專利名稱：用于監(jiān)測(cè)翼型的健康的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)的實(shí)施例大體上涉及用于監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子葉片或翼型的健康的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)子葉片或翼型在具有包括軸向式壓縮機(jī)、渦輪機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪機(jī)組或其類似物的若干示例的許多裝置中起決定性作用。例如，軸向式壓縮機(jī)具有一系列級(jí)，其中每個(gè)級(jí)包括后跟一排靜葉片或靜翼型的一排轉(zhuǎn)子葉片或翼型。因此，每個(gè)級(jí)包括一對(duì)轉(zhuǎn)子葉片或翼型和靜翼型。典型地，這些轉(zhuǎn)子葉片或翼型增加通過(guò)入口進(jìn)入軸向式壓縮機(jī)的流體的動(dòng)能。 該動(dòng)能的某部分由于相對(duì)速度中的減小轉(zhuǎn)變成壓力能，并且該動(dòng)能的剩余部分由于流體的絕對(duì)速度中的減小轉(zhuǎn)變成壓力。因此，這些轉(zhuǎn)子葉片或翼型和靜翼型對(duì)于增加流體的壓力起決定性作用。此外，轉(zhuǎn)子葉片或翼型和靜翼型由于包括翼型的軸向式壓縮機(jī)的廣泛和各種各樣應(yīng)用是必不可少的。例如軸向式壓縮機(jī)可在許多裝置中使用，例如陸上燃?xì)鉁u輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、高速船用發(fā)動(dòng)機(jī)、小型發(fā)電站或其類似物等。另外，軸向式壓縮機(jī)可在各種各樣的應(yīng)用中使用，例如大容積空氣分離設(shè)備、高爐鼓風(fēng)、流體催化裂化空氣、丙烷脫氫或其類似物寸。翼型在影響翼型健康的例如高速、流體負(fù)荷和溫度等極端和變化的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下運(yùn)轉(zhuǎn)很長(zhǎng)時(shí)間。除這些極端和變化的狀況外，某些其他因素引起翼型上的疲勞和應(yīng)力。例如這些因素可包括在瞬時(shí)事件期間的離心力、流體力、熱負(fù)荷，由于例如旋轉(zhuǎn)失速等非同步振動(dòng)引起的負(fù)荷，以及由于同步共振引起的循環(huán)負(fù)荷。這些因素的長(zhǎng)時(shí)間影響引起翼型中的缺陷和裂紋。這些裂紋中的一個(gè)或多個(gè)可隨時(shí)間變寬而引起翼型或翼型的一部分的解離。 該翼型的解離對(duì)于包括翼型的裝置可是有危險(xiǎn)的，并且從而可引起巨大的金錢損失。另外， 它對(duì)于該裝置附近的人可是不安全和可怕的。因此，開(kāi)發(fā)可實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)翼型的健康的方法和系統(tǒng)是高度可取的。更具體地，開(kāi)發(fā)可實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)裂紋或斷裂的系統(tǒng)和方法是可取的。

發(fā)明內(nèi)容
簡(jiǎn)潔地根據(jù)實(shí)施例的一個(gè)方面，呈現(xiàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于裝置中的多個(gè)葉片的到達(dá)時(shí)間(TOA)數(shù)據(jù)；以及中央處理子系統(tǒng)，其利用該TOA數(shù)據(jù)確定該多個(gè)葉片中的每個(gè)的特征，并且基于這些確定的特征評(píng)估該多個(gè)葉片中的每個(gè)的健康。根據(jù)實(shí)施例的方面，呈現(xiàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括多個(gè)裝置，其中該多個(gè)裝置中的每個(gè)包括多個(gè)葉片；多個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于該多個(gè)裝置的每個(gè)中的該多個(gè)葉片的到達(dá)時(shí)間(TOA)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括中央處理子系統(tǒng)，其利用該TOA數(shù)據(jù)確定該多個(gè)葉片中的每個(gè)的特征，基于這些確定的特征評(píng)估該多個(gè)葉片中的每個(gè)的健康來(lái)產(chǎn)生健康評(píng)估結(jié)果；以及用于顯示該多個(gè)葉片的這些特征和這些健康評(píng)估結(jié)果的web服務(wù)器。
根據(jù)本技術(shù)的方面，呈現(xiàn)方法。該方法包括用于監(jiān)測(cè)裝置中的多個(gè)葉片的健康的方法。該方法包括步驟產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于裝置中的該多個(gè)葉片中的每個(gè)的到達(dá)時(shí)間(TOA)數(shù)據(jù)， 利用該TOA數(shù)據(jù)確定該多個(gè)葉片中的每個(gè)的特征，以及基于這些確定的特征評(píng)估該多個(gè)葉片中的每個(gè)的健康。


