(57)【要約】      （修正有）【課題】圧縮機内の部品を監視するシステムを提供する。【解決手段】定義された間隔で圧縮機ブレードについてのデータを抽出し、ターボ機械運転条件をデータに相関させ、ターボ機械の起動中又は停止中に圧縮機ブレードについての共鳴データを抽出し、ターボ機械の定常状態運転中に圧縮機ブレードについての静的偏向及び先端間隔のデータを抽出し、共鳴データ、静的偏向及び先端間隔のデータ、並びにターボ機械運転条件とデータの相関に基づいて、基準圧縮機ブレード比較水準を作成することと、更新データを反復して抽出し、更新基準圧縮機ブレード比較水準を作成するために、定義された間隔で更新データを用いて、共鳴データ、静的偏向及び先端間隔のデータの、相関、抽出を実行することによって、ターボ機械の圧縮機ブレードを監視する。【選択図】図２
2015063993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作を実行することにより、ターボ機械（５）内の圧縮機ブレード（１０、１２）を監視するように構成されている少なくとも１つのコンピューティング装置（１２０）を備えているシステムであって、
前記動作は、
定義された間隔で前記圧縮機ブレード（１０、１２）についての到着時間（ＴＯＡ）データを抽出すること（Ｐ１）と、
ターボ機械運転条件を前記ＴＯＡデータに相関させること（Ｐ２）と、
前記ターボ機械（５）の起動中または停止中に前記圧縮機ブレード（１０、１２）についての共鳴データを抽出し、かつ、前記ターボ機械（５）の定常状態運転中に前記圧縮機ブレード（１０、１２）についての静的偏向および先端間隔のデータを抽出すること（Ｐ３）と、
前記抽出された共鳴データ、前記静的偏向および先端間隔のデータ、および前記ターボ機械運転条件と前記ＴＯＡデータとの間の相関に基づいて、基準圧縮機ブレード比較水準を作成すること（Ｐ４）と、
更新されたＴＯＡデータを反復して抽出し、かつ、更新された基準圧縮機ブレード比較水準を作成するために、前記定義された間隔で前記更新されたＴＯＡデータを用いて、前記共鳴データ、前記静的偏向および先端間隔のデータの、前記相関、前記抽出を実行すること（Ｐ５）と、を含む、システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つのコンピューティング装置（１２０）は、さらに、前記圧縮機ブレード（１０、１２）についての更新された前記ＴＯＡデータを前記基準圧縮機ブレード比較水準と比較する（Ｐ６）ように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つのコンピューティング装置（１２０）は、さらに、前記ターボ機械（５）に結合されているセンサシステム（２０）から前記ターボ機械運転条件を取得するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記定義された間隔は、約１０分未満である、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ターボ機械（５）は、ガスタービンを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つのコンピューティング装置（１２０）に結合されているセンサシステム（２０）をさらに備えており、前記センサシステム（２０）は、前記圧縮機ブレード（１０、１２）のブレード通過信号（ＢＰＳ）を検知するためのものであり、前記センサシステム（２０）は、光学検知、容量検知、マイクロ波検知または渦電流検知の少なくとも１つを用いて、前記ブレード通過信号を検知する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ＴＯＡデータは、エッジしきい値抽出または重心抽出の１つを用いて、前記ＢＰＳから抽出される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
複数のブレード（１０、１２）を有する圧縮機（４）を備えているガスターボ機械（５）と、
動作を実行することにより、前記圧縮機（４）を監視するように構成されている少なくとも１つのコンピューティング装置（１２０）と、を備えているシステムであって、
前記動作は、
定義された間隔で前記圧縮機内の前記複数のブレード（１０、１２）のうちの１つについての到着時間（ＴＯＡ）データを取得すること（Ｐ１）と、
前記ガスターボ機械（５）の運転条件を前記ＴＯＡデータに相関させること（Ｐ２）と、
前記ガスターボ機械（５）の起動中または停止中に前記複数の圧縮機ブレード（１０、１２）のうちの前記１つについての共鳴データを抽出し、かつ、前記ガスターボ機械（５）の定常運転中に前記複数の圧縮機ブレード（１０、１２）のうちの前記１つについての静的偏向および先端間隔のデータを抽出すること（Ｐ３）と、
前記抽出された共鳴データ、前記抽出された静的偏向および先端間隔のデータ、および前記ガスターボ機械運転条件と前記ＴＯＡデータとの間の相関に基づいて、基準圧縮機ブレード比較水準を作成すること（Ｐ４）と、
