压缩机叶片监测系统的制作方法
【专利摘要】一种系统，包括：至少一个计算装置，其构造成通过以下来监测涡轮机中的压缩机叶片：以限定的间隔提取关于压缩机叶片的到达时间(TOA)数据；使涡轮机操作状态与TOA数据相关联；提取涡轮机的启动或停机期间关于压缩机叶片的共振数据，并且提取涡轮机的稳态操作期间关于压缩机叶片的静态偏转和末梢间隙数据；基于提取的共振数据、提取的静态偏转和末梢间隙数据和涡轮机操作状态与TOA数据之间的关联来产生基准压缩机叶片比较水平；和反复地提取更新的TOA数据且使用更新的TOA数据以限定的间隔执行关联、共振数据、静态偏转和末梢间隙数据的提取，以产生更新的基准压缩机叶片比较水平。
【专利说明】压缩机叶片监测系统
【技术领域】
[0001]本文公开的主题涉及压缩机。更具体而言，本文公开的主题涉及压缩机中的监测构件。
【背景技术】
[0002]压缩机如燃气涡轮压缩机从空气源接收入口空气，且压缩该空气，以便其随后可在燃烧室中与燃料组合。由压缩空气和燃料混合物的燃烧产生的气体然后用于迫使叶片在燃气涡轮内旋转，且因此，在联接到那些叶片的轴上做机械功。随时间变化，燃气涡轮压缩机的部分可变为受损的。燃气涡轮压缩机叶片例如可由入口空气中的颗粒、外来物体和/或腐蚀性元素，以及压缩机操作期间的过度的高循环和低循环疲劳而变得受损。对燃气涡轮压缩机叶片的破坏可导致燃气涡轮操作中的低效和/或压缩机中的不需要的振动。在一些情况下，压缩机叶片损坏可导致一个或更多个叶片的脱出，从而导致对压缩机的灾难性破坏。
【发明内容】
[0003]本发明的各种实施例包括一种系统，其包括:至少一个计算装置，其构造成通过执行包括以下的动作来监测涡轮机系统中的压缩机叶片:以限定的间隔提取关于压缩机叶片的到达时间(TOA)数据；使涡轮机操作状态与TOA数据相关联；提取涡轮机的启动或停机期间关于压缩机叶片的共振数据，并且提取涡轮机的稳态操作期间关于压缩机叶片的静态偏转和末梢间隙数据；基于提取的共振数据、提取的静态偏转和末梢间隙数据和涡轮机操作状态与TOA数据之间的关联来产生基准压缩机叶片比较水平；和反复地提取更新的TOA数据且使用更新的TOA数据以限定的间隔执行关联、共振数据、静态偏转和末梢间隙数据的提取，以产生更新的基准压缩机叶片比较水平。
[0004]本发明的第一方面包括:系统，其具有:至少一个计算装置，其构造成通过执行包括以下的动作来监测涡轮机系统中的压缩机叶片:以限定的间隔提取关于压缩机叶片的到达时间(TOA)数据；使涡轮机操作状态与TOA数据相关联；提取涡轮机的启动或停机期间关于压缩机叶片的共振数据，并且提取涡轮机的稳态操作期间关于压缩机叶片的静态偏转和末梢间隙数据；基于提取的共振数据、提取的静态偏转和末梢间隙数据和涡轮机操作状态与TOA数据之间的关联来产生基准压缩机叶片比较水平；和反复地提取更新的TOA数据且使用更新的TOA数据以限定的间隔执行关联、共振数据、静态偏转和末梢间隙数据的提取，以产生更新的基准压缩机叶片比较水平。
[0005]本发明的第二方面包括一种系统，其具有:燃气涡轮机，其包括具有多个叶片的压缩机；和至少一个计算装置，其构造成通过执行包括以下的动作来监测压缩机:以限定的间隔获得关于压缩机中的多个叶片中的一个的到达时间(TOA)数据；使燃气涡轮机的操作状态与TOA数据相关联；提取燃气涡轮机的启动或停机期间关于多个压缩机叶片中的一个的共振数据，并且提取燃气涡轮机的稳态操作期间关于多个压缩机叶片中的一个的静态偏转和末梢间隙数据；基于提取的共振数据、提取的静态偏转和末梢间隙数据和燃气涡轮机操作状态与TOA数据之间的关联来产生基准压缩机叶片比较水平；和反复地获取更新的TOA数据且使用更新的TOA数据以限定的间隔执行关联，共振数据、静态偏转和末梢间隙数据的提取，以产生更新的基准压缩机叶片比较水平。
