処理装置がデジタル信号処理（ＤＳＰ）装置を備え、前記ＤＳＰが、
（ａ）検出信号振幅をデジタル化するように動作可能なアナログ−デジタル変換器と
（ｂ）前記検出信号に対応する振幅、および検出された腐食孔に対応する他の記憶された検出信号振幅に基づいて、前記検出信号に対応する振幅を前記他の記憶された検出信号振幅と共に記憶するように動作可能な第１の記憶領域と、
（ｃ）ガスタービンブレードのサンプルフィレット表面上に作成された、複数の予め生成された点食領域に関連付けられた参照データを記憶するように動作可能な第２の記憶領域と、
（ｄ）前記フィレット区間内の点食の存在を判定するために、前記検出信号に対応する振幅を、前記記憶された参照データと比較するように動作可能なプロセッサセクションと
を備える、請求項１乃至１２のいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の記憶領域が、前記フィレット区間内の点食の判定間の時間間隔を計算するために、検出信号に対応する前記振幅と前記他の記憶された検出信号振幅とに追加されるタイムスタンプ情報を含む、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記第１の記憶領域が、前記フィレット区間内の点食の判定を評価するために、前記記憶された検出信号振幅と前記他の記憶された検出信号振幅に追加される駆動信号情報を含む、請求項１３記載の装置。
【請求項１６】
ガスタービンシステムの１つまたは複数のブレード内の腐食を検出するためのプローブ装置であって、
（ａ）ガスタービンブレードのフィレット区間の表面幾何形状と一致する形状を有し、点食を検出するために前記フィレット区間に沿って移動するように動作可能な検出ヘッドと、
（ｂ）前記検出ヘッド内に位置し、前記検出ヘッドと接触する前記フィレットの領域内で第１の磁場を誘導するように動作可能な少なくとも１つのトランスデューサ装置と、
（ｃ）前記第１の磁場にさらされた前記フィレットの前記領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出するように動作可能な受信機装置であって、前記第２の磁場が、前記第１の磁場によって前記領域内に誘導された電流によって生成される、受信機装置と、
（ｄ）前記検出信号を処理して、前記検出信号の対応する振幅を前記領域内の点食の存在と相関させるように動作可能な信号処理装置とを備え、
前記ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定される、プローブ装置。
【請求項１７】
ガスタービンシステムの１つまたは複数のブレード内の腐食を検出するためのプローブ装置であって、
（ａ）ガスタービンブレードのフィレット区間の表面幾何形状と一致する形状を有し、点食を検出するために前記フィレット区間に沿って移動するように動作可能な検出ヘッドと、
（ｂ）前記検出ヘッド内に位置し、前記検出ヘッドと接触する前記フィレットの領域内で第１の磁場を誘導し、かつ前記第１の磁場にさらされた前記フィレットの領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出するように動作可能なトランシーバ装置であって、前記第２の磁場が、前記第１の磁場によって前記領域内に誘導された電流によって生成される、トランシーバ装置と、
（ｃ）前記検出信号を処理して、前記検出信号の対応する振幅を前記領域内の点食の存在と相関させるように動作可能な信号処理装置とを備え、
前記ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定される、プローブ装置。
【請求項１８】
前記トランシーバ装置が、
（ａ）第１の磁場を生成するように動作可能な送信機と、
（ｂ）第２の磁場を受け取り、前記検出信号振幅を生成するように動作可能な受信機と
を備える、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記送信機が、
（ａ）第１のコイル装置と、
（ｂ）前記第１のコイル装置に電気駆動信号を印加するように動作可能なコイルドライバとを備える、請求項１７または１８記載の装置。
【請求項２０】
前記受信機が、
（ａ）第２のコイル装置と、
（ｂ）第３のコイル装置と、
（ｃ）前記第２のコイル装置および前記第３のコイル装置に結合され、前記第２のコイル装置および前記第３のコイル装置から受け取られたそれぞれ第２の信号および第３の信号を差動増幅するように動作可能な差動増幅であって、前記検出信号を生成する差動増幅と
を備える、請求項１７乃至１９のいずれか１項記載の装置。
【請求項２１】
前記第２のコイルおよび前記第３のコイルがそれぞれ、
（ａ）約１．６〜２．０ミリメートルのコイル直径と、
