燃气轮机寿命预测和优化设备及方法

燃气轮机寿命预测和优化设备及方法
【专利摘要】本发明公开一种用于确定燃气轮机转子的预期残余寿命的设备和基于计算机的方法。所述方法包括：在计算机处接收所述燃气轮机的操作条件；接收燃气轮机转子检查结果；基于所述燃气轮机的所述操作条件和所述燃气轮机转子检查结果，更新与所述燃气轮机对应的机群的数据库；以及计算所述燃气轮机的所述转子的所述预期残余寿命。
【专利说明】燃气轮机寿命预测和优化设备及方法
【技术领域】
[0001]本说明书公开的本发明的实施例涉及用于预测并且优化燃气轮机或其中的部件操作寿命的方法和系统、更具体地是机构和技术。
【背景技术】
[0002]与美国专利申请公开2008/0243352的图1类似的图1示出燃气轮机10的示例(在此以引用的方式并入本文)，所述燃气轮机具有压缩机12、燃烧器14、连接到压缩机12的涡轮16以及计算机控制系统(控制器)18。通到压缩机12的入口管道20可将环境空气供给到压缩机12。入口管道20可以具有管道、滤波器、滤网和噪声抑制设备，从而造成流过入口 20并进入压缩机12的入口导叶21中的环境空气发生压力损失。用于涡轮的废气管道22引导燃烧气体从涡轮10的出口通过例如排放控制设备以及噪声抑制装设备。涡轮10可以驱动产生电力的发电机24。或者，无论涡轮是否是两轴设备(例如，包括高压涡轮和低压涡轮)，可在与高压转子不同的速度下转动的低压涡轮可以驱动更通用的机器，如压缩机或甚至发电机。
[0003]燃气轮机10的操作可由若干传感器26进行监测，所述传感器26设计用以测量轮机10、发电机和周围环境中的与不同性能相关的变量。例如，成组冗余温度传感器26可以监测在燃气轮机10周围的环境温度、压缩机排放温度、涡轮排气温度以及通过燃气轮机10的气流的其他温度测量结果。类似地是，成组冗余压力传感器26可以监测在压缩机入口和出口涡轮排气处、通过燃气轮机10的气流中的其他位置处的环境压力及静态和动态压力水平。例如湿球和干球温度计的成组冗余湿度传感器26可以测量压缩机12的入口管道中的环境湿度。成组冗余传感器26还可包括流量传感器、速度传感器、火焰探测器传感器、阀门位置传感器、导叶角度传感器或类似物，它们感测与燃气轮机10的操作相关的各种参数。如本说明书中使用，“参数”是指可以用来限定涡轮操作条件的项，例如(但不限于)涡轮中的限定位置处的温度、压力以及气流。
[0004]同样，燃料控制系统28调节从燃料供源流动到燃烧器14的燃料、流动到初级燃料喷嘴和次级燃料喷嘴中的燃料之间的一个或多个分流以及与流动到燃烧室中的次级空气混合的燃料的量。燃料控制系统28也可选择用于燃烧器的燃料类型。燃料控制系统28可为单独单元或者可为主控制器18中的部件。控制器18可以是计算机系统，其具有至少一个处理器，所述处理器会执行程序和操作以便使用传感器输入和来自操作人员的指示对燃气轮机操作进行控制。控制器18所产生的命令可以导致燃气轮机上的致动器(例如):对燃料供源与燃烧器之间的阀(致动器27)进行调整，所述阀会调节流动到燃烧器的燃料的流率、燃料分流和类型；调整压缩机上的入口导叶21 (致动器29);调整进气加热；以及激活燃气轮机上的其他控制设置。
[0005]涡轮可以在油气领域中具有更广泛的应用。也就是说，它可驱动管路中的压缩机并仍然可以驱动压缩机来从井中泵送出石油和天然气。油气公司的重要关键质量(CTQ)是其设备的可用性以最大化生产。为了最小化设备停机或中断，如燃气轮机的设备核心零件正好在其故障概率实质影响设备可靠性时进行替换/维护。另一重要CTQ是应当尽可能地减小的维护成本。
