专利名称：用于监测翼型的健康的系统和方法
技术领域：
本公开的实施例大体上涉及用于监测转子叶片或翼型的健康的方法和系统。
背景技术：
转子叶片或翼型在具有包括轴向式压缩机、涡轮机、发动机、涡轮机组或其类似物的若干示例的许多装置中起决定性作用。例如，轴向式压缩机具有一系列级，其中每个级包括后跟一排静叶片或静翼型的一排转子叶片或翼型。因此，每个级包括一对转子叶片或翼型和静翼型。典型地，这些转子叶片或翼型增加通过入口进入轴向式压缩机的流体的动能。 该动能的某部分由于相对速度中的减小转变成压力能，并且该动能的剩余部分由于流体的绝对速度中的减小转变成压力。因此，这些转子叶片或翼型和静翼型对于增加流体的压力起决定性作用。此外，转子叶片或翼型和静翼型由于包括翼型的轴向式压缩机的广泛和各种各样应用是必不可少的。例如轴向式压缩机可在许多装置中使用，例如陆上燃气涡轮机、喷气发动机、高速船用发动机、小型发电站或其类似物等。另外，轴向式压缩机可在各种各样的应用中使用，例如大容积空气分离设备、高炉鼓风、流体催化裂化空气、丙烷脱氢或其类似物寸。翼型在影响翼型健康的例如高速、流体负荷和温度等极端和变化的运转状况下运转很长时间。除这些极端和变化的状况外，某些其他因素引起翼型上的疲劳和应力。例如这些因素可包括在瞬时事件期间的离心力、流体力、热负荷，由于例如旋转失速等非同步振动引起的负荷，以及由于同步共振引起的循环负荷。这些因素的长时间影响引起翼型中的缺陷和裂纹。这些裂纹中的一个或多个可随时间变宽而引起翼型或翼型的一部分的解离。 该翼型的解离对于包括翼型的装置可是有危险的，并且从而可引起巨大的金钱损失。另外， 它对于该装置附近的人可是不安全和可怕的。因此，开发可实时预测翼型的健康的方法和系统是高度可取的。更具体地，开发可实时预测裂纹或断裂的系统和方法是可取的。

发明内容
简洁地根据实施例的一个方面，呈现系统。该系统包括数据采集系统，其产生对应于装置中的多个叶片的到达时间(TOA)数据；以及中央处理子系统，其利用该TOA数据确定该多个叶片中的每个的特征，并且基于这些确定的特征评估该多个叶片中的每个的健康。根据实施例的方面，呈现系统。该系统包括多个装置，其中该多个装置中的每个包括多个叶片；多个数据采集系统，其产生对应于该多个装置的每个中的该多个叶片的到达时间(TOA)数据。该系统进一步包括中央处理子系统，其利用该TOA数据确定该多个叶片中的每个的特征，基于这些确定的特征评估该多个叶片中的每个的健康来产生健康评估结果；以及用于显示该多个叶片的这些特征和这些健康评估结果的web服务器。
根据本技术的方面，呈现方法。该方法包括用于监测装置中的多个叶片的健康的方法。该方法包括步骤产生对应于装置中的该多个叶片中的每个的到达时间(TOA)数据， 利用该TOA数据确定该多个叶片中的每个的特征，以及基于这些确定的特征评估该多个叶片中的每个的健康。


当下列详细说明参照附图(其中类似的符号在整个附图中表示类似的部件)阅读时，本发明的这些和其他特征、方面和优势将变得更好理解，其中图1是根据本系统的实施例的叶片健康监测系统的示范性图解图示；图2是根据本技术的实施例的用于监测一个或多个装置来评估这些装置的每个中的一个或多个叶片的健康的示范性流程图；图3是根据本技术的实施例的表示用于确定叶片的静挠度的示范性方法的流程图；图4是根据本技术的另一个实施例的表示用于确定叶片的静挠度的示范性方法的流程图；图5是根据本技术的再另一个实施例的表示用于确定叶片的静挠度的示范性方法的流程图；以及图6是根据本技术的实施例的表示用于确定对应于叶片的整位偏移的方法中的步骤的流程图。
