(57)【要約】      （修正有）【課題】ブレード付きのロータのチップシュラウドが、チップシュラウドを感知するように構成されるセンサを提供する。【解決手段】ブレード２２付きのロータ２０のチップシュラウド２６が、チップシュラウドを感知するように構成されるセンサ１１０を使用してその保全性を監視され得る。センサからの信号が監視され得、信号の大きさが所定の量を超えるなどして変化する場合に、可能性のある損傷が表示され得る。チップシュラウドが一回転する間におけるベースライン検出パターンが次に一回転する間における動作検出パターンと比較され得、それらのパターン間の差異が所定の量および／またはパーセンテージを超える場合に、損傷が表示され得る。【選択図】図２
2014122618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータのチップシュラウドのための監視システムであって、前記システムが、
前記チップシュラウドに応答するセンサと、
前記センサから信号を受信するステップ、
前記センサからの前記信号を監視するステップ、
前記信号の特性の値と前記特性の基準値とを比較するステップ、および、
許容される所定の変化量を超える前記信号の前記特性の前記値の変化量に応答して可能性のあるチップシュラウドの損傷を表示するステップ
を実施するように構成される制御システムと
を備える、システム。
【請求項２】
前記基準値が前記特性の以前に受信した値を含む、請求項１記載の監視システム。
【請求項３】
前記制御システムが、前記信号を使用してベースライン検出パターンを決定するようにさらに構成され、前記基準値が前記ベースライン検出パターンを含み、前記信号の前記特性の前記値と前記基準値とを比較するステップが、前記値と前記ベースライン検出パターンを比較するステップを含み、前記制御システムが、前記値と前記ベースライン検出パターンとの間の変化量を決定するようにさらに構成される、請求項１記載の監視システム。
【請求項４】
前記制御システムが、
前記センサからの前記信号を監視するステップの一部として、前記センサからの前記信号を使用して動作検出パターンを決定するステップと、
前記信号と前記基準値とを比較するステップの一部として、前記動作検出パターンと前記ベースライン検出パターンとの対応する部分の間の変化量を決定するステップと、
前記所定の量を超える変化量に応答して可能性のあるチップシュラウドの損傷を表示するステップと
を実施するようにさらに構成される、請求項３記載の監視システム。
【請求項５】
前記ベースライン検出パターンが直前の動作検出パターンである、請求項４記載の監視システム。
【請求項６】
前記ベースライン検出パターンを決定するために、前記制御システムが、前記チップシュラウドが一回転する間において前記それぞれの信号の前記特性の第１の一連の値を記憶するように、また、前記動作検出パターンを決定するように、さらに構成され、前記制御システムが、前記チップシュラウドが次に一回転する間において前記信号の前記特性の第２の一連の値を記憶するようにさらに構成され、前記第２の一連の値の各々が前記第１の一連の値の各々の１つに対応する、請求項４記載の監視システム。
【請求項７】
ロータのチップシュラウドを監視するための方法であって、前記方法が、
前記チップシュラウドの存在を示す信号を受信するステップと、
前記信号の特性の値を監視するステップと、
前記信号の特性の前記値の変化量を決定するステップと、
前記変化量と許容される所定の変化量とを比較するステップと、
許容される所定の変化量を超える前記変化量に応答して前記チップシュラウドに対する可能性のある損傷を表示するステップと
を含む方法。
【請求項８】
前記値を監視するステップが、損傷していないチップシュラウドが一回転する間における前記値のベースライン検出パターンを決定するステップを含み、変化量を決定するステップが、前記監視される値と前記ベースライン検出パターンの対応する部分とを比較するステップを含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記値を監視するステップが、前記チップシュラウドが次に一回転する間における前記信号の前記特性の前記値の動作検出パターンを決定するステップを含み、
変化量を決定するステップが、前記ベースライン検出パターンと前記動作検出パターンとの対応する部分の間の変化を決定するステップであって、前記可能性のある損傷を表示するステップが、前記所定の量を超える対応する値の間の前記変化量に応答して行われる、ステップをさらに含む、
請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記ベースライン検出パターンを前記動作検出パターンに置き換えるステップと、前記チップシュラウドがさらに一回転する間において動作検出パターンを決定するステップを繰り返すステップと、前記ベースライン検出パターンと前記動作検出パターンとの対応する部分の間の変化量を決定するステップを繰り返すステップと、前記所定の量を超える対応する部分の間の前記変化量に応答して可能性のあるチップシュラウドの損傷を表示するステップを繰り返すステップとをさらに含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
ベースライン検出パターンを決定するステップが、前記チップシュラウドが一回転する間における監視される特性の第１の一連の値を記憶するステップを含み、前記動作検出パターンを決定するステップが、前記チップシュラウドが次に一回転する間における前記監視される特性の第２の一連の値を記憶するステップであって、前記第２の一連の値の各々が前記第１の一連の値の各々の１つに対応する、ステップを含む、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記チップシュラウドの製造公差、前記チップシュラウドが動作する環境の特性、または、前記チップシュラウドの少なくとも１つの構成要素の撓み、のうちの少なくとも１つを使用して前記所定の量を決定するステップをさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項１３】
機械の別の部分に対して回転するように設置される、チップシュラウドを含むロータを含む機械における、チップシュラウド監視制御装置であって、前記チップシュラウド監視制御装置が、
前記チップシュラウドを感知するように構成されるセンサから信号を受信するステップと、
前記信号を監視するステップと、
前記信号の特性の値と基準値とを比較するステップと、
前記値と前記基準値との間の差異を決定するステップと、