更新されたＴＯＡデータを反復して取得し、かつ、更新された基準圧縮機ブレード比較水準を作成するために、前記定義された間隔で前記更新されたＴＯＡデータを用いて、前記共鳴データ、前記静的偏向および先端間隔のデータ、の前記相関、前記抽出を実行すること（Ｐ５）と、を含む、システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのコンピューティング装置（１２０）は、さらに、前記複数の圧縮機ブレード（１０、１２）のうちの前記１つについての前記更新されたＴＯＡデータを前記基準圧縮機ブレード比較水準と比較する（Ｐ６）ように構成されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ガスターボ機械（５）に結合されているセンサシステム（２０）をさらに備えており、前記少なくとも１つのコンピューティング装置（１２０）は、さらに、前記センサシステム（２０）からの前記ガスターボ機械運転条件を取得するように構成されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記定義された間隔は、約１０分未満である、請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのコンピューティング装置（１２０）に結合されているセンサシステム（２０）をさらに備えており、前記センサシステム（２０）は、前記複数の圧縮機ブレード（１０、１２）のうちの前記１つのブレード通過信号（ＢＰＳ）を検知するためのものである、請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記センサシステム（２０）は、光学検知、容量検知、マイクロ波検知または渦電流検知のうちの少なくとも１つを用いて、前記ブレード通過信号を検知する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ＴＯＡデータは、エッジしきい値抽出または重心抽出の１つを用いて、前記ＢＰＳから抽出される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
少なくとも１つのコンピューティング装置（１２０）によって実行されるときに、前記少なくとも１つのコンピューティング装置（１２０）に、動作を実行することによりターボ機械（５）内の圧縮機ブレード（１０、１２）を監視させる、プログラムコードを備えているコンピュータプログラム製品であって、
前記動作は、
定義された間隔で前記圧縮機ブレード（１０、１２）についての到着時間（ＴＯＡ）データを抽出すること（Ｐ１）と、
ターボ機械運転条件を前記ＴＯＡデータに相関させること（Ｐ２）と、
前記ターボ機械（５）の起動中または停止中に前記圧縮機ブレード（１０、１２）についての共鳴データを抽出し、前記ターボ機械（５）の定常状態運転中に前記圧縮機ブレード（１０、１２）についての静的偏向および先端間隔のデータを抽出すること（Ｐ３）と、
前記抽出された共鳴データ、前記抽出された静的偏向および先端間隔のデータ、および前記ターボ機械運転条件と前記ＴＯＡデータとの間の相関に基づいて、基準圧縮機ブレード比較水準を作成すること（Ｐ４）と、
更新されたＴＯＡデータを反復して抽出し、かつ、更新された基準圧縮機ブレード比較水準を作成するために、前記定義された間隔で前記更新されたＴＯＡデータを用いて、前記共鳴データ、前記静的偏向および先端間隔のデータの、前記相関、前記抽出を実行すること（Ｐ５）と、を含むコンピュータプログラム製品。
【請求項１６】
前記プログラムコードは、さらに、前記少なくとも１つのコンピューティング装置（１２０）に、前記圧縮機ブレード（１０、１２）についての前記更新されたＴＯＡデータを前記基準圧縮機ブレード比較水準と比較させる（Ｐ６）、請求項１５に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１７】
前記プログラムコードは、さらに、前記少なくとも１つのコンピューティング装置（１２０）に、前記ターボ機械（５）に結合されているセンサシステム（２０）から前記ターボ機械運転条件を取得させる、請求項１５に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１８】
前記定義された間隔は、約１０分未満である、請求項１５に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１９】
前記ＴＯＡデータは、前記圧縮機ブレード（１０、１２）のブレード通過信号（ＢＰＳ）から抽出される、請求項１５に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２０】
前記ＴＯＡデータは、エッジしきい値抽出または重心抽出の１つを用いて、前記ＢＰＳから抽出される、請求項１９に記載のコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、圧縮機に関する。より詳細には、本明細書で開示される主題は、圧縮機内の部品を監視することに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機、例えばガスタービン圧縮機は、空気源から流入空気を受け取り、その後燃焼室内で燃料と組み合わせることができるように、その空気を圧縮する。その後、圧縮空気および燃料の混合物の燃焼から生成されるガスは、ガスタービン内のブレードの回転を強制するために使用され、それに応じて、これらのブレードに連結されているシャフトに力学的仕事を実行させる。時間が経つにつれて、ガスタービン圧縮機の一部が損傷する可能性がある。