涡轮机翼型件寿命管理系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及涡轮机翼型件寿命管理系统及方法。具体而言，一种用于产生对于至少一个涡轮机的风险分析的系统(50)包括储存一个或多个涡轮机的特性的数据库(401)，以及耦接到数据库上接收来自于数据库的特性且产生风险分析的处理模块(402)。处理模块包括模拟模块(408)，其基于特性产生对于特定涡轮机中的摇动量的表征；以及性能模拟器，其耦接到模拟模块(416)上，且基于摇动量的表征产生风险分析。

【技术实现步骤摘要】

本文所公开的主题涉及涡轮，并且更具体地涉及压缩机和涡轮翼型件寿命的管理。
技术介绍
燃气涡轮发动机通常包括压缩机、燃烧器和涡轮。压缩机和涡轮通常包括沿轴向叠置成级的翼型件列或叶片列。各级通常均包括固定的沿周向间隔开的一列定子导叶，以及围绕中心轴线或轴旋转的沿周向间隔开的一组转子叶片。通常，在操作中，压缩机转子中的转子叶片围绕轴旋转以压缩空气流。所供送的压缩空气在燃烧器中用来燃烧所供送的燃料。因燃烧而最终产生的热气流膨胀穿过涡轮，这引起涡轮转子叶片围绕轴旋转。以此方式，包含在燃料中的能量转变成旋转叶片的机械能，该机械能可用于使压缩机的转子叶片和发电机的线圈旋转以发电。在操作期间，由于极端温度、工作流体的速度，以及转子叶片的旋转速度，在压缩机和涡轮两者内的定子导叶和转子叶片为高应力零件。通常，在涡轮发动机的压缩机区段和涡轮区段两者中，附近或邻近级的成列定子导叶构造成具有数目大致相同的沿周向间隔开的导叶。为了改善涡轮发动机的气体效率， 已尝试标记或"记录"一列中的翼型件的周向位置相对于附近或邻近列中的翼型件的周向位置。然而，虽然仅最低限度地或可忽视地改善了发动机的气体效率，但已发现这些常规记录方法通常会增大在操作期间作用在翼型件上的机械应力。当然，增大操作应力会引起翼型件摇动，且最终损坏，这可导致对燃气涡轮发动机的重大破坏。多年来，发电系统的高可用性和可靠性已成为电力工业的主要要求。不可靠和被迫停机的高成本广为所知。不适当的维护或操作异常检测可导致涡轮被迫停机。较早地检测出这些异常对于防止和缩短过长的涡轮被迫停机很重要。典型的检查可能需要涡轮在检查期间停止运行。在此情况下，可能会妨碍发电设备的至少一部分生产能力。降低发电能力会产生与其相关联的真实经济成本。此外，检查自身也会花费金钱。至少出于这两个原因，可能有益的是仅在需要时才执行检查。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，公开了一种用于产生对于至少一个涡轮机的风险分析的系统。该系统包括储存一个或多个涡轮机的特性的数据库，以及耦接到数据库上的处理模块，该处理模块接收来自于数据库的特性并产生风险分析。处理模块包括模拟模块，其基于特性而产生对于在特定涡轮机中翼型件摇动量的表征(representation)；以及性能模拟器(modeler)，其耦接到模拟模块上且基于摇动量的表征而产生风险分析。根据本专利技术的另一方面，公开了一种产生对于涡轮机的检查建议的计算机执行方法。该方法包括接收与涡轮机相关的计算机操作数据，该操作数据包括来自于至少一个翼型件附近的区域的动压指示；基于动压指示由第一风险模型产生损坏模型；以及基于损坏模型产生检查建议。根据本专利技术的另一方面，公开了一种产生对于涡轮机的检查建议的计算机执行方法。该方法包括接收与涡轮机相关的计算机操作数据，该操作数据包括与对涡轮机中翼型件的记录相关的信息；基于记录信息由风险模型产生损坏模型；以及基于损坏模型产生检查建议。通过结合附图的如下描述，这些及其它优点和特征将变得更为明显。 附图说明在所附权利要求中具体地指出且明确地主张了视作为本专利技术的主题。通过结合附图的如下详细描述，本专利技术的前述及其它特征和优点将变得明显，在附图中图1为示出根据本专利技术实施例的系统的数据流程图；图2示出了本专利技术实施例可植入其中的计算系统；图3示出了根据本专利技术实施例的方法；以及图4为图1中所示的系统的更为详细的数据流程图。本详细说明通过举例的方式，参照附图阐述了本专利技术的实施例以及优点和特征。