[發(fā)明專利]使用燃燒動(dòng)態(tài)的燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒器健康和性能監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210220603.3
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN102998123B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K.K.辛赫;韓飛;D.N.巴特;S.斯里尼瓦桑;普利塞姆;Q.張;K.K.文卡特桑;C.L.范德沃爾特
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): G01M15/14
• 分類號(hào): G01M15/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 嚴(yán)志軍,譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更特定而言，涉及用于使用在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間觀測的燃燒動(dòng)態(tài)(combustion dynamics)數(shù)據(jù)來監(jiān)測燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的健康和性能的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

在串行流布置中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常包括：高壓壓縮機(jī)，用于壓縮流過發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣；燃燒器，燃料在燃燒器中與壓縮空氣混合并點(diǎn)燃而形成高溫氣流；以及高壓渦輪機(jī)。高壓壓縮機(jī)、燃燒器和高壓渦輪機(jī)有時(shí)統(tǒng)稱為核心發(fā)動(dòng)機(jī)。至少一些已知的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)還包括用于將壓縮空氣供應(yīng)至高壓壓縮機(jī)的低壓壓縮機(jī)或增壓器。

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)在包括飛行器、發(fā)電和船舶應(yīng)用的許多應(yīng)用中使用。當(dāng)然，所期望的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性因應(yīng)用不同而不同。

燃?xì)鉁u輪機(jī)操作者一直試圖評估燃?xì)鉁u輪機(jī)的當(dāng)前狀況和剩余壽命。由于其較低的設(shè)計(jì)壽命，燃?xì)鉁u輪機(jī)中的燃燒器往往在確定檢修所需的停機(jī)時(shí)間或在由于故障而引起計(jì)劃外停機(jī)方面是至關(guān)重要的。

鑒于上述情況，需要用于離線及在線監(jiān)測燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器的健康和性能的系統(tǒng)和方法，以協(xié)助操作者避免計(jì)劃外停機(jī)或幫助在高峰需求附近制定燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的停機(jī)計(jì)劃。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器健康和性能監(jiān)測系統(tǒng)(CHPMS)包括：

實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析數(shù)據(jù)處理模塊(RMAM)，其與一個(gè)或更多對應(yīng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制器及對應(yīng)傳感器和現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)及對應(yīng)傳感器電通信，并且被配置成接收來自所述一個(gè)或更多對應(yīng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制器及對應(yīng)傳感器和所述現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)及對應(yīng)傳感器的實(shí)時(shí)燃?xì)鉁u輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)燃燒動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；

頻譜和小波分析(SWA)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其與RMAM電通信且被配置成接收來自RMAM的時(shí)域燃燒動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)并評價(jià)該時(shí)域燃燒動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)以確定高振幅信號(hào)特性及對應(yīng)的圖譜和趨勢，并且還被配置成將燃燒動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻域數(shù)據(jù)；

早期檢測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(EDS)，其與RMAM電通信且被配置成接收來自RMAM的時(shí)域燃燒動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)并評價(jià)該燃燒動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)以確定具有在不遠(yuǎn)的將來增長的可能性的低振幅圖譜和趨勢；

基于物理的預(yù)測工具(PBPT)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其與RMAM通信且被配置成接收來自RMAM的實(shí)時(shí)燃?xì)鉁u輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況數(shù)據(jù)并評價(jià)該運(yùn)轉(zhuǎn)狀況數(shù)據(jù)及據(jù)此預(yù)測燃燒動(dòng)態(tài)，并且還被配置成將預(yù)測的燃燒動(dòng)態(tài)與由SWA數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和EDS生成的實(shí)時(shí)燃燒動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)相比較，以確定不能通過僅由運(yùn)轉(zhuǎn)狀況引起的變化來解釋的特征和振幅；

歷史數(shù)據(jù)和故障分析數(shù)據(jù)庫(HDFAD)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；

機(jī)器歷史分析(MHA)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其與RMAM、PBPAT以及HDFAD電通信，其中MHA被配置成存儲(chǔ)經(jīng)由PBPT生成的數(shù)據(jù)，并且還被配置成：評價(jià)存儲(chǔ)的PBPT數(shù)據(jù)以確定圖譜和趨勢，并且將根據(jù)所存儲(chǔ)的PBPT數(shù)據(jù)確定的圖譜和趨勢與存儲(chǔ)在HDFAD數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的歷史數(shù)據(jù)相比較，以生成當(dāng)前燃燒器狀況數(shù)據(jù)，并且確定任何趨勢先例的存在情況及將這種存在情況傳達(dá)給PBPT，使得PBPT起作用而確定新趨勢的潛在起因，并且基于由MHA確定的歷史趨勢而提供剩余壽命評估數(shù)據(jù)；以及

自我評估和改進(jìn)(SAIM)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其與RMAM電通信，其中，實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析數(shù)據(jù)處理模塊不斷地比較預(yù)測動(dòng)態(tài)中的壽命評估數(shù)據(jù)和所得趨勢與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和趨勢而確定差異，該差異被傳達(dá)到SAIM數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，使得SAIM數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析該差異并生成由RMAM傳達(dá)到對應(yīng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)監(jiān)測器和控制器的所得燃燒器健康、性能和壽命評估數(shù)據(jù)。

根據(jù)另一實(shí)施例，燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器健康和性能監(jiān)測系統(tǒng)(CHPMS)包括：

實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析數(shù)據(jù)處理模塊(RMAM)，其與對應(yīng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制器和對應(yīng)的現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)中的至少一個(gè)電通信且被配置成接收來自所述對應(yīng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)控制器和所述對應(yīng)的現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)中的至少一個(gè)的實(shí)時(shí)燃燒動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；

基于物理的預(yù)測工具(PBPT)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其與RMAM通信且被配置成接收來自RMAM的實(shí)時(shí)燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)并評價(jià)該燃燒動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及據(jù)此生成頻譜特征趨勢數(shù)據(jù)；

歷史現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)處理模塊，其與RMAM通信且被配置成基于歷史現(xiàn)場燃燒器數(shù)據(jù)生成觀測行為燃燒器數(shù)據(jù)，其中RMAM還被配置成將頻譜特征趨勢數(shù)據(jù)與觀測行為燃燒器數(shù)據(jù)相比較，以確定燃燒器健康是良好的還是正在惡化并據(jù)此生成判定數(shù)據(jù)；以及

操作者監(jiān)測系統(tǒng)，其與RMAM通信且被配置成接收并向系統(tǒng)操作者顯示由RMAM生成的判定數(shù)據(jù)。

根據(jù)又一實(shí)施例，一種確定燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器健康的方法包括：