Die Erfindung betrifft die automatisierte Durchführung von Klangproben an mehrkomponentigen Bauteilen, wie Schaufelver bänden, bei dem Muster erkannt werden.

In Dampfturbinen und auch in Kompressoren sowie in Gasturbi nen sind einzelne Schaufelreihen mittels Schaufelfuß und Deckband verbunden. Dadurch entsteht ein fester Verband, der gegen Schwingungsanregung aus dem Strömungsmedium unempfind lich ist. Im Laufe des Betriebs kann sich der Verband lo ckern, wodurch Schaufelschäden, Schäden an angrenzenden Kom ponenten und Leistungsverluste entstehen können. Derzeit wer den die einzelnen Komponenten demontiert, um den Schaufelver band zu inspizieren. Die Begutachtung findet mittels Hammer schlag auf den Verband und subjektiver Bewertung mittels Klangbild statt. Das Klangbild resultiert aus der akustischen Verarbeitung durch das menschliche Gehör.

Problematisch ist die subjektive, potenziell fehlerbehaftete Begutachtung zum einen und zum anderen die zeitraubende De montage der Komponente.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 2.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden kön nen um weitere Vorteile zu erzielen.

Figur 1, 2 und 3 zeigen Muster der Messungen mittels der Klangprobe,

Figur 4 eine Komponente, mit der eine Klangprobe durchgeführt wird und eine Messanordnung zur Durchführung der Klangprobe. Die Beschreibung und die Figuren stellen nur Ausführungsbei spiele der Erfindung dar.

Im Wesentlichen geht es darum, das Klangbild eines Neubau teils oder einer technisch freigegebenen Komponente, insbe sondere einer Schaufelreihe einer Mustererkennung zuzuführen. Dazu muss zunächst das Klangbild einer Schaufelreihe zugeord net werden. Bei direkter Anregung der Schaufelreihe z.B. mit tels Hammerschlag kann der genaue Luftschall und die damit bestimmten relevanten Frequenzbilder direkt der Schaufelreihe zugeordnet werden. Bei Anregung einer beschaufeiten Welle oder eines beschaufeiten Gehäuses an einem beliebigen Punkt, insbesondere mittels Hammerschlag, und Messung des Körper schalls an einer anderen beliebigen Stelle, ist die Zuordnung der gemessenen Signale zu einer Schaufelreihe problematisch. Dieses Problem kann jedoch durch Einzelmessung bei der Neu fertigung gelöst werden. Die Frequenzbilder des Neuzustandes werden in einer Datenbank abgelegt und gelten als sogenannte Blueprints. Diese Blueprints werden einer Mustererkennung zu geführt und als „gesunde" Schaufelreihe zugeordnet. Alterna tiv können die Frequenzbilder neuer Komponenten auch nume risch mittels Finite-Elemente Verfahren errechnet werden.

Ebenso können markante Charakteristika des Klangbildes wie die zeitliche Veränderung der Frequenzen, der Frequenzverlauf und das Abklingverhalten bestimmt werden. Andere Charakteris tika der akustischen Auswertemethoden können ebenso verwendet werden .

Bei der Messung des Luftschalls einer gebrauchten Komponente werden die Signale entsprechend ausgewertet und der Muster erkennung zugeführt.

In Figur 1 ist ein Frequenzbild 1 eines Bauteils 100 (Fig. 4) im Neuzustand oder vor dem ersten Einsatz gezeigt.

Aufgetragen ist die Intensität I und gegenüber der Frequenz f . Erkennbar sind verschiedene, nicht unbedingt diskrete Fre quenzen mit verschiedener Intensität, die typisch sind für ein Neubauteil. Dies ist nur ein Beispiel für ein Akustik parameter .

In Figur 2 ist ein Frequenzbild 2 eines Bauteils 100 nach Ge brauch gemäß Figur 1 zu sehen.

Sowohl die Intensität I als auch die Lage der Frequenzen f haben sich zumindest teilweise verändert bzw. verschoben.

Ebenso sieht es aus für das Abklingverhalten der Intensität I über die Zeit t, wobei in Figur 3 ein Abklingverhalten 4 für neue Bauteile dargestellt ist und die Kurve 7, hier gestri chelt, das Abklingverhalten eines gebrauchten Bauteils dar stellt. Da Abklingverhalten 4, 7 ist nur ein Beispiel für ein Akustikparameter .

Dies macht deutlich, dass Unterschiede gegeben sind, die aus gewertet werden können.

Die Mustererkennung erkennt dabei die Abweichung zum Sollzu stand und ordnet die Schaufelreihen als Bauteil einer weite ren Klassifizierung wie "akzeptabel" oder „auszutauschen" zu. Diese Klassifizierungen werden zuvor anhand Voruntersuchungen und vorhandener Messungen festgelegt.

