用於監測翼型件的健康狀況的系統和方法
2023-05-09 15:07:26
專利名稱：用於監測翼型件的健康狀況的系統和方法
技術領域：
本公開的實施例大體涉及用於監測轉子葉片或翼型件的健康狀況的系統和方法。
背景技術：
轉子葉片或翼型件在許多裝置中扮演重要的角色，若干個實例包括軸向壓縮機、渦輪、發動機、渦輪機等等。例如，軸向壓縮機具有一系列的級，各個級包括一排轉子葉片或翼型件，隨後是一排靜葉片或靜翼型件。因此，各個級包括一對轉子葉片或翼型件和靜翼型件。典型地，轉子葉片或翼型件會提高通過入口進入軸向壓縮機的流體的動能。此外，靜葉片或靜翼型件大體通過擴散來將流體的提高的動能轉換成靜壓力。因此，轉子葉片或翼型件和靜翼型件對於提高流體的壓力扮演重要的角色。此外，由於包括翼型件的軸向壓縮機的廣泛的和各式各樣的應用的原因，轉子葉片或翼型件和靜翼型件更加重要。軸向壓縮機例如可用於許多裝置中，例如，基於地面的燃氣輪機、噴氣發動機、高速船用發動機、小型發電站等等。另外，軸向壓縮機可用於各式各樣的應用中，例如，大容量空氣分離裝置、高爐空氣、流體催化裂化空氣、丙烷脫氫等等。翼型件在會影響翼型件的健康狀況的極端的和各式各樣的運行條件(例如高速、高壓和高溫)下運行較長的小時數。除了極端的和各式各樣的條件以外，某些其它因素會導致翼型件的疲勞和應力。這些因素例如可包括慣性力(包括離心力)、壓力、翼型件的共振頻率、在翼型件中的振動、振動應力、溫度應力、翼型件的移座(reseating)、氣體或其它流體的負荷等等。應力和疲勞在一定時間段內的長期增加會在翼型件中導致缺陷和裂縫。裂縫中的一個或多個可隨著時間而變寬，導致翼型件或翼型件的一部分的釋放。翼型件的釋放對於包括翼型件的裝置而言可為危險的，並且因此可導致巨大的金錢損失。另外，其對於在裝置附近的人員而言是不安全和可怕的。因此，開發出可實時地預測翼型件的健康狀況的系統和方法是非常合乎需要的。更具體而言，開發出可實時地預測裂縫或破裂的系統和方法是合乎需要的。
發明內容
簡言之，根據本技術的一方面，提供了一種用於監測多個葉片的健康狀況的方法。該方法包括確定對應於該多個葉片的ΔΤ0Α，使用對應於該多個葉片的ΔΤ0Α確定標準偏差，使用該標準偏差和初始標準偏差確定Δ 0_1，使用Δ 確定對應於該多個葉片的一個或多個的規格化ΔΤ0Α，確定規格化Δ TOA的標準偏差，使用規格化Δ TOA的標準偏差和規格化Δ TOA的之前的標準偏差確定Δ σ_2，以及基於Δ σ_2確定對應於該多個葉片的該一個或多個的修正ΔΤ0Α。根據本技術的另一方面，提供了一種用於監測多個葉片的健康狀況的方法。該方法包括以下步驟確定對應於該多個葉片的ΔΤ0Α，計算對應於該多個葉片的ΔΤ0Α的標準偏差，確定對應於該多個葉片的一個或多個的規格化ΔΤ0Α，確定規格化ΔΤ0Α的標準偏差，使用規格化Δ TOA的標準偏差與規格化Δ TOA的之前的標準偏差確定Δ σ _3，以及基於Δ σ_2確定修正ΔΤ0Α。根據一方面，提供了一種包括處理子系統的系統。該處理子系統確定對應於多個葉片的ΔΤ0Α，使用對應於該多個葉片的△ TOA確定標準偏差，使用標準偏差和初始標準偏差確定Δ σ_1，使用該Δ 確定對應於該多個葉片的一個或多個的規格化ΔΤ0Α，確定規格化Δ TOA的標準偏差，使用規格化Δ TOA的標準偏差和規格化Δ TOA的之前的標準偏差確定Δ σ_2，以及基於Δ σ_2來確定對應於該多個葉片的一個或多個的修正ΔΤ0Α。根據另一方面，提供了一種包括處理子系統的系統。該處理系統確定對應於多個葉片的Δ Τ0Α，計算對應於該多個葉片的ΔΤ0Α的標準偏差，確定對應於該多個葉片的一個或多個的規格化ΔΤ0Α，確定規格化Δ TOA的標準偏差，利用規格化Δ TOA的標準偏差和規格化Δ TOA的之前的標準偏差確定Δ σ _3，以及基於Δ σ _3確定修正ΔΤ0Α。
當參照附圖閱讀以下詳細描述時，本發明的這些和其它特徵、方面和優點將變得更好理解，在附圖中，類似的標號在所有圖中表示類似的部件，其中圖1是根據本系統的一個實施例的葉片健康狀況監測系統的示例性示意圖；圖2是表示根據本技術的一個實施例的用於確定葉片的靜態偏轉和動態偏轉的示例性方法的流程圖；圖3是表示根據本技術的一個實施例的用於確定葉片的靜態偏轉的示例性方法的流程圖；圖4是表示根據本技術的另一個實施例的用於確定葉片的靜態偏轉的示例性方法的流程圖；圖5是表示根據本技術的又一個實施例的用於確定葉片的靜態偏轉的示例性方法的流程圖；以及圖6是表示根據本技術的一個實施例的用於確定對應於葉片的移座偏移量的方法中的步驟的流程圖。
