[發明專利]用于基于傳感器數據的渦輪系統診斷的結構

有效

• 申請號: 201380054302.0
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN104737084B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: Y.蒙;D.G.太古奇
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 曲瑩

相關申請的交叉引用

本申請要求于2012年9月17日提交的美國臨時申請No.61/701813的優先權，該申請的公開內容作為引用并入本文。

技術領域

本發明涉及基于傳感器的診斷，更具體地，涉及一種基于傳感器數據診斷渦輪系統的系統。

背景技術

渦輪是旋轉機械裝置，其將能量從流體流中提取出，并將其轉變為有用功。流體可以是液體或氣體。渦輪是具有至少一個移動零件(稱為轉子組件)的渦輪機，轉子組件是附接有葉片的軸或鼓。移動的流體作用在葉片上，使得它們移動并對轉子施加轉動能。

渦輪示例包括蒸汽輪機、燃氣輪機、跨音速輪機、對旋渦輪、無定子渦輪、陶瓷渦輪、有罩渦輪、無罩渦輪、無葉片渦輪、水輪機和風力渦輪。

作為示例，風力渦輪在已知為風力的過程中將來自風的動能(還稱為風能)轉變為機械能。大的風力渦輪并網陣列變成越來越重要的風力產生的商業用電的來源。

圖1風力渦輪系統100的示例。風力渦輪系統100可包括葉片1、轉子2、葉片節距3、制動器4、低速軸5、齒輪箱6、發生器7、控制器8、風速計9、風向標10、短艙11、高速軸12、偏航驅動器13、偏航電機14和塔15。

圖2是渦輪系統診斷的示例。盡管圖2示出風力渦輪系統210作為處于診斷的系統，但是所示診斷方法可應用于大部分渦輪系統。

如圖2所示，監控和診斷系統220可接收風力渦輪系統210的系統模型以及來自風力渦輪系統210的傳感器250的傳感器數據240。風力渦輪系統210的系統模型230可包括系統部件的模型、部件如何連接的說明、系統的預期/意外行為以及系統的已知故障。模型數據還可由風力渦輪系統210提供。傳感器250可直接聯接到系統部件或策略地放置。監控和診斷系統220可輸出診斷260以用于視覺顯示器270。

診斷系統可以基于模型或數據驅動。基于模型的系統依靠系統模型、系統部件如何連接、它們如何預期工作等。數據驅動的系統可僅基于傳感器數據進行診斷。

系統模型包括關聯模型(dependency model)，比如Qualtech Systems的可測試性工程與維持系統(TEAMS)、DSI International的e'Xpress和“G2；A Graph Processing System for Diagnosing Distributed Systems,”Gou et al.,2011(G2)；邏輯模型，比如命題可滿足性(SAT)、通信順序進程(CSP)、可滿足性模理論(SMT)、邏輯程序設計語言、描述邏輯(DL)和回答集編程(ASP)；以及混合模型，比如混合診斷機制(HyDE)。

可通過使用專家系統來檢測系統模型，專家系統是比如G2和航天器健康推理機制(SHINE),數據驅動方法、邏輯模型(比如SAT、CSP、邏輯程序設計語言、DL和ASP)和混合模型(比如HyDE)。

發明內容

根據本發明的示例性實施例，一種診斷渦輪系統的方法包括：接收渦輪系統的第一部件的傳感器數據；識別第一部件的模式；將傳感器數據和第一部件的模式輸入基于第一模型的診斷機和數據驅動診斷機中，以產生第一部件診斷；接收渦輪系統的第二部件的傳感器數據；識別第二部件的模式；將傳感器數據和第二部件的模式輸入基于第二模型的診斷機和數據驅動診斷機中，以產生第二部件診斷；產生用于第一部件診斷和第二部件診斷的部件抽象(component abstraction)；以及將部件抽象輸入基于系統模型的診斷機中，以產生渦輪系統的第一診斷。

第一部件的傳感器數據由一個或多個傳感器提供。

通過結合基于第一模型的診斷機和數據驅動模型的結果來產生第一部件診斷。

基于系統模型的診斷機使用非單調推理(non-monotonic reasoning)。

基于系統模型的診斷機包括由可滿足性模理論表述的模型。

基于系統模型的診斷機操縱分立和連續的行為。

該方法還包括：接收渦輪系統的第三部件的傳感器數據；識別第三部件的模式；將傳感器數據和第三部件的模式輸入基于第三模型的診斷機和數據驅動診斷機中，以產生第三部件診斷；產生用于第三部件診斷的部件抽象；以及將用于第三部件診斷的部件抽象輸入基于系統模型的診斷機，以產生渦輪系統的第二診斷。

并行地診斷第一和第二部件。