流体機械の少なくとも１個の翼のＴＢＣ被覆の層厚を検出する方法と、この方法を実施するためのＴＢＣ被覆層厚測定装置と、この方法およびＴＢＣ被覆層厚測定装置の利用
本発明は、流体機械（１）の少なくとも１個の翼（４、１１）のTBC被覆（１２）の層厚を検出する方法に関する。その場合、少なくとも１つの電磁波が、少なくとも１個の翼（４、１１）の表面に送信され、その少なくとも１つの電磁波が少なくとも１個の翼（４、１１）で少なくとも部分的に反射され、少なくとも１つの電磁波の反射部分が受信され、再処理される。さらに、少なくとも１つの電磁波が、TBC被覆の層厚に合わされた周波数で送信され、その場合、少なくとも１つの送信電磁波が反射時に位相変化を生じ、その少なくとも１つの送信電磁波の位相が、少なくとも１つの受信電磁波の位相と比較され、その位相比較によって、TBC被覆の層厚が検出される。また本発明は、この方法を実施するためのTBC被覆層厚測定装置、並びにこの方法およびTBC被覆層厚測定装置の利用に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体機械の少なくとも１個の動翼のTBC被覆の層厚を検出する方法に関する。本発明はまた、流体機械の少なくとも１個の静翼のTBC被覆の層厚を検出する方法に関する。さらに本発明は、この方法を実施するためのTBC被覆層厚測定装置に関し、また、この方法およびTBC被覆層厚測定装置の利用に関する。
【０００２】
例えば蒸気タービンあるいはガスタービンのような流体機械は、気体流に含まれる熱エネルギを機械エネルギに、特に回転運動に転換するために、工業において熱機関として利用されている。
【０００３】
ガスタービンにおいてはエネルギ利用に関してできるだけ高い効率を得るために、燃焼器からガスタービンの流路へのガス入口温度はできるだけ高く選定されている。そのガス入口温度は従来において例えば１２００℃である。
【０００４】
タービンの流路内に配置された翼が熱的負荷に耐えるようにするために、その翼には表面被覆が、即ち、いわゆるTBC被覆（遮熱コーティング＝Thermal-Barrier-Coating）が設けられている。しかし、翼のかかる被覆は、その被覆が翼の運転時間の経過につれて損耗されるために老化し、そのために、層厚が次第に減少する。TBC被覆が欠損した場合、翼は極めて高い熱的負荷を受け、損傷し、その結果、タービンの出力が低下し、あるいは最終的にタービンが破損してしまうことがある。
【０００５】
国際公開第２００４／０６５９１８号パンフレットに、流体機械の翼のTBC被覆の品質を検出する方法並びにこの方法を実施するための装置が記載されている。その場合、電磁波が翼の部位に送信され、翼で反射された電磁波が受信され、評価される。その評価の際、受信電磁波の強さが求められ、それにより、翼の表面品質が検出される。その方法によって、被覆の実在が良好に確認できる。しかし、特に室温では電磁波の振幅減衰が系統ノイズに中にほとんど埋没するので、層厚についての正確な情報を得ることができない。
【０００６】
本発明の課題は、流体機械の翼のTBC被覆の層厚が特に運転中でもできるだけ正確に検出できる方法、この方法を実施するためのTBC被覆層厚測定装置、並びにこの方法およびTBC被覆層厚測定装置の利用を提供することにある。
【０００７】
この課題を解決するために、独立請求項１あるいは独立請求項２に記載の方法を提案する。
【０００８】
本発明に基づく方法は、
− 少なくとも１つの電磁波が少なくとも１個の動翼の表面に送信され、
− 少なくとも１つの電磁波が少なくとも１個の動翼により少なくとも部分的に反射され 、
− 少なくとも１つの電磁波の反射部分が受信され、再処理される、
流体機械の少なくとも１個の動翼のTBC被覆の層厚を検出する方法に関する。
【０００９】
この本発明に基づく方法は、
− 少なくとも１つの電磁波が、TBC被覆の層厚に合わされた周波数で送信され、
− 少なくとも１つの送信電磁波が反射時に位相変化を生じ、その少なくとも１つの送信 電磁波の位相が、少なくとも１つの受信電磁波の位相と比較され、
− その位相比較によって、TBC被覆の層厚が検出される
ことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に基づく方法は、
− 少なくとも１つの電磁波が少なくとも１個の静翼の表面に送信され、
− 少なくとも１つの電磁波が少なくとも１個の静翼により少なくとも部分的に反射され 、
− 少なくとも１つの電磁波の反射部分が受信され、再処理される、
流体機械の少なくとも１個の静翼のTBC被覆の層厚を検出する方法に関する。
【００１１】
この本発明に基づく方法は、
− 少なくとも１つの電磁波が、TBC被覆の層厚に合わされた周波数で送信され、
− 少なくとも１つの送信電磁波が反射時に位相変化を生じ、その少なくとも１つの送信 電磁波の位相が、少なくとも１つの受信電磁波の位相と比較され、
− その位相比較によって、TBC被覆の層厚が検出される、
ことを特徴とする。
【００１２】
その場合、送信電磁波と反射電磁波との位相差が、反射電磁波部分を評価することによって検出されるTBC被覆の層厚についての情報を含んでいる、ことを利用している。その位相差は、TBC被覆の層厚に左右され、詳しくは、TBC被覆が存在しない場合には０°であり、層厚の増大につれて連続して上昇する。
【００１３】
請求項１あるいは請求項２の従属請求項に、本発明に基づく方法の有利な実施態様が記載されている。
【００１４】
少なくとも１個の動翼のTBC被覆の層厚並びに少なくとも１個の静翼のTBC被覆の層厚が検出されることが特に有利である。これにより、流体機械の特に負荷を受ける構成要素の包括的監視が可能となる。
【００１５】
位相変化の値から翼のTBC被覆の層厚が検出されることも有利である。この場合、所定の周波数ないし波長の少なくとも１つの電磁波が送信される。特に波長の［（２ｎ＋１）／４］（ｎ＝０、１、２、・・・）倍が層厚の±５０％、有利には±２０％の大きさにあり、これにより、特に大きな位相勾配、即ち、位相変化と層厚変化との大きな比が存在する。これにより、小さな振幅減衰の場合でも、層厚を検出することができる。TBC被覆の層厚が低下するほど、位相変化、即ち、送信電磁波と反射電磁波との位相差が小さくなる。
【００１６】
また、少なくとも１つの共振周波数が求められ、その共振周波数における位相変化が、（３６０°・ｎ＋１８０°）（ｎ＝０、１、２、・・・）の値に相当し、少なくとも１つの共振周波数の値から翼のTBC被覆の層厚が検出されることが有利である。（３６０°・ｎ＋１８０°）の位相変化にそれぞれ共振周波数が割り当てられ、共振周波数が層厚に関係しているので、少なくとも１つの共振周波数を決定すれば、（３６０°・ｎ＋１８０°）の位相変化を介して所望の層厚情報が得られる。つまり、それぞれの共振周波数において、送信電磁波の割り当てられた波長の（４／（２ｎ＋１））倍が、TBC被覆の層厚と同じ大きさをしている。
【００１７】
その場合、少なくとも１つの電磁波を発生するための少なくとも１つの手段が、少なくとも１つの反射電磁波を受信するために利用されることが有利である。これにより得られた場所的節約は、流体機械の種々の位置への複数の送受信複合手段の設置を可能とする。そのようにして、例えば流体機械の円周に分布して配置された電磁波送受信複合手段が利用でき、その場合の配置構造は必要に応じて設計できる。
【００１８】
