用於實時燃氣渦輪性能報告的方法和系統的製作方法

2023-06-04 02:48:41

用於實時燃氣渦輪性能報告的方法和系統的製作方法
【專利摘要】一種用於監視並診斷燃氣渦輪的輸出中的異常的系統和方法，所述方法包括存儲特定針對於所述燃氣渦輪的性能的多個規則集。所述方法進一步包括接收與影響所述燃氣渦輪的所述性能的參數相關的實時和歷史數據輸入，周期性確定所述參數的當前值，將初始值與所述當前值中的相應值進行比較，基於所述比較確定壓縮機的性能、功率輸出、熱耗率和燃料消耗量中的至少一者隨時間的降級，向所述燃氣渦輪的操作者推薦一組校正性動作來校正所述降級。
【專利說明】用於實時燃氣渦輪性能報告的方法和系統

【技術領域】
[0001] 本描述大體上涉及機械/電氣設備操作、監視和診斷，並且更具體地說，涉及用於 自動向操作者報告機械的異常行為的系統和方法。

【背景技術】
[0002] 增加燃氣渦輪的效率並且優化其性能是油氣製造商和客戶的最優先考慮。所有燃 氣渦輪需要以各種間隔進行例行維修，例如從大約每隔6000小時到大約每隔兩年。許多因 素導致需要此類維修的性能降級，例如與軸流式壓縮機和熱氣路徑組件相關的那些。可能 由於葉片結垢和腐蝕以及由堵塞引起的入口過濾器壓力下降而發生與軸流式壓縮機相關 的降級。穿過入口過濾器的外來沉積物可積聚在壓縮機葉片上。這導致軸流式壓縮機效率 和壓力比下降，其繼而導致輸出性能下降，例如輸出功率和熱效率降低。這種輸出性能下降 可能能夠在一個月操作內達到5%。除了葉片腐蝕和疲勞之外，大多數與軸流式壓縮機相 關的問題可用例行維修來消除。周期性地使用在線和離線水洗來恢復機器操作條件。類似 地，替換入口過濾器可減少由於過濾器堵塞引起的性能降級。因此，連續監視機器來檢測早 期降級跡象有助於延長停工周期。連續監視還通過調適一些過程參數、環境條件或維修時 間表來實現性能優化。
[0003] 傳統的性能監視系統使用通式和熱力學等式來計算性能度量。不考慮用於受監視 燃氣渦輪的特定設計和控制策略。因此，預期性能僅僅是理論上的，並且不對應於實際受監 視機器。使用許多導致重大錯誤的假設。因此，此類系統無法檢測早期降級跡象。舉例來 說，僅1%到2%的壓縮機效率變化可指示需要水洗。校正因子未準確地用以考慮不同控制 策略。另外，輸出性能規則僅對全負荷條件有效。然而，眾所周知的是通常在部分負荷條件 下操作機器。因此，此類規則通常不對所有負荷範圍有效。而且，未提供輸出參數與輸入參 數之間的連結。單獨地監視每個組件。因此，未有利於故障排除。已知監視系統的另一個 主要缺點是其規則取決於來自並不存在或出故障的傳感器的數據，從而產生不準確或過時 的規則。


【發明內容】

[0004] 在一個實施例中，一種用於監視並診斷燃氣渦輪的輸出中的異常的計算機實施方 法，其中所述方法是使用耦合到用戶接口的計算機裝置和存儲器裝置來實施的，並且其中 所述方法包括在所述存儲器裝置中存儲多個規則集，所述規則集與所述燃氣渦輪的所述輸 出相關，所述規則集包括表達為實時數據輸出相對於實時數據輸入的關係表達式的至少一 個規則，所述關係表達式特定針對於所述燃氣渦輪的壓縮機的性能、所述燃氣渦輪的功率 輸出、所述燃氣渦輪的熱耗率和所述燃氣渦輪的燃料消耗量中的至少一者。所述方法進一 步包括從與所述燃氣渦輪相關聯的條件監視系統接收實時和歷史數據輸入，所述數據輸入 與影響所述壓縮機的所述性能、所述功率輸出、所述熱耗率和所述燃料消耗量中的至少一 者的參數相關；確定所述壓縮機的所述性能、所述功率輸出、所述熱耗率和所述燃料消耗量 中的至少一者的初始值；周期性地確定所述壓縮機的所述性能、所述功率輸出、所述熱耗率 和所述燃料消耗量中的至少一者的當前值；將所述所確定的初始值與所述當前值中的相應 值進行比較；基於所述比較來確定所述壓縮機的所述性能、所述功率輸出、所述熱耗率和所 述燃料消耗量中的所述至少一者隨時間的降級；以及向所述燃氣渦輪的操作者推薦一組校 正性動作來校正所述降級。
