Développement et validation d’une méthode de comptage de lamelles d’une turbine à gaz

Belkacemi, Imene (2021). Développement et validation d’une méthode de comptage de lamelles d’une turbine à gaz. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les turbines à gaz sont des moteurs qui génèrent de l’énergie mécanique en compressant et brulant de l’air ambiant. Cette énergie mécanique peut être utilisée dans plusieurs domaines comme la propulsion des avions. L’inspection des turbines à gaz est réalisée à Siemens Canada. Elle permet de vérifier la qualité des turbines à gaz nouvellement construites et de déterminer le niveau de maintenance requis pour les turbines à gaz usées. Avec le temps, celles-ci peuvent subir des dommages à l’intérieur pouvant nuire à leur bon fonctionnement. L’inspection est effectuée en utilisant un boroscope qui permet de vérifier l’état interne du moteur sans le démonter. Le boroscope est constitué d’une sonde munie d’une caméra, d’une source de lumière et d’un écran sur lequel les images acquises sont affichées. Pour accéder à la partie du moteur à inspecter, l’opérateur injecte la sonde dans le trou approprié présent sur la surface externe du moteur, manipule la sonde et oriente la caméra en se basant sur ses propres connaissances de la composition du moteur et en se référant aux images acquises dans le but de bien visualiser la zone cible. Les vidéos obtenues contiennent principalement des lamelles qui passent, l’une après l’autre, jusqu’à la fin de la partie du moteur sous inspection. L’inspection des turbines est composée de trois étapes effectuées par l’inspecteur en parallèle et en temps réel. Ce sont : (1) vérifier la qualité des images acquises, (2) compter les lamelles qui passent manuellement pour s’assurer de ne pas en manquer et de ne pas en vérifier plus qu’il faut, (3) détecter les défauts présents sur les composants internes du moteur. En fait, c’est difficile de savoir quand toutes les lamelles ont été inspectées et de ne pas en inspecter plus car la référence de la lamelle par laquelle l’inspection commence n’est pas absolue, les lamelles ne sont pas numérotées. Du coup, il faut compter manuellement jusqu’à la dernière lamelle de la partie du moteur sous inspection.

Le but de ce projet est de proposer une solution informatique qui libère l’inspecteur des deux premières tâches, à savoir : la qualification des images et le comptage des lamelles afin qu’il puisse se concentrer sur la détection des défauts. Cette solution, à travers une interface graphique, indiquera à l’utilisateur si les images capturées sont de bonne qualité à travers des métriques calculées. Aussi, elle contiendra un compteur de lamelles automatique, affichant le nombre de lamelles qui passent sur l’écran en temps réel. Pour cela, plusieurs traitements sur les images acquises doivent être effectués.

L’automatisation de la qualification des images et du comptage des lamelles libère l’inspecteur de ces deux tâches et le laisse se concentrer sur la partie la plus importante du point de vue cognitif qui est la détection des défauts. Ceci permettra un gain de productivité et une plus grande assurance de la qualité de l’inspection pour Siemens Canada.

Titre traduit

Development and validation of a gas turbine blade counting method

Résumé traduit

Gas turbines are engines that generate mechanical energy by compressing and burning ambient air. This mechanical energy can be used in several fields such as the generation of electrical energy and the propulsion of airplanes. Inspection of gas turbines is performed at Siemens Canada. It verifies the compliance of newly built gas turbines with quality standards and determines the level of maintenance required for used gas turbines. Over time, these can suffer internal damage that could affect their proper functioning. The inspection is carried out using a borescope which allows the internal condition of the motor to be checked without dismantling it. The boroscope consists of a probe fitted with a camera, a light source and a screen on which the acquired images are displayed. To access the part of the engine to be inspected, the operator injects the probe into the appropriate hole present on the external surface of the engine, manipulates the probe and orients the camera based on his own knowledge of the composition of the engine and based on his knowledge of the composition of the engine referring to the images acquired in order to visualize well at the target area. The resulting videos mainly contain blades that pass, one after the other, until the end of the part of the engine under inspection. Turbine inspection is made up of three stages carried out by the inspector in parallel and in real time. These are : (1) checking the quality of the images acquired, (2) counting the slides which pass manually to make sure not to run out and not to check more than necessary, (3) to detect the defects present on the internal engine components. In fact, it is difficult to know when all the blades have been inspected and not to inspect more because the reference of the blade that the inspection begins with is not absolute, the blades are not numbered. As a result, it is necessary to manually count until the last blade of the part of the engine under inspection.

The goal of this project is to provide an IT solution that frees the inspector from the first two tasks, namely : image qualification and blade counting so that he can concentrate on default detection. This solution, through a user interface, will indicate to the user if the captured images are of good quality through calculated metrics. Also, it will contain an automatic blade counter, displaying the number of blades which pass on the screen in real time. To do this, several treatments on the acquired images will be carried out.

Automating image qualification and blade counting frees the inspector from these two tasks and lets them focus on the cognitively most important part of defect detection. This will lead to increased productivity and greater inspection quality assurance for Siemens Canada.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire". Comprend des références bibliographiques (pages 119-123).
Mots-clés libres:	turbines à gaz, inspection par boroscope, qualification des images, comptage de lamelles
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Vázquez, Carlos
Codirecteur:	Codirecteur Labbé, David
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	01 avr. 2022 17:38
Dernière modification:	01 avr. 2022 17:38
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2940

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