(57)【要約】  一実施形態によれば、システムが示される。このシステムは、ケーシング３６と、ケーシング３６内に配設された燃焼器１２と、ケーシング３６に設けられ、複数のアコースティックエミッション波を検出し検出された複数のアコースティックエミッション波に基づいて電気信号を生成するように構成されている検出デバイス３８とを備える。このシステムは、検出デバイス３８に動作可能に結合されている処理サブシステムであって、電気信号に基づいて１つまたは複数の特徴を決定し、１つまたは複数の特徴に少なくとも基づいて燃焼器１２内のフレッティング摩耗の有無を判定するように構成されている処理サブシステムをさらに備える。【選択図】図１
2019511694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング（３６）と、
前記ケーシング（３６）内に配設された燃焼器（１２）と、
前記ケーシング（３６）に設けられ、複数のアコースティックエミッション波（３７）を検出し検出された前記複数のアコースティックエミッション波（３７）に基づいて電気信号（４０）を生成するように構成されている検出デバイス（３８）と、
前記検出デバイス（３８）に動作可能に結合されている処理サブシステム（４２）であって、
前記電気信号（４０）に基づいて１つまたは複数の特徴を決定し、
前記１つまたは複数の特徴に少なくとも基づいて前記燃焼器（１２）内のフレッティング摩耗の有無を判定するように構成されている処理サブシステム（４２）と
を備えるシステム（１０）。
【請求項２】
前記処理サブシステム（４２）は、前記１つまたは複数の特徴を閾値の値に相関付けることによって前記燃焼器（１２）内の前記フレッティング摩耗の前記有無を判定するようにさらに構成されている、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記燃焼器（１２）を備えたガスタービンエンジン（１４）をさらに備える、請求項１または２記載のシステム（１０）。
【請求項４】
前記処理サブシステム（４２）は、前記ガスタービンエンジン（１４）の負荷に基づいて前記燃焼器（１２）内の前記フレッティング摩耗の前記有無を判定するようにさらに構成されている、請求項１乃至３のいずれか記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記燃焼器（１２）には、ケーシングストッパ（２３６）、燃焼ライナ（２０６）、ライナストッパ（２３２）、またはそれらの組み合わせが含まれる、請求項１乃至４のいずれか記載のシステム（１０）。
【請求項６】
前記複数のアコースティックエミッション波（３７）は、前記ライナストッパ（２３２）と前記燃焼ライナ（２０６）との間または前記ケーシングストッパ（２３６）と前記ケーシング（３６）との間の前記フレッティング摩耗により発生する、請求項１乃至５のいずれか記載のシステム（１０）。
【請求項７】
前記複数のアコースティックエミッション波（３７）は、前記燃焼器（１２）の前記燃焼ライナ（２０６）と前記ライナストッパ（２３２）との間の前記フレッティング摩耗、前記燃焼器（１２）の前記燃焼ライナ（２０６）と前記ケーシングストッパ（２３６）との間の前記フレッティング摩耗、またはそれらの組み合わせにより発生する、請求項１乃至６のいずれか記載のシステム（１０）。
【請求項８】
前記処理サブシステム（４２）は、
前記検出デバイス（３８）に結合され、前記電気信号（４０）を増幅して低インピーダンスの電気信号を生成するように構成されている増幅デバイス（４６）と、
前記増幅デバイス（４６）に結合され、前記低インピーダンスの電気信号をフィルタ処理してフィルタ処理された電気信号（５２）を生成するように構成されているフィルタリングデバイス（４４）と、
前記フィルタリングデバイス（４４）に結合され、前記フィルタ処理された電気信号（５２）をサンプリングして離散的電気信号（５４）を生成するように構成されているサンプラ（４８）と
をさらに備える、請求項１乃至７のいずれか記載のシステム（１０）。
【請求項９】
前記処理サブシステム（４２）は、前記離散的電気信号（５４）に基づいて前記１つまたは複数の特徴を決定するようにさらに構成されており、前記フィルタ処理された電気信号（５２）は、約１００ｋＨｚから約５００ｋＨｚの周波数範囲によって特徴付けられる、請求項１乃至８のいずれか記載のシステム（１０）。
【請求項１０】
前記１つまたは複数の特徴には、バースト振幅、バーストエネルギー、およびバーストカウントが含まれる、請求項１乃至９のいずれか記載のシステム（１０）。
【請求項１１】