當(dāng)下列詳細(xì)說(shuō)明參照附圖(其中類似的符號(hào)在整個(gè)附圖中表示類似的部件)閱讀時(shí)，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)勢(shì)將變得更好理解，其中圖1是根據(jù)本系統(tǒng)的實(shí)施例的葉片健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示范性圖解圖示；圖2是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)一個(gè)或多個(gè)裝置來(lái)評(píng)估這些裝置的每個(gè)中的一個(gè)或多個(gè)葉片的健康的示范性流程圖；圖3是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的表示用于確定葉片的靜撓度的示范性方法的流程圖；圖4是根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)實(shí)施例的表示用于確定葉片的靜撓度的示范性方法的流程圖；圖5是根據(jù)本技術(shù)的再另一個(gè)實(shí)施例的表示用于確定葉片的靜撓度的示范性方法的流程圖；以及圖6是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的表示用于確定對(duì)應(yīng)于葉片的整位偏移的方法中的步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式如下文詳細(xì)論述的，本系統(tǒng)和技術(shù)的實(shí)施例監(jiān)測(cè)一個(gè)或多個(gè)裝置來(lái)評(píng)估這些裝置的每個(gè)中的一個(gè)或多個(gè)葉片的健康。本系統(tǒng)的實(shí)施例提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)這些裝置的中央處理子系統(tǒng)，其中這些裝置可位于不同的遙遠(yuǎn)位點(diǎn)。通過(guò)示例，這些裝置可包括渦輪機(jī)組、燃?xì)鉁u輪機(jī)、壓縮機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、高速船用發(fā)動(dòng)機(jī)、小型發(fā)電站或其類似物。更具體地，本系統(tǒng)和技術(shù)確定葉片的一個(gè)或多個(gè)特征來(lái)評(píng)估葉片的健康。如本文使用的，術(shù)語(yǔ)“特征”可用于指可用于確定葉片的健康的一個(gè)或多個(gè)葉片的特性。這些特征例如可包括靜撓度、動(dòng)撓度、葉片間隙、共振頻率中的變化、葉片的整位或其類似的。在下文中，術(shù)語(yǔ)“葉片，，和“翼型，，將可交換地使用。如本文使用的，術(shù)語(yǔ)“靜撓度”用于指葉片的原始或預(yù)期位置中從該葉片的預(yù)期或原始位置的固定變化。同樣，術(shù)語(yǔ)“動(dòng)撓度”在本文中用于指葉片在該葉片的平均或原始位置上的振動(dòng)的振幅。此外，如本文使用的，術(shù)語(yǔ)“共振頻率”可用于指匹配葉片的自然振動(dòng)頻率的葉片的振蕩頻率。另外，術(shù)語(yǔ)“葉片的整位”在本文中用于指葉片在不同于該葉片在接頭(例如燕尾接頭等)中的原始或預(yù)期位置的位置的鎖定。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，葉片在參考位置的到達(dá)時(shí)間(TOA)由于這些葉片中的一個(gè)或多個(gè)缺陷或裂紋可不同于預(yù)期Τ0Α。因此，這些葉片的TOA中的變化可用于確定特征中的一個(gè)或多個(gè)。如本文使用的，術(shù)語(yǔ)“預(yù)期Τ0Α”可用于指當(dāng)葉片中沒(méi)有缺陷或裂紋并且葉片工作在理想情況，負(fù)荷狀況是最佳的并且葉片中的振動(dòng)是最小的時(shí)葉片在參考位置的Τ0Α。在下文中，為了容易理解，單詞“Τ0Α”和術(shù)語(yǔ)“實(shí)際Τ0Α”將可交換地使用。然而，除葉片中的缺陷或裂紋之外，TOA還可由于葉片的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)和整位而改變。該運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)例如可包括入口導(dǎo)向葉(IGV)角度、負(fù)荷變化、異步振動(dòng)、同步振動(dòng)、 速度的變化、速度、質(zhì)量流量、排氣壓力或其類似的。因此，由于葉片的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)和整位的影響，基于葉片的實(shí)際TOA中的變化確定的特征可不是準(zhǔn)確的。因此，排除葉片的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)和整位對(duì)用于確定準(zhǔn)確靜撓度(在下文中，“靜撓度”)的實(shí)際TOA的影響是決定性的。本技術(shù)的某些實(shí)施例從葉片的實(shí)際TOA排除葉片的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)和整位的影響來(lái)確定特征。本技術(shù)的某些其他實(shí)施例規(guī)格化或補(bǔ)償運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)際TOA的影響。