所定の量を超える前記差異に応答して可能性のあるチップシュラウドの損傷を表示するステップと
を実施するように構成される、
チップシュラウド監視制御装置。
【請求項１４】
前記基準値が前記特性の以前の値を含み、前記差異が前記特性の値の変化量を表し、可能性のあるチップシュラウドの損傷を表示するステップが、所定の量を超える前記変化量に応答して行われる、請求項１３記載の制御装置。
【請求項１５】
前記信号を監視するステップが、前記チップシュラウドが一回転する間における前記監視される信号のベースライン検出パターンを決定するステップをさらに含み、前記基準値が前記ベースライン検出パターンを含み、前記値と前記基準値とを比較するステップが、前記値と前記ベースライン検出パターンの対応する部分とを比較するステップを含む、請求項１３記載の制御装置。
【請求項１６】
前記信号を監視するステップが、前記チップシュラウドが次に一回転する間における前記監視される信号の動作検出パターンを決定するステップをさらに含み、前記値と前記基準値とを比較するステップが、前記ベースライン検出パターンと前記動作検出パターンとの対応する部分を比較するステップを含む、請求項１５記載の制御装置。
【請求項１７】
前記ベースライン検出パターンを決定するステップが、以前の動作検出パターンを記憶するステップを含む、請求項１６記載の制御装置。
【請求項１８】
前記ベースライン検出パターンを前記動作検出パターンに置き換えるステップであって、前記動作検出パターンが前記ベースライン検出パターンとなる、ステップと、前記チップシュラウドがさらに一回転する間における動作検出パターンを決定することを繰り返すステップと、前記ベースライン検出パターンと前記動作検出パターンとの対応する部分との間の変化量を決定することを繰り返すステップと、前記所定の量を超える変化量に応答して可能性のあるチップシュラウドの損傷を表示するステップと、を行うようにさらに構成される、請求項１６記載の制御装置。
【請求項１９】
前記ベースライン検出パターンを決定するステップが、前記チップシュラウドが一回転する間における前記監視される信号の前記特性の第１の一連の値を記憶するステップを含み、前記動作検出パターンを決定するステップが、前記チップシュラウドが次に一回転する間における前記監視される信号の前記特性の第２の一連の値を記憶するステップであって、前記第２の一連の値の各々が前記第１の一連の値の各々の１つに対応する、ステップを含み、前記値と前記基準値とを比較するステップが、前記第１の一連の値と前記第２の一連の値との対応する値を比較するステップを含む、請求項１６記載の制御装置。
【請求項２０】
前記チップシュラウドの製造のばらつきまたは動作状態のうちの少なくとも１つを考慮するステップを含めて、前記所定の量を決定するステップをさらに含む、請求項１３記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、ガスタービンおよび／または蒸気タービンなどの回転機械に関する。より詳細には、本開示は、回転機械の中のロータのチップシュラウドの保全性を監視することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンおよび蒸気タービンなどの回転機械は多くの用途に使用される。特にガスタービンおよび蒸気タービンでは、複数のブレードを有するロータが、流体が移動することに応答してシャフトが回転するのを誘起すること、および／または、シャフトが回転することに応答して流体を移動させること、に使用され得る。ブレードの効率を向上させること、構造保全性を向上させること、および、任意の別の目的のために、多数のロータがチップシュラウドを有する。典型的なチップシュラウドは、ロータブレードのチップ上に形成されるおよび／またはそのチップ上に設置される、相互に係合される実質的に同一のブロックまたはプレートを有することができる。係合されるブロックまたはプレートは、組み立てられると、チップシュラウドの実質的に連続する外側表面を形成することができる。
【０００３】
典型的なチップシュラウドは、ロータの周りの流れを減少させるための１つまたは複数のフィーチャを有することができる。例えば、チップシュラウドは、ロータが中で動作するハウジングなどの機械の静止部分に密接して配置される円周方向リブなどを有することができる。リブと静止部分との間にはクリアランスが確保されなければならず、また、これらの構成内のクリアランスを監視および／または調整するための多数のシステムが存在しなければならない。しかし、場合によっては、チップシュラウドの一部分が金属疲労などを原因として損傷する可能性があり、それによりチップシュラウド内に隙間が形成される可能性がある。例えば、チップシュラウドのブロックまたはプレートの一部片が落下するおよび／またはそのアライメントがずれる可能性があり、また、チップシュラウドの一部分が望ましくない方向に撓む可能性があり、ならびに／あるいは、別の種類の望ましくない作用が働く可能性がある。クリアランスを監視および／または調整するシステムはこのような作用を考慮しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／００９２１７９号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本明細書で開示される本発明の実施形態は、ロータのチップシュラウドに応答するセンサと、センサからの信号を受信するように構成される制御システムと、を有するチップシュラウド監視システムの形態をとることができる。この制御システムはまた、センサからの信号を監視するように、また、信号の特性の値とその特性の基準値とを比較するように、また、許容される所定の変化量を超える信号の特性の値の変化量に応答して可能性のあるチップシュラウドの損傷を表示するように、構成され得る。
【０００６】
本発明の実施形態はまた、ロータのチップシュラウドを監視するための方法の形態をとることができる。チップシュラウドの存在を示す信号が受信され得、信号の特性の値が監視され得る。値の変化量が決定され得、許容される所定の変化量と比較され得る。許容される所定の変化量を超える変化量に応答して、チップシュラウドの可能性のある損傷が表示され得る。
【０００７】
別の実施形態は、機械の別の部分に対して回転するように設置される、チップシュラウドを有するロータを有する機械内で、チップシュラウド監視制御装置を有することができる。制御装置は、チップシュラウドを感知するように構成されるセンサから信号を受信するように構成され得る。信号は制御装置によって監視され得、制御装置は信号の特性の値と基準値とを比較してその差異を決定することができる。制御装置は、所定の量を超える差異に応答して可能性のあるチップシュラウドの損傷を表示することができる。
