用于监测压缩机的系统及方法与流程

本文中公开的主题涉及燃气涡轮。具体而言，本文中公开的主题涉及监测联接于燃气涡轮的压缩机。

背景技术：

涡轮机系统可使用压缩氧化剂(例如，空气)用于各种目的，如与燃料混合和冷却。涡轮机系统的燃气涡轮可经由旋转构件如叶片或导叶驱动压缩机来生成压缩的氧化剂。在涡轮机系统的操作期间的压缩机中的构件故障可引起涡轮机系统的停机时间。此外，构件故障可比替换或修理故障构件更昂贵。此外，常规检查系统可使涡轮机系统离线，并且至少部分地拆卸压缩机来检查其构件。此外，在常规检查之间，操作者不能够监测压缩机构件的状态。

技术实现要素：

在下面概括在范围上与最初权利要求相称的某些实施例。这些实施例不意图限制权利要求的范围，而是相反地，这些实施例仅意图提供权利要求的可能形式的简要概括。实际上，权利要求可包含可与在下面提出的实施例相似或不同的各种形式。

在第一实施例中，一种方法包括从涡轮机的一个或更多个燃烧器接收传感器数据，其中接收到的传感器数据包括样本周期内的多个频率信号幅度，一个或更多个燃烧器设置在涡轮机的压缩机的下游，并且压缩机包括压缩机级，其中多个叶片围绕压缩机级设置。过程接着从接收到的传感器数据识别多个压缩机叶片的第一叶片经过频率的第一谐波频率，其中第一叶片经过频率至少部分地基于围绕压缩机级设置的多个叶片的第一数量和压缩机级的转速。过程接着确定对应于识别的第一谐波频率的多个频率信号幅度中的一个或更多个是否超过第一阈值。

在第二实施例中，一种系统包括涡轮机监测系统，其包括构造成获得压缩机的压缩机级中的叶片数量的控制器，其中压缩机在涡轮机中，从涡轮机的一个或更多个燃烧器筒接收传感器数据，其中接收到的传感器数据包括采样周期内的多个频率信号幅度，并且一个或更多个燃烧器筒设置在涡轮机的压缩机下游，从接收到的传感器数据识别多个叶片的第一叶片经过频率的第一谐波频率，其中第一叶片经过频率至少部分地基于围绕压缩机级设置的多个叶片的数量和压缩机级的转速，并且确定对应于识别的第一谐波频率的多个频率信号幅度中的一个或更多个是否超过第一阈值。

在第三实施例中，非暂时性计算机可读介质包括可执行指令，其在执行时，引起处理器获得压缩机的压缩机级中的叶片数量，其中压缩机在涡轮机中。处理器接着从涡轮机的一个或更多个燃烧器筒接收传感器数据，其中接收到的传感器数据包括样本周期内的多个频率信号幅度，并且一个或更多个燃烧器筒位于涡轮机的压缩机的下游。处理器从接收到的传感器数据识别多个叶片的第一叶片经过频率的第一谐波频率，其中第一叶片经过频率至少部分地基于位于压缩机级中的多个叶片的数量和压缩机级的转速。处理器接着确定对应于识别的第一谐波频率的多个频率信号幅度中的一个或更多个是否超过第一阈值。处理器接着在确定对应于识别的第一谐波频率的多个频率信号幅度中的一个或更多个超过第一阈值时生成异常信号。

技术方案1. 一种方法，包括：

从涡轮机的一个或更多个燃烧器筒接收传感器数据，其中接收到的传感器数据包括样本周期内的多个频率信号幅度，所述一个或更多个燃烧器筒设置在所述涡轮机的压缩机下游，并且所述压缩机包括压缩机级，其中多个第一叶片围绕所述压缩机级设置；

从所述接收到的传感器数据识别所述多个第一叶片的第一叶片经过频率的第一谐波频率，其中所述第一叶片经过频率至少部分地基于围绕所述压缩机级设置的所述多个第一叶片的第一数量，以及所述压缩机级的转速；以及

确定对应于识别的第一谐波频率的所述多个频率信号幅度中的一个或更多个是否超过第一阈值。

技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在确定对应于所述识别的第一谐波频率的所述多个频率信号幅度中的一个或更多个超过所述第一阈值时，提供所述压缩机中的异常的使用者可察觉的指示。

技术方案3. 根据技术方案2所述的方法，其特征在于，所述使用者可察觉的指示提供至维护提供者。

技术方案4. 根据技术方案2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于所述使用者可察觉的指示来计划用于所述涡轮机的维护周期。

技术方案5. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述第一谐波频率为包括1.0、1.5和2.0的所述第一叶片经过频率的比率。