具體實施例方式如下面詳細論述的那樣，本系統和技術的實施例會評估一個或多個葉片或翼型件的健康狀況。更具體而言，本系統和技術確定由於在葉片或翼型件中的一個或多個缺陷或裂縫而引起的葉片或翼型件的靜態偏轉。在下文中，將可交換地使用用語「翼型件」和「葉片」。靜態偏轉例如可用來指代葉片的原始或期望位置相對於葉片的期望或原始位置的穩定變化。本系統和技術的某些實施例還確定了對應於葉片的動態偏轉。如本文所用，用語「動態偏轉」可用來指代在葉片的平均位置上的葉片的振動的幅度。在運行中，由於在葉片中的一個或多個裂縫或缺陷的原因，葉片在基準位置處的到達時間(TOA)可不同於期望Τ0Α。因此，葉片的TOA的變化可用來確定葉片的靜態偏轉。如本文所用，用語「期望Τ0Α」可用來指代當在葉片中沒有缺陷或裂縫且葉片在理想情況下工作、負荷狀況為最佳且在葉片中的振動最小時葉片在基準位置處的Τ0Α。在下文中，為了容易理解，將可交換地使用詞語「Τ0Α」和用語「實際Τ0Α」。但是，除了在葉片中的裂縫或缺陷之外，TOA還可由於一個或多個運行數據和葉片的移座而改變。運行數據例如可包括入口導葉(IGV)角、負荷、速度、質量流量、排出壓力等等。如本文所用，用語「葉片的移座」可用來指代葉片在不同於葉片的原始或期望位置的位置處鎖定在接頭(例如鳩尾接頭)中。典型地，葉片通過一個或多個接頭(例如鳩尾接頭)緊固到轉子上。在包括葉片的裝置的啟動期間，葉片可從它們在接頭中的原始位置偏移開，並且可在不同於葉片的原始位置的位置處鎖定在接頭中。作為實例，該裝置可包括燃氣輪機、壓縮機等等。葉片在不同於葉片的原始位置的位置處鎖定在接頭中被稱為葉片的移座。葉片的位置的變化可改變葉片的實際Τ0Α。因此，由於運行數據和葉片的移座的影響，基於葉片的實際TOA而確定的靜態偏轉會由於在葉片中的裂縫或缺陷的原因而改變或超過確切或準確靜態偏轉。因此，取消運行數據和葉片的移座對實際TOA的影響以確定確切靜態偏轉(在下文為「靜態偏轉」)是很重要的。本技術的某些實施例從葉片的實際TOA中取消了運行數據中的一個或多個和葉片的移座的影響來確定靜態偏轉。本技術的某些其它實施例會使運行數據對實際TOA的影響規格化或補償這種影響。圖1是根據本系統的一個實施例的轉子葉片健康狀況監測系統10的示意圖。如圖ι中所示，系統10包括一個或多個葉片或翼型件12，它們由系統10監測，以確定葉片12的靜態偏轉。在某些實施例中，系統10還確定對應於葉片12的動態偏轉。如當前所構思的構造中所示，系統10包括一個或多個傳感器14、16。傳感器14、16中的各個分別產生表示在特定時間段上在基準點處的葉片12的實際TOA的TOA信號18、20。在一個實施例中，傳感器14、16感測一個或多個葉片12到達基準點處而產生TOA信號18、20。基準點例如可在傳感器14、16的下面或鄰近傳感器14、16。在一個實施例中，TOA信號18、20中的各個被採樣和/或測量達特定時間段，並且被用來確定葉片的實際Τ0Α。例如可按時間或度數的單位來測量實際Τ0Α。在一個實施例中，傳感器14、16可感測一個或多個葉片12的前緣的到達而產生TOA信號18、20。在另一個實施例中，傳感器14、16可感測一個或多個葉片12的後緣的到達而產生信號18、20。在又一個實施例中，傳感器14可感測一個或多個葉片12的前緣的到達而產生TOA信號18，而傳感器16可感測一個或多個葉片12的後緣的到達而產生TOA信號20，或反之亦然。傳感器14、16例如可鄰近一個或多個葉片12而在這樣一種位置安裝在固定物體上該位置使得可高效地感測一個或多個葉片12的到達。在一個實施例中，至少一個傳感器14、16安裝在一個或多個葉片12的殼體(未示出)上。作為非限制性實例，傳感器14、16可為磁性傳感器、電容傳感器、渦電流傳感器等等。如在當前構思的構造中所示，TOA信號18、20由處理子系統22接收。處理子系統22基於TOA信號18、20來確定一個或多個葉片12的實際Τ0Α。此外，處理子系統22基於一個或多個葉片12的實際TOA來確定該一個或多個葉片12的靜態偏轉。更具體而言，處理子系統22構造成以便通過處理一個或多個葉片12的實際TOA來確定葉片12中的一個或多個的靜態偏轉。如前面所提到的那樣，葉片12的實際TOA可受一個或多個運行數據和葉片12的移座影響。因此，由於運行數據對實際TOA的影響和葉片12的移座的原因，基於一個或多個葉片12的實際TOA確定的靜態偏轉可為誇大的值。例如，由於運行數據和葉片12的移座對葉片12的實際TOA的影響的原因，基於葉片12的實際TOA確定的靜態偏轉可顯示在葉片12中的一個或多個缺陷或裂縫(即便是當在葉片12中不存在裂縫或缺陷時)。因此，在一個實施例中，處理子系統22會確定一個或多個運行數據對一個或多個葉片12的實際TOA的影響。此外，處理子系統22通過扣除一個或多個運行數據對一個或多個葉片12的實際TOA的影響來確定靜態偏轉。如前面所提到的那樣，運行數據可包括入口導葉(IGV)角、負荷變化、葉片的移座、異步振動、同步振動、速度的變化、溫度、速度等等。處理子系統22例如可接收來自現場監測機(OSM)M的運行數據，OSM通過傳感器、攝像機和其它裝置來監測運行數據。另外，處理子系統22使葉片的移座對葉片12的實際TOA的影響規格化。將參照圖2-5來更詳細地闡述通過扣除運行數據對實際TOA的影響或使這種影響規格化而確定靜態偏轉。