[0005] 在另一個實施例中，一種用於包括成流體連通的軸流式壓縮機和低壓渦輪的燃氣 渦輪的燃氣渦輪監視與診斷系統包括燃氣渦輪性能規則集，所述規則集包括實時數據輸出 相對於所述燃氣渦輪的壓縮機的性能、所述燃氣渦輪的功率輸出、所述燃氣渦輪的熱耗率 和所述燃氣渦輪的燃料消耗量中的至少一者的關係表達式。
[0006] 在又一個實施例中，一個或多個非暫時性計算機可讀存儲媒體具有體現於其上的 計算機可執行指令，其中在由至少一個處理器執行時，所述計算機可執行指令致使所述處 理器在存儲器裝置中存儲多個規則集，其中所述規則集與燃氣渦輪的輸出相關，所述規則 集包括表達為實時數據輸出相對於實時數據輸入的關係表達式的至少一個規則，所述關係 表達式特定針對於所述燃氣渦輪的壓縮機的性能、所述燃氣渦輪的功率輸出、所述燃氣渦 輪的熱耗率和所述燃氣渦輪的燃料消耗量中的至少一者。所述計算機可執行指令進一步致 使所述處理器從與所述燃氣渦輪相關聯的條件監視系統接收實時和歷史數據輸入，所述數 據輸入與影響所述壓縮機的所述性能、所述功率輸出、所述熱耗率和所述燃料消耗量中的 至少一者的參數相關；確定所述壓縮機的所述性能、所述功率輸出、所述熱耗率和所述燃料 消耗量中的至少一者的初始值；周期性地確定所述壓縮機的所述性能、所述功率輸出、所述 熱耗率和所述燃料消耗量中的至少一者的當前值；將所述所確定的初始值與所述當前值中 的相應值進行比較；基於所述比較來確定所述壓縮機的所述性能、所述功率輸出、所述熱耗 率和所述燃料消耗量中的所述至少一者隨時間的降級；以及向所述燃氣渦輪的操作者推薦 一組校正性動作來校正所述降級。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1到圖8展示本說明書中所描述的方法和系統的示範性實施例。
[0008] 圖1是根據本發明的示範性實施例的遠程監視與診斷系統的示意性框圖；
[0009] 圖2是本地工業工廠監視與診斷系統（例如分布式控制系統（DCS))的網絡架構 的示範性實施例的框圖；
[0010] 圖3是可與圖1所示的LMDS -起使用的示範性規則集的框圖；
[0011] 圖4是根據本公開的示範性實施例的確定軸流式壓縮機效率和隨時間的性能降 級的方法的流程圖；
[0012] 圖5是根據本公開的示範性實施例的確定軸流式壓縮機流量和隨時間的流量降 級的方法的流程圖；
[0013] 圖6是根據本公開的示範性實施例的確定輸出功率和隨時間的功率輸出降級的 方法的流程圖；
[0014] 圖7是根據本公開的示範性實施例的確定輸出功率和隨時間的功率輸出降級的 方法的流程圖；以及
[0015] 圖8是根據本公開的示範性實施例的在確定燃氣渦輪燃料消耗量時所使用的規 則集的方法的流程圖。
[0016] 雖然可能在一些附圖中而未在其它附圖中展示各種實施例的特定特徵，但這只是 出於方便起見。任何附圖的任何特徵可與任何其它附圖的任何特徵結合來提及和/或主 張。

【具體實施方式】
[0017] 以下詳細描述以實例方式而非以限制方式說明本發明的實施例。預期本發明廣泛 適用於在工業、商業和住宅應用中監視設備操作的分析型且有條理的實施例。
[0018] 校正燃氣渦輪輸出降級是機械操作者不變的目標。然而，輸出降級通常是輸入參 數的降級的結果。本說明書中所描述的方法有助於識別這種降級的根本原因。所述方法用 來實時監視整個機器並且將組件彼此連結。可接著構造基於輸出和輸入條件的故障排除流 程。
