Исследование оптико-электронной системы контроля износа рабочих лопаток паровых турбин большой единичной мощности при использовании валоповорота на закрытом цилиндре тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Родикова Лилиана Сергеевна

• Родикова Лилиана Сергеевна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Родикова Лилиана Сергеевна

Реферат

Synopsis

Введение

ГЛАВА 1. Анализ существующих оптико-электронных средств контроля износа лопаток паровых турбин

1.1 Обобщённые требования к контролю отклонений формы и дефектов лопаточного аппарата паровых турбин большой единичной мощности

1.2 Основные методы диагностики рабочих лопаток паровых турбин

1.2.1 Дискретно-фазовый метод контроля состояния рабочих лопаток

1.2.2 Методы трёхмерного зрения

1.2.3 Эндоскопический контроль

1.2.4 Анализ методов контроля эрозийного износа

1.3 Комплексные оптико-электронные системы контроля рабочих лопаток

1.3.1 Устройство эндоскопического 3 D-сканера для контроля размеров на основе применения структурированных пучков

1.3.2 Высокоскоростная стереоскопическая система измерительной дефектоскопии

1.3.3 Система контроля участков поверхности внутренних полостей объектов известной формы

1.3.4 Комплексная система эндоскопии для контроля эрозийного износа рабочих лопаток паровой турбины

1.3.5 Система и способ мониторинга элементов проточной части турбин при валоповороте при закрытом цилиндре

1.4 Критический анализ систем оперативного контроля параметров рабочих лопаток

1.5 Выводы по главе

ГЛАВА 2. Теоретические подходы к построению оптико-

электронных систем контроля рабочих лопаток паровых турбин на закрытом цилиндре при валоповороте

2.1 Структура системы, размещение её модулей и принцип работы

2.2 Взаимная ориентация модулей системы и оптимизация ракурса видеозонда при контроле величины хорды рабочей лопатки

2.3 Взаимосвязь параметров оптической системы видеозонда с параметрами рабочих лопаток и пространственного расположения видеозонда относительно рабочей лопатки

2.4 Описание метода контроля износа рабочих лопаток по цифровым изображениям проекции хорды рабочей лопатки

2.5 Предельная погрешность определения величины хорды рабочих лопаток по координатам изображений кромок

2.6 Выводы по главе

ГЛАВА 3. Теоретические и экспериментальные исследования

модулей системы и влияющих факторов на погрешность контроля определения хорды системой

3.1 Теоретическое моделирование формирования облучённости рабочей лопатки при подсветке разнонаправленными источниками

3.2 Исследования спектральных характеристик отражения поверхности рабочих лопаток

3.2.1 Экспериментальные исследования спектральных характеристик отражения рабочих лопаток

3.2.2 Оценка влияния изменений спектрального коэффициента отражения поверхности рабочих лопаток на погрешность определения величины хорды

3.3 Теоретические и экспериментальные исследования адаптивной подсветки рабочих лопаток

3.3.1 Исследование облучённости кромок рабочих лопаток при их адаптивной подсветке

3.3.2 Исследование облучённости на матричном поле анализа при адаптивной регулировке яркости источников подсветки

3.3.3 Экспериментальные исследования эффективности применения адаптивной подсветки в системе

3.4 Исследование эффективности применения устройства позиционирования видеозонда

3.5 Исследование возможности уменьшения влияния искажений, вносимых оптической системой видеозонда

3.6 Влияние изменения температуры на параметры системы

3.7 Структура алгоритма программно-аппаратной реализации вычисления хорды рабочей лопатки и ее износа

3.8 Выводы по главе

ГЛАВА 4. Методики выбора параметров видеозонда при

проектировании системы

4.1 Методика расчёта размера эффективной фоточувствительной площади матричного приёмника оптического излучения и фокусного расстояния объектива видеозонда

4.2 Методика выбора мощности источников импульсной подсветки

4.3 Методика выбора времени экспозиции кадров

4.4 Методика энергетического расчёта и выбора размера входного зрачка объектива

4.5 Экспериментальные исследования эффективности предложенной методики на макете системы

4.6 Выводы по главе

ГЛАВА 5. Исследование погрешности определения величины хорды

5.1 Составляющие погрешности системы

5.2 Оценка степени влияния составляющих суммарной погрешности определения величины хорды рабочей лопатки

5.2.1 Исследование составляющей погрешности оценки величины хорды, обусловленной шумами матричного приёмника оптического излучения

5.2.2 Оценка погрешности определения величины хорды, вызванной неточностью задания расстояния до рабочей лопатки

5.2.3 Оценка погрешности определения величины хорды лопатки, вызванной неточностью задания фокусного расстояния объектива видеокамеры

5.2.4 Оценка погрешности определения величины хорды рабочей лопатки, вызванной неточностью задания контролируемого радиуса сечения

5.2.5 Оценка погрешности определения величины хорды рабочей лопатки, вызванная отклонением угла наклона хорды

5.2.6 Оценка погрешности определения величины хорды рабочей лопатки, вызванной температурной деформацией корпуса видеокамеры

5.2.7 Оценка погрешности определения величины хорды рабочей лопатки,

вызванная отклонением времени экспозиции от номинального

5.2.8 Оценка погрешности определения величины хорды, вызванной отклонением частоты валоповорота от номинальной

5.2.9 Погрешность, вызванная изменением коэффициента отражения поверхности рабочей лопатки

5.2.10 Погрешность, вызванная отклонением линии визирования видеозонда от требуемого значения

5.2.11 Погрешность определения величины хорды, вызванная нестабильностью регистрации положения ротора синхродатчиком

5.2.12 Погрешность, вызванная дисторсией объектива видеозонда

5.2.13 Погрешность несовпадения плоскости изображения рабочей лопатки с плоскостью фоточувствительной площадки матричного приёмника

5.3 Оценка степени влияния составляющих суммарной погрешности определения величины хорды рабочей лопатки

5.4 Возможности уменьшения степени влияния наиболее существенных составляющих погрешности контроля величины хорды рабочих лопаток

5.5 Экспериментальные исследования работы макета системы

5. 6 Выводы по главе

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Приложение А. Акты о внедрении результатов диссертационной

работы

Приложение Б. Тексты основных публикаций

9

Реферат

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование оптико-электронной системы контроля износа рабочих лопаток паровых турбин большой единичной мощности при использовании валоповорота на закрытом цилиндре»

Актуальность темы

Обеспечение длительной бесперебойной эксплуатации силовых агрегатов электростанций является важной задачей электроэнергетики. Эта задача обеспечивается комплексом мероприятий, среди которых важное место занимает периодический контроль технического состояния силовых агрегатов и их ремонт. Одним из основных агрегатов тепловых, в том числе атомных, электростанций является паровая турбина. В процессе эксплуатации турбин осуществляется контроль их технического состояния и ремонт, который включает останов турбоагрегата, его разбор, контроль технических параметров, ремонт и последующую сборку.

В процессе эксплуатации наиболее сильному износу подвергаются входные кромки рабочих лопаток (РЛ) цилиндров низкого давления (ЦНД) турбин большой единичной мощности.

Периодический останов, разбор турбины для контроля её технических параметров и последующая сборка занимают значительное время, однако в результате контроля может быть выявлено отсутствие необходимости ремонта. Возможность осуществления контроля параметров турбины без её разбора в режиме валоповорота является перспективным направлением с точки зрения увеличения выработки электроэнергии и повышения экономической эффективности электростанций.

Вопросы высокоточного контроля линейных величин и перемещений, размеров деталей в машиностроении и энергетике рассматривались в работах отечественных и зарубежных исследователей Э.Д. Панкова, В.Я. Колючкина, А.А. Сарвина, А.Н. Королева, А.Я. Лукина, Ю.В. Филатова, Н.И. Павлова, А.А. Кульчицкого, А. С. Мачихина., В.А. Хаимова, Е.И. и других. Однако достигнутые результаты контроля параметров лопаточного аппарата паровых турбин большой единичной мощности не в полной мере соответствуют современным требованиям.

Для совершенствования процесса контроля необходимо проведение исследований, направленных на уменьшение погрешности определения

параметров рабочих лопаток, позволяющих оценивать наличие дефектов, их форму и изменение в процессе эксплуатации, а также выявление путей ослабления основных влияющих факторов на процесс контроля.

Основным и наиболее информативным параметром контроля, который позволяет диагностировать сразу несколько типов наиболее опасных дефектов, является величина хорды рабочей лопатки.

Кроме того, контроль износа рабочих лопаток существующими оптическими методами и средствами в режиме валоповорота в условиях ограниченного межлопаточного пространства возможен только в ограниченном диапазоне её длины в периферийной части, так как при смещении оптической системы к корневой части лопатки выходная кромка контролируемой лопатки в поле зрения может перекрываться входной кромкой следующей.

В соответствии с вышеизложенным исследование оптико-электронной системы контроля износа рабочих лопаток паровых турбин большой единичной мощности при использовании валоповорота на закрытом цилиндре является актуальной задачей имеющей существенное значение для развития страны, так как позволяет существенно ускорить процесс проведения диагностики состояния рабочих лопаток путём оценки степени износа с допустимой погрешностью контроля в расширенном по длине рабочей лопатки диапазоне.

Целью диссертации является исследование оптико-электронной системы контроля износа рабочих лопаток паровых турбин большой единичной мощности при использовании валоповорота на закрытом цилиндре, применение которой позволяет уменьшить погрешность и увеличить диапазон контроля хорды в различных сечениях рабочих лопаток по их длине.

Для достижения цели в рамках диссертации были поставлены и решены следующие задачи:

1. Провести обзор существующих методов и оптико-электронных систем контроля эрозийного износа лопаток по их геометрически параметрам, а также анализ условий и возможности их применения на закрытом цилиндре

турбины.

2. Выполнить теоретический анализ подходов к построению оптико-электронных систем контроля износа рабочих лопаток паровых турбин на закрытом цилиндре турбины при валоповороте.

3. Провести теоретические и экспериментальные исследования модулей системы для контроля износа рабочих лопаток и влияющих факторов на контроль износа.

4. Разработать методику выбора параметров видеозонада при проектировании системы для контроля износа рабочих лопаток, позволяющую адаптировать систему под конкретные параметры объекта контроля и обеспечить заданную погрешность контроля износа лопаточного аппарата.

5. Провести исследования погрешности определения величины хорды системы для контроля износа рабочих лопаток и предложить методы компенсации наиболее влияющих составляющих суммарной погрешности.

Методы исследования. В диссертации применялись методы системного анализа, математическое моделирование, теория преобразования информации в оптико-электронных системах, методы цифровой обработки изображений. Для проведения экспериментов были построены компьютерные модели в среде MATLAB, а также были выполнены экспериментальные исследования макетов и образцов на базе разработанного и изготовленного стенда.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Оптико-электронная система контроля износа рабочих лопаток паровых турбин большой единичной мощности при использовании валоповорота на закрытом цилиндре, содержащая видеозонд с устройством его позиционирования, видеокамеру, термодатчик, два импульсных источника излучения, синхродатчик с отражающей меткой и блок обработки информации, позволяет расширить диапазон контроля величины хорды рабочей лопатки по длине с величиной СКО случайной составляющей погрешности не более 0,29 мм, за счёт комплексного применения адаптивной

разноракурсной подсветки входной и выходной кромок рабочей лопатки двумя импульсными источниками излучения, включения в состав устройства позиционирования видеозонда элементов его ориентации по углу визирования, а также программно-аппаратной реализации алгоритма вычисления величины хорды рабочей лопатки и её износа.

2. Метод контроля износа рабочих лопаток паровых турбин большой единичной мощности при использовании валоповорота на закрытом цилиндре с помощью оптико-электронной системы по величине проекции изображения хорды на фоточувствительной площадке МПОИ как расстояния между координатами кромок на цифровом изображении рабочей лопатки в пикселях, позволяет расширить диапазон контроля величины хорды по длине рабочей лопатки, за счёт задания угла визирования видеозонда для каждого конкретного сечения рабочей лопатки с учётом угла наклона хорды, а также фактических параметров видеокамеры полученных по результатам калибровки.

3. Методика выбора параметров элементов видеозонда при проектировании оптико-электронной системы контроля величины хорды рабочих лопаток цилиндров низкого давления паровых турбин на закрытом цилиндре при валоповороте, основанная на равенстве влияния основных составляющих задаваемой суммарной погрешности определения величины хорды с учётом угла визирования видеозонда и расстояния от входного зрачка видеокамеры до рабочей лопатки, позволяет проектировать видеозонд системы под параметры лопаточного аппарата конкретной паровой турбины и обеспечить задаваемую погрешность контроля величины хорды рабочей лопатки за счёт последовательной процедуры выбора фокусного расстояния объектива видеокамеры, обеспечивающего требуемое поле зрения и предельную погрешность контроля, выбора относительного отверстия объектива и мощности источников излучения для обеспечения уровня облучённости кромок рабочих лопаток, необходимого для контрастного выделения поверхности рабочей лопатки и выбора требуемого времени экспозиции матричного фотоприёмника исходя из допустимой величины

составляющей погрешности, вызванной скоростным смазом на цифровом изображении рабочей лопатки.

