(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンの異常、事象、または問題を検出する。【解決手段】タービンシステム１０が、各々が当該タービンシステムのそれぞれの場所に配置され、それぞれの信号を生成するいくつかのセンサ２２と、前記いくつかのセンサからの前記それぞれの信号から少なくとも部分的に導出されるコントローラ出力を生成することができるコントローラ２４と、電子デバイス３０，３１とを備え、前記電子デバイスは、プロセッサ実行可能ルーチンを格納するメモリ２７と、前記１つ以上のメモリによってエンコードされた前記１つ以上のルーチンにアクセスして前記１つ以上のルーチンを実行するように構成された１つ以上のプロセッサ２８とを備え、前記１つ以上のルーチンは、実行されたときに、前記いくつかのセンサのうちの１つからの前記それぞれの信号、前記コントローラ出力、またはこれらの何らかの組み合わせのうちの少なくとも１つ以上の入力を受信する。【選択図】図１
2018109398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンシステム（１０）であって、
各々が当該タービンシステム（１０）のそれぞれの場所に配置され、それぞれの信号を生成する複数のセンサ（２２）と、
前記複数のセンサ（２２）のうちの１つ以上からの前記それぞれの信号から少なくとも部分的に導出されるコントローラ出力を生成することができるコントローラ（２４）と、
電子デバイス（２５）と
を備えており、
前記電子デバイス（２５）は、
１つ以上のプロセッサ実行可能ルーチンを格納する１つ以上のメモリ（２７）と、
前記１つ以上のメモリ（２７）によってエンコードされた前記１つ以上のルーチンにアクセスして前記１つ以上のルーチンを実行するように構成された１つ以上のプロセッサ（２９）と
を備え、
前記１つ以上のルーチンは、実行されたときに、
前記複数のセンサ（２２）のうちの１つからの前記それぞれの信号、前記コントローラ出力、またはこれらの何らかの組み合わせのうちの少なくとも１つである１つ以上の入力を受信すること、および
前記１つ以上の入力を取り入れる１つ以上のモデルを使用してオーディオ出力（３４）を生成すること
を前記１つ以上のプロセッサ（２９）に実行させる、タービンシステム（１０）。
【請求項２】
前記１つ以上のルーチンは、実行されたときに、前記生成されたオーディオ出力（３４）を１つ以上のオーディオ出力デバイスを介して出力することを、前記１つ以上のプロセッサ（２９）に実行させる、請求項１に記載のタービンシステム（１０）。
【請求項３】
前記複数のセンサ（２２）は、１つ以上の動圧センサ、静圧センサ、熱電対、マイクロフォン、クリアランスプローブ、光学プローブ、加速度計、歪みゲージ、またはこれらの何らかの組み合わせを含む、請求項１に記載のタービンシステム（１０）。
【請求項４】
前記１つ以上のモデルは、前記オーディオ出力の生成において燃料の取り入れ、空気流量、吸気口における圧力、圧縮機の吐出における圧力、圧縮機の吐出における温度、タービンの排気の温度、またはこれらの何らかの組み合わせに関する前記１つ以上の入力を利用する第１のモデルを含む、請求項１に記載のタービンシステム（１０）。
【請求項５】
前記１つ以上のモデルは、圧縮機マップから導出される、請求項１に記載のタービンシステム（１０）。
【請求項６】
前記生成されたオーディオ出力は、当該タービンシステム（１０）の少なくとも１つの領域における異常、事象、または問題を表す、請求項１に記載のタービンシステム（１０）。
【請求項７】
前記異常、事象、または問題は、フラッタ、回転ストール、当該タービンシステム（１０）内の圧縮機抽気空洞の共鳴によって引き起こされるホイッスル音、圧縮機サージ、またはこれらの何らかの組み合わせを含む、請求項１に記載のタービンシステム（１０）。
【請求項８】
前記電子デバイス（２５）は、当該タービンシステム（１０）の動作を制御するものではないコンピューティングデバイスを備える、請求項１に記載のタービンシステム（１０）。
【請求項９】
前記複数のセンサ（２２）は、圧力波、振動波、温度、静圧、またはこれらの何らかの組み合わせを感知するように構成されている、請求項１に記載のタービンシステム（１０）。
【請求項１０】
前記１つ以上のルーチンは、前記１つ以上のメモリ（２７）によってエンコードされたソフトウェア配布プラットフォームを介してダウンロードされるソフトウェアアプリケーションに含まれる、請求項１に記載のタービンシステム（１０）。
【請求項１１】
１つ以上のプロセッサ実行可能ルーチンを格納する１つ以上のメモリ（２７）と、
前記１つ以上のメモリ（２７）によってエンコードされた前記１つ以上のルーチンにアクセスして前記１つ以上のルーチンを実行するように構成された１つ以上のプロセッサ（２９）と
を備えており、
前記１つ以上のルーチンは、実行されたときに、
タービンシステム（１０）の複数のセンサ（２２）からのそれぞれの信号、前記タービンシステム（１０）のコントローラ（２４）の出力、またはこれらの何らかの組み合わせのうちの少なくとも１つである１つ以上の入力を受信すること、および
前記１つ以上の入力を取り入れる１つ以上のモデルを使用してオーディオ出力（３４）を生成すること
を前記１つ以上のプロセッサ（２９）に実行させる、デバイス。
【請求項１２】
前記１つ以上のルーチンは、実行されたときに、前記生成されたオーディオ出力を１つ以上のオーディオ出力デバイスを介して出力することを、前記１つ以上のプロセッサ（２９）に実行させる、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記１つ以上のモデルは、前記タービンシステム（１０）の圧縮機（１８）のコンポーネント、燃焼システム（２０）のコンポーネント、タービン（１２）のコンポーネント、またはこれらの何らかの組み合わせの挙動を、１つ以上の物理学に基づく方程式、１つ以上の圧縮機マップ、または両方を使用してモデル化する、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１４】
当該デバイスは、前記タービンシステム（１０）のコントローラ（２４）とは別のコンピューティングデバイス（２５）を備え、当該デバイスの前記１つ以上のプロセッサ（２９）は、前記コントローラ（２４）の第２のプロセッサ（２８）よりも高い処理能力を備える、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記１つ以上のルーチンは、実行されたときに、前記１つ以上のモデルを使用して前記オーディオ出力を生成すべき前記タービンシステム（１０）の１つ以上の場所またはコンポーネントを選択するために使用されるグラフィカルユーザインタフェース（４０）上のリスト（４２）からモデル出力の選択を受信することを、前記１つ以上のプロセッサ（２９）に実行させる、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１６】
当該デバイスは、前記複数のセンサ（２２）のうちのセンサを備える、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１７】
１つ以上のプロセッサ（２９）によって実行されたときに、
各々がタービンシステム（１０）のそれぞれの場所に配置された複数のセンサ（２２）からのそれぞれの信号、コントローラ出力、またはこれらの何らかの組み合わせのうちの少なくとも１つである１つ以上の入力を受信すること、および
前記１つ以上の入力を取り入れる１つ以上のモデルを使用してオーディオ出力（３４）を生成すること
を前記１つ以上のプロセッサ（２９）に実行させる命令を含んでいる１つ以上の有形の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
前記命令は、前記プロセッサ（２９）によって実行されたときに、前記生成されたオーディオ出力（３４）を１つ以上のオーディオ出力デバイスを介して出力することを、前記プロセッサ（２９）に実行させる、請求項１７に記載の１つ以上のコンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