技术方案6. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述涡轮机为燃气涡轮。

技术方案7. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述传感器数据从联接于所述一个或更多个燃烧器筒的一个或更多个动态压力传感器接收，并且各个燃烧器筒包括一个或更多个动态压力传感器。

技术方案8. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述第一阈值至少部分地基于对应于所述第一叶片经过频率的频率信号幅度的历史。

技术方案9. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括从所述接收到的传感器数据识别所述压缩机的第二叶片经过频率的第二谐波频率，其中所述第二叶片经过频率至少部分地基于围绕所述压缩机级设置的多个第二叶片的第二数量，以及所述压缩机级的转速；以及

确定识别的第二谐波频率中的一个或更多个是否超过第二阈值。

技术方案10. 一种系统，包括：

涡轮机监测系统，其包括

控制器，所述控制器构造成：

获得围绕压缩机的压缩机级设置的多个叶片的数量，其中所述压缩机设置在所述涡轮机中；

从所述涡轮机的一个或更多个燃烧器筒接收传感器数据，其中接收到的传感器数据包括样本周期内的多个频率信号幅度，并且所述一个或更多个燃烧器筒设置在所述涡轮机的所述压缩机下游；

从所述接收到的传感器数据识别所述多个叶片的第一叶片经过频率的第一谐波频率，其中所述第一叶片经过频率至少部分地基于围绕所述压缩机级设置的所述多个叶片的数量和所述压缩机级的转速；以及

确定对应于识别的第一谐波频率的所述多个频率信号幅度中的一个或更多个是否超过第一阈值。

技术方案11. 根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述系统包括联接于所述控制器的反馈系统，其中所述反馈系统构造成在由所述控制器确定对应于所述识别的第一谐波频率的所述多个频率信号幅度中的一个或更多个超过第一阈值时，提供所述压缩机中的异常的使用者可察觉的指示。

技术方案12. 根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述控制器构造成在确定对应于所述识别的第一谐波频率的所述多个频率信号幅度中的一个或更多个超过第一阈值时，将使用者可察觉的指示传输至维护提供者。

技术方案13. 根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述控制器构造成确定所述一个或更多个燃烧器筒的燃烧动态。

技术方案14. 根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述系统包括涡轮机。

技术方案15. 根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步构造成基于来自所述涡轮机的频率信号幅度的历史来确定阈值。

技术方案16. 一种非暂时性计算机可读介质包括可执行指令，其在执行时引起处理器：

获得围绕压缩机的压缩机级设置的叶片的数量，其中所述压缩机设置在所述涡轮机中；

从所述涡轮机的一个或更多个燃烧器筒接收传感器数据，其中接收到的传感器数据包括样本周期内的多个频率信号幅度，并且所述一个或更多个燃烧器筒设置在所述涡轮机的所述压缩机的下游；

从所述接收到的传感器数据识别所述多个叶片的第一叶片经过频率的第一谐波频率，其中所述第一叶片经过频率至少部分地基于围绕所述压缩机级设置的所述多个叶片的数量和所述压缩机级的转速；

确定对应于识别的第一谐波频率的所述多个频率信号幅度中的一个或更多个是否超过第一阈值；以及

在确定对应于所述识别的第一谐波频率的所述多个频率信号幅度中的一个或更多个超过第一阈值时生成异常信号。

技术方案17. 根据技术方案16所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，所述可执行指令在执行时引起处理器在所述多个频率信号幅度中的所述一个或更多个超过大于所述第一阈值的第二阈值时生成关闭信号。

技术方案18. 根据技术方案16所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，谐波比率包括1.0、1.5和2.0。

技术方案19. 根据技术方案16所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，所述阈值基于频率信号幅度的历史。

技术方案20. 根据技术方案16所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，所述传感器数据包括动态压力传感器数据。

附图说明

当参照附图阅读下列详细描述时，将更好地理解本实施例的这些和其它的特征、方面和优点，其中，同样的标记在所有附图中表示同样的部件，其中：

图1为具有燃气涡轮机系统和监测系统的涡轮机系统的实施例的框图；

图2为从燃气涡轮机系统的燃烧器筒中的传感器采样的多个燃烧动态数据集的图的实施例；

图3为从燃气涡轮机系统的第一燃烧器筒捕获的压缩机叶片经过频率数据的图的实施例；

图4为从燃气涡轮机系统的第二燃烧器筒捕获的压缩机叶片经过频率数据的图的实施例；

图5为从燃气涡轮机系统的第三燃烧器筒捕获的压缩机叶片经过频率数据的图的实施例；

图6为从燃气涡轮机系统的第四燃烧器筒捕获的压缩机叶片经过频率数据的图的实施例；以及

图7为示出用于检测燃气涡轮机系统的压缩机中的异常的过程的实施例的流程图。

部件列表

10 涡轮机系统

12 监测系统

13 操作者界面

14 压缩机

15 显示器

16 存储器

17 操作者输入

18 燃料供应源

20 燃烧器

21 燃烧器筒

22 传感器(压力)