[0006]为了改进这些以及其他CTQ，各种实体发起寿命延长行动、如CMB (基于条件进行维护)和RLM (转子寿命管理)。一些技术仅仅依靠光学检查而来测量裂痕长度以便形成裂痕长度统计分布。这种统计分布用来估计设备预期寿命。另一技术涉及检查部件的损坏或劣化(例如，微小裂痕)，从而形成设备结构模型、设置设备未来使用条件并且模拟损坏或劣化的未来状况。另一方法是通过包括拉森-米勒表达式的表达式对蠕变损坏进行估计，并且随后执行统计分析(例如，威布尔统计分析)来估计未来蠕变损坏。在此，基于设备起始计数和热应力的估计参数基于统计模型进行计算。另一方法是对涡轮部件金属温度与容纳部件的涡轮的操作条件之间关系进行估计。这种方法使用部件热学模型和涡轮操作历史来预测当前或未来的部件操作温度。
[0007]然而，用于设备和涡轮寿命延长的常规方法以及系统要求设备关机进行检查，以便收集数据(例如，裂痕长度)，并且通常不适用于未示出明显故障的部件。因此，将会期望提供避免前述问题和缺点的系统以及方法。

【发明内容】

[0008]本发明的方面涉及用于预测并优化燃气轮机部件(例如，转子)的操作寿命的系统和方法，所述燃料轮机部件尤其是这样的部件:所述部件并未示出明显损坏，并且预期具有长的操作寿命但因高热机械负载而会裂开并快速劣化成可能降低设备安全的发动机故障。
[0009]根据示例实施例，存在一种用于确定燃气轮机的转子的预期残余寿命的基于计算机的方法。所述方法包括:在计算机处接收所述燃气轮机的操作条件；接收燃气轮机转子检查结果；基于所述燃气轮机的所述操作条件和所述燃气轮机转子检查结果，更新用于与所述燃气轮机对应的机群的数据库；以及计算所述燃气轮机的所述转子的所述预期残余寿命O
【专利附图】

【附图说明】
[0010]附图并入本说明书并且构成本说明书的一部分，附图示出本发明的一个或多个实施例，并且连同描述一起对这些实施例进行解释。在附图中:
[0011]图1示出燃气轮机实例；
[0012]图2示出支撑本发明的实施例的四个概念；
[0013]图3示出关联本发明的实施例的分析阶段；
[0014]图4示出根据本发明的实施例的一种用于预测部件寿命的方法；
[0015]图5示出根据示例实施例的另一用于预测燃气轮机的部件寿命的方法；以及
[0016]图6示出一种设备，所述设备配置用于实现本说明书中讨论的方法。
【具体实施方式】
[0017]针对示例实施例的以下描述参照附图。在不同附图中，相同参考数字标识相同或类似的元件。以下详细描述并不对本发明进行限制。相反，本发明的范围由所附权利要求书限定。为了简单起见，以下实施例是针对术语和燃气轮机、尤其是转子的结构进行讨论。然而，下文将讨论的实施例不限于这些系统，而是可应用于其他系统。
[0018]整个说明书中引用“一个实施例”或“实施例”表示结合该实施例所描述的具体特征、结构或者特性被包括在所公开的本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中的不同地方出现短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定是指相同的实施例。另外，具体特征、结构或者特性能以任何合适方式组合在一个或多个实施例中。
[0019]燃气轮机要求周期检查以便确保最小化操作和安全风险。转子的维护因素包括了起始状况以及操作小时。这些检查通过编译并且利用相关信息而来评估用户转子健康状况，所述相关信息包括:操作变量(用以评估其对低循环疲劳和蠕变的影响的模型时间、周期以及温度)；材料历史(包括应用环境模型、工作周期以及维护实践)；子部件的状况(通过严格检查子部件的损坏和配合状况来确定)。通过这个信息，即可针对转子寿命延长或者报废做出通知建议。当允许进替换时，新的过程可以针对实物替换或新转子安装中任一个的可能性提供建议。