前記１つ以上のモデルは、燃料の取り入れ、空気流量、吸気口における圧力、圧縮機の吐出における圧力、圧縮機の吐出における温度、タービンの排気温度、またはこれらの何らかの組み合わせに関する前記１つ以上の入力を利用し、前記タービンシステム（１０）のある領域における挙動を出力し、前記挙動は、前記１つ以上のモデルによるオーディオ出力の生成に関する場所に１つ以上の異常、事象、または問題が存在することを示すオーディオ出力を生成するために、前記１つ以上のプロセッサ（２９）によって使用される、請求項１８に記載の１つ以上のコンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
当該１つ以上のコンピュータ可読媒体（２７）および前記１つ以上のプロセッサ（２９）は、前記タービンシステム（１０）のコントローラ（２４）とは別のコンピューティングデバイス（２５）に含まれ、前記１つ以上のプロセッサ（２９）は、前記コントローラ（２４）に含まれるあらゆるプロセッサ（２８）よりも高い演算能力を有する、請求項１７に記載の１つ以上のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題は、ターボ機械に関し、より詳細には、生成されたオーディオ出力を使用してガスタービンの異常、事象、または問題を検出するためのモデル化に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントのオペレータは、プラント内の設備（例えば、ガスタービン）が稼働しているときに、設備の物理的なノイズから逃れることができる。例えば、オペレータは、プラントから離れた場所でプラントの動作を監視することができ、プラントにおいて動作中の設備の防音が、放射される可聴のノイズなどを低減することができる。したがって、オペレータは、制御システムによって生成されるアラームに頼って設備を保護することが多い。しかしながら、オペレータが、かなりの時間にわたってアラームに気付かず、あるいはアラームを無視する可能性があり、結果として、設備について望ましくない動作状態が発生する可能性がある。さらに、設備について、センサを備えることが（例えば、物理的な理由、事業計画に係る理由、熱的な理由、などで）現実的でない特定の場所が存在する可能性がある。それにもかかわらず、オペレータは、異常、事象、または問題が存在するかどうかを判断する際に、それらの場所における挙動特性について知ることが望ましいと考えるかもしれない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４５４３８３０号明細書
【発明の概要】
【０００４】
技術的範囲が当初の特許請求に係る主題と同等である特定の実施形態が、以下に要約される。これらの実施形態は、特許請求に係る主題の技術的範囲を限定しようとするものではなく、むしろ、これらの実施形態は、主題について考え得る形態の概要を提供しようとするものにすぎない。実際、本主題は、以下で説明される実施形態と同様であっても、あるいは異なってもよい種々の形態を含むことができる。
【０００５】
一実施形態においては、タービンシステムが、各々が当該タービンシステムのそれぞれの場所に配置され、それぞれの信号を生成するいくつかのセンサと、いくつかのセンサからのそれぞれの信号から少なくとも部分的に導出されるコントローラ出力を生成することができるコントローラと、電子デバイスとを備え、電子デバイスは、プロセッサ実行可能ルーチンを格納するメモリと、１つ以上のメモリによってエンコードされた１つ以上のルーチンにアクセスして１つ以上のルーチンを実行するように構成された１つ以上のプロセッサとを備え、１つ以上のルーチンは、実行されたときに、いくつかのセンサのうちの１つからのそれぞれの信号、コントローラ出力、またはこれらの何らかの組み合わせのうちの少なくとも１つである１つ以上の入力を受信すること、および１つ以上の入力を取り入れる１つ以上のモデルを使用してオーディオ出力を生成することを、１つ以上のプロセッサに実行させる。
【０００６】
一実施形態においては、デバイスが、１つ以上のプロセッサ実行可能ルーチンを格納する１つ以上のメモリと、１つ以上のメモリによってエンコードされた１つ以上のルーチンにアクセスして１つ以上のルーチンを実行するように構成された１つ以上のプロセッサとを備え、１つ以上のルーチンは、実行されたときに、タービンシステムのいくつかのセンサからのそれぞれの信号、タービンシステムのコントローラの出力、またはこれらの何らかの組み合わせのうちの少なくとも１つである１つ以上の入力を受信すること、および１つ以上の入力を取り入れる１つ以上のモデルを使用してオーディオ出力を生成することを、１つ以上のプロセッサに実行させる。
【０００７】
一実施形態においては、１つ以上の有形の非一時的なコンピュータ可読媒体が、１つ以上のプロセッサによって実行されたときに、各々がタービンシステムのそれぞれの場所に配置されたいくつかのセンサからのそれぞれの信号、コントローラ出力、またはこれらの何らかの組み合わせのうちの少なくとも１つである１つ以上の入力を受信すること、および１つ以上の入力を取り入れる１つ以上のモデルを使用してオーディオ出力を生成することを、１つ以上のプロセッサに実行させる命令を含む。
【０００８】
本主題のこれらの特徴、態様、および利点、ならびに他の特徴、態様、および利点が、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を検討することによって、よりよく理解されると考えられ、添付の図面において、類似の文字は、図面の全体を通して類似の部分を表している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による１つ以上のセンサを使用して生成されたオーディオ出力によって異常、事象、または問題を検出するためのモデル化を可能にするタービンシステムのブロック図である。
【図２】一実施形態によるセンサを配置することができるタービンシステムの典型的な場所の概略図である。
【図３】一実施形態によるタービンシステムからの生成されたオーディオ出力の聞き取りに利用されるグラフィカルユーザインタフェースのスクリーンショットである。
【図４】一実施形態による生成されたオーディオ出力によって異常、事象、または問題を検出するためのモデル化方法の一実施形態を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本主題の１つ以上の具体的な実施形態を、以下で説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を提供しようとする努力において、必ずしも実際の実施例のすべての特徴は、本明細書において説明されないかもしれない。そのようなあらゆる実際の実施例の開発においては、あらゆる工学または設計プロジェクトと同様に、実施例ごとにさまざまであり得るシステム関連および事業関連の制約の順守などの開発者の具体的な目標を達成するために、実施例ごとに特有の多数の決定を行わなければならないことを、理解すべきである。さらに、そのような開発の努力が、複雑かつ時間を必要とするものであり得るが、それでもなお本明細書の開示の恩恵を被る当業者にとって設計、製作、および製造の日常的な取り組みにすぎないと考えられることを、理解すべきである。
【００１１】
本主題の種々の実施形態の構成要素を紹介するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「ｓａｉｄ」は、それらの構成要素が１つ以上存在することを意味するように意図されている。用語「・・・を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「・・・を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「・・を有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包含であるように意図され、そこに挙げられた構成要素以外のさらなる構成要素が存在してもよいことを意味する。
【００１２】
すでに述べたように、プラントのオペレータが、ガスタービンから離れた制御ステーションにおいて発せられるガスタービンの健全性に関する特定のアラームを無視し、あるいはそのようなアラームに気付かない可能性がある。したがって、かなりの設備停止時間（例えば、設備が稼働できない）またはメンテナンス費用につながるガスタービン設備の問題が、プラントにおいて発生する可能性がある。さらに、ガスタービン設備の特定の場所においては、センサの設置が（例えば、物理的な理由、事業計画に係る理由、熱的な理由、などで）実現不可能であるかもしれない。したがって、ガスタービンの異常、事象、または問題を検出するための改良された技術が望まれることが、今や一般的に認識されている。
