(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置（１２、１４）内の複数のブレード（１６、１８）に対応する到着時間データを生成するデータ獲得システム（３２、３４）と、
前記到着時間データを利用して前記複数のブレード（１６、１８）それぞれの特徴を決定し、
前記決定した特徴に基づいて前記複数のブレード（１６、１８）それぞれの健全性を評価する（１２６）、
中央処理サブシステム（４２）と、
を含み、
前記中央処理サブシステム（４２）は、前記到着時間データから、前記複数のブレード（１６、１８）の変位の影響を除去して、前記複数のブレード（１６、１８）それぞれの特徴を決定し、
前記複数のブレード（１６、１８）のそれぞれが、それぞれの基準点に到着することを検知することによりブレード通過信号（２８、３０）を生成するセンサ（２０、２２、２４、２６）をさらに含み、
前記データ獲得システム（３２、３４）が、前記ブレード通過信号（２８、３０）を利用して前記到着時間データを決定し、
前記到着時間データが、前記センサ（２０、２２、２４、２６）のＩＤ、前記複数のブレード（１６、１８）それぞれのＩＤ、前記装置（１２、１４）のＩＤ、および前記センサ（２０、２２、２４、２６）が前縁センサであるかそれとも後縁センサであるかを示す前記センサ（２０、２２、２４、２６）のカテゴリのうちの少なくとも１つを含む、
システム（１０）。
【請求項２】
前記特徴が、静的撓み、動的撓み、および共振周波数の変動のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記装置（１２、１４）の動作データを収集するための現場監視機械（ＯＳＭ）（３８）をさらに含む、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記動作データが、入口ガイドベーン（ＩＧＶ）角度、入口温度（ＣＴＩＭ）、前記装置に関連する負荷（ＤＷＡＴＴ）、前記装置に関連する質量流量、および前記装置の吐出し圧力のうちの少なくとも１つを含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記中央処理サブシステム（４２）が、前記動作データに関連する影響に基づいて前記到着時間データにおける実到着時間を調節した後、前記複数のブレード（１６、１８）それぞれの前記特徴を決定する、請求項３または４に記載のシステム。
【請求項６】
装置（１２、１４）内の複数のブレード（１６、１８）の健全性を監視するための方法であって、
前記装置（１２、１４）内の前記複数のブレード（１６、１８）のそれぞれに対応する到着時間データを生成するステップと、
処理サブシステムが、前記到着時間データを利用して、前記複数のブレード（１６、１８）の変位の影響を除去して、前記複数のブレード（１６、１８）それぞれの特徴を決定するステップと、
処理サブシステムが、前記決定した特徴に基づいて前記複数のブレード（１６、１８）それぞれの前記健全性を評価するステップと、
を含み、
前記複数のブレード（１６、１８）のそれぞれが、それぞれの基準点に到着することを検知することによりブレード通過信号（２８、３０）をセンサ（２０、２２、２４、２６）により生成するステップをさらに含み、
前記到着時間データが、前記センサ（２０、２２、２４、２６）のＩＤ、前記複数のブレード（１６、１８）それぞれのＩＤ、前記装置（１２、１４）のＩＤ、および前記センサ（２０、２２、２４、２６）が前縁センサであるかそれとも後縁センサであるかを示す前記センサ（２０、２２、２４、２６）のカテゴリのうちの少なくとも１つを含む、
方法。
【請求項７】
前記到着時間データを生成するステップが、
前記センサ（２０、２２、２４、２６）により、前記複数のブレードに対応するブレード通過信号を生成するステップと、
前記ブレード通過信号（２８、３０）を利用して前記複数のブレードの実到着時間を決定するステップと、
前記ブレード通過信号（２８、３０）を利用して前記到着時間データを生成するステップと、