【０００８】
本発明の別の態様が、本明細書で説明されるアクションの一部またはすべてを含むおよび／または実施する、本明細書で説明される各々の実施形態を使用および生成する方法を提供する。本発明の例示の態様は、本明細書で説明される問題のうちの１つまたは複数の問題ならびに／あるいは考察されない１つまたは複数の別の問題を解決するように設計される。
【０００９】
本開示のこれらの特徴および別の特徴が、本発明の種々の態様を描く添付図面と併せた本発明の種々の態様の以下の詳細な説明より、より容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本明細書で開示される本発明の実施形態を使用することができる、ガスタービンなどの、ターボ機械または回転機械を示す概略断面図である。
【図２】本明細書で開示される本発明の実施形態を有することができる、チップシュラウド監視システムの一実施例を示す概略図である。
【図３】本明細書で開示される本発明の実施形態による、チップシュラウド監視システムのベースライン検出パターン（ｂａｓｅｌｉｎｅ  ｓｅｎｓｅｄ  ｐａｔｔｅｒｎ）示す概略図である。
【図４】本明細書で開示される本発明の実施形態による、チップシュラウド監視システムの逸脱する動作検出パターンを示す概略図である。
【図５】本明細書で開示される本発明の実施形態による、チップシュラウド監視システムを動作させる方法の一実施例を示す概略流れ図である。
【図６】本明細書で開示される本発明の実施形態による、チップシュラウド監視システムを動作させる方法の一実施例を示す概略流れ図である。
【図７】本明細書で開示される本発明の実施形態による、チップシュラウド監視システムを動作させる方法の一実施例を示す概略流れ図である。
【図８】本明細書で開示される本発明の実施形態による、チップシュラウド監視システムを動作させる方法を実施するための計算環境および／またはコンピュータプログラム製品を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面が正確な縮尺ではない可能性があることに留意されたい。これらの図面は本発明の典型的な態様のみを描くことを意図され、したがって、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。これらの図面では、複数の図を通して同様の参照符号は同様の要素を示す。以下の詳細な説明は、図面を例として参照しながら、利点および特徴と併せて本発明の実施形態を説明するものである。
【００１２】
本明細書で使用される「ロータ」は、機械の別の構成要素に対して回転するように構成される機械の一構成要素を意味する。例えば、ロータは、ハブまたはシャフト上に設置される複数のブレードを含むことができ、各ブレードはエーロフォイル断面を有し、ハブまたはシャフトは、ハウジングまたは機械の別の部分に対して回転するように設置され、このハウジングまたは機械の別の部分内では、ターボ機械で見られるようにロータが使用され得る。ブレード上を通過する流体がハブまたはシャフトが回転するのを誘起することができ、また、ハブまたはシャフトが回転することで、ブレードが沈められている流体が移動および／または圧縮および／または膨張されるのを誘起することができる。
【００１３】
また、本明細書で使用される「チップシュラウド」は、ロータのブレードの先端部上にあるブロックまたはプレートによって形成される実質的に連続する環状ボディを意味する。例えば、各ブレードチップは、隣接するブレードの実質的に同一のブロックまたはプレートに係合および／またはインターロックされるように構成されるブロックまたはプレートを担持することができる。このようにして、係合および／またはインターロックされるブロックまたはプレートはチップシュラウドを形成する。
【００１４】
本明細書で使用されるチップシュラウド監視システムは、タービン内のロータのチップシュラウドなどの、回転機械内の実質的に円周方向の１つまたは複数の表面を監視する１つまたは複数のセンサを有することができる。各センサは制御システムに信号を送信することができ、制御装置ステムが信号（複数可）を監視することができ、また、信号の大きさなどの特性の値が閾値の量またはパーセンテージなどを超えて変化する場合にそれぞれのチップシュラウドに対する可能性のある損傷を表示することができる。制御システムは、チップシュラウドが一回転する間における信号の第１の一連の値を記憶することなどにより、各信号からベースライン検出パターンを決定することができる。制御システムはさらに、信号がベースライン検出パターンから所定の量などを超えて逸脱する場合に、表面に対する可能性のある損傷を表示することができるように、各信号を監視することができる。チップシュラウドが次に一回転する間における信号の第２の一連の値を記憶することなどにより、動作検出パターン（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）  ｓｅｎｓｅｄ  ｐａｔｔｅｒｎ）が決定され得、ここでは、第２の一連の値の各々の値が第１の一連の値のそれぞれの値に対応する。制御システムは、監視中のポイント毎の相互関係に対してベースライン検出パターンと動作検出パターンとを比較することができ、これらの値の任意のペアが所定の量を超えて異なる場合、可能性のある損傷が表示され得る。ベースライン検出パターンは、初期の動作検出パターン、以前の動作検出パターン、動作検出パターンの平均値、あるいは、適切である可能性があるおよび／または所望される可能性があるそれらの別の組み合わせであってよい。例えば、現時点の動作検出パターンがベースライン検出パターンに取って代わることができ、また、チップシュラウドがさらに一回転する間における別の一連の値を記憶することにより、新たな動作検出パターンを決定することができる。
【００１５】
図１に見られるように、本明細書で開示される本発明の実施形態と共に開示される機械１０はガスタービンなどのターボ機械の形態をとることができるが、機械１０が任意適切な回転機械であってよいことを当業者であれば理解されたい。図１にＡとして示される破線の円は、図２の拡大図に示される一領域を示す。
【００１６】