少なくとも１つの電磁波として、３０ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚ、特に５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚの周波数域における少なくとも１つのミリ波が利用されることが有利である。従って、この周波数領域の電磁波の波長は、TBC被覆の層厚の代表的大きさにあり、これにより、反射時における特に際立った位相変化が保証される。
【００１９】
TBC被覆の層厚の検出が流体機械の運転中に行われることが有利である。これによって、TBC被覆に危険な減少が現れた際のリアルタイム近い処置を可能とするオンライン層厚測定が可能となる。そのようにして、TBC被覆の念のための点検や損傷翼についての修復処置に起因する流体機械の停止時間が回避できる。
【００２０】
本発明の課題を解決するために、請求項９に記載のTBC被覆層厚測定装置を提供する。
【００２１】
それに応じて、本発明に基づいて、
− 電気振動を発生するための少なくとも１つの手段と、
− その振動から電磁波を発生するための少なくとも１つの手段と、
− 反射電磁波を受信するための少なくとも１つの手段と、
− 受信電磁波を評価するための評価装置と、
を備えた本発明に基づく方法を実施するためのTBC被覆層厚測定装置において、
− 評価装置が、少なくとも１つの送信電磁波の位相を少なくとも１つの受信電磁波の位相と比較するための手段を有している、ことを提案する。
【００２２】
本発明に基づくTBC被覆層厚測定装置において、本発明に基づく方法に対して上述した利点が生ずる。
【００２３】
本発明に基づくTBC被覆層厚測定装置の有利な実施態様は、請求項９の従属請求項に記載されている。
【００２４】
少なくとも１つの電磁波を発生するための少なくとも１つの手段および少なくとも１つの反射電磁波を受信するための少なくとも１つの手段が、流体機械の流路内に配置されていると有利である。それらの手段は、電磁ミリ波を発生するためおよび送信ないし受信するために適したアンテナで形成される。電気振動を発生するための少なくとも１つの手段は、例えば電子発振器で形成され、この電子発振器は少なくとも１つの電磁波を発生するためのアンテナに有効に作用するように接続されている。電磁波を受信するための手段は、好適には、その受信手段から発せられる信号から翼のTBC被覆の層厚を検出する評価装置に有効に作用するように接続されている。さらに、少なくとも１つの電磁波を発生するための少なくとも１つの手段および少なくとも１つの反射電磁波を受信するための少なくとも１つの手段が、流体機械の流路の外側に配置されることも考えられる。その場合、発生された少なくとも１つの電磁波は、流体機械の流路内の相応した位置に配置された少なくとも１つの導波管を介して流路の中に送信される。翼で反射された少なくとも１つの電磁波は、同様に少なくとも１つの導波管を介して少なくとも１つの受信手段に導かれる。
【００２５】
その場合、少なくとも１つの電磁波が、少なくとも１個のアンテナにより指向性をもって、および／又は集束可能に送信されることが有利である。これにより、的確な層厚測定が保証される。また、アンテナの並進および／又は旋回が可能であるようにアンテナが形成されていることによって、翼における層厚測定の位置的な解析が可能となる。
【００２６】
さらに、電磁波を発生するための少なくとも１つの手段が、電磁波を送信並びに発信するためにも適用されることが有利である。このようにして、構成要素の数が一層減少される。そのようにして、例えば電磁波を発生するための少なくとも１つの手段が、連結手段を介して、振動を発生するための手段に有効に作用するように接続されている。受信された電磁波に起因する信号は連結手段を介して評価装置に導かれる。複数の連結手段および複数のアンテナを利用することもでき、それらは例えば対応した複数の評価装置に並列接続されるか、あるいは例えば１個の評価装置に時分割多重方式で接続される。
【００２７】
好適には、流体機械は蒸気タービンあるいはガスタービンである。大形機械分野において、本発明に基づくTBC被覆層厚測定装置によって、ガスタービン翼のTBC被覆の単純で動作確実で正確な層厚測定が達成され、これによって、より効率の良い運転が保証され、特に損傷したTBC被覆と翼についての点検および修復のための不経済な停止時間を一層減少することができる。そのようにして例えば、ガスタービンが装備されたエネルギ供給所の稼働率の向上が達成される。また、本発明に基づく装置は、流体機械の流路における蒸気タービンあるいはガスタービンへの影響が十分小さくされるように設置することができる。
【００２８】
さらに本発明によって、本発明に基づく方法を、蒸気タービンあるいはガスタービンにおけるTBC被覆の層厚を検出するために利用することを提案する。
【００２９】
また本発明によって、本発明に基づくTBC被覆層厚測定装置を流体機械の流路内で利用することを提案し、その場合、電磁波を発生するための少なくとも１つの手段は、流体機械の流路内に配置される。
【００３０】
流体機械として蒸気タービンあるいはガスタービンが利用されることが有利である。
【００３１】
以下図を参照して本発明の有利な実施例を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。図は理解し易くするために実寸通りに示されておらず、特徴部分が概略的に示されている。なお図１〜図９において同一部分には同一符号が付されている。
【００３２】
図１に、約１２００℃の高い入口ガス温度に対して設計された従来におけるガスタービン１が示されている。ガスタービン１は車室２内に回転可能に支持されたロータ軸３に配置された動翼４を有している。さらに、車室２に固く結合された静翼１１が設けられている（図４、図５参照）。動翼４および静翼１１はそれぞれ、ガスタービン１の流路６内における物理的負荷に耐えるために、TBC被覆１２が設けられている。このTBC被覆（遮熱コーティング＝Thermal-Barrier-Coating）１２は、例えば「イットリウム添加で安定化された酸化ジルコニウム＝Yttrium stabilisiertes Zirkoniumoxid」（いわゆるＹＳＺ）である。
【００３３】
図２に示されているように、タービン１には本発明に基づくTBC被覆層厚測定装置が装備され、この層厚測定装置はアンテナ８、特にガスタービン１の流路６の中に突出するミリ波に対して設計されたアンテナを有している。アンテナ８は特に、３０ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚの周波数特に５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚの周波数の電磁波に対して設計され、このアンテナ８は、被検査翼４、１１の領域に、特に２個の翼列間に配置されている。アンテナ８は電磁波を送信する手段として用いられ、また、電磁波を受信する手段としても設置することができる。アンテナ８はサーキュレータ１６に通信技術的に接続されている。本発明に基づく装置はさらに高周波発生器１４を有し、この高周波発生器１４は増幅器１５を介してサーキュレータ１６に作用的に接続されている。サーキュレータ１６は受信増幅器１７に接続され、この受信増幅器１７は評価装置１９に連結されている。また評価装置１９自体は高周波発生器１４に接続されている。
【００３４】
図３における動翼４および静翼１１のTBC被覆１２の層厚を検出する本発明に基づく方法は、詳しくは、次のように行われる。
【００３５】
