[發明專利]用于個性化的設備退化預測的基于模型的途徑

無效

• 申請號: 201210255061.3
• 申請日: 2012-07-23
• 公開（公告）號: CN102889992A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: M.C.馬扎羅;M.W.阿哈米;J.P.C.瓦爾多維諾斯;A.K.潘迪;A.塔盧達;A.E.特雷霍;J.V.佩斯
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

技術領域

本文所公開的主題大體上涉及燃氣渦輪發動機，并且更具體地涉及一種用于使用個性化的基于模型的途徑來預測發動機退化的系統及方法。

背景技術

在燃氣渦輪發動機操作時，發動機的效率和性能可隨時間變化而衰退。性能上的這種退化可由于各種因素造成，諸如發動機磨損或發動機構件損壞。測量或以其它方式監測燃氣渦輪發動機的退化可在估定何時應當執行維護動作以及什么類型的維護動作應當執行時是有用的。此外，問題或性能反常的早期檢測可有助于防止構件或發動機失效。

為了監測燃氣渦輪發動機的性能退化，一些現有的控制系統可利用計算機執行的模型，該模型設計成用以模擬燃氣渦輪發動機隨時間變化的預期性能和退化。例如，基于在燃氣渦輪發動機的操作期間所獲取的一個或多個感測到的輸入和/或輸出參數，控制系統可根據模型提供燃氣渦輪發動機的一個或多個估計狀態。例如，模型可提供關于未必可通過傳感器直接測量的參數的估計狀態，諸如關于渦輪效率、壓縮機效率等的某些參數。因此，如果由模型提供的狀態估計指示渦輪發動機的特定構件已經達到退化狀態，在該退化狀態中，需要或建議修理和/或維護，則操作人員可采取這種動作。例如，操作人員可使燃氣渦輪發動機脫機，且開始任何必要的維護/修理。

現有的性能退化監測技術的一個缺陷在于，現有的“類屬”估計模型假定特定構造、型號和設計的所有燃氣渦輪發動機都將在它們的操作壽命過程內相同地表現，但事實上情況通常并非如此。也就是說，利用相同類型的構件在相同組裝線上構建的相同類型、設計、構造和/或型號的兩個燃氣渦輪發動機，即使在類似的條件下操作，在現實世界的使用中也可能未必以相同的速率退化。因此，用于燃氣渦輪發動機的特定類型(例如，具體構造、型號、設計等)的類屬發動機估計模型的使用可能未必對所有此類型的燃氣渦輪發動機都提供準確的狀態估計。此外，使用類屬估計模型的現有控制系統可能不能準確地預測設備退化。此外，現有的估計模型在它們未基于隨著時間變化的實際渦輪性能參數而更新的意義上可為靜態的，且因此不能適于提供針對給定渦輪發動機的準確狀態估計。結果，可能有挑戰性的是準確地確定何時應當執行設備維護和/或修理，維護和/或修理可包括清潔和清洗進程、預防性檢修和/或構件更換/修理等。

發明內容

在一個實施例中，一種系統包括構造成生成功率輸出的功率生成裝置。該系統包括多個傳感器，傳感器在功率生成裝置的操作期間測量一個或多個操作參數，包括至少一個輸入參數和至少一個輸出參數。而且，該系統包括控制系統，控制系統具有：估計器邏輯，估計器邏輯至少部分地基于測量的輸入參數和輸出參數來確定當前時間步長處對所關心的性能參數的估計值；以及預測邏輯，預測邏輯構造成識別在多個先前時間步長內的歷史估計值集、基于歷史估計值集來調整衰退模型，以及基于調整的衰退模型來預測功率生成裝置中的性能變化。

在另一實施例中，一種系統包括狀態估計器，該狀態估計器構造成確定在多個時間步長中的每一個處對所關心的性能參數的估計值和對應估計誤差。該系統還包括分析器，分析器構造成接收對應于當前時間步長的性能參數的估計值和估計誤差、確定用于在當前時間步長處的估計誤差的分布函數的一個或多個置信帶、基于在當前時間步長處確定的置信帶來估測在下一時間步長處的性能參數的估計值，以及確定在下一時間步長處的性能參數是否落入所選的置信帶內。

在又一實施例中，一種系統包括用于獲取渦輪發動機的一個或多個操作參數的測量結果的器件。該系統還包括用于至少部分地基于所獲取的測量結果來確定在當前時間處的所關心的性能參數的估計值的器件、用于基于來自于先前時間處的歷史估計值集來調整在當前時間處的衰退模型的器件，以及用于基于調整的衰退模型來預測渦輪發動機中的性能變化的器件。

附圖說明

在參照附圖來閱讀以下詳細說明時，本發明的這些及其它特征、方面和優點將變得更好理解，其中相似的符號在所有附圖中代表相似的部件，在附圖中：

圖1為繪出包括燃氣渦輪發動機的系統的實施例的框圖；

圖2為繪出根據本發明的實施例的控制系統的實施例的框圖，該控制系統具有構造成為圖1中的燃氣渦輪發動機的一個或多個構件提供個性化的性能退化預測的邏輯；

圖3為繪出根據本發明的實施例的用于為燃氣渦輪發動機的構件提供個性化的性能退化預測的過程的流程圖，該過程可通過圖2中所示的控制系統來執行；

圖4為示出用以為燃氣渦輪發動機的構件提供性能退化的預測的基于歷史性能數據的衰退模型的調整的圖表；