を含む、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の諸実施形態は、一般にローターブレードまたはエーロフォイルの健全性を監視するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ローターブレードまたはエーロフォイルは、軸流圧縮機、タービン、エンジン、ターボ機械等をいくつかの例として、多くの装置において非常に重要な役割を担う。例えば、軸流圧縮機は一連の段を有し、各段はローターブレードまたはエーロフォイルの列と、その後に続くステータブレードまたはステータエーロフォイルの列とを備える。したがって各段は、ローターブレードまたはエーロフォイルと、ステータエーロフォイルとの対を備える。典型的には、ローターブレードまたはエーロフォイルは、入口を通り軸流圧縮機に流入する流体の運動エネルギーを高める。運動エネルギーの一部は、相対速度が低下することによって圧力エネルギーに変換され、残りの運動エネルギーは、流体の絶対速度が低下することによって圧力に変換される。したがって、このローターブレードまたはエーロフォイル、およびステータエーロフォイルは、流体の圧力を高めるために非常に重要な役割を担う。
【０００３】
さらにローターブレードまたはエーロフォイル、およびステータエーロフォイルは、これらのエーロフォイルを含む軸流圧縮機が広範かつ多様に応用されているため、極めて重要である。例えば軸流圧縮機は、地上設置式ガスタービン、ジェットエンジン、高速船エンジン、小規模の発電所など、いくつもの装置において使用することができる。加えて軸流圧縮機は、大容量の空気分離プラント、高炉の空気、流動接触分解の空気、プロパン脱水素など、様々な応用例において使用することができる。
【０００４】
エーロフォイルは、エーロフォイルの健全性に影響を及ぼす高速度、流体負荷、温度など、非常に厳しく変化に富む動作条件下で長時間にわたって動作する。この非常に厳しく変化に富む条件に加え、他の特定の要因もエーロフォイルの疲労およびストレスの原因になる。その要因には、例えば遠心力、流体力、過渡的事象中の熱負荷、旋回失速などの非同期振動による負荷、および同期共振振動による周期的負荷が含まれ得る。これらの要因が長期間作用すると、エーロフォイルの欠陥および割れを招く。１つまたは複数の割れが時間とともに広がって、エーロフォイルまたはエーロフォイルの一部分が離脱することがある。エーロフォイルが離脱することは、そのエーロフォイルを含む装置にとって危険な場合があり、そのため莫大な金銭的損失を招くことがある。加えて、エーロフォイルが離脱することは、そうした装置の近くにいる人々にとって危険であり、恐ろしいことであり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６９９９９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、エーロフォイルの健全性をリアルタイムで予測することができるシステムおよび方法を開発することが非常に望ましい。より具体的には、割れまたは破損をリアルタイムで予測することができるシステムおよび方法を開発することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
簡単に言えば、諸実施形態の一側面によれば、システムが提供される。このシステムは、装置内の複数のブレードに対応する到着時間（ＴＯＡ）データを生成するデータ獲得システムと、そのＴＯＡデータを利用して複数のブレードそれぞれの特徴を決定し、その決定した特徴に基づいて複数のブレードそれぞれの健全性を評価する中央処理サブシステムとを含む。
【０００８】
諸実施形態の一側面によれば、システムが提供される。このシステムは複数の装置を含み、その複数の装置のそれぞれが、複数のブレード、複数の装置のそれぞれの中にある複数のブレードに対応する到着時間（ＴＯＡ）データを生成する複数のデータ獲得システムを備える。このシステムは、そのＴＯＡデータを利用して複数のブレードそれぞれの特徴を決定し、その決定した特徴に基づいて複数のブレードそれぞれの健全性を評価して健全性評価結果を生成する中央処理サブシステムと、その複数のブレードの特徴および健全性評価結果を表示するためのウェブサーバとをさらに含む。
【０００９】