4. Структура алгоритма программно-аппаратной реализации вычисления величины хорды рабочей лопатки и её износа оптико-электронной системой контроля износа рабочих лопаток паровых турбин большой единичной мощности при использовании валоповорота на закрытом цилиндре, позволяет уменьшить погрешность оценки величины хорды рабочей лопатки в расширенном диапазоне контроля по длине лопатки, за счёт введения модуля установки угла визирования видеозонда для каждого конкретного сечения, модуля считывания показаний термодатчика видеозонда, модуля сравнения уровней облучённости в изображениях кромок рабочей лопатки, модуля регулировки мощности адаптивной подсветки для выравнивания облучённости в изображениях кромок рабочей лопатки, модуля вычисления размера хорды рабочей лопатки с учётом фактических параметров видеокамеры по результатам её калибровки и параметров позиционирования видеозонда, а также модуля корректировки результатов с учётом температурной деформации корпуса видеозонда.

Научная новизна диссертации отражена в следующих пунктах:

1. Применение адаптивной разноракурсной подсветки кромок рабочих лопаток двумя импульсными источниками излучения в оптико-электронной системе контроля износа рабочих лопаток паровых турбин большой единичной мощности на закрытом цилиндре при валоповороте позволяет уменьшить погрешность определения величины хорды и её износа.

2. Изменение угла визирования видеозонда оптико-электронной системы контроля износа рабочих лопаток паровых турбин большой единичной мощности на закрытом цилиндре при использовании валоповорота позволяет расширить диапазон контроля величины хорды и её износа по длине рабочей лопатки.

3. Введение модуля позиционирования видеозонда углу визирования, по радиусу сечения, расстоянию от видеозонда с необходимой погрешностью,

модуля считывания показаний фактических значений термодатчика видеозонда для корректировки результатов вычисления хорды с учётом температурной деформации корпуса видеозонда; модуля сравнения уровней облучённости в изображениях кромок рабочей лопатки при импульсной адаптивной разноракурсной подсветке и модуля регулировки мощности этой подсветки для выравнивания облучённости в изображениях кромок в алгоритме программно-аппаратной реализации вычисления величины хорды рабочей лопатки обеспечивает уменьшение погрешности определения величины хорды в расширенном диапазоне контроля по длине лопатки.

Объектом исследования является оптико-электронная система контроля износа рабочих лопаток паровых турбин большой единичной мощности при использовании валоповорота на закрытом цилиндре.

Предметом исследования являются погрешность оптико-электронной системы контроля износа рабочих лопаток паровых турбин большой единичной мощности при использовании валоповорота на закрытом цилиндре, соотношения между параметрами её модулей, использование которых позволяет подпирать параметры элементов системы для контроля конкретного лопаточного аппарата паровых турбин, алгоритмы вычисления величины хорды рабочих лопаток.

Теоретическая и практическая значимость результатов диссертационной работы:

1. Разработанная оптико-электронная система контроля износа рабочих лопаток паровых турбин большой единичной мощности при использовании валоповорота на закрытом цилиндре, позволяет оценивать размер хорды рабочей лопатки по её цифровому изображению с погрешностью не более 0,29 мм с учётом компенсации изменений коэффициента отражения поверхности лопатки в диапазоне от 0,03 до 0,18.

2. Предложена структура алгоритма программно-аппаратной реализации вычисления величины хорды рабочих лопаток по цифровым изображениям на матричном поле анализа, позволяющего ослабить влияние изменений коэффициента диффузного отражения контролируемой поверхности при

разных степенях износа рабочих лопаток, погрешности позиционирования видеозонда в технологическом канале и температурных деформаций корпуса видеозонда.

3. Предложена методика выбора параметров элементов видеозонда при проектировании оптико-электронной системы контроля величины хорды рабочих лопаток цилиндров низкого давления паровых турбин на закрытом цилиндре при валоповороте.

4. Предложен метод контроля величины хорды рабочих лопаток паровых турбин большой единичной мощности при использовании валоповорота на закрытом цилиндре с помощью оптико-электронной системы, позволяющий расширить диапазон контроля величины хорды по длине лопатки.

Достоверность полученных результатов обеспечивается совпадением результатов теоретических и экспериментальных исследований, обсуждением основных результатов на российских и международных конференциях. Экспериментальные результаты диссертации получены на материально -технической базе, обеспечивающей повторяемые результаты экспериментальных исследований. Результаты теоретической оценки погрешности оптико-электронной системы контроля износа рабочих лопаток паровых турбин совпадают с результатами экспериментов.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: VI IEEE International Conference «Video and Audio Signal Processing in the Context of Neurotechnologies», Санкт-Петербург, 2021; LI научная и учебно-методическая конференция Университета ИТМО, Санкт-Петербург, 2022; HOLOEXPO 2022: XIX Международная конференция по голографии и прикладным оптическим технологиям; Прикладная оптика - 2022 Санкт-Петербург, 2022; LII научная и учебно-методическая конференция Университета ИТМО, Санкт-Петербург, 2023; VII IEEE International Conference «Video and Audio Signal Processing in the Context of Neurotechnologies», 2023; XII Конгресса молодых учёных Санкт-Петербург, 2023 г.; SPCN 2023 VIII международная конференция «Обработка

видео и аудио сигналов в контексте нейротехнологий» , Санкт-Петербург, 2023; LI научная и учебно-методическая конференция Университета ИТМО, Санкт-Петербург, 2024; XIII Конгресс молодых учёных ИТМО, Санкт-Петербург, 2024; Sino-Russian Physics Seminar for Young Scientists Institute "Higher School for Engineering and Technology, Harbin, China, 2024; ХОЛОЭКСПО 2024 ХХ! Международная конференция по голографии и прикладным оптическим технологиям, г. Казань, Россия, 2024 г.; Международная конференция «Молодые профессионалы», Санкт-Петербург, 2024 г.; «Прикладная оптика - 2024» Санкт-Петербург, 2024 г.

Личный вклад автора

Автором совместно с научным руководителем были сформулированы цель и задачи диссертационного исследования. Автором лично проведены расчёты необходимых параметров исследуемой оптико-электронной системы контроля величины хорды рабочих лопаток цилиндров низкого давления паровых турбин на закрытом цилиндре при валоповороте; проведены измерения характеристик экспериментальных образцов рабочих лопаток на совместно разработанных и изготовленных экспериментальных стендах; промоделирован процесс расчёта параметров системы с учётом пространственных параметров контроля на основе обработанных данных, дана оценка погрешности контроля хорды рабочих лопаток в режиме валоповорота. Автором лично или при его определяющем участии были подготовлены публикации в рецензируемых научных журналах и представлены научные результаты на всероссийских и международных конференциях.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертационной работы изложен на 289 страницах, содержит 63 рисунка, 7 таблиц. Нумерация рисунков и формул выполнена по главам. Список литературы включает в себя 207 наименований.

Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в 12 публикациях. Из них 2 опубликованы в журналах, включённых в перечень ВАК, 3 опубликованы в изданиях, индексируемых в базе цитирования Scopus.

В международных изданиях, индексируемых в базе данных Scopus:

1. Korotaev, V.V.; Rodikova, L.S.; Timofeev, A.N.; Ryzhova, V.A.; Yarishev, S.N.; Djamiykov, T.S.; Marinov, M.B. An Optoelectronic System for the Online Monitoring of the Chord Length of Steam Turbine Rotor Blades for Early Fault Detection // Machines 2025. Vol. 13 (3), pp. 174.

2. Anton A. Maraev, Gennady A. Shut, Alexander N. Timofeev, Sergey V. Mikheev, Artem Kh. Akhmerov, Liliana S. Rodikova, Igor A. Konyakhin, Effect of illumination on errors in estimation of a rotor blade chord value during intelligent video endoscopy of a closed steam turbine cylinder // Studies in Systems, Decision and Control, 2022, Vol. 419, pp. 169-185

3. Родикова Л.С., Коротаев В.В., Тимофеев А.Н., Рыжова В.А., Мараев А.А., Михеев С.В. Методика выбора параметров оптико-электронных систем контроля износа рабочих лопаток паровых турбин по заданной величине суммарной погрешности // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24, № 2. С. 171-181.

В изданиях из перечня ВАК РФ: 1. Шуть Г.А., Коротаев В.В., Пузырев Е.И., Рыжова В.А., Тимофеев А.Н., Ахмеров А.Х., Родикова Л.С. Видеоэндоскопирование рабочих лопаток паровых турбин и контроль их геометрических параметров // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 11 с. 58-67. Переводная версия Web of Science, Scopus:

G. A. Shut, V. V. Korotaev, E. I. Puzyrev, V. A. Ryzhova, A. N. Timofeev, A. K. Akhmerov, and L. S. Rodikova, "Videoendoscopy of rotor blades of steam turbines and control of their geometrical parameters," Journal of Optical Technology. 2020. 87(11), 677-683.

2. Родикова Л.С., Коротаев В.В., Тимофеев А.Н., Васильев А.С., Васильева А.В. Исследование влияния характеристик поверхности рабочей лопатки паровой турбины на погрешность оптико-электронной системы

контроля длины хорды // Изв. вузов. Приборостроение. 2025 Т.68, №2.С.141-152.

В изданиях из перечня РИНЦ:

1. Родикова Л.С., Коротаев В.В., Тимофеев А.Н. Методика выбора параметров оптической системы видеокамер и алгоритмов обработки информации в системах видеоэндоскопирования лопаточного аппарата турбин // Сборник трудов XII Конгресса молодых учёных, Санкт-Петербург, 2023. Т. 1. С. 137-140.

2. Родикова Л.С., Коротаев В.В., Тимофеев А.Н. Анализ системы видеоэндоскопирования рабочих лопаток паровых турбин в режиме валоповорота // Альманах научных работ молодых ученых Университета ИТМО -2021. - Т. 4. - С. 82-86

3. Родикова Л.С. Исследование изменений видеосигнала при переходе к динамическому измерению износа лопаток паровых турбин при валоповороте // Сборник трудов IX конгресса молодых учёных (Санкт-Петербург, 15-18апреля 2020г.) - 2021. - Т. 1. - С. 335-338.

4. Родикова Л.С., Коротаев В.В., Тимофеев А.Н. О возможностях видеоэндоскопирования эрозионного износа рабочих лопаток ступеней низкого давления паровых турбин // Альманах научных работ молодых ученых Университета ИТМО -2020. - Т. 4. - С. 121-126

В иных изданиях:

1. Родикова Л.С., Коротаев В.В., Тимофеев А.Н. Оценка погрешности величины хорды при видеоэндоскопии рабочих лопаток паровых турбин большой единичной мощности // HOLOEXPO 2022: XIX Международная конференция по голографии и прикладным оптическим технологиям: Тезисы докладов - 2022. - С. 417-420.

2. Родикова Л.С., Коротаев В.В, Тимофеев А.Н. Подсветка рабочих лопаток паровых турбин при их видеоэндоскопировании на закрытом цилиндре // XV Международная конференция "Прикладная оптика-2022" (1516 декабря 2022г.): сборник тезисов конференции - 2023. - С. 199-200.

3. Родикова Л.С., Коротаев В.В., Тимофеев А.Н. Исследование погрешности оптико-электронной системы контроля величины хорды рабочих лопаток паровых турбин на закрытом цилиндре при валоповороте // ХОЛОЭКСПО 2024: XXI Международная конференция по голографии и прикладным оптическим технологиям: Тезисы докладов - 2024. - С. 339-341.

Основное содержание работы

Во введении, обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи, научная новизна, положения, выносимые на защиту, представлена теоретическая и практическая значимость.

В первой главе диссертационной работы представлен анализ существующих методов средств контроля рабочих лопаток (РЛ) паровых турбин большой единичной мощности.

Анализ существующих методов и технических средств эксплуатационной диагностики и обследования лопаточного аппарата на работающих турбинах показал перспективность разработки оптико-электронной системы контроля износа рабочих лопаток паровых турбин большой единичной мощности при использовании валоповорота на закрытом цилиндре (ОЭСРЛ), которая бы позволила контролировать эрозийный износ рабочих лопатки на закрытом цилиндре с допустимой погрешностью в расширенном диапазоне контроля по длине лопатки.

Сформулированы требования к ОЭСРЛ, СКО случайной составляющей погрешности контроля величины износа хорды РЛ которой не должна превышать 0,33 мм.

Целью диссертации является исследование оптико-электронной системы контроля износа рабочих лопаток паровых турбин большой единичной мощности при использовании валоповорота на закрытом цилиндре, позволяющей уменьшить погрешность и увеличить диапазон контроля хорды в различных сечениях рабочих лопаток по их длине. Сформулированы задачи исследований.

Во второй главе представлен теоретический подход к построению ОЭСРЛ. Предложена структура ОЭСРЛ (рисунок 1), которая содержит следующие основные элементы: видеозонд (ВЗ) 1, включающий видеокамеру (ВК) 11, два источника излучения (ИИ) 4 и 8, устройство его позиционирования 2 и термодатчик 3, а также синхродатчик 9, метку 10, размещённую на роторе, и блок обработки 5 со специальным программным обеспечением. Видеокамера 11 содержит объектив 6 и матричный приёмник оптического излучения (МПОИ) 7.

Рисунок 1 - Структурная схема ОЭСРЛ

Контроль эрозионного износа РЛ осуществляется по изменению величины хорды РЛ в ОЭСРЛ Ьг, в её конкретном сечении на радиусе Яг.