【００１３】
したがって、本開示の実施形態は、広くには、生成されたオーディオ出力を使用してモデル化されたガスタービンの異常、事象、または問題を検出するためのシステムおよび方法に関する。すなわち、いくつかの実施形態は、タービンシステムに含まれるセンサまたはタービンシステムに取り付けられたセンサから得られるデータならびに／あるいはコントローラからの出力を使用して生成されたオーディオノイズを介して異常、事象、または問題を検出するためのモデル化された挙動を監視することを、タービンのオペレータにとって可能にする。例えば、モデルは、種々の利用可能な計器（例えば、センサ）からの入力ならびに制御パラメータを受け取り、所望の場所または現象の挙動をシミュレートすることができる。センサを、圧縮機、吸気口（例えば、入口）、タービン、など、タービンシステムのさまざまな場所に配置することができる。例えば、センサ信号は、タービンシステムの種々の場所の熱電対および／または動圧トランスミッタ（例えば、吸気口の近くに位置し、吸気口に入るガスの弁行程ならびに入口ガイドベーン（ＩＧＶ）および入口抽気熱（ＩＢＨ）の開き量を表すセンサ、燃焼システムの燃料取入れ口のセンサ、吸気口の圧力センサ、圧縮機の吐出における圧力センサ、圧縮機の吐出における熱電対、タービン排気における熱電対、など）から出力されてよい。理解できるとおり、タービンシステム１０の特定の部分にセンサを配置することは、種々の制約（例えば、物理的、熱的、など）ゆえに実現不可能であるかもしれない。したがって、いくつかの実施形態においては、タービンシステムに含まれるセンサからのデータおよび／またはコントローラからの出力を用いて、センサのない場所における挙動（例えば、圧力のダイナミクス、熱のダイナミクス、流体のダイナミクス、など）をモデル化し、その挙動を表すオーディオを生成することで、センサのない場所の異常、事象、または問題を検出することができる。いくつかの実施形態においては、センサからのデータを、タービンシステムの任意の動作期間（例えば、始動、最大運転、および／または停止）において取得することができる。
【００１４】
以下で説明されるように、センサは、動圧センサ、熱電対センサ、および／またはガスタービンにすでに存在する他のセンサを含むことができる。既存のセンサを活用することで、新たな器具および設置コストを削減することができる。さらに、センサは、クリアランスプローブ、光学プローブ、マイクロフォン、加速度計または歪みゲージ、動圧センサ、などを含むことができる。センサを、取り入れ口、圧縮機、タービン、タービンシステムのケーシングの穴、ボアスコープポート、燃料取入れ口、など、ガスタービン上またはガスタービン内の任意の実現可能な場所に配置することができる。いくつかの実施形態において、センサは、ソフトウェアアプリケーションを実行するコントローラおよび／またはコンピューティングデバイスへと信号を発することができる。ソフトウェアアプリケーションは、ガスタービン内の特定の場所における挙動のモデル化、挙動を表すオーディオ信号の生成、ならびにコントローラおよび／またはコンピューティングデバイスのオーディオ出力デバイスを介するオーディオ信号の出力を、プロセッサに実行させることができる。プラントのオペレータは、モデル化された挙動を用いて生成されたオーディオ出力を聞き取り、コントローラのアラームだけに頼るのではなく、タービンシステムの音の変化に基づいて異常、事象、または問題を検出することができる。モデル化される異常、事象、または問題として、フラッタ、回転ストール、圧縮機の抽気空洞および／または種々の空洞あるいはタービン内のホイール空間の共鳴によって引き起こされるホイッスル音（ｗｈｉｓｔｌｉｎｇ）、システムが動作可能であるときのタービンシステムの内部に残された物品（例えば、ボルト、デブリ、など）、圧縮機サージ、などを挙げることができる。
【００１５】
ここで図面を参照すると、図１は、本開示の一実施形態による生成されたオーディオ出力を介して異常、事象、または問題を検出するためのモデル化を可能にするタービンシステム１０のブロック図を示している。いくつかの実施形態において、タービンシステム１０は、タービンエンジン１２および後処理システム１４を含む。後処理システム１４が、随意により含まれ、タービンシステム１０は、後処理システム１４の代わりに何らかの他のシステム（例えば、熱回収蒸気発生器）を含んでも、あるいは後処理システム１４に加えて他のシステムを含んでもよいことに、注意すべきである。いくつかの実施形態において、タービンシステム１０は、後処理システム１４を含まない。特定の実施形態において、タービンシステム１０は、発電システムであってよい。タービンシステム１０は、タービンシステム１０を動作させるために、天然ガスおよび／または水素を豊富に含む合成ガスなどの液体または気体燃料を使用することができる。図示のように、タービンシステム１０は、吸気部１６、圧縮機１８、燃焼システム２０、およびタービン１２を含む。タービン１２は、シャフトを介して圧縮機１８に連結され、圧縮機１８を駆動することができる。動作時に、空気が吸気部１６を通ってタービンシステム１０に進入し（矢印１７によって示されている）、圧縮機１８において加圧される。吸気部１６は、入口を含むことができる。圧縮機１８は、シャフトに結合したいくつかの圧縮機ブレードを含むことができる。シャフトの回転が、圧縮機ブレードの回転を引き起こすことにより、空気を圧縮機１８へと引き込み、空気を燃焼システム２０へと入る前に圧縮する。
【００１６】
圧縮された空気１７が圧縮機１８を出て燃焼システム２０に入るとき、圧縮された空気１７を、１つ以上の燃焼缶２３における燃焼のために燃料１９と混合することができる。例えば、燃焼缶２３は、最適な燃焼、排出物、燃料消費、出力などのための適切な比にて燃焼缶２３へと燃料−空気混合物を注入することができる１つ以上の燃料ノズルを含むことができる。空気１７および燃料１９の燃焼は、高温の加圧された排気ガスを生じさせ、後にこの排気ガスを、タービン１２において１つ以上のタービンブレードを駆動するために利用することができる。動作時、タービン１２に流入してタービン１２を通過する燃焼ガスが、タービンブレードに衝突しつつタービンブレードの間を流れることによってタービンブレードを駆動し、したがってシャフトを回転させて発電プラントの発電機などの負荷２１を駆動する。さらに、上述したように、シャフトの回転により、圧縮機１８におけるブレードが、吸気口１６によって受け取られる空気を引き込み、加圧する。
【００１７】
タービン１２を通って流れる燃焼ガスを、タービン１２の下流端１５から排気ガスの流れとして出すことができる。排気ガスの流れは、後処理システム１４に向かって下流方向に流れ続けることができる。例えば、下流端１５を、後処理システム１４に流体に関して結合させることができる。燃焼プロセスの結果として、排気ガスは、窒素酸化物（ＮＯx）、硫黄酸化物（ＳＯx）、炭素酸化物（ＣＯx）、および未燃焼の炭化水素などの特定の副生成物を含む可能性がある。特定の規制ゆえに、後処理システム１４を、排気ガスの流れを大気へと放出する前に、そのような副生成物の濃度を低減または実質的に最小化するために使用することができる。
【００１８】
１つ以上のセンサ２２が、燃焼システム２０、圧縮機１８、タービン１２、タービンシステム１０のケーシング内の種々の穴、ボアスコープポート、吸気部１６の入口、またはタービンシステム１０の任意の実行可能な場所に含まれてよい。いくつかの実施形態において、センサ２２は、任意の種類の動圧センサ、加速度計、歪みゲージ、などを含むことができる。例えば、センサ２２は、軸受振動センサ（例えば、加速度計）あるいは音色または離散周波数を検出できるようにロータのダイナミクスを聞き取るように構成されたロータ近接プローブであってよい。いくつかの実施形態において、センサ２２は、圧縮機１８および／またはタービン１２の特定のブレード段の上方に位置することができる。例えば、センサ２２は、流路内に配置された動圧センサであってよく、あるいはセンサ２２は、圧縮機１８および／またはタービン１２のケーシング上に配置された加速度計であってよい。いくつかの実施形態において、センサ２２は、組み立てられた燃焼システム２０にすでに含まれていてよく、本開示の特定の実施形態を実施するために、他のいかなる器具も燃焼システム２０に追加されなくてよい。いくつかの実施形態においては、センサ２２を、圧縮機１８、燃焼システム２０、および／またはタービン１２内の任意の所望の振幅および周波数範囲の圧力信号または波を検出するように構成することができる。さらに、いくつかの実施形態においては、センサ２２を、吸気口１６、圧縮機１８、燃焼システム２０、および／またはタービン１２の中または近くの熱特性を検出するように構成することができる。