23 传感器(转速计)

24 涡轮

26 涡轮级

28 排气

30 轴

32 压缩机

34 压缩机级

36 入口

38 氧化剂供应源

40 负载

41 传感器(其它)

42 网络

44 设施监测系统

46 远程监测系统

48 图

50 X轴

51 叶片经过频率

52 Y轴

53 1.5谐波

54 Z轴

55 2.0谐波

56 曲线

58 图

59 第一阈值

60 图

61 第二阈值

62 图

64 图

66 X轴

68 Y轴

70 1谐波曲线

72 1.5谐波曲线

74 2谐波曲线

76 过程

80 步骤

82 步骤

84 步骤

86 步骤

88 步骤

90 步骤

92 步骤。

具体实施方式

将在下面描述本系统和方法的一个或更多个特定实施例。为了提供这些实施例的简明描述，可不在说明书中描述实际实施的所有特征。应当认识到，在任何这种实际实施的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须作出许多特定实施决定以实现开发者的特定目的，诸如符合系统相关且商业相关的约束，这可从一个实施变化到另一个实施。此外，应当认识到，这种开发努力可为复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的技术人员而言，仍将是设计、制作和制造的日常工作。

当介绍本系统和方法的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意图表示存在元件中的一个或更多个。用语“包括”、“包含”和“具有”意图是包含的，并且表示可存在除了列出的元件之外的附加元件。

在操作期间检测燃气涡轮机系统的压缩机的异常可减少停机时间，并且减少与操作相关联的成本。例如，较早地识别异常可允许操作者在构件故障之前监测和/或解决异常。在构件故障之前知道压缩机异常可在涡轮运行时减少或消除由涡轮的压缩机中的构件故障引起的对涡轮机中的其它构件的昂贵损坏。然而，使涡轮机系统脱机来检查压缩机是昂贵且耗时的。就此而言，将有益的是具有用以在涡轮运行时监测压缩机构件的状态，而不使涡轮脱机来拆卸的方式。使用燃烧器区域的现有燃烧动态传感器，压缩机中的燃烧动态传感器上游的异常可通过检查各种压缩机级的叶片经过频率和其谐波下的燃烧动态传感器数据来导出。

现在转到附图，图1为涡轮机系统10的实施例的框图。涡轮机系统10可包括在操作期间监测的各种构件。例如，监测系统12可通信地联接于涡轮机系统10。如下文更详细所述，监测系统12可用于监测多种参数。监测系统12可包括用以执行计算机指令的处理器14，以及用以储存可能够由处理器14执行的数据和计算机指令的存储器构件16(例如，非暂时性计算机可读介质)。

涡轮机系统10还可包括操作者界面13。操作者界面13(例如，HMI或人机界面)可提供用于涡轮机系统10与操作者通信和用于操作者与涡轮机系统10通信的方式。操作者界面13可包括显示器15。在一些实施例中，显示器15可为动态显示器(例如，LCD、等离子或阴极射线管)、LED阵列、以上的一些组合，或一些其它类型的显示器15。操作者界面13还可包括操作者输入17。操作者输入17可为旋钮、按钮、键盘或用于操作者将输入提供至操作者界面13的一些其它方式。在一些实施例中，操作者输入17可并入到显示器15(例如，触摸屏显示器)中。操作者可使用操作者输入17来控制涡轮机系统10(例如，选择操作例行程序、选择新操作模式等)，或响应于使用者可察觉的指令。操作者界面13可用于在监测系统12检测到涡轮机系统10中的异常时利用使用者可察觉的指令向操作者发警报。为了传送警报，操作者界面13可产生噪音，在显示器15上显示警报信息、闪光、振动、它们的一些组合，或用以获得操作者的注意的一些其它方法。

涡轮机系统10可使用液体或气体燃料，以驱动涡轮机系统10。燃料可为任何适合的气态或液体燃料，如，天然气、液化天然气(LNG)、合成气、相关联的石油气、甲烷、乙烷、丁烷丙烷、生物气体、沼气、填埋气体、煤矿气体、汽油、柴油、石脑油、煤油、甲醇、生物燃料，或它们的任何组合。燃料可从燃料供应源18引导至燃烧器区段20。燃料可在燃料供应源18与燃烧器区段20之间的一个或更多个点处与氧化剂如空气混合。氧化剂燃料混合物在燃烧器区段20的一个或更多个室21(例如，燃烧器筒)中燃烧，由此产生热加压排出气体。传感器22可设置在燃烧器筒21上或内，以监测涡轮机系统10的特征，如，燃烧器筒21的燃烧动态。在一些实施例中，涡轮机系统10可包括围绕轴30设置的筒。各个燃烧器筒21可将热排出气体朝排气出口28引导到可具有一个或更多个级26的涡轮24中。各个级可包括联接于相应的转子26的一组叶片，相应转子26附接于轴30。当热排出气体引起涡轮转子26的旋转时，轴30旋转来驱动压缩机32。最后，涡轮机系统10将排出气体排放穿过排气出口28。