本技法の一側面によれば、方法が提供される。この方法は、装置内の複数のブレードの健全性を監視するための方法を含む。この方法は、装置内の複数のブレードのそれぞれに対応する到着時間（ＴＯＡ）データを生成するステップと、そのＴＯＡデータを利用して複数のブレードそれぞれの特徴を決定するステップと、その決定した特徴に基づいて複数のブレードそれぞれの健全性を評価するステップとを含む。
【００１０】
類似の文字が複数の図面を通して類似の箇所を示す添付図面を参照して以下の詳細な説明を読めば、本発明のこれらのおよび他の特徴、態様、および利点がより良く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本システムの一実施形態による、ブレード健全性監視システムの例示的概略図である。
【図２】本技法の一実施形態による、１台または複数台の装置を監視して、それらの装置のそれぞれの中にある１つまたは複数のブレードの健全性を評価するための例示的流れ図である。
【図３】本技法の一実施形態による、ブレードの静的撓みを決定するための例示的方法を表す流れ図である。
【図４】本技法の別の実施形態による、ブレードの静的撓みを決定するための例示的方法を表す流れ図である。
【図５】本技法のさらに別の実施形態による、ブレードの静的撓みを決定するための例示的方法を表す流れ図である。
【図６】本技法の一実施形態による、ブレードに対応する変位オフセットを決定するための方法の中の各ステップを表す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に詳細に論じるように、本システムおよび技法の諸実施形態は、１台または複数台の装置を監視して、それらの装置のそれぞれの中にある１つまたは複数のブレードの健全性を評価する。本システムの諸実施形態は、それらの装置をリアルタイムで監視する中央処理サブシステムを備え、それらの装置はそれぞれに異なる遠隔地にあってよい。例として、それらの装置には、ターボ機械、ガスタービン、圧縮機、ジェットエンジン、高速船エンジン、小規模の発電所などが含まれ得る。より具体的には、本システムおよび技法は、ブレードの１つまたは複数の特徴を決定してそのブレードの健全性を評価する。本明細書で使用するとき、用語「特徴」は、ブレードの健全性を決定するために使用することができる、１つまたは複数のブレードの特性を指すために使用することができる。その特徴には、例えば静的撓み、動的撓み、ブレードの隙間、共振周波数の変動、ブレードの変位等が含まれ得る。本明細書では以下、用語「ブレード」と「エーロフォイル」とを区別なく使用する。本明細書で使用するとき、用語「静的撓み」は、予測ブレード位置または当初のブレード位置からの、当初のブレード位置または予測ブレード位置の固定変化を指すために使用する。また、用語「動的撓み」は、ブレードの平均位置または当初の位置を上回るそのブレードの振動幅を指すために本明細書では使用する。さらに本明細書で使用するとき、用語「共振周波数」は、ブレードの振動の固有周波数に一致する、ブレードの振動の周波数を指すために使用することができる。加えて、用語「ブレードの変位」は、ダブテール（ｄｏｖｅｔａｉｌ  ｊｏｉｎｔ）などの継手内で、当初のブレード位置または予測ブレード位置とは異なる位置においてブレードがロックされることを指すために本明細書では使用する。
【００１３】
動作時には、ブレード内の１つまたは複数の欠陥または割れが原因で、基準位置におけるブレードの到着時間（ＴＯＡ）が予測ＴＯＡとは異なる場合がある。したがって、ブレードのＴＯＡの変動を使用して特徴の１つまたは複数を決定することができる。本明細書で使用するとき、用語「予測ＴＯＡ」は、ブレードに欠陥または割れがなくブレードが理想的状況で稼動しており、負荷条件が最適であり、ブレードの振動が最小限である場合の、基準位置におけるブレードのＴＯＡを指すために使用することができる。本明細書では以下、理解しやすいように単語「ＴＯＡ」と用語「実ＴＯＡ」とを区別なく使用する。
【００１４】