図２に見られるように、例示のチップシュラウド監視システム１００が、ケーシングまたはハウジング１２および設置孔１４を有するターボ機械１０内に採用され得る。１つまたは複数のロータ２０がターボ機械１０内に含まれてよく、これらは、ブレード２２上を流れる流体に応答してケーシング１２内で回転するように配置され得る。別法として、ブレード２２が、ロータ２０が回転することに応答して流体を移動させるならびに／あるいは流体を圧縮および／または膨張させることができる。したがって、図２に示される表示のセクションをタービンロータのセクションとしながら、複数の実施形態が、適切である可能性があるおよび／または所望される可能性があるタービンのロータまたはインペラと共に使用され得る。ロータ２０のブレード２２は、隣接する先端部２４のブロックまたはプレートに係合されてそれぞれのロータ２０のチップシュラウド２６を形成するブロックまたはプレートを有する先端部２４を有することができる。各チップシュラウド２６は、複数の実施形態において、実質的に円周方向であってよく、および／または、実質的に連続するボディであってよい。
【００１７】
複数の実施形態によるチップシュラウド監視システム１００は、それぞれのチップシュラウド２６を検出するかまたはそれ以外の形でそれぞれのチップシュラウド２６に応答するように配置される、孔１４内に設置されるセンサ１１０を有することができる。計算デバイスを含む、制御装置などの制御システム１２０が、各センサ１１０の出力信号を受信するためにセンサ（複数可）１１０と通信することができる。制御システム１２０は無線でセンサ（複数可）１１０に通信され得るか、あるいは、適切である可能性があるおよび／または所望される可能性がある電気伝導体、光ファイバケーブルおよび／または別の種類のライン（複数可）であってよい、ライン（複数可）１１２を介してセンサ（複数可）１１０に通信され得る。センサ（複数可）１１０には、センサの一定範囲内にある適切な対象物に応答する信号を生成することができる任意のタイプのセンサが含まれてよく、このセンサは特には、チップシュラウドの損傷していない表面のところを通過するときに実質的に連続的な信号を生成することができるセンサである。例えば、センサ（複数可）１１０には、キャパシタンスセンサ、光学センサ、磁気センサ、ならびに／あるいは、適切である可能性があるおよび／または所望される可能性がある任意の別のタイプのセンサが含まれてよい。
【００１８】
制御システム１２０は、センサ（複数可）１１０からの信号（複数可）を監視することによりチップシュラウド（複数可）２６を監視するように、さらには、それぞれの信号の変化に応答してチップシュラウド２６に対する可能性のある損傷を表示するように、構成され得る。複数の実施形態では、制御システム１２０は、それぞれの信号の特性の値と、特性の以前の値などの基準値とを比較することができる。さらに、制御システム１２０は、特性の現時点の値と基準値との間の差異を決定することができ、この差異は、基準値と特性の現時点の値との間での変化量を示すことができる。複数の実施形態は、許容される所定の変化量を超えて信号が変化するときに、可能性のある損傷を表示することができ、これは、それぞれのチップシュラウド２６の一部分の変位および／または破損を表示することができる。所定の量は例えば、許容される差異、許容されるパーセンテージの差異、または、別の適切な量であってよく、これは、製造公差、チップシュラウドの通常の動作時の撓み、動作状態、ならびに／あるいは、適切である可能性があるおよび／または所望される可能性がある任意の別のファクタを含めた、１つまたは複数のファクタに基づいてよい。
【００１９】
別の実施形態では、制御システム１２０は、それぞれのチップシュラウド２６が回転するときの監視される各チップシュラウド２６に対するベースライン検出パターン１３０を定義することができ、このベースライン検出パターン１３０は図３に概略的に図的に示される。ベースライン検出パターン１３０は、複数の実施形態では、一定時間における、または、チップシュラウド２６（図２）が一回転する間における、センサ１１０（図２）からの信号の値を示すことができる。例えば、制御システム１２０（図２）が、損傷していない状態のチップシュラウド２６（図２）が一回転する間に、メモリまたは別の記憶デバイスなどに信号の特性の第１の一連の値を記憶することによりベースライン検出パターン１３０を決定することができる。第１の一連の値で使用される値の数は、ロータ２０（図２）のブレードのサイズ、速度および／または数、ならびに／あるいは、適切である可能性があるおよび／または所望される可能性がある任意の別のパラメータに応じて、選択され得る。ベースライン検出パターン１３０からの許容される第１の所定の変化量またはずれ量１３２および第２の所定の変化量またはずれ量１３４は、それぞれの第１の境界曲線１３６および第２の境界曲線１３８を確立するためにベースライン検出パターン１３０からのそれぞれの第１および第２のずれ方向に対して採用され得る。運転中、それぞれのセンサ１１０からの信号の特性の値が第１の方向において第１の所定の量１３２を超えて逸脱して第１の境界曲線１３６を有意に越えて通過する場合、制御システム１２０（図２）が、それぞれのチップシュラウド２６（図２）が損傷している可能性があることを示すことができる。同様に、それぞれのセンサ１１０（図２）からの信号の特性の値が第２の方向において第２の所定の量１３４を超えて逸脱して第２の境界曲線１３８を有意に越えて通過する場合、制御システム１２０（図２）が、それぞれのチップシュラウド２６（図２）が損傷している可能性があることを示すことができる。複数の実施形態では第１の所定の量１３２および第２の所定の量１３４は等しくてよいが、運転中の監視される表面またはチップシュラウドの挙動が第１および第２の方向において異なる場合は、あるいは、適切である可能性があるおよび／または所望される可能性がある任意の別の理由により、第１の所定の量１３２および第２の所定の量１３４は異なってもよい。
【００２０】
図４は、ずれが発生したときの、それぞれのチップシュラウド２６（図２）が一回転する間におけるセンサ１１０（図２）の信号または出力１４０の概略的な図的な図を示す。示されるように、第１のずれ１４２は第１の境界曲線１３６および第２の境界曲線１３８内にありしたがって第１の所定の量１３２および第２の所定の量１３４のいずれかを超えてベースライン検出パターン１３０から逸脱していないことから、可能性のある損傷を示さないものとして、許容され得る。しかし、第２のずれ１４４はより顕著であり、第１の所定の量１３２を超えて逸脱しており、したがって可能性のある損傷を表示することができる。したがって、制御システム１２０（図２）は、所定の量（複数可）１３２、１３４を使用する複数の実施形態では、第１のずれ１４２に応答して可能性のある損傷を表示しないが、第２のずれ１４４に応答して可能性のある損傷を表示する。許容される所定のずれ量（複数可）を含まない実施形態では、制御システム１２０（図２）で第１のずれ１４２、第２のずれ１４４の両方が得られ、それぞれのチップシュラウド２６（図２）に対する可能性のある損傷が表示される。