Принцип работы ОЭСРЛ предполагает, что ВК по сигналам синхродатчика последовательно захватывает кадр каждого сечения рабочей лопатки, полученное цифровое изображение передаётся в блок обработки. В блоке обработки производится вычисление длины хорды лопатки как расстояния между входной и выходной кромками в заданном сечении. При вычислениях учитываются параметры калибровки ВК и температура её корпуса. Полученное значение сравнивается с номинальным значением, которое хранится в блоке информации и далее по результатам сравнения делается вывод о степени износа и необходимости замены лопатки.

Показано, что в конструкциях лопаточного аппарата существует диапазон радиусов сечений Яг<Яь, когда ось ВК невозможно установить перпендикулярно хорде РЛ без виньетирования следующей РЛ (рисунок 2, а).

а) б)

Рисунок 2 - Иллюстрация радиуса Яь до которого требуется наклон линии визирования видеозонда системы ОЭСРЛ на лопаточном аппарате (а), ход лучей в оптической схеме ОЭСРЛ (б)

Для этого случая получено выражение определения угла визирования ВК д, то есть угла между линией визирования ОО' видеокамеры и нормалью 2 к плоскости движения лопаток (рисунок 2а), в зависимости от параметров лопаточного аппарата ступени ЦНД, позволяющего избежать виньетирования пучков в оптической системе ВК при контроле величины хорды по длине лопатки от корневой к периферийной части РЛ:

К = + ^ - 2^0 - (1)

где N - количество РЛ в исследуемой ступени ротора, - расстояние от ВК до оси РЛ, В - диаметр входного зрачка объектива ВК, Ъ - величина хорды РЛ, а, - угол наклона хорды, определяемый как угол между хордой контролируемого сечения и плоскостью осей РЛ в контролируемом сечении (рисунок 2, а).

Вычисление величины хорды рабочих лопаток осуществляется по цифровому изображению их кромок, который базируется на методах

обнаружения кромок РЛ на цифровом изображении, получаемом ВК, и цифровой обработки их координат.

На основании хода лучей (рис. 2, а) и координат кромок цифровых изображений РЛ получены выражения для определения величины хорды, вид которых зависит от величины контролируемого радиуса Яг.

Для контролируемых сечений Яг <ЯЪ с учётом полученного значения величины проекции изображения хорды на МПОИ в ' и размера пиксела р

МПОИ величина хорды РЛ Ъ в мм определяется выражением:

2z0

b =

\z'f 2ctg2(ц -Yi) + (Zo - f )2p2Bi p'2 -zjctg{at - Yl)

(2)

(z0-f)B p'p sin^.—. )cos^.

Для расстояний Я>ЯЬ c учётом полученного значения в' и размера пикселаp МПОИ величина хорды РЛ Ь определяется выражением:

b =(zo -f cos^)B p 'P /f cos^- (3)

Полученные значения сравниваются с параметрами РЛ, полученными при первичном контроле на новой турбине и принимаемыми за номинальные, что позволяет определить величину износа кромки.

В третьей главе представлены теоретические и экспериментальные исследования параметров модулей и влияющих факторов на работу ОЭСРЛ.

Для оценки влияния изменений коэффициента отражения РЛ в процессе эксплуатации на погрешность контроля величины хорды проведены исследования изменений коэффициента отражения по поверхности РЛ 6 (рисунок 3). Для выполнения указанных исследований сформирована установка, содержащая спектрометр 2 марки Ocean Optic QE 6500 Pro, источник излучения 3, персональный компьютер 1 с программным обеспечением Ocean Insight OceanView, калибровочный объект с известным коэффициентом отражения, оптоволоконный зонд 4 для обеспечения измерения спектральной характеристики отражения, держатель зонда 5.

Рисунок 3 - Общий вид установки для измерения коэффициента отражения поверхности РЛ

В диапазоне длин волн от 0,5 до 0,9 мкм получены оценки средних значений спектрального коэффициента отражения для десяти точек поверхности новой и бывшей в эксплуатации РЛ (рисунок 4а) из нержавеющей стали марки 304 при нормальном расположении

поверхности лопатки относительно зонда. Показано, что оценки среднего значения спектрального коэффициента отражения р(Х) поверхности новых

РЛ находятся в диапазоне от 0,14 до 0,18 (кривая 1, рисунок 4, б). Однако при слабой (кривая 2) и сильной (кривая 3) степени износа РЛ коэффициент р(Л)

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Родикова Лилиана Сергеевна, 2025 год

Список литературы

1 Хаимов В. А.. Котляр О. Е., Воропаев Ю. А. Эрозия входных кромок лопаток ЦНД турбины Т-25 0/3 00-240 / Электрические станции, 1997, № 12, с. 34

2 Evangelos V. Diatzikis, "Fiber optic sensors and applications in the power generation industry," GProc. SPIE 10654, Fiber Optic Sensors and Applications XV, 1065403 (14 May 2018).

3 Гужов В. И, Методы измерения ЗВ-профиля объектов. Контактные, триангуляционные системы и методы структурированного освещения: Учеб. пособие, Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2015. 82 с.

4 Сарвин А А., Кульчицкий АА., Наумова А. К. Оптические методы бесконтактных измерений линейных перемещений. СПб: Изд-во СЗТУ, 2011.195с.

5 Скворцов Б.В., Жиганов И.Ю., Малышева-Стройкова А.Н. Методы дистанционных измерений геометрических параметров объектов М.: Ламберт, 2012.320 с

6 Скворцов Б. В., Малышева-Стройкова А.Н., Черных А. В. Метод лаз ер ноте л евизио иного контроля геометрических параметров объектов сложной конфигурации // Приборы и техника эксперимента. 2016. № 1. С.71-77.

7 Скворцов Б. В., Черных А. В., Малышева-Стройкова А.Н. Фотопроекцнонный метод измерения геометрических параметров объектов сложной формы /ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ -201 б.-стр 1242-1249.

8 Danilin А. I.. Adamov S. I... Cliernyavskii A. Zh,. Serpokrylov M. I Diagnostics and monitoring of the operating condition of steam-turbine blades// Power Technology and Engineering. - 2008. - №3. - C. 65—69.

9 Сухоруков В. В., Котельников В. С. Мониторинг состояния стальных канатов автоматизированными средствами технического диагностирования // Безопасность труда в промышленности. 2019. № С. 72—81.

10 Малорасходные режимы ЦНД турбины Т-250/300-244)/ Под ред.

В. А. Хаимова. - СПб: БХВ-Петербург, 2007. - 240 с.

11 А,с. 1666920 А1 (СССР). Устройство для измерения эро-знонного износа рабочих лопаток паровых турбин / Хаимав В. А., Храбров П. В., Котляр О. Е.н Мирзабеков А. М., Кожин Н. П. Опубл. в Б. И.; 1991. № 28.

12 Хаимов В.А. Внедрение системы оперативного контроля и диагностики эрозионного износа рабочих лопаток мощных паровых турбин / Хаимов В А., Кокин E.LLL Пузырев Е.И., Воронов Е.О,ц Ганжнн В.А,, // Энергетические станции 2006. №12 с. 32 - 36

13 Кульчицкий А. А., Потапов А. И.. Смирнов А. Г... Бойков В. И Система контроля геометрии осе симметричных изделий с угловым зеркальным преобразователем турбин //шв. Вузов. Приборостроение. 2020. Т. 63, № 8 с. 72014 Лашманов О.Ю.. Пантюшнн А.В.. Тимофеев АН,, Ярышев С.Н.

Исследование возможности применения спектрозонального метода для ослабления влияния воздушного тракта в оптико-электронных системах контроля положения //Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО, 2011. 3 (73). - С. 5-9

15 Ivan S. Nekrylov; Alexandr N, Timofeev; Sergey N, Yaiyshev; Anton V. Nikulin The research of the nonexcluded air control error component using the optical-electronic system based oil the dispersion method //Proc. SPIE. 9525, Optical Measurement Systems for Industrial Inspection IX, 95253M. (June 22, 2015).

16 Королев A.H., Лукин А.Я., Филатов Ю.В.. Венедиктов В.Ю. Матричная технология измерений. Точность измерения координат элементов н контроль фотошаблонов / Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 3. С. 115-123,

17 Evangelos V. Diatzikis, "Fiber optic sensors and applications in the power generation industry," Proc. SPIE 10654. Fiber Optic Sensors and Applications XV, 1065403 (14 May 2018).

18 Song Zhang. High-resolution, Real-time 3-D Shape Measurement: Diss. Abstract Dr. Sci. Stony Brook Univ., N. Y. 2005.

19 Potapov A, I., Makhov V. E, et al. Smart-camera — based linear sizing // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2019. Vol. 55, N 7. P. 524—532.

20 Kulchitskiy A. A.. Fedorova E. R. Optical inspection of solids of revolution by means of nontelecentric optics ii I OP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2019. Nov.. 378: 012062.

21 А. И. Першев, С.И. Феоктистов, Д.Г. Колыханов, В.И. Шпорт Координатно-измерительные машины и комплексы // Наука н технологии в промышленности. 2011. №3. С. 36 -48

22 Joseph Ross, Kevin Harding, Eric Hogarth* "Challenges faced in applying 3D noncontact metrology to turbine engine blade inspection," Proc, SPIE 8133, Dimensional Optical Metrology and Inspection for Practical Applications, 81330H (14 September 2011).

23 Z. Chen et al.. Non-contact crack detection of high-speed blades based on principal component analysis and Euclidian angles using optical-fiber sensors // Sens. Actuator A Phys. 201, 66 -72. 2013.

24 S.Wuetal.. Blade crack detection using bladetip timing, // IEEETrans. Instrum.Meas. 70, 6502813. 2021.

25 Шкотов Ю.Д. Об эрозионном износе проточных частей паровых турбин. - Энергетик. 1990, № 4, с. 16-17.

26 Поваров О.А,, Станиша Б,. Рыженков В. А. Исследование эрозионного износа лопаток паровых турбин. - Теплоэнергетика. 1988, №4, с. 66—69

27 Дементьев В.Е. Современная геодезическая техника и ее применение /Учебное пособие для вузов. М.: Академический Проект. 2008. - 591 с.

28 ГОСТ 34497— 2018 Лопаткн паровых турбин, Основные требования по замене Межгосударственный стандарт — М. Стандартннформ - 2019 -

29 РАО «ЕЭС России». Методические указания о порядке оценки работоспособности рабочих лопаток паровых турбин в процессе изготовления, эксплуатации и ремонта, РД 153-J4.1-17.462-00, Отраслевой руководящий документ. Москва. 2001, 62 с.

30 Амелюшкнн В. Н. Измерение эрозионного износа лопаток паровых турбин, - Труды ЦКТИ, 1985, вып. 221, с. 55—58.

31 Явельскнй М. Б., Рошаль М. Д.. Поршнев М. Б,, Константинов И. О,, Ясонов А. И. Исследование эрозионного разрушения радиационным методом. -

Теплоэнергетика. 1989, № 4, с. 61 - 62.

32РД 34.17.449-97. Методика вихретокового контроля лопаток паровых турбин тепловых электрических станций дефектоскопом "Зонд ВД-96*',

33 Неразрушающнй контроль: Справочник: в 7 т. Под общ. ред. Клюева В.В. т.З: Ультразвуковой контроль: издание 2-е, испр. М.: Машиностроение, 2006 864 с.

34 Кретов Е.Ф. Ультразвуковая энергомашиностроении. Издание 2-е, переработанное и доп. - СПБ.: Издательство «СВЕН», 2007 296 с.

35 Неразрушающнй контроль н диагностика : справочник /В. В, Клюев [и др.] : под ред. В. В. Клюева. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение: Спектр, 2003 656 с.

36 Шелихов Г.С., Глазков Ю.А.. Сапунов М.В. Магни-топорошковый контроль с применением переносных дефектоскопов. М.: ИД Спектр, 2010. 192с.

37 Борншанскнй К.И. Повышение точности регистрации автоколебаний лопаток паровых турбин в условиях экептуатации Increase of measurements accuracy of steam turbines flutter in service // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2015. - № 1 (214). - С. 37-47.

38 Sibley, G. The iterated sigma point Kalman filter with applications to long range stereo/G. Sibley. G.S. Sukhatme, L.H. Matthies//'Proceedings of Robotics: Science and Systems. -2006.

39 Sturm, P. Camera models and fundamental concepts used in geometric computer vision P. Sturm, S. Ramalingam, J.-P. Tardif, S. Gaspaiini. J. В arret оfoundations arid Trends in Computer Graphics and Vision. -2011. -Vol. 6, Issues 1-2. -P. 1-183. -

40 Горевой, А,В. Методы оценки погрешности измерения координат в комплекенрованных системах регистрации трёхмерных образов объектов /А,В. Горевой, В.Я. Колючкнн // Инженерный журнал: наука и инновации. -2013. -Вып. 9(21). -URL: engjournal.ru/catalog/pribor/optica/923.html (дата обращения 17.04.2018).

41 Gorevoy, A.V. 3D spatial measurements by means of prism-based endoscopic imaging system A,V. Gorevoy, A S. Machikhin, A.V. Shurygin. D.D.

42 Кульчицкий. А.А. Анализ схемных решений триангуляционных измерителей расстояний / А.А, Кульчицкий. P.P. Ахметов (доклад) // XI мевдународная конференция молодых ученых, студентов и аспирантов «Анализ и прогнозирование систем управления», Санкт-Петербург. — C3TV. — 2010. - С. 30-35

43 В la stein, S.D. Error analysis in stereo determination of 3-D point positions S.D. Blostein, T.S. Huang /IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. -1987. -Vol. 9, Issue 6. -P. 752-765

44 Manuel Vazquez-Arellano, Hans W. Griepentrog, David Reiser and Dimitris S. Paraforo, 3-D Imaging Systems for Agricultural Applications —A Review, Sensors 2016, 16,618.