前記処理サブシステム（４２）は、前記バースト振幅、前記バーストエネルギー、および前記バーストカウントに基づいて前記燃焼器（１２）内の１つまたは複数の構成部品の摩耗量を決定するようにさらに構成されている、請求項１乃至１０のいずれか記載のシステム（１０）。
【請求項１２】
前記処理サブシステム（４２）は、
前記電気信号（４０）を複数の予め定められたフレッティング摩耗サイクルに分割し、
前記複数の予め定められたフレッティング摩耗サイクルごとに前記１つまたは複数の特徴を決定する
ようにさらに構成されている、請求項１乃至１１のいずれか記載のシステム（１０）。
【請求項１３】
燃焼器（１２）内のフレッティング摩耗を判定する方法であって、
複数のアコースティックエミッション波（３７）を検出するステップと、
検出された前記複数のアコースティックエミッション波（３７）に基づいて電気信号（４０）を生成するステップと、
前記電気信号（４０）に基づいて１つまたは複数の特徴を決定するステップと、
前記１つまたは複数の特徴に少なくとも基づいて前記燃焼器（１２）内の前記フレッティング摩耗の有無を判定するステップとを含む方法。
【請求項１４】
前記１つまたは複数の特徴を閾値の値に相関付けることによって前記燃焼器（１２）内の前記フレッティング摩耗の前記有無を判定するステップをさらに含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記燃焼器（１２）を備えたガスタービンエンジン（１４）の負荷に基づいて前記燃焼器（１２）内の前記フレッティング摩耗の前記有無を判定するステップをさらに含む、請求項１３または１４記載の方法。
【請求項１６】
前記電気信号（４０）を増幅して低インピーダンスの電気信号を生成するステップと、
前記低インピーダンスの電気信号をフィルタ処理してフィルタ処理された電気信号（５２）を生成するステップと、
前記フィルタ処理された電気信号（５２）をサンプリングして離散的電気信号（５４）を生成するステップと
をさらに含む、請求項１３乃至１５のいずれか記載の方法。
【請求項１７】
前記離散的電気信号（５４）に基づいて前記１つまたは複数の特徴を決定するステップをさらに含み、前記フィルタ処理された電気信号（５２）は、約１００ｋＨｚから約５００ｋＨｚの周波数範囲によって特徴付けられる、請求項１３乃至１６のいずれか記載の方法。
【請求項１８】
前記１つまたは複数の特徴には、バースト振幅、バーストエネルギー、およびバーストカウントが含まれる、請求項１３乃至１７のいずれか記載の方法。
【請求項１９】
前記バースト振幅、前記バーストエネルギー、および前記バーストカウントに基づいて前記燃焼器（１２）内の１つまたは複数の構成部品の摩耗量を決定するステップをさらに含む、請求項１３乃至１８のいずれか記載の方法。
【請求項２０】
前記電気信号（４０）を複数の予め定められたフレッティング摩耗サイクルに分割するステップと、
前記複数の予め定められたフレッティング摩耗サイクルごとに前記１つまたは複数の特徴を決定するステップと
をさらに含む、請求項１３乃至１９のいずれか記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に、摩耗監視システムに関し、より詳細には、燃焼器のフレッティング摩耗を監視するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの燃焼器は高温燃焼ガスを発生させ、この高温燃焼ガスによってタービンを駆動する。タービンは、燃焼器内の燃焼のために圧縮空気を供給する圧縮機を駆動する。さらに、このタービンは、使用可能な出力電力を生成する。一例では、ガスタービン用の燃焼器は、円筒形燃焼室の円形配列として構成され、圧縮機から圧縮空気を受け取り、圧縮空気と燃料を混合することによって燃焼反応を生じさせ、高温燃焼ガスを発生させることができる。
【０００３】
燃焼器のライナは、高温環境内で働く。ライナストッパおよびケーシングストッパは、燃焼力学によってライナが接線方向、半径方向、および並進方向に動くのを防ぐように設けられている。燃焼プロセスからの熱および振動、ならびにガスタービンからの他の機械的な負荷および応力によって、ライナは振り動かされ、揺さぶられ、さもなければ振動させられ得る。具体的には、ライナストッパおよびケーシングストッパは、燃焼フロースリーブ内のライナの周りに取り付けられている。
【０００４】