ガスタービン圧縮機ブレードは、例えば、吸入空気中の粒子、異物、および／または腐食性要素、ならびに圧縮機運転時の過度の高サイクルおよび低サイクルの疲労によって、損傷する可能性がある。ガスタービン圧縮機ブレードに対する損傷は、ガスタービンの運転における非効率および／または圧縮機における望ましくない振動を引き起こす可能性がある。場合によっては、圧縮機ブレードの損傷は、１つ以上のブレードの解放を引き起こし、圧縮機に壊滅的損傷をもたらす可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７９８７７２５号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本発明の様々な実施形態は、動作を実行することによって、ターボ機械システム内の圧縮機ブレードを監視するように構成されている少なくとも１つのコンピューティング装置を備えており、前記動作は、定義された間隔で圧縮機ブレードについての到達時間（ＴＯＡ）のデータを抽出することと、ターボ機械運転条件をＴＯＡデータに相関させることと、ターボ機械の起動中または停止中に圧縮機ブレードについての共鳴データを抽出し、ターボ機械の定常状態運転中に圧縮機ブレードについての静的偏向および先端間隔のデータを抽出することと、抽出された共鳴データ、抽出された静的偏向および先端間隔のデータ、およびターボ機械運転条件とＴＯＡデータとの間の相関に基づいて、基準圧縮機ブレード比較水準を作成することと、更新されたＴＯＡデータを反復して抽出し、かつ、更新された基準圧縮機ブレード比較水準を作成するために、定義された間隔で更新されたＴＯＡデータを用いて、共鳴データ、静的偏向および先端間隔のデータの、相関、抽出を実行することと、を含む。
【０００５】
本発明の第１の態様は、動作を実行することによりターボ機械システム内の圧縮機ブレード監視するように構成されている少なくとも１つのコンピューティング装置を備えているシステムを備えており、前記動作は、定義された間隔で圧縮機ブレードについての到着時間（ＴＯＡ）データを抽出することと、ターボ機械運転条件をＴＯＡデータに相関させることと、ターボ機械の起動中または停止中に圧縮機ブレードについての共鳴データを抽出し、かつターボ機械の定常状態運転中に圧縮機ブレードについての静的偏向および先端間隔のデータを抽出することと、抽出された共鳴データ、抽出された静的偏向および先端間隔のデータ、およびターボ機械運転条件とＴＯＡデータとの間の相関に基づいて、基準圧縮機ブレード比較水準を作成することと、更新されたＴＯＡデータを反復して抽出し、かつ、更新された基準圧縮機ブレード比較水準を作成するために、定義された間隔で更新されたＴＯＡデータを用いて、共鳴データ、静的偏向および先端間隔のデータの、相関、抽出を実行することと、を含む。
【０００６】
本発明の第２の態様は、複数のブレードを有する圧縮機を備えているガスターボ機械と、動作を実行することにより、圧縮機を監視するように構成されている少なくとも１つのコンピューティング装置と、を備えており、前記動作は、定義された間隔で圧縮機内の複数のブレードのうちの１つについての到着時間（ＴＯＡ）データを取得することと、ガスターボ機械運転条件をＴＯＡデータに相関させることと、ガスターボ機械の起動中または停止中に複数の圧縮機ブレードのうちの１つについての共鳴データを抽出し、かつガスターボ機械の定常運転中に複数の圧縮機ブレードのうちの１つについての静的偏向および先端間隔のデータを抽出することと、抽出された共鳴データ、抽出された静的偏向および先端間隔のデータ、およびガスターボ機械運転条件とＴＯＡデータとの相関に基づいて、基準圧縮機ブレード比較水準を作成することと、更新されたＴＯＡデータを反復して取得し、かつ、更新された基準圧縮機ブレード比較水準を作成するために、定義された間隔で更新されたＴＯＡデータを用いて、共鳴データ、静的偏向および先端間隔のデータの、相関、抽出を実行することと、を含む。
【０００７】
本発明の第３の態様は、少なくとも１つのコンピューティング装置によって実行されるときに、少なくとも１つのコンピューティング装置に、動作を実行することによりターボ機械システム内の圧縮機ブレードを監視させる、プログラムコードを備えているコンピュータプログラム製品を備えており、前記動作は、定義された間隔で圧縮機ブレードについての到着時間（ＴＯＡ）データを抽出することと、ターボ機械運転条件をＴＯＡデータに相関させることと、ターボ機械の起動中または停止中に圧縮機ブレードについての共鳴データを抽出し、かつターボ機械の定常状態運転中に圧縮機ブレードについての静的偏向および先端間隔のデータを抽出することと、抽出された共鳴データ、抽出された静的偏向および先端間隔のデータ、およびターボ機械運転条件とＴＯＡデータとの相関に基づいて、基準圧縮機ブレード比較水準を作成することと、更新されたＴＯＡデータを反復して抽出し、かつ、更新された基準圧縮機ブレード比較水準を作成するために、定義された間隔で更新されたＴＯＡデータを用いて共鳴データ、静的偏向および先端間隔のデータの、相関、抽出を実行することと、を含む。
【０００８】
本発明のこれらのおよび他の特徴は、以下の本発明の様々な実施形態を示す添付の図面と併用される本発明の様々な態様の以下の詳細な説明から、より容易に理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の様々な実施形態に係る圧縮機およびブレード監視システムを備えている例示的な環境を示している。