零件清单50 系统51压缩机M燃烧器56 涡轮60涡轮系统62传感器64分析器66附加信息68模型更新69 虚线70检查建议100处理系统101处理器102只读存储器(ROM)103 硬盘104大容量储存器105磁带储存驱动器106网络适配器107输入/输出适配器108界面适配器109 键盘110 鼠标111扬声器112显示适配器113系统总线114系统存储器115显示器116 网络120 软件302 方框304可选的数据验证方框306 方框308 方框310 方框312 方框314 方框316 方框318 方框400 系统401数据库402处理模块403传感器404 输出406数据验证器408模拟模块410数据过滤模块412 归一化(normalization)模块414后处理模块416风险模拟器418制图模块420变化检测器422异常检测器具体实施例方式如上文所述，压缩机和涡轮翼型件受到多种气体/声音激励。这些激励可在翼型件的根部上产生磨损。磨损的翼型件具有增大的摇动趋势。如果未及时进行检查和修理， 则这种摇动可在涡轮运转时导致翼型件脱落。脱落的翼型件可导致对压缩机和涡轮的附带破坏。本文所公开的实施例具有以下技术效果，即提供了准确地确定何时可能需要检查以及产生风险分析。在一个实施例中，检查确定或风险分析是基于摇动量的，而该摇动量是测得的或基于翼型件的记录而估计的。迄今，摇动并未用作产品寿命周期估计或修理/检查建议量度的要素。具体而言，本文所公开的实施例可容许使用现场数据、操作分布曲线(profile)、场地条件、硬件构造、入口调节、传感器信息、可靠性模型、专家规则、分级器和多元统计技术来提供寿命评估、资产计划和/或检查建议。因此，本文的教导内容容许更为准确地计划何时检查单元，怎样计划资产，以及提高群组(fleet)中单元的可用性。应当理解的是，尽管以下说明描述了涡轮，但本文的教导内容可应用于任何涡轮机。图1示出了根据一个实施例的系统50的数据流程图。该系统50可包括一个或多个涡轮系统60。涡轮系统60可包括任何类型的涡轮。在一个实施例中，涡轮可为燃气涡轮。在涡轮系统60包括燃气涡轮系统的情况下，涡轮系统60可包括用以吸入和压缩空气的压缩机51 ；用以添加燃料以加热压缩空气的燃烧器M(或喷燃器)；以及用以从热的空气流中获取功率的涡轮56。在一个实施例中，燃气涡轮为使用连续燃烧过程的内燃 (IC)发动机。系统50还可包括耦接到涡轮系统60上的传感器62。传感器62接收来自于涡轮系统60的信息，且基于该信息，系统50可确定涡轮60的加热速率。在一个实施例中，传感器62可接收与压缩机51和涡轮56的定子中的翼型件相关的动压读数。当然，这些值并非必需的。传感器62耦接到性能分析器64上。在一个实施例中，分析器64接收来自于传感器62的信息和来自于附加信息源(未示出)的附加信息66，以便产生模型更新68或检查建议70中的一者或两者。在一个实施例中，检查建议70基于与翼型件记录相关的信息。建议70可至少部分地基于经由传感器62的动压读数或来自于有关所考虑的涡轮 60的信息。更详细而言，分析器64可处理来自于动压传感器的信息，且在压缩机51的各级提供非稳态的压力幅度和频率信息。这些动态传感器可置于各个压缩机和涡轮级以测量非稳态压力。非稳态压力可为翼型件摇动的指示。如果动态传感器不可用，则分析模型可使用压缩机记录信息和诸如负载、环境温度等的其它涡轮参数由分析器用来计算预计的翼型件摇动。动压传感器信息或预计的摇动，以及其它操作特性、参数和环境状态可用于量化翼型件磨损，以及翼型件损坏风险和分级可能性，这可包含在检查建议70中。附加信息66可包括但不限于对于一个或多个涡轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于产生对于至少一个涡轮机的风险分析的系统（５０），所述系统包括：储存一个或多个涡轮机的特性的数据库（４０１）；耦接到所述数据库上的处理模块（４０２），其接收来自于所述数据库的所述特性并产生所述风险分析，所述处理模块包括：模拟模块（４０８），其基于所述特性产生对于特定涡轮机中的翼型件摇动量的表征；以及性能模拟器（４１６），其耦接到所述模拟模块，且基于所述摇动量的表征产生所述风险分析。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A·K·潘迪，Y·S·蔡，S·M·霍伊特，宁卫，J·辛赫，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US