[0019] 使用實時熱力學模擬軟體來執行所述方法並且通過考慮受監視燃氣渦輪的特定 設計參數來改進評估的準確性，並且不對所有燃氣渦輪通用。因此，結果較好地符合實際輸 出值。其次，熱力學模擬軟體算法使用經驗和統計相關性來估計未知參數或校正因子。舉 例來說，計算軸流式壓縮機效率時不採用與溫度無關的比熱比，像通常所做那樣。而是，執 行經驗相關性來找出估計這個比率時所處的溫度。還校正入口導葉開口和速度改變參數。 規則適合每個控制區，而不管基於在加載或卸載時如何控制燃氣渦輪來由速度還是由IGV 開口控制機器。
[0020] 降級算法考慮在第一次部署監視系統時機器的初始條件並且將所述初始條件用 作參考，而非使用理論預期值作為參考，所述理論預期值可能對應於或可能不對應於受監 視機器。此外，所述方法使用在所有負荷條件而非僅全負荷條件下工作的規則和算法。然 而，僅可在全負荷條件下評估輸出降級，因為根據來自從動設備的需要會將功率輸入到過 程，並且由於功率下降或增大可能表示需求改變而非性能降級，這樣使得在部分負荷下監 視這個值沒有意義。另一方面，可在全負荷和部分負荷條件下應用燃料消耗量規則。所述 規則驗證輸入數據以確保相關聯的傳感器正在恰當地工作。而且，可使用所計算出的燃料 流量來驗證測得值，並且使用所計算出的輸出功率來通過執行熱平衡計算並且通過使用輸 出功率與某些輸入參數之間的統計相關性來確定扭矩計是否出故障。
[0021] 性能監視對於增加效率、降低燃料成本和預測結垢是重要的。軸流式壓縮機是許 多燃氣渦輪性能問題的主要來源。下文所描述的本公開的實施例監視軸流式壓縮機多變效 率和流量效率並且相對於初始參考條件報告降級。效率計算使用經驗相關性來評估比熱 t匕。而且，進行校正以考慮氣體產生器速度、環境溫度以及入口導葉開口。還針對ISO和全 速度條件校正流量計算。這種方法提供準確的結果並且允許在較早階段進行降級檢測。所 述方法還監視輸出性能，主要是輸出功率和熱耗率。這兩者都是在全負荷條件下計算的並 且校正至ISO條件。相對於初始參考條件來界定降級。此外，所述方法提供還在部分負荷 條件下適用的燃料消耗量規則。燃料消耗量與輸出功率直接相關，並且因此，即使在部分負 荷條件下也提供輸出性能監視。
[0022] 作為在線燃氣渦輪性能監視系統的一部分的基於軸流式壓縮機性能規則的監視 模塊包括：
[0023] 1.軸流式壓縮機效率和流量，其是表徵燃氣渦輪中的軸流式壓縮機的性能的兩個 重要參數並且可用作降級指標。多變效率被稱為小階段效率並且表示構成階段的等熵效 率。在計算這種效率時，使用經驗相關性來計算比熱比以俘獲溫度相依性。接著針對實際 軸流式壓縮機速度和入口導葉開口校正所計算出的效率。使用熱力學模擬軟體來獲得校正 係數。監視這種效率來相對於在監視系統的第一次部署時計算出的初始效率查看降級。隨 時間監視這個值準許預測需要水洗或存在壓縮機結垢。流量與排放壓力成比例並且取決於 環境溫度和壓力。在將環境條件校正至ISO條件之後，還基於實際速度和入口導葉開口來 校正流量效率。
[0024] 2.輸出功率和熱耗率。或者從扭矩計讀取功率輸出，並且或者在不可用的情況下， 使用能量平衡來估計其。針對環境條件變化以及入口和出口壓力損耗進行校正。這些校正 因子是使用熱力學模擬來獲得的。監視在基本負荷條件下的被校正的功率或熱耗率的降 級。基於初始條件來界定降級因子，這類似於軸流式壓縮機效率的界定。
[0025] 3.燃料消耗量：儘管輸出規則在基本負荷條件下適用，但這個規則還可在基本負 荷和部分負荷條件下應用。燃料消耗量是燃料流動速率與燃料的低熱值的乘積。燃料消耗 量是ISO條件下的負荷的線性函數。測量燃料流量，將燃料流量和功率校正至ISO條件，並 且接著將所述結果與ISO下的預期燃料消耗量進行比較。這種情況下的偏差是可隨時間監 視的降級參數。如果燃料流量的可靠測量值不可用，那麼使用氣體控制閥上的堵塞條件來 計算燃料流量。