運転中、燃焼器の様々な構成部品は、互いに対して擦れ、フレッティング摩耗が生じ得る。例えば、ライナストッパは、ケーシングに対して擦れ、フレッティング摩耗とそれに続くライナストッパまたはライナの亀裂を生じ得る。典型的には、燃焼器の欠陥は、燃焼器を分解することによって検出することができるが、それによってガスタービンはシャットダウンすることになる。
【０００５】
したがって、燃焼器を分解することなく燃焼器の欠陥を予測および判定する方法およびシステムが必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６３０１５７２号
【発明の概要】
【０００７】
一実施形態によれば、システムが示される。システムは、ケーシングと、ケーシング内に配設された燃焼器と、ケーシングに設けられ、複数のアコースティックエミッション波を検出し検出された複数のアコースティックエミッション波に基づいて電気信号を生成するように構成されている検出デバイスとを備える。システムは、検出デバイスに動作可能に結合されている処理サブシステムであって、電気信号に基づいて１つまたは複数の特徴を決定し、１つまたは複数の特徴に少なくとも基づいて燃焼器内のフレッティング摩耗の有無を判定するように構成されている処理サブシステムをさらに備える。
【０００８】
別の実施形態によれば、燃焼器内のフレッティング摩耗を判定する方法が示される。この方法は、複数のアコースティックエミッション波を検出するステップと、検出された複数のアコースティックエミッション波に基づいて電気信号を生成するステップと、電気信号に基づいて１つまたは複数の特徴を決定するステップと、１つまたは複数の特徴に少なくとも基づいて燃焼器内のフレッティング摩耗の有無を判定するステップとを含む。
【０００９】
本発明の実施形態のこれらおよび他の特徴および態様は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、より良く理解されよう。この添付図面において、同じ符号は、以下の図面全体を通じて同じ部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態によるガスタービンエンジンの燃焼器のフレッティング摩耗を監視するシステムのブロック図である。
【図２】本発明の実施形態による燃焼器の部分断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるガスタービンエンジンの燃焼器のフレッティング摩耗を監視する例示的な方法を示す流れ図である。
【図４】本発明の別な実施形態によるガスタービンエンジンの燃焼器のフレッティング摩耗を監視する例示的な方法を示す流れ図である。
【図５】本発明の一実施形態によるより多くの時間領域特徴のうちの１つを決定するためのシミュレートされた電気信号の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本システムおよび方法の実施形態は、アコースティックエミッション波に基づいて燃焼器のフレッティング摩耗を監視することを開示する。例えば、本システムおよび方法の実施形態は、燃焼器のケーシングを通じて伝達するアコースティックエミッション波に基づいて燃焼器のフレッティング摩耗を監視することを開示する。具体的には、本システムおよび方法の実施形態は、アコースティックエミッション波を処理することによってフレッティング摩耗が燃焼器内に存在するか判定することを開示する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態によるガスタービンエンジン１４の燃焼器１２のフレッティング摩耗を監視するシステム１０のブロック図である。ガスタービンエンジン１４は、圧縮機１６と、燃焼器１２と、回転式シャフト２０を介して相互接続されるタービン１８とを備える。図１は、ガスタービンエンジン１４の燃焼器１２のフレッティング摩耗の監視を開示するが、本システムおよび方法は、燃焼器を備える任意のデバイスまたはシステムに適用可能であり得ることを本明細書において理解されたい。
【００１３】
圧縮機１６は、大気２２を加圧して燃焼器１２に加圧空気２６を供給するように構成されている。システム１０は、燃焼器１２に燃料３０を供給するように構成されている燃料源２８をさらに備える。燃料３０は、加圧空気２６と混合され、燃焼器１２内で燃焼されて、熱エネルギー（図示せず）を運ぶ燃焼ガス３２を発生させる。燃焼ガス３２は、燃焼器１２からタービン１８へ向けられる。燃焼ガス３２は、タービン１８内に設けられているタービンブレード（図示せず）間を通じて流れ、その結果として燃焼ガス３２が膨張する。タービン１８は、シャフト２０を介して圧縮機１６を駆動する。さらに、タービン１８は、発電機２４を駆動して電力を発生させる。