压缩机24的一个或更多个级34压缩来自氧化剂入口36的氧化剂(例如，空气)。一个或更多个级34可联接于轴30。各个级34包括叶片，其旋转来增大压力以提供压缩的氧化剂。当压缩机32内的叶片旋转时，氧化剂从氧化剂供应源38吸入。

来自压缩机32的压缩的排放氧化剂引导到燃烧器区段20中的一个或更多个燃烧器筒21中，以与燃料混合。例如，燃烧器区段20的燃料喷嘴可以以适合于燃烧的比率将燃料喷射到燃烧器区段20中的压缩氧化剂中。例如，适合的燃烧可在最小排放的情况下大致完全地燃烧燃料。

轴30还可联接于负载40，负载40可为活动或静止负载，如，飞行器上的螺旋桨或发电站中的发电机。负载40可包括能够由涡轮机系统10的旋转输出供能的任何适合的装置。

涡轮机系统10可包括构造成监测关于燃气涡轮机系统10的操作和性能的参数的一组或更多组传感器。在本实施例中，传感器22(例如，动态压力传感器)可设置在燃烧器筒21中或上。在一些实施例中，每个燃烧器筒21可存在一个传感器22。在其它实施例中，每个燃烧器筒21可存在多个传感器22。在又一些实施例中，可存在比传感器22更多的燃烧器筒21(例如，每两个燃烧器筒21一个传感器22)。在此类实施例中，传感器22可均匀地分布在燃烧器筒21之间(例如，每两个或每四个燃烧器筒21一个传感器22)。传感器22还可分布成集中于可感兴趣的燃烧器区段20的筒21或区域上。传感器22可设置在燃烧器筒21内或燃烧器筒21外。传感器22可联接于燃烧器筒21壁内或外，或者嵌入在燃烧器筒21壁内。传感器22可为动态压力传感器，压力换能器、压力计，或能够测量燃烧器筒21中的压力的任何其它类型的传感器。设置在涡轮机系统10的燃烧器筒21内的一个或更多个传感器22可将信号发送至监测系统12，其指示了燃烧器筒21内的压力。在一些实施例中，监测系统12可以以定期时间间隔(例如，一小时一次、一分钟一次、每5秒一次等)从传感器22取得高频率样本(例如，0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0或5.0秒样本)。在其它实施例中，监测系统12可从传感器22连续地采样。如可认识到的，传感器22可用于在压缩机32操作的同时，在涡轮机系统10的操作期间监测相应燃烧器筒21内的动态压力变化。

涡轮机系统10可包括其它传感器23。例如，涡轮机系统10可包括构造成感测指示涡轮机系统10内的旋转部分的转速的参数，或在监测或控制涡轮机系统方面有用的一些其它参数的传感器23。传感器22,23可为加速计、压电传感器、电容传感器、电磁传感器、微机电系统(MEMS)传感器、霍尔效应传感器、磁致伸缩传感器，和/或用于监测涡轮机系统10的任何其它传感器。

监测系统12可通过将时间序列波形数据通过快速傅里叶变换来转化成频率数据而确定压缩机的各个级的叶片经过频率(BPF)。BPF为压缩机级34的叶片经过固定位置的频率。BPF可通过使压缩机级34上的叶片的数量乘以压缩机级34自旋的速度(以rpm为单位)来计算。例如，假设压缩机级34在圆柱形腔内自旋，并且传感器安装在围绕圆柱形腔的圆周的点(例如，12点钟)处。如果压缩机级34具有12个叶片，并且以100rpm从传感器的观察点自旋，则叶片将以每分钟1,200次的速率经过。叶片的数量可由操作者或维护技术人员(经由操作者输入17)或从远程位置经由网络输入。叶片的数量还可从监测系统12中的存储器构件16获得，或者由监测系统确定。在一些实施例中，叶片的数量可在涡轮机系统10的建立或维护期间获得。叶片的数量还可在每次涡轮机系统10经历启动时获得。在一些实施例中，压缩机级34的转速可由已经用于涡轮机系统中的一个或更多个传感器23如转速计确定。传感器23可为霍尔效应传感器、磁场传感器，或能够感测指示转速的参数的一些其它类型的传感器。此外，传感器23可从轴30、压缩机级34、涡轮级26或涡轮机系统的一些其它区域感测转速。在其它实施例中，压缩机级34的转速可由操作者设置成对应于操作的稳态阶段。