【図２】本発明の様々な実施形態に係り実行される方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の図面は必ずしも縮尺通りではないことに留意されたい。図面は、本発明の典型的な態様のみを示すことを意図しているので、本発明の範囲を限定するものと考えるべきではない。図面では、同一の番号付けは、図面間で同一の要素を表している。
【００１１】
上述したように、本明細書に開示される主題は、圧縮機システムに関する。より詳細には、本明細書に開示される主題は、圧縮機システム、例えば圧縮機ブレードを、監視することに関する。
【００１２】
本明細書で述べられているように、圧縮機、例えばガスタービン圧縮機は、空気源からの流入空気を受け取り、その後燃焼室内で燃料と組み合わせることができるように、その空気を圧縮する。圧縮空気および燃料の混合物の燃焼から生成されるガスは、ガスタービン内のブレードの回転を強制するために使用され、それに応じて、これらのブレードに連結されているシャフトに力学的仕事を実行させる。時間が経つにつれて、ガスタービン圧縮機の一部が損傷する可能性がある。ガスタービン圧縮機ブレードは、例えば、吸入空気中の粒子、異物、および／または腐食性要素、ならびに圧縮機運転時の過度の高サイクルおよび低サイクルの疲労によって、損傷する可能性がある。ガスタービン圧縮機ブレードに対する損傷は、ガスタービンの運転における非効率および／または圧縮機における望ましくない振動を引き起こす可能性がある。場合によっては、圧縮機ブレードの損傷は、１つ以上のブレードの解放を引き起こし、圧縮機に壊滅的損傷をもたらす可能性がある。
【００１３】
様々な実施形態は、１つ以上のブレードが損傷しているかまたは損傷しそうであるかを決定するために圧縮機ブレードを監視するための、システム、コンピュータプログラム製品、およびコンピュータ実装方法を、備えている。圧縮機ブレードを監視するために使用される従来のシステムは、圧縮機システムについてのデータ（例えば、ブレード、偏差、振動などについての到着時間（ＴＯＡ）データ）を、ある期間にわたって、例えば二（２）時間毎に収集し、そのデータを処理する処理システムにそのデータをある遅延期間で、例えば四（４）時間毎に送る。
【００１４】
従来の取り組みとは対照的に、本発明の様々な実施形態は、ほぼリアルタイム監視を提供するための、システム、コンピュータプログラム製品、および圧縮機ブレードについてのデータのローカル処理を実行するコンピュータ実装方法を、備えている。様々な実施形態は、短縮された間隔で（例えば、十（１０）分毎に）圧縮機ブレードについてのデータを抽出する現場監視システムを備えている。様々な実施形態は、１つ以上の圧縮機ブレードの状態についての準リアルタイムデータを提供することができる現場表示システムを備えている。
【００１５】
様々な実施形態に係るシステムは、圧縮機の過渡状態運転および定常状態運転の両方の間に現場で、ブレードのＴＯＡデータを連続的に抽出しかつ処理するように、構成することができる。いくつかの実施形態では、システム（複数可）は、自動的に圧縮機ブレードについての後に得られるデータとの比較に使用するための基準ブレード正常性統計を自動的に決定することができる。さらに、システム（複数可）は、しきい値に基づく異常の検知を可能にするために、ブレード正常性統計を正規化することができる。
【００１６】
以下の説明では、言及は、その一部を形成する添付の図面に対してなされており、その言及において、本教示を実施することができる特定の例示的な実施形態が、図を用いて示されている。これらの実施形態は、当業者が本教示を実施することができるのに十分なだけ詳細に説明されており、他の実施形態が利用可能であってもよく、かつ本教示の範囲から逸脱することなく変更がなされ得ることが、理解されるべきである。したがって、以下の説明は、単なる例示である。
【００１７】
図１は、本発明の様々な実施形態に係る、圧縮機（例えば、ガスタービン圧縮機）４およびブレード監視システム４０を備えている例示的な概略環境２を示している。圧縮機４は、ターボ機械５（例えば、ガスターボ機械）に接続されており、当分野において知られているように、圧縮機４は、そのターボ機械５でタービンブレードを駆動するために、燃焼ガスを生成する際に使用するためのターボ機械５に圧縮空気を提供することができる。ターボ機械５は、圧縮機４の１つ以上の部分が、ターボ機械５内に含まれてもよいことを示す仮想円弧で示されている。圧縮機４の運転（反時計回りの矢印で示される運転）中に、複数の圧縮機ブレード（または単に、複数のブレード）１０を備えている圧縮機４が示されている。各ブレードの公称位置は、符号１０で示されており、一方、圧縮機４の運転中の各ブレードの実際位置は、符号１２（または、「偏向位置」）で示されている。公称位置１０は、圧縮機（例えば、ガスタービン圧縮機）４の形状および運転中の速度および負荷の割合に基づいて予め定義されている。実際位置１２は、本明細書でさらに説明されるように、例えば、１つ以上のセンサによって測定される。本明細書で使用される場合、ブレードは、符号１０によって参照されるだろう。さらに、図１に、従来の（例えば、無線または有線の）手段によって圧縮機４に運転可能に接続されているセンサシステム２０が、示されている。センサシステム２０は、第１センサ６および／または第２センサ８に、（例えば、無線または有線の手段を介して）連結され、または備えられてもよい。第１センサ６および第２センサ８は、圧縮機４の運転中に圧縮機ブレード１０の実際（または偏向）位置１２を決定するのに役立つことができる。第１センサ６および第２センサ８は、センサ（複数可）は、本発明の実施形態に関連して機能することができるセンサ（複数可）の１つの構成の単なる例示であることが、理解される。例えば、一実施形態では、単一のセンサのみ（例えば、第１センサ６または第２センサ８）が、圧縮機４の運転中に圧縮機ブレード１０の実際（偏向）位置１２を決定するために、使用されてもよい。