【００２１】
追加の実施形態では、出力１４０が、ベースライン検出パターン１３０と比較され得る動作検出パターンを示すことができる。例えば、制御システム１２０（図２）は、チップシュラウド２６（図２）が次に一回転する間におけるそれぞれのセンサ１１０（図２）からの信号の特性の第２の一連の値を記憶することができ、それにより動作検出パターンが確立される。第２の一連の値の各値は第１の一連の値のそれぞれの１つの値に対応することができ、それにより、動作検出パターンとベースライン検出パターンとをポイント毎に相互に関連づけることができる。動作検出パターンとベースライン検出パターンとを比較することにより、各々の対応する値のペアの変化量が決定され得る。対応する値のいずれかのペアの変化が所定の量ならびに／または第１の所定の量１３２および第２の所定の量１３４の各々の１つを超える場合、制御システム１２０（図２）によって可能性のある損傷が表示され得る。複数の実施形態では、変化が所定の量（複数可）以上である場合には可能性のある損傷が表示され得ることに留意されたい。
【００２２】
図５は、制御システム（１２０）（図２）によって実施され得る例示のチップシュラウドを監視する方法２００の概略的な流れ図である。この第１の実施例では、１つまたは複数のセンサ信号が、制御装置１２０（図２）などによって受信および／または監視され得る（ブロック２１０）。値と基準値および／または特性の以前の値とを比較することなどにより、信号（複数可）が、信号の特性の値の変化に関してチェックされ得る（ブロック２２０）。値が変化していない場合、信号（複数可）が継続して監視され得（ブロック２１０）、値が変化している場合、チップシュラウドの可能性のある損傷が表示され得る（ブロック２３０）。さらに、上述したように、複数の実施形態が、許容される所定の変化量を含むことができ、信号（複数可）はその許容される所定の変化量の範囲内では損傷を示すことなく変化することができる。この目的のため、それぞれの信号の値が変化している場合、複数の実施形態が、その変化が所定の量を超えているかどうかを決定することができ（ブロック２２２）、これは、その値と基準値とを比較することなどによりおよび／またはその値と基準値との間の差異を決定することなどによりなされ得る。変化が許容される所定の変化量を超える場合、可能性のあるチップシュラウドが表示され得（ブロック２３０）、変化が所定の量以下である場合、信号（複数可）を監視することが継続され得る（ブロック２１０）。さらに、複数の実施形態は、チップシュラウドの可能性のある損傷を表示したことに応答して、監視されるチップシュラウドがその中で動作している機械を停止することを開始することなどの、何らかのアクションをとることができる（ブロック２３２）。信号（複数可）を受信／監視すること（ブロック２１０）、信号値の変化をチェックすること（ブロック２２０）、ならびに、信号値の変化がない場合または変化が所定の量を超えない場合（ブロック２２２）に信号（複数可）を受信／監視することに戻ること（ブロック２１０）を含むループが実施され得、このループが繰り返される。上述したように、追加の実施形態が、ブロック２２２で、信号値の変化が所定の量以上であるかどうかを決定することができる。
【００２３】
追加のステップを有する図５に示される実施例を含めて、複数の実施形態による、チップシュラウドを監視する方法２００の別の実施例が図６に示される。この実施例では、信号（複数可）を最初に受信しておよび／または監視した後（ブロック２１０）、ベースライン検出パターンが決定される（ブロック２１２）。所定の変化量／ずれ量が決定され得（ブロック２１４）、監視されるチップシュラウドを含めた機械が動作する間などにおいて、信号（複数可）を受信／監視することが再開され得る（ブロック２１６）。方法２００のこの実施例の残りは図５に示される実施例に実質的に等しく、ここでは、ブロック２１６の受信／監視がブロック２１０の受信／監視に取って代わる。複数の実施形態では、ベースライン検出パターンを決定すること（ブロック２１２）には、チップシュラウドが一回転する間における信号（複数可）の第１の一連の値を記憶すること（ブロック２１３）が含まれてよいが、所望される可能性があるおよび／または適切である可能性がある、ベースライン検出パターンを決定するための別の手法も使用され得る。最初のベースラインパターンを決定した後（ブロック２１２）、さらには複数の実施形態では、許容される所定の変化量またはずれ量（複数可）を決定した後（ブロック２１４）、信号（複数可）を受信／監視すること（ブロック２１６）と、信号値の変化をチェックすること（ブロック２２０）と、信号値に変化がない場合または変化が所定の量を超えない場合（ブロック２２２）に信号（複数可）を受信／監視することに戻ること（ブロック２１６）と、を含めたループが実施され得、このループが繰り返される。上述したように、追加の実施形態が、ブロック２２２において信号値の変化が所定の量を超えるかどうかを決定することができる。
【００２４】
複数の実施形態によるチップシュラウドを監視する方法２００の別の実施例が図７に示される。この実施例は図６の実施例の上に成り立ち、各チップシュラウドおよび／または信号に対する動作検出パターンを決定すること（ブロック２１７）を追加する。例えば、チップシュラウドが次にさらに一回転する間における各信号の第２の一連の値が記憶され得るが（ブロック２１８）、所望される可能性があるおよび／または適切である可能性がある、動作検出パターンを決定するための任意適切な手法が使用されてもよい。さらに、信号（複数可）の値の変化をチェックすることには、動作検出パターンがベースライン検出パターンから逸脱するかどうかを決定すること（ブロック２２０）が含まれてよい。変化がない場合または変化が所定の量（複数可）以下である場合（ブロック２２２）、信号（複数可）を受信／監視することが再開され得る。複数の実施形態では、信号（複数可）を受信／監視することを再開する前に、各ベースライン検出パターンがそれぞれの動作検出パターンに置き換えられ得る（ブロック２２４）。言い換えると、現時点の動作検出パターンが新たなベースライン検出パターンとなることができ、さらに、次の動作検出パターンが決定され得る（ブロック２１７）。したがって、最初のベースライン検出パターンを決定した後（ブロック２１２）、信号（複数可）を受信／監視すること（ブロック２１６）と、動作検出パターンを決定すること（ブロック２１７）と、ベースライン検出パターンからの動作検出パターンのずれをチェックすること（ブロック２２０）と、ずれがない場合またはずれが所定の量を超えない場合（ブロック２２２）にベースライン検出パターンを動作検出パターンに置き換えること（ブロック２２４）と、信号（複数可）を受信／監視することに戻ること（ブロック２１６）と、を含めたルーブが実施され得、このループが繰り返される。上述したように、追加の複数の実施形態が、ブロック２２２において信号値の変化またはベースライン検出パターンからの動作検出パターンのずれが所定の量以上であるかどうかを決定することができる。
