Automatic Phased Array Rotor Inspection APARI

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1 DACH-Jahrestagung 2008 in St.Gallen - Mi.1.B.2 Automatic Phased Array Rotor Inspection APARI Dr. D. Tscharntke 30/04/2008 Alstom Power Service Berlin: Dr. V. Munikoti, A. Roesch, Dr. D. Tscharntke Alstom Power Service Nürnberg: A. Nowi, P. Schott Alstom Inspection Robotics Zürich: W. Zesch Alstom Schweiz Baden: R. Moser POWER SERVICE Konventionelle Prüfung von ex- MAN Turbinenläufern Alstom Prüfanweisung basierend auf VGB- Richtlinie VGB-R 504M (Prüfung von großen Schmiede- und Gussstücken für Dampf- und Gasturbosätze) VGB Empfehlung: In Umfangsrichtung: Longitudinalwelle: 0, 7, 14, 21, 28 Transversalwelle: 35, 45, 60, 70 mindestens eine Einschallrichtung In axialer Richtung: Transversalwelle: 45 zwei Einschallrichtungen St. Gallen Dachtagung /04/ P 2 1

2 Konventionelle Prüfung von ex- MAN Turbinenläufern manuelle Ultraschallprüfung konventionelle Prüfköpfe LW: Typ B2S mit Vorsatzkeil für 0, 7, 14, 21 und 28 TW: Typ WB2-35 /45 /60 /70 Bewertung AVG-Methode, Registrierschwelle: 2 mm KSR Anpassung des Prüfkopfkeils an Läuferkrümmung von Hand Anpassung an Kammnutenkontur in Dichtbereichen von Hand St. Gallen Dachtagung /04/ P 3 Kammnutenkontur in Dichtbereichen von HD- und MD- Läufern Vorsatzkeil angepasster Vorsatzkeil Kammnutenkontur St. Gallen Dachtagung /04/ P 4 2

3 Phased- Array- Prüfkonzept für ex- MAN Turbinenläufer mechanisierte Ultraschallprüfung Phased- Array- Prüfkopf mit zwei verschiedenen Vorsatzkeilen für LW und TW Realisierung der Einschallwinkel durch zwei Sektorscans LW: 0-28 TW: Empfindlichkeitseinstellung und Bewertung über Vergleichskörper und -reflektoren Verringerung der Prüfzeit um Faktor 2-3 Verbesserung der Dokumentation durch Datenspeicherung St. Gallen Dachtagung /04/ P 5 Anfertigung von angepassten Prüfkopfsohlen mit mobiler 3D- CNC- Fräse Proxxon MF70 Fräse 3D- CNC- Controller-Karte 3 Motore für x-/y-/z- Achse Anpassung des Krümmungsradius Anpassung an Dichtkammprofil St. Gallen Dachtagung /04/ P 6 3

4 CIVA Modellrechungen zur Bestimmung der Prüfkopfparameter Optimierung der Keilwinkel Überprüfung der erfassten Volumenbereiche LW TW St. Gallen Dachtagung /04/ P 7 Prüfbereiche - Beispiel ND- Läufer ~7800 mm Wellendurchmesser ~ mm St. Gallen Dachtagung /04/ P 8 4

5 Konstruktionsentwurf kleiner Rotorscanner Alstom Inspection Robotics AG (AIR) Zürich St. Gallen Dachtagung /04/ P 9 Konstruktionsentwurf großer Rotorscanner Alstom Inspection Robotics AG (AIR) Zürich Scanachse ca. 500 mm St. Gallen Dachtagung /04/ P 10 5

6 Komponenten des Prüfsystems Laptop PA Gerät Motor- Controller Alstom Prüfbuggy großer Rotorscanner Variante 1 St. Gallen Dachtagung /04/ P 11 Prüfung freier Wellenbereiche mit großem Rotorscanner St. Gallen Dachtagung /04/ P 12 6

7 Großer Rotorscanner - Variante 2 verkürzte Scanachse (300 mm) stabilere Konstruktion Gelenkarm für Prüfkopfhalterung Scanachse ca. 300 mm St. Gallen Dachtagung /04/ P 13 Modellrechnungen an 2 mm Flachbodenbohrungen zur Simulation der Echohöhenverhältnisse Bohrungsorientierungen: 0, 7, 14, 21, St. Gallen Dachtagung /04/ P 14 7

8 Validierung an Flachbodenbohrungen (FBB) 8 mm FBB 320 mm Schallweg Umfangsrichtung 8 mm FBB 320 mm Schallweg RW St. Gallen Dachtagung /04/ P 15 Validierung an Flachbodenbohrungen (FBB) B- Bild: Testkörper mit 4, 6, 8 und 10 mm FBB und Rückwandecho ø10mm ø8mm ø6mm ø4 mm RW St. Gallen Dachtagung /04/ P 16 8

9 Konzept zur Empfindlichkeitseinstellung Bestimmung des einschallwinkelabhängigen Verstärkungsausgleichs 70 Halbzylinder mit 2 mm FBB in betrachteten Winkeln verschiedene Halbzylinderdurchmesser mm FBB Tiefenabhängiger Verstärkungszuschlag Bestimmung der Grundverstärkung an Rückwand des zu prüfenden Läufers St. Gallen Dachtagung /04/ P 17 Zusammenfassung - manuelle Prüfung manuelle Läuferprüfung dauert ca. 50 Stunden (5 Tage à 10 Stunden) diverse Prüfkopfkeile benötigt, häufiger Vorlaufkeilwechsel häufiger Wechsel beinhaltet Zeitverlust und birgt Gefahr von Justierfehlern Läufer muss während der Prüfung gedreht werden können dauerhafte Bildschirmbeobachtung führt zur Ermüdung des Prüfers St. Gallen Dachtagung /04/ P 18 9

10 Zusammenfassung - mechanisierte Prüfung erwartete Zeitersparnis um ca. Faktor 2-3 verbesserte Dokumentation durch Datenspeicherung und bildhafte Auswertung bessere Möglichkeiten zur Beobachtung von Befunden über die Zeit weniger Vorlaufkeilwechsel, geringere Fehlergefahr Verringerung des menschlichen Einflussfaktors Läufer muss nicht drehbar sein Datenauswertung kann off-line erfolgen St. Gallen Dachtagung /04/ P 19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 10