[0006]本发明的第三方面包括:计算机程序产品，其包括程序代码，程序代码当由至少一个计算装置执行时导致该至少一个计算装置通过执行包括以下的动作来监测涡轮机系统中的压缩机叶片:以限定的间隔提取关于压缩机叶片的到达时间(TOA)数据；使涡轮机操作状态与TOA数据相关联；提取涡轮机的启动或停机期间关于压缩机叶片的共振数据，并且提取涡轮机的稳态操作期间关于压缩机叶片的静态偏转和末梢间隙数据；基于提取的共振数据、提取的静态偏转和末梢间隙数据和涡轮机操作状态与TOA数据之间的关联来产生基准压缩机叶片比较水平；和反复地提取更新的TOA数据且使用更新的TOA数据以限定的间隔执行关联、共振数据、静态偏转和末梢间隙数据的提取，以产生更新的基准压缩机叶片比较水平。
[0007]一种系统，包括:至少一个计算装置，其构造成通过执行包括以下的动作来监测涡轮机中的压缩机叶片:以限定的间隔提取关于该压缩机叶片的到达时间(TOA)数据；使涡轮机操作状态与该TOA数据相关联；提取该涡轮机的启动或停机期间关于该压缩机叶片的共振数据，并且提取该涡轮机的稳态操作期间关于该压缩机叶片的静态偏转和末梢间隙数据；基于提取的共振数据、提取的静态偏转和末梢间隙数据和该涡轮机操作状态与该TOA数据之间的关联来产生基准压缩机叶片比较水平；和反复地提取更新的TOA数据且使用该更新的TOA数据以该限定的间隔执行关联、该共振数据、静态偏转和末梢间隙数据的提取，以产生更新的基准压缩机叶片比较水平。
[0008]优选地，该至少一个计算装置还构造成将关于该压缩机叶片的该更新的TOA数据与该基准压缩机叶片比较水平相比较。
[0009]优选地，该至少一个计算装置还构造成从与该涡轮机联接的传感器系统获得该涡轮机操作状态。
[0010]优选地，该限定的间隔小于大约10分钟。
[0011]优选地，该涡轮机包括燃气涡轮。
[0012]优选地，该系统还包括传感器系统，该传感器系统联接到该至少一个计算装置，该传感器系统用于感测该压缩机叶片的叶片通过信号(BPS)，其中，该传感器系统使用光学感测、电容感测、微波感测或涡流感测中的至少一者来感测该叶片通过信号。
[0013]优选地，该TOA数据使用边缘阈值提取或质心提取中的一种来从该BPS提取。
[0014]一种系统，包括:燃气涡轮机，其包括具有多个叶片的压缩机；和至少一个计算装置，其构造成通过执行包括以下的动作来监测该压缩机:以限定的间隔获取关于该压缩机中的该多个叶片中的一个的到达时间(TOA)数据；使该燃气涡轮机的操作状态与该TOA数据相关联；提取该燃气涡轮机的启动或停机期间关于多个压缩机叶片中的该一个的共振数据，并且提取该燃气涡轮机的稳态操作期间关于该多个压缩机叶片中的该一个的静态偏转和末梢间隙数据；基于提取的共振数据、提取的静态偏转和末梢间隙数据和该燃气涡轮机操作状态与该TOA数据之间的关联来产生基准压缩机叶片比较水平；和反复地获取更新的TOA数据且使用该更新的TOA数据以该限定的间隔执行关联、该共振数据、静态偏转和末梢间隙数据的提取，以产生更新的基准压缩机叶片比较水平。
[0015]优选地，该至少一个计算装置还构造成将关于该多个压缩机叶片中的该一个的该更新的TOA数据与该基准压缩机叶片比较水平相比较。
[0016]优选地，该系统还包括传感器系统，该传感器系统联接到该燃气涡轮机，其中，该至少一个计算装置还构造成从该传感器系统获得该燃气涡轮机操作状态。
[0017]优选地，该限定的间隔小于大约10分钟。
[0018]优选地，该系统还包括传感器系统，该传感器系统联接到该至少一个计算装置，该传感器系统用于感测该多个压缩机叶片中的该一个的叶片通过信号(BPS)。
[0019]优选地，该传感器系统使用光学感测、电容感测、微波感测或涡流感测中的至少一者来感测该叶片通过信号。
[0020]优选地，该TOA数据使用边缘阈值提取或质心提取中的一种来从BPS提取。