ただし、ブレードの欠陥または割れに加え、ＴＯＡは１つまたは複数の動作データ、およびブレードの変位によっても変化し得る。動作データには、例えば入口ガイドベーン（ＩＧＶ）角度、負荷変動、非同期振動、同期振動、速度の変動、速度、質量流量、吐出し圧力等が含まれ得る。その結果、ブレードの実ＴＯＡの変動に基づいて決定される特徴が、動作データおよびブレードの変位の影響のために正確でない可能性がある。したがって、正確な静的撓み、本明細書では以下「静的撓み」を決定するために、実ＴＯＡに対する動作データおよびブレードの変位の影響を打ち消すことが極めて重要である。本技法の特定の実施形態は、ブレードの実ＴＯＡから、動作データおよびブレードの変位の影響を打ち消して特徴を決定する。本技法の他の特定の実施形態は、実ＴＯＡに対する動作データの影響を正規化しまたは補償する。
【００１５】
図１は、例示的ローターブレード健全性監視システム１０の概略図である。このシステム１０は、１台または複数台の装置１２、１４を監視して、その装置１２、１４内の１つまたは複数のブレード１６、１８の健全性を評価する。装置１２、１４は、例えばターボ機械、ガスタービン、軸流圧縮機等とすることができる。装置１２、１４は、それぞれに異なる遠隔地にあってよいことに気付くであろう。現在考察中の構成内に図示するように、装置１２は１つまたは複数のブレード１６を含み、装置１４は１つまたは複数のブレード１８を含む。
【００１６】
さらに、図１に示すように、システム１０は、ブレード１６、１８がそれぞれの基準点に到着することを検知してそれぞれのブレード通過信号（ＢＰＳ）２８、３０を生成する、１つまたは複数のセンサ２０、２２、２４、２６を含む。現在考察中の構成では、センサ２０、２２はブレード１６がそれぞれの基準点に到着することを検知してＢＰＳ信号２８を生成する。同様に、センサ２４、２６はブレード１８がそれぞれの基準点に到着することを検知してＢＰＳ信号３０を生成する。その基準点は、例えばセンサ２０、２２、２４、２６の下にあっても、それらのセンサに隣接していてもよい。
【００１７】
一実施形態では、ＢＰＳ信号２８、３０を生成するために、センサ２０、２２、２４、２６は、ブレード１６、１８それぞれの前縁が到着することを検知することができる。別の実施形態では、ＢＰＳ信号２８、３０を生成するために、センサ２０、２２、２４、２６は、ブレード１６、１８のそれぞれの後縁が到着することを検知することができる。さらに別の実施形態では、センサ２０はブレード１６のそれぞれの前縁が到着することを検知することができ、センサ２２はブレード１６のそれぞれの後縁が到着することを検知することができ、またはその逆の場合も同じである。同様に、センサ２４はブレード１８のそれぞれの前縁が到着することを検知することができ、センサ２６はブレード１８のそれぞれの後縁が到着することを検知することができ、またはその逆の場合も同じである。センサ２０、２２、２４、２６は、ブレード１６、１８のそれぞれの到着を効率的に検知できるような位置において、例えばそれぞれのブレード１６、１８に隣接して、据置き型の物体上に取り付けることができる。一実施形態では、センサ２０、２２、２４、２６のうちの少なくとも１つが、１つまたは複数のブレード１６、１８のケーシング（不図示）上に取り付けられる。非限定的な例として、センサ２０、２２、２４、２６は磁気センサ、容量センサ、渦電流センサ等とすることができる。
【００１８】
センサ２０、２２、２４、２６がＢＰＳ信号２８、３０を生成した後、ＢＰＳ信号２８、３０をそれぞれのデータ獲得システム３２、３４に伝送することができる。より具体的には、センサ２０、２２はＢＰＳ信号２８をＤＡＱ＿１  ３２に伝送し、センサ２４、２６はＢＰＳ信号３０をＤＡＱ＿２  ３４に伝送する。図１に示すように、センサ２０、２２はデータ獲得システム（ＤＡＱ＿１）３２に通信可能に結合され、センサ２４、２６はデータ獲得システム（ＤＡＱ＿２）３４に通信可能に結合される。このＤＡＱ＿１  ３２およびＤＡＱ＿２  ３４は、それぞれのＢＰＳ信号２８、３０を利用し、それぞれのブレード１６、１８の到着時間（ＴＯＡ）を決定する。より具体的には、ＤＡＱ＿１  ３２は、ＢＰＳ信号２８を利用してブレード１６のＴＯＡを決定し、ＤＡＱ＿２は、ＢＰＳ信号３０を利用してブレード１８のＴＯＡを決定する。本明細書では以下、用語「ＴＯＡ」と「実ＴＯＡ」とを区別なく使用する。現在考察中の構成では、センサ２０、２２、２４、２６のうちのどれもデータ獲得システム３２、３４のコンポーネントとして図示されていないが、センサ２０、２２、２４、２６のそれぞれを、それぞれのＤＡＱ３２、３４のコンポーネントとすることができることに気付くであろう。ＤＡＱ＿１  ３２とＤＡＱ＿２  ３４とは、互いに異なる遠隔地にあってよいことに気付くであろう。