[0026] 圖1是根據本發明的示範性實施例的遠程監視與診斷系統100的示意性框圖。在 所述示範性實施例中，系統100包括遠程監視與診斷中心102。遠程監視與診斷中心102由 實體操作，例如所購買的多個設備的0ΕΜ，並且由單獨商業實體操作，例如操作實體。在示範 性實施例中，OEM和操作實體進入支持安排，藉此OEM向操作實體提供與所購買的設備相關 的服務。操作實體可在單個場地或多個場地擁有並操作所購買的設備。此外，OEM可與多 個操作實體進入支持安排，每個操作實體操作其自己的單個場地或多個場地。多個場地可 各自含有相同的單獨設備或相同的多組設備，例如設備系列。另外，至少一些設備可對於一 個場地為唯一的或對於所有場地為唯一的。
[0027] 在不範性實施例中，第一場地104包括一個或多個過程分析器106、設備監視系統 108、設備本地控制中心110和/或監視與警報面板112,其各自被配置成與相應的設備傳感 器和控制設備介接以實行相應設備的控制和操作。所述一個或多個過程分析器106、設備監 視系統108、設備本地控制中心110和/或監視與警報面板112通過網絡116以通信方式耦 合到智能監視與診斷系統114。智能監視與診斷（IMAD)系統114進一步被配置成與其它現 場系統（圖1中未示出）和場外系統（例如但不限於遠程監視與診斷中心102)通信。在 各種實施例中，IMAD 114被配置成使用例如專用網絡118、無線鏈路120和網際網路122來與 遠程監視與診斷中心102通信。
[0028] 多個其它場地（例如，第二場地124和第η個場地126)中的每一者可大致上類似 於第一場地104,但可完全類似於或可不完全類似於第一場地104。
[0029] 圖2是本地工業工廠監視與診斷系統（例如分布式控制系統（DCS) 201)的網絡架 構200的示範性實施例的框圖。工業工廠可包括多個工廠設備，例如燃氣渦輪、離心式壓縮 機、齒輪箱、發電機、泵、馬達、鼓風機和過程監視傳感器，其通過互連管路以流動連通的方 式耦合併且通過一個或多個遠程輸入/輸出（I/O)模塊以及互連電纜和/或無線通信以信 號通信的方式與DCS 201耦合。在示範性實施例中，工業工廠包括DCS 201，其包括網絡主 幹203。網絡主幹203可為由（例如）雙絞線電纜、屏蔽同軸電纜或光纖電纜製成的硬連 線數據通信路徑，或可為至少部分無線的。DCS 201還可包括處理器205,其通過網絡主幹 203以通信方式耦合到工廠設備，位於工業工廠場地或位於遠程位置。應理解，任何數目的 機器可操作性地連接到網絡主幹203。一部分機器可硬連線到網絡主幹203,並且另一部分 機器可經由無線基站207無線地耦合到主幹203,所述無線基站207以通信方式耦合到DCS 201。無線基站207可用以擴大DCS 201的有效通信範圍，例如與位於遠離工業工廠但仍互 連到工業工廠內的一個或多個系統的設備或傳感器的通信。
[0030] DCS 201可被配置成接收並顯示與多個設備相關聯的操作參數，並且產生自動控 制信號以及接收手動控制輸入以用於控制工業工廠的設備的操作。在示範性實施例中，DCS 201可包括軟體代碼片段，其被配置來控制處理器205分析在DCS 201處接收的數據，所述 數據允許對工業工廠機器進行在線監視與診斷。可從每個機器（包括燃氣渦輪、離心式壓 縮機、泵和馬達）、相關聯的過程傳感器以及本地環境傳感器（例如，包括振動、地震、溫度、 壓力、電流、電壓、環境溫度和環境溼度傳感器）收集數據。所述數據可由本地診斷模塊或 遠程輸入/輸出模塊進行預處理，或可按原始形式傳輸到DCS 201。