【００２５】
本明細書で説明されるシステムおよび方法の技術的効果には、タービンロータ、圧縮機ロータまたは別のロータなどの、ロータのチップシュラウドに対する可能性のある損傷を表示することが可能になることが含まれる。追加の技術的効果には、フラグが立てられた（ｆｌａｇｇｅｄ）チップシュラウドの損傷を検査するために機械を停止することが含まれてよい。別の技術的効果には、より大きな損傷が発生する前に、可能性のあるチップシュラウドの損傷を感知することにより、チップシュラウドの不具合を原因として損傷が発生することを回避することができることが含まれてよい。別の技術的効果には、より大きな損傷が発生する前に、損傷したチップシュラウドの構成要素を交換および／または修理することが可能になることにより機械の動作寿命が延びることが含まれてよい。
【００２６】
図８を参照すると、本発明の一実施形態による、チップシュラウドを監視するコンピュータプログラム製品のための例示の環境４００が概略的に示される。この点に関して、環境４００は、制御システムまたは制御装置１２０などのコンピュータシステム４１０、ならびに／あるいは、複数の実施形態によるチップシュラウドを監視する方法を実行することを目的として本明細書で説明されるプロセスを実施することができる機械制御システムの一部分であってよい別の計算デバイスを有する。詳細には、コンピュータシステム４１０は、上で考察したチップシュラウドを監視する方法２００の一実施形態などの本明細書で説明されるプロセスを実施することによりチップシュラウド監視制御システムまたは制御装置内のデータを管理するように、コンピュータシステム４１０を動作可能にするチップシュラウド監視プログラム４２０を含むように示される。
【００２７】
コンピュータシステム４１０は、処理コンポーネントまたは処理ユニット（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ（ＰＵ））４１２（例えば、１つまたは複数のプロセッサ）と、入力／出力（Ｉ／Ｏ）コンポーネント４１４（例えば、１つまたは複数のＩ／Ｏインターフェースおよび／またはデバイス）と、記憶コンポーネント４１６（例えば、記憶階層）と、通信経路４１７とを有するように示される。一般に、処理コンポーネント４１２がチップシュラウド監視プログラム４２０などのプログラムコードを実行し、このプログラムコードは少なくとも部分的に記憶コンポーネント４１６内に固定され、記憶コンポーネント４１６には１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体またはデバイスが含まれてよい。プログラムコードを実行する間、処理コンポーネント４１２がデータを処理することができ、これらのデータは、さらなる処理のために、記憶コンポーネント４１６および／またはＩ／Ｏコンポーネント４１４から伝送データを読み込むことによりおよび／またはそれらに伝送データを書き込むことにより、得られる。経路４１７がコンピュータシステム４１０内の各々のコンポーネントの間に通信リンクを提供する。Ｉ／Ｏコンポーネント４１４は、任意の種類の通信リンクを使用してシステムユーザがコンピュータシステム４１０と通信するのを可能することを目的として人間のユーザがコンピュータシステム４１０および／あるいは１つまたは複数の通信デバイスと対話するのを可能にするための、１つまたは複数のヒューマンＩ／Ｏデバイスを備えることができる。さらに、Ｉ／Ｏコンポーネント４１４は、上で考察したように、電圧センサ、周波数センサおよび／または電流センサなどの、１つまたは複数のセンサを含むことができる。複数の実施形態では、ネットワーキング・ハードウェア／ソフトウェアなどの通信構成４３０が、コンピュータデバイス４１０がターボ機械などの機械内の別のデバイスおよび機械外の別のデバイスに通信することを可能にし、ならびに／あるいは、設置されているところのコンポーネントおよび／または制御システムに通信することを可能にする。この点に関して、チップシュラウド監視プログラム４２０が、人間および／またはシステムユーザがチップシュラウド監視プログラム４２０と対話するのを可能にするためのインターフェース（例えば、グラフィカルユーザインターフェース（複数可）および／またはアプリケーションプログラムインターフェースなど）のセットを管理することができる。さらに、チップシュラウド監視プログラム４２０が、任意のソリューションを使用してチップシュラウド監視データ４１８などのデータを管理することができる（例えば、記憶、検索、生成、操作、整理、提供など）。複数の実施形態では、データは、上で考察したような、電圧センサ、周波数センサおよび／または電流センサなどの１つまたは複数のセンサから受信され得る。
【００２８】
コンピュータシステム４１０は、インストールされるチップシュラウド監視プログラム４２０などのプログラムコードを実行することができる１つまたは複数の汎用計算機器製品（例えば、計算デバイス）を備えることができる。本明細書で使用される場合の「プログラムコード」が、情報処理能力を有する計算デバイスに、表示のアクションを直接に実行させるか、あるいは、以下のステップ：（ａ）別の言語、コードまたは表記法への変換；（ｂ）別の物質形態での再生；および／または（ｃ）復元、の任意の組み合わせの後で表示のアクションを実行させる、任意の言語、コードまたは表記法における命令の任意の集合体を意味することを理解されたい。また、コンピュータコードは、オブジェクトコード、ソースコードおよび／または実行可能コードを含むことができ、少なくとも１つのコンピュータ可読媒体上にあるときにコンピュータプログラム製品の一部を形成することができる。また、「コンピュータ可読媒体」という用語が、現在既知であるかまたは今後開発される任意の種類の有形の非一時的な媒体のうちの１つまたは複数の媒体の意味を含んでよく、それらの媒体から、ブログラムコードのコピーが知覚され得、再生され得、および／または、それ以外に計算デバイスによって通信され得る、ことを理解されたい。例えば、コンピュータ可読媒体は：記憶デバイスを含めた１つまたは複数のポータブル記憶機器製品；計算デバイスの１つまたは複数のメモリ／記憶コンポーネント；ならびに／あるいは、紙などを含んでよい。