BPF处的传感器22信号的幅度和各种谐波频率(例如，叶片经过频率乘以1.0、1.5和2.0)的相对增长可对应于压缩机32中的异常。即，来自燃烧器筒21中的压力传感器22的信号可对应于压缩机22中的异常。在一些实施例中，传感器22可捕获宽范围的频谱数据，以使它们可包括BPF的多个谐波。

应当理解的是，涡轮机系统10的一些实施例可包括附加的传感器41，如，入口传感器41、出口传感器或设置在涡轮机系统10各处的其它传感器。例如，传感器41可测量环境状态，如，周围温度和周围压力。传感器41还可测量关于涡轮机系统10的操作和性能的参数，如，排出气体温度、燃烧器温度、燃烧器压力、气体温度、发动机燃料流、排气流、振动、旋转构件与静止构件之间的空隙、压缩机排放压力、气体成分如排放物(例如，一氧化碳、氮氧化物、二氧化碳、颗粒数)，以及涡轮排气压力。传感器41可包括但不限于热电偶、接近传感器、涡流传感器、超声传感器、速度传感器、振动传感器、压力传感器、空隙传感器、加速计、陀螺仪、化学传感器、光学传感器等。传感器41还可构造成监测关于涡轮机系统10的各种操作阶段(例如，启动、稳态、瞬变状态和关闭)的涡轮机参数。各个传感器41可至少部分地基于由相应传感器41监测的一个或更多个参数来将电信号传输至监测系统12。监测系统12接着可处理来自传感器41的电信号以确定涡轮机系统10的参数。

监测系统12可导出压力测量结果、键相位测量结果(例如，振动构件与轴30上的正时标记之间的相位关系)、相对振动(例如，使用接近探头)、轴向位置、径向位置、壳速度、壳加速度、温度、差异膨胀/壳膨胀、超速检测、转子轮加速度、促动器位置(例如，阀位置、线性促动器位置)、轴30偏心、滚动元件轴承活动监视器(REBAM®)数据、振动测量结果(例如，轴向振动、径向振动)、速度测量结果、空隙测量结果(例如，旋转构件与静止构件之间的距离)、流测量结果，或它们的组合。因此，可导出操作状态，其包括正常操作、异常操作等。使用燃烧器20中和/或周围的传感器22取得的压力测量结果典型地用于监测燃烧动态。例如，从燃烧器20中的动态压力传感器22取得的压力测量结果可有助于操作者理解是否针对期望的涡轮机性能设置燃料/氧化剂混合物、各种进料速率。然而，本文中公开的系统和方法的一些实施例使用之前用于监测燃烧动态的压力测量结果来检测压缩机32中的异常。

在一些实施例中，监测系统12可连接于网络42。网络42可为有线的、无线的或它们的组合。在一些实施例中，监测系统12可经由网络42连接于设施监测系统44，其能够监测设施中的一个或更多个涡轮机系统10。设施(例如，发电站、研究实验室等)可容纳用于监测一个或更多个涡轮机系统10的一个或更多个设施监测系统44。监测系统12和/或设施监测系统44还可经由网络42与远程监测系统46通信。远程监测系统46可用于监测来自远程位置如另一个设施的一个或更多个涡轮机系统10。在一些实施例中，远程监测系统46可由控制涡轮机系统10的实体、涡轮机系统10的所有者、涡轮机系统10的制造者，或维护提供者使用，以便监测涡轮机系统10。

至少部分地基于来自传感器22的电信号的测量结果可用于导出警报、警告或其它使用者可察觉的指示。例如，警报和/或警告可由监测系统12生成，并且由操作者界面13显示。在一些实施例中，警报可由设施监测系统44或远程监测系统46或两者生成。警报和/或警告可朝操作者、涡轮机系统10的控制中的实体、维护提供者等引导。警报可包括显示器15上的错误消息、噪音、闪光、振动、触觉反馈、电子邮件服务、它们的一些组合，或引起操作者注意的另一方法。

阈值可由操作者、维护技术人员、制造者经由设施监测系统44、远程监测系统46、通过软件更新或一些其它方式来设置。阈值可为原始数量，或者可基于从之前收集或预期的数据的百分比变化。超过设置的阈值的收集数据的频率信号幅度可指示压缩机32中的异常。在一些实施例中，超过阈值的收集数据的频率信号幅度可触发用于操作者的警报。在一些实施例中，涡轮机系统10可构造有对应于异常的逐步上升的严重性的多个水平的阈值。例如，超过第一阈值的频率信号幅度可触发用于操作者的警报。超过第二阈值的频率信号幅度可触发对设施监测系统44或远程监测系统46的警报。在一些实施例中，超过另一个阈值的频率信号幅度可触发涡轮机系统10的自动关闭。