處理子系統22還構造成以便基於一個或多個葉片12的靜態偏轉和實際TOA來確定對應於一個或多個葉片12的動態偏轉。在一個實施例中，處理子系統22可具有數據倉庫沈，數據倉庫沈存儲數據，例如，靜態偏轉、動態偏轉、ΤΟΑ、ΔΤ0Α、任何中間數據等等。現在參照圖2，描繪了表示根據本發明的一個實施例的用於確定一個或多個葉片的靜態偏轉和動態偏轉的示例性方法100的流程圖。該一個或多個葉片例如可為一個或多個葉片12 (見圖1)。該方法在步驟102處開始，其中，對應於一個或多個葉片中的各個的TOA信號可由處理子系統接收，例如，處理子系統22(見圖1)。如前面參照圖1所提到的那樣，TOA信號可由傳感器產生，例如傳感器14、16(見圖1)。另外，TOA信號例如可為TOA信號 18,20ο此外，在步驟104處，對應於一個或多個葉片中的各個的實際TOA由處理子系統確定。處理子系統利用對應於一個或多個葉片中的各個的TOA信號來確定實際Τ0Α。更具體而言，處理子系統利用對應於葉片的TOA信號來確定對應於葉片的一個或多個實際Τ0Α。在步驟106處，可確定對應於一個或多個葉片中的各個的ΔΤ0Α。對應於葉片的Δ TOA例如可為在步驟104處確定的對應於葉片的實際TOA和對應於葉片的期望Τ0Α105的差。可注意到，對應於葉片的Δ TOA表示在一定時間常數處的相對於葉片的期望Τ0Α105的變化。例如可使用以下等式⑴來確定Δ Τ0Α:Δ TOAk (t) = T0Aact(k) (t) -T0Aexp(k)(1)其中，Δ TOAk(t)是在時間常數t處的對應於葉片k的Δ TOA或在時間常數t處的相對於對應於葉片k的期望TOA的變化，TOAaetik)是在時間常數t處的對應於葉片k的實際Τ0Α,而TOAexpik)是對應於葉片k的期望Τ0Α。如本文所用，用語「期望Τ0Α」可用來指代當在葉片中沒有缺陷或裂縫且葉片在運行數據對實際TOA的影響最小時的運行狀態中工作時在基準位置處的葉片的實際Τ0Α。在一個實施例中，當最近委託製造或購買了包括葉片的裝置時，可通過使對應於葉片的實際TOA等於葉片的期望TOA來確定對應於葉片的期望Τ0Α。這種確定假設因為最近委託製造或購買了裝置，所以所有葉片均在理想情況下工作，負荷狀況為最佳，並且在葉片中的振動最小。在另一個實施例中，可通過對在裝置中的所有葉片的實際到達時間(TOA)取平均值來確定期望Τ0Α。裝置例如可包括軸向壓縮機、基於地面的燃氣輪機、噴氣發動機、高速船用發動機、小型發電站等等。可注意到，Δ TOA以時間或度數的單位表示。在一個實施例中，在步驟108處，對應於一個或多個葉片中的各個的Δ TOA的單位可轉換成密爾的單位。在一個實施例中，可使用以下等式( 來將對應於一個或多個葉片中的各個的以度數為單位的ΔΤ0Α轉換成密爾的單位r n 2tiR χ AToAn, kM)…
] AToAmMk)(t) =-36QDeswK(2)其中，AT0Afflils(k)(t)是在時間常數t處的葉片k的ΔΤ0Α，並且Δ TOA以密爾為單位，AToADeg(k) (t)是在時間常數t處的葉片k的ΔΤ0Α，並且Δ TOA以度數為單位，並且R是從轉子的中心到葉片k的尖部測量的半徑。半徑R以密爾為單位。在另一個實施例中，可使用以下等式(3)來將以秒為單位的△ TOA轉換成密爾的單位
Γ 2πΚχ N XAToAsecaJt)...AToAmilsw (0 =-60 )」(3)其中，AToAfflils(k)(t)是在時間常數t處的葉片k的ΔΤ0Α，並且Δ TOA以密爾為單位，AToAsec(k) (t)是在時間常數t處的葉片k的ΔΤ0Α，並且Δ TOA以度數為單位，並且R是葉片的從該葉片的轉子的中心起的半徑。半徑R以密爾為單位。此外，在步驟110處，基於Δ TOA來確定一個或多個葉片中的各個的靜態偏轉。將參照圖3-5更詳細地闡述一個或多個葉片的靜態偏轉的確定。隨後在步驟112處，可確定對應於一個或多個葉片的動態偏轉。在一個實施例中，可通過從對應於葉片的ΔΤ0Α中減去對應於葉片的靜態偏轉來確定對應於葉片的動態偏轉。在另一個實施例中，可通過從對應於葉片的經過濾的ΔΤ0Α中減去對應於葉片的靜態偏轉來確定對應於葉片的動態偏轉。例如可通過對在步驟106處確定的對應於葉片的Δ TOA進行過濾來確定經過濾的ΔΤ0Α。可利用包括均值過濾、中值過濾等等的一個或多個技術來對Δ TOA進行過濾。如前面所提到的那樣，一個或多個葉片的實際TOA可用來確定葉片的靜態偏轉。但是，一個或多個運行數據和葉片的移座可影響葉片的實際Τ0Α。因此，基於葉片的實際TOA來確定的靜態偏轉可能不是準確的靜態偏轉。因此，對於確定確切的靜態偏轉而言，去除或扣除一個或多個運行數據和葉片的移座對實際TOA的影響是必要的。將參照圖3闡述用於通過從實際TOA或基於該實際TOA確定的Δ TOA中扣除一個或多個運行數據和葉片的移座的影響來確定靜態偏轉的示例性方法。現在參照圖3，描繪了表示根據本發明的一個實施例的用於確定葉片的靜態偏轉的示例性方法110的流程圖。