電子高周波発生器１４は、３０ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚ特に５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚの範囲における、予め設定できる一定周波数の高周波を発生する。この高周波数は増幅器１５に供給され、この増幅器１５自体は増強された高周波をサーキュレータ１６を介してアンテナ８に供給する。アンテナ８は供給された高周波エネルギから少なくとも１つの相応した電磁波３１を発生し、この電磁波３１をその放射特性に応じて、好適には指向性をもち特に集束して送信する。それに対応した少なくとも１個の翼４、１１は、少なくとも１つの送信電磁波３１の一部分３２を特に同じアンテナ８に向けて反射する。その反射された電磁波３２は、アンテナ８を介して再び電気信号に変換され、この電気信号はサーキュレータ１６に導かれる。そして、サーキュレータ１６は受信信号を発信信号から分離し、これを受信増幅器１７に導く。その信号は受信増幅器１７から評価装置１９に達する。
【００３６】
図６には線図Ｇ１において、TBC被覆１２の一定した層厚における周波数に依存したスペクトル強度分布Ｓと、これに相応した反射電磁波３２の位相の周波数特性ψが示されている。破線縦座標は反射電磁波３２の強度Ｉを表し、実線縦座標は送信電磁波３１と反射電磁波３２との位相差Δψを表している。横座標に周波数が記されている。描かれた強度分布は特定の周波数ｆｒ、いわゆる共振周波数で最小値を有する。この共振周波数ｆｒにおいて、TBC被覆１２における電磁波３１、３２の波長の１／４が、TBC被覆１２の層厚に相当している。この場合、TBC被覆１２の表面およびTBC被覆１２とその後面に位置する金属との境界面でそれぞれ反射された送信電磁波３１は、相対的に少なくとも一部が相殺されている。位相特性ψは低い周波数で０°の位相差Δψを示し、その位相差Δψは高い周波数に向けて次第に増大している。位相特性ψは図６に描かれた共振周波数ｆｒで最大勾配を有し、その位相差Δψの値は１８０°に相当している。
【００３７】
図６に描かれた共振周波数ｆｒのほかに、描かれていない他の共振周波数ｆｒn（ｎ＝０、１、２、・・・）が存在し、その場合、ｆｒ＝ｆｒ0である。そのようにして、各共振周波数ｆｒnにおいて、表面被覆における電磁波３１、３２の波長の［（２ｎ＋１）／４］倍がTBC被覆１２の層厚に相当している。その都度の共振周波数ｆｒnにおける位相差Δψはこれに相応してΔψ＝（３６０°・ｎ＋１８０°）で表される。
【００３８】
図７に異なった線図Ｇ２で、３つの異なった周波数ｆ１（９０ＧＨｚ）、ｆ２（７０ＧＨｚ）、ｆ３（５０ＧＨｚ）の反射電磁波３２の位相特性ψ１、ψ２、ψ３が記されている。その縦座標は送信電磁波３１と反射電磁波３２との位相差Δψを表し、横座標にTBC被覆１２の層厚が記されている。TBC被覆１２の欠損時並びにTBC被覆１２の層厚が薄い場合、３つすべての周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３において位相差Δψは０である。層厚が増大すると、位相差Δψは描かれた線図Ｇ２において３６０°の値まで増大し、その場合、すべての位相特性ψ１、ψ２、ψ３における最大勾配は位相差Δψが１８０°のところに存る。ここでは、上述の共振状態、例としてｎ＝０、が当てはまる。１８０°の位相差Δψにおいて、表面被覆１２の層厚はTBC被覆１２における電磁波３１、３２の波長の１／４に相当する。そして、電磁波３２の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３は相応した層厚における共振周波数と同じとなる。従って、ｃをTBC被覆１２における電磁波３１、３２の伝搬速度とした場合、その都度の層厚は、ｃ／（４・ｆｉ）（ｉ＝１、２、３、）となる。
【００３９】
評価装置１９によってまず、送信電磁波３１と受信電磁波３２との位相差Δψが求められる。次いでその位相差Δψが、例えば図７の線図Ｇ２で位相特性を表している予め得られた校正曲線と比較され、それにより、TBC被覆１２の層厚を検出する。
【００４０】
図７からさらに、低周波数に対して位相特性ψ１、ψ２、ψ３および従って共振周波数は周波数が低くなると大きな層厚に向かってずれることが理解できる。
【００４１】
図８に第３の線図Ｇ３で、共振周波数ｆｒnないし逆共振周波数ｆｒn-1と層厚との関係が示されている。その縦座標は層厚を表し、横座標に逆共振周波数ｆｒn-1が記されている。ここから、層厚と逆共振周波数ｆｒn-1との関係が直線Ｌによって決定されることが理解できる。共振周波数ｆｒnが小さくなるほど、ないし逆共振周波数ｆｒn-1が大きくなるほど、TBC被覆１２の層厚が大きくなる。
【００４２】
これによって、電磁波３１がアンテナ８から、３０ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚ、好適には５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚの範囲にある広い周波数帯域で送信され、少なくとも１個の翼４、１１における反射後に特に再びアンテナ８により受信されることも実現できる。その電磁波は電気信号に変換され、サーキュレータ１６および受信増幅器１７を介して評価装置１９に導かれる。この評価装置１９によって、送信電磁波３１と反射電磁波３２との位相差Δψが求められ、位相差Δψ＝（３６０°・ｎ＋１８０°）、特にｎ＝０の位相差Δψが識別される。その後、この周波数ｆｒnの逆値が、図８の線図Ｇ３で層厚と逆共振周波数ｆｒn-1との関係を表している予め得られた校正曲線と比較され、これにより、TBC被覆１２の層厚が検出される。「第１」共振周波数ｆｒ0はΔψ＝１８０°の位相差に割り当てられている。しかし、より大きな位相差Δψ＝（３６０°・ｎ＋１８０°）に位置するｎ＞０の高次の共振周波数ｆｒnを識別し、相応して評価することも考えられる。
【００４３】
求められたTBC被覆１２の層厚は、表示装置ないし報知装置（図示せず）を介して監視所に報知され、ないしは監視センターに送られる。評価装置は、設定可能な層厚しきい値の下回りを検出できる比較機能を備えることもできる。即ち、例えばしきい値を下回った際、例えばタービン遮断のような適当な防護処置を開始するために、報知信号を自動的に発信することができる。
【００４４】
図９に、それぞれに割り当てられた放射特性８１０、８２０、８３０の種々のアンテナ８１、８２、８３の好適な実施形態および配置構造が示されている。それらのアンテナ８１、８２、８３は流路６内において、検査すべき動翼４および／又は静翼１１の領域で翼列間に配置されている。ロッドアンテナとして、あるいは同軸アンテナ、特に同軸に形成されたダイポールアンテナとして形成されることが適している。例えばホーンアンテナのような他のアンテナ構造も考えられる。放射特性はアンテナ８１、８３の場合のように対称に形成できるが、アンテナ８２の場合のように非対称に形成することもできる。広域放射特性のアンテナのほかに、電磁波３１に指向性をもたせ、さらに集束して放射するアンテナも利用できる。また、特にいわゆるホーンアンテナが利用される。
【００４５】
本発明は上述の実施例に限定されない。例えば測定の冗長性あるいは高い精度を得るために、送信用および／又は受信用に多くのアンテナを利用することも本発明に属する。
【００４６】
さらに、本発明において、上述の翼４、１１におけるTBC被覆１２の層厚を同時に測定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来におけるガスタービンの部分破断斜視図。
【図２】本発明に基づく装置を備えた図１の部分拡大図。
【図３】本発明に基づく方法を実施する方式の原理的ブロック図。