メモリ／記憶コンポーネントおよび／または記憶デバイスの例には、磁気媒体（フロッピー(登録商標）ディスク、ハードディスクドライブ、テープなど）、光学媒体（コンパクトディスク、デジタル多機能／ビデオ・ディスク、光磁気ディスクなど）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、消去可能ブログラマブルリードオンリーメモリ（ｅｒａｓａｂｌｅ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ（ＥＰＲＯＭ））、あるいは、コンピュータプログラムコードを記憶しかつコンピュータブログラムコードをコンピュータにロードしてコンピュータによって実行させることができる、現在既知のおよび／または今後開発されるおよび／または今後発見されるような、任意の別の有形の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体が含まれてよい。コンピュータがコンピュータプログラムコードを実行するとき、そのコンピュータが本発明を実施するための装置となり、汎用マイクロプロセッサ上に、コンピュータコードセグメントを用いるマイクロプロセッサの構成により表示の論理回路が生成される。
【００２９】
コンピュータプログラムコードは、任意のプログラミング言語でエンコードされるソフトウェアの形態などで、制御装置または計算デバイスによって実行され得るコンピュータ命令内に書き込まれ得る。適切なコンピュータ命令および／またはプログラミング言語の例には、限定しないが、アセンブリ言語、Ｖｅｒｉｌｏｇ、Ｖｅｒｉｌｏｇ  ＨＤＬ（Ｖｅｒｉｌｏｇ  Ｈａｒｄｗａｒｅ  Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）、超高速ＩＣ  Ｈａｒｄｗａｒｅ  Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  Ｌａｎｇｕａｇｅ（ＶＨＳＩＣ  ＨＤＬまたはＶＨＤＬ）、ＦＯＲＴＲＡＮ（Ｆｏｒｍｕｌａ  Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ♯、Ｊａｖａ(登録商標）、ＡＬＧＯＬ（Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｃ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）、ＢＡＳＩＣ（Ｂｅｇｉｎｎｅｒ  Ａｌｌ−Ｐｕｒｐｏｓｅ  Ｓｙｍｂｏｌｉｃ  Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅ）、ＡＰＬ（Ａ  Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）、ＡｃｔｉｖｅＸ、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｐｅｒｌ、ｐｈｐ、Ｔｃｌ（Ｔｏｏｌ  Ｃｏｍｍａｎｄ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）、ＨＴＭＬ（ＨｙｐｅｒＴｅｘｔ  Ｍａｒｋｕｐ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）、ＸＭＬ（ｅＸｔｅｎｓｉｂｌｅ  Ｍａｒｋｕｐ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）、および、これらのうちの１つまたは複数の任意の組み合わせまたは派生品、ならびに／あるいは、現在既知のおよび／または今後開発されるおよび／または今後発見されるような別の言語が含まれてよい。この点に関して、チップシュラウド監視プログラム４２０は、システムソフトウェアおよび／またはアプリケーションソフトウェアの任意の組み合わせとして具体化され得る。
【００３０】
さらに、チップシュラウド監視プログラム４２０はモジュールのセット４２２を使用して実施され得る。この場合、モジュール４２２は、チップシュラウド監視プログラム４２０によって使用されるタスクのセットをコンピュータシステム４１０が実行するのを可能にすることができ、また、モジュール４２２は、チップシュラウド監視プログラム４２０の別の部分とは別個に開発および／または実施され得る。本明細書で使用される場合の「コンポーネント」という用語は、任意のソリューションを使用する、併せて説明される機能を実行する、ソフトウェアを用いても用いなくてもよいハードウェアの任意の構成を意味し、対して、「モジュール」という用語は、任意のソリューションを使用する、併せて説明されるアクションをコンピュータシステム４１０が実施するのを可能にするプログラムコードを意味する。処理コンポーネント４１２を有するコンピュータシステム４１０の記憶コンポーネント４１６内に固定される場合、モジュールは複数のアクションを実施するコンポーネントの実質的に一部分である。いずれの場合も、１つまたは複数のコンポーネント、モジュールおよび／またはシステムが、それらのそれぞれのハードウェアおよび／またはソフトウェアの一部／すべてを共有することができることを理解されたい。また、本明細書で考察される機能の一部が実行されない可能性があること、また、追加の機能がコンピュータシステム４１０の一部として含まれてもよいことを理解されたい。
【００３１】
コンピュータシステム４１０が複数の計算デバイスを備える場合、各計算デバイスは、その上に固定されるチップシュラウド監視プログラム４２０の一部分のみを有することができる（例えば、１つまたは複数のモジュール４２２）。しかし、コンピュータシステム４１０およびチップシュラウド監視プログラム４２０が、本明細書で説明されるプロセスを実施することができる種々の可能性のある等価のコンピュータシステムを単に例示していることを理解されたい。この点に関して、別の実施形態では、コンピュータシステム４１０およびチップシュラウド監視プログラム４２０によって提供される機能は、プログラムコードを有しても有さなくてもよい汎用ハードウェアおよび／または専用ハードウェアの任意の組み合わせを含む１つまたは複数の計算デバイスにより少なくとも部分的に実施され得る。各実施形態では、ハードウェアおよびプログラムコードは、含まれる場合、それぞれ、標準的な工学的技術および標準的なプログラミング技法を使用して生成され得る。
【００３２】