更具體而言，根據本技術的示例性方面更詳細地描述了圖2的步驟110。如圖3中所示，參考標號302表示對應於葉片的ΔΤ0Α。在一個實施例中，可利用參照圖2的步驟106所描述的技術來確定ΔΤ0Α302。此外，在步驟304處，可接收對應於葉片或包括葉片的裝置的一個或多個運行數據。如前面所提到的那樣，運行數據例如可包括(IGV)角、負荷、溫度、速度、質量流量、排出壓力等等。運行數據例如可由處理子系統22從現場監測器24(見圖1)接收。此外，在步驟306處，可執行檢查來檢驗葉片是否是在包括葉片的裝置的啟動後第一次運行。在步驟306處，如果確定葉片是在啟動後第一次運行，則控制可轉移到步驟308。在步驟308處，基於運行數據的一個或多個部分來確定一個或多個係數。例如可利用以下等式(4)來確定係數ATOAk = AD(4)其中，ATOAk是葉片k的ΔΤ0Α，萬是運行數據的一個或多個部分，而:i是係數。在一個實施例中，可通過形成運行數據的一個或多個部分的線性組合來確定係數。此外，運行數據的一個或多個部分的值可被替代，以確定係數。此外，在步驟312處，已經在步驟308處確定的係數被存儲在數據倉庫中，例如數據倉庫26 (見圖1)。可注意到，當係數存儲在數據倉庫中時，在數據倉庫中的任何其它現有係數可被清除。回頭參照步驟306，如果確定葉片不是在啟動後第一次運行，則控制可轉移到步驟310。在步驟310處，從數據倉庫中取回係數。在步驟310處取回係數是假設了在包括葉片的裝置的啟動期間已經確定了係數且係數因此已經存在於數據倉庫中。隨後在步驟314處，可確定由於IGV角而引起的對ΔΤ0Α302的影響。在一個實施例中，可使用以下示例性等式(5)來確定由於IGV而引起的影響Tigv (t) = f(IGV(t))(5)其中，Tict (t)是在時間常數t處的IGV對Δ TOA的影響，IGV⑴是在時間常數t處的IGV角，而f是IGV(t)的函數。在一個實施例中，可通過確定IGV (t)和對應於IGV (t)的係數的乘數來確定IGV的函數。在步驟316處，可確定由於負荷而引起的對ΔΤ0Α302的影響。可利用以下等式(6)來確定由於負荷而引起的對ΔΤ0Α302的影響Tload (t) = g(DWATT(t))(6)其中，TlMd(t)是在時間常數t處的負荷對ΔΤ0Α的影響，DWATT是在時間常數t處的負荷，而g是負荷的函數。在一個實施例中，可通過確定DWATT (t)和對應於DWATT的係數的乘數來確定DWATT的函數。在另一個實施例中，可通過確定DWATT(t)和係數的乘數與對應於DWATT的另一個係數的線性組合來確定DWATT的函數。隨後，在步驟318處，可確定由於入口溫度(CTIM)而引起的對Δ T0A302的影響。可利用以下等式(7)來確定由於入口溫度(CTIM)而引起的影響Tctim (t) = d(CTIM(t))(7)其中，Tctim是在時間常數t處由於入口溫度而引起的對ΔΤ0Α的影響的值，CTIM(t)是在t溫度常數處的入口溫度，d是對應於入口溫度的係數。當在步驟314處確定由於IGV而引起的對ΔΤ0Α302的影響，在步驟316處確定負荷對Δ T0A302的影響以及在步驟318處確定CTIM對Δ Τ0Α302的影響之後，在步驟320處確定規格化Δ Τ0Α。例如可通過從ΔΤ0Α302中減去諸如IGV、負荷和入口溫度(CTIM)的運行數據的影響來確定規格化ΔΤ0Α。在一個實施例中，例如可使用以下示例性等式(8)來確定規格化Δ TOA Norm_AT0Ak(t) = Δ TOAk (t) -Tload (t) -Tctim (t) -Tigv (t) (8)其中，Norm_A TOAk (t)是在時間常數t處的對應於葉片k的規格化ΔΤ0Α，Δ TOAk (t)是在時間常數t處的對應於葉片k的Δ Τ0Α,而Tload (t)，Tctim⑴，Tigv (t)分別是在時間常數t處的負荷、入口溫度和IGV對Δ TOA的影響。典型地，一個或多個葉片通過一個或多個接頭(例如鳩尾接頭)緊固到轉子上。在包括葉片的裝置的啟動期間，葉片可從它們在接頭中的原始位置偏移開，並且可在不同於葉片的原始位置的位置處鎖定在接頭中。葉片在不同於葉片的原始位置的位置處鎖定在接頭中被稱為葉片的移座。葉片的位置的變化可改變葉片的實際Τ0Α。因此，基於葉片的實際TOA確定的Δ TOA和規格化Δ TOA可能並不準確。更具體而言，由於葉片的移座的原因，Δ TOA以及規格化Δ TOA可能並不準確。因此，修正對應於葉片的實際ΤΟΑ、Δ TOA或規格化ΔΤ0Α以去除由於葉片的移座而引起的影響是必要的。步驟322-330修正了在步驟320頁