【００１９】
センサ２２は、圧力から生じる電気信号を生成する圧電材料を含むことができる。いくつかの実施形態において、センサ２２は、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭｓ）センサ、ホール効果センサ、マグネトリストリクティブ（ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｔｒｉｃｔｉｖｅ）センサ、あるいは振動、圧力、などを感知するように設計された任意の他のセンサを含むことができる。さらに、センサ２２は、燃焼のダイナミクスを光学的に測定するように構成された光学センサを含むことができる。また、センサ２２は、温度を感知するように構成された熱電対を含むことができる。センサ２２は、センサ２２を無線（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ＷｉＦｉ（登録商標））または有線接続（例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）を介してコントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５に通信可能に接続できる通信回路を含むことができる。いくつかの実施形態において、コンピューティングデバイス２５は、ラップトップ、スマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータ、ヒューマンマシンインタフェース、などを含むことができる。
【００２０】
いくつかの実施形態において、コンピューティングデバイス２５は、コントローラ２４および／またはセンサ２２に接続されてよいが、コンピューティングデバイス２５は、タービンシステム１０を制御するようには構成されていなくてもよい。すなわち、コンピューティングデバイス２５は、コントローラ２４と同じ入力を受信することができるが、タービンシステム１０へと同じ出力（例えば、制御コマンド）を提供することがない。このような実施形態において、コンピューティングデバイス２５が監視ツールとして機能してオペレータへのフィードバックの提供を可能にし、コントローラ２４がタービンシステム１０を制御する分散制御システムが可能にされる。いくつかの実施形態においては、後述されるように、演算に関して高価かつ過酷なモデル化を、コントローラ２４のあらゆるプロセッサと比較してより高い性能を有する１つ以上のプロセッサを含むことができるコンピューティングデバイス２５に任せることができる。いくつかの実施形態においては、コンピューティングデバイス２５を、タービンシステム１０の制御およびオペレータへのフィードバックの提供を行うように構成してもよいことに、留意されたい。
【００２１】
いくつかの実施形態において、センサ２２は、ガスタービンシステム１０に含まれ、かつ／またはガスタービンシステム１０の外部に配置されるマイクロフォンまたはマイクロフォンアレイを含むことができる。例えば、マイクロフォンまたはマイクロフォンアレイを、入口、排気スタック、燃焼システム２０、圧縮機１８、タービン１２、などの内部または近傍に配置することができる。いくつかの実施形態において、マイクロフォンまたはマイクロフォンアレイは、検出された音を、音量計または一連の音量計における使用のために、コントローラ２４へと送信することができる。いくつかの実施形態において、検出された音は、燃焼のダイナミクスを表すことができる。
【００２２】
動作時に、センサ２２は、圧力（例えば、静的、動的）、振動、および／または熱特性を表す信号をコントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５へと送信することができる。センサ２２は、タービンシステム１０のあらゆる動作段階（例えば、始動、フルスピード動作での燃焼、停止）において信号を送信することができる。いくつかの実施形態において、センサ２２は、たとえタービンシステム１０が停止している場合でも動作し、検出されたノイズの信号を送信することができる。コントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５は、センサ２２からの信号を受信し、信号に基づいてタービンシステム１０の所望の場所における挙動（例えば、圧力のダイナミクス、熱のダイナミクス、流体のダイナミクス、など）をモデル化（例えば、数学的、物理学に基づく）することができる。例えば、モデルは、異常、事象、または問題を暗示する所望の場所における動的な圧力変化をシミュレートすることができる。モデルは、センサ信号から導出された１つ以上の入力（例えば、動作パラメータ）を利用することができる。より具体的には、モデルは、とりわけ、燃焼システム２０に入る燃料の量、吸気口１６に入る空気、吸気口１６における圧力、圧縮機からの吐出時の圧力、圧縮機からの吐出時の温度、および／または排気における温度に関するセンサ２２からの入力を受信することができる。さらに、いくつかの実施形態においては、モデル化がコンピューティングデバイス２５によって実行されるときに、モデルは、挙動のモデル化およびオーディオ出力の生成時に使用するために、コントローラ２４から制御パラメータ（例えば、燃料流量、空気流量、などの出力）に関する入力を受信することができる。
【００２３】
挙動をモデル化すべき場所が、それらの場所の特定の制約（例えば、物理的な制約、熱的な制約、事業計画上の制約、など）ゆえに、センサ２２を必ずしも備えていないことに留意されたい。さらに、モデル化された挙動に基づき、コントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５は、出力（例えば、コンピューティングデバイス２５およびコントローラ２４に組み合わせられたオーディオ出力デバイスを介する）に適したオーディオ信号を生成することができる。さらに、いくつかの実施形態においては、高次方程式のフィッティングを含んでよい圧縮器マップを使用することができる。モデルは、センサ２２を備えない特定の場所における異常、事象、または問題をモデル化するための入力として、圧縮機マップの高次モデルおよび／または方程式フィッティングを使用することができる。例えば、圧縮機マップを、モデルによって、圧縮機１８の下流の圧力、圧縮機からの吐出時の圧力、などをモデル化するために使用することができ、異常、事象、または問題の検出を可能するために、圧力を表すオーディオ信号を生成することができる。
【００２４】
コントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５の各々は、コントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５のそれぞれのプロセッサ２８および２９によって実行されたときにセンサ信号および／またはコントローラ出力（例えば、少なくとも部分的にセンサ２２からの信号から導出される制御パラメータ）の受信、センサ信号および／またはコントローラ出力に基づく１つ以上のモデルを用いたオーディオ信号の生成、ならびにそれぞれのオーディオ出力デバイス３０および３１（例えば、スピーカ、拡声器、メガホン、サイレン、ヘッドフォン、増幅器、パブリックアドレス（ＰＡ）システム、など）による生成されたオーディオ信号の出力をプロセッサ２８および２９に実行させるコンピュータ命令を格納する１つ以上の有形の非一時的なコンピュータ可読媒体（例えば、メモリ２６および２７）を含むことができる。「非一時的」が、その媒体が有形であり、信号ではないことを示しているにすぎないことに、留意されたい。さらに、コントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５は、センサ信号および／またはコントローラ出力を受信し、センサ信号および／またはコントローラ出力をプロセッサ２８および／または２９へと送信するように構成されたネットワークインタフェースなどの通信回路を含むことができる。