45 1. Julier, S.J. Hie scaled urscented transformation S J. Julier/VProceedings of the 2002 American Control Conference. -2002. -Vol. 6. -P. 4555-4559.

46 Zhang, W. Accuracy analysis of unscented trans formation of several sampling strategic sAV. Zhang, M. Liu, Z. Zhao Proceedings of the 10th ACIS International Conference on Software Engineering, Artificial Intelligences, Networking and Parallel Distributed Computing. -2009. -P. 377-380.

47 Telle, B. 3D boundaries partial representation of objects using interval analysis В. Telle, O. Stasse, T. Ueshiba, K. Yokoi. F. Tomita .Proceedings of IEEE IRS J International Conference on Intelligent Robots and Systems. -2004. -Vol. 4. -P. 4013-4018.

48 Кирилловский, В. К. Современные оптические исследоваши и измерения : учебное пособие / В. К. Кирилловский. - Санкт-Петербург: Лань, 2022. - 304 с- ISBN 978-5-8114-0989-1. - Текст: электронный //- Лань: электронно-библиотечная система. - URL: https://е. lanbook.com book 210458 (дата обращения: 14.04,2025).

49 Wohler, С. 3D computer vision. Efficient methods and applications / C. Wohler. 2nd ed. London: Springer-Verlag, 2013. 382 p.

50 Kim. H. Distance measurement using a single camera with a rotating mirror H. Kim. C.S, Lin, J. Song, H, Chae International Journal of Control

Automation and Systems. -2005. -Vol. 3. -P. 542-551.

51 Chen, Z. Depth from refraction using a transparent medium with unknown pose and refractive index/Z. Chen, K.-Y. Wong, Y. Matsushita, X. Zhu .International Journal of Computer Vision. 2013. Vol. 102. Issues 1-3. P. 3-17.

52 Zhang, Z. Flexible camera calibration by viewing a plane from unknown orientations. Z. Zhang/Proceedings of the 7th IEEE International Conference on Computer Vision. -1999. -P. 666-673.

53 Rodriguez. J.J. Stochastic analysis of stereo quantization error/J. J. Rodriguez, J.K. Aggarwal/ЛЕЕЕ Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. -1990. -Vol. 12, Issue 5. -P. 467-470.

54 Cui, X. Accurate geometrical optic model for single-lens stereovision system using a prism/X. Cui, K.B. Lim, Q, Guo, D. Wang/. Journal of the Optical Society of America A. -2012. -Vol., 29,Issue9. -P. 1828-1837.

55 Kee, W.L. Parameter error analysis of singlelens prism-based stereovision system W.L. Kee, Y. Bai, K.B. Lim1 Journal of the Optical Society of America A. -2015. -Vol. 32, Issue 3. -P. 367-373.

56 Zhu, J.G, Design and calibration of a single-camera-based stereo vision sensor, J.-G. Zhu, Y.J. Li. S.-H. Ye/ Optical Engineering. 2006. Vol. 45. Issue 8. 083001.

57 Zhou, F.Q. A novel way of understanding for calibrating stereo vision sensor constructed by a single camera and mirrors E.Q. Zhou, Y.X. Wang, B. Peng, Y. Cui . Measurement. -2013. -Vol. 46, Issue 3. -P. 1147-1160.

58 Remote visual inspection for ride in power plants, Peter Samsonov, Olympus Corporation: IFD, Centerpointe Drive; Suite 430 LaPaliua, CA 90623 670—8500

59 Визуальный и измерительный контроль: учебное пособие для. подготовки специалистов I, II и III уровня / Н.П. Калиниченко, А.Н. Калнннченко: Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 300 с.

60 Pears N., Liu Y. and Bunting P . 3D imaging, anal у sis and applications. London, UK: Spring er Verlag, 2012. 500 p. Chapter 2, pp. 35-94

61 Jochen Schlobohm, Andreas PoscIt Markus Kastner, Eduard Reitbmeiei\

''On the development of a low-cost rigid borescopic fringe projection system." Proc. SPIE 9450, Photonics. Devices, and Systems VI, 6 January 2015

62 Хеннннг. Д. Визуальный контроль как метод неразрушающего контроля /Д. Хеннннг / В мире неразрушающего контроля. - 2001. - № 3(13) - С. 15-17.

63 Zbigniew Korczewski Endoscopic diagnostics of marine engines // DIAGNOSTYKA. -2007,-№7. -C. 19-25

64 Zbigniew Korczewski Contemporary diagnostic methods for ship engines:a report on scientific research activity of Polish Naval Academy in this field // POLISH MARITIME RESEARCH2 . - 200S. - №15. - C. 46-58

65 Avinash Kumar Agarwal. Akhilendra Pratap Singh. Anuj Agarwal Evolution, trends and applications of endoscopy in internal combustion engines // Journal of Energy and Environmental Sustainability. - 2016, — №1. - C. 56 - 66

66 Родикова Л, С., Коротаев В.В., Тимофеев А. Н. О возможностях видеоэндоскопирования эрозионного износа рабочих лопаток ступеней низкого давления паровых турбин // Альманах научных работ молодых ученых Университета ИТМО - 2020. - Т. 4. - С. 121-126.

67 Неразрушающий контроль / В, В, Клюев [идр.]: подобщ.ред. В. В. Клюева — М. : Машиностроение, 2004.

68 Patent 277S645 B1 European patent specification, hit CL: G02B 23/24. Turbomachine component monitoring system and method. Ward Jr., John David Greenville, Batzinger, Thomas James Schenectady. Janawitz, Jamison William Atlanta, Thompson, Christopher Edward Greenville., Date of filing: 11.03 ,2014. Date of publication22.06.2016,

69 Patent Number WO 96/12873F01D 5/00, 21/00, A system for repairing damaged gas turbine engine airfoils/ Owens James,Nelkin RoadDate of filing: 15.9,1995. Date of publication02,05,1996.

70 Yang Lei. Yuhua Cheng. Scott F. Miller A Flexible Endoscopic Machining Tool. Energy Procedía- 2012, - №16. - С1033 - 1040

71 Yuan Zhongda Bores с ope Inspection Management for Engine/. ICEESE. -2017.-C, 1-4

72 Сирота. Г.А, Технические эндоскопы - приборы для визуального

контроля труднодоступных объектов / ГА. Сирота / В Мире НК. — 2000. - №2. -С.

73 Тараканов. Ю. Использование видео-эндоскопов фирмы Everest VIT для контроля авиационных двигателей / Ю. Тараканов, О. Бондарев // Двигатель. 2002. №6.

74 История KARL STORZ с 1945 года по сегодняшний день [Электронный ресурс]. - Режим доступа: SID-SA9F318A670AEBF3/karistorz-ru/hs.xsl/240l.htm свободный (Дата доступа: 22.10.2019)

75 Продукция iiitekPRO [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://mtekpro.ru/pioducts свободный (Дата обращения 10.10.2019).

76 OLYMPUSR emote Visual Inspections.[Электроиныйресурс].— Режим доступа: hMps://www. olympus .com.ru/company/ru/. html свободный (Дата обращения 02.10.2019).

77 Everest VIT [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http s ://www.electronpribor. ru. produkts iy a. pt oizvoditeli 193 / Дата обраще ния 19.10.2019).

78 INDUSTRIAL ENDOSCOPES [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.vizaar.de/en/indu5trial-enjdoskopes свободный (Дата обращения 19.10.2019).

79 ФИБРОСКОПЫ OLYMPUS МАЛОГО ДИАМЕТРА IF6PD4, IF2D5, IF4S5 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https:/.pvp-snk, ru/vizua lni lkontioLfibro skopifibro skopma ldiame ti а св о б о дный (Дата обращения 05.10.2019).

80 Вндеоэндоскоп Everest XLG3 VideoProbe [Электронный ресурс]. -Р ежим доступа: https: fela-nk. ru/videoendo skop- everest-xlg3 -videopi obe-detail.html свободный (Дата обращения 05.11.2019).

81 Olympus History Milestones [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www. о lympus - globa 1. com/en/corc/hi story/chron/1919. iudex, html— Дата доступа : 22.10.2010

82 Видеоэндоскоп VideoProbe XL Pro Plus [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.geo-ndt.ni/pribor-3011 -vide oeudoskop-vide opt obe-xl-pro-

plus.htm свободный (Дата обращения 21.10.2019)

83 Pan. В. Single-camera microscopic stereo digital image conflation using a diffraction grating.B. Pan. Q. Wang. .Optics Express. -2013. -Vol. 21. Issue 21. -P. 25056-25068.

84 Dongmin Yang, "Ultra-wide to mid-wide angle 3X zoom and focus adjustable lens design for industrial video endoscope/' Proc. SPIE 8557, Optical Design and Testing V. 85570P (26 November 2012).

85 Кульчицкий, А.А, О направлениях исследований оптнко-электронных средств бесконтактных измерений / А, А. Кульчицкий

86 Сарвнн, А.А. Исследование характерных особенностей оптико-электронных средств измерения расстояний / А. А. Сарвин.

87 Pesatori, A., Norgia, М., & Svelto, С., "Optical Instrument for Real Time Monitoring of Steam Turbine Grinding," IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference,pp. 1952-1955, 200S.

88 A. Pesatori. M. Norgia, C. Svelto and E. Pignone. "Optical barrier and 4-quadrant imaging for contact-less detection of geometrical dimension of a steam turbine," IEEE International Workshop on Imaging Systems and Techniques, pp. 119122, 2008q.

89 Медведев, А. Промышленные видеокамеры для систем машинного зрения/Медведев А.// Современные технологии автоматизации. - 2013. -№4, -С. 26-30

90 Мишкинд, С И. Системы технического зрения для автоматизации машиностроительного производства / С.И. Мишкинд //Технология машиностроительного производства, - Москва. - НИИмаш. — 1982, - 88 с.

91Патент JP 4358494 В2 2009, G02B23/24. Эндоскопическая система /^BJ

02.10.2002, опубл. 11.04.2009.

92 Патент RU2063519 С1Устройство для замера амплитуды колебаний РЛ дискретно-фазовым методом, Боришанский К,Н, Публикация: 1996,07,10

93 P. Prochazka and F, Vanek. "Contactless Diagnostics of Turbine Blade Vibration and Damage," Journal of Physics: Conference Series, 9th International

Conference 011 Damage Assessment of Structures (DAMAS 2011), vol. 305. 2011.

94 Патент 2610973 C2 Российская Федерация, МПК G02B23/24. Эндоскопическая система и способ для обследования газовых турбин турбины Мюллер В.. Тиис М.. Хёрлюк К... заявл. 2S.09.2012, опубл. 17.02.2017.

95 Schick А.. Forster F.. Stockmann M. 3D measuring in the field of endoscopy // Proc. SPIE. 2011. V. 8082. Art. N 808216.

96 Б. А. Чичигина. И. А. Гроо «Разработка малогабаритной высокоскоростной системы измерительной дефектоскопии и её испытание на макетных объектах» / Радиотехника и электроника - 2022, - Т.67— № 7, -С. 66897 Патент 2655479 Cl Российская Федерация. МПК G06T7/00.

Триангуляционный метод измерения площади участков поверхности внутренних полостей объектов известной формы Гор ев ой А. В., Мачихин А. С.., Пожар В.Э., Калошин В. А. Кологов А. В„ заявл. 28.09.2012, опубл. 17.02.2017.

98 Гор ев ой A.B.. Мачихнн A.C.. Перфилов A.M. Опре деление погрешности бесконтактного измерения площади дефектов на поверхностях сложной формы при видеоэндоскопическом контроле // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики 2014. №4С. 140-148

99 Патент 2020411 Cl Российская Федерация, МПК G01B21/20. Устройство для измерения эрозионного износа рабочих лопаток паровой турбины Хаимов В. А.., заявл. 18.08.1992, опубл.30.09.1994.

100 Патент 2624380 Cl Российская Федерация, МПК G01B 11/00. Устройство мониторинга состояния внутри турбинных узлов и деталей паровых турбин / Шуть Г.А., Пузырев Е.И., заявл. 20.07.2016, опубл. 03.07.2017.

101 Patent No.: US 10310250 В2 СРС G0223/2484. Method and apparatus foi-inspection of moving parts in rotaiy system/Andrew Paul Ramsbottom, Gareth Willerton Sykes, date 02.02 .2017, Date of Patent 04.06.2019

102 Мирзабеков A.M., Хаимов В.А.. Храоров П.В. Оптическая система диагностики эрозионных разрушений выходных кромок лопаток паровых турбин. - Теплоэнергетика, 1991, № 4, с. 52—56.

103 Шуть Г. А.. Пузырев Е. И,, Васильева А. В,, Васильев А. С.. Некрылов

И. С., Ахмеров А. X., Тимофеев А Н, Комплексная система эндоскопнрования для контроля эрозионного износа лопаток паровых турбин //Изв. вузов. Приборостроение. 2020. Т. 63, № 3. С. 228—237,

104 Ахмеров А. X, Исследование метода комплексирования изображении в оптико-электронном комплексе для эрозионного контроля лопаточного аппарата паровых турбин / Диссертация на соискание степени кандидата технических наук «2.2.6.» - «Оптические и оптнко-электронные приборы н системы». Университет ИТМО, 2022. - 305 с.