[0031] 本地監視與診斷系統（LMDS)213可為單獨的附加硬體裝置，例如個人計算機 (PC)，其通過網絡主幹203來與DCS 201以及其它控制系統209和數據源通信。LMDS 213 還可在DCS 201和/或一個或多個其它控制系統209上執行的軟體程序片段中體現。因 此，LMDS 213可用分布式方式進行操作，使得一部分軟體程序片段在若干個處理器上同時 執行。因而，LMDS 213可完全集成到DCS 201和其它控制系統209的操作中。LMDS 213分 析由DCS 201、數據源和其它控制系統209接收的數據以使用工業工廠的全局視圖確定所 述機器和/或採用所述機器的過程的操作健康。
[0032] 在示範性實施例中，網絡架構100包括伺服器級計算機202和一個或多個客戶端 系統203。伺服器級計算機202進一步包括資料庫伺服器206、應用程式伺服器208、網絡服 務器210、傳真伺服器212、目錄伺服器214和郵件伺服器216。伺服器206、208、210、212、 214和216中的每一者可在伺服器級計算機202上執行的軟體中體現，或伺服器206、208、 210、212、214和216的任何組合可單獨地或組合地在耦合於區域網（LAN)(未圖示）中的單 獨伺服器級計算機上體現。數據存儲單元220耦合到伺服器級計算機202。另外，工作站 222 (例如系統管理員的工作站、用戶工作站和/或監督員的工作站）耦合到網絡主幹203。 或者，工作站222使用網際網路鏈路226耦合到網絡主幹203,或通過無線連接（例如通過無 線基站207)來連接。
[0033] 每個工作站222可為具有網絡瀏覽器的個人計算機。雖然通常在工作站處執行的 功能被說明為在相應工作站222處執行，但此類功能可在耦合到網絡主幹203的許多個人 計算機中的一者處執行。工作站222被描述為僅與單獨示範性功能相關聯以有助於理解可 由能夠接入網絡主幹203的個人執行的不同類型的功能。
[0034] 伺服器級計算機202被配置成以通信方式耦合到各種個人，包括僱員228,並且耦 合到第三方，例如服務提供商230。示範性實施例中的通信被說明為使用網際網路來執行，然 而，可在其它實施例中利用任何其它廣域網（WAN)型通信，S卩，所述系統和過程不限於使用 網際網路來實施。
[0035] 在示範性實施例中，具有工作站232的任何被授權的個人能夠訪問LMDS213。至少 一個客戶端系統可包括位於遠程位置的管理者工作站234。工作站222可在具有網絡瀏覽 器的個人計算機上體現。而且，工作站222被配置成與伺服器級計算機202通信。此外，傳 真伺服器212使用電話鏈路（未圖示）與位於遠端的客戶端系統（包括客戶端系統236) 通信。傳真伺服器212被配置成還與其它客戶端系統228、230和234通信。
[0036] 如下文更詳細描述的LMDS 213的計算機化建模與分析工具可存儲在伺服器202 中並且可由任何一個客戶端系統204處的請求者訪問。在一個實施例中，客戶端系統204是 包括網絡瀏覽器的計算機，使得伺服器級計算機202能夠由客戶端系統204使用網際網路來 訪問。客戶端系統204通過許多接口互連到網際網路，所述接口包括網絡（例如區域網（LAN) 或廣域網（WAN))、撥入連接、電纜數據機和特殊高速ISDN線。客戶端系統204可為能 夠互連到網際網路的任何裝置，包括基於網絡的電話、個人數字助理（PDA)或其它基於網絡 的可連接設備。資料庫伺服器206連接到含有關於工業工廠10的信息的資料庫240,如下 文更詳細描述。在一個實施例中，集中式資料庫240存儲在伺服器級計算機202上並且可 由一個客戶端系統204處的潛在用戶通過經由一個客戶端系統204登錄到伺服器級計算機 202來訪問。在替代性實施例中，資料庫240存儲在遠離伺服器級計算機202處，並且可為 非集中式的。