【００１４】
例示の実施形態では、燃焼器１２は、ケーシング３６内に配設されている。１つまたは複数の検出デバイス３８が、ケーシング３６上に設けられている。一実施形態では、１つまたは複数の検出デバイス３８は、ケーシング３６の内面上に設けることができる。別の実施形態では、１つまたは複数の検出デバイス３８は、ケーシング３６の外面上に設けることができる。さらに別の実施形態では、１つまたは複数の検出デバイス３８は、ケーシング３６内の１つまたは複数の打ち抜き穴に設けることができる。例えば、１つまたは複数の検出デバイス３８には、アコースティックエミッションセンサ、加速度計、静圧センサ、動圧センサなどが含まれ得る。
【００１５】
１つまたは複数の検出デバイス３８は、例えば、燃焼器１２から生じた複数のアコースティックエミッション波３７を検出するように構成されている。１つまたは複数の検出デバイス３８は、例えば、１００ｋＨｚから１．５ＭＨｚの周波数範囲によって特徴付けられるアコースティックエミッション波３７を検出するように構成されている。一実施形態では、１つまたは複数の検出デバイス３８は、燃焼器１２のケーシング３６を通じて伝達されるアコースティックエミッション波３７を検出するように構成されている。１つまたは複数の検出デバイス３８は、検出されたアコースティックエミッション波３７に基づいて電気信号４０を生成するようにさらに構成されている。
【００１６】
システム１０は、ガスタービンエンジン１４および１つまたは複数の検出デバイス３８に動作可能に結合されている処理サブシステム４２をさらに備える。詳細には、処理サブシステム４２は、１つまたは複数の検出デバイス３８に動作可能に結合されている。例えば、処理サブシステム４２には、デジタル信号プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、および／または任意の他の適合するデバイスが含まれ得る。処理サブシステム４２は、ガスタービンエンジン１４から電気信号４０を受け取るように構成されている。特に、処理サブシステム４２は、１つまたは複数の検出デバイス３８から電気信号４０を受け取るように構成されている。
【００１７】
例示の実施形態では、処理サブシステム４２は、フィルタリングデバイス４４と、増幅デバイス４６と、サンプラ４８とを備える。増幅デバイス４６は、１つまたは複数の検出デバイス３８に動作可能に結合され、１つまたは複数の検出デバイス３８から電気信号４０を受け取るように構成されている。１つまたは複数の検出デバイス３８は、ケーブルを通じての伝送に適合しない高インピーダンスによって特徴付けられた電気信号４０を生成することができる。したがって、増幅デバイス４６が、高インピーダンスによって特徴付けられた電気信号４０を低インピーダンスの電気信号５０に変換する。さらに、いくつかの実施形態では、増幅デバイス４６が、高インピーダンスによって特徴付けられた電気信号４０を処理サブシステム４２および／またはフィルタリングデバイス４４に適している電圧範囲に増幅することができる。増幅デバイス４６が処理サブシステム４２の一部として示されているが、増幅デバイス４６は、処理サブシステム４２とは別個であってもよいことを本明細書中で理解されたい。例えば、増幅デバイス４６は、処理サブシステム４２の電子機器、電子デバイス、電子回路、またはモジュールであり得る。
【００１８】
処理サブシステム４２は、フィルタリングデバイス４４をさらに備えることができる。例えば、フィルタリングデバイス４４には、モジュール、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、および／または任意の他の適合するデバイス、モジュール、もしくはソフトウェアコードが含まれ得る。一実施形態では、フィルタリングデバイス４４は、増幅デバイス４６に動作可能に結合されている。フィルタリングデバイス４４は、低インピーダンスの電気信号５０をフィルタ処理してフィルタ処理された電気信号５２を生成するように構成されている。一実施形態では、例えば、フィルタリングデバイス４４は、バンドパスフィルタを含み得る。
【００１９】
サンプラ４８は、フィルタリングデバイス４４に動作可能に結合され、フィルタ処理された電気信号５２を受け取るように構成されている。例えば、サンプラ４８は、処理サブシステム４２のモジュールであり得る。サンプラ４８は、フィルタ処理された電気信号５２をサンプリングして離散的電気信号５４を生成するように構成されている。
【００２０】