[0021]一种包括程序代码的计算机程序产品，该程序代码当由至少一个计算装置执行时，导致该至少一个计算装置通过执行包括以下的动作来监测涡轮机中的压缩机叶片:以限定的间隔提取关于该压缩机叶片的到达时间(TOA)数据；使涡轮机操作状态与该TOA数据相关联；提取该涡轮机的启动或停机期间关于该压缩机叶片的共振数据，并且提取该涡轮机的稳态操作期间关于该压缩机叶片的静态偏转和末梢间隙数据；基于提取的共振数据、提取的静态偏转和末梢间隙数据和该涡轮机操作状态与该TOA数据之间的关联来产生基准压缩机叶片比较水平；和反复地提取更新的TOA数据且使用该更新的TOA数据以该限定的间隔执行关联、该共振数据、静态偏转和末梢间隙数据的提取，以产生更新的基准压缩机叶片比较水平。
[0022]优选地，该程序代码导致该至少一个计算装置还将关于该压缩机叶片的该更新的TOA数据与该基准压缩机叶片比较水平比较。
[0023]优选地，该程序代码导致该至少一个计算装置还从与该涡轮机联接的传感器系统获得该涡轮机操作状态。
[0024]优选地，该限定的间隔小于大约10分钟。
[0025]优选地，该TOA数据从该压缩机叶片的叶片通过信号(BPS)提取。
[0026]优选地，该TOA数据使用边缘阈值提取或质心提取中的一者来从BPS提取。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]本发明的这些和其他特征将从结合附图的本发明的各种方面的以下详细描述中更容易清楚，附图绘出本发明的各种实施例，在附图中:
图1示出了包括压缩机和根据本发明的各种实施例的叶片监测系统的示例性环境。
[0028]图2示出了流程图，该流程图示出了根据本发明的各种实施例来执行的方法。
[0029]应注意到本发明的附图不一定按比例。附图旨在仅绘出本发明的典型方面，且因此不应当认作是限制本发明的范围。在附图中，相似的标号表示附图之间的相似元件。
[0030]部件列表 2环境
4压缩机 5涡轮机 6第一传感器 8第二传感器
10压缩机叶片(标称位置)
12压缩机叶片(偏转位置)
20传感器系统 22叶片通过信号(BPS)
40叶片监测系统 120计算机系统 122处理构件 124储存构件
126输入/输出(I/O)构件
128通信通路
132模块
136使用者
138控制系统。
【具体实施方式】
[0031]如上文指出那样，本文公开的主题涉及压缩机系统。更具体而言，本文公开的主题涉及监测压缩机系统，例如压缩机叶片。
[0032]如上文所述，压缩机如燃气涡轮压缩机从空气源接收入口空气，且压缩该空气，以便其随后可在燃烧室中与燃料组合。由压缩空气和燃料混合物的燃烧产生的气体然后用于迫使叶片在燃气涡轮内旋转，且因此，在联接到那些叶片的轴上做机械功。随时间变化，燃气涡轮压缩机的部分可变为受损的。燃气涡轮压缩机叶片例如可由入口空气中的颗粒、外来物体和/或腐蚀性元素，以及压缩机操作期间的过度的高循环和低循环疲劳而变得受损。对燃气涡轮压缩机叶片的破坏可引起燃气涡轮操作中的低效和/或压缩机中的不需要的振动。在一些情况下，压缩机叶片损坏可导致一个或更多个叶片的脱出，从而导致对压缩机的灾难性破坏。
[0033]各种实施例包括用于监测压缩机叶片来确定一个或更多个叶片是否受损或将可能变得受损的系统、计算机程序产品和计算机执行的方法。用于监测压缩机叶片的常规系统在一段周期(例如，每两(2)小时)内采集关于压缩机系统的数据(例如，关于叶片的到达时间(Τ0Α Aime-of-arrival)数据、偏差、振荡等)，且将该数据发送至处理系统，处理系统在延迟的周期(例如，每四(4)小时)处理数据。
[0034]与常规途径不同，本发明的各种实施例包括执行关于压缩机叶片的数据的本地处理来提供接近实时的监测的系统、计算机程序产品和计算机执行的方法。各种实施例包括现场监测系统，其以缩短的间隔(例如，每十(10)分钟)提取关于压缩机叶片的数据。各种实施例包括现场显示系统，其可提供关于一个或更多个压缩机叶片的状态的半实时数据。