具体实施例方式如下文详细论述的，本系统和技术的实施例监测一个或多个装置来评估这些装置的每个中的一个或多个叶片的健康。本系统的实施例提供实时监测这些装置的中央处理子系统，其中这些装置可位于不同的遥远位点。通过示例，这些装置可包括涡轮机组、燃气涡轮机、压缩机、喷气发动机、高速船用发动机、小型发电站或其类似物。更具体地，本系统和技术确定叶片的一个或多个特征来评估叶片的健康。如本文使用的，术语“特征”可用于指可用于确定叶片的健康的一个或多个叶片的特性。这些特征例如可包括静挠度、动挠度、叶片间隙、共振频率中的变化、叶片的整位或其类似的。在下文中，术语“叶片，，和“翼型，，将可交换地使用。如本文使用的，术语“静挠度”用于指叶片的原始或预期位置中从该叶片的预期或原始位置的固定变化。同样，术语“动挠度”在本文中用于指叶片在该叶片的平均或原始位置上的振动的振幅。此外，如本文使用的，术语“共振频率”可用于指匹配叶片的自然振动频率的叶片的振荡频率。另外，术语“叶片的整位”在本文中用于指叶片在不同于该叶片在接头(例如燕尾接头等)中的原始或预期位置的位置的锁定。在运转中，叶片在参考位置的到达时间(TOA)由于这些叶片中的一个或多个缺陷或裂纹可不同于预期Τ0Α。因此，这些叶片的TOA中的变化可用于确定特征中的一个或多个。如本文使用的，术语“预期Τ0Α”可用于指当叶片中没有缺陷或裂纹并且叶片工作在理想情况，负荷状况是最佳的并且叶片中的振动是最小的时叶片在参考位置的Τ0Α。在下文中，为了容易理解，单词“Τ0Α”和术语“实际Τ0Α”将可交换地使用。然而，除叶片中的缺陷或裂纹之外，TOA还可由于叶片的一个或多个运转数据和整位而改变。该运转数据例如可包括入口导向叶(IGV)角度、负荷变化、异步振动、同步振动、 速度的变化、速度、质量流量、排气压力或其类似的。因此，由于叶片的运转数据和整位的影响，基于叶片的实际TOA中的变化确定的特征可不是准确的。因此，排除叶片的运转数据和整位对用于确定准确静挠度(在下文中，“静挠度”)的实际TOA的影响是决定性的。本技术的某些实施例从叶片的实际TOA排除叶片的运转数据和整位的影响来确定特征。本技术的某些其他实施例规格化或补偿运转数据对实际TOA的影响。图1是示范性转子叶片健康监测系统10的图解图示。该系统10监测一个或多个装置12、14来评估在装置12、14中的一个或多个叶片16、18的健康、装置12、14例如可是涡轮机组、燃气涡轮机、轴向压缩机或其类似物。可注意到装置12、14可位于不同的遥远位点。如在目前设想的配置中示出的，装置12包括一个或多个叶片16并且装置14包括一个或多个叶片18。此外，如在图1中示出的，系统10包括一个或多个传感器20、22、对、26，其感测叶片16、18到达相应参考点来产生相应叶片通过信号(BPS)28、30。在目前设想的配置中，传感器20、22感测叶片16到达相应参考点来产生BPS信号28。相似地，传感器MJ6感测叶片18到达相应参考点来产生BPS信号30。参考点例如可在传感器20、22、MJ6下面或其附近。在一个实施例中，传感器20、22、24J6可感测叶片16、18中的每个的前缘的到达来产生BPS信号观、30。在另一个实施例中，传感器20、22、M、26可感测叶片16、18中的每个的后缘的到达来产生BPS信号观、30。在再另一个实施例中，传感器20可感测叶片16 的每个的前缘的到达并且传感器22可感测叶片16的每个的后缘的到达，或反之亦然。相似地，传感器M可感测叶片18的每个的前缘的到达并且传感器沈可感测叶片18的每个的后缘的到达，或反之亦然。传感器20、22、MJ6例如可邻近相应叶片16、18安装在静止物体上在使得可高效地感测叶片16、18中的每个的到达的位置中。在一个实施例中，传感器20、22、M、26中的至少一个安装在一个或多个叶片16、18的外壳(没有示出)上。通过非限制性示例，传感器20、22、MJ6可以是磁性传感器、电容传感器、涡流传感器或其类似物。继BPS信号沘、30由传感器20、22、24、洸产生之后，BPS信号沘、30可传送到相应数据采集系统32、34。更具体地，传感器20、22将BPS信号28传送到DAQ_132并且传感器MJ6将BPS信号30传送到DAQ_234。如在图1中示出的，传感器20、22通信耦合于数据采集系统(DAQ_1)32，并且传感器MJ6通信耦合于数据采集系统(DAQJ) ；34。DAQ_132 和DAQ_234利用相应BPS信号28,30确定相应叶片16、18的到达时间(TOA)。更具体地， DAQ_132利用BPS信号28确定叶片16的Τ0Α,并且DAQ_2利用BPS信号30确定叶片18的 Τ0Α。在下文中，术语“Τ0Α”和“实际Τ0Α”将可交换地使用。可注意到尽管在目前设想配置中，传感器20、22、对、沈中没有一个显示作为数据采集系统32、34的部件，然而，传感器20、 22,24,26中的每个可是相应DAQ32、34的部件。可注意到DAQ_132和DAQ_2!34可位于互相不同的遥远位点。此外，DAQ_132和DAQ_2;34利用叶片16、18的实际TOA产生TOA数据36。TOA数据 36例如可包括间隙数据、传感器20,22,24,26的身份、叶片16、18的身份、装置12、14的身份、叶片16、18的实际Τ0Α、指示传感器是前缘还是后缘传感器的传感器类别或其类似的。通过非限制性示例，由系统A的数据采集子系统产生的示范性TOA数据可表示为在下列表