【図４】図１のガスタービンの動翼の斜視図。
【図５】図１のガスタービンの静翼の斜視図。
【図６】TBC被覆が同じ層厚をしている場合の電磁波周波数に関するスペクトル強度分布および反射電磁波の位相特性の線図。
【図７】TBC被覆の層厚に関する種々の電磁波周波数の反射電磁波の３つの位相特性の線図。
【図８】逆共振周波数とTBC被覆の層厚との関係の線図。
【図９】静翼および／又は動翼を検査するためのアンテナの配置構造の概略図。
【符号の説明】
【００４８】
１ 流体機械
４ 動翼
６ 流路
８ アンテナ
１１ 静翼
１２ TBC被覆
１９ 評価装置
３１ 送信電磁波
３２ 反射電磁波
８１ アンテナ
８２ アンテナ
８３ アンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体機械の少なくとも１個の動翼のTBC被覆の層厚を検出する方法に関する。本発明はまた、流体機械の少なくとも１個の静翼のTBC被覆の層厚を検出する方法に関する。さらに本発明は、この方法を実施するためのTBC被覆層厚測定装置に関し、また、この方法およびTBC被覆層厚測定装置の利用に関する。
【０００２】
例えば蒸気タービンあるいはガスタービンのような流体機械は、気体流に含まれる熱エネルギを機械エネルギに、特に回転運動に転換するために、工業において熱機関として利用されている。
【０００３】
ガスタービンにおいてはエネルギ利用に関してできるだけ高い効率を得るために、燃焼器からガスタービンの流路へのガス入口温度はできるだけ高く選定されている。そのガス入口温度は従来において例えば１２００℃である。
【０００４】
タービンの流路内に配置された翼が熱的負荷に耐えるようにするために、その翼には表面被覆が、即ち、いわゆるTBC被覆（遮熱コーティング＝Thermal-Barrier-Coating）が設けられている。しかし、翼のかかる被覆は、その被覆が翼の運転時間の経過につれて損耗されるために老化し、そのために、層厚が次第に減少する。TBC被覆が欠損した場合、翼は極めて高い熱的負荷を受け、損傷し、その結果、タービンの出力が低下し、あるいは最終的にタービンが破損してしまうことがある。
【０００５】
国際公開第２００４／０６５９１８号パンフレットに、流体機械の翼のTBC被覆の品質を検出する方法並びにこの方法を実施するための装置が記載されている。その場合、電磁波が翼の部位に送信され、翼で反射された電磁波が受信され、評価される。その評価の際、受信電磁波の強さが求められ、それにより、翼の表面品質が検出される。その方法によって、被覆の実在が良好に確認できる。しかし、特に室温では電磁波の振幅減衰が系統ノイズに中にほとんど埋没するので、層厚についての正確な情報を得ることができない。
【０００６】
本発明の課題は、流体機械の翼のTBC被覆の層厚が特に運転中でもできるだけ正確に検出できる方法、この方法を実施するためのTBC被覆層厚測定装置、並びにこの方法およびTBC被覆層厚測定装置の利用を提供することにある。
【０００７】
この課題を解決するために、独立請求項１あるいは独立請求項２に記載の方法を提案する。
【０００８】
本発明に基づく方法は、
− 少なくとも１つの電磁波が少なくとも１個の動翼の表面に送信され、
− 少なくとも１つの電磁波が少なくとも１個の動翼により少なくとも部分的に反射され 、
− 少なくとも１つの電磁波の反射部分が受信され、再処理される、
流体機械の少なくとも１個の動翼のTBC被覆の層厚を検出する方法に関する。
【０００９】
この本発明に基づく方法は、
− 少なくとも１つの電磁波が、TBC被覆の層厚に合わされた周波数で送信され、
− 少なくとも１つの送信電磁波が反射時に位相変化を生じ、その少なくとも１つの送信 電磁波の位相が、少なくとも１つの受信電磁波の位相と比較され、
− その位相比較によって、TBC被覆の層厚が検出される
ことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に基づく方法は、
− 少なくとも１つの電磁波が少なくとも１個の静翼の表面に送信され、
− 少なくとも１つの電磁波が少なくとも１個の静翼により少なくとも部分的に反射され 、
− 少なくとも１つの電磁波の反射部分が受信され、再処理される、
流体機械の少なくとも１個の静翼のTBC被覆の層厚を検出する方法に関する。
【００１１】
この本発明に基づく方法は、
− 少なくとも１つの電磁波が、TBC被覆の層厚に合わされた周波数で送信され、
− 少なくとも１つの送信電磁波が反射時に位相変化を生じ、その少なくとも１つの送信 電磁波の位相が、少なくとも１つの受信電磁波の位相と比較され、
− その位相比較によって、TBC被覆の層厚が検出される、
ことを特徴とする。
【００１２】
その場合、送信電磁波と反射電磁波との位相差が、反射電磁波部分を評価することによって検出されるTBC被覆の層厚についての情報を含んでいる、ことを利用している。その位相差は、TBC被覆の層厚に左右され、詳しくは、TBC被覆が存在しない場合には０°であり、層厚の増大につれて連続して上昇する。
【００１３】
請求項１あるいは請求項２の従属請求項に、本発明に基づく方法の有利な実施態様が記載されている。
【００１４】
少なくとも１個の動翼のTBC被覆の層厚並びに少なくとも１個の静翼のTBC被覆の層厚が検出されることが特に有利である。これにより、流体機械の特に負荷を受ける構成要素の包括的監視が可能となる。
【００１５】
位相変化の値から翼のTBC被覆の層厚が検出されることも有利である。この場合、所定の周波数ないし波長の少なくとも１つの電磁波が送信される。特に波長の［（２ｎ＋１）／４］（ｎ＝０、１、２、・・・）倍が層厚の±５０％、有利には±２０％の大きさにあり、これにより、特に大きな位相勾配、即ち、位相変化と層厚変化との大きな比が存在する。これにより、小さな振幅減衰の場合でも、層厚を検出することができる。TBC被覆の層厚が低下するほど、位相変化、即ち、送信電磁波と反射電磁波との位相差が小さくなる。
【００１６】
また、少なくとも１つの共振周波数が求められ、その共振周波数における位相変化が、（３６０°・ｎ＋１８０°）（ｎ＝０、１、２、・・・）の値に相当し、少なくとも１つの共振周波数の値から翼のTBC被覆の層厚が検出されることが有利である。（３６０°・ｎ＋１８０°）の位相変化にそれぞれ共振周波数が割り当てられ、共振周波数が層厚に関係しているので、少なくとも１つの共振周波数を決定すれば、（３６０°・ｎ＋１８０°）の位相変化を介して所望の層厚情報が得られる。つまり、それぞれの共振周波数において、送信電磁波の割り当てられた波長の（４／（２ｎ＋１））倍が、TBC被覆の層厚と同じ大きさをしている。
【００１７】
その場合、少なくとも１つの電磁波を発生するための少なくとも１つの手段が、少なくとも１つの反射電磁波を受信するために利用されることが有利である。これにより得られた場所的節約は、流体機械の種々の位置への複数の送受信複合手段の設置を可能とする。そのようにして、例えば流体機械の円周に分布して配置された電磁波送受信複合手段が利用でき、その場合の配置構造は必要に応じて設計できる。
【００１８】
少なくとも１つの電磁波として、３０ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚ、特に５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚの周波数域における少なくとも１つのミリ波が利用されることが有利である。従って、この周波数領域の電磁波の波長は、TBC被覆の層厚の代表的大きさにあり、これにより、反射時における特に際立った位相変化が保証される。