処理サブシステム４２は、電気信号４０に基づいて燃焼器１２のフレッティング摩耗を監視するように構成されている。一実施形態では、処理サブシステム４２は、離散的電気信号５４に基づいて燃焼器１２のフレッティング摩耗を監視するように構成されている。一実施形態では、処理サブシステム４２は、電気信号４０または離散的電気信号５４に基づいて１つまたは複数の特徴を決定するように構成されている。例えば、１つまたは複数の特徴には、バースト振幅、バーストエネルギー、バーストカウントなどが含まれ得る。本明細書に用いるとき、用語「バースト振幅」は、決定された期間の間に生成される電気信号の最大振幅を指す。本明細書に用いるとき、用語「バーストカウント」は、電気信号が予め決定された電圧閾値を超える決定された回数を指す。例えば、バーストエネルギーは、電気信号４０または離散的電気信号５４の面積に比例し得る。処理サブシステム４２は、１つまたは複数の特徴に基づいて燃焼器１２内のフレッティング摩耗の有無を判定するようにさらに構成されている。一実施形態では、処理サブシステム４２は、ガスタービンエンジン１４の負荷および１つまたは複数の特徴に基づいて燃焼器１２内のフレッティング摩耗の有無を判定するようにさらに構成されている。例えば、フレッティング摩耗の判定は、図３および図４を参照してより詳細に説明される。さらに、例えば、特徴は、図５を参照して示される。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態による図１に示した燃焼器１２の部分断面図である。燃焼器１２は、圧縮空気入口ダクト２０２と、フロースリーブ２０４と、燃焼空気をタービンに向けるための燃焼ガス排気ダクト２０７とを備える。フロースリーブ２０４は、燃焼区域２０８を格納する円筒形燃焼ライナ２０６を格納する。燃焼ライナ２０６は、フロースリーブ２０４内で同軸に取り付けられている。燃焼ライナ２０６およびフロースリーブ２０４は共に、燃焼器ケーシング３６内で同軸に取り付けられている。フロースリーブ２０４は、取付けブラケット２１４を用いて燃焼器ケーシング３６内に取り付けられている。円筒形燃焼器ケーシング３６は、１つまたは複数の燃焼室２１２を格納する。
【００２２】
燃焼ライナ２０６は、燃料噴射ノズル２１８に整合した入口端２１６と、燃焼ガス排気ダクト２０７に結合された排気端２２０とを有する。燃焼ライナ２０６の円筒形壁２２２は、燃焼区域２０８を画定する。円筒形壁２２２は、燃焼および冷却のために圧縮空気２６が燃焼区域２０８に流れ込むことを可能にする空気穴２２４を備える。燃料は、燃料入口ポート２２６を通じて燃料噴射ノズル２１８に供給される。圧縮空気２６は、圧縮機１６（図１参照）から燃焼室２１２の圧縮空気入口ダクト２０２へ流れ、次いで燃焼ライナ２０６とフロースリーブ２０４との間に形成された環状通気路２３０を通過する。通気路２３０を通じて流れる圧縮空気２６は、燃焼ライナ２０６を冷却し、空気穴２２４を介して燃焼区域２０８に入り、燃焼のために燃料と混合される。燃焼ライナ２０６は、燃焼ライナ２０６の入口端２１６に隣接したライナストッパ２３２によってフロースリーブ２０４内で保持される。燃焼ライナ２０６は、燃焼ライナ２０６の排気端２２０を排気ダクト２０７に取り付けるカップリング２３４によっても支持される。例えば、ライナストッパ２３２は、円筒形燃焼ライナ２０６の外面の周りに対称的に配置することができる。ケーシングストッパ２３６は、ケーシング３６とフロースリーブ２０４との間に配設することができる。
【００２３】
例えば、アコースティックエミッション波は、燃焼ライナ２０６とライナストッパ２３２との間のフレッティング摩耗、および／またはケーシングストッパ２３６と燃焼器１２のケーシング３６との間のフレッティング摩耗によって発生する。例えば、アコースティックエミッション波は、ライナストッパ２３２とフロースリーブ２０４との間のフレッティング摩耗、および／またはケーシングストッパ２３６とフロースリーブ２０４との間のフレッティング摩耗によっても発生し得る。例えば、フレッティング摩耗によって、燃焼ライナ２０６、ライナストッパ２３２、およびフロースリーブ２０４の構造には変化が生じ、それによってアコースティックエミッション波が発生し得る。
【００２４】