【００１９】
さらに、ＤＡＱ＿１  ３２およびＤＡＱ＿２  ３４は、ブレード１６、１８の実ＴＯＡを利用してＴＯＡデータ３６を生成する。このＴＯＡデータ３６は、例えば隙間データ、センサ２０、２２、２４、２６のＩＤ、ブレード１６、１８のＩＤ、装置１２、１４のＩＤ、ブレード１６、１８の実ＴＯＡ、そのセンサが前縁センサであるか、それとも後縁センサであるかを示すセンサのカテゴリ等を含むことができる。非限定的な例として、システムＡのデータ獲得サブシステムが生成する例示的ＴＯＡデータを、以下の表１に示すように表すことができる。
【００２０】
【表１】
0006302152.tif 000002
表１に示すように、システムＡは、ｄｅｖ＿１やｄｅｖ＿２などの装置を含む。さらに、ｄｅｖ＿１は、ｂｌａｄｅ１＿ｄｅｖ＿１やｂｌａｄｅ２＿ｄｅｖ＿１などのブレードを含む。同様に、ｄｅｖ＿２は、ｂｌａｄｅ１＿ｄｅｖ＿２、ｂｌａｄｅ２＿ｄｅｖ＿２、ｂｌａｄｅ３＿ｄｅｖ＿２などのブレードを含む。加えて、ｄｅｖ＿１内のブレードの到着は、ｓｅｎ１＿ｄｅｖ＿１やｓｅｎ２＿ｄｅｖ＿１などのセンサによって検知される。同様に、ｄｅｖ＿２内のブレードの到着は、ｓｅｎ１＿ｄｅｖ＿２やｓｅｎ２＿ｄｅｖ＿２などのセンサによって検知される。さらに、表１の最後の列は、装置ｄｅｖ＿１およびｄｅｖ＿２内のブレードの実ＴＯＡを含む。
【００２１】
加えてシステム１０は、装置１２、１４および装置１２、１４内のブレード１６、１８についての１つまたは複数の動作データ４０を収集するための現場監視機械３８（ＯＳＭ）など、１台または複数台の現場監視機械（ＯＳＭ）を含む。動作データ４０には、例えば入口ガイドベーン（ＩＧＶ）角度、負荷、速度、質量流量、吐出し圧力等が含まれ得る。このＯＳＭ３８は、例えば動作データ４０を収集するハードウェアとソフトウェアとの組合せとすることができる。
【００２２】
現在考察中の構成内に図示するように、中央処理サブシステム４２が、ＤＡＱ３２、３４およびＯＳＭ３８に通信可能に結合される。ＴＯＡデータ３６を生成し、動作データ４０を収集した後、ＴＯＡデータ３６および動作データ４０を中央処理サブシステム４２に伝送することができる。より具体的には、ＤＡＱ３２、３４はＴＯＡデータ３６を中央処理サブシステム４２に伝送し、ＯＳＭ３８は動作データ４０を中央処理サブシステム４２に転送する。特定の実施形態では、中央処理サブシステム４２は、ＴＯＡデータ３６および動作データ４０をバックアップファイル４４として記憶することができる。
【００２３】
さらに、中央処理サブシステム４２は、ＴＯＡデータ３６および動作データ４０を利用してブレード１６、１８の１つまたは複数の特徴を決定する。先に述べたように、特徴４６には、例えば静的撓み、ブレードの隙間、動的撓み、共振周波数の変動、ブレードの変位等が含まれ得る。より具体的には、中央処理サブシステム４２は、ＴＯＡデータ３６内の実ＴＯＡに対する動作データ４０の影響を考慮に入れた後、ブレード１６、１８の特徴４６を決定する。特定の実施形態では、中央処理サブシステム４２は、ブレード１６、１８の実ＴＯＡから、ブレード１６、１８の変位の影響を差し引いた後にブレード１６、１８の特徴４６を決定する。例えば表１を参照して、ｄｅｖ＿１内のｂｌａｄｅ１＿ｄｅｖ＿１に対応する特徴は、２２００ミルとして示すそれぞれの実ＴＯＡ、およびＯＳＭ３８から受け取ることができる他の動作データを利用して決定することができる。加えて中央処理サブシステム４２は、特徴４６を利用してブレード１６、１８の健全性を評価する。ブレードの健全性についての評価を決定した結果、中央処理サブシステム４２は、１つまたは複数の健全性評価結果を生成することができる。この健全性評価結果は、プロット、図表、グラフ、可視要素等を含むことができる。特定の実施形態では、この健全性評価結果は、ブレードの割れが伝播する確率、ブレードが捩れる確率などの宣言（ｄｅｃｌａｒａｔｉｏｎ）を含むことができる。特徴４６を決定することおよびブレード１６、１８の健全性を評価することについては、図２〜図６を参照してより詳細に説明する。