[0035]根据各种实施例的系统可构造成在压缩机的瞬变和稳态操作二者期间在现场连续地提取和处理叶片TOA数据。在一些实施例中，系统可自动地确定基准叶片健康统计数据，以用于与关于压缩机叶片的随后获得的数据相比较。此外，系统可使叶片健康统计数据标准化，以允许基于阈值的异常检测。
[0036]在以下描述中参照了附图，附图形成描述的一部分且其中通过例示的方式示出了可实施本教导的特定示例实施例。足够详细地描述了这些实施例，以使本领域技术人员能够实施本教导，且应理解的是，可使用其他实施例，且可在不脱离本教导的范围的情况下作出改变。因此，以下描述仅为示范性的。
[0037]图1示出了示例性环境2，其包括压缩机(例如，燃气涡轮压缩机)4和根据本发明的各种实施例的叶片监测系统40。压缩机4与涡轮机5 (例如，燃气涡轮机)联接，且如本领域中已知那样，压缩机4可向涡轮机5提供压缩空气，以用于生成燃烧气体来驱动该涡轮机5中的涡轮叶片。涡轮机5以虚线弧示出，其指出了压缩机4的一个或更多个部分可容纳在涡轮机5内。压缩机4示为包括在压缩机4的操作期间(由逆时针箭头所示的操作)运动的多个压缩机叶片(或简称为叶片)10。各个叶片的标称位置由数字10指出，而各个叶片在压缩机4操作期间的实际位置由数字12(或“偏转位置”)指出。标称位置10基于压缩机(例如，燃气涡轮压缩机)4的几何形状及其在操作期间的速率和负载来预先限定。如本文进一步所述，实际位置12例如由一个或更多个传感器测量。如本文使用的叶片将标有数字10。图1还示出了传感器系统20，其通过常规(例如，无线或硬连线)手段操作地连接到压缩机4。传感器系统20可联结到第一传感器6和/或第二传感器8 (例如，经由无线或硬连线手段)，或包括第一传感器6和/或第二传感器8。第一传感器6和第二传感器8可有助于确定压缩机叶片10在压缩机4操作期间的实际(或偏转)位置12。应理解的是，第一传感器6和第二传感器8仅示出了能够结合本发明的实施例来工作的传感器的一个构造。例如，在一个实施例中，仅单个传感器(例如，传感器6或传感器8)可用于确定压缩机叶片10在压缩机4操作期间的实际(偏转)位置12。
[0038]继续参看图1，且进一步参看图2的工艺流程图，示出了根据本发明的各种实施例的监测压缩机叶片(例如，燃气涡轮机压缩机叶片10)的过程。这些过程中的一个或更多个例如可通过至少一个计算装置执行，诸如，如本文所述的计算机系统120。在其他情况下，这些过程中的一个或更多个可根据计算机执行的方法来执行。在又一些实施例中，这些过程中的一个或更多个可通过在至少一个计算装置(例如，计算机系统120)上执行计算机程序代码(例如，叶片监测系统40)来执行，从而导致至少一个计算装置执行过程(例如监测)。大体上，该过程可包括以下子过程:
过程Pl:以限定的间隔(例如，从数据储存器、传感器系统20等)提取关于压缩机叶片10的到达时间(TOA)数据。在一些情况下，该限定的间隔约为小于大约10分钟的限定间隔。如本文所述，以此种短间隔执行该提取允许叶片10的状态的接近实时的监测。
[0039]在各种实施例中，关于压缩机叶片10的TOA数据可从关于压缩机叶片10的储存的或接近实时的数据(例如，叶片通过信号数据)提取。参看图1，当叶片10在压缩机4内旋转时，传感器系统20在各个叶片通过传感器下方时感测各个叶片10的叶片通过信号(BPS) 22。例如，一个或更多个传感器(例如，第一传感器6和/或第二传感器8)可构造成使用激光探头、磁性传感器、电容传感器、微波传感器或涡流传感器中的一个或更多个来感测叶片的通过。然而，传感器可构造成通过本领域中已知的任何技术来感测BPS 22。在任何情况下，传感器系统20可联结到一个或更多个传感器(例如，第一传感器6和/第二传感器8)或包括一个或更多个传感器，该一个或更多个传感器可感测用于通过的叶片10的BPS 22。