[0020]如图2示出，根据一实施例，存在一种用于以大于常规系统和方法的可能情况的准确度来预测部件寿命的方法。这种方法可以实现在稍后将讨论的预测设备20中。所述方法基于四种概念:基于物理学的模型(21)，用以预测一个或多个燃气轮机部件的概率寿命；部件的整体检查结果(22);对包括部件的发动机的操作寿命的历史进行评估的结果(23);以及来自对一些零件的破坏测试的结果(24)。这四种概念可联接在一种具有多个阶段的方法之中，如在下文讨论。
[0021]在一实施例中，存在6个阶段，如图3所示。尽管描述的是6个阶段，但是所属领域中的技术人员将会了解，可以跳过一些阶段并且添加其他节段。同样，尽管图3示出的是阶段连续从I流至6，但是阶段间的反馈是可能的。
[0022]在图3中，阶段I的数字/分析模型(31)给出阶段2的各种传递函数(32)。传递函数的结果则给出阶段3的各种概率分析(33)。概率分析的结果可以与阶段4的破坏测试结果(34) —起使用，以便预测给定部件寿命。另外，阶段5(34)中示出的部件操作历史和非破坏检查还可在预测给定部件寿命时使用。来自开始5个阶段中每个阶段的结果可以组合到阶段6的寿命延长预测(36)中。现在，在下文中讨论这6个阶段中的每个阶段的细节。同样，尽管破坏测试(34)用于所述过程，但是这些破坏测试通常仅仅执行一次以便在许多小时的操作寿命之后表征转子上采用的材料。相反，每次在预期寿命经延长的转子上执行维护时，可以执行非破坏测试(检查)。
[0023]本发明的实施例的阶段I包括形成数字/分析模型，例如，其能预测:a)发动机的初级流和次级流的流量、压力以及温度；b)流与转子间的传热系数；c)转子金属温度；以及d)转子位移、应变以及应力。在一实施例中，模型针对的是“理想”燃气轮机或者部件，即，非排他地基于未由“真实世界”经验”掺杂的设计和制造规范。在另一个实施例中，模型中的一个或多个可包括“真实世界”参数。这些模型中的一个或多个可专门针对某个燃气轮机类型，或可为通用的。模型以及预测工具是可商购的或它们可以进行内部开发。
[0024]数字/分析模型被设计成串联或并联地操作，这取决于将要模型化的总体情景或者设备。在一实施例中，数字/分析模型将使用一个或多个输入独立变量(关键因子X)，并将输出相依变量(例如，金属温度)。所形成的模型可以存储在如存储器的库或模型工具套件中以供稍后使用。这些模型用作输入独立变量并且能够计算表征燃气轮机的各相依变量。独立变量关键因子X的实例是与涡轮关联的环境温度、转子速度、点火温度、各种内部几何间隙等。
[0025]本发明的实施例的阶段2包括:a)限定特定并合适的实验设计(DOE)计划；b)将阶段I中形成的模型中的一个或多个应用到D0E，从而产生对应相依变量；以及c)形成在Cl)寿命变量[Z](例如，LCF (低循环疲劳)起裂周期、蠕变起裂小时、造成故障的裂痕的小时/周期)与c2)对应模型中的独立变量(关键因子X)之间的传递函数(TF)。传递函数是所属领域中已知的那些或针对此过程限定的新的函数，或者上述两个组合。寿命变量通常是表示燃气轮机或涡轮部件的寿命上的维护概念或关注点的变量。关于起裂TF(LCF)，优选地是，针对每个单独零件存在至少一个TF，以便允许仅仅替换寿命终止的单独部件或替换整个转子，这取决于上述操作对于用户而言哪个更为方便。优选地是，针对每个表面存在至少一个裂痕扩展TF，以便能够获得一个或多个指示并且减小废料的量。
[0026]本发明的实施例的阶段3包括:a)评估/定义关键因子X分布；b)执行一个或多个蒙特卡洛模拟以确定机群概率寿命和/或机群故障风险；以及c)执行一个或多个蒙特卡洛模拟以设置例如叶轮空间警报(确认或者更新现有设置，无论何时评估到期机群)，从而使故障风险最小化。机群在此被理解为一系列通常具有相同特征集合的燃气轮机。叶轮空间警报是燃气轮机中存在的可能警报中的一个可能实例，并且可以基于本说明书所描述的计算而降低或增加。