【００２４】
特定の実施形態では、中央処理サブシステム４２は、特徴４６および健全性評価結果をデータリポジトリ４８の中に記憶することができる。さらに、図１に示すように、システム１０は、データリポジトリ４８に結合することができるウェブサーバ５０を含むことができる。ウェブサーバ５０は、データリポジトリ４８の中に記憶される特徴４６および健全性評価結果を表示するように構成することができる。ウェブサーバ５０は、特徴４６を例えば表、図表、および他の可視要素として表示することができる。
【００２５】
次に図２を参照すると、１台または複数台の装置を監視して、それらの装置のそれぞれの中にある１つまたは複数のブレードの健全性を評価するための例示的流れ図１００が示されている。この方法はステップ１０２で始まり、そのステップ１０２では、ブレードに対応するＢＰＳ信号を生成することができる。このＢＰＳ信号は、例えばセンサ２０、２２、２４、２６（図１を参照）などのセンサによって生成されてよい。図１に関して先に述べたように、このＢＰＳ信号は、ブレードがそれぞれの基準点に到着することを検知することにより、センサによって生成され得る。
【００２６】
その後ステップ１０４で、それぞれのデータ獲得システム（ＤＡＱ）がそのＢＰＳ信号を受け取ることができる。このＤＡＱは、例えばＤＡＱ＿１  ３２およびＤＡＱ＿２  ３４（図１を参照）とすることができる。さらに、ステップ１０６で、そのＢＰＳ信号を利用してブレードの実ＴＯＡを決定する。この実到着時間（ＴＯＡ）は、例えばＤＡＱが決定することができる。その後、ステップ１０８で、ＤＡＱがＴＯＡデータを生成することができる。例えばこのＴＯＡデータは、ＴＯＡデータ３６（図１を参照）とすることができる。先に述べたように、このＴＯＡデータは、隙間データ、ブレードを含む装置のＩＤ、ブレードのＴＯＡを検知する１つまたは複数のセンサのＩＤ、そのセンサが前縁センサであるか、それとも後縁センサであるかを示すセンサのカテゴリ、ブレードのＩＤ、ブレードの実ＴＯＡ等を含むことができる。
【００２７】
さらに、ステップ１１０で、中央処理サブシステムがＤＡＱからそのＴＯＡデータを受け取る。特定の実施形態では、ＤＡＱからＴＯＡデータを受け取った後、中央処理サブシステムはそのＴＯＡデータをバックアップファイルとして記憶することができる。図２に示すように、ステップ１１２で、ブレードのそれぞれに対応するデルタＴＯＡを決定することができる。ブレードのそれぞれに対応するこのデルタＴＯＡは、中央処理サブシステムが決定することができる。ブレードに対応するデルタＴＯＡは、例えばステップ１０６で決定したブレードに対応する実ＴＯＡと、ブレードに対応する予測ＴＯＡ１０５との差とすることができる。ブレードに対応するデルタＴＯＡは、ある時点における、ブレードの予測ＴＯＡ１０５からの変動を表すことに気付くであろう。このデルタＴＯＡは、例えば以下の等式（１）を使用して決定することができる。
【００２８】
【数１】
0006302152.tif 000003
ただし、
【００２９】
【数２】
0006302152.tif 000004
は、時点ｔにおけるブレードｋに対応するデルタＴＯＡ、または時点ｔにおけるブレードｋに対応する予測ＴＯＡからの変動であり、
【００３０】
【数３】
0006302152.tif 000005
は、時点ｔにおけるブレードｋに対応する実ＴＯＡであり、
【００３１】
【数４】
0006302152.tif 000006
は、ブレードｋに対応する予測ＴＯＡである。
【００３２】
本明細書で使用するとき、用語「予測ＴＯＡ」は、ブレードに欠陥または割れがなく、動作データに反映される動作条件の、実ＴＯＡに対する影響が最小限の動作状態でブレードが稼動している場合の、基準位置におけるブレードの実ＴＯＡを指すために使用することができる。一実施形態では、ブレードを含む装置が最近運用を開始され、購入され、またさもなければ健全であると検証された場合、ブレードに対応する予測ＴＯＡは、ブレードに対応する実ＴＯＡをブレードの予測ＴＯＡと同等とみなすことによって決定することができる。そのような決定は、装置が最近運用を開始されまたは購入されたので、全てのブレードが理想的状況で稼動しており、負荷条件が最適であり、ブレードの振動が最小限であるとみなす。別の実施形態では、予測ＴＯＡは、装置内の全てのブレードの実到着時間（ＴＯＡ）の平均をとることによって決定することができる。