處確定的規格化ΔΤ0Α和葉片的ΔΤ0Α302，以去除由於葉片的移座而引起的影響。在步驟322處，可執行檢查來檢驗葉片是否是在啟動後第一次運行。在步驟322處，如果確定葉片是在啟動後第一次運行，則控制可轉移到步驟324。在步驟3M處，可確定對應於葉片的移座偏移量。如本文所有，用語「移座偏移量」可用來指代可用於從葉片的Δ Τ0Α、實際TOA或規格化Δ TOA中去除由於葉片的移座而引起的影響的數值。將參照圖6更詳細地闡述移座偏移量的確定。隨後，在步驟3 處，在步驟3M處確定的移座偏移量可存儲在數據倉庫中。移座偏移量例如可存儲在數據倉庫沈(見圖1)中。可注意到，在當前構思的構造中，當葉片在啟動後第一次運行時確定移座偏移量，因為假設了葉片可鎖定在這樣的位置處該位置不同於在包括該葉片的裝置的啟動期間該葉片的原始位置。回頭參照步驟322，如果確定了葉片不是在包括該葉片的裝置的啟動後第一次運行，則控制可轉移到步驟328。可注意到，當葉片不是在啟動後第一次運行時，表明在包括葉片的裝置的啟動後已經確定了對應於該葉片的移座偏移量，並且該移座偏移量已經存儲在數據倉庫中。因此，在步驟3 處，可從數據倉庫中取回對應於葉片的移座偏移量。當在步驟3 處存儲移座偏移量或在步驟3 處取回移座偏移量之後，可在步驟330處確定修正ΔΤ0Α。在一個實施例中，可通過針對葉片的移座修正在步驟320處已經確定的規格化Δ TOA來確定修正ΔΤ0Α。例如可通過從對應於葉片的規格化Δ TOA中減去移座偏移量來確定修正ΔΤ0Α。在另一個實施例中，可通過修正ΔΤ0Α302來確定修正ΔΤ0Α。在此實施例中，可通過從對應於葉片的ΔΤ0Α302中減去移座偏移量來確定修正ΔΤ0Α。此外，在步驟332處，可對修正Δ TOA進行過濾，以產生靜態偏轉334。修正Δ TOA的過濾可減少來自該修正Δ TOA的噪聲。例如可使用中值過濾、移動平均值過濾或它們的組合來對修正Δ TOA進行過濾。如前面提到的那樣，一個或多個運行數據會影響多個葉片的實際Τ0Α。但是，運行數據可能並不會均勻地影響葉片的實際Τ0Α。因此，與多個葉片中的其它葉片的實際TOA相比，葉片中的一個或多個的實際TOA可更多地受到影響。因此，與對應於其它葉片的靜態偏轉相比，由於運行數據的附加的影響，對應於葉片中的一個或多個的靜態偏轉可顯示葉片中的缺陷或裂縫。另外，基於葉片的實際TOA確定的靜態偏轉可能並不是準確的靜態偏轉。因此，使運行數據對在裝置中的多個葉片的實際TOA的影響規格化是必要的。將參照圖4和5闡述用於通過使一個或多個運行數據對實際TOA或基於該實際TOA確定的Δ TOA的影響規格化來確定靜態偏轉的示例性方法。現在參照圖4，描繪了表示根據另一個實施例的用於確定靜態偏轉的示例性方法110'中的步驟的流程圖。更具體而言，圖4根據用於確定靜態偏轉的本技術的一個實施例來闡述了圖2的步驟110。如圖4中所示，參考標號402表示對應於在諸如渦輪、軸向壓縮機等的裝置中的多個葉片的Δ到達時間(TOA)。可利用參照圖2的步驟106闡述的技術來確定對應於該多個葉片中的各個的Δ Τ0Α。在一個實施例中，ΔΤ0Α402可類似於在圖2的步驟106處確定的ΔΤ0Α。此外，在步驟404處，可計算對應於多個葉片的Δ TOA的標準偏差。例如，當該多個葉片包括五個葉片並且五個葉片中的各個具有ΔΤ0Α-其為Δ TOA1, Δ TOA2、Δ TOA3、Δ TOA4、Δ TOA5,則可在步驟404處計算Δ TOA1, Δ TOA2, Δ TOA3> Δ TOA4和Δ TOA5的標準偏差。隨後在步驟406處，可執行檢查來確定葉片是否是在包括該多個葉片的裝置的啟動後第一次運行。在步驟406處，如果確定葉片是在啟動後第一次運行，則控制可轉移到步驟408。為了容易理解，用語「標準偏差」將在下文稱為「當前標準偏差」。如在圖4中所示，在步驟408處，在步驟404處計算的標準偏差可作為初始標準偏差410來存儲。初始標準偏差410可存儲在數據倉庫-例如數據倉庫沈中。如本文所用，用語「初始標準偏差」可作為當葉片在啟動後第一次開始運行時確定的當前標準偏差來引用。更具體而言，在步驟404處確定的標準偏差可作為初始標準偏差410存儲在數據倉庫中。回頭參照步驟406，如果確定葉片不是在啟動後第一次運行，則控制可轉移到步驟412。在步驟412處，可利用在步驟404處確定的當前標準偏差和初始標準偏差410來確定Δ σ _1。更具體而言，可通過確定在步驟404處確定的當前標準偏差和初始標準偏差410之間的差來確定Δ σ_1。可注意到，當在包括多個葉片的裝置的啟動後第一次處理步驟412時，則初始標準偏差410和在步驟404處確定的當前標準偏差的值是相等的。因此，在步驟412處，Δ σ_1的值可等於零。此外，在步驟414處，可確定對應於多個葉片中的一個或多個的規格化ΔΤ0Α。例如可基於以下等式(9)來確定規格化ΔΤ0Α:Norm_AT0Ak(t) = Δ TOAk (t)-K* ( Δ σ (t)_l)-Mean ( Δ TOAltoj (t)) (9)其中，Norm_A TOAk (t)是在時間常數t處的對應於葉片k的規格化ΔΤ0Α，Δ TOAk (t)是在時間常數t處的對應於葉片k的ΔΤ0Α，而Δ σ (t)_l是在時間常數t處的Δ σ_1，而K是常數。在一個實施例中，可基於對應於葉片的Δ TOA的平均數來確定常數K的值。