圖1是示范性轉(zhuǎn)子葉片健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)10的圖解圖示。該系統(tǒng)10監(jiān)測(cè)一個(gè)或多個(gè)裝置12、14來(lái)評(píng)估在裝置12、14中的一個(gè)或多個(gè)葉片16、18的健康、裝置12、14例如可是渦輪機(jī)組、燃?xì)鉁u輪機(jī)、軸向壓縮機(jī)或其類似物?？勺⒁獾窖b置12、14可位于不同的遙遠(yuǎn)位點(diǎn)。如在目前設(shè)想的配置中示出的，裝置12包括一個(gè)或多個(gè)葉片16并且裝置14包括一個(gè)或多個(gè)葉片18。此外，如在圖1中示出的，系統(tǒng)10包括一個(gè)或多個(gè)傳感器20、22、對(duì)、26，其感測(cè)葉片16、18到達(dá)相應(yīng)參考點(diǎn)來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)葉片通過(guò)信號(hào)(BPS)28、30。在目前設(shè)想的配置中，傳感器20、22感測(cè)葉片16到達(dá)相應(yīng)參考點(diǎn)來(lái)產(chǎn)生BPS信號(hào)28。相似地，傳感器MJ6感測(cè)葉片18到達(dá)相應(yīng)參考點(diǎn)來(lái)產(chǎn)生BPS信號(hào)30。參考點(diǎn)例如可在傳感器20、22、MJ6下面或其附近。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器20、22、24J6可感測(cè)葉片16、18中的每個(gè)的前緣的到達(dá)來(lái)產(chǎn)生BPS信號(hào)觀、30。在另一個(gè)實(shí)施例中，傳感器20、22、M、26可感測(cè)葉片16、18中的每個(gè)的后緣的到達(dá)來(lái)產(chǎn)生BPS信號(hào)觀、30。在再另一個(gè)實(shí)施例中，傳感器20可感測(cè)葉片16 的每個(gè)的前緣的到達(dá)并且傳感器22可感測(cè)葉片16的每個(gè)的后緣的到達(dá)，或反之亦然。相似地，傳感器M可感測(cè)葉片18的每個(gè)的前緣的到達(dá)并且傳感器沈可感測(cè)葉片18的每個(gè)的后緣的到達(dá)，或反之亦然。傳感器20、22、MJ6例如可鄰近相應(yīng)葉片16、18安裝在靜止物體上在使得可高效地感測(cè)葉片16、18中的每個(gè)的到達(dá)的位置中。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器20、22、M、26中的至少一個(gè)安裝在一個(gè)或多個(gè)葉片16、18的外殼(沒(méi)有示出)上。通過(guò)非限制性示例，傳感器20、22、MJ6可以是磁性傳感器、電容傳感器、渦流傳感器或其類似物。繼BPS信號(hào)沘、30由傳感器20、22、24、洸產(chǎn)生之后，BPS信號(hào)沘、30可傳送到相應(yīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)32、34。更具體地，傳感器20、22將BPS信號(hào)28傳送到DAQ_132并且傳感器MJ6將BPS信號(hào)30傳送到DAQ_234。如在圖1中示出的，傳感器20、22通信耦合于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAQ_1)32，并且傳感器MJ6通信耦合于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAQJ) ；34。DAQ_132 和DAQ_234利用相應(yīng)BPS信號(hào)28,30確定相應(yīng)葉片16、18的到達(dá)時(shí)間(TOA)。更具體地， DAQ_132利用BPS信號(hào)28確定葉片16的Τ0Α,并且DAQ_2利用BPS信號(hào)30確定葉片18的 Τ0Α。在下文中，術(shù)語(yǔ)“Τ0Α”和“實(shí)際Τ0Α”將可交換地使用。可注意到盡管在目前設(shè)想配置中，傳感器20、22、對(duì)、沈中沒(méi)有一個(gè)顯示作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)32、34的部件，然而，傳感器20、 22,24,26中的每個(gè)可是相應(yīng)DAQ32、34的部件?？勺⒁獾紻AQ_132和DAQ_2!34可位于互相不同的遙遠(yuǎn)位點(diǎn)。此外，DAQ_132和DAQ_2;34利用葉片16、18的實(shí)際TOA產(chǎn)生TOA數(shù)據(jù)36。TOA數(shù)據(jù) 36例如可包括間隙數(shù)據(jù)、傳感器20,22,24,26的身份、葉片16、18的身份、裝置12、14的身份、葉片16、18的實(shí)際Τ0Α、指示傳感器是前緣還是后緣傳感器的傳感器類別或其類似的。通過(guò)非限制性示例，由系統(tǒng)A的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)產(chǎn)生的示范性TOA數(shù)據(jù)可表示為在下列表
格1中示出的