（ｂ）円筒形のコイル支持体と、
（ｃ）約５０〜９００ｋＨｚのコイル周波数範囲と、
（ｄ）約５：１のコイル信号対雑音比と
を備える、請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
ガスタービンシステムの１つまたは複数のブレード内の腐食を検出する方法であって、
（ａ）ガスタービンブレードのフィレット区間の軸方向長さに沿って、表面幾何形状と一致するように検出することによって点食を検出すること、
（ｂ）前記腐食の検出中に、前記フィレットの領域内で第１の磁場を誘導すること
（ｃ）前記誘導された第１の磁場にさらされた前記フィレットの前記領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出し、前記第２の磁場が、前記誘導された第１の磁場によって前記領域内に誘導された電流によって生成されること、および
（ｄ）前記検出信号の対応する振幅を前記領域内の点食の存在と相関させることによって前記検出信号を処理することを含み、
前記ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定される、方法。
【請求項２３】
（ｅ）点食の検出を容易にするために、撮像装置を使用して前記ガスタービンブレードを撮像すること、および
（ｆ）前記撮像されたガスタービンブレードをユーザに対して表示すること
をさらに含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記表面幾何形状と一致するように検出することが、前記フィレット区間に関連する曲率半径と実質的に同じまたはそれ未満である半径を含む円筒形の形状を有するプローブヘッドを使用することを含む、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記少なくとも１つのコイル装置が、前記検出ヘッドと接触する前記フィレットの領域内で前記第１の磁場をそれぞれが誘導するように動作可能な、前記検出ヘッド内に位置する複数のコイル装置を備え、
前記検出信号が、前記第２の磁場に対応する複数の信号を含み、
前記信号処理装置が、前記複数の検出信号を処理して、前記検出信号の対応する振幅を前記領域内の点食の存在と相関させるように動作可能であり、
前記処理後の複数の検出信号のそれぞれが、前記複数のコイル装置の、それぞれの１つのコイル装置に関連付けられた信号チャネルに対応し、それにより点食の多チャネル検出を可能にする、請求項１記載の装置。
【請求項２６】
前記少なくとも１つのコイル装置が別個のコイルを備え、前記別個のコイルが、
（ａ）前記第１の磁場を生成するように動作可能な第１のコイルと、
（ｂ）第２の磁場を受け取るように動作可能な少なくとも１つの他のコイルと
を含む、請求項１乃至１５のいずれか１項記載の装置。
【請求項２７】
複数のプローブ装置を備える点食検出ユニットであって、前記各プローブ装置が、
（ａ）ガスタービンブレードのフィレット区間の表面幾何形状と一致する形状を有し、点食を検出するために前記フィレット区間の軸方向長さに沿って移動するように動作可能な検出ヘッドと、
（ｂ）前記検出ヘッド内に位置し、前記検出ヘッドと接触する前記フィレットの領域内で第１の磁場を誘導するように動作可能な少なくとも１つのコイル装置と、
（ｃ）前記第１の磁場にさらされた前記フィレットの前記領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出するように動作可能な受信機装置であって、前記第２の磁場が、前記第１の磁場によって前記領域内に誘導された電流によって生成される、受信機装置と、
（ｄ）前記検出信号を処理して、前記検出信号の対応する振幅を前記領域内の点食の存在と相関させるように動作可能な信号処理装置とを含み、
前記ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定され、
前記複数のプローブ装置の各信号処理装置によって検出信号が処理された結果が、対応するチャネル上で出力される、点食検出ユニット。
【請求項１】
ガスタービンシステムの１つまたは複数のブレード内の腐食を検出するためのプローブ装置であって、
（ａ）ガスタービンブレードのフィレット区間の表面幾何形状と一致する形状を有し、点食を検出するために前記フィレット区間の軸方向長さに沿って移動するように動作可能な検出ヘッドと、
（ｂ）前記検出ヘッド内に位置し、前記検出ヘッドと接触する前記フィレットの領域内で第１の磁場を誘導するように動作可能な少なくとも１つのコイル装置と、