図３は、本発明の一実施形態によるガスタービンエンジンの燃焼器のフレッティング摩耗を監視する例示的な方法３００を示す流れ図である。ブロック３０２において、アコースティックエミッション波が検出され、検出されたアコースティックエミッション波に基づいて電気信号が生成される。例えば、アコースティックエミッション波は、燃焼器のケーシングを通じて伝達するアコースティックエミッション波であり得る。例えば、燃焼器のケーシングに設置された検出デバイスは、アコースティックエミッション波を検出して電気信号を生成する。例えば、アコースティックエミッション波は、燃焼ライナとライナストッパとの間のフレッティング摩耗、および／またはケーシングストッパと燃焼器のケーシングとの間のフレッティング摩耗によって発生する。例えば、アコースティックエミッション波は、ライナストッパとフロースリーブとの間のフレッティング摩耗、および／またはケーシングストッパとフロースリーブとの間のフレッティング摩耗によっても発生し得る。例えば、検出デバイスによって検出されるアコースティックエミッション波は、１００ｋＨｚから１．５ＭＨｚの周波数範囲によって特徴付けることができる。
【００２５】
さらに、ブロック３０４において、１つまたは複数の特徴を電気信号に基づいて決定することができる。例えば、この特徴は、バースト振幅、バーストエネルギー、およびバーストカウントのうちの１つまたは複数を含み得る。特徴の決定の一例は、図５を参照して示される。いくつかの実施形態では、電気信号は、複数の予め定められたフレッティング摩耗サイクルに分割することができ、特徴は、フレッティング摩耗サイクルごとに決定することができる。典型的には、フレッティングは、負荷の下で振動またはいくつかの他の力による微小な相対運動を受けて２つの材料の間の接触領域で生じる特別な摩耗プロセスとして定義される。振動の振幅は、数ミリメートル未満でとても小さい。負荷の下で、相互作用する２つの材料表面間の摩耗を引き起こす振動運動の各振動周期は、「フレッティング摩耗サイクル」として定義される。
【００２６】
さらに、ブロック３０６において、フレッティング摩耗の有無を特徴のうちの１つまたは複数に基づいて判定することができる。例えば、燃焼器内のフレッティング摩耗の有無を判定するために、これらの特徴のうちの１つまたは複数は、閾値の値に相関付けることができる。例えば、バースト振幅Ａは、それぞれの閾値の値Ｔ１と比較することができる。バースト振幅Ａが閾値の値Ｔ１を超える場合、フレッティング摩耗が燃焼器内に存在すると判定することができる。同様に、バーストカウントは、それぞれの閾値の値Ｔ２と比較することができる。バーストカウントが閾値の値Ｔ２を超える場合、フレッティング摩耗が燃焼器内に存在すると判定することができる。同様に、バーストエネルギーが閾値の値Ｔ３を超えるとき、フレッティング摩耗が燃焼器内に存在すると判定することができる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、ブロック３０８において、燃焼器の１つまたは複数の構成部品の摩耗量を決定することができる。本明細書に用いるとき、用語「摩耗量」は、フレッティング摩耗により燃焼器の１つまたは複数の構成部品に引き起こされる摩耗の量を指す。例えば、摩耗量の量は、上記特徴に基づいて決定することができる。特に、摩耗量の量は、それぞれの閾値からの特徴のずれ量に基づいて決定することができる。続いて、ステップ３１０において、フレッティング摩耗が燃焼器内に存在するとき、操作者または使用者は、燃焼器の１つまたは複数の構成部品を置換または修理することによって燃焼器を修理することができる。
【００２８】
図４は、本発明の別な実施形態によるガスタービンエンジンの燃焼器のフレッティング摩耗を監視する例示的な方法４００を示す流れ図である。ブロック４０２において、アコースティックエミッション波が検出され、検出されたアコースティックエミッション波に基づいて電気信号が生成される。例えば、アコースティックエミッション波は、燃焼器のケーシングを通じて伝達するアコースティックエミッション波であり得る。燃焼器のケーシングに設置された検出デバイスは、アコースティックエミッション波を検出し、電気信号を生成する。例えば、アコースティックエミッション波は、燃焼ライナとライナストッパとの間のフレッティング摩耗、および／またはケーシングストッパと燃焼器のケーシングとの間のフレッティング摩耗によって発生する。例えば、アコースティックエミッション波は、ライナストッパとフロースリーブとの間のフレッティング摩耗、および／またはケーシングストッパとフロースリーブとの間のフレッティング摩耗によっても発生し得る。例えば、検出デバイスによって検出されるアコースティックエミッション波は、１００ｋＨｚから１．５ＭＨｚの周波数範囲によって特徴付けることができる。
【００２９】
さらに、ブロック４０４において、電気信号を増幅して低インピーダンスの電気信号を生成する。例えば、増幅は、処理サブシステムの電子機器、電子デバイス、電子回路、またはモジュールによって実行することができる。ブロック４０６において、低インピーダンスの電気信号をフィルタ処理してフィルタ処理された電気信号を生成する。続いて、ブロック４０８において、フィルタ処理された電気信号をサンプリングして離散的電気信号を生成する。