在一個實施例中，K的值可為1。在另一個實施例中，K的值可為-1。在又一個實施例中，K的值可為0。此外，在步驟416處，可確定對應於多個葉片中的一個或多個的規格化Δ TOA的當前標準偏差。隨後在步驟418處，可確定Δ σ_2。例如可通過確定在規格化Δ TOA的當前標準偏差和規格化Δ TOA的之前的標準偏差之間的差來確定Δ σ_2。用語「規格化Δ TOA的之前的標準偏差」可用來指代與在時間步驟T處確定的規格化△ TOA的當前標準偏差相比在時間步驟T-I處確定的規格化Δ TOA的當前標準偏差。在確定Δ σ _2之後，在步驟420處，可執行檢查來檢驗Δ σ _2是否大於預先確定的第一閾值以及/或者多個葉片是否是在啟動後第一次運行。可基於對應於葉片的歷史Δ TOA來以經驗的方式確定預先確定的第一閾值。在步驟420處，如果確定Δ ο_2大於預先確定的第一閾值或該多個葉片是在啟動後第一次運行，則控制可轉移到步驟422。在步驟422處，可確定對應於該多個葉片中的該一個或多個的移座偏移量。將參照圖6來更詳細地闡述移座偏移量的確定。在確定移座偏移量之後，在步驟4Μ處，移座偏移量可存儲在數據倉庫-例如數據倉庫26 (見圖1)中。回頭參照步驟420，當確定Δ σ _2不大於預先確定的第一閾值且多個葉片不是在啟動後第一次運行時，則控制可轉移到步驟426。在步驟4 處，可從數據倉庫中取回移座偏移量。可注意到，當Δ ο _2不大於預先確定的第一閾值且葉片不是在啟動後第一次運行時，不產生移座偏移量。因此，在步驟似6處，取回來自數據倉庫的現有的移座偏移量。在取回移座偏移量之後，可在步驟4 處確定對應於多個葉片中的一個或多個的修正ΔΤ0Α。例如可利用參照圖3的步驟330所闡述的技術來確定修正ΔΤ0Α。如前面參照圖3所提到的那樣，可利用參照圖3的步驟330所闡述的技術來確定修正ΔΤ0Α。例如，可利用在步驟414處確定的對應於葉片的規格化△ TOA和在步驟4 處從數據倉庫中取回的對應於該葉片的移座偏移量來確定對應於該葉片的修正Δ Τ0Α。在一個實施例中，可通過從對應於葉片的Δ TOA中減去對應於該葉片的移座偏移量來確定對應於該葉片的修正ΔΤΟΑ。Δ TOA例如可為對應於該多個葉片的ΔΤ0Α402其中一個。此外，在步驟430處，可對修正Δ TOA進行過濾，以產生對應於該多個葉片中的一個或多個的靜態偏轉432。如前面參照圖3所提到的那樣，修正ΔΤ0Α的過濾可減少來自修正Δ TOA的噪聲。例如可使用中值過濾技術、移動平均值過濾技術或它們的組合來對修正 Δ TOA進行過濾。現在參照圖5，描繪了表示根據另一個實施例的用於確定靜態偏轉的示例性方法 110"中的步驟的流程圖。更具體而言，圖5根據用於確定靜態偏轉的本技術的一個實施例來闡述了圖2的步驟110。如在圖5中所示，參考標號502表示對應於在諸如渦輪、軸向壓縮機等的裝置中的多個葉片的Δ到達時間(TOA)。可利用參照圖2的步驟106所闡述的技術來確定對應於該多個葉片中的各個的ΔΤ0Α。在一個實施例中，ΔΤ0Α502可類似於在圖 2的步驟106處確定的ΔΤ0Α。此外，在步驟504處，可計算對應於多個葉片的ΔΤ0Α的標準偏差。例如，當多個葉片包括五個葉片且該五個葉片中的各個具有ΔΤ0Α-其為Δ TOA1, Δ TOA2、Δ TOA3、Δ TOA4、 Δ TOA5時，則可在步驟504處確定Δ TOA1, Δ TOA2, Δ TOA3> Δ TOA4和Δ TOA5的標準偏差。隨後在步驟506處，可確定對應於該多個葉片中的一個或多個的規格化ΔΤ0Α。例如可基於以下等式(10)來確定規格化Δ TOA Norm_AT0Ak(t) = ( Δ TOAk (t) -Mean Δ TOAltoj (t)) /s tan dard_deviation (t) (10)其中，Norm_A TOAk (t)是在時間常數t處的對應於葉片k的規格化ΔΤ0Α， Δ TOAk (t)是在時間常數t處的對應於葉片k的Δ Τ0Α, Mean Δ TOAltoj (t)是對應於葉片1至 j (包括葉片k)的Δ TOA的平均數。此外，在步驟508處，可確定對應於多個葉片中的一個或多個的規格化Δ TOA的標準偏差。隨後在步驟510處，可確定Δ σ_3。例如可通過確定在規格化ΔΤ0Α的標準偏差和規格化Δ TOA的之前的標準偏差之間的差來確定Δ σ_3。用語「規格化Δ TOA的之前的標準偏差」可用來指代與在時間步驟T處確定的規格化△ TOA的標準偏差相比在時間步驟 T-I處確定的規格化Δ TOA的標準偏差。在步驟510處確定了 Δ σ _3之後，可在步驟512處執行檢查來檢驗Δ σ _3是否大於預先確定的第二閾值以及/或者多個葉片是否是在啟動後第一次運行。可基於歷史 Δ TOA來以經驗的方式確定預先確定的第二閾值。在步驟512處，如果確定Δ σ_3大於預先確定的第二閾值或多個葉片是在啟動後第一次運行，則控制可轉移到步驟514。