105 Патент 2762269 Cl Российская Федерация, Система и способ мониторинга элементов проточной части турбин. / Артём Харисовнч Ахмеров, А.Х., Сарычев Р, С., заявл. 16.08.2021, опубл. 17,17.2021,

106 Патент 208537 U 1 Российская Федерация, Многоканальный видеоэндоскоп / Артём Харисович Ахмеров, А.Х., Сарычев Р, С., заявл. 16.08.2021, опубл. 23.17.2021.

107 Горевой. А.В. Оценка погрешности измерений геометрических параметров, выполняемых с использованием призменно-линзовых оптических систем А.В. Гор ев ой, А. С. Мачихин//Труды Гра фиК он. -2017. - С. 197-201.

108 Kanatani, К. Statistical optimization for géométrie computation: Theory and practice/K. Kanatani. -Mineola: Dover Publications, 2005. -526 p. -ISBN: 978-0-48644308-9.

109 Скуратов Д.Л,, Бурмистров Е.В., Попов И.Г., Сидоров С.Ю, Технические измерения и контроль при производстве деталей в машиностроении / Самара: Изд-во Самар, го с. аэрокосм, унив., 2007 - 160 с.

110 Кирилловский В. К, Современные оптические исследования и измерения, СПб.: Лань, 2010. - 303 с.

111 Chili, A. A comparison of linéarisation and the unscented transform for computer vision applications. A. Ckiu, T. Jones, C.E. van Daalen. Proceedings of the Pattern Récognition Association of South Africa and Robotics and Mechatronics International Conférence (PRASA-RobMech), 2016. P, 1-6.

112 Коротаев В,В., Мараев А.А.. Тимофеев А Н, Телеориентирование в луче с оптической равно сигнальной зоной, Монография - СПб.:

Университет ИТМО: 2015 - 339 с

113 Yaiyshev, S.N., Konyakhin, I.A.. Timofeev, A.N.. Korotaev, V.V., Djamiykov, T.S, Universal Optoelectronic Measuring Modules in Advanced Distributed Measuring Systems // XXIX International Scientific Conference Electronics (ET). 2020. pp. 9238198.

114 Endoscope Inspection / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http : //www.doo sanskodapo wer. с om/en/turbomachinery-s ervices/field-and- sites eiviceendoscop e -inspection

115 Biyan Grant. Steam Turbine Maintenance & Repair Management / [Электронный ресурс]. — Режим доступа : URL: https ://www.power-eng. с om/2 016.05 24 steam-tiu bine-maintenance-rep a it-management (21.04.2023)

116 G. Burkhardt, A. Parviru J. Fisher. Remote Inspection of Steam Turbines with Turbine Casing in Place // 6th International Conference on NDE in Relation to Structural Integrity for Nuclear and Pressurized Components. - 2007. / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http s : / www. ndt.net/article/jrc-nde2007/paper sZ30_16-23.pdf

117 Шуть Г.А., Коротаев В.В., Пузырев Е.И., Рыжова В.А., Тимофеев А Н., Ахмеров А.Х., Родикова Л.С. Видеоэндоскопирование рабочих лопаток паровых турбин н контроль нх геометрических параметров // Оптический журнал Т. 87. № 11,2020.

G. A. Shut, V. V. Korotaev, Е. I. Puzyrev. V. A. Ryzhova, A. N. Timofeev, A. K. Akhmerov, arnlL. S. Rodikova. "Video endoscopy of rotor blades of steam turbines and control of their geometrical parameters," Journal of Optical Technology, 2020. 87(11), 677-683.

118 Maraev A.A.. Shut G.A., Timofeev A.N., Mikheev S.V., Akhmerov A.Kh., Rodikova L.S., Konyakhin I. A. Effect of illumination on errors in estimation of a rotor blade chord value during intelligent video endoscopy of a closed steam turbine cylinder // Studies in Systems, Decision and Control, 2022.

119 Погарев Г,В., Киселев H.Г. Оптические котировочные ■задачи. 2-е изд., перераб. и доп. Л., Машиностроение. 1989 г., 260 с.

120 Сарвнн А.А. Системы бесконтактных измерении геометрических

параметров. - JI.: Изд-во Ленннгр. ун-та, 1983. 144 е.

121 Чуриловский В. П. Теория оптических приборов. Л.. 1966. 563 с.

122 Гоисалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображении / Издание 3-е, исправленное и дополненное / Москва: Техносфера, 2012. - 1104 с. ISBN 978-594836-331-8.

123 Никулин Е.А. Компьютерная геометрия и алгоритмы машинной графики. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005, - 560 с.

124 Родикова Л. С,, Коротаев В, В., Тимофеев А. Н,. Васильев А, С,, Васильева А. В, Исследование влияния характеристик поверхности рабочей лопатки паровой турбины на погрешность оптико-электронной системы контроля длины хорды // Изв. вузов. Приборостроение. 2025. Т. 68, № 2. С. 141125 Rodikova L.S., Korotaev V.V., Akhmerov А.К.. Timofeev A.N., Vasilev

A.S., Ryzhova V.A., Shut G.A, Digital image processing during video endoscopy of steam turbine blades, Neurotechnologies, Publish by WM The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) ISBN 978-5-9651-1388-0- 2022- Chapter 18, pp.220-232.

126 Contrast En Ь ал cement of Power Plant Images Obtained from Industrial В ore scope Devices Menoufia J. of Electronic Engineering Research (MJEER), Vol. 29. No. 1, Jan.2020

127 Потапов А.С. Системы компьютерного зрения. Учебное пособие. -СПб: Университет ИТМО, 2016. - 161 с.

128 Tan, Q. A Model of Diameter Measurement Based on the Machine Vision. / Q.Tan, Y. Kou, J. Miao, S. Liu, B. Char // Symmetry. 2021. №13, P. 187.

129 Исрафилов X.C. Исследование методов бинаризации изображений /Вестник науки и образования № 6(30). Том 2. 2017. с. 43 - 50

130 Akhmerov А.К., Vasilev A S.. Feature extraction enchancement using near-infrared light for multiview metallic surface image fusion. Smart Electromechanical Systems: Recognition, Identification and Modelling —2022.

131 OtsuN. A threshold selection method from gray-level histograms . IEEE transactions on systems, man, and cybernetics. -1979.-T. 9.-№. 1. — C. 62-66.

132 Niblack W. An introduction to digital image processing. - Strandberg Publishing Company, 1985.

133 Bemsen J. Dynamic thresholding of gray-level images / Proc, Eighth Int'l conf. Pattern Recognition, Paris, 1986.-1986.

134 Bradley D., Roth G. Adaptive thresholding using the integral image . Journal of graphics tools. - 2007. - T. 12. -№. 2 . - C. 13-21.

135 Todros К.. Hero A O. Measure-transformed quasi-maximum likelihood estimation// IEEE Trans. Signal Process. Feb. 2017. V. 65. № 3. P. 748-763.

136 D.Lanman, D.Crispell, G. Taubin Surround structured lighting: 3-D scanning with orthographic illumination// Computer Vision and Image Understanding. 2009. Vol. 113. № II P. 1107-1117.

137 Андреев А. Л. Моделирование н расчет автоматизированных видеоинформационных систем наблюдения за объектами. Методические указания к лабораторным работам. - СПб: НИУ ИТМО. 2013. - 82 стр.

138 Фам Нгок Туан, Тимофеев А.Н., Коротаев ВВ., Рыжова В.А., Родрнгеш Ж.К. Анализ дополнительных погрешностей оптико-электронной системы контроля положения железнодорожного пути // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2021. Т. 21, № 1. С. 15-23.

139 К. S. Chana and D. N. Cardwell, The use of Eddy current sensor based blade tip timing for FOD detection // Proc. ASME, p. 50791 (200S).

140 S. Wu et al., Foreign object damage diagnosis of aero-engine compressor based on damping averaging built-in matrix method // Proc. ASME, GT2018-75798 -2018.

141 G. Zhou et al.. Improvement on timing accuracy of lidar for remote sensing //Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatiallnf. Sci. XLII-3,2495-2498 (2018).

142 Robert R. Romano sky. Susan M. Ma ley, "Harsh environment sensor development for advanced energy systems," Proc. SPIE 8725, Micro- and Nanotechnology Sensors, Systems, and Applications V, 87250H (30 May 2013).

143 Волосов Д. С., Цивкнн Н. В. Теория расчета светооптнческих систем. М.: Искусство, I960. 215 с.

144 Мешков. В, В. Основы светотехники / Учеб, пособие для студентов вузов, обучающихся по спец, "Светотехника и источники света", - 2-е изд., перераб. — М.: Энергия. 19S9. Ч. 1, - 1979. - 367 е.,

145 Велнкотный М.А, Структура поля излучения свето диодов полусферической конструкции Труды ЛИТМО,- 1975, Вып. 81,- с, 44-49.

146 Тогулев В.П., Пейсахсон И.В. Методы расчёта распределения освещённости в пространстве изображений оптической системы Оптико-механическая промышленность, т, 1976, №1. с. 59-63.

147 Вейко В.П., Одинцова Г.В., Карлагина Ю.Ю., Андреева Я.М.. Агеев Э.И., Яцук P.M. Исследование эффекта влияния угла освещения на спектры отражения поверхности нержавеющей стали при окислении импульсным лазерным излучением // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2016. Т. 16. № 3. С. 422—427.

148 Родикова Л.С., Коротаев В.В, Тимофеев А.Н. Подсветка рабочих лопаток паровых турбин при нх видеоэндоскопированин на закрытом цилиндре // XV Международная конференция "Прикладная оптика-202211 (15-16 декабря 2022г.): сборник тезисов конференций - 2023, - С, 199-200.

149 Ишанин Г .Г., Козлов В.В. Источники оптического излучения СПб.: Политехника. 2009, - 412с.

150 Konyakhin, I., Timofeev, A., Usik. A., Zhukov, D.s The experimental research of the systems for measuring the angle rotations and line shifts of the large aperture radio-telescope components // Sixth International Symposium on Precision Engineering Measurements and Instrumentation. edited by Jiubin Tan, Xianfang Wen, Proceedings of SPIE Vol. 7544 (SPIE, Bellinghaus WA 2010) 75443P.

151 Жуков Д.В., Коняхнн И.А., Усик A.A. Аналитический обзор способов определения координат изображении точечных источников //Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2007. Т.43. С.212.

152 TECHSPEC Rugged Blue Series M12 Lenses. [Электронный ресурс] -P ежим доступа: http s ://www.edmundoptics. со. uk/f/rugged-blue- series -m 12-lenses/36005/ (дата обращения 21.12.2024).

153 Семенцов. A.B. Разработка тест-объекта для калибровки цифровых

камер / A.B. Семенцов //Интерэкспо Гео-Сибирь. 2012. Т. 7. С. 60-65

154 Fitzgibbon. A.W. Simultaneous linear estimation of multiple view geometry and lens distortion / A.W. Fitzgibbon/ Proceedings of the 2001 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR).2001.

155 Jean-Yves Bouguet. Camera Calibration Toolbox for Matlab [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http : //www.vi sion. caltech. edu bouguetj /calibdocindex, html ( 17.10.2015 )

156 Ломако A.A. Метод формирования панорамных изображений по мультиспектральным данным беспилотного летательного аппарата, учитывающий дисторсню камеры // Журнал Белорусского государственного университета, Физика. 2022. № 2. С. 60-69.

157Королев А.Н., Луки{н А.Я., Филатов Ю.В.. Бохман Е.Д., Венедиктов В.Ю. Оптико-цифровая измерительная система с многоэлементной маркой / Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 11. С. 32-38.

158 Болонкина И.И. Точность и производственный контроль в машиностроении. Справочник И И. Болонкина. А. К. Кутай, Б. М. Сорочкин, Б. А. Тай - М.: Машиностроение. -1983. -368с.

159 Сакнн И. Л. Инженерная оптика. Л., 1976. 256 с.

160 Фам Нгок Туан Оптико-электронная система контроля положения железнодорожного пути при его выправке //Диссертация на соискание степени кандидата технических наук «2.2.6.» - «Оптические и оптико-электронные приборы и системы», Университет ИТМО, 2021. - 298 с.

161 Wang Hu, Bai Yu, Luo Jianjun. Hybrid refractive. difïractive optical system design for light and compact uncooled longwave infrared imager-. Proc. of SPIE.2012: 8416:S4162N-1,

162Родикова Л,С.. Коротаев В.В., Тимофеев A.H., Рыжова В.А.. Мараев A.A., Михеев C.B. Методика выбора параметров оптико-электронных систем контроля износа рабочих лопаток паровых турбин по заданной величине суммарной noq:einHOCTH // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24, № 2. С. 171—181.

163 Роднкова Л.С.. Коротаев В.В., Тимофеев АН. Методика выбора

параметров оптической системы видеокамер и алгоритмов обработки информации в системах вндеоэндоскопнрования лопаточного аппарата турбин // Сборник трудов XII Конгресса молодых ученых, Санкт-Петербург, 2023, Т. 1, С. 137-140.

164 AbakumoVj I I. Compensation of errors of passive optoelectronic monitoring system of geometry//Measurement Techniques, 2016. 59(8). P. 826—831.