图2为在20小时的周期内每小时一次从燃烧器筒21中的传感器22采样的20个数据集的图48。图的x轴50为以赫兹(Hz)为单位的频率，而y轴52为频率信号幅度。频率信号幅度的单位可从实施例到实施例变化，但可为压力(以psi, bar, torr, pascal等为单位)、伏、分贝(dB)、工程单位或原始数据。z轴54为以小时为单位的时间。各个曲线56为一定时间段(在该实施例中，为大约0.2秒)内捕获的数据集的频谱图。沿x轴的平面51,53,55表示叶片经过频率(BPF)和BPF的谐波。例如，平面51可表示叶片经过频率。平面53可表示1.5的谐波(BPF乘以1.5)。平面55可表示2.0的谐波(BPF乘以2.0)。BPF和其谐波处的幅度的相对峰值可指示压缩机异常。因此，图48示出了20小时内每小时从单个燃烧器筒21取得的数据的一个样本，导致了20条曲线56。注意，这仅为实例，并且数据采样的时间量、样本之间的时间，以及样本的数量可按期望变化。此外，可认识到的是，用于具有多个燃烧器筒21的涡轮机系统10的图48可具有用于各个样本时间的多个频谱曲线。注意，图2中所示的曲线56中的许多条包括相同频率下的峰值幅度。该峰值幅度可指示压缩机级的旋转构件中的一个的异常(例如，凹痕、碎片、裂缝、空隙、沉积物)。还应当注意的是，用于几小时的曲线3,4和5不具有峰值。这是因为涡轮机系统10在取得样本时并未运行。

监测系统12可实时地、接近实时地、延迟地或事后评估一个或更多个频谱曲线56。例如，如果监测系统12构造成实时或接近实时评估数据，则监测系统12在涡轮机系统运行时在传感器数据从传感器22到达时评估传感器数据。在异常形成之后，实时或接近实时的评估可在操作者想要尽快地知道压缩机32异常时实施。如果异常消极地影响压缩机32性能，或如果压缩机32异常可导致短时间段中的构件故障，则操作者可偏好实时或接近实时的评估。延迟评估可构造成使得监测系统12在监测系统12从传感器22获得传感器数据之后的短时间段(例如，2分钟到60分钟)内评估传感器数据。如果涡轮机系统10可能够在压缩机32异常下运行几分钟或几小时而不会不合理地牺牲性能或有构件故障风险，则延迟评估可对操作者而言是优选的。如果处理器14没有动力来实时评估数据，则延迟评估也可为适合的。事后评估可构造成使得监测系统12、设施监测系统44或远程监测系统46评估收集到传感器数据之后几小时或几天的传感器数据。如果涡轮机系统10可能够在压缩机32异常的情况下运行达长时间段而没有不合理地牺牲性能或有构件故障风险，则事后评估可对操作者而言是优选的。如果处理器14没有动力来实时评估数据，则事后评估也可为适合的。在一些实施例中，监测系统12可使用一个评估时间范围(例如，实时或接近实时)，同时设施监测系统44或远程监测系统46可使用不同的评估时间范围(例如，延迟评估或事后评估)。

监测系统可通过将曲线56与来自其它燃烧器筒21的曲线56相比较，或将曲线56与之前的测量数据相比较来鉴于设置的阈值或范围评估给定的曲线56。如果叶片经过频率下的幅度或叶片经过频率的谐波中的一个超过阈值，则传感器22数据可指示压缩机中的异常。可能的压缩机异常可包括凹痕、弯曲、释放点、裂纹等。在一些情况中，涡轮机系统10可能够在异常下继续操作达几星期或几个月而无事故。在其它情况中，一些异常可具有异常形成与构件故障之间的相对短时间。在此类情况下，一旦识别异常，则操作者可期望在涡轮机系统10上开始关闭。

图3-6示出了关于13个不同样本窗口的分别从第一、第二、第三和第四燃烧器筒21捕获的数据的样本图58,60,62,64。图3-6中的图58,60,62,64中的各个示出了某一叶片经过频率(BPF)的1.0、1.5和2.0的谐波比率下的4个燃烧器筒21中的13个测量结果中的各个的频率信号幅度。注意，图3-6中的各个具有用于BPF的线70、用于1.5谐波的线72，以及用于2.0谐波的线74(图5中最佳示出)。即，图3中所示的线70对应于用于第一燃烧器筒21的频率信号幅度的13个测量点，图3中所示的线72对应于1.5谐波下的频率信号幅度的13个测量点，并且图3中所示的线74对应于2.0谐波下的频率信号幅度的13个测量点。以类似方式，图4,5和6的线70,72和74对应于用于第二、第三和第四燃烧器筒21的BPF的相应谐波的13个测量点。此外，图3-6的线70,72,74的测量点可类似于曲线56与图2的相应截平面51,53,55的交点，其中截平面51,53和55对应于BPF的谐波(例如，1.0、1.5、2.0)。