【００１８】
図１を続けて参照し、かつ図２の処理フロー図をさらに参照して、本発明の様々な実施形態に係る、圧縮機ブレードを監視する処理（例えば、ガスターボ機械の圧縮機ブレード１０）が説明される。１つ以上のこれらの処理は、本明細書に記載されているように、例えば、コンピュータシステム１２０のような少なくとも１つのコンピューティング装置によって、実行することができる。他の場合には、１つ以上のこれらの処理は、コンピュータ実装方法にしたがって実行することができる。さらに他の実施形態では、１つ以上のこれらの処理は、少なくとも１つのコンピューティング装置（例えば、コンピュータシステム１２０）で、コンピュータプログラムコードを実行すること（例えば、ブレード監視システム４０）によって行うことができ、少なくとも１つのコンピューティング装置に、処理、例えば監視を、実行させる。一般に、処理は、以下のサブ処理を含むことができる。
【００１９】
処理Ｐ１：（例えば、データストア、センサシステム２０などから）圧縮機ブレード１０についての到着時間（ＴＯＡ）データを抽出する。場合によっては、定義された間隔は、約１０分未満である。本明細書に記載されているように、そのような短い間隔でこの抽出を実行することは、圧縮機ブレード１０の状態のほぼリアルタイム監視を可能にする。
【００２０】
様々な実施形態において、圧縮機ブレード１０についてのＴＯＡデータは、圧縮機ブレード１０についての、記憶されたまたはほぼリアルタイムのデータ、例えばブレード通過信号データから、抽出することができる。図１を参照すると、圧縮機ブレード１０が圧縮機４内で回転する間、センサシステム２０は各圧縮機ブレード１０がセンサの下を通過するときに各ブレードに対するブレード通過信号（ＢＰＳ）２２を検知する。例えば、１つ以上のセンサ（例えば、第１センサ６および／または第２センサ８）は、１つ以上のレーザプローブ、磁気センサ、容量センサ、マイクロ波センサ、または渦電流センサを用いて、ブレードの通過を検知するように構成されてもよい。しかし、センサは、当該分野で公知の任意の技術を用いて、ＢＰＳ２２を検知するように構成されてもよい。いずれの場合においても、センサシステム２０は、通過する圧縮機ブレード１０に対してＢＰＳ２２を検知可能な１つ以上のセンサ（例えば、第１センサ６および／または第２センサ８）に結合されるか、またはこれらのセンサを備えてもよい。
【００２１】
ＢＰＳ２２を取得した後、センサシステム２０は、（例えば、無線または有線の手段を介して）コンピュータシステム１２０にＢＰＳ２２を送信し、ＢＰＳ２２をローカルメモリ（記憶部品１２４）および／または外部メモリ（図示せず）に記憶し、またはＢＰＳ２２を中間システムに送信してもよい。中間システムでは、ＢＰＳ２２は、ブレード監視システム（例えば、ブレード監視システム４０）により得られることが可能である。センサシステム２０と通信するコンピュータシステム１２０が示されており、コンピュータシステム１２０は、ＢＰＳ２２を記憶し、および／またはコンピュータシステム１２０にＢＰＳ２２を送信してもよい。さらに、ユーザ１３６と通信するコンピュータシステム１２０が示されている。ユーザ１３６は、例えば、プログラマやオペレータであってもよい。さらに、制御システム（ＣＳ）１３８と通信するコンピュータシステム１２０が示されている。ＣＳ１３８は、例えば、ガスタービン圧縮機４の運転を制御するためのコンピュータ化された制御システムであってもよい。これらの部品とコンピュータシステム１２０との間の相互作用は、本出願の他の箇所で議論されるだろう。処理部品１２２（例えば、１つ以上のプロセッサ）、記憶部品１２４（例えば、記憶階層）、入力／出力（Ｉ／Ｏ）部品１２６（例えば、１つ以上のＩ／Ｏインターフェースおよび／または装置）、および通信経路１２８を備えるコンピュータシステム１２０が、示されている。一実施形態では、処理部品１２２は、ブレード監視システム４０のようなプログラムコードを実行しており、ブレード監視システム４０は、少なくとも部分的に記憶部品１２４内で具現化されている。プログラムコードを実行しながら、処理部品１２２は、データを処理することができ、記憶部品１２４および／またはＩ／Ｏ部品１２６への／からのデータを、読取りおよび／または書き込みをもたらす。通信経路１２８は、コンピュータシステム１２０内の各部品間の通信リンクを提供する。Ｉ／Ｏ部品１２６は、１つ以上のヒューマンＩ／Ｏ装置または記憶装置を備えることができ、Ｉ／Ｏ部品１２６は、ユーザ１３６および／またはＣＳ１３８が任意の種類の通信リンクを用いてコンピュータシステム１２０と通信することができるように、ユーザ１３６および／またはＣＳ１３８がコンピュータシステム１２０および／または１つ以上の通信装置と相互作用することを可能にする。この点で、ブレード監視システム４０は、ヒューマンおよび／またはシステムのブレード監視システム４０との相互作用を可能にする一組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）、アプリケーションプログラムインターフェース、および／または同様のもの）を管理することができる。