[0027]现在描述的是关键因子X的分布。假定机群中的各种燃气轮机提供用于位于其周围的各种用户。燃气轮机的环境温度是一个独立变量、即关键因子X。然而，多哈(卡塔尔)的环境温度不同于阿拉斯加的环境温度。因此，对于给定关键因子X (环境温度)，存在针对形成机群的燃气轮机的温度分布。这种分布例如可为高斯钟形或者其他形状。
[0028]如果用于任何测量出的关键因子X的多个数据点足够地大，那么形成关键因子X的合理准确分布函数是可能的。随后，可以应用滤波器(例如，卡尔曼滤波器)来用现场数据(例如，裂痕长度)调谐模型。然而，如果用于任何测量出的关键因子X的多个数据点并不够大，那么这些滤波器可给出准确结果。在这种情况中，可以使用工程判断形成关键因子X的“最佳猜测”分布函数。在这种情况下，将分布限定为:
[0029]返回叶轮空间警报，应当注意，燃烧涡轮包括具有形成压缩气流的多个级的压缩机和具有驱动轴的涡轮转子的涡轮。在操作中，涡轮转子处的温度显著上升。通过将压缩排气引导到围绕涡轮转子延伸的叶轮空间即可提供冷却。可以将叶轮空间温度维持在压缩机排气温度与热气路径温度之间的材料极限处。如果叶轮空间温度超过材料极限，那么可以发出警报以便指示超过温度状况。当超过材料温度时，涡轮机械可以关机，并在准确检查并且研究之后，可以应用一个或多个设备来提供附加的冷却流。各种因素都可影响压缩机排气温度。例如，随着环境入口空气温度升高，压缩机排气温度也升高。因此，正确设置叶轮空间警报是所期望的并且本说明书中描述的新颖过程能够调整这种警报。
[0030]预测阶段(31至33)适用于预测设备/部件的总体寿命期限和预测残余寿命期限(即，残余寿命优化)两者。以下阶段通常更适用于预测残余寿命期限。
[0031]本发明的实施例的阶段4(34)包括刮伤零件(处于其寿命的中间或终止处)的统计量的破坏实验室测试，以便确认材料强度是否仍与设计预期情况一致。[0032]本发明的实施例的阶段5(35)包括获取并且利用每个特定单元的历史操作条件的数据库。数据库中的数据可以包括:a)任何非破坏测试的结果；以及b)部件寿命中的检查结果。检查可以包括以下类型中的一个或多个:涡流检查、磁性颗粒检查、荧光穿透检查和/或超声检查。最佳地是，此类测试和检查将已经在100%的零件表面上执行。重点在于识别操作历史，所述操作历史可以指示单元可能已经在比估计制造商的预期寿命时假定的情况更良性的多个条件下操作。
[0033]本发明的实施例的阶段6包括使用之前5个阶段的结果对特定零件或设备的寿命延长进行估计(即，估计与部件寿命延长超过过初始制造估计寿命期限关联的故障风险)。这种估计可以采用涵盖影响零件预期寿命的一些或所有关键因子X的统计信息(例如，操作条件、几何尺寸、材料特性)。为了简化计算，此阶段(以及阶段3)中的多个关键因子X可以减少(例如，小于7个关键因子X)。这种关键因子X的减少可以通过形成(在阶段2中)与不同成组关键因子X关联的线性TF促成。这些线性TF可以用于从每组关键因子X中选择最能影响对应寿命变量的关键因子X。
[0034]阶段6的目标是使用前述5个阶段的数据来预测部件是否可以具有比原始设计者所预测的情况更长的寿命(其可能已使用更保守的产品寿命计算，或其可能已经假定比阶段5中识别的实际操作环境更严苛的操作环境，或其可能已经假定材料强度高于阶段4中识别的实际材料强度)。
[0035]预测注释提供对至少6个阶段的概览，所述至少六个阶段可以组合以便产电对产品寿命的更准确的估计。以下注释提供关于这6个阶段中的至少一些阶段的附加细节。
[0036]在一实施例中，阶段4中的检查可以用于支持(但非检验)阶段6中的计算，并且确认零件已经根据设计制造出并确认所述零件已经根据设计进行操作并且维护。阶段4中的检查优选不是用于检验阶段6中的计算，因为阶段4的非破坏检查通常不能检测局部疲劳或蠕变损坏，并且因此通常无法不可靠地将值分配用于累积损坏。