【００２５】
プロセッサ２８および２９は、コンピュータ実行可能コードを実行することができる任意の種類のコンピュータプロセッサまたはマイクロプロセッサであってよい。さらに、プロセッサ２８および２９は、複数のプロセッサまたはマイクロプロセッサ、１つ以上の「汎用」プロセッサまたはマイクロプロセッサ、１つ以上の専用プロセッサまたはマイクロプロセッサ、ならびに／あるいは１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、もしくはこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。例えば、プロセッサ２８および２９は、１つ以上の縮小命令セット（ＲＩＳＣ）プロセッサを含むことができる。いくつかの実施形態においては、コンピューティングデバイス２５のプロセッサ２９は、性能（例えば、処理速度）に関してコントローラ２４のプロセッサ２８よりも強力であってよい。
【００２６】
メモリ２６および２７は、プロセッサにとって実行可能なルーチン、コード、データ、などを格納する媒体として機能することができる任意の適切な製造物であってよい。これらの製造物は、本開示の技術を実行するためにそれぞれのプロセッサ２８および２９によって使用されるプロセッサにとって実行可能なコードまたはルーチンを格納することができるコンピュータ可読媒体（例えば、任意の適切な形態のメモリまたはストレージ）を代表することができる。例えば、メモリ２６および２７は、揮発性メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））、不揮発性メモリ（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ））、フラッシュメモリ、ハードドライブ、あるいは任意の他の適切な光学、磁気、または半導体ストレージ媒体、もしくはこれらの組み合わせを含むことができる。メモリ２６および２７を、任意のデータ（例えば、所望の時間にわたる生成されたオーディオ出力の録音）、データの分析結果、ソフトウェアアプリケーション、などを格納するために使用することもできる。
【００２７】
一般に、プロセッサ２８および２９は、オーディオ出力を生成すべきタービンシステム１０のモデル出力の選択をユーザにとって可能にするグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を含むソフトウェアアプリケーションを実行することができる。いくつかの実施形態において、ＧＵＩは、現象、コンポーネント、タービン内の場所、およびモデル化すべきパラメータ（例えば、振動、圧力、など）によるモデル出力の選択をユーザにとって可能にすることができる。ＧＵＩに関するさらなる特徴は、後述される。理解されるように、オペレータは、コントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５を使用して、実際のタービンシステム１０から離れた場所で、例えばタービンシステム１０内の圧力またはダイナミクスを表す生成されたオーディオを聞き取ることができる。いくつかの実施形態において、オペレータは、コントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５を介してオーディオ出力を聞き取るときに、タービンシステム１０の比較的すぐ近くに位置してもよい。
【００２８】
いくつかの実施形態において、センサ２２は、上述したモデル化を内部で実行することができる１つ以上のプロセッサ（例えば、コントローラ）を含むことができる。センサ２２は、センサの１つ以上のプロセッサによってアクセス可能かつ実行可能なモデル化のための命令を記憶する１つ以上のメモリも含むことができる。いくつかの実施形態においては、センサ２２（例えば、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、Ｍｏｄｂｕｓ、など）を、互いに通信可能に接続し、個別のループおよび／またはネットワークを形成することができる。このようにして、センサ２２は、得られたそれぞれのデータを互いに通信して、モデル化を可能にすることができる。いくつかの実施形態において、コントローラ２４は、やはりモデル化に使用するために、制御パラメータ（例えば、燃料流量、空気流量、など）をセンサへと通信することができる。センサ２２は、コンピューティングデバイス２５またはコントローラ２４からの処理の支援を必要とすることなく単独でタービンシステム１０の特定の場所の挙動をモデル化することができる。モデル化された挙動を、センサのプロセッサによってオーディオ出力を生成するために使用することができ、あるいはモデル化された挙動を、オーディオ出力の生成のためにコンピューティングデバイス２５および／またはコントローラ２４へと送信することができる。
【００２９】
オーディオ出力デバイス３０および／または３１を介して出力された生成されたオーディオ出力に基づいて、オペレータは、ガスタービンシステム１０において異常、事象、または問題が発生していると判断することができる。実際に、ユーザは、本開示の技術を使用することによって、タービンシステム１０のどの領域（例えば、燃焼缶２３、圧縮機１８、タービン１２、入口、など）が異常、事象、または問題に直面しているかを特定することができる。例えば、オペレータは、動作のある段階において圧縮機１８から発せられている現在のノイズが、圧縮機１８が予想どおりに動作しているときの動作段階において圧縮機１８から発せられるノイズとは異なって（例えば、異常に）聞こえることに、気が付くことができる。したがって、オペレータは、タービンシステム１０の停止、圧縮機１８の点検、圧縮機１８のメンテナンスの実行、圧縮機１８内の部品の交換の実行、メンテナンスおよび／または交換の計画、などの予防処置を実行することができる。
【００３０】
図２は、一実施形態によるセンサ２２が配置され得るタービンシステム１０の典型的な場所の概略図である。センサ２２が配置され得る場所として、少なくとも圧縮機１８（例えば、吸気口、各段、および吐出部）、タービン１２（例えば、吸気口、各段、および排気口）、燃焼システム２０の燃焼缶、吸気口１６、タービンシステム１０のケーシングの種々の穴、燃焼システム２０の燃料取入れ口、ボアスコープポート、などが挙げられる。センサ２２を備えることが（例えば、物理的な理由、熱的な理由、事業計画に係る理由、などで）現実的でない種々の場所がタービンシステム１０に存在し、本開示のいくつかの実施形態は、他の場所のセンサ２２からのデータおよび／またはコントローラ２４からの出力を用いたそれらの場所における挙動のモデル化を含むことに、注意すべきである。したがって、いくつかの実施形態においては、センサ２２の組み合わせ（例えば、軸方向または周方向における位置が異なる、タービンシステム１０の異なるコンポーネントを監視する）を使用して、異常な挙動がどこで発生しているかを判断できることにも、注目すべきである。図示のように、センサ２２は、加速度計、動圧センサ（例えば、プローブ）、歪みゲージ、熱電対、光学プローブ、などであってよい。さらに、センサ２２を、タービン１２および／または圧縮機１８の周りに周状に配置することができる。
【００３１】
センサ２２からの信号が、コントローラ２４に送信されるものとして示されているが、信号は、コンピューティングデバイス２５へと送信されてもよく、コンピューティングデバイス２５が、信号および／または制御パラメータに基づく１つ以上のモデルを用いたオーディオ出力の生成ならびにオーディオの出力に関して、コントローラ２４と同様の機能を実行してもよい。図示のとおり、いくつかの実施形態においては、それぞれのセンサ２２を、タービン１２および／または圧縮機１８の少なくとも各々のブレード段に組み合わせることができる。したがって、圧縮機１８に６つのブレード段が存在する場合、６つのセンサ２２を使用（例えば、各々のブレード段の近くにセンサ２２を１つずつ配置）することができる。いくつかの実施形態においては、センサ２２の数とブレード段の数との間に１対１の関係が存在しなくてもよいことに、留意されたい。例えば、１つのセンサ２２を使用してすべてのブレード段を監視してもよく、少数のセンサ２２を使用してすべてのブレード段を監視してもよく、あるいは２つ以上のセンサ２２を使用してブレード段を（例えば、周状に）監視してもよい。同様に、入口を監視するために多数のセンサ２２が使用されてもよいし、単一のセンサ２２が入口を監視してもよい。