【００２２】
いずれにしても、コンピュータシステム１２０は、その上に組み込まれているプログラムコードを実行可能な１つ以上の汎用コンピューティング製品（例えば、コンピューティング装置）を備えることができる。本明細書で使用される場合、それは「プログラムコード」は、任意の言語、コードまたは表記法での任意の命令の集合を意味しており、これらの命令は、情報処理能力を有するコンピューティング装置に、直接に、または、（ａ）別の言語、コードまたは表記法への変換、（ｂ）異なるマテリアル形態での複製、および（ｃ）解凍の任意の組み合わせの後に、特定の機能を実行させることが理解される。この点で、ブレード監視システム４０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することができる。いずれにしても、コンピュータシステム１２０の技術的効果は、１つ以上のブレード（複数可）１０が損傷しているかどうかを決定することである。
【００２３】
さらに、ブレード監視システム４０は、一組のモジュール１３２を用いて実施することができる。この場合、モジュール１３２は、コンピュータシステム１２０がブレード監視システム４０によって使用される一連のタスクを実行できるようにし、ブレード監視システム４０の他の部分から離れて別々に構築および／または実装することができる。ブレード監視システム４０は、特定の用途の機械／ハードウェアおよび／またはソフトウェアを構成するモジュール１３２を備えることができる。にもかかわらず、２つ以上のモジュール、および／またはシステムは、それぞれのハードウェアおよび／またはソフトウェアのいくつか／全てを共有できることが、理解される。さらに、本明細書に記載されている機能のいくつかが実装されていなくてもよく、または追加の機能がコンピュータシステム１２０の一部として含まれてもよいことが、理解される。
【００２４】
コンピュータシステム１２０が多数のコンピューティング装置を備えている場合、各コンピューティング装置は、そこに具体化されているブレード監視システム４０の一部のみ（例えば、１つ以上のモジュール１３２）を有していてもよい。しかし、コンピュータシステム１２０およびブレード監視システム４０は、本明細書に記載されている処理を実行できる様々な可能な同等のコンピュータシステムの単なる代表に過ぎないことが理解される。この点で、他の実施形態では、コンピュータシステム１２０およびブレード監視システム４０によって提供される機能は、プログラムコードを有するまたは有しない一般のおよび／または特定の目的のハードウェアを備えている１つ以上のコンピューティング装置によって、少なくとも部分的に実装することができる。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、これらが備えられる場合、それぞれ、標準的なエンジニアリング技術およびプログラミング技術を用いて生成することができる。
【００２５】
にもかかわらず、コンピュータシステム１２０が、複数のコンピューティング装置を含む場合、コンピューティング装置は、任意の種類の通信リンクを介して通信することができる。さらに、本明細書で説明される処理を実行しながら、コンピュータシステム１２０は、任意の種類の通信リンクを用いて１つ以上の他のコンピュータシステムと通信することができる。いずれの場合においても、通信リンクは、有線および／または無線のリンクの様々な種類の任意の組み合わせを備えることができ、１つ以上の種類のネットワークの様々な種類の任意の組み合わせを備えることができ、および／または、様々な種類の送信技術および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。
【００２６】
本明細書で論じているように、ブレード監視システム４０は、コンピュータシステム１２０が１つ以上の圧縮機ブレード１０が損傷しているかどうかを決定することを、可能にする。ブレード監視システム４０は、本明細書に記載されている１つ以上の動作を実行するためのロジックを備えてもよい。一実施形態において、ブレード監視システム４０は、上述した機能を実行するためのロジックを備えることができる。構造的に、ロジックは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または本明細書に記載されている機能を実行可能な任意の他の特定用途機械構造のような、多様な形態のいずれかをとってもよい。ロジックは、ソフトウェアおよび／またはハードウェアのような、多様な形態のいずれかをとってもよい。しかし、例示の目的のために、ブレード監視システム４０およびそこに備えられているロジックは、特定用途機械として本明細書で説明されている。当然のことながら、ロジックは、上述した各機能を備えるものとして示されているが、添付の特許請求の範囲に列挙されているように本発明の教示に係る全ての機能が必要なわけではない。
【００２７】