【００１９】
TBC被覆の層厚の検出が流体機械の運転中に行われることが有利である。これによって、TBC被覆に危険な減少が現れた際のリアルタイム近い処置を可能とするオンライン層厚測定が可能となる。そのようにして、TBC被覆の念のための点検や損傷翼についての修復処置に起因する流体機械の停止時間が回避できる。
【００２０】
本発明の課題を解決するために、請求項９に記載のTBC被覆層厚測定装置を提供する。
【００２１】
それに応じて、本発明に基づいて、
− 電気振動を発生するための少なくとも１つの手段と、
− その振動から電磁波を発生するための少なくとも１つの手段と、
− 反射電磁波を受信するための少なくとも１つの手段と、
− 受信電磁波を評価するための評価装置と、
を備えた本発明に基づく方法を実施するためのTBC被覆層厚測定装置において、
− 評価装置が、少なくとも１つの送信電磁波の位相を少なくとも１つの受信電磁波の位相と比較するための手段を有している、ことを提案する。
【００２２】
本発明に基づくTBC被覆層厚測定装置において、本発明に基づく方法に対して上述した利点が生ずる。
【００２３】
本発明に基づくTBC被覆層厚測定装置の有利な実施態様は、請求項９の従属請求項に記載されている。
【００２４】
少なくとも１つの電磁波を発生するための少なくとも１つの手段および少なくとも１つの反射電磁波を受信するための少なくとも１つの手段が、流体機械の流路内に配置されていると有利である。それらの手段は、電磁ミリ波を発生するためおよび送信ないし受信するために適したアンテナで形成される。電気振動を発生するための少なくとも１つの手段は、例えば電子発振器で形成され、この電子発振器は少なくとも１つの電磁波を発生するためのアンテナに有効に作用するように接続されている。電磁波を受信するための手段は、好適には、その受信手段から発せられる信号から翼のTBC被覆の層厚を検出する評価装置に有効に作用するように接続されている。さらに、少なくとも１つの電磁波を発生するための少なくとも１つの手段および少なくとも１つの反射電磁波を受信するための少なくとも１つの手段が、流体機械の流路の外側に配置されることも考えられる。その場合、発生された少なくとも１つの電磁波は、流体機械の流路内の相応した位置に配置された少なくとも１つの導波管を介して流路の中に送信される。翼で反射された少なくとも１つの電磁波は、同様に少なくとも１つの導波管を介して少なくとも１つの受信手段に導かれる。
【００２５】
その場合、少なくとも１つの電磁波が、少なくとも１個のアンテナにより指向性をもって、および／又は集束可能に送信されることが有利である。これにより、的確な層厚測定が保証される。また、アンテナの並進および／又は旋回が可能であるようにアンテナが形成されていることによって、翼における層厚測定の位置的な解析が可能となる。
【００２６】
さらに、電磁波を発生するための少なくとも１つの手段が、電磁波を送信並びに発信するためにも適用されることが有利である。このようにして、構成要素の数が一層減少される。そのようにして、例えば電磁波を発生するための少なくとも１つの手段が、連結手段を介して、振動を発生するための手段に有効に作用するように接続されている。受信された電磁波に起因する信号は連結手段を介して評価装置に導かれる。複数の連結手段および複数のアンテナを利用することもでき、それらは例えば対応した複数の評価装置に並列接続されるか、あるいは例えば１個の評価装置に時分割多重方式で接続される。
【００２７】
好適には、流体機械は蒸気タービンあるいはガスタービンである。大形機械分野において、本発明に基づくTBC被覆層厚測定装置によって、ガスタービン翼のTBC被覆の単純で動作確実で正確な層厚測定が達成され、これによって、より効率の良い運転が保証され、特に損傷したTBC被覆と翼についての点検および修復のための不経済な停止時間を一層減少することができる。そのようにして例えば、ガスタービンが装備されたエネルギ供給所の稼働率の向上が達成される。また、本発明に基づく装置は、流体機械の流路における蒸気タービンあるいはガスタービンへの影響が十分小さくされるように設置することができる。
【００２８】
さらに本発明によって、本発明に基づく方法を、蒸気タービンあるいはガスタービンにおけるTBC被覆の層厚を検出するために利用することを提案する。
【００２９】
また本発明によって、本発明に基づくTBC被覆層厚測定装置を流体機械の流路内で利用することを提案し、その場合、電磁波を発生するための少なくとも１つの手段は、流体機械の流路内に配置される。
【００３０】
流体機械として蒸気タービンあるいはガスタービンが利用されることが有利である。
【００３１】
以下図を参照して本発明の有利な実施例を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。図は理解し易くするために実寸通りに示されておらず、特徴部分が概略的に示されている。なお図１〜図９において同一部分には同一符号が付されている。
【００３２】
図１に、約１２００℃の高い入口ガス温度に対して設計された従来におけるガスタービン１が示されている。ガスタービン１は車室２内に回転可能に支持されたロータ軸３に配置された動翼４を有している。さらに、車室２に固く結合された静翼１１が設けられている（図４、図５参照）。動翼４および静翼１１はそれぞれ、ガスタービン１の流路６内における物理的負荷に耐えるために、TBC被覆１２が設けられている。このTBC被覆（遮熱コーティング＝Thermal-Barrier-Coating）１２は、例えば「イットリウム添加で安定化された酸化ジルコニウム＝Yttrium stabilisiertes Zirkoniumoxid」（いわゆるＹＳＺ）である。
【００３３】
図２に示されているように、タービン１には本発明に基づくTBC被覆層厚測定装置が装備され、この層厚測定装置はアンテナ８、特にガスタービン１の流路６の中に突出するミリ波に対して設計されたアンテナを有している。アンテナ８は特に、３０ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚの周波数特に５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚの周波数の電磁波に対して設計され、このアンテナ８は、被検査翼４、１１の領域に、特に２個の翼列間に配置されている。アンテナ８は電磁波を送信する手段として用いられ、また、電磁波を受信する手段としても設置することができる。アンテナ８はサーキュレータ１６に通信技術的に接続されている。本発明に基づく装置はさらに高周波発生器１４を有し、この高周波発生器１４は増幅器１５を介してサーキュレータ１６に作用的に接続されている。サーキュレータ１６は受信増幅器１７に接続され、この受信増幅器１７は評価装置１９に連結されている。また評価装置１９自体は高周波発生器１４に接続されている。
【００３４】
図３における動翼４および静翼１１のTBC被覆１２の層厚を検出する本発明に基づく方法は、詳しくは、次のように行われる。
【００３５】