例如，如果压缩机的级34具有36个叶片，并且以1,000rpm旋转，则叶片将每分钟经过固定位置36,000次。转换成Hz(每秒圈数)，叶片经过频率为600Hz。使BPF乘以1.5，1.5的谐波频率为900Hz。使BPF乘以2.0，2.0的谐波频率为1200Hz。数据接着将从燃烧器筒21中的传感器22取得。此类数据的频谱图48在图2中示出。接着，截面在感兴趣的BPF和谐波频率下从频谱图48取得。在本实例中，图2中的平面51将位于600Hz的BPF处。图2中的平面53将位于900Hz的1.5谐波频率处。平面55将位于1200Hz的2.0谐波频率处。用于三个频率51,53,53的频率信号幅度接着将合并到单个图中，其将看上去有些类似于图3-6。例如，一条线(例如，线70)将表示横跨13次测量的单个燃烧器筒21中的BPF(600Hz)下的频率幅度。第二线(例如，线72)将表示横跨相同的13次测量的相同燃烧器筒21中的1.5谐波频率(900Hz)下的频率幅度。第三线(例如，线74)将表示横跨相同的13次测量的相同燃烧器筒21中的2.0谐波频率(1200 Hz)下的频率幅度。

可设置一个或更多个阈值59,61(图3-6中所示)。这些阈值59,61可紧接在启动之前由操作者设置。在一些实施例中，一个或更多个阈值可由操作者、维护技术人员、由软件更新、由制造者，或一些其它方式，在启动之前几天、几周、几月或几年设置。当频率信号幅度超过阈值时，这可归因于压缩机异常。一个或更多个阈值59,61可具有用于识别的压缩机异常的不同水平的严重性的不同水平。例如，第一阈值59可指示相对微小的异常，并且可对操作者触发警报、警告或其它使用者可察觉的指示，但另外允许涡轮机系统10继续运行。在一些实施例中，第二触发器61可指示更严重的异常。例如，当频率信号幅度超过第二阈值61时，这可指示更严重的压缩机异常，使得继续操作可有构件故障的风险。在一些实施例中，监测系统12可构造成在频率信号幅度超过第二(或更高水平)阈值61时开始涡轮机系统10的自动关闭。此外，警报、警告或其它使用者可察觉的指示可在超过第二(或更高水平)阈值61时发送至设施监测系统44或远程监测系统46。

然而，应当理解的是，图3-6和前述论述为实例，并且不旨在限制公开的实施例。系统的其它实施例可检查更多、更少或不同的谐波频率，可在不同转速下自旋，可具有更多或更少的叶片，等。注意，例如，在图5中，第一、第二和十三数据集中的幅度中的峰值超过第一阈值59，并且可指示压缩机中的异常。

图7为示出用于使用来自燃烧器20中的传感器22的数据来检测压缩机32中的异常的过程76的流程图。过程76的框可实施为储存在存储器16中的计算机指令或可执行代码，并且能够由监测系统12的处理器14执行。在框78中，监测系统12设置用于警告和/或警报的传感器数据幅度的一个或更多个阈值。一个或更多个阈值可由使用者或涡轮操作者经由操作者界面设置，从设施监测系统44或远程监测系统46经由网络42获得，储存在存储器16中，或者由处理器14计算。例如，阈值可由操作者、维护技术人员，在制造时通过软件更新、通过设施监测系统44或通过远程监测系统在操作之前的一些点处输入至监测系统12，储存在存储器16中，并且按需要更新。在其它实施例中，阈值可在每次涡轮机10经历启动时输入。

阈值可直接地(例如，特定压力值)设置，或通过指定相对于之前的传感器数据集、相对于从其它燃烧器筒21采样的数据，或一些其它量度的百分比变化来间接地设置。例如，替代作为阈值的原始频率信号幅度，给定谐波频率下的频率信号幅度的百分比增长(例如，70%增长)可触发警报。类似地，监测系统12可构造成在若干测量内跟踪频率信号幅度中的百分比变化。例如，监测系统12可跟踪3个或更多个数据集之上的变化率，并且预测给定频率下的频率信号幅度何时可超过阈值。