図１から図２を続いて参照すると、運転中に、センサシステム２０およびブレード監視システム４０は、１つ以上の圧縮機ブレード１０を監視するために、かつ１つ以上の圧縮機ブレード１０が損傷しているかどうかを決定するために、一緒に機能することができる。一実施形態では、センサシステム２０は、ブレード監視システム４０にＢＰＳ２２を提供してもよい。別の実施形態では、本明細書中に記載されているように、ブレード監視システム４０は、（例えば、記憶システムまたは中間システム／装置を介して、）センサシステム２０以外の源からＢＰＳ２２を得ることができる。いずれの場合においても、ブレード監視システム４０は、ＢＰＳ２２を得てもよく、および／またはＢＰＳ２２（図１、処理Ｐ２）からの到着時間（ＴＯＡ）信号（ＴＯＡデータ）を抽出してもよい。ＴＯＡ信号は、圧縮機ブレード１０の到達時間を示してもよい。例えば、圧縮機ブレード１０の到着時間は、当技術分野で知られているように、一回／回転（１／回転）マーカーを参照して、圧縮機ブレード１０がセンサ（例えば、第１センサ６または第２センサ８）の下を通過するのに要する時間を計ることによって、測定されてもよい。
【００２８】
別の例では、圧縮機ブレード１０の到着時間は、その圧縮機ブレード１０が、に第１センサ（例えば、第１センサ６）から第２センサ（例えば、第２センサ８）に移動するのに要する時間を計ることによって測定されてもよい。ＴＯＡ信号は、例えば、エッジしきい値法、重心法、または他の従来の信号処理法を介して、ブレード監視システム４０により抽出されてもよい。いずれの場合においても、ブレード監視システム４０は、ＢＰＳ２２を取得し、ＴＯＡ信号（図１、処理Ｐ１）を抽出する。
【００２９】
様々な実施形態において、制御システム１３８および／またはセンサシステム２０は、例えば、ガスタービン運転パラメータ（例えば、ガスタービン圧縮機４またはガスタービンシステム内の他の部品の運転条件）を監視するように構成されてもよい。一実施形態において、ブレード監視システム４０は、負荷変化が発生するときはいつでも、タービン制御システム（例えば、制御システム１３８）からの負荷情報および入口案内翼（ＩＧＶ）位置／角度情報にアクセスすることができる。
【００３０】
図２に戻ると、処理Ｐ１の後、処理Ｐ２は、ターボ機械運転条件をＴＯＡデータに相関させることを、含むことができる。所与の時点でのターボ機械運転条件（ターボ機械５の条件）は、制御システムロジック（例えば、ＣＳ１３８におけるロジック条件）に基づいて決定することができる。圧縮機４に連結されているターボ機械５は、前処理時間間隔以後に、定常状態で連続的に作動された場合、ＴＯＡデータを、抽出して直ちに処理することができる。しかし、最後の抽出以後に、再起動または停止の事象があった場合、数分の遅れを、ＴＯＡ抽出の前に過渡期間が完了することを可能にするために導入することができ、その結果、過渡ＴＯＡデータの速度可変セグメントは、後の共振周波数の推定のために、一緒にグループ化することができる。
【００３１】
処理Ｐ２に続いて、処理Ｐ３は、ターボ機械の起動中または停止中に圧縮機ブレード１０についての共鳴データを抽出することと、ターボ機械の定常状態運転中に圧縮機ブレードについての静的偏向および先端隙間のデータを抽出することとを、含むことができる。様々な実施形態において、これは、さらに、抽出されたＴＯＡデータ、事象データ（例えば、停止スケジュール）、および／または、センサシステム２０および／または記憶部品１２４からの定常／過渡状態データを、評価することを含むことができる。圧縮機４（例えば、ガスタービン圧縮機）での負荷変化（例えば、起動、停止、ある定常状態から別の定常状態への変化）の間に、圧縮機ブレード１０は、入力外乱に対する不足減衰システムの応答に典型的に見られるように、リンギングまたは振動を示し得る。圧縮機４での負荷変化中の１つ以上の圧縮機ブレード（複数可）１０のＴＯＡ偏差信号は、（負荷変化中のブレード（複数可）１０の振動を表す）大きさでの測定可能な変化を示すであろう。いくつかの実施形態において、強制関数の正確な大きさは、一般的に知られていないが、この場合、ブレード（複数可）（例えば、圧縮機ブレード（複数可）１０）の振動を、標準負荷／ＩＧＶ角シフトについて正規化することができる。立ち上がり時間、固有周波数、時間減衰係数および整定時間のような、ブレード（例えば、圧縮機ブレード１０）のこれらの正規化された特徴は、既知のシステム識別技術を用いて、推定されてもよい。本明細書でさらに説明されるように、正規化された特徴は、その後、ＴＯＡ偏差信号の動的成分から採取した特徴と比較されてもよい。
【００３２】
処理Ｐ４は、抽出された共鳴データに基づいて基準圧縮機ブレード比較水準を作成することと、静的偏向および先端間隔のデータ、およびターボ機械運転条件とＴＯＡデータとの間の相関を抽出することと、を含むことができる。共鳴基準は、過去の過渡事象（例えば、以前に発生している過渡事象）の数から収集された統計を用いて、確立することができる。静的偏向および間隔の基準データも、初期特徴データセットを用いて統計的に確立することができる。
【００３３】
処理Ｐ５は、更新されたＴＯＡデータを反復して抽出することと、更新された基準圧縮機ブレード比較水準を作成するために、定義された間隔で更新されたＴＯＡデータを用いて、共鳴データ、静的偏向および先端間隔のデータの相関、抽出を実行することと、を含むことができる。すなわち、以上の処理（Ｐ１−Ｐ４）は、例えば、約１０分毎に、圧縮機ブレード１０のほぼリアルタイム監視を提供するために、定義された間隔にしたがって反復することができる。さらに、処理は、短い間隔で、基準圧縮機ブレード比較水準を修正することを可能にすることができる。