格1中示出的
权利要求
1.一种系统(10)，其包括数据采集系统(32、34)，其产生对应于装置(12、14)中的多个叶片(16、18)的到达时间 TOA数据；中央处理子系统(42)，其利用所述TOA数据确定所述多个叶片(16、18)中的每个的特征；以及基于所确定的特征评估(126)所述多个叶片(16、18)中的每个的健康。
2.如权利要求1所述的系统，进一步包括传感器00、22、24、沈)，其通过感测所述多个叶片(16、18)的每个到达相应参考点来产生叶片通过信号BPS (洲、30)。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述数据采集系统(32、34)利用所述BPS信号08、 30)确定所述TOA数据。
4.如权利要求2所述的系统，其中所述TOA数据包括下列中的至少一个间隙数据、所述传感器O0、22、24J6)的身份；所述多个叶片(16、18)中的每个的身份、所述装置(12、 14)的身份；与所述多个叶片(16、18)中的每个关联的实际到达时间Τ0Α，以及指示所述传感器(20、22、M、26)是前缘还是后缘传感器的所述传感器O0、22、24J6)的类别。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述特征包括下列中的至少一个静挠度、动挠度、 共振频率中的变化和叶片的整位。
6.如权利要求1所述的系统，进一步包括用于收集所述装置(12、14)的运转数据的现场监测机OSM (38)。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述运转数据包括下列中的至少一个入口导向叶 IGV角度、入口温度CTIM、与所述装置关联的负荷DWATT、与所述装置关联的质量流量和所述装置的排气压力。
8.如权利要求6所述的系统，其中所述中央处理子系统02)在基于与所述运转数据关联的影响来调节所述TOA数据中的实际到达时间后确定所述多个叶片(16、18)中的每个的特征。
9.一种用于监测装置(12、14)中的多个叶片(16、18)的健康的方法，其包括产生对应于装置(12、14)中的所述多个叶片(16、18)中的每个的到达时间TOA数据； 利用所述TOA数据确定所述多个叶片(16、18)中的每个的特征；以及基于所确定的特征评估所述多个叶片(16、18)中的每个的健康。
10.如权利要求9所述的方法，其中产生所述TOA数据包括 由传感器产生对应于所述多个叶片的叶片通过信号BPS ； 从所述传感器(20,22,24,26)接收所述BPS信号(28,30)；利用所述BPS信号(观、30)确定所述多个叶片的实际Τ0Α;以及利用所述BPS信号(观、30)产生所述到达时间TOA数据。
全文摘要
本发明涉及用于监测翼型的健康的系统和方法。呈现一种系统(10)。该系统(10)包括数据采集系统(32、34)，其产生对应于装置(12、14)中的多个叶片(16、18)的到达时间TOA数据；中央处理子系统(42)，其利用该TOA数据确定该多个叶片(16、18)中的每个的特征，并且基于这些确定的特征评估该多个叶片(16、18)中的每个的健康。
文档编号G01M13/00GK102384843SQ201110268759
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者A·K·贝赫拉, A·巴塔查里亚, M·S·巴拉苏布拉马尼亚姆, N·奈塔尼, R·S·普拉布, V·B·贾穆, V·V·巴达米, V·拉亚戈帕兰 申请人:通用电气公司