（ｃ）前記第１の磁場にさらされた前記フィレットの前記領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出するように動作可能な受信機装置であって、前記第２の磁場が、前記第１の磁場によって前記領域内に誘導された電流によって生成される、受信機装置と、
（ｄ）前記検出信号を処理して、前記検出信号の対応する振幅を前記領域内の点食の存在と相関させるように動作可能な信号処理装置とを備え、
前記ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定される、プローブ装置。
【請求項２】
前記受信機が、
（ａ）前記第２の磁場からそれぞれ第１の受信信号および第２の受信信号を生成するように動作可能な第１のコイル装置および第２のコイル装置と、
（ｂ）それぞれ前記第１のコイル装置および前記第２のコイル装置に結合され、それぞれ前記第１の受信信号および前記第２の受信信号をろ波するように動作可能である第１のバンドパスフィルタ装置および第２のバンドパスフィルタ装置と、
（ｃ）前記第１のバンドパスフィルタ装置および前記第２のバンドパスフィルタ装置に結合され、前記ろ波された第１の受信信号および前記ろ波された第２の受信信号を差動増幅し前記検出信号を生成するように動作可能である差動増幅器装置と
を備える、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記検出ヘッドが、前記フィレットの曲率半径に対応する半径を含む実質的に円筒形の形状を含む、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記検出ヘッドが、前記フィレットに対応する曲率半径未満である、または実質的に等しい半径を含む実質的に円筒形の形状を含む、請求項１乃至３のいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記ガスタービンブレードが、複数のインレットガイドベーンの後ろに位置する複数の第１段Ｒ１ロータブレードの１つのＲ１ロータブレードを含む、請求項１乃至４のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記検出ヘッドに結合されたハンドル区間をさらに備え、前記ハンドル区間が可撓性部分を含み、前記可撓性部分は、前記複数のインレットガイドベーン間で前記可撓性部分および検出ヘッドを操作することに基づいて、前記検出ヘッドと複数の第１段Ｒ１ロータブレードの１つのＲ１ロータブレードの前記フィレット区間との間の接触を可能にすることによって、前記検出ヘッドを測定位置に移動するように動作可能である、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記ハンドル区間に結合されたビデオカメラをさらに含み、前記ビデオカメラが、前記検出ヘッドに近接して位置し、オペレータが前記検出ヘッドを前記測定位置に移動するのを助けるように動作可能である、請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記誘導された電流が渦電流を含む、請求項１乃至７のいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つのコイル装置に印加される駆動信号を生成するように動作可能なドライバ装置をさらに備え、前記ドライバ装置が、前記駆動信号の少なくとも１つの特性を操作して、指定された閾値を超える前記検出信号に関連付けられた信号対雑音比を生成する、請求項１乃至８のいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの特性が駆動信号振幅を含む、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの特性が駆動信号周波数を含む、請求項９記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの特性が、駆動信号振幅と駆動信号周波数の組合せを含む、請求項９記載の装置。
【請求項１３】
前記信号処理装置がデジタル信号処理（ＤＳＰ）装置を備え、前記ＤＳＰが、
（ａ）検出信号振幅をデジタル化するように動作可能なアナログ−デジタル変換器と
（ｂ）前記検出信号に対応する振幅、および検出された腐食孔に対応する他の記憶された検出信号振幅に基づいて、前記検出信号に対応する振幅を前記他の記憶された検出信号振幅と共に記憶するように動作可能な第１の記憶領域と、
（ｃ）ガスタービンブレードのサンプルフィレット表面上に作成された、複数の予め生成された点食領域に関連付けられた参照データを記憶するように動作可能な第２の記憶領域と、
（ｄ）前記フィレット区間内の点食の存在を判定するために、前記検出信号に対応する振幅を、前記記憶された参照データと比較するように動作可能なプロセッサセクションと