[0037]优选地是，阶段6的寿命延长预测应当依靠来自阶段4的与估计寿命一致的材料数据库。优选地是，来自阶段4的材料蠕变数据库包括以不低于期望寿命的1/20的测试。换句话说，数据库应包括足够的(就时间而言)可靠信息。就此而言，实例如下。假定燃气轮机的转子的预期寿命为20年。期望的是，数据库包括关于转子的相当于至少I年的信息，即不短于预期寿命1/20。
[0038]阶段3的结果可以用于预测不同于产品规范的机群概率寿命。在使用阶段3的结果前和后，任何“非预期的”结果应当进行调查，以便确定是否应当修改任何模型和/或关键因子X分布。
[0039]阶段5的结果可以突出零件中的非预期的缺陷(例如，裂痕)。如果在阶段5中发现非预期的缺陷，那么应当执行根本原因分析(RCA)。RCA的结果可施加到阶段6，以进一步调谐寿命延长估计，并且可以应用于设计和制造以便改进初始部件设计和生产。在阶段5中，裂痕可认为是零件寿命终止指示，并且影响通过RCA进行调查，以便验证预测额模型和TF是否仍被认为是可靠的还是要求进行修改。或者，可以接受非裂痕指示(例如，刮痕、标记、印迹)，但只在这些非裂痕指示并不影响零件寿命的情况下是可接受的。可能建议缺陷进行再加工以使得指示更为平滑。
[0040]这些非裂痕指示(使用情况指示符)可以进行评估以产生专用TF。TF将具有与其他TF相同的关键因子X、以及指示尺寸(长度、深度、厚度)。如在上文指出，为了减少TF的量，一实施例可对零件表面分组，并且针对每组表面限定一个TF。根据具有类似行为的表面可构成每个组，从而使得具有最差位置的最终组可被选择作为整个区域中的代表。转子即使没有数千也可以有数百个小表面。
[0041] 前述阶段可以组合到图4的过程流程中。所述过程可以开始于涡轮转子检查
[41]。检查确定是否存在裂痕(42)或者是否存在其他寿命周期相关指示(例如，刮痕、标记、印迹)(43)。如果存在因操作而造成的裂痕，那么执行根本原因分析(RCA) (48)。RCA结果可反馈到制造商使用的任何预测模型以及任何寿命延伸分析。如果发现其他寿命周期相关指示(例如，刮痕、标记、印迹)，那么这些指示可与历史操作结果组合(44)，以便针对每个指示估计残余寿命。如果未检测到裂痕或者其他指示，那么机群分布可以更新，以便预测特定单元的残余寿命(46)。例如，使用关键因子X分布来产生用于整个机群的Y分布，所述关键因子X分布包括机群上呈现的总体变化(例如，环境温度分布将会包括其中机器可以操作的所有可能位点。另外，具有落在机群分布内的分布的特定单元Y通常维持通用形式(例如，高斯钟形曲线)。然而，这些分布可以很窄，因为可以用值替换一个或多个关键因子X分布(例如，内部间隙)或用更窄分布(例如，现场环境温度)来进行替换。这种残余寿命计算还可考虑历史操作结果(44)。更新后的机群分布可以用于预测单元总体风险(47)。预测出的风险实例包括预测起裂状况和/或现有裂痕扩展。
[0042]在图4的过程中，项41、42、43和44可认为是阶段5的部分，同时剩余的项(45、46、47和48)与阶段6关联。前述阶段I至4中一个或多个可将结果给予阶段4。因为多数涡轮OEM设计其部件以使得所述部件在其操作寿命中并不形成裂痕，因此，这是很有用的。
[0043]上述方法针对的是当前安装好的并在操作中的燃气轮机。然而，所属领域中的技术人员将会了解，至少最先三个阶段适用新的设计(例如，用于新设计的寿命预测)。
[0044]预测方法可以在一个或多个基于处理器的设备(计算机)中执行，所述设备可以通过有线或者无线网络进行连接。基于处理器的设备包括处理器、存储器和输入单元。基于处理器的设备还可包括显示器。此种设备参照图6进行讨论。与预测方法关联的计算机程序可存储在如存储器或磁盘或者另一设备的非瞬时性存储媒介中。