[0037] 其它工業工廠系統可提供伺服器級計算機202和/或客戶端系統204能夠通過通 往網絡主幹203的獨立連接來訪問的數據。交互式電子技術手動伺服器242服務於對與每 個機器的配置相關的機器數據的請求。此類數據可包括操作能力，例如泵曲線、馬達馬力額 定值、絕緣等級和幀大小；設計參數，例如維度、轉子條或葉輪片的數目；以及機械維修歷 史，例如對機器的現場更改、調整前和調整後對準測量以及不使機器返回到其原始設計條 件的對機器實施的修理。
[0038] 可攜式振動監視器244可直接或通過計算機輸入埠（例如工作站222或客戶端 系統204中所包括的埠）間歇地耦合到LAN。通常，按某一路線收集振動數據，周期性地 (例如，每月或其它周期性）從預定的一列機器收集數據。還可結合故障排除、維修和試車 活動來收集振動數據。另外，可實時地或準實時地連續收集振動數據。此類數據可為LMDS 213的算法提供新基線。可類似地在路線基礎上或在故障排除、維修和試車活動期間收集過 程數據。此外，可實時地或準實時地連續收集某些過程數據。某些過程參數可能不會永久 地被檢測到，並且可攜式過程數據收集器245可用以收集可通過工作站222下載到DCS 201 以使得其可由LMDS 213訪問的過程參數數據。可通過多個在線監視器246將例如過程流 體成分分析物和汙染物排放分析物等其它過程參數數據提供到DCS 201。
[0039] 供應到各種機器或由發電機對工業工廠產生的電力可由與每個機器相關聯的馬 達保護繼電器248監視。通常，此類繼電器248位於遠離馬達控制中心（MCC)中的受監視 設備處或位於對機器供電的開關裝置250中。另外，對於保護繼電器248,開關裝置250還 可包括監督控制與數據採集系統（SCADA)，其向LMDS 213提供位於工業工廠處（例如，在調 車場中）的電力供應或電力遞送系統（未圖示）設備或遠程傳輸線路斷路器和線路參數。
[0040] 圖3是可與LMDS 213 (圖1所示）一起使用的示範性規則集280的框圖。規則集 280可為一個或多個自定義規則以及定義所述自定義規則的行為和狀態的一系列特性的組 合。所述規則和特性可按XML字符串的格式來捆綁和存儲，所述XML字符串可在存儲為文 件時基於25字符字母數字密鑰來加密。規則集280是包括一個或多個輸入282和一個或 多個輸出284的模塊化知識元。輸入282可為將數據從LMDS 213中的特定位置引導到規 則集280的軟體埠。舉例來說，來自泵外置振動傳感器的輸入可被傳輸到DCS 201中的 硬體輸入終端。DCS 201可在那個終端處對信號進行取樣以在其上接收所述信號。接著可 對信號進行處理並將其存儲在DCS 201能夠訪問和/或與DCS 201成一體式的存儲器中的 一個位置處。規則集280的第一輸入286可被映射到存儲器中的所述位置，使得存儲器中 的所述位置的內容作為輸入對於規則集280可用。類似地，輸出288可被映射到DCS 201 能夠訪問的存儲器中的另一位置或映射到另一存儲器，使得存儲器中的所述位置含有規則 集280的輸出288。