【００３２】
いくつかの実施形態において、センサ２２は、タービン１２、圧縮機１８、燃焼システム２０の燃焼缶、ケーシングの穴、ボアスコープポート、燃焼システム２０の燃料取入れ口、および／または吸気口１６へと部分的に挿入されるプローブであってよい。センサ２２によって発せられる信号を、コントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５へと送信することができる。コントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５は、信号および／またはコントローラ出力に基づいて１つ以上のモデルを使用して異常、事象、または問題を表すオーディオ出力を生成して、オーディオ出力３４を発するソフトウェアアプリケーションを含むことができる。
【００３３】
ソフトウェアアプリケーションが、コントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５にインストールされたアプリケーション配布プラットフォームからダウンロード可能であってよいことに、留意されたい。アプリケーション配布プラットフォームは、私有および非公開であってよい。したがって、いくつかの実施形態において、動作時またはタービンシステム１０の停止時にタービンシステム１０のモデル化された圧力または振動を表す音声を聞き取ることを可能にするソフトウェアアプリケーションのダウンロードは、許可されたユーザに限定されてよい。このようにして、アプリケーション配布プラットフォームは、ソフトウェアアプリケーションのダウンロードを要求するコントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５の認証を実行することができる。アプリケーション配布プラットフォームを、このソフトウェアアプリケーションならびに他のソフトウェアアプリケーションおよびデータを維持するクラウドベースのコンピューティングシステムに接続することができる。また、ソフトウェアアプリケーションは、クラウドベースのコンピューティングシステムに接続されてよく、クラウドベースのコンピューティングシステムとデータの送信およびデータの受信を行うことができる。
【００３４】
図３は、オーディオ出力の生成に関して利用可能なモデル出力のリスト４２を表示し、モデル出力のユーザによる選択を受け付ける本発明の一実施形態によるグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）４０のスクリーンショットである。モデル出力は、図示のリスト４２においては、タービンシステム１０における場所および現象（例えば、フラッタ、ストール、圧縮機サージ、など）についてのモデル出力であるが、リスト４２が、コンポーネントやパラメータ（例えば、振動、圧力、など）などによる選択など、他のモデル出力の選択を含んでよいことに、注意すべきである。いくつかの実施形態において、リスト４２は、「影響の大きいアイテム」、「高リスクのアイテム」、および／または「事象によるソート」の選択肢を含むことができる。「事象によるソート」は、燃料の移動、装てん、ピーク、などに関することができる。さらに、ＧＵＩ４０は、ユーザがタービンシステム１０に関する制御アラームの受信を望むか否かに関する入力セレクタ４４を表示する。図示されるように、リスト４２は、燃焼システム２０の「缶１（ＣＡＮ１）」、「缶２（ＣＡＮ２）」、・・・、タービン１２の「段１（ＳＴＡＧＥ１）」、「段２（ＳＴＡＧＥ２）」、・・・、圧縮機１８の「段１（ＳＴＡＧＥ１）」、「段２（ＳＴＡＧＥ２）」、・・・、ロータの「軸受１（ＢＥＡＲＩＮＧ１）」、「圧縮機吐出部（ＣＯＭＰＲＥＳＳＯＲ  ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ）」、・・・、および現象の「フラッタ（ＦＬＵＴＴＥＲ）」、「ストール（ＳＴＡＬＬ）」、・・・についてのラジオボタンセレクタを含む。したがって、理解されるとおり、任意の数の場所および／または現象が、ＧＵＩ４０を通じて選択可能であってよい。例えば、図示のように、「缶２（ＣＡＮ２）」、「段１（ＳＴＡＧＥ１）」、および「軸受１（Ｂｅａｒｉｎｇ１）」が選択される。タービン１２および圧縮機１８の個々のブレード段についてただ１つのラジオボタンが表示されているが、さらなるラジオボタンがユーザに選択可能に表示されてよいことに、留意されたい。「すべてを選択」のラジオボタンセレクタが、タービンシステム１０の各々のコンポーネントについて含まれてもよいことに、留意されたい。例えば、「すべてを選択」のラジオボタンセレクタが、燃焼システム２０、タービン１２、圧縮機１８、ロータ、現象、などについて、各々の見出しの下方に含まれてよい。ユーザがリスト４２からモデル出力場所および／または現象を選択すると、プロセッサ２８および／または２９は、利用可能なセンサからの１つ以上の入力（例えば、圧縮機吐出圧力、圧縮機吐出温度、など）および／またはコントローラ出力（例えば、燃料流量、空気流量、など）を使用して、選択された場所および／または現象における挙動をモデル化し、モデル化された挙動を表すオーディオ出力を生成することができる。
【００３５】
さらに、ＧＵＩ４０は、聞き取りされるべく選択されたモデル出力を含むようにリスト４２を表示することができる。生成されるべく選択されたモデル出力と、聞き取りされるべく選択されたモデル出力との間に区別が存在することを、理解すべきである。例えば、いくつかの実施形態において、ユーザは、一度に多数のモデル出力を生成し、それらを一度に１つずつ聞き取ることを選択することができる。これに加え、あるいはこれに代えて、いくつかの実施形態においては、一度に２つ以上の生成された出力を聞き取ることが望まれる可能性もある。
【００３６】
さらに、リスト４２においてはラジオボタンセレクタが使用されているが、ドロップダウンリスト、チェックボックス、入力テキストボックス、などの任意の選択入力要素を使用できることに、留意されたい。さらに、いくつかの実施形態においては、音声コマンドを使用して、リスト４２から聞き取るべきモデル出力を選択することができる。したがって、コントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５は、サウンドを受信するように構成されたマイクロフォンを含むことができ、プロセッサ２８および２９を、サウンドを処理して、１つ以上のモデルを使用してオーディオ出力を生成するときに使用する所望のモデル出力を選択するように、構成することができる。
【００３７】
ユーザは、マウスなどの入力周辺機器を使用して、矢印または手の選択アイコンをＧＵＩ４０のあちこちに移動させることができる。ユーザがマウスのボタンを押して離すとき、選択アイコンがラジオボタンセレクタの上にあると、そのラジオボタンセレクタは、非選択の状態にある場合には選択された状態に切り換わり、すでに選択された状態にある場合には非選択状態に切り換わることができる。さらに、入力周辺装置は、タッチスクリーンを含むことができる。ユーザがタッチスクリーンのうちのラジオボタンセレクタが配置されている部分に触れると、そのラジオボタンセレクタは、非選択の状態にある場合には選択された状態に切り換わり、すでに選択された状態にある場合には非選択状態に切り換わる。
【００３８】
いくつかの実施形態においては、燃焼システム２０、タービン１２、圧縮機１８、および／またはロータにおけるモデル出力場所を、ＧＵＩ４０上に図２と同様に図式的に表すことができる。このようにして、リスト４２からのモデル出力場所の選択に代え、あるいはリスト４２からのモデル出力場所の選択に加えて、ユーザは、タービンシステム１０の可視化に基づいて、１つ以上のモデルを使用してオーディオを生成するために使用すべきモデル出力場所の図式的表現を選択することができる。さらに、ユーザは、リスト４２からモデル出力場所を選択することができ、この選択に応じて、ＧＵＩ４０上に表示されたタービンシステム１０において、燃焼システム２０、タービン１２、圧縮機１８、および／またはロータの図式的表現を強調表示することができる。さらに、選択された場所のモデル化に使用されるセンサ２２の場所を、どのセンサ信号がモデルへの入力として使用されたかを示すために、強調表示することができる。