[0040]在获得BPS 22之后，传感器20可将BPS 22传输至计算机系统120 (例如，经由无线或硬连线手段)，将其储存在本地存储器(储存构件124)和/或外部存储器(未示出)，或将其传输至中间系统，在该处，其能够通过叶片监测系统(例如，叶片监测系统40)来获得。计算机系统120示为与传感器系统20通信，传感器系统20可储存BPS 22并且/或者将BPS 22传输至计算机系统120。此外，计算机系统120示为与使用者136通信。使用者136例如可为程序员或操作者。此外，计算机系统120示为与控制系统(CS) 138通信。CS138例如可为用于控制燃气涡轮压缩机4的操作的计算控制系统。这些构件和计算机系统120之间的交互将在本申请中的别处描述。计算机系统120示为包括处理构件122 (例如，一个或更多个处理器)、储存构件124 (例如，储存体系)、输入/输出(I/O)构件126 (例如，一个或更多个I/O接口和/或装置)，和通信通路128。在一个实施例中，处理构件122执行程序代码，如叶片监测系统40，其至少部分地体现在储存构件124中。在执行程序代码时，处理构件122可处理数据，这可导致向/从储存构件124和/或I/O构件126读取和/或写入数据来用于进一步处理。通路128提供计算机系统120中的构件中的各个之间的通信链路。I/O构件126可包括一个或更多个人I/O装置或储存装置，其使使用者136和/或CS 138能够与计算机系统120和/或一个或更多个通信装置交互，以使使用者136和/或CS 138能够使用任何类型的通信链路与计算机系统120通信。为此，叶片监测系统40可管理使人和/或系统能够与叶片监测系统40交互的一组接口(例如，图形用户接口、应用程序接口等)。
[0041]在任何情况下，计算机系统120可包括能够执行安装在其上的程序代码的一个或更多个通用计算制品(例如，计算装置)。如本文使用的那样，应理解“程序代码”意思是利用任何语言、代码或符号的任何指令集合，其导致具有信息处理能力的计算装置直接地或在以下的任何组合之后执行特定功能:(a)转换成另一种语言、代码或符号；(b)以不同材料形式再现；并且/或者(C)解压。为此，叶片监测系统40可体现为系统软件和/或应用软件的任何组合。在任何情况下，计算系统120的技术效果都是确定一个或更多个叶片10是否受损。
[0042]此外，叶片监测系统40可使用一组模块132实施。在此情况下，模块132可使计算机系统20能够执行由叶片监测系统40使用的一组任务，且可与叶片监测系统40的其他部分分开来单独地形成和/或实施。叶片监测系统40可包括模块132，模块132包括专用的机器/硬件和/或软件。不管怎样，应当理解的是，两个或更多个模块和/或系统可共享它们相应的硬件和/或软件中的一些或所有。此外，应理解的是，本文所述的功能中的一些可不实施，或可包括附加功能来作为计算机系统120的部分。
[0043]当计算机系统120包括多个计算装置时，各个计算装置可仅使叶片监测系统40的一部分体现在其上(例如，一个或更多个模块132)。然而，应当理解的是，计算机系统120和叶片监测系统40仅代表可执行本文所述的过程的各种可能的等同计算机系统。为此，在其他实施例中，由计算机系统120和叶片监测系统40提供的功能可至少部分地由一个或更多个计算装置实施，该装置包括具有或没有程序代码的通用和/或专用硬件的任何组合。在各个实施例中，硬件和程序代码(如果包括)可分别使用标准工程和编码技术来产生。
[0044]然而，当计算机系统120包括多个计算装置时，计算装置可在任何类型的通信链路上通信。此外，在执行本文所述的过程时，计算系统200可使用任何类型的通信链路与一个或更多个其他计算机系统通信。在任一情况下，通信链路可包括各种类型的有线和/或无线链路的组合；包括一个或更多个类型的网络的任何组合；并且/或者使用各种类型的传输技术和协议的任何组合。