【００３０】
さらに、ブロック４１０において、１つまたは複数の特徴が、離散的電気信号に基づいて決定される。例えば、特徴には、バースト振幅、バーストエネルギー、およびバーストカウントのうちの１つまたは複数が含まれ得る。続いて、ブロック４１２において、フレッティング摩耗の有無を、特徴のうちの１つまたは複数に基づいて決定することができる。例えば、燃焼器内のフレッティング摩耗の有無を決定するために、特徴のうちの１つまたは複数は、閾値の値に相関付けられる。続いて、ステップ４１４において、フレッティング摩耗が燃焼器内に存在する場合、操作者または使用者は、燃焼器の１つまたは複数の構成部品を置換または修理することによって燃焼器を修理することができる。
【００３１】
図５は、本発明の一実施形態によるより多くの時間領域特徴のうちの１つを決定するためのシミュレートされた電気信号５００の一例である。例えば、電気信号５００は、図１に指し示される電気信号４０であり得る。一実施形態では、電気信号５００は、図１に指し示される離散的電気信号５４であり得る。Ｘ軸５０２はタイムスタンプを表し、Ｙ軸５０４は電圧および振幅を表す。さらに、参照数字５０６は予め決定された電圧閾値を表す。図５に示すように、ピーク５０８は最大振幅を有し、したがって、ピーク５０８の振幅は特徴、すなわちバースト振幅を表す。さらに、図５の例において、電気信号５００は、予め決定された電圧閾値５０６を５回超えまたは横切り、したがって、電気信号５００のバーストカウントは５である。また、例えば、電気信号５００のバーストエネルギーは、予め決定された電圧閾値５０６を横切るまたは超える電気信号５００の部分５１０の面積に基づいて決定することができる。
【００３２】
本システムおよび方法の実施形態は、ガスタービンエンジンを解体することなく燃焼器のフレッティング摩耗を監視することを開示する。さらに、本システムおよび方法の実施形態は、燃焼器、あるいはライナストッパ、ケーシング、ケーシングストッパなどが含まれる燃焼器の１つまたは複数の構成部品における摩耗をオンライン評価し、それによって故障および予定外の停止を早期に防ぐことを開示する。
【００３３】
本明細書中には本発明のいくつかの特徴しか図示および説明されていないが、当業者には多くの修正および変更が思い浮かぶであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の要旨の範囲内にあるそのような修正および変更の全てに及ぶことが意図されていると理解されたい。
【符号の説明】
【００３４】
１０  システム
１２  燃焼器
１４  ガスタービンエンジン
１６  圧縮機
１８  タービン
２０  回転式シャフト、シャフト
２２  大気
２４  発電機
２６  加圧空気、圧縮空気
２８  燃料源
３０  燃料
３２  燃焼ガス
３６  ケーシング、燃焼器ケーシング
３７  アコースティックエミッション波
３８  検出デバイス
４０  電気信号
４２  処理サブシステム
４４  フィルタリングデバイス
４６  増幅デバイス
４８  サンプラ
５０  電気信号
５２  フィルタ処理された電気信号
５４  離散的電気信号
２０２  圧縮空気入口ダクト
２０４  フロースリーブ
２０６  円筒形燃焼ライナ、燃焼ライナ
２０７  燃焼ガス排気ダクト、ガス排気ダクト、排気ダクト
２０８  燃焼区域
２１２  燃焼室
２１４  取付けブラケット
２１６  入口端
２１８  燃料噴射ノズル
２２０  排気端
２２２  円筒形壁
２２４  空気穴
２２６  燃料入口ポート
２３０  環状通気路、通気路
２３２  ライナストッパ
２３４  カップリング
２３６  ケーシングストッパ
３００  例示的な方法
４００  例示的な方法
５００  シミュレートされた電気信号、電気信号
５０２  Ｘ軸
５０４  Ｙ軸
５０６  予め決定された電圧閾値
５０８  ピーク
５１０  部分
【図１】
2019511694.tif 000003
【図２】
2019511694.tif 000004
【図３】
2019511694.tif 000005
【図４】
2019511694.tif 000006
【図５】
2019511694.tif 000007
【国際調査報告】
2019511694.tif 000008
2019511694.tif 000009
2019511694.tif 000010