Turbine blade wear and damage – An overview of advanced characterization techniques Translated title: Verschleiß und Schädigung von Turbinenschaufeln – Ein Überblick innovativer Charakterisierungstechniken

Abstract

This paper gives an overview of four measurement techniques that allow to extensively characterize the status of a worn turbine blade. In addition to the measurement of geometry and surface properties, the condition of the two protective coatings needs to be monitored. Fringe projection was used to detect and quantify geometric variances. The technique was improved using newly developed algorithms like inverse fringe projection. A Michelson interferometer was employed to further analyze areas with geometric defects and characterize the surface morphology of the blade. Pulsed high frequency induction thermography enabled the scanning of the blade for small cracks at or close to the surface. High frequency eddy current testing was used to determine the protective layers status and their thickness.

Kurzfassung

Diese Arbeit gibt einen Überblick über vier unterschiedliche Messsysteme, mit denen der Zustand einer Turbinenschaufel detailliert charakterisiert werden kann. Hierbei werden sowohl die Geometrie und die Oberflächenstruktur erfasst, als auch der Zustand der Schutzschichten bewertet. Für die quantitative Darstellung der makroskopischen Geometrie wird in dieser Arbeit die Streifenprojektion eingesetzt. Das Verfahren wurde um Algorithmen zur inversen Streifenprojektion erweitert, die eine Messung mit nur einer Aufnahme ermöglicht. Mittels eines Michelson-Interferometers können Fehlerstellen genauer analysiert und die Oberflächenstruktur detaillierter charakterisiert werden. Mit der gepulsten Hochfrequenz-Induktions-Thermographie kann die Turbinenschaufel auf feine Risse in und nahe unterhalb der Oberfläche untersucht werden. Der Zustand und die Dicke der keramischen und metallischen Schutzschichten lassen sich abschließend mit der Hochfrequenz-Wirbelstromtechnik erfassen. Die Kombination der vier Messverfahren ermöglicht somit eine schnelle Charakterisierung der wichtigsten Eigenschaften betriebsbeanspruchter Turbinenschaufeln.