[0045]如本文所述，叶片监测系统40使计算机系统120能够确定一个或更多个叶片10是否受损。叶片监测系统40可包括用于执行本文所述的一个或更多个动作的逻辑部分(logic)。在一个实施例中，叶片监测系统40可包括执行上述功能的逻辑部分。在结构上，该逻辑部分可采用多种形式中的任一种，诸如，现场可编程门阵列(FPGA)、微处理器、数字信号处理器、专用集成电路(ASIC)或能够执行本文所述的功能的任何其他专用的机器结构。逻辑部分可采取多种形式中的任一种，如，软件和/或硬件。然而，出于示例的目的，叶片监测系统40和包括在其中的逻辑部分将在本文中描述为专用机器。如将从描述中清楚的那样，尽管逻辑部分示为包括上述功能中的各个，但根据如所附权利要求中阐述的本发明的教导，并非所有功能都是所需的。
[0046]继续参看图1-2，在操作期间，传感器系统20和叶片监测系统40可一起工作来监测一个或更多个叶片10且确定一个或更多个叶片10是否受损。在一个实施例中，传感器系统20可将BPS 22提供至叶片监测系统40。在另一个实施例中，如本文所述，叶片监测系统40可从除传感器系统20之外的来源获得BPS 22 (例如，经由储存系统或中间系统/装置)。在任何情况下，叶片监测系统40都可获取BPS 22并且/或者从BPS 22提取到达时间(TOA)信号(Τ0Α数据)(图1，过程P2)。TOA信号可指出压缩机叶片10的到达时间。例如，如本领域中已知那样，压缩机叶片10的到达时间可通过参考一次/圈(I/圈)标示器确定叶片10穿过传感器(例如，第一传感器6或第二传感器8)下方花费多长时间来测量。
[0047]在另一个实例中，叶片10的到达时间可通过确定叶片10从第一传感器(例如，第一传感器6)行进到第二传感器(例如，第二传感器8)花费多长时间来测量。TOA信号可通过叶片监测系统40例如经由边缘阈值途径、质心途径或其他常规信号处理途径来提取。在任何情况下，叶片监测系统40都获得BPS 22，且提取TOA信号(图1，过程Pl)。
[0048]在各种实施例中，控制系统138和/或传感器系统20可构造成例如监测燃气润轮操作参数(例如，燃气涡轮压缩机4或燃气涡轮系统中的其他构件的操作状态)。在一个实施例中，叶片监测系统40可在每当负载变化发生时从涡轮控制系统(例如，控制系统138)访问负载信息和入口导叶(IGV)位置/角度信息。
[0049]回到图2，在过程Pl之后，过程P2可包括:使涡轮机操作状态与TOA数据相关联。给定时间下的涡轮机操作状态(涡轮机5的状态)可基于控制系统逻辑部分(例如，CS 138中的逻辑部分状态)来确定。如果联接到压缩机4的涡轮机5从之前的处理时间间隔开始已经在稳态下连续地操作，则可立即提取和处理TOA数据。然而，如果存在从上次提取起的重启或停机事件，则可引入几分钟的延迟以允许在执行TOA提取之前完成瞬变周期，使得瞬变TOA数据的变速节段可集中在一起来用于随后的共振频率估计。
[0050]在过程P2之后，过程P3可包括:提取涡轮机的启动或停机期间关于压缩机叶片10的共振数据，并且提取涡轮机的稳态操作期间关于压缩机叶片的静态偏转和末梢间隙数据。在各种实施例中，这还可包括评估从传感器系统20和/或储存构件124提取的TOA数据、事件数据(例如，停机计划)和/或瞬变/稳态数据。在压缩机4 (例如，燃气涡轮压缩机)上的负载变化(例如，启动、停机、从一个稳态变至另一个)期间，叶片10可呈现出鸣振或振动，这通常在低阻尼系统对输入扰动的响应中看到。压缩机4上的负载变化期间的一个或更多个叶片10的TOA偏差信号将呈现出大小的可测量变化(代表叶片10在负载变化期间的振荡)。在一些实施例中，施力函数(forcing funct1n)的准确大小大体上是未知的，且在此情况下，叶片(例如，叶片10)的振荡可对于标准负载/IGV角度移位标准化。叶片(例如，叶片10)的这些标准化特征，诸如上升时间、自然频率、阻尼因素和稳定时间可使用已知的系统识别技术来估计。如本文进一步所述，标准化特征然后可与取自TOA偏差信号的动态分量的特征相比较。