在其它实施例中，类似的技术可用于预测直到构件故障的时间。在一些实施例中，除存储在存储器16中的阈值之外，用于计算阈值的指令可储存在存储器16中。例如，程序可储存在存储器16中，其在执行时，基于来自设置在涡轮机系统10中的传感器22,23,41的测量结果确定阈值。在一些实施例中，可存在两个水平的阈值，一个触发警告，并且另一个触发发动机系统10的关闭。在此类实施例中，当频率信号幅度超过第一阈值时，操作者得到警报，并且接着可确定如何进行(例如，关闭发动机、继续计划的操作、以安全模式运行涡轮机系统10、运行缩减的操作等)。第二阈值可为异常处于导致操作期间构件故障的增大的风险下的指示。当超过第二阈值时，为了防止对涡轮的损坏，监测系统12可构造成自动地关闭涡轮机系统10，并且/或者对监督监测系统(例如，设施监测系统44或远程监测系统46)发警报。

在框80中，监测系统12从一个或更多个燃烧器筒21中的传感器22接收传感器数据。传感器数据可包括一个或更多个频率信号幅度，各个对应于样本周期内的频率范围。样本窗口可为可获得频谱数据的任何时间量。例如，样本周期可为0.1、0.5、0.8、1.0、1.5、2.0秒，或任何其它时间段。在一些实施例中，数据可连续地采样。在其它实施例中，样本可在给定间隔下取得，例如，每天一次、每小时一次、每半小时、每五分钟、一分钟一次等。

在框82中，监测系统12识别压缩机中的感兴趣的一个或更多个压缩机级34的叶片经过频率(BPF)。叶片经过频率为压缩机级34的叶片数量乘以压缩机级34自旋的转速。假定叶片经过频率随压缩机级34的转速变化，则如果压缩机级34的速度变化，则该过程可再计算叶片经过频率。叶片经过频率可由处理器14基于传感器22数据计算、由使用者或操作者输入，或者以一些其它方式获得。在一些实施例中，操作者可输入叶片的数量，并且转速可由传感器23基于测量结果确定。处理器14可从这些值确定BPF。在框82中，监测系统12还可基于储存在存储器16上、从使用者或操作者接收到或以一些其它方式获得的比率来计算感兴趣的各种谐波频率。例如，操作者可对叶片经过频率的具体谐波比率(例如，1.0、1.5、2.0)感兴趣。谐波频率可通过将谐波比率乘以叶片经过频率来确定。监测系统12可构造成在任何数量的BPF比率下检查频率信号幅度。例如，监测系统12可构造成评估2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10或更大比率的BPF下的频率信号幅度。在一些实施例中，谐波比率可由传感器22的频谱限制。感兴趣的谐波比率可刚好在涡轮机系统10的启动之前由操作者输入，或在涡轮机系统10的启动之前很久输入，并且储存在存储器16中。在一些实施例中，比率可由维护技术人员、由制造者，或经由网络42，通过设施监测系统44或远程监测系统46输入。

在框84中，监测系统12确定谐波频率下的来自传感器数据的频率信号幅度中的一个或更多个是否超过给定的阈值或多个阈值。在节点86处，如果频率信号幅度不超过第一阈值，则监测系统返回到框80来接收更多数据。如果监测系统在节点86处确定频率信号幅度超过第一阈值，则监测系统移动到框88并且向使用者发警报。使用者可以以一定数量的不同方式得到警报，包括专用错误代码，经由显示器、声音或音频通知，在显示器上，经由文本等。在一些实施例中，监测系统可通过计划维护间隔来对使用者发警报。此外，在目前计划维护间隔的情况下，监测系统可通过计划用于维护间隔的较早时间来对使用者发警报以解决异常(例如，超过第一阈值的样本数据)。

在节点90处，如果频率信号幅度不超过第二阈值，则监测系统12返回到框80，并且对更多数据采样。如果频率信号幅度超过第二阈值，则监测系统12移动到框92，并且开始发动机的自动关闭过程。一旦发动机关闭，则操作者或维护技术人员可检查压缩机，以调查为何超过第二阈值。应当理解的是，一些实施例可不包括促使涡轮机系统10的关闭或一些其它动作的第二水平阈值。一些实施例可仅具有在超过时对操作者发警报的单个阈值。

公开的技术的技术效果可通过提供用以在涡轮机操作的同时监测压缩机构件状态的方式来减少脱机时间，并且降低涡轮机系统的操作成本。此外，本文中所述的技术可允许操作者监测检查之间的压缩机构件状态。此外，由于公开技术可使用可已经用于监测燃烧动态的下游传感器，故公开的技术可在不添加更多传感器的情况下实施，因此增加了已经就位的传感器的功能性。公开的技术还可实现增大计划的维护周期之间的间隔，并且减小操作期间的构件故障的概率。在一些实施例中，数据可与其它传感器数据合计(aggregate)来识别故障模式趋势、通知关于维护间隔的决定等。

该书面的描述使用实例以公开系统和方法的实施例(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。系统和方法的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。