在步驟 514處，可確定對應於多個葉片中的一個或多個中的各個的移座偏移量。將參照圖6更詳細地闡述移座偏移量的確定。在確定移座偏移量之後，在步驟516處，移座偏移量可存儲在數據倉庫-例如數據倉庫沈(見圖1)中。回頭參照步驟512，當確定Δ σ _3不大於預先確定的第二閾值且多個葉片不是在啟動後第一次運行時，則控制可轉移到步驟518。在步驟518處，可從數據倉庫中取回對應於多個葉片中的一個或多個中的各個的移座偏移量。可注意到，當△ ο _3不大於預先確定的第二閾值且葉片不是在啟動後第一次運行時，不產生移座偏移量。因此，在步驟518處， 取回來自數據倉庫的現有的移座偏移量。在取回移座偏移量之後，可在步驟520處確定對應於多個葉片中的一個或多個的修正Δ Τ0Α。例如可利用參照圖3的步驟330所闡述的技術來確定修正ΔΤ0Α。如前面參照圖3所提到的那樣，可利用參照圖3的步驟330所描述的技術來確定修正ΔΤ0Α。例如，可利用在步驟506處確定的對應於葉片的規格化ΔΤ0Α和在步驟518處從數據倉庫中取回的對應於葉片的移座偏移量來確定對應於葉片的修正ΔΤ0Α。 在一個實施例中，可通過從對應於葉片的規格化ΔΤ0Α中減去對應於該葉片的移座偏移量來確定對應於該葉片的修正ΔΤ0Α。在另一個實施例中，可通過從對應於葉片的ΔΤ0Α中減去對應於該葉片的移座偏移量來確定對應於該葉片的修正ΔΤ0Α。△ TOA例如可為對應於該多個葉片的ΔΤ0Α502中的一個。此外，在步驟522中，可對修正Δ TOA進行過濾，以產生靜態偏轉524。如前面參照圖3所提到的那樣，修正Δ TOA的過濾可減少來自修正ΔΤ0Α的噪聲。例如可使用中值過濾技術、移動平均值過濾技術或它們的組合來對修正△ TOA進行過濾。現在參照圖6，描繪了表示根據本技術的一個實施例的用於產生對應於葉片的移座偏移量的方法600中的步驟的流程圖。更具體而言，方法600闡述了圖3的步驟328、圖 4的步驟422和圖5的步驟514。如在圖6中所示，參考標號602表示對應於葉片的規格化 Δ到達時間(TOA)。在一個實施例中，規格化ΔΤ0Α602可為使用參照圖3的步驟320、圖4 的步驟414、圖5的步驟506所描述的技術來確定的規格化Δ TOA中的一個或多個。在一個實施例中，規格化ΔΤ0Α602是在葉片的瞬態事件之後確定的對應於葉片的規格化ΔΤ0Α中的一個或多個。瞬態事件例如可包括包括葉片的裝置的啟動或停機、葉片的速度的持續變化等等。此外，參考標號604表示利用在瞬態事件之前產生的規格化Δ TOA確定的對應於葉片的一個或多個修正ΔΤ0Α。瞬態事件是這樣的瞬態事件在該瞬態事件之後，確定了規格化ΔΤ0Α602。在步驟606處，執行檢查來確定葉片是否是在啟動後第一次運行。在步驟 606處，如果確定葉片是在啟動後第一次運行，則控制轉移到步驟608。此外，在步驟608處， 可執行檢查來確定葉片是否是在基本負荷處運行。在步驟608處，如果確定葉片不是在基本負荷處運行，則控制可轉移到步驟610。回頭參照步驟606，如果確定葉片不是在啟動後第一次運行，則控制可轉移到步驟610。在步驟610處，表明了對應於葉片的移座偏移量已經存在於數據倉庫中，例如數據倉庫沈(見圖1)。因此，沒有確定移座偏移量。回頭參照步驟608，如果確定葉片是在基本負荷處運行，則控制可轉移到步驟 612。在步驟612處，可確定一個或多個規格化Δ Τ0Α602的第一平均數。此外，在步驟614 處，可確定一個或多個修正ΔΤ0Α604的第二平均數。在確定第一平均數和第二平均數之後，在步驟616處可通過從第一平均數中減去第二平均數來確定對應於葉片的移座偏移量 618。本技術的實施例導致確定運行數據對TOA的影響。另外，本技術從TOA中扣除了運行數據的影響，以確定規格化ΔΤ0Α。此外，本技術使運行數據對葉片的TOA的影響規格化，以確定規格化ΔΤ0Α。規格化ΔΤ0Α可用於確定在葉片中的缺陷或裂縫。本技術的某些實施例還有利於檢測由於葉片的移座而引起的葉片的TOA的變化。而且，規格化ΔΤ0Α的確定可用於監測葉片的健康狀況。例如，規格化△ TOA可用來確定在葉片中是否存在一個或多個裂縫。將理解到，不一定根據任何特定實施例都可實現所有上面所描述的這樣的目標或優點。因此，例如，本領域技術人員將認可，可以這樣一種方式來體現或執行本文所描述的系統和技術該方式實現或優化本文所教導的一個優點或一組優點，而未必實現可由本文所教導或推薦的其它目標或優點。雖然已經結合僅有限數量的實施例來對本發明進行詳細描述，但是應當容易理解，本發明不限於這種公開的實施例。相反，可對本發明作出修改，以結合此前未描述但與本發明的精神和範圍相當的任何數量的變型、改變、替代或等效布置。另外，雖然已經描述了本發明的各種實施例，但是應當理解，本發明的各方面可包括所述實施例中的僅一些。因此，本發明不應當看作受前述描述限制，而是僅受所附權利要求的範圍的限制。所聲明為新的且期望受到美國的專利許可證保護的內容見權利要求。
權利要求