[0051]过程P4可包括:基于提取的共振数据、提取的静态偏转和末梢间隙数据，和涡轮机操作状态与TOA数据之间的关联来产生基准压缩机叶片比较水平。共振基准可使用从多个历史瞬变事件(例如，之前发生的瞬变事件)采集到的统计数据来建立。静态偏转和间隙基准数据还可使用初始特征数据集来统计地建立。
[0052]过程P5可包括:反复地提取更新的TOA数据，且使用更新的TOA数据以限定的间隔执行关联、共振数据、静态偏转和末梢间隙的提取，以产生更新的基准压缩机叶片比较水平。即，上述过程(P1-P4)可根据限定的间隔来重复，例如，大约每10分钟，以提供压缩机叶片10的接近实时的监测。此外，该过程可允许在短间隔中改变基准压缩机叶片比较水平。
[0053]过程还可(可选地)包括过程P6:将关于压缩机叶片的更新的TOA数据与基准压缩机叶片比较水平相比较，例如，以确定更新的TOA数据是否指出异常。
[0054]在各种实施例中，过程P1-P6可周期性地(例如，根据每y周期X次的计划，且/或连续地)重复(反复)，以便监测一个或更多个压缩机叶片6。在一些情况下，过程P1-P6可重复，例如，对于一组压缩机叶片6。
[0055]应当理解的是，在本文所示和所述的流程图中，其他过程可执行而并未示出，且过程的顺序可根据各种实施例来重新布置。因此，中间过程可在一个或更多个所述过程之间执行。本文所示和所述的过程流程不应看作是限制各种实施例。
[0056]在任何情况下，例如包括叶片监测系统40的本发明的各种实施例的技术效果在于监测涡轮机压缩机(例如，涡轮机压缩机4和/或本领域中已知的其他压缩机)中的构件(例如，叶片10)。
[0057]在各种实施例中，描述为“联接”到彼此的构件可沿一个或更多个界面连结。在一些实施例中，这些界面可包括不同构件之间的接合，且在其他情况下，这些界面可包括牢固地和/或整体结合地形成的互连。即，在一些情况下，“联接”到彼此的构件可同时地形成来限定单个连续部件。然而，在其他实施例中，这些联接构件可形成为单独的部件，且随后通过已知工艺(例如，紧固、超声波焊接、联结)连结。
[0058]当元件或层称为在另一个元件或层“上”、“接合”到其、“连接”到其或“联接”到其时，它可直接地在另一个元件或层上、接合、连接或联接到其，或可存在居间的元件或层。相反，当元件称为“直接在”另一个元件或层“上”、“直接地接合到”、“直接地连接到”或“直接地联接到”其时，可能不存在居间的元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语应当以类似方式解释(例如，“之间”对“直接在之间”、“相邻”对“直接地相邻”等)。如本文使用的用语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或更多个的任何和所有组合。
[0059]本文所使用的用语仅用于描述特定实施例的目的，且并不旨在限制本公开。如本文所述，单数形式“一个”或“一种”和“该”旨在还包括复数形式，除非上下文清楚地另外指出。还将理解的是，用语“包括(comprise) ”和/或“包括(comprising) ”在用于本说明书中时，指定存在规定的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或其组合。
[0060]本书面说明使用了实例来公开本发明，包括最佳实施方式，且还使本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统，并且执行任何合并的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求限定，且可包括本领域技术人员想到的其他实例。