【００３９】
ユーザが特定のモデル出力場所を選択すると、ＧＵＩ４０は、生成されて発せられるオーディオを表す音波の可視化４６を表示することができる。したがって、ユーザは、コントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５のディスプレイによって表示されている可視化４６を介してＧＵＩ４０上で音波を視認することができる。いくつかの実施形態において、それぞれの可視化４６は、選択されたそれぞれの場所についてのそれぞれの音波を含むことができる。これに加え、あるいはこれに代えて、１つ以上の可視化４６は、重ねられる多数の音波を含むことができる。すなわち、１つの可視化４６が、ユーザが音波をお互いに対してより鮮明に比較できるよう、複数の音波の描写を含むことができる。可視化４６に表示される情報は、オーディオ出力３４とは独立して実行されてよいことに、留意されたい。例えば、オーディオ出力３４が、圧縮機１８の下流のモデル化された圧力を表すノイズを発する一方で、可視化４６が、圧縮機１８の下流のモデル化された圧力および燃焼についての重ねられた音波を表示することができる。
【００４０】
図示の可視化４６の実施形態は、時間ドメインの出力（振幅対時間）であるが、可視化４６が、スペクトル出力（周波数対振幅）であってもよいことを、理解すべきである。スペクトル出力は、検出された異常に関する周波数の特定をユーザにとって可能にし、取るべき行動を導くことができる。さらに、いくつかの実施形態において、ＧＵＩ４０は、表示されるべきプロットを選択／選択解除する選択肢を提供することができる。例えば、ドロップダウンリスト４８などのグラフィカルなセレクタ要素を使用して、時間ドメインの出力を表示するか、スペクトル出力を表示するか、あるいは両方を表示するかの選択を、ユーザにとって可能にすることができる。
【００４１】
さらに、ＧＵＩ４０に関するソフトウェアアプリケーションは、選択されたモデル出力場所に関して生成されたオーディオのライブフィードを、コントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５のそれぞれのオーディオ出力デバイス３０および／または３１へと出力することができる。したがって、いくつかの実施形態において、ユーザは、選択されたモデル出力場所に関して生成されたオーディオを聞き取り、かつ／または選択されたモデル出力場所のオーディオに関する音波を眺めることができる。オーディオ出力３４と視覚的表現４６の両方を併用することにより、モデル化された挙動が異常、事象、または問題の存在を示しているかどうかの判断について、ユーザによる二重チェックを可能にすることができる。例えば、音波の可視化４６を使用して、タービンシステム１０の動作の最中に関連のセンサ２２からのデータおよび／またはコントローラ出力に基づいて大きな雑音または予想外の雑音がモデル化されたこと、およびこの雑音がコンピューティングデバイス２５を使用しているオペレータの近くでの事象に起因するものではないことを、確認することができる。すなわち、生成されたオーディオ出力３４と音波の可視化４６とを、相互チェックとして使用することができる。
【００４２】
いくつかの実施形態において、ＧＵＩ４０は、タービンシステム１０の所望の場所でのモデル化挙動をユーザにとってオン／オフ可能にするモデル化挙動入力セレクタ４９をさらに含むことができる。図示のように、モデル化挙動入力セレクタ４９は、スライドバー入力セレクタを含むことができる。しかしながら、ラジオボタンなどの任意の適切な入力セレクタを使用できることを、理解すべきである。
【００４３】
ＧＵＩ４０上のリスト４２を使用して、ユーザは、関連のセンサからの信号および／またはコントローラ出力に基づいて１つ以上のモデルを使用してオーディオを生成すべきモデル出力を選択することができる。例えば、ユーザは、ただ１つのモデル出力場所、１つのモデル出力の現象を選択でき、特定のコンポーネント（例えば、圧縮機１８、タービン１２、などの１つ以上の段）だけを選択でき、あるいは一度にすべてのモデル出力場所を選択することができる。このようにして、ユーザは、動作時の特定のコンポーネントの内部または付近（例えば、下流、上流）におけるモデル化された挙動（例えば、圧力、振動、熱）を表す生成されたオーディオ出力３４を聞き取ることによって、全体的または個々のコンポーネントごとに、タービンシステム１０に異常、事象、または問題が存在するか否かを検出することができる。すでに述べたように、センサ２２は、タービンシステム１０のフルスピード動作の最中、任意の他の動作段階の最中、あるいはタービンシステム１０が停止している場合でも、信号を発することができる。生成されたオーディオ出力３４は、１つ以上のモデルによってもたらされるシミュレーションによるリアルタイムのフィードバックゆえに、動作（例えば、燃焼）が生じているときにリアルタイムまたはほぼリアルタイムで提供可能である。また、生成されたオーディオ出力３４は、実際のタービンシステム１０から物理的に離れて（例えば、制御室または別の建物に）位置していてもよいコントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５を介して提供可能である。
【００４４】
さらに、制御アラームの入力セレクタ４４を使用して、ＧＵＩ４０は、制御アラームを受信するかどうかを選択するための入力選択をオペレータに提供することができる。制御アラームに関する受信情報（例えば、アラームの種類、状態、パラメータ、タイムスタンプ）を、診断を実行するために、タービンシステム１０の動作の最中の生成されたオーディオ出力３４と併せて使用することができる。例えば、ある制御アラームは、しきい値を超える振動、しきい値を下回る油圧、しきい値を上回る油圧、しきい値を上回る軸受温度、冷却水の不具合、停電、などに関係し得る。ユーザは、現時点において出されている制御アラームを眺め、１つ以上のセンサ２２および／またはコントローラ２４からの入力に基づいて１つ以上のモデルを使用して生成されたオーディオ出力３４を聞き取ることで、不規則なオーディオ出力３４が制御アラームによって示される事象によって引き起こされていると判断することができる。同様に、ユーザが動作の最中に生成された不規則なオーディオ出力３４を聞き取ったが、制御アラームは発生または作動していない場合、ユーザは、制御アラームの適切な動作を確実にすべく制御アラームの再較正または点検が必要であり、センサ２２の再較正または点検が必要であり、あるいは１つ以上のモデルについて調整または点検が必要である、などと判断することができる。
【００４５】
図４は、一実施形態による生成されたオーディオ出力を介して異常、事象、または問題を検出するためのモデル化方法５０の一実施形態を示すフローチャートである。方法５０の以下の説明は、コンピューティングデバイス２５のプロセッサ２９に関して説明されるが、方法５０を、コントローラ２４のプロセッサ２８、センサ２２のプロセッサ、またはタービンシステム１０に関連する他のコンポーネントなど、センサ２２との通信が可能であってよい他のデバイス上に配置された他のプロセッサによって実行できることに、注意すべきである。さらに、以下の方法５０は、実行され得るいくつかの動作を説明するが、方法５０は、種々の適切な順序で実行されてよく、してもよく、必ずしもすべての動作が実行されなくてもよいことに、留意されたい。方法５０は、全体がコンピューティングデバイス２５によって実行されてよく、あるいは実行が、コンピューティングデバイス２５および／またはコントローラ２４の間で分散されてもよいことを、理解されたい。さらに、方法５０は、メモリ２６または２７に格納されたソフトウェアアプリケーションに含まれるコンピュータ命令として実現されてもよい。すでに述べたように、ソフトウェアアプリケーションは、ソフトウェア配布プラットフォームから入手可能であってよい。
【００４６】