[0045]根据图5的示例实施例，存在一种用于确定燃气轮机中的转子的预期残余寿命的基于计算机的方法。方法包括:步骤500，其是在计算机处接收燃气轮机的操作条件；步骤502，其是接收燃气轮机转子检查结果；步骤504，其是基于燃气轮机的所述操作条件和燃气轮机转子检查结果，更新用于与燃气轮机对应的机群的数据库；以及步骤506，其是计算燃气轮机中的转子的预期残余寿命。
[0046]上述方法可以实现到设备中以确定燃气轮机部件的预期残余寿命。设备可以包括存储器；以及处理器，其可操作地连接到存储器。处理器可配置用于:接收燃气轮机的操作条件；接收燃气轮机转子检查结果；基于燃气轮机的操作条件和所述燃气轮机转子检查结果，更新用于与燃气轮机对应的机群的数据库；以及计算燃气轮机中的转子的预期残余寿命O
[0047]处理器可进一步地配置用于:使用燃气轮机的物理模型来基于独立变量计算燃气轮机中的多个相依变量；或者提供独立变量为传递函数的输入以供计算寿命变量；或者接受相依变量分布；或者基于独立变量、独立变量分布和确定机群概率寿命的传递函数执行蒙特卡洛模拟；或者接收在燃气轮机的零件上执行的破坏实验室测试；或者基于独立变量、传递函数、蒙特卡洛模拟和破坏实验室测试对燃气轮机中的转子的预期残余寿命进行计算。
[0048]在示例实施例中，基于非瞬时性计算机的产品包含用于确定燃气轮机部件的预期残余寿命的指令，基于计算机的产品布置用于致使基于处理器的设备执行以下指令:接收燃气轮机操作条件；接收燃气轮机转子检查结果；基于燃气轮机的操作条件和所述燃气轮机转子检查结果，更新用于与燃气轮机对应的机群的数据库；以及计算燃气轮机中的转子的预期残余寿命以及与寿命延长关联的风险。
[0049]根据实施例的能够实行操作的上述代表设备的实例在图6中示出。硬件、固件、软件或其组合都可用于执行本说明书中描述的各种步骤以及操作。图6的计算结构600是可用于与此种系统连接的示例计算结构。
[0050]适于执行示例实施例中描述活动的示例计算布置600可以包括服务器601。此服务器801可以包括连接到随机存取存储器(RAM)604并连接到只读存储器(ROM)606的中央处理器(CPU)602。R0M606也可以是用以存储程序的其他类型的存储媒介，如可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)等。处理器602可以通过输入/输出(I/O)电路608和总线610与其他内部和外部部件通信，以便提供控制信号和类似物。处理器602实行所属领域中已知的各种功能，如软件和/或固件指令所指示。
[0051]服务器601还可包括一个或多个数据存储设备，包括硬盘和软盘驱动器612、CD-ROM驱动器614，以及能够读取和/或存储信息的其他硬件、如DVD等。在一实施例中，用于实行上文所讨论的步骤的软件可存储并分发到CD-R0M616、磁盘618或能便携地存储信息的其他媒介形式上。这些存储媒介可以插入如⑶-ROM驱动器614、磁盘驱动器612等设备中并由所述设备读出。服务器601可连接到显示器620，显示器可以是任何类型已知显示器或呈现屏幕，如IXD显示器、等离子显示器、阴极射线管(CRT)等。提供用户输入接口622，其包括了如鼠标、键盘、麦克风、触摸板、触摸屏、语音识别系统等一个或多个用户接口机制。
[0052]服务器601可以通过网络来连接到其他计算设备，如有线和/或无线终端。服务器可以是较大网络配置中的部分，如像因特网628的全球区域网络(GAN)中的部分，这就允许最终连接到各种有线和/或移动客户端/监视器设备。
[0053]所公开的示例实施例会提供一种用于确定燃气轮机中的部件的剩余寿命的方法、计算机软件和设备。应当了解，本说明书并非意图对本发明进行限制。相反，示例实施例是意图涵盖包括在所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的替代方案、修改和等效物。另外，在示例实施例的详细描述中，阐述许多特定细节以提供对本发明的全面了解。然而，所属领域中的一般技术人员应当了解，各实施例可在没有此类特定细节的情况下进行实践。