を備える、請求項１乃至１２のいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の記憶領域が、前記フィレット区間内の点食の判定間の時間間隔を計算するために、検出信号に対応する前記振幅と前記他の記憶された検出信号振幅とに追加されるタイムスタンプ情報を含む、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記第１の記憶領域が、前記フィレット区間内の点食の判定を評価するために、前記記憶された検出信号振幅と前記他の記憶された検出信号振幅に追加される駆動信号情報を含む、請求項１３記載の装置。
【請求項１６】
ガスタービンシステムの１つまたは複数のブレード内の腐食を検出するためのプローブ装置であって、
（ａ）ガスタービンブレードのフィレット区間の表面幾何形状と一致する形状を有し、点食を検出するために前記フィレット区間に沿って移動するように動作可能な検出ヘッドと、
（ｂ）前記検出ヘッド内に位置し、前記検出ヘッドと接触する前記フィレットの領域内で第１の磁場を誘導するように動作可能な少なくとも１つのトランスデューサ装置と、
（ｃ）前記第１の磁場にさらされた前記フィレットの前記領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出するように動作可能な受信機装置であって、前記第２の磁場が、前記第１の磁場によって前記領域内に誘導された電流によって生成される、受信機装置と、
（ｄ）前記検出信号を処理して、前記検出信号の対応する振幅を前記領域内の点食の存在と相関させるように動作可能な信号処理装置とを備え、
前記ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定される、プローブ装置。
【請求項１７】
ガスタービンシステムの１つまたは複数のブレード内の腐食を検出するためのプローブ装置であって、
（ａ）ガスタービンブレードのフィレット区間の表面幾何形状と一致する形状を有し、点食を検出するために前記フィレット区間に沿って移動するように動作可能な検出ヘッドと、
（ｂ）前記検出ヘッド内に位置し、前記検出ヘッドと接触する前記フィレットの領域内で第１の磁場を誘導し、かつ前記第１の磁場にさらされた前記フィレットの領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出するように動作可能なトランシーバ装置であって、前記第２の磁場が、前記第１の磁場によって前記領域内に誘導された電流によって生成される、トランシーバ装置と、
（ｃ）前記検出信号を処理して、前記検出信号の対応する振幅を前記領域内の点食の存在と相関させるように動作可能な信号処理装置とを備え、
前記ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定される、プローブ装置。
【請求項１８】
前記トランシーバ装置が、
（ａ）第１の磁場を生成するように動作可能な送信機と、
（ｂ）第２の磁場を受け取り、前記検出信号振幅を生成するように動作可能な受信機と
を備える、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記送信機が、
（ａ）第１のコイル装置と、
（ｂ）前記第１のコイル装置に電気駆動信号を印加するように動作可能なコイルドライバとを備える、請求項１７または１８記載の装置。
【請求項２０】
前記受信機が、
（ａ）第２のコイル装置と、
（ｂ）第３のコイル装置と、
（ｃ）前記第２のコイル装置および前記第３のコイル装置に結合され、前記第２のコイル装置および前記第３のコイル装置から受け取られたそれぞれ第２の信号および第３の信号を差動増幅するように動作可能な差動増幅であって、前記検出信号を生成する差動増幅と
を備える、請求項１７乃至１９のいずれか１項記載の装置。
【請求項２１】
前記第２のコイルおよび前記第３のコイルがそれぞれ、
（ａ）約１．６〜２．０ミリメートルのコイル直径と、
（ｂ）円筒形のコイル支持体と、
（ｃ）約５０〜９００ｋＨｚのコイル周波数範囲と、
（ｄ）約５：１のコイル信号対雑音比と
を備える、請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
ガスタービンシステムの１つまたは複数のブレード内の腐食を検出する方法であって、
（ａ）ガスタービンブレードのフィレット区間の軸方向長さに沿って、表面幾何形状と一致するように検出することによって点食を検出すること、
（ｂ）前記腐食の検出中に、前記フィレットの領域内で第１の磁場を誘導すること