[0041] 在示範性實施例中，規則集280包括與同在工業工廠（例如，天然氣回注工廠、液 體天然氣（LNG)工廠、發電廠、精煉廠和化學處理設施）中操作的設備相關聯的特定問題的 監視和診斷相關的一個或多個規則。雖然按照與工業工廠一起使用來描述規則集280,但可 恰當地構造規則集280來俘獲任何知識並且用於在任何領域中確定解決方案。舉例來說， 規則集280可含有與經濟行為、金融活動、天氣現象和設計過程有關的知識。規則集280可 接著用以在這些領域中確定問題的解決方案。規則集280包括來自一個或多個來源的知 識，使得所述知識被傳輸到應用規則集280的任何系統。以將輸出284與輸入282相關的 規則的形式俘獲知識，使得輸入282和輸出284的規範允許將規則集280應用於LMDS213。 規則集280可僅包括特定針對於特定工廠資產的規則，並且可僅針對於與那個特定工廠資 產相關聯的一個可能問題。舉例來說，規則集280可僅包括適用於馬達或馬達/泵組合的 規則。規則集280可僅包括使用振動數據確定馬達/泵組合的健康的規則。規則集280還 可包括使用一套診斷工具確定馬達/泵組合的健康的規則，除了振動分析技術之外，所述 診斷工具還可包括（例如）用於馬達/泵組合的性能計算工具和/或金融計算工具。
[0042] 在操作中，在軟體開發工具中創建規則集280,所述軟體開發工具向用戶提示輸入 282與輸出284之間的關係。輸入282可接收表示（例如）數位訊號、模擬信號、波形、經處 理信號、手動輸入和/或配置參數以及來自其它規則集的輸出的數據。規則集280內的規 則可包括邏輯規則、數值算法、波形和信號處理技術應用、專家系統和人工智慧算法、統計 工具和可使輸出284與輸入282相關的任何其它表達式。輸出284可被映射到存儲器中的 被保留並配置來接收每個輸出284的相應位置。LMDS 213和DCS 201可接著使用存儲器中 的所述位置來完成LMDS 213和DCS 201可被編程來執行的任何監視和/或控制功能。規 則集280的規則獨立於LMDS 213和DCS 201來進行操作，但可直接地或通過居間裝置間接 地將輸入282供應到規則集280以及將輸出284供應到規則集280。
[0043] 在創建規則集280期間，所述領域中的人類專家通過編程一個或多個規則來使用 開發工具公布特定針對於特定資產的領域的知識。通過產生輸出284與輸入282之間的關 系的表達式來創建所述規則。可使用圖形方法從操作數庫中選擇操作數，例如在構建到開 發工具中的圖形用戶接口上使用拖放。可從屏幕顯示（未圖示）的庫部分中選擇操作數的 圖形表示，並且將其拖放到規則創建部分中。以邏輯顯示型式布置輸入282與操作數之間 的關係，並且在合適時基於所選擇的特定操作數和特定數個輸入282來向用戶提示值，例 如常數。由於創建了俘獲專家的知識所需要的許多規則。因而，規則集280可基於客戶需 求和規則集280的特定領域中的技術狀態來包括一組穩健的診斷和/或監視規則或一組相 對較不穩健的診斷和/或監視規則。開發工具提供用於在開發期間測試規則集280的資源 來確保輸入282的各種組合和值在輸出284處產生預期輸出。
[0044] 如下文所述，定義規則集來評估軸流式壓縮機效率、軸流式壓縮機效率流量、燃氣 渦輪功率輸出和燃氣渦輪熱耗率的性能。確定中所使用的測量包括環境溫度和壓力、GT軸 流式壓縮機入口溫度和壓力、GT軸流式壓縮機排氣溫度和壓力、GT入口損耗、GT軸流式壓 縮機速度（TNH)和GT動力渦輪速度（TNL)、功率輸出（來自扭矩計或從動壓縮機熱力學平 衡）以及燃料流量和燃料成分。
[0045] 圖4是根據本公開的示範性實施例的確定軸流式壓縮機效率和隨時間的性能降 級的方法400的流程圖。在示範性實施例中，方法400包括確定燃氣渦輪處於穩定狀態402 並且入口導葉位置大於55%打開404。從監視系統讀取406溫度T2和T3。給定測得T 3， 評估408環境校正Τ3μ"為：
[0046] T3corr = T3+fT3(Τ2)，其中
[0047] fT3 (Τ2)是基於環境溫度的校正，被定義410為：
[0048]

【權利要求】