Die Figuren 1, 2, 3 stellen beispielhafte Muster dar, die aus den Aufnahmen des Luftschalls erstellt werden.

Zur Durchführung der Mustererkennung werden u.a. Methoden der Künstlichen Intelligenz angewandt. Die Figur 4 zeigt einen Ausschnitt eines Schaufelverbandes 10. Der Schaufelverband 100 umfasst mehrere in Umfangsrich ^¬ tung 200 auf einem Rotor 300 angeordnete als Turbinenlauf ^¬ schaufeln ausgebildete Schaufeln 11', 11'', 11'''. Der Über sichtlichkeit wegen sind lediglich drei Turbinenlaufschaufeln mit dem Bezugszeichen 11', 11'', 11''' versehen. Die Turbi nenlaufschaufeln umfassen im Wesentlichen ein LaufSchaufel blatt 500, das zwischen einer Deckplatte 14 und einem nicht näher dargestellten Schaufelfuß ausgebildet ist. Das Lauf ^¬ schaufelblatt 500 ist dabei derart ausgebildet, dass eine Strömung in Richtung der Rotationsachse 700 mit einer thermi schen Energie derart umgelenkt wird, dass die thermische Energie in Rotationsenergie des Rotors 300 umgewandelt wird. Dazu wird das LaufSchaufelblatt 500 profiliert. Die Deckplat ^¬ ten 14', 14'', 14''', sind in Umfangsrichtung 200 hinterein ander angeordnet.

Die Deckplatten 14', 14'', 14''', ... sind hierbei als Z-Plat- ten ausgebildet. Der nicht näher dargestellte Schaufelfuß ist als Hammerfuß ausgebildet. Die Deckplatten 14', 14'', 14''',

... sind hierbei derart auf dem Rotor 300 angeordnet, dass eine Deckplatte 14', 14'', 14''', ... eine Kraft auf eine benach ^¬ barte Deckplatte 14', 14'', 14''', ... ausübt. Die Deckplatten 14', 14'', 14''', ...sind dadurch gegeneinander vorgespannt.

Im Betrieb rotiert der Rotor 300 um die Rotationsachse 700 mit einer Frequenz zwischen 25Hz und 60Hz. Es sind auch grö ßere Frequenzen möglich. Bei diesen Frequenzen erfolgt eine Fliehkraft, die die Laufschaufel 11', 11'', 11''', ... dazu führt, in radialer Richtung 800 sich zu bewegen, was durch den Schaufelfuß, der in einer Nut im Rotor 300 festgehalten ist, verhindert wird. Die radiale Richtung 800 zeigt hierbei von der Rotationsachse 700 im Wesentlichen entlang der Längs ausbildung einer Laufschaufel 11', 11'', 11''', .... Während des Betriebs, d. h. während eine Fliehkraft infolge der Rota ^¬ tionsfrequenz entsteht, erfolgt eine Entwindung der Lauf schaufel 11', 11'', 11''', ..., was dazu führt, dass die Vor ^¬ spannung verstärkt wird. Die Entwindung erfolgt hierbei in einer geeigneten Richtung, die gegenüber der radialen Rich tung 800 als Drehachse ausgeführt ist.

In Figur 4 ist ebenso die Durchführung der Klangprobe darge stellt mittels einer mechanischen Erregung, z. B. eines Ham mers 17, die manuell oder durch einen Impulsgeber kontrol liert und direkt durchgeführt werden kann.

Das Bauteil 100 ist ein Schaufelverbund, wobei hier ein Deck band 14', 14'', 14''', ... einer Turbinenschaufel 11', 11'', 11''', ... angeregt wird, also vorzugsweise nur eine Komponente des mehrkomponentigen Bauteils (100).

Dadurch werden Körperschwingungen innerhalb der eingebauten Komponente erzeugt, wodurch mittelbar außerhalb der Kompo nente in der Luft auch Luftschallschwingungen erzeugt werden, die mittels eines Mikrofons 20, das nicht in Kontakt mit der Komponente 14 steht, erfasst werden und aufgenommen werden.

Das Mikrofon 20 ist kommerziell erhältlich und wandelt die gemessenen Schallschwingungen direkt in elektronische Daten um.

Die elektronischen Daten werden mit einem Kabel 23 oder sons tiger Übertragungsart an ein Handy oder mobiles elektroni sches Gerät 26 übertragen, das ein Programm oder eine App aufweist, mittels der die elektronischen Daten erfasst und analysiert werden können und an einen Servicetechniker direkt eine Empfehlung und Aussage ausgeben können.

Die Vorteile sind:

a) eindeutige Zuordnung von defekten Bauteilen, auch mehr- komponentig, mittels objektiver Methode.

b) Vermeidung der Demontage des Bauteils, was eine Kosten- und Zeitersparnis bedeutet und zur Verfügbarkeitsverbesserung führt .