[0054]尽管当前示例实施例的特征和元素以特定组合在各实施例中进行描述，但每个特征或元素可以在没有实施例的其他特征和元素的情况下单独使用，或在与或不与本说明书公开的其他特征和元素进行各种组合的情况下使用。本申请中所提供的方法或流程图可以在由特定编程的计算机或处理器执行的计算机程序、软件或固件中实现，其中所述计算机程序、软件或固件以有形方式实施在计算机可读存储媒介中。[0055]本说明书使用所公开的本发明的实例来使所属领域中的任何技术人员都能够实践本发明、包括制造并使用任何操作或系统并且执行所涵盖的任何方法。本发明的专利保护范围由权利要求书限定，并且可以包括所属领域中的技术人员所想出的其他实例。此类其他实例意图在所附权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.一种用于确定燃气轮机中转子的预期残余寿命的基于计算机的方法，所述方法包括: 在计算机处接收所述燃气轮机的操作条件； 接收燃气轮机转子检查结果； 基于所述燃气轮机的所述操作条件和所述燃气轮机转子检查结果，更新与所述燃气轮机对应的机群的数据库；以及 计算所述燃气轮机中的所述转子的所述预期残余寿命以及与寿命延长相关的风险。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述燃气轮机转子检查结果指示所述转子中裂痕的存在，或者指示所述转子中的耗用迹象或指示所述转子中未发生任何事件。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中如果在所述转子中存在非预期的裂痕，那么需要对所述燃气轮机的模型进行修改。
4.如前述权利要求任意一个所述的方法，其中如果在所述转子中存在耗用迹象或者预期裂痕，那么针对所述耗用迹象或者预期裂痕对所述转子的残余寿命进行计算。
5.如前述权利要求任意一个所述的方法，其中所述耗用迹象是所述转子中的记号、刮痕或印迹。
6.如前述权利要求任意一个所述的方法，其进一步包括: 使用所述燃气轮机的物理模型来基于独立变量计算所述燃气轮机中的多个相依变量，其中所述多个相依变量是所述燃气轮机的流量、压力和温度、流与转子之间的传热系数、转子金属温度、转子位移、应变和应力；以及 提供所述独立变量作为传递函数的输入来计算寿命变量，其中寿命变量是LFC(低循环疲劳)起裂周期参数，并且独立变量是环境温度和转子转动速率中的一个。
7.如前述权利要求任意一个所述的方法，其进一步包括: 基于所述独立变量、所述独立变量的分布和确定机群概率寿命的所述传递函数执行蒙特卡洛模拟。
8.如前述权利要求任意一个所述的方法，其进一步包括: 基于所述独立变量、所述独立变量的所述分布来执行蒙特卡洛模拟。
9.如前述权利要求任意一个所述的方法，其进一步包括: 基于所述独立变量、所述传递函数、所述蒙特卡洛模拟和破坏实验室测试对所述燃气轮机中的所述转子的所述预期残余寿命进行计算。
10.一种配置用于确定燃气轮机部件的预期残余寿命的设备，所述设备包括: 存储器；以及 处理器，其可操作地连接到所述存储器并配置用于 接收所述燃气轮机的操作条件； 接收燃气轮机转子检查结果； 基于所述燃气轮机的所述操作条件和所述燃气轮机转子检查结果，更新与所述燃气轮机对应的机群的数据库；以及 计算所述燃气轮机的所述转子的所述预期残余寿命。
【文档编号】G05B23/02GK103718123SQ201280037868
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年7月25日 优先权日:2011年7月28日
【发明者】R.德普罗斯佩里斯, P.迪西斯托, M.博尔科夫斯基 申请人:诺沃皮尼奥内有限公司