（ｃ）前記誘導された第１の磁場にさらされた前記フィレットの前記領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出し、前記第２の磁場が、前記誘導された第１の磁場によって前記領域内に誘導された電流によって生成されること、および
（ｄ）前記検出信号の対応する振幅を前記領域内の点食の存在と相関させることによって前記検出信号を処理することを含み、
前記ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定される、方法。
【請求項２３】
（ｅ）点食の検出を容易にするために、撮像装置を使用して前記ガスタービンブレードを撮像すること、および
（ｆ）前記撮像されたガスタービンブレードをユーザに対して表示すること
をさらに含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記表面幾何形状と一致するように検出することが、前記フィレット区間に関連する曲率半径と実質的に同じまたはそれ未満である半径を含む円筒形の形状を有するプローブヘッドを使用することを含む、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記少なくとも１つのコイル装置が、前記検出ヘッドと接触する前記フィレットの領域内で前記第１の磁場をそれぞれが誘導するように動作可能な、前記検出ヘッド内に位置する複数のコイル装置を備え、
前記検出信号が、前記第２の磁場に対応する複数の信号を含み、
前記信号処理装置が、前記複数の検出信号を処理して、前記検出信号の対応する振幅を前記領域内の点食の存在と相関させるように動作可能であり、
前記処理後の複数の検出信号のそれぞれが、前記複数のコイル装置の、それぞれの１つのコイル装置に関連付けられた信号チャネルに対応し、それにより点食の多チャネル検出を可能にする、請求項１記載の装置。
【請求項２６】
前記少なくとも１つのコイル装置が別個のコイルを備え、前記別個のコイルが、
（ａ）前記第１の磁場を生成するように動作可能な第１のコイルと、
（ｂ）第２の磁場を受け取るように動作可能な少なくとも１つの他のコイルと
を含む、請求項１乃至１５のいずれか１項記載の装置。
【請求項２７】
複数のプローブ装置を備える点食検出ユニットであって、前記各プローブ装置が、
（ａ）ガスタービンブレードのフィレット区間の表面幾何形状と一致する形状を有し、点食を検出するために前記フィレット区間の軸方向長さに沿って移動するように動作可能な検出ヘッドと、
（ｂ）前記検出ヘッド内に位置し、前記検出ヘッドと接触する前記フィレットの領域内で第１の磁場を誘導するように動作可能な少なくとも１つのコイル装置と、
（ｃ）前記第１の磁場にさらされた前記フィレットの前記領域から受け取られた第２の磁場に対応する信号を検出するように動作可能な受信機装置であって、前記第２の磁場が、前記第１の磁場によって前記領域内に誘導された電流によって生成される、受信機装置と、
（ｄ）前記検出信号を処理して、前記検出信号の対応する振幅を前記領域内の点食の存在と相関させるように動作可能な信号処理装置とを含み、
前記ガスタービンシステムのケーシングを分解することなしに点食の存在が判定され、
前記複数のプローブ装置の各信号処理装置によって検出信号が処理された結果が、対応するチャネル上で出力される、点食検出ユニット。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１２−５２９０２４（Ｐ２０１２−５２９０２４Ａ）
【公表日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１３６３６（Ｐ２０１２−５１３６３６）
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５７８５２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３９７９５
【国際公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（５０５３４７５０３）ヌオーヴォ ピニォーネ ソシエタ ペル アチオニ (112)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５７８５２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３９７９５
【国際公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（５０５３４７５０３）ヌオーヴォ ピニォーネ ソシエタ ペル アチオニ (112)
【Ｆターム（参考）】
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