【００３４】
さらに、処理は、処理Ｐ６、例えば、更新されたＴＯＡデータが異常を示しているかどうかを決定するために、圧縮機ブレードについての更新されたＴＯＡデータを基準圧縮機ブレード比較水準と比較することを、（オプションで）含むことができる。
【００３５】
様々な実施形態において、処理Ｐ１−Ｐ６は、１つ以上の圧縮機ブレード１０を監視するために、周期的に（例えば、ｙ期間毎にｘ回のスケジュールにしたがって、および／または連続的に）、反復する（繰り返す）ことができる。場合によっては、処理Ｐ１−Ｐ６は、例えば、一組の圧縮機ブレード１０に対して、反復することができる。
【００３６】
本明細書に示されかつ説明されているフロー図において、示されていないが他の処理が実行されてもよく、処理の順序は、様々な実施形態にしたがって再配置され得ることが、理解される。さらに、中間の処理は、１つ以上の説明された処理の間に実行されてもよい。本明細書に示されかつ説明されている処理のフローは、様々な実施形態を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００３７】
いずれの場合においても、例えば、ブレード監視システム４０を含む、本発明の様々な実施形態の技術的効果は、ターボ機械圧縮機（ターボ機械圧縮機４および／または当技術分野で公知の他の圧縮機）内の部品（例えば、圧縮機ブレード１０）を監視すること、である。
【００３８】
様々な実施形態において、互いに「結合される」ものとして説明されている部品は、１つ以上のインターフェースに沿って接合することができる。いくつかの実施形態では、これらのインターフェースは、別個の部品間の接合部を備えることができ、他の場合には、これらのインターフェースは、しっかりとおよび／または一体的に形成された配線を備えることができる。すなわち、場合によっては、互いに「結合されて」いる部品は、単一の連続部材を画定するように、同時に形成することができる。しかし、他の実施形態では、これらの結合された部品は、別部材として形成することができ、その後に、公知の処理（例えば、締結、超音波溶接、接着）を介して接合することができる。
【００３９】
要素または層が、他の要素または層「の上に」、「に係合し」、「に接続され」、または「に結合され」るものとして言及されている場合、直接的に、他の要素または層、の上に、に係合し、に接続され、または、に結合されてもよく、あるいは中間の要素または層が存在してもよい。対照的に、要素が、他の要素または層「の上に直接的に」、「に直接的に係合し」、「に直接的に接続され」、または「に直接的に結合され」るものとして言及されている場合、中間の要素または層は存在できない。要素間の関係を記述するために使用される他の語は、同一の方法（例えば、「の間に」対「の間に直接的に」、「隣接して」対「直接的に隣接して」など）で解釈されるべきである。本明細書で使用されている用語「および／または」は、１つ以上の関連する列挙された項目のいずれかおよび全ての組み合わせを含む。
【００４０】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明する目的のためであり、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明確に他のことを示さない限り、複数形も含むことを意図している。用語「備える」および／または「備えている」は、この明細書で使用される場合、述べられた特徴、整数、ステップ、運転、要素、および／または部品の存在を特定しているが、１つ以上の他の、特徴、整数、ステップ、運転、要素、部品、および／またはそれらの集合の存在または追加を排除するものではない。
【００４１】
本明細書は、最良の形態を含む本発明を開示するために、および、任意の当業者が本発明を実施することを可能にするために、実施例を用いており、実施例は、任意の装置またはシステムを作ることおよび使用することおよび任意の組み込まれた方法を実行することを含む。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって画定されており、当業者が想到するその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、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文字通りの言語と非実質的な相違を有する等価な構造要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあることが意図されている。
【符号の説明】
【００４２】
２  環境
４  圧縮機
５  ターボ機械
６  第１センサ
８  第２センサ
１０  圧縮機ブレード（公称位置）
１２  圧縮機ブレード（偏向位置）
２０  センサシステム
２２  ブレード通過信号（ＢＰＳ）
４０  ブレード監視システム
１２０  コンピュータシステム
１２２  処理部品
１２４  記憶部品
１２６  入力／出力（Ｉ／Ｏ）部品
１２８  通信経路
１３２  モジュール
１３６  ユーザ
１３８  制御システム
【図１】
2015063993.tif 000003
【図２】
2015063993.tif 000004
【外国語明細書】
2015063993000001.pdf