電子高周波発生器１４は、３０ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚ特に５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚの範囲における、予め設定できる一定周波数の高周波を発生する。この高周波数は増幅器１５に供給され、この増幅器１５自体は増強された高周波をサーキュレータ１６を介してアンテナ８に供給する。アンテナ８は供給された高周波エネルギから少なくとも１つの相応した電磁波３１を発生し、この電磁波３１をその放射特性に応じて、好適には指向性をもち特に集束して送信する。それに対応した少なくとも１個の翼４、１１は、少なくとも１つの送信電磁波３１の一部分３２を特に同じアンテナ８に向けて反射する。その反射された電磁波３２は、アンテナ８を介して再び電気信号に変換され、この電気信号はサーキュレータ１６に導かれる。そして、サーキュレータ１６は受信信号を発信信号から分離し、これを受信増幅器１７に導く。その信号は受信増幅器１７から評価装置１９に達する。
【００３６】
図６には線図Ｇ１において、TBC被覆１２の一定した層厚における周波数に依存したスペクトル強度分布Ｓと、これに相応した反射電磁波３２の位相の周波数特性ψが示されている。破線縦座標は反射電磁波３２の強度Ｉを表し、実線縦座標は送信電磁波３１と反射電磁波３２との位相差Δψを表している。横座標に周波数が記されている。描かれた強度分布は特定の周波数ｆｒ、いわゆる共振周波数で最小値を有する。この共振周波数ｆｒにおいて、TBC被覆１２における電磁波３１、３２の波長の１／４が、TBC被覆１２の層厚に相当している。この場合、TBC被覆１２の表面およびTBC被覆１２とその後面に位置する金属との境界面でそれぞれ反射された送信電磁波３１は、相対的に少なくとも一部が相殺されている。位相特性ψは低い周波数で０°の位相差Δψを示し、その位相差Δψは高い周波数に向けて次第に増大している。位相特性ψは図６に描かれた共振周波数ｆｒで最大勾配を有し、その位相差Δψの値は１８０°に相当している。
【００３７】
図６に描かれた共振周波数ｆｒのほかに、描かれていない他の共振周波数ｆｒn（ｎ＝０、１、２、・・・）が存在し、その場合、ｆｒ＝ｆｒ0である。そのようにして、各共振周波数ｆｒnにおいて、表面被覆における電磁波３１、３２の波長の［（２ｎ＋１）／４］倍がTBC被覆１２の層厚に相当している。その都度の共振周波数ｆｒnにおける位相差Δψはこれに相応してΔψ＝（３６０°・ｎ＋１８０°）で表される。
【００３８】
図７に異なった線図Ｇ２で、３つの異なった周波数ｆ１（９０ＧＨｚ）、ｆ２（７０ＧＨｚ）、ｆ３（５０ＧＨｚ）の反射電磁波３２の位相特性ψ１、ψ２、ψ３が記されている。その縦座標は送信電磁波３１と反射電磁波３２との位相差Δψを表し、横座標にTBC被覆１２の層厚が記されている。TBC被覆１２の欠損時並びにTBC被覆１２の層厚が薄い場合、３つすべての周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３において位相差Δψは０である。層厚が増大すると、位相差Δψは描かれた線図Ｇ２において３６０°の値まで増大し、その場合、すべての位相特性ψ１、ψ２、ψ３における最大勾配は位相差Δψが１８０°のところに存る。ここでは、上述の共振状態、例としてｎ＝０、が当てはまる。１８０°の位相差Δψにおいて、表面被覆１２の層厚はTBC被覆１２における電磁波３１、３２の波長の１／４に相当する。そして、電磁波３２の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３は相応した層厚における共振周波数と同じとなる。従って、ｃをTBC被覆１２における電磁波３１、３２の伝搬速度とした場合、その都度の層厚は、ｃ／（４・ｆｉ）（ｉ＝１、２、３、）となる。
【００３９】
評価装置１９によってまず、送信電磁波３１と受信電磁波３２との位相差Δψが求められる。次いでその位相差Δψが、例えば図７の線図Ｇ２で位相特性を表している予め得られた校正曲線と比較され、それにより、TBC被覆１２の層厚を検出する。
【００４０】
図７からさらに、低周波数に対して位相特性ψ１、ψ２、ψ３および従って共振周波数は周波数が低くなると大きな層厚に向かってずれることが理解できる。
【００４１】
図８に第３の線図Ｇ３で、共振周波数ｆｒnないし逆共振周波数ｆｒn-1と層厚との関係が示されている。その縦座標は層厚を表し、横座標に逆共振周波数ｆｒn-1が記されている。ここから、層厚と逆共振周波数ｆｒn-1との関係が直線Ｌによって決定されることが理解できる。共振周波数ｆｒnが小さくなるほど、ないし逆共振周波数ｆｒn-1が大きくなるほど、TBC被覆１２の層厚が大きくなる。
【００４２】
これによって、電磁波３１がアンテナ８から、３０ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚ、好適には５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚの範囲にある広い周波数帯域で送信され、少なくとも１個の翼４、１１における反射後に特に再びアンテナ８により受信されることも実現できる。その電磁波は電気信号に変換され、サーキュレータ１６および受信増幅器１７を介して評価装置１９に導かれる。この評価装置１９によって、送信電磁波３１と反射電磁波３２との位相差Δψが求められ、位相差Δψ＝（３６０°・ｎ＋１８０°）、特にｎ＝０の位相差Δψが識別される。その後、この周波数ｆｒnの逆値が、図８の線図Ｇ３で層厚と逆共振周波数ｆｒn-1との関係を表している予め得られた校正曲線と比較され、これにより、TBC被覆１２の層厚が検出される。「第１」共振周波数ｆｒ0はΔψ＝１８０°の位相差に割り当てられている。しかし、より大きな位相差Δψ＝（３６０°・ｎ＋１８０°）に位置するｎ＞０の高次の共振周波数ｆｒnを識別し、相応して評価することも考えられる。
【００４３】
求められたTBC被覆１２の層厚は、表示装置ないし報知装置（図示せず）を介して監視所に報知され、ないしは監視センターに送られる。評価装置は、設定可能な層厚しきい値の下回りを検出できる比較機能を備えることもできる。即ち、例えばしきい値を下回った際、例えばタービン遮断のような適当な防護処置を開始するために、報知信号を自動的に発信することができる。
【００４４】
図９に、それぞれに割り当てられた放射特性８１０、８２０、８３０の種々のアンテナ８１、８２、８３の好適な実施形態および配置構造が示されている。それらのアンテナ８１、８２、８３は流路６内において、検査すべき動翼４および／又は静翼１１の領域で翼列間に配置されている。ロッドアンテナとして、あるいは同軸アンテナ、特に同軸に形成されたダイポールアンテナとして形成されることが適している。例えばホーンアンテナのような他のアンテナ構造も考えられる。放射特性はアンテナ８１、８３の場合のように対称に形成できるが、アンテナ８２の場合のように非対称に形成することもできる。広域放射特性のアンテナのほかに、電磁波３１に指向性をもたせ、さらに集束して放射するアンテナも利用できる。また、特にいわゆるホーンアンテナが利用される。
【００４５】
本発明は上述の実施例に限定されない。例えば測定の冗長性あるいは高い精度を得るために、送信用および／又は受信用に多くのアンテナを利用することも本発明に属する。
【００４６】
さらに、本発明において、上述の翼４、１１におけるTBC被覆１２の層厚を同時に測定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来におけるガスタービンの部分破断斜視図。
【図２】本発明に基づく装置を備えた図１の部分拡大図。
【図３】本発明に基づく方法を実施する方式の原理的ブロック図。
【図４】図１のガスタービンの動翼の斜視図。
【図５】図１のガスタービンの静翼の斜視図。
【図６】TBC被覆が同じ層厚をしている場合の電磁波周波数に関するスペクトル強度分布および反射電磁波の位相特性の線図。
【図７】TBC被覆の層厚に関する種々の電磁波周波数の反射電磁波の３つの位相特性の線図。