165 Potapov, A.I, Analyzing the accuracy of a device for controlling the position of a rotating plane / A.I. Potapov, A, A. Kulchitskii, Y.G. Smorodinskii // Russian Journal of Nondestructive Testing, 2018. T.54. №11. P.757-764.

166 Nose A, et al, Design and Performance of a 1 ms High-Speed Vision Chip with 3D-Stacked 140 GOPS Column-Parallel PEs // Sensors. 2018, V, 18, P, 1313.

167 Stefanov K, D.: Clarke A. S., Ivory J., Holland A, D. Design and Performance of a Pinned Photo diode CMOS Image Sensor Using Reverse Substrate Bias//Sensors, 2018. V. 18. P, 118.

168 Платан Излучающие диоды ИК и УФ диапазона, [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.platan.iu/egi-bin/qway.pl/id=53199 (дата обращения 21,12,2024).

169 High Speed Infrared Emitting Diode. 850 шгц Surface Emitter Technology [Электронный ресурс] - Режим доступа: http s: www.vi shay. com. docs/81811. tshg5410. pdf (дата обращения 21.12.2024).

170 Зверев B.A. Методология и инструментарий в современной оптотехннке - СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. - 367с,

171 Ting-Fa, X.h Peng Z. Image motion-blur-based object's speed measurement using an interlaced scan image Measurement Science and Technology. 2010, T, 21. №. 7. C, 075502,

172 Тарасов В. В., Якушенков Ю. Г. Двух- н много диапазонные оптико-электронные системы с матричными приёмниками излучения, М.: Университетская книга; Логос, 2007. 192 с.

173 Pham X. Т., Timofeev А. X., Nekrylov I. S. Study of the errors of stereoscopic optical-electronic system for railroad track position //Optical Measurement Systems for Industrial Inspection XI. - International Society for Optics

and Photonics. 2019. - Т. L1056. - С. 110562F

174 Форсайт Д., Понс Ж. Компьютерное зрение. Современный подход. -М. : ИД Вильяме, 2004. - С. 928.

175 Грязин Г.Н. Основы и системы прикладного телевидения: уч. по с об. для вузов . под ред. Мальцевой Н.К. СПб: Политехника, 2011. 274 с. ISBN 97S-5-7325-0992-2.

176 Сарвнн А.А. Оптические и оптоэлектронные методы бесконтактных измерений геометрических параметров Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. СПб: 2002 - с 44.

177 Горевой А.В.. Колючкин В.Я., Мачнхин А.С. Оценка погрешности измерения геометрических параметров объектов при проектировании стереоскопических систем /. Компьютерная оптика. 2018. Т. 42. № 6. С. 985—997.

178 Gorevoy A.V.. Machikhin A.S., Batshev V.I.. et al. Optimization of stereoscopic imager performance by computer simulation of geometrical calibration using optical design software// Opt. Exp. 2019. V. 27. P. 17819-17839.

179 Korotaev, V.V.: Rodikova, L.S.: Timofeev, A.N.: Ryzhova, V.A.: Yarishev, S.N.: Djamiykov, T.S.: Marino v. MB. An Optoelectronic System for the Online Monitoring of the Chord Length of Steam Turbine Rotor Blades for Early Fault Detection// Machines 2025. Vol. 13 (3), pp. 174

180 ГСИ. Погрешности измерений. Обозначения. МИ 2246-93.

181 Кулагин В.В. . Основы конструирования оптических приборов . — Л.: Машиностроение, 1982. - 312 с

182 Латыев С. М. Конструирование точных (оптических) приборов. СПб: Лань, 2015. 560 с.

183 Инфракрасные системы 3-го поколения /В.В. Тарасов, И.П. Торшина, Ю Г. Якушенков: под общ. ред. Ю.Г. Якушенков. - М.: Логос. 2011. - 242 с.

184 Андреев А.Л,, Ярышев С.Н, Методы моделирования ОЭС с многоэлементнымн анализаторами изображения. Методические указания к лабораторным работам. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. - 52 с. (100 экз).

185 Андреев А. Л., Коротаев В. В. Особенности расчёта оптико-электронных систем позиционирования на основе готовых телевизионных

модулей / Приборостроение, 2010 № 10. — С. 69-75.

186 Панно шина E.H. Исследование оптико-электронной системы контроля положения элементов механизмов при их цикличном линейном перемещении // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук05.11.07 СПб.: 2018-с 148.

187 Якушенков Ю. Г. Теория и расчёт оптико-электронных приборов : учебник Ю. Г. Якушенков. — 6-е изд., доп. и перераб. —Москва : Логос, 2020. — 568 с. — ISBN 978-5-98704-533-6.

188 Меденннков П.А., Павлов Н И. Иерархическая система списков для обнаружения и сопровождения точечных слаб отлучающих объектов по последовательности и-зображеннй // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 11. С. 12-23/

189 Korolev A.N., Ivanov P.A., Filatov Yu.V.. Lukin A.Ya.. Bokhman E.D. Investigation of the accuracy characteristics of matrix methods of linear-angular measurements / 31st Saint Peters burg International Conference on Integrated Navigation Systems. Collection of plenary and poster paper. Saint-Petersburg, 2024. C. 309-312.

190 OmniVision OV9121 B&W CMOS SXGA (1.3 MPixel) CameraChip. -Текст: электронный //Компания OmniVision: [сайт]. - URL: http s ://www. clüpfmd.m datasheet o\l/ov9121. htm (дата обращения: 20.05.2023).

191 КМОП- и ПЗС-матрицы. - Текст: электронный // Фотоннка: [сайт]. -URL: http ://www.npk-photanica. ru/c ontentproducts /с cd-and-cmos-s ensors (дата обращения: 20.05.2023).

192 Королев А.Н,. Лукин А,Я., Филатов Ю.В. Экспериментальное исследование погрешности матричного измерителя перемещений // Оптический журнал. 2025, Т. 92. № 4. С, 42-49.

193 Старо сотников Н. О.. Фёдорцев Р. В. Сравнение по точности алгоритмов определения координат центров изображений в оптико-электронных приборах / Наука и техника, 2018, Т. 17, № 1С. 79—86.

194 Чугун Ю.В Трёхмерные оггтико-элекгронные нзмqштeльныe системы и лазерные технологии для научного и промышленного применения

//Автометрия 2015. Т. 51, № 4. С. 76-91.

195 . Королев А.Н., Лукин А.Я., Филатов Ю.В.. Венедиктов В.Ю. Матричная технология измерении. Точность измерения координат элементов н контроль фотошаблонов // Оптический журнал, 2024. Т, 91. № 3. С, 115—123.

196 Родикова Л.С., Коротаев В,В,, Тимофеев А Н, Оценка погрешности величины хорды при видеоэндоскопин рабочих лопаток паровых турбин большой единичной мощности // HOLOEXPO 2022: XIX Международная конференция по голографии и приктадным оптическим технологиям: Тезисы докладов - 2022. - С. 417-420,

197 Кузнецов С.М., Путитин Э.С., Лисицын Ю.В., Старовойтов С.Ф., Большанин А.Ф., Нужнн А.В., Карасёв Н.Н., Машехин В.Т., Слободянюк А.А. Оптическая технология / Учебное пособие, - СПб: СПб ГУ ИТМО, 2006. - 108 с.

198 Кривовяз Л, М.. Пуряев Д. Т., Знаменская М, А. Практика оптической измерительной лаборатории М: Машиностроение, 1974. - 332 с.

199 Фам Н.Т. Пантюшина Е. Н . Тимофеев А Н., Васитьев А. С., Динь Б.М. Влияние скорости движения оптико-электронной системы на погрешность контроля положения железнодорожного пути // Изв. вузов. Приборостроение. 2018. Т, 61, №9. С. 814-822.

200 Павлов НИ,, При липко А,Я., Старченко АН, Малогабаритная система кругового обзора с компенсатором смаза изображения для инфракрасного диапазона спектра на основе много сегментных оптических ктиньев // Оптический журнал. 2020, Т, 87, № 11, С. 53-57.

201 Меденников П.А., Павлов Н.И. Обнаружение и сопровождение точечных слабоизлучающих объектов на основе анализа последовательности минисерий изображений // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 12, С. 50—58.

202 Горбачёв А.А., Коротаев В В.. Ярышев С.Н. Твердотельные матричные фото преобразователи и камеры на их основе: Учебное пособие, - СПб,: НИУ ИТМО, 2013.

203 Горбачёв А.А., Ярышев С.Н, Основы н системы прикладного телевидения Санкт-Петербург СПб,: НИУ ИТМО, 2012. -с 97,

204 Глюкман Л.И. Пьезоэлектрические кварцевые резонаторы. М.:

Радиоисвязь. 1981.

205 Родикова Л.С. Исследование изменений видеосигнала при переходе к динамическому измерению износа лопаток паровых турбин при валоповороте // Сборник трудов IX конгресса молодых ученых (Санкт-Петербург, 15-18апреля 2020г.) -2021. - Т. 1. - С. 335-338.

206 Родикова Л.С., Коротаев В.В. О влиянии расфокусировки кромок рабочих лопаток паровых турбин при их видео эндо ска пиров a ння на закрытом цилиндре // Сборник тезисов докладов конгресса молодых ученых, Электронное издание. - СПб: Университет ИТМО, 2024,

207 Родикова Л,С., Коротаев ВВ., Тимофеев А.Н. Исследование погрешности оптнко-электронной системы контроля величины хорды рабочих лопаток паровых турбин на закрытом цилиндре при валоповороте // Холоэкспо 2024: XXI Международная конференция по голографии и прикладным оптическим технологиям: Тезисы доктадов - 2024. - С, 339—341,

Приложение А. Акты о внедрении результатов диссертационной работы

pCIVïl.JJUIH /ДОСССрНШИОИМОЙ pjTvtM РОЛИКОВОЙ . hi ПИ all IJ (.'cpJVCHMU Ml icuy

«Ikc.ic ;о1ииис ontKMv^vKTpoHiKil) системы uiHipoM iHwica txi6(i4ii\ лопаток napoaux турбин большой елимичной uoiuihvtu при истмктьйжзпми на loitOBopoia iu ыхрыгом цилиндре». представленной мл соисши; уч?1*ой степени KtHJUlutt кхмкчсскпх наук ik» специальное i h 05.1107 «Оигачсокис и о^ттико-1ле*лро*1ные игиАири н коми к'кси»

Комиссия н составе преде еда re.ta к.т.и. дш.снти Куликом ЛИ и членом 10Ч1к\||ц дли., нрч>фсч.чл>рл Корогаева НИ. или., ,кни'ша Васильев* А.С.. K.TJL, инженера Лхмероаа АХ. составила настоящий акт о том. что при выполнении робот с Российским научным фонтом Цфссп №324000) "Pa (работка оптических npcu6|Mwute.iril линейных н утлоиых перемещений ияномсгроиою, субмикронжио и ми» pun ною [мпрсимии и технологии их проюмоства* (соглашение .V» 23-91-06503 от 1$.12.2023> , были ноккиоомям рсту льтвты диссертации Рознимой Л.С. ид тему «Исследование оитико-тьмтриниой системы мимро.и и икчя р.и'ючич ,мцм1(М па(чшм V 1)рб|П1 иолмиой единичкой мощности при нслольмнынии «а имюнорога на какрыюм ЦИЯИНДОФ*, а нчсиио. методика «кпимллыюн и цен mi параметров ycipoteivj определен ил у повою ih>. юлении |4>iupa турбины на осиоие определения ринснснм влияния основных шсимшнимх суммарной погрешности (три идаваемоК noipennicviii контроля ума

мяопомвот

Прсдседлю». комиссии ' V Куликом А В

Члены комиссии ¿ ■ . Коротаем Н И

АКТ IK П0.1Ы011М1ИЯ

Нюню А (

the.'