ここで方法５０を参照すると、プロセッサ２９は、オーディオ出力３４を生成すべきモデル出力場所の入力選択を受信することができる（ブロック５２）。いくつかの実施形態において、入力選択は、場所の代わりに、モデル出力の現象、タービンシステム１０のコンポーネント、パラメータ（例えば、振動、圧力、など）、などの入力選択であってもよいことを、理解されたい。入力選択を、上述のＧＵＩ４０を使用してユーザが入力することができる。例えば、ユーザは、リスト４２からモデル出力場所を選択することができる。ユーザは、モデル出力場所の一部（１つ以上であるが、すべてではない）またはモデル出力場所のすべてを選択することができる。入力選択に基づき、プロセッサ２９は、選択されたモデル出力場所（例えば、圧縮機１８、吸気口１６、タービン１２、燃焼缶２３、穴、燃料取入れ口、ボアスコープポート、など）に関するセンサ２２にネットワークインタフェースを同調させることができる。これに加え、あるいはこれに代えて、ネットワークインタフェースは、選択されたモデル出力場所に関するセンサ２２にすでに通信可能に接続されていてもよい。
【００４７】
プロセッサ２９は、選択されたモデル出力場所に関するセンサ２２からの信号（例えば、入力）および／またはコントローラ出力（例えば、燃料流量、空気流量、など）を受信する（ブロック５４）。すでに述べたように、各々のセンサ２２は、特定の場所における圧力波、振動波、または熱特性を感知して適切な信号を発する動圧センサ、プローブ、ゲージ、加速度計、熱電対、などを含むことができる。
【００４８】
ひとたび信号（例えば、入力）が受信されると、プロセッサ２９は、センサ信号および／またはコントローラ出力に基づいて１つ以上のモデルを使用してオーディオ出力３４を生成することができる（ブロック５６）。すでに述べたように、第１のモデルは、センサ信号および／またはコントローラ出力に基づいてタービンシステム１０内の挙動（例えば、圧力のダイナミクス、流体のダイナミクス、熱のダイナミクス、など）をモデル化する物理学に基づく方程式を使用することができる。例えば、第１のモデルへの入力として使用され得る種々の動作パラメータ（例えば、センサ信号から導出される）として、
燃料の取り入れ量、吸気口１６に入る空気の量、吸気口１６における圧力、圧縮機吐出圧力、圧縮機吐出温度、および／またはタービン１２からの排気の温度を挙げることができる。いくつかの実施形態においては、圧縮機吐出圧力に関連する入力を第１のモデルへと提供する高次方程式フィッティングを含む第２のモデル（例えば、圧縮機マップ）を使用することができる。いくつかの実施形態においては、第１および第２のモデルを組み合わせ、１つのモデルにすることができる。プロセッサ２９は、モデル化された挙動を表すオーディオ出力３４を生成することができる。いくつかの実施形態において、プロセッサ２９は、オーディオ出力３４について追加の処理または計算を実行することができる。例えば、プロセッサ２９は、Ａ特性重み付け（Ａ−ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ）、Ｂ特性重み付け、Ｃ特性重み付け、Ｄ特性重み付け、逆Ａ特性重み付け（ｒｅｖｅｒｓｅ  Ａ−ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ）、逆Ｂ特性重み付け、逆Ｃ特性重み付け、逆Ｄ特性重み付け、などを実行することができる。任意の種類の適切な周波数依存性の増幅またはフィルタ処理を、プロセッサ２９によって実行できることを、理解されたい。
【００４９】
プロセッサ２９は、生成されたオーディオ出力３４をオーディオ出力デバイス３０または３１を介して出力することができる（ブロック５８）。ユーザは、（モデル化された挙動に基づく）オーディオ出力３４を聞き取り、選択されたモデル出力場所またはその付近あるいはタービンシステム１０全体に異常、事象、または問題が存在するかどうかを見つけることができる。すなわち、動作時に生成されて発せられる不規則なノイズが、選択されたモデル出力場所またはその付近あるいはタービンシステム１０全体における問題を表すことができる。検出され得る異常として、フラッタ、回転ストール、圧縮機の抽気空洞および／または種々の空洞あるいはタービン１２内のホイール空間の共鳴によって引き起こされるホイッスル音（ｗｈｉｓｔｌｉｎｇ）、圧縮機サージ、ならびに／あるいはタービンシステム１０のコンポーネントの内部の遊動物（例えば、ボルト、デブリ）を挙げることができる。
【００５０】
ユーザが単一のモデル出力場所について生成されたオーディオを聞き取ることを選択し、生成されたオーディオ出力３４が満足できるもの（例えば、動作時の通常のノイズ）であると判断する場合、方法５０は、矢印５８によって示されるとおりに繰り返され、ユーザは、オーディオ出力を生成すべき次のモデル出力場所を選択することができる。方法５０を、ユーザがタービンシステム１０内のすべてのモデル出力場所について生成されたオーディオを聞き取るまで、あるいはオペレータがタービンシステム１０内の異常、事象、または問題を表すモデル化された挙動を特定して上述のような予防の活動を実行するまで、繰り返すことができる。いくつかの実施形態においては、ユーザが、オーディオ出力を生成すべきモデル出力場所の組み合わせを選択することができる。
【００５１】
本主題の技術的効果は、生成されたオーディオ出力を使用してタービンシステム１０内の異常、事象、または問題を検出するためのモデル化を含む。生成されるオーディオ出力３４は、タービンシステム１０の任意の実現可能な場所の１つ以上のセンサ２２によって得られるデータおよび／またはコントローラ出力に基づいて１つ以上のモデルを使用して生成され得る。いくつかの実施形態において、センサ２２は、すでにタービンシステム１０に設置されていてよく、したがって追加の器具を設置することなく本開示の技術を実行することができる。センサ２２は、圧力（静的または動的）または振動波ならびに／あるいは温度を感知することができる。さらに、センサ２２は、コントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５へと信号を発することができ、コントローラ２４および／またはコンピューティングデバイス２５は、センサ信号および／またはコントローラ出力に基づいて１つ以上のモデルを使用してオーディオ出力３４を生成し、オーディオ出力デバイス３０および３１を介して発するソフトウェアアプリケーションを実行することができる。さらに、いくつかの実施形態は、ユーザが、オーディオ出力を生成すべき現象、コンポーネント、タービンシステム１０内の場所、および／またはパラメータ（例えば、振動、圧力、など）によってモデル出力を選択することを可能にする。
【００５２】
本明細書は、本主題を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆるデバイスまたはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本主題の実施を当業者にとって可能にするために、いくつかの実施例を使用している。本主題の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者であれば想到できる他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有しており、あるいは特許請求の範囲の文言から実質的に相違しない同等な構造要素を含むならば、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５３】
１０  タービンシステム
１２  タービン
１４  後処理システム
１５  下流端
１６  吸気部、吸気口
１７  空気
１８  圧縮機
１９  燃料
２０  燃焼システム
２１  負荷
２２  センサ
２３  燃焼缶
２４  コントローラ
２５  コンピューティングデバイス
２６  メモリ
２７  メモリ
２８  プロセッサ
２９  プロセッサ
３０  オーディオ出力デバイス
３１  オーディオ出力デバイス
３４  オーディオ出力
４０  グラフィカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）
４２  リスト
４４  入力セレクタ
４６  可視化
４８  ドロップダウンリスト
４９  モデル化挙動入力セレクタ
５０  方法
５６  ブロック
５８  ブロック
【図１】
2018109398.tif 000003
【図２】
2018109398.tif 000004
【図３】
2018109398.tif 000005
【図４】
2018109398.tif 000006
【外国語明細書】
2018109398000001.pdf