【図８】逆共振周波数とTBC被覆の層厚との関係の線図。
【図９】静翼および／又は動翼を検査するためのアンテナの配置構造の概略図。
【符号の説明】
【００４８】
１ 流体機械
４ 動翼
６ 流路
８ アンテナ
１１ 静翼
１２ TBC被覆
１９ 評価装置
３１ 送信電磁波
３２ 反射電磁波
８１ アンテナ
８２ アンテナ
８３ アンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
− 少なくとも１つの電磁波（３１）が少なくとも１個の動翼（４）の表面に送信され、
− 少なくとも１つの電磁波（３１）が少なくとも１個の動翼（４）により少なくとも部 分的に反射され、
− 少なくとも１つの電磁波（３１）の反射部分（３２）が受信され、再処理される、
流体機械（１）の少なくとも１個の動翼（４）のTBC被覆（１２）の層厚を検出する方法において、
− 少なくとも１つの電磁波（３１）が、TBC被覆（１２）の層厚に合わされた周波数で 送信され、
− 少なくとも１つの送信電磁波（３１）が反射時に位相変化を生じ、その少なくとも１ つの送信電磁波（３１）の位相が、少なくとも１つの受信電磁波（３２）の位相と比較 され、
− その位相比較によって、TBC被覆（１２）の層厚が検出される
ことを特徴とする流体機械（１）の少なくとも１個の動翼（４）のTBC被覆（１２）の層厚を検出する方法。
【請求項２】
− 少なくとも１つの電磁波（３１）が少なくとも１個の静翼（１１）の表面に送信され、
− 少なくとも１つの電磁波（３１）が少なくとも１個の静翼（１１）により少なくとも 部分的に反射され、
− 少なくとも１つの電磁波（３１）の反射部分（３２）が受信され、再処理される、
流体機械（１）の少なくとも１個の静翼（１１）のTBC被覆（１２）の層厚を検出する方法において、
− 少なくとも１つの電磁波（３１）が、TBC被覆（１２）の層厚に合わされた周波数で 送信され、
− 少なくとも１つの送信電磁波（３１）が反射時に位相変化を生じ、その少なくとも１ つの送信電磁波（３１）の位相が、少なくとも１つの受信電磁波（３２）の位相と比較 され、
− その位相比較によって、TBC被覆（１２）の層厚が検出される
ことを特徴とする流体機械（１）の少なくとも１個の静翼（１１）のTBC被覆（１２）の層厚を検出する方法。
【請求項３】
少なくとも１個の動翼（４）のTBC被覆（１２）の層厚並びに少なくとも１個の静翼（１１）のTBC被覆（１２）の層厚が検出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
位相変化の値から、翼（４、１１）のTBC被覆（１２）の層厚が検出されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの電磁波（３１、３２）がTBC被覆（１２）の内部で、TBC被覆（１２）の層厚の（４／（２ｎ＋１））（ｎ＝０、１、２、・・・）倍の±５０％、特に±２０％の大きさの波長を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの共振周波数が求められ、その共振周波数における位相変化が、（３６０°・ｎ＋１８０°）（ｎ＝０、１、２、・・・）の値に相当し、少なくとも１つの共振周波数の値から、翼（４、１１）のTBC被覆（１２）の層厚が検出されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの電磁波（３１）として、３０ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚ、特に５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚの周波数域における少なくとも１つのミリ波が利用されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
流体機械の運転中にTBC被覆（１２）の層厚が検出されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
− 電気振動を発生するための少なくとも１つの手段（１４）と、
− その振動から電磁波（３１）を発生するための少なくとも１つの手段（８、８１、８ ２、８３）と、
− 反射電磁波（３２）を受信するための少なくとも１つの手段（８、８１、８２、８３ ）と、
− 受信電磁波（３２）を評価するための評価装置（１９）と、
を備えた請求項１ないし８のいずれか１つに記載の方法を実施するためのTBC被覆層厚測定装置において、
− 評価装置（１９）が、少なくとも１つの送信電磁波（３１）の位相を少なくとも１つの受信電磁波（３２）の位相と比較するための手段を有している
ことを特徴とするTBC被覆層厚測定装置。
【請求項１０】
電磁波（３１）を発生するための少なくとも１つの手段（８、８１、８２、８３）が、ミリ波に対して利用される少なくとも１個のアンテナであることを特徴とする請求項９に記載のTBC被覆層厚測定装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの電磁波（３１）が、少なくとも１個のアンテナ（８、８１、８２、８３）により指向性をもって送信されることを特徴とする請求項９又は１０に記載のTBC被覆層厚測定装置。
【請求項１２】
少なくとも１つの電磁波（３１）が、少なくとも１個のアンテナ（８、８１、８２、８３）により集束可能に送信されることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１つに記載のTBC被覆層厚測定装置。
【請求項１３】
電磁波（３１）を発生するための少なくとも１つの手段（８、８１、８２、８３）が、電磁波（３１、３２）を送信並びに発信するために適用されることを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか１つに記載のTBC被覆層厚測定装置。
【請求項１４】
蒸気タービンあるいはガスタービン（１）においてTBC被覆（１２）の層厚を検出するために利用されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の方法の利用。
【請求項１５】
電磁波（３１）を発生するための少なくとも１つの手段（８、８１、８２、８３）が、流体機械（１）の流路（６）内に配置され、TBC被覆層厚測定装置が流体機械（１）の流路（６）内で利用されることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか１つに記載のTBC被覆層厚測定装置の利用。
【請求項１６】
流体機械（１）が蒸気タービンあるいはガスタービン（１）であることを特徴とする請求項１５に記載のTBC被覆層厚測定装置の利用。
【請求項１】
− 少なくとも１つの電磁波（３１）が少なくとも１個の動翼（４）の表面に送信され、
− 少なくとも１つの電磁波（３１）が少なくとも１個の動翼（４）により少なくとも部 分的に反射され、
− 少なくとも１つの電磁波（３１）の反射部分（３２）が受信され、再処理される、
流体機械（１）の少なくとも１個の動翼（４）のTBC被覆（１２）の層厚を検出する方法において、
− 少なくとも１つの電磁波（３１）が、TBC被覆（１２）の層厚に合わされた周波数で 送信され、
− 少なくとも１つの送信電磁波（３１）が反射時に位相変化を生じ、その少なくとも１ つの送信電磁波（３１）の位相が、少なくとも１つの受信電磁波（３２）の位相と比較 され、
− その位相比較によって、TBC被覆（１２）の層厚が検出される