Ахмсров А-Х

Приложение Б. Тексты основных публикаций

machines

A rJ idi

An Optoelectronic System for the Online Monitoring of the Chord Length of Steam Turbine Rotor Blades for Early Fault Detection

Valery V. Krtrotaev Lr lUliim Kodikova\ ALetaitdr W Timelee^ L, Victoria A. Ity^hova J, Seijjey M, Yarishev 3r Todor S. I>i jmlvltuv11 J rtd Marin b. Marinrt v

1 Mi/hur of J.i'^iI'jll-iin^ .nid Trchnalrtfly, ILMLi Uruivruly,Kmmvrk^Ly I'; JM, tkJ^. A, iWlfl] SI. fLlltibujf, R.UMIJ, l*MQbWV_JLLJVftTtt.lll.tlJ | V. V.K.1, r-.lL.lkl >L !ITiim l |LAH.), I in'A'fL-l-^ Jl-ll iTflL- Til IAN.L.) - Sdwolof Phj*t(a ¿.in En(**Mjinjj. :iii-ntlh>-; .ir.d t:d jlj1h:ti jl LJmntmy 'T«hiiiLil Vljija'. IT A*.! Uruwrslty, Evuibk) Pt H. IN-.ly. A, 1V71I! I SI hfci^u^ Kluij, vKbnrlj_ry3&iLniii.ni ¡VA.IL): £riiary*hfvlRfitnir> m I-1, N."¡¡'0

D«MI LMl-111 lit l _K.'Ij'i L.i, TViJ h±ikvl L'nuvjbilty - ii s.ifl.1. I j,'Vi S.1L1, 1|L||-,|I 1,1. NiLft !L MilM I'p. 4 LVuTl i 'Jill. IV'l lYib JVItfl il jiiHU

ChiA'iif up-dpc-ri

.V.kIiiiii. Jidik^ Mivi.:. .1-1.'hi fort K-rd: lj~'_in Ufl-UKI ЫЛ-ЬплгуМ:? Acnpbd M J i-l-i ii-i L

ГI: I ■ 11 - гг.-: I

С|Ы|лл: EuiutHV, V.VrXr>dlbiH-^

LR ; 111ШО.Ч v. Л Mv Rvs}iml-u. V.Av i in-h.'., R.N, J}umn'£iiL. I -■; M.imuv, M Б Дп OfMUWdf "■L^li'n. Inr ■!-■--. bilinf jV-r1111; i■ Г IhL-t'tard L jnvjbi^ rilr^.Turbirv НлЧ.т N.nk-- Г.-г E-_irL'. I .-.nil I Л'М i lii'ii MUimnU, 174. Ktlp, ff

Ci'pi-n^h: ■ ^.C" l:v I[■ i■ j': i -,т-I.IL1TM-U M ! Il'l. П 1111_t 'iI I I III- etulr 14 ■ ■ гi Jin■ - и li. Ii JlhlnhlllrJ llli.k'r lip." !l I III-irsi. ппкМмшг,те llir Lin'.ili» Gimnrr: Allnhulinn |CC BV| Iuvth.'

lIlIlT^ ■' Чгти |Ч\^ГЛМЧ14

Ikm^/ly/tiVl

Ahitivt RtHudb Subject: Thu research subject wan the error of optoelectronic video wdumpf systems In BHuudng the chord Li n^ili of low-pressLite cyliinder iteuv tuihlrie blade.1) during shaft rotation. Objective: The objective was ba reduce Ihe error of the gplwklrvidc system jel mourning tiht chord length of turbirn.- rotor blades on a l I rated (ylindei during -.h.iJT idhriioiL Methodology. Aplylical research ,ind ccmpubr modeling of the IniDrniallflTi tqnf^dMtlon process during Made imago formation and processing were cairied out Theoretical and experlnvnfeil evaluations of tin- system error w№ conducted- Main Results: Thu structure of Ll il- component contributing to ihe error In estimating the chord lengLh nilm-fmiiiK turbine blades was analyzed. Thu cwtribuiiui of Individual cgmpciunb № thu Lota] error nei idHiiiDol, and methods for «educing the motit hLjjtiiiiLJtiL eri-cn compurveiiti wen i)to[Kii,ed- Puctical iL^tilileatici': The efTecLiviiiiiiiii of the propohbd meUiods ipremjr reductipp was validaled through computer simulations .oid esperlmeplpl studies fyvtem juitrtotypes. The tesulls.'ilii.'twed Ih.^L standard

deviation of the random error component In clund medsuremetiL during dynamic operation did not exceed 0.27 mm.

Keyweuda: oploeleclronk system; etvuion wear; blade chotd; matrix field of analysis; errata ofdwrd value eatlmation

1. [nfruJuctiLHi

Art important ¡salu- In lL-.l- opentiori at power pUiu luiblnet Is ttw pnwenM oi damage to tuifain^ flompontn'ts caused by the wear of the leading ud^esof their loior blades (hereafter referred to is blades) [L|.

"Пи- iactoih ciwitiubuiiii^ to blade i-vit-mblv w<;ai iriL-ludf tht- lutbirie deslgfi i^at-ure;; and operating modtv bladi- geometry, the strucltiiL- and piopertH.-* of blid-L- materials, the Wnetk pararneteiH of the тЫш.ц turUK How, and the mmposltloiv dispersion, and distribution oi [he liquid phase of the flow on tlie blade surface [i_-l|. Also, dJffleult-to-aciLtiunl-for dyj^aimc phenomena iucJi as vibrations, dyjiamJc stresses in the structure Ml, and thv eonstantiy changing surface profile of delerlonlit^ functional areas must be considered.

MitbiH« ibis, г J, 1Я

http:/ /dm nmf IH3Ma/ma(ftl»i]3iBiM VI

Mufciitu 2DZ5. :.t, m J lJ' i a

Optoelectronic .nyitems for monilorlng sLcarn Eurbi.rie L1"L.i-lI■.■ wear and geomelry have heeri developed to enpble early faulL detection and improve maintenance- These systems use various technique*, including video endoscopy, fiber Brj££ -r.Uif-.^ sensor and optical barriers, Loaccurjlely meaiiiR blade dinfiuianf [n|.

Shu Lei aL's piper tocrlliiS i Ti ideo endoscopy system for triLUiLLoring the chard length.

;■: -■!.[ . i: l i IliiIui..' :v.L;i: :-I.iml - |. \ A 11 i-.i.l ■; I...... I......I :-i ■:: 11 ■:: ■ v. ■.:■.■ d: : .np:>L :n: pK

digital images from a video endoscopy )y№n in order U) nvnl№ fliesige and nhape ■: f working slearn Lurbme Wades. The characteristics of a prototype video endriscopy syutem were evporlmentally evaluated using a physkal model of s steau turbine. Appro^hes vol proposed to ieduce the error components associated with the video endoscopy system for iwmilQiIng the luiUne blade;,

Leo and Hwift(5 prnnl an opfloelecEitmk system using FBC sensors and a mlary ■ 'p-Li■:"■ .'■ I coupler that enables online monitoring pf steam turbineq^r blade deBaimation [s]. Online strain measurement of rotating blades was i^ilevfd using fiber BrJgi; grating (FBCi} sensors and e rotary optical couplet Ajti additional FBii sensor was med to compensate I'mj light intensity liw, due to shaft rotation. Strains wore successfully measured the rotating t>lailes at five Njcations.

Pesatoriet aL IrboductdpaiipLical limnwti precise,antKtleu measurement >.:i steam Dnbiiic blade length developed Tor online monitoring during turbine fabrication |y], Thu ^pLical inatniB«Tit ls very ijsuful far high-accuracy online rnrtioteiring of the eMvul pje№ r.sdial Il-el^-I11 liurnil1; turbine fabrication. Tin- prototype InsLrumonL allows far a measurement accurasy of 3 lu:l over a dynamic range of (tJ nun.

Rucent research has focused pn reducing measimemesit enqq Lhrou^h Improved parameter selection ,'milI image processing alj50r1.Lh.mh |7,U>[. The pipers pre^nl a method^ ology for selecting parameter* of an. optoelectronic system. to mnnlLor the wewirof steam Lu.rbi.ne rotor blades wiLh reduced ern>r.

A methodology was developed foi KMng Lhe parameters of optoelectronic systems L;i monitor tlw wear of steam Lurbine rotor hi* desand minimize Lhe total error in measuring Lhe blade clmrd. The methodology allows for the seli-chon of key system pdfattii-tuis, such as the camera letts, fliiuninztlon, and optical receiver, to achieve the deaired field ni view and measurement error. Our papurgLveM a spedfc example of iht applicatioei Hil-methodoJogyi d^nonstratlng the selection of system parameter* for monitoring thi wear of Lhe ilith-iLajje blad^ a\ a K-12C1D 1uibii>e.

Optical lnalrumetvts have been successful^ applied c\>r real-tiiiive mordtorlng during tnrblne |.;jlii Jlh u and recbflcatlon 11 11. These f^atems can achieve measurement accuracies ai 3-10 |cm |(J|. Tlie optical sensor developed by lhe researchers measured lhe radial dimetul-ons of LurbLne blades witl-i ari accuracy of mow than 10 pm. The papers describe Lht; design ,in j development of 1hu optical sensor aud Lhe lesuNsof using it to measure the LurbJnopindlngproceas Ansaldo EAuj^ie. The L>ptu al inslrumenl was successfully used in the field to measure Line radial dimensions of turbine blades.

Optoelectronic v lb raid op nibasurement systems have aho-bi^n deveQoped for various applications, including avuLlon velkliu bladu iestuig and rotor haLan^ig [ I2|. The optoelectronic vibration measurement system was successfully crested and used in various application,such asv^utlon testing of frviatlon online blades, rotor bjlariLin^ and vibration measuiemenEfl irf olecLronic devices- The system compensated far erftjr.s caused by dLfferenl object riLies. shapes, and hg^ilemlssion/tiefleclion, reducing Lhe total error El> less than I!»"'». The syslem was designed to bt us«d indoors and outdoors, as confirmed by iiptcial climaLk testing.

Tl^e sludy oi P. Pn^chiiba eL al. presents a new contactless diagnostic method far Identifying steam turbine blade sLraln. vibration, and damage baMid on tjfri " Llp-Lim ijig"

MIX&jkb :D:F. I], in 3 oi I-H

approach or mc^urlng lime differences In blade passages 11 | Using m^eb-iealjtlvt MiLWj, I l-iL- new method (Jin miasms .ikj.iI and drtuntfireolial blade deflections, as well as. blade unlwisLing end elongaLion. [lie contactliss diagnostic system VlJh-LT based № this taeftod hag been developed and deployed at power plants In the C;;ech Republic, where it has. been used to detect blade damage.

A. Anisimov describes the design,, implementation, and testing of an optook-c-Lmnlc system for precise poslLl-nning nJ' Lurbine unit elements relative to Ltiu shafL axii | U], Opfeelednardc alignment systems using an auto^lkidit di^-ign can achieve high-preclslon measurements.

The paper of E. Pankov discusses the possibility of developing an autoeolllmational optoelectronic system to monitor the posilion of elements in turbine aggregates [lf>|. The pjper presents Lb.L- results of uyperimenLs Lb it determined the relationship between thu displacement of a tufletlud optical equLsignal zone arid the displacement of a control L-lement, as well a* Lhe relationship between sensitivity and distance. The work conclude Ll'.,iL it is possible Li i realise a similar ViiiJ of autocnllirnatlonal optoelectronic system for monitoring Hu position of Lurbine dwiH.

IL is parhc ularly Important to mnnilor ihe condition ■ ■ f steam turbines wilh sufficient accuracy and timeliness, as the n^lor blades of Low-pressure cylinders are subject toseveh? lI roplt L erosion. This erosion reduces Lbv operational lifespan of steam turbines and decreases their efflcleniy Schfduled inspections of the blade assembly «re essential Eo prevent Lurbme failures caused by emsion damage [I6TIJ |

Existing sLems [19] provide non-contacL monitoring of blade geometric parameters, but only during turbine disassembly and with the rotor In a static position [L*Jr20|.

C^lodectrtnk: video endoscopy systems I'm monitoring blade wear enable the mea-fliiement oi bbde chord lengths with, an arret not exceeding 0.7 mm during comtiniiffus rotor rota tion at speeds of up to 1 rpm [211. In this process, the steam turbine Ls taken ou L ■nf Lhe operational mode and switched Lo a .shaft rotation mode withouL disassembly, and video probe* lW the opioeLsctronic system are InserLed through specialized technological openings. However, this level of measurement ermr is insufficient Lo make decisions regarding Lhe continued operation or the extent of repairs needed for steam turbine low-pressure cylinders. According to the rvcpLrements of RJSC "LIES of Russia" [2A|, Lhe error must not exceed (1.3- mm.

This work aims lo reduce tin1 error erf an optoelectronic system for measuring the chord length of rotor blades or. a closed cylinder during shaft n>Latlon.

1. Operating Principle »(the Optoelectronic Syskm for Monitoring Rutur Blade Wear

The optoelectronic system designed for rotor blade wear monitnrmg [fc,M| Is a coheslwe hardware-software platiorm [7,101. The system operating principle wj:-- impli'mented using (he experimental setup presented in Figure 1. lis hardware onmpwienli Include a video probe (SATEKO MB^FT2A2S-6J0, Sateco MTO LLC, SamL Petersburg, Russia—and the Megeon 3325, OOO NPP ANaLYTROPROMPRJ BOR, Moscow, Russia) with a positioning d^'LL-e (Standi SM RB2-I0-152-5^, OOO TD Alliancv Forest, Saint Petersburg, Russia), a synchro sensor (ODY A44AS49M2X2. JSC MFC TECO. Chilyahkuik, Russia), a reference marker for monitoring the angular position oi the iotor shaft, and a computer for signal processing and system conLrol, a reference marker for monitoring Lhe angular position of Lhe rotor shaft, and a computer for signal processing and sysLem control.

Mddimrs 2025. IS, 174 4 ot lfj

Figure I. Experimental ««tup of the optoelectronic system for moiutonnj; rotor blade wear.

Blade wear monitoring measures the blade chord length, defined as the distance between the blade's leading and trailing edges. This measured value Is then compared with the original blade parameters This monitoring process is complicated in the confined working space of a turbine low-pressure cylinder because the trailing edge irf the blade under inspection may be obscured by the leading edge of the adjacent blade in the Video probe field of view. To address tlus, it is necessary to set the \ ideo probe lilt angle and the start time of video recording during frame formation [23,24].

However, as flu- probe approaches the Made root, it is not always possible to position the video probe so that its line of sight is perpendicular to the blade chord and so lli.it the adjacent blade does not obscure tile target blade. In such cases, measurements are conducted with the line of sight not perpendicular to the blade chord. This misalignment causes the image of the blade edges to not align with the plane ot the optical sensor array (hereafter referred to as the photodetector), which leads to image defocusing of the blade edges.

