[發明專利]實時檢測燃氣輪機或飛機發動機葉片問題的系統和方法

無效

• 申請號: 200910004598.0
• 申請日: 2009-03-06
• 公開（公告）號: CN101526424A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: V·B·賈穆;S·賴;S·巴拉蘇布拉馬尼安;M·K·查蒂;O·韋拉甘杜拉;N·V·尼爾馬蘭
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00;G01M19/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張曉冬;王忠忠

技術領域

[0001]本發明總體上涉及燃氣輪機(gas?turbine)和飛機發動機，并特別涉及用于實時檢測燃氣輪機葉片(blade)和飛機發動機問題的方法和系統。

背景技術

[0002]燃氣渦輪發動機運行在相對高的溫度下。這樣的發動機的性能(capacity)在很大程度上受渦輪葉片材料承受熱應力的能力的限制，所述熱應力出現(develop)在這樣的相對高的工作溫度下。在工業燃氣渦輪發動機中，由于渦輪葉片尺寸相對大的原因，此問題尤為嚴重。

[0003]空心對流冷卻渦輪葉片頻繁地被用來適應較高工作溫度和增加發動機效能，且又不會導致葉片故障。這樣的葉片通常都帶有提供流動通道(flow?passage)的內部通路(passageway)，以確保高效冷卻，其中，葉片的所有部分都可以保持在相對均勻的溫度。

[0004]燃氣輪機葉片(bucket)上的熱障涂層(thermal?barrier?coating)可保護葉片基材(base?material)免受非常高的溫度，由于渦輪熱氣路(hotgas?path)中的高溫擴展氣體的原因葉片會經受非常高的溫度。由于渦輪的熱氣路中的嚴酷的環境，葉片會經受各種故障，諸如渦輪葉片前緣和后緣上的熱障涂層散裂裂紋(spallation?crack)以及平臺裂縫等。其它不希望的葉片故障包括-但不限于-冷卻通道堵塞。如果這些故障模式造成諸如葉片斷裂之類的災難性故障，則這些故障模式都有可能致使非計劃性維修。另外，它們還可能由于損失不再可修復的故障部分的原因而致使相當大損害。由于裝置不能提供動力而造成的間接損害和收入損失對動力裝置運營商(power?plant?operator)來講是相當大的。

[0005]鑒于如上情況，提供一種用來實現可靠地實時檢測燃氣輪機葉片和飛機發動機問題的系統和方法既是有利的又是有益的。

發明內容

[0006]簡而言之，根據一個實施例，燃氣輪機或飛機發動機葉片故障模式檢測系統被配置成用來標識所測相對或絕對葉片溫度和基線溫度之間的變化。

[0007]根據另一實施例，用于檢測燃氣輪機或飛機發動機葉片故障模式的系統包括：

第一高溫計和至少一個現場監測器，其一起被配置成用來生成燃氣輪機或飛機發動機運行參數；

第一基于模型的濾波器，被配置成基于運行參數變化減少高溫計信號變化，以及從其生成第一經修正的高溫計信號；

第一基于物理學的信號處理器，被配置成響應于所述經修正的高溫計信號生成標準化燃氣輪機或飛機發動機葉片的溫度特征；

葉片故障模式特征數據庫；以及

第一比較器，被配置成將所述標準化燃氣輪機或飛機發動機葉片溫度特征與該數據庫內的葉片故障模式特征數據進行比較，以標識與故障葉片相關聯的故障模式。

[0008]根據再一實施例，用于檢測燃氣輪機或飛機發動機葉片故障模式的方法包括：

經由高溫計和至少一個現場監測器來實時監測燃氣輪機或飛機發動機運行參數；

根據運行參數的變化對高溫計信號進行濾波，并從其生成經修正的高溫計信號；

響應于該經修正的高溫計信號，生成標準化燃氣輪機或飛機發動機葉片溫度特征；

離線生成葉片故障模式特征數據庫；

將該標準化燃氣輪機或飛機發動機葉片溫度特征與該數據庫內的葉片故障模式特征數據進行比較，以標識與故障葉片相關聯的故障模式。

附圖說明

[0009]當參照附圖閱讀如下詳細說明時，將更好理解本發明的上述及其它特征、方面和優點，附圖中的相同字符代表相同部分，其中：

[0010]圖1為根據一個實施例的實時檢測燃氣輪機或飛機發動機葉片問題的方法和系統的圖；

[0011]圖2為圖示根據本發明另一方面的檢測燃氣輪機或飛機發動機葉片問題的方法和系統的示意圖；

[0012]圖3為圖示原始運行數據變化較大的示意圖，所示數據通常與燃氣輪機或飛機發動機實時運行高溫計(pyrometer)信號相關聯；

[0013]圖4為圖示圖3中所描繪的原始數據的示意圖，該數據已由圖1所示監測系統進行了修正；

[0014]圖5為圖示燃氣輪機或飛機發動機高溫計測量值的示意圖，該測量值與由圖1所示監測系統實時生成的多個葉片相關聯。