いずれの場合も、コンピュータシステム４１０が複数の計算デバイスを有する場合、計算デバイスは任意の種類の通信リンクを介して通信され得る。また、本明細書で説明されるプロセスを実行する間、コンピュータシステム４１０は、任意の種類の通信リンクを使用して１つまたは複数の別の計算システムに通信され得る。いずれの場合も、通信リンクには、種々の種類の有線リンクおよび／または無線リンクの任意の組み合わせが含まれてよく、また、１つまたは複数の種類のネットワークの任意の組み合わせが含まれてよく、ならびに／あるいは、通信リンクは、現在既知のおよび／または今後開発されるおよび／または今後発見されるような、種々の種類の伝送方式またはプロトコルの任意の組み合わせを利用することができる。
【００３３】
本明細書で考察するように、チップシュラウド監視プログラム４２０は、図５〜７に概略的に示されるような、チップシュラウドを監視する製品および／または方法をコンピュータシステム４１０が実施するのを可能にする。コンピュータシステム４１０は任意のソリューションを使用してチップシュラウド監視データ４１８を取得することができる。例えば、コンピュータシステム４１０は、チップシュラウド監視データ４１８を生成することが可能でありおよび／またはチップシュラウド監視データ４１８を生成するのに使用され得、１つまたは複数のデータストアからチップシュラウド監視データ４１８を検索することができ、ならびに／あるいは、ターボ機械などの機械の中または外にある１つまたは複数のセンサおよび／または制御システムなどの、別のシステムまたはデバイスからチップシュラウド監視データ４１８を受信することができる。
【００３４】
別の実施形態では、本発明は、図５〜７に概略的に示されまた図５〜７を参照して説明したような、本明細書で説明されるプロセスの一部またはすべてを実施する、チップシュラウド監視プログラム４２０（図８）などのプログラムコードのコピーを提供する方法を提供する。この場合、コンピュータシステムが、データ信号のセットを生成して、第２の遠隔位置においてデータ信号のセットを受信するためにそのデータ信号を伝送するように、本明細書で説明されるプロセスの一部またはすべてを実施するプログラムコードのコピーを処理することができ、ここでは、このデータ信号のセットはその特性のセットのうちの１つまたは複数の特性を有し、および／または、そのデータ信号のセット内でプログラムコードのコピーをエンコードするような形で変更されている。同様に、本発明の一実施形態が、本明細書で説明されるデータ信号のセットを受信して、そのデータ信号のセットを、少なくとも１つの有形の非一時的なコンピュータ可読媒体内に固定されるコンピュータプログラムのコピー内へと移送するためのコンピュータシステムを含む、本明細書で説明されるプロセスの一部またはすべてを実施するプログラムコードのコピーを取得する方法を提供する。いずれの場合も、データ信号のセットは任意の種類の通信リンクを使用して伝送／受信され得る。
【００３５】
さらに別の実施形態では、本発明は、チップシュラウドを監視する製品および／または方法を実施するためのシステムを生成する方法を提供する。この場合、コンピュータシステム４１０（図８）などのコンピュータシステムが得られ（例えば、生成されるか、維持されるか、または、利用可能となり）、本明細書で説明されるプロセスを実施するための１つまたは複数のコンポーネントが得られ（例えば、生成されるか、購入されるか、使用されるか、または、修正される）、コンピュータシステムに導入され得る。この点に関して、導入ステップには、（１）計算デバイスにプログラムコードをインストールするステップと、（２）コンピュータシステムに１つまたは複数の計算デバイスおよび／またはＩ／Ｏデバイスを追加するステップと、（３）本明細書で説明されるプロセスを実行するのを可能にするためにコンピュータシステムを組み込むおよび／または修正するステップと、などのステップのうちの１つまたは複数の含むことができる。
【００３６】
本記述は、最良の形態を含めて本発明を開示することを目的として、また、任意のデバイスまたはシステムを製造および使用することならびに組み込まれる任意の方法を実施することを含めて当業者が本発明を実施するのを可能にすることを目的として、複数の実施例を使用する。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって定義され、当業者が思い付く別の実施例を含むことができる。このような別の実施例は、特許請求の範囲の文言と違わない構造的要素を有する場合、または、特許請求の範囲の文言とほぼ違わない等価の構造的要素を有する場合、特許請求の範囲の範囲内にあることが意図される。
【符号の説明】
【００３７】
１０  機械、ターボ機械
１２  ハウジング
１４  設置孔
２０  ロータ（複数可）
２２  ブレード（複数可）
２４  チップ（複数可）
２６  チップシュラウド
１００  チップシュラウド監視システム
１１０  センサ（複数可）
１１２  ライン（複数可）
１２０  制御システム
１３０  ベースライン検出パターン
１３２  第１の所定の量
１３４  第２の所定の量
１３６  第１の境界曲線
１３８  第２の境界曲線
１４０  チップシュラウドが一回転する間における信号または出力センサ
１４２  第１のずれ
１４４  第２のずれ
２００  チップシュラウドを監視する方法
２１０  センサ信号（複数可）を受信／監視するステップ
２１２  ベースライン検出パターンを決定するステップ
２１３  チップシュラウドが一回転する間における信号（複数可）の第１の一連の値を記憶するステップ
２１４  許容される所定の変化量／ずれ量を決定するステップ
２１６  信号（複数可）を受信／監視するステップ
２１７  動作検出パターンを決定するステップ
２１８  チップシュラウドが次に一回転する間における信号（複数可）の第２の一連の値を記憶するステップ
２２０  信号の特性の値の変化をチェックするステップ
２２２  変化が所定の量を超えるかどうかを決定するステップ
２２４  ベースライン検出パターンをそれぞれの動作検出パターンに置き換えるステップ
４００  例示の環境
４１０  コンピュータシステム
４１２  処理コンポーネントまたは処理ユニット（ＰＵ）
４１４  入力／出力（Ｉ／Ｏ）コンポーネント
４１６  記憶コンポーネント
４１７  通信経路
４１８  チップシュラウド監視データ
４２０  チップシュラウド監視プログラム
４２２  モジュール
４３０  通信構成
【図１】
2014122618.tif 000003
【図２】
2014122618.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014122618.tif 000008
【図７】
2014122618.tif 000009
【図８】
2014122618.tif 000010
【外国語明細書】
2014122618000001.pdf