Tile photodetector converts a defocused image of the blade on the plane into a digital signal proportional to the illumination distribution, referred to in this study as the blade representation.

The operating principle of the optoelectronic system for monitoring rotor blade wear Ls described below. During the first rotation of the turbine rotor, the synchro sensor in the optoelectronic system for monitoring rotor blade wear identifies the number of blades in the monitored stage. The specialized software [22] then processes the acquired data, determines the boundaries of the blade edges, and calculates the chord length in the blade cross-section.

klivJuilM 1015. ij, Li-t Solid

Tin- blade parameters LLll-j-i Mmpucd w№ tlmw nwded during the turbine Inspection after assembly. Based on tins comparison, the ty№n №emi 11■■.- degree of bLde weai-. It determines whether furLher operation of thu turbine Is viable or If repairs ate necessary for the steam turbine low-pressure cylinder.

Seurccs of Urnurin Hit System for Evaluating Blade Churnl Length

fn the optoelectronic monitoring system, whose structure Is described In f7 I0[, the key informaLive parameter is (he segment Lorrtapcriding Lo the projection of the blade tluvrd image on the pholodeLecLor surface (Figure 2). Using the projection size and the video ptvd>u parameters, the basic computer of llie monitoring system calculates Die blade chord length i1, [25|. The error components contributing to the total resuming error are assumed to be statistically independent [26].

figure !L MicnnaIleal Iht ray path trcr forming pmjertiDn fl^ Lit image tffl nrpresenting blade rhrod b,, iHithu phohidL^LfliM' plan?. L—Hindi.*, 2—bladi'-rhjcind b-, 3 and 4—Jtuminatinn.tciunciL'* ficir1tiL* trailing nnd leading i-'dftj-Si, reaped iw I y, —vidun cnrrHTa Ltls, 6—phjciti^r'tectof, 7—vidLT, camera, H—bladi1 chnnd ima^e tir 9—pmjL'i/tion n£ Ihii blade chnrd image fl^ im the phLitiTdiytecttKr plarje, ID—video pmbe, A, C nnd A'.. O lisidin^ nnd trailing LTlgps nf tine tiladLtand Ih^ir refpertivr linages.

I*miausltf ¡invsiigal&J Erwr CdrJi^eiFcufs

Earlier studies analyzed error components caused by the following factors:

Error in determining the ed^es of the blade ima^e projection on the matru photode-LecLor^" (Table 1}.

Deviation In the focal length from the nominal value S f.

Deviation in the distance between Hie principal point of the video probe lens and Hie blade axis from nominal value Siti.

Deviation In the radius of the controlled cross-seel ion from the nominal value ¿11,.

Deviation In. Lhe twisL angle of the chord in the controlled cms-section from the nominal value Ja.

Deviation In the exposure Lime from Lhe nominal value ¿¡¡if...

Deviation In the video probe tempera Lure from the nominal value AT.

afefiks 2015. j j, m h. erf 14

Deviation Ln the shafl tolaLion fiequeniy from the nominal value S-v. The table below includes iMfhemallvl evpresslons iiu quantifying each of the aforementioned emu qqmponinta, (hus t-nablinj; a de-la ¡led evaluation nl their contribution H Lhe overall error.

labile L Fanmilaj Jnr^vfEifxin^ Itie-ciirriphriL'ntx^Fthji' hyla.1 Lirar.

Influencing Factor Component (if the Toldl Error

Error in determining the projection boundaries of the blade edges on the ma-lnv phntodetoctor [10] Jifflf = wheie (2, = + a1) IfTi. .■¡.R, JJ I^HBts + - SJ - ct&ft

Deviation in (be focal length from 1he nominal value i/n

[deviation in 1he distancebetween 1he principal

poinl of the video pnJje lens and ihe blade a*is Jin 171 II 3 | . nlljy, 0)

BAbgfl (.ft" ) J

[deviation in the radius of the controlled «f №

er-nhs-seeLion from Lhe ngmlnl value J R, |7|

[deviation in ihe twisl angle of ihe chiud in the

controlled crohH-serlioii from the nominal value 6* lAr'1' , MUH^I ifljj)

Efcevialion in ihe exposure lime from the nominal value ¿ttxp [7] - 1=5. f\ (*>

Temperature change In Lhe video probe housing A3" [7] Sb*1, t _ OA. ■/V"aijlT -a,'

Devlalion in 1he shaft rotation imquency from the nominal value Sv | '] JI>;■ = 'toj^/v^+flf, £v

Change in the blade surface reflection coefficient ig jtf = Q !) №

where iB/ = Q.9p/(fi

E»efo£u*i.ng of blade edge images on pboiodeiedor i-rj: (fji 4-fcJ^ay.-JS'f + f-ft: -ijiJM.^.^fi tl-fia -ael/ (ID)

planes SA and [24] ■ t;

Elade image distortion caused by lens distortion 6D 6tf = Sbj&fD^ + Q. =) (11)

[deviation in lhe video probe viewing line from the normal 1o the blade motion plane if №7 (i*,N i(l , .W^l-tjf) (12)

Error In de-lemming the rotor negation angle by ihe synchro sensor &<(> ¿bfs (13)

De;>eriptinri uf Variables frniri lite f urrnul j;> lit Tjble 1:

zn: Distance from, the principal point of the video probe Lejin to Lhe blade axis. /: Focal length oi Lhe video pr^be lens.

a : Chord tilt angle1, defined as the angle between the chord of the controlled cross section arid the plane of the blade ayes.

R,: Distance from the controlled cross-section of (he blade to the .rotor axis.

Ji,,,: Momlival chord length in ihe controlled cnjsa-section.

iV: Number of roLor blades in the examined slage.

D: Diameter of the entrance pupil of (he video probe-lens.

p: Pivel slae of the phntodetoctor.

li Nominal signal-Lci-jimse ratio.

\1niJuiliï 201Í. IJj, I7+ } oStS

ób¡ : Eirh.tr c^ui-L'-j by the uncertainly in netting the [Vjí.iI Length. Jfcf0; Emu caused by the dfiiallun in the distance between the prJridpa] point of the video probe lens and ihe blade jVl-. from Ihe nominal value.

ifaf114. Erftjr caused by tlïe uncertainly in determining the boundaries of the blade linage on the pholodetector.

¿bf: Errçir caused by the deviaLmn in Hie radius of Lire controlled cross-section from Lbe nominal value.

i'1!1',1. Error ca used by Hie dev la lion in llie chord t wisL angle in Hie controlled section from Lhe полипа! value.

Sb*\ Error caused by Ihe deviation in the sha ft rotation frequency from the nominal lvalue.

Л^1 : Error caused by the deviation In lhe video probe temperature from the nominal raLue.

a .| i : Coefficient of hnear evpansron of 1he video probe housing. I. Length of the video рлоЬе housing from the principal plane of the lens to the phoiodetudor.

tBr?: Error In determining the edges of the blade protection image caused by wiiliot» in the blade surface reflection coefficient

SblAJtíf': Error caused by Lhe deviation in Lhe pholodetector evporiure Lime from the nominal value.

¿¿Ç1: Error caused by defooising blade edge images on the photedetector photosensitive plane.

óbf: Error caused by blade image distortion resulting from lens dLstorLion in the fideo probe.

fbj: Error caused bv the video probe line of sight deviation from Llie normal Lothe blade motion plane.

¿if3 : Error caused bv the Inaccuracy of determ InLng. the rotor notation angle using the synchro sensor.

However, the list of erf oí sources (IHfl) Is nol evhaustive. Therefore, this study also considered the following eri\ir sources:

■ Variation In the reflection coefficient of blade surface if1

■ Defocusing of blade edge images on 1hu pholodeLector photosensitive plane ¿?Л and

■ Blade linage distortion caLwed by the lens dLSLortion of 1he v ideo pmbe ¿D 111

■ Deviation in the video pmbe line of sight from the normal to Lhe blade motion plane

■ Error in determining Ihe nolor rotation angle using the synchro sensor is)» ( IЭ).

A2. Eirer CriidbJ fíy Омнрт it i t\¡e Bíiírfc Sjij^icr Rffieci l'eu CA^ïciVriJ

The diffuse Reflection coefficient of the blade structural elements, which clunges during operation, is dlfficu 11 to- predict and. exhibits a non-uniform surf асе d ¡strlbuLion due Lo varying degrees of corrosion, scratches, cracks, and other turbine defects. These factors must be la ken into account when designing video endoscopy systems, as they contribute to an. additional error In determining the edges of the projection fW of Lhe blade clïord image on the photo detector plane. Consequently, this aLsn results in an ermr in measuring chord length as described by EquaLion (9).

The variation in the reflection coefficient tp of Hie blade surface elements affects the illumituLion distribution created by hght sources Л and 1 (Figure 2) In Lhu image, which forms the basis for Lhe digital representation oí llie blade chord projection. Changes in Illumination lead to variations in contrast and Lhe signal-ln-ncuse ralio at the output of ihe

Müiilna 2015.1Í, 1П

when

Kij.i. -

tf (JíIzf )2[A]/™flrri - - у,) - f

ff(z!Lszt)^coayt+,>Jlf*3iK t*r — fi) - ll^îf,™^,

{tS}

Is the a-djusiment coefficient for the power of source 4 (Figure 2), which depends да thL' radius of ihe controlled section. Here, the following symbols used:

■ f)^ and pf—diffuse reflection coefficients of the surface element of edges A and C,

■ z^—dis-lances A = rrr3 from source 4 {Figure >} to edges A;

■ ^—distance from souree 3 (Figure 2) -to ed^e C,

■ rf and —distances from the entrance pupil of the lens to the surface oí edges A and С ;

■ ff^ and ^ i—angles beLween the direction lo the edge and perpendicular to the surface of edges A and L , respectively;

л

ЧГ

angle oí Incidence oí rays fmun source -J on the surface of edge A; ■ —angle of Incidence of rays imun source 3 on edge С .

For the rangt' of controlled section} where Д . > fij„ the adjustment deficient KtíI¡ Is d i rectly proportional 1o 1he ratio of the reflation coefficients of the edgt*. [ 111 j

*4l = tf/pf-

{16}

The expressions enable the evaluation of the required adjustment range for light sources during the dn^lgn phase and facilitate tin- juslifit-d Kalian of sources wllh the necessary characteristics.

The magnitude nf Lhe error component In determining the blade chord length, it^', is determined by Ute error in adjusting the level of differential illuminai íl№, which, in modem electronic systems, does not exceed О.Ть. Under these conditions, the error component i, caused by variations In the diffuse reflection coefficient, will no! exceed 0.22 mm al a distance of = 2114 Jnm (Figure 3b}.

J.j Eíror CiiidsnJ fy Dtfixitiiiig itf Efyï Imagée on ihv PhnteAaector ЛГ?ис

TI ie misalignment between the Image plane and the pliotodeteclor plane, caused by the necessity ¡o conduct Inspections with the required viewing angle of Ihe video ptobe 7, results in defocusing of the udge Images on the photodeteclor plane. TIilh defocusing impacts the accuracy of Ihe chord length measurement of the blade.

An analysis of the ray paths based on the relationships m conjugóle planes [2*t] demonstra led that diamelers ¿д and ^ of Ihe defocusing spots for the images of points A and L'on the phoLodeLecLor plane can be expressed as follows:

*A - D

= n L,_"M __ 1

с I Т - JK^iVí" v-msíj, Чпн л- vH J ■

{17}

The error in chord measurement when uLilijing an algorithm that estimates the maximum irradiance spol in the blade image projection on the phoLodelectnr, is expressed by Equation (ICI) m Table I

For ail aburraLion-free video probe lens with a focal length of 3.5 mm, the sysLem Is applied to Ihe fifth stage of the flow section in the loiv-pressure cylinder of Ihe K-J2ÜÜ-6-3/50 steam turbine. Figure 4 Illustrates Ihe diameters íл and of the defocusing spots, along with Ihe corresponding chord measurement error Гн1-', as a function of R,.

\1.l Unu-. 2025. 2J, 174 ID of (M

000« 0007 0 006 0 005 0004 0 003 0002 0X10]

0

IS10 1610 1710 1810 1910 2010

Figure 4. The magnitude of image edge defucUMiig and the error ibf in chord measurement a* a function at blade section radii

The graphs indicate that error ¿b'1 can reach up to 0.25 mm. Consequently, the algorithm for boundary position estimation based on the maximum irradiance in the blade image projection does not ensure the required measurement accuracy.

A promising approach for determining the blade chord projection on the photodetector Involves an algorithm that identifies the connected components of points on the leading and trailing edges of the blade chord based on the half-maximum irradiance level in the binanzed irradiance distribution of the blade image [21|.

Tlie dependence of the defoc-using-induced error ¿tf' on distance z0 is shown In Figure Ha. This analysis demonstrates that the value of ¿bf decreases with an increase in 2o. Therefore, it is preferable to conduct chord measurements at larger distances. Howev er, tin-control distance ls constrained by the turbine design.

3 4. Error Caused fry DisJtirfwn of the Wiiro Ptviv Litis

Lens distortion results in spatial image deformation. significantly affecting Hie control of tlie chord length, especially at short distances which may be less than the chord length I',.

Spatial distortion of the irradiance distribution on tlie photodetector due to lens distortion introduces an error Sb® in positioning the projected edges ,4 and C on the photodetector (refer to Figure 2). Consequently, tlie error Jbn caused by the video probe lens distortion can be estimated using Equation (11).