如果此种其他实例具有并非不同于本权利要求的书面语言的结构元件，或者，如果此种其他实例包括与本权利要求的书面语言无实质差异的等同结构元件，则此种其他实例意图在本权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种系统，包括: 至少一个计算装置，其构造成通过执行包括以下的动作来监测涡轮机中的压缩机叶片: 以限定的间隔提取关于所述压缩机叶片的到达时间(TOA)数据； 使涡轮机操作状态与所述TOA数据相关联； 提取所述涡轮机的启动或停机期间关于所述压缩机叶片的共振数据，并且提取所述涡轮机的稳态操作期间关于所述压缩机叶片的静态偏转和末梢间隙数据； 基于提取的共振数据、提取的静态偏转和末梢间隙数据和所述涡轮机操作状态与所述TOA数据之间的关联来产生基准压缩机叶片比较水平；和 反复地提取更新的TOA数据且使用所述更新的TOA数据以所述限定的间隔执行关联、所述共振数据、静态偏转和末梢间隙数据的提取，以产生更新的基准压缩机叶片比较水平。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个计算装置还构造成将关于所述压缩机叶片的所述更新的TOA数据与所述基准压缩机叶片比较水平相比较。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个计算装置还构造成从与所述涡轮机联接的传感器系统获得所述涡轮机操作状态。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述限定的间隔小于大约10分钟。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述涡轮机包括燃气涡轮。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括传感器系统，所述传感器系统联接到所述至少一个计算装置，所述传感器系统用于感测所述压缩机叶片的叶片通过信号(BPS)，其中，所述传感器系统使用光学感测、电容感测、微波感测或涡流感测中的至少一者来感测所述叶片通过信号。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述TOA数据使用边缘阈值提取或质心提取中的一种来从所述BPS提取。
8.一种系统,包括: 燃气涡轮机，其包括具有多个叶片的压缩机；和 至少一个计算装置，其构造成通过执行包括以下的动作来监测所述压缩机: 以限定的间隔获取关于所述压缩机中的所述多个叶片中的一个的到达时间(TOA)数据； 使所述燃气涡轮机的操作状态与所述TOA数据相关联； 提取所述燃气涡轮机的启动或停机期间关于多个压缩机叶片中的所述一个的共振数据，并且提取所述燃气涡轮机的稳态操作期间关于所述多个压缩机叶片中的所述一个的静态偏转和末梢间隙数据； 基于提取的共振数据、提取的静态偏转和末梢间隙数据和所述燃气涡轮机操作状态与所述TOA数据之间的关联来产生基准压缩机叶片比较水平；和 反复地获取更新的TOA数据且使用所述更新的TOA数据以所述限定的间隔执行关联、所述共振数据、静态偏转和末梢间隙数据的提取，以产生更新的基准压缩机叶片比较水平。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述至少一个计算装置还构造成将关于所述多个压缩机叶片中的所述一个的所述更新的TOA数据与所述基准压缩机叶片比较水平相比较。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括传感器系统，所述传感器系统联接到所述燃气涡轮机，其中，所述至少一个计算装置还构造成从所述传感器系统获得所述燃气涡轮机操作状态。
【文档编号】F04D27/00GK104454606SQ201410470199
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】余利杰, A.安萨里, V.V.巴达米, J.T.布利斯, R.查哈, R.古普塔 申请人:通用电气公司