1.一種用於監測多個葉片(12)的健康狀況的方法，包括確定(106)對應於所述多個葉片(12)的Δ Τ0Α;利用對應於所述多個葉片的所述△ TOA來確定(404)標準偏差；利用所述標準偏差和初始標準偏差確定(41 Δ σ_1 ；利用所述Δ σ_1來確定(414)對應於所述多個葉片的一個或多個的規格化ΔΤ0Α;確定(416)所述規格化Δ TOA的標準偏差；利用所述規格化△ TOA的所述標準偏差和規格化△ TOA的之前的標準偏差確定(418)Δ σ_2 ；以及基於所述Δ σ_2來確定(418)對應於所述多個葉片的所述一個或多個的修正ΔΤ0Α。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，當所述多個葉片(1 是在啟動之後第一次運行時確定所述初始標準偏差。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，確定(414)所述規格化ΔTOA包括確定對應於所述多個葉片的所述ΔΤ0Α的平均數；基於對應於所述多個葉片的所述ΔΤ0Α的平均數確定常數；以及利用所述ΔΤ0Α、所述ΔΤ0Α的平均數、所述△ 和所述常數確定所述規格化ΔΤ0Α。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，確定(414)所述規格化△TOA包括利用以下等式確定所述規格化Δ Τ0Α:其中是時間常數t處的對應於葉片k的規格化△ Τ0Α，是所述時間常數t處的對應於所述葉片k的八1~(^，且是所述時間常數1處的Δ σ_1，而K是常數。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，確定(418)所述修正ΔTOA包括確定(42 對應於所述多個葉片中的各個的移座偏移量；以及從所述規格化Δ TOA中減去(428)所述移座偏移量，從而產生所述修正ΔΤ0Α。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，當所述△0_2大於預先確定的閾值或者所述多個葉片(1 是在啟動之後第一次運行時確定所述移座偏移量。
7.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，確定(42 所述移座偏移量包括接收對應於所述多個葉片中的一個或多個中的各個的一個或多個規格化Δ TOA (602)；利用所述一個或多個規格化Δ TOA確定一個或多個修正Δ TOA (604)；確定(61 所述一個或多個規格化Δ TOA的第一平均數；確定(614)所述一個或多個修正Δ TOA的第二平均數；以及從所述第一平均數中減去(616)所述第二平均數，從而產生所述移座偏移量。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，當所述一個或多個葉片不是在瞬態下運行時確定所述一個或多個規格化ΔΤ0Α。
9.一種用於監測多個葉片(12)的健康狀況的方法，包括確定(106)對應於所述多個葉片(12)的Δ Τ0Α;計算(404)對應於所述多個葉片的所述Δ TOA的標準偏差；確定(412)對應於所述多個葉片的一個或多個的規格化ΔΤ0Α;確定(416)所述規格化Δ TOA的標準偏差；利用所述規格化△ TOA的所述標準偏差和規格化△ TOA的之前的標準偏差確定(418)Δ σ_3 ；以及基於所述Δ σ_3確定(428)修正ΔΤ0Α。
10. 一種系統，包括處理子系統(22)，其確定(106)對應於多個葉片的ΔΤ0Α;利用對應於所述多個葉片的所述△ TOA確定(404)標準偏差；利用所述標準偏差和初始標準偏差確定(41 Δ σ_1 ；利用所述Δ 確定(414)對應於所述多個葉片的一個或多個的規格化ΔΤ0Α;確定(416)所述規格化Δ TOA的標準偏差；利用所述規格化ΔΤ0Α的所述標準偏差和規格化ΔΤ0Α的之前的標準偏差確定(418)Δ σ_2 ；以及基於所述Δ σ_2確定(418)對應於所述多個葉片的所述一個或多個的修正ΔΤ0Α。
全文摘要
本發明涉及一種用於監測翼型件的健康狀況的系統和方法。提供了一種用於監測多個葉片12的健康狀況的方法。該方法包括以下步驟確定106對應於該多個葉片12的ΔTOA，利用對應於該多個葉片的ΔTOA確定404標準偏差；利用該標準偏差和初始標準偏差確定412Δσ_1，利用該Δσ_1確定414對應於該多個葉片的一個或多個的規格化ΔTOA，確定416規格化ΔTOA的標準偏差，利用規格化ΔTOA的標準偏差和規格化ΔTOA的之前的標準偏差確定418Δσ_2，以及基於Δσ_2確定418對應於該多個葉片的一個或多個的修正ΔTOA。
文檔編號G01N33/00GK102384842SQ20111019251
公開日2012年3月21日 申請日期2011年6月29日 優先權日2010年6月29日
發明者A·K·貝赫拉, A·巴塔查亞, R·S·普拉布, V·V·巴達米, V·拉加戈帕蘭 申請人:通用電氣公司