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)(10)，其包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(32、34)，其產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于裝置(12、14)中的多個(gè)葉片(16、18)的到達(dá)時(shí)間 TOA數(shù)據(jù)；中央處理子系統(tǒng)(42)，其利用所述TOA數(shù)據(jù)確定所述多個(gè)葉片(16、18)中的每個(gè)的特征；以及基于所確定的特征評(píng)估(126)所述多個(gè)葉片(16、18)中的每個(gè)的健康。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括傳感器00、22、24、沈)，其通過(guò)感測(cè)所述多個(gè)葉片(16、18)的每個(gè)到達(dá)相應(yīng)參考點(diǎn)來(lái)產(chǎn)生葉片通過(guò)信號(hào)BPS (洲、30)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(32、34)利用所述BPS信號(hào)08、 30)確定所述TOA數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述TOA數(shù)據(jù)包括下列中的至少一個(gè)間隙數(shù)據(jù)、所述傳感器O0、22、24J6)的身份；所述多個(gè)葉片(16、18)中的每個(gè)的身份、所述裝置(12、 14)的身份；與所述多個(gè)葉片(16、18)中的每個(gè)關(guān)聯(lián)的實(shí)際到達(dá)時(shí)間Τ0Α，以及指示所述傳感器(20、22、M、26)是前緣還是后緣傳感器的所述傳感器O0、22、24J6)的類別。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述特征包括下列中的至少一個(gè)靜撓度、動(dòng)撓度、 共振頻率中的變化和葉片的整位。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于收集所述裝置(12、14)的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)機(jī)OSM (38)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)包括下列中的至少一個(gè)入口導(dǎo)向葉 IGV角度、入口溫度CTIM、與所述裝置關(guān)聯(lián)的負(fù)荷DWATT、與所述裝置關(guān)聯(lián)的質(zhì)量流量和所述裝置的排氣壓力。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述中央處理子系統(tǒng)02)在基于與所述運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的影響來(lái)調(diào)節(jié)所述TOA數(shù)據(jù)中的實(shí)際到達(dá)時(shí)間后確定所述多個(gè)葉片(16、18)中的每個(gè)的特征。
9.一種用于監(jiān)測(cè)裝置(12、14)中的多個(gè)葉片(16、18)的健康的方法，其包括產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于裝置(12、14)中的所述多個(gè)葉片(16、18)中的每個(gè)的到達(dá)時(shí)間TOA數(shù)據(jù)； 利用所述TOA數(shù)據(jù)確定所述多個(gè)葉片(16、18)中的每個(gè)的特征；以及基于所確定的特征評(píng)估所述多個(gè)葉片(16、18)中的每個(gè)的健康。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中產(chǎn)生所述TOA數(shù)據(jù)包括 由傳感器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)葉片的葉片通過(guò)信號(hào)BPS ； 從所述傳感器(20,22,24,26)接收所述BPS信號(hào)(28,30)；利用所述BPS信號(hào)(觀、30)確定所述多個(gè)葉片的實(shí)際Τ0Α;以及利用所述BPS信號(hào)(觀、30)產(chǎn)生所述到達(dá)時(shí)間TOA數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)翼型的健康的系統(tǒng)和方法。呈現(xiàn)一種系統(tǒng)(10)。該系統(tǒng)(10)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(32、34)，其產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于裝置(12、14)中的多個(gè)葉片(16、18)的到達(dá)時(shí)間TOA數(shù)據(jù)；中央處理子系統(tǒng)(42)，其利用該TOA數(shù)據(jù)確定該多個(gè)葉片(16、18)中的每個(gè)的特征，并且基于這些確定的特征評(píng)估該多個(gè)葉片(16、18)中的每個(gè)的健康。
文檔編號(hào)G01M13/00GK102384843SQ201110268759
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者A·K·貝赫拉, A·巴塔查里亞, M·S·巴拉蘇布拉馬尼亞姆, N·奈塔尼, R·S·普拉布, V·B·賈穆, V·V·巴達(dá)米, V·拉亞戈帕蘭 申請(qǐng)人:通用電氣公司