ことを特徴とする流体機械（１）の少なくとも１個の動翼（４）のTBC被覆（１２）の層厚を検出する方法。
【請求項２】
− 少なくとも１つの電磁波（３１）が少なくとも１個の静翼（１１）の表面に送信され、
− 少なくとも１つの電磁波（３１）が少なくとも１個の静翼（１１）により少なくとも 部分的に反射され、
− 少なくとも１つの電磁波（３１）の反射部分（３２）が受信され、再処理される、
流体機械（１）の少なくとも１個の静翼（１１）のTBC被覆（１２）の層厚を検出する方法において、
− 少なくとも１つの電磁波（３１）が、TBC被覆（１２）の層厚に合わされた周波数で 送信され、
− 少なくとも１つの送信電磁波（３１）が反射時に位相変化を生じ、その少なくとも１ つの送信電磁波（３１）の位相が、少なくとも１つの受信電磁波（３２）の位相と比較 され、
− その位相比較によって、TBC被覆（１２）の層厚が検出される
ことを特徴とする流体機械（１）の少なくとも１個の静翼（１１）のTBC被覆（１２）の層厚を検出する方法。
【請求項３】
少なくとも１個の動翼（４）のTBC被覆（１２）の層厚並びに少なくとも１個の静翼（１１）のTBC被覆（１２）の層厚が検出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
位相変化の値から、翼（４、１１）のTBC被覆（１２）の層厚が検出されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの電磁波（３１、３２）がTBC被覆（１２）の内部で、TBC被覆（１２）の層厚の（４／（２ｎ＋１））（ｎ＝０、１、２、・・・）倍の±５０％、特に±２０％の大きさの波長を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの共振周波数が求められ、その共振周波数における位相変化が、（３６０°・ｎ＋１８０°）（ｎ＝０、１、２、・・・）の値に相当し、少なくとも１つの共振周波数の値から、翼（４、１１）のTBC被覆（１２）の層厚が検出されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの電磁波（３１）として、３０ＧＨｚ〜１３０ＧＨｚ、特に５０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚの周波数域における少なくとも１つのミリ波が利用されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
流体機械の運転中にTBC被覆（１２）の層厚が検出されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
− 電気振動を発生するための少なくとも１つの手段（１４）と、
− その振動から電磁波（３１）を発生するための少なくとも１つの手段（８、８１、８ ２、８３）と、
− 反射電磁波（３２）を受信するための少なくとも１つの手段（８、８１、８２、８３ ）と、
− 受信電磁波（３２）を評価するための評価装置（１９）と、
を備えた請求項１ないし８のいずれか１つに記載の方法を実施するためのTBC被覆層厚測定装置において、
− 評価装置（１９）が、少なくとも１つの送信電磁波（３１）の位相を少なくとも１つの受信電磁波（３２）の位相と比較するための手段を有している
ことを特徴とするTBC被覆層厚測定装置。
【請求項１０】
電磁波（３１）を発生するための少なくとも１つの手段（８、８１、８２、８３）が、ミリ波に対して利用される少なくとも１個のアンテナであることを特徴とする請求項９に記載のTBC被覆層厚測定装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの電磁波（３１）が、少なくとも１個のアンテナ（８、８１、８２、８３）により指向性をもって送信されることを特徴とする請求項９又は１０に記載のTBC被覆層厚測定装置。
【請求項１２】
少なくとも１つの電磁波（３１）が、少なくとも１個のアンテナ（８、８１、８２、８３）により集束可能に送信されることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１つに記載のTBC被覆層厚測定装置。
【請求項１３】
電磁波（３１）を発生するための少なくとも１つの手段（８、８１、８２、８３）が、電磁波（３１、３２）を送信並びに発信するために適用されることを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか１つに記載のTBC被覆層厚測定装置。
【請求項１４】
蒸気タービンあるいはガスタービン（１）においてTBC被覆（１２）の層厚を検出するために利用されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の方法の利用。
【請求項１５】
電磁波（３１）を発生するための少なくとも１つの手段（８、８１、８２、８３）が、流体機械（１）の流路（６）内に配置され、TBC被覆層厚測定装置が流体機械（１）の流路（６）内で利用されることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか１つに記載のTBC被覆層厚測定装置の利用。
【請求項１６】
流体機械（１）が蒸気タービンあるいはガスタービン（１）であることを特徴とする請求項１５に記載のTBC被覆層厚測定装置の利用。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２００９−５０５０８９（Ｐ２００９−５０５０８９Ａ）
【公表日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５２６４７０（Ｐ２００８−５２６４７０）
【出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００６／０６４７２７
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０２０１７０
【国際公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【出願人】（３９００３９４１３）シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト (2,104)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ
【住所又は居所原語表記】Ｗｉｔｔｅｌｓｂａｃｈｅｒｐｌａｔｚ ２， Ｄ−８０３３３ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００６／０６４７２７
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０２０１７０
【国際公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【出願人】（３９００３９４１３）シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト (2,104)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ
【住所又は居所原語表記】Ｗｉｔｔｅｌｓｂａｃｈｅｒｐｌａｔｚ ２， Ｄ−８０３３３ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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