1. 一種用於監視並診斷燃氣渦輪的輸出中的異常的計算機實施方法，所述方法是使用 耦合到用戶接口的計算機裝置和存儲器裝置來實施的，所述方法包括： 在所述存儲器裝置中存儲多個規則集，所述規則集與所述燃氣渦輪的所述輸出相關， 所述規則集包括表達為實時數據輸出相對於實時數據輸入的關係表達式的至少一個規則， 所述關係表達式特定針對於所述燃氣渦輪的壓縮機的性能、所述燃氣渦輪的功率輸出、所 述燃氣渦輪的熱耗率和所述燃氣渦輪的燃料消耗量中的至少一者； 從與所述燃氣渦輪相關聯的條件監視系統接收實時和歷史數據輸入，所述數據輸入與 影響所述壓縮機的所述性能、所述功率輸出、所述熱耗率和所述燃料消耗量中的至少一者 的參數相關； 確定所述壓縮機的所述性能、所述功率輸出、所述熱耗率和所述燃料消耗量中的至少 一者的初始值； 周期性地確定所述壓縮機的所述性能、所述功率輸出、所述熱耗率和所述燃料消耗量 中的至少一者的當前值； 將所述所確定的初始值與所述當前值中的相應值進行比較； 基於所述比較來確定所述壓縮機的所述性能、所述功率輸出、所述熱耗率和所述燃料 消耗量中的所述至少一者隨時間的降級；以及 向所述燃氣渦輪的操作者推薦一組校正性動作來校正所述降級。
2. 根據權利要求1所述的方法，其進一步包括使用溫度相依性比熱比確定軸流式壓縮 機效率。
3. 根據權利要求1所述的方法，其進一步包括針對所述軸流式壓縮機的實際速度和入 口導葉的實際開口校正所述所確定的效率。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中確定所述功率輸出的值包括以下至少一者：從扭 矩計接收功率輸出信號；以及使用能量平衡算法確定所述功率輸出以產生計算功率輸出信 號。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中確定所述燃料消耗量的值包括在全負荷和部分負 荷中的至少一者下確定所述燃料消耗量的值。
6. -種用於包括成流體連通的軸流式壓縮機和低壓渦輪的燃氣渦輪的燃氣渦輪監視 與診斷系統，所述系統包括燃氣渦輪性能規則集，所述規則集包括實時數據輸出相對於所 述燃氣渦輪的壓縮機的性能、所述燃氣渦輪的功率輸出、所述燃氣渦輪的熱耗率和所述燃 氣渦輪的燃料消耗量中的至少一者的關係表達式。
7. 根據權利要求6所述的系統，其中所述規則集被配置來： 從與所述燃氣渦輪相關聯的條件監視系統接收實時和歷史數據輸入，所述數據輸入與 影響所述壓縮機的所述性能、所述功率輸出、所述熱耗率和所述燃料消耗量中的至少一者 的參數相關；以及 確定所述壓縮機的所述性能、所述功率輸出、所述熱耗率和所述燃料消耗量中的至少 一者的初始值； 周期性地確定所述壓縮機的所述性能、所述功率輸出、所述熱耗率和所述燃料消耗量 中的至少一者的當前值； 將所述所確定的初始值與所述當前值中的相應值進行比較； 基於所述比較來確定所述壓縮機的所述性能、所述功率輸出、所述熱耗率和所述燃料 消耗量中的所述至少一者隨時間的降級； 向所述燃氣渦輪的操作者推薦一組校正性動作來校正所述降級。
8. 根據權利要求6所述的系統，其中所述規則集被配置來使用所述歷史數據輸入中的 至少一者和熱力學模擬算法檢驗提供所述實時數據輸入的傳感器的可操作性。
9. 根據權利要求6所述的系統，其中所述規則集被配置來使用溫度相依性比熱比確定 軸流式壓縮機效率。
10. 根據權利要求6所述的系統，其中所述規則集被配置來使用經驗相關性確定估計 所述比時所處的溫度。
【文檔編號】G05B23/02GK104272207SQ201380012061
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年3月1日 優先權日:2012年3月1日
【發明者】E.A.法倫, A.A.哈利迪, A.薩拉瓦納普裡延, M.皮裡, O.N.阿舒爾 申請人:諾沃皮尼奧內股份有限公司