【００３３】
さらに、ステップ１１４で、ブレードのデルタＴＯＡを利用し、ブレードのそれぞれに対応する静的撓みを決定する。ブレードのそれぞれに対応するこの静的撓みは、例えば中央処理サブシステムが決定することができる。一実施形態では、ブレードのそれぞれに対応するこの静的撓みは、ブレードそれぞれのデルタＴＯＡに対する１つまたは複数の動作データの影響を差し引いた後に決定される。別の実施形態では、ブレードの静的撓みは、装置が始動する間のブレードの変位による影響を差し引いた後に決定される。ブレードの静的撓みを決定するための例示的方法については、図３〜図５を参照してより詳細に説明する。
【００３４】
加えて、ステップ１１６で、ブレードのそれぞれに対応するフィルタ済みデルタＴＯＡを決定することができる。ブレードのそれぞれに対応するこのフィルタ済みデルタＴＯＡは、例えば１つまたは複数のフィルタリング手法を利用し、デルタＴＯＡのそれぞれをフィルタリングすることによって決定することができる。その１つまたは複数のフィルタリング手法には、例えばＳａｖｉｔｚｋｙ−Ｇｏｌａｙ法、平均フィルタリング手法、メディアンフィルタリング手法、または他のフィルタリング手法が含まれ得る。
【００３５】
ステップ１１８で、ブレードのそれぞれに対応する動的撓みを決定することができる。一実施形態では、ブレードに対応する動的撓みは、ブレードに対応するデルタＴＯＡから、ブレードに対応する静的撓みを減算することによって決定することができる。別の実施形態では、ブレードに対応する動的撓みは、ステップ１１６で決定したブレードに対応するフィルタ済みデルタＴＯＡから、ブレードに対応する静的撓みを減算することによって決定することができる。その後、ステップ１２０で、ブレードのそれぞれに対応するトレンド除去された（ｄｅｔｒｅｎｄｅｄ）フィルタ済みデルタＴＯＡを決定することができる。例えば、ブレードのそれぞれに対応するこのトレンド除去されたフィルタ済みデルタＴＯＡは、ステップ１１６で決定したフィルタ済みデルタＴＯＡのトレンドを除去することによって決定することができる。
【００３６】
トレンド除去されたフィルタ済みデルタＴＯＡを決定した後、ステップ１２２で、１つまたは複数の共振パラメータを決定することができる。この１つまたは複数の共振パラメータは、例えばステップ１２０で決定した、トレンド除去されたフィルタ済みデルタＴＯＡのそれぞれに対し、１つまたは複数の技法を適用することによって決定することができる。その１つまたは複数の技法には、例えば一自由度（ＳＤＯＦ）技法、多自由度（ＭＤＯＦ）技法等が含まれ得る。非限定的な例として、共振パラメータには、振幅、周波数、減衰比、位相等が含まれ得る。さらにステップ１２４で、ベースライン共振周波数と比較した、ブレードの共振周波数における１つまたは複数の変動を決定することができる。本明細書で使用するとき、用語「ベースライン共振周波数」は、ブレードを含む装置が理想的状況で動作しており、ブレードに割れまたは欠陥がない場合の、１つまたは複数のブレードの共振周波数を指すために使用する。装置Ａ内のブレードＡに対応するベースライン共振周波数は、例えば装置Ａが理想的条件で動作している場合、その装置が始動する間にブレードＡの共振周波数の統計的分布を求めることによって決定することができる。
【００３７】
さらに、ステップ１１４、１１６および１２４で決定したブレードの特徴に基づき、ステップ１２６で、ブレードの健全性を評価することができる。より具体的には、ブレードの健全性は、ステップ１１４で決定した静的撓み、ステップ１１６で決定した動的撓み、およびステップ１２４で決定した共振周波数の変動に基づいて評価される。ブレードの健全性を評価した結果、１つまたは複数の健全性評価結果を生成することができる。この健全性評価結果は、例えばグラフ、図表、プロット、可視要素等を含むことができる。特定の実施形態では、この健全性評価結果は、ブレードの割れが伝播する確率、ブレードが捩れる確率、装置の健全性の状態などの宣言を含むことができる。先に述べたように、静的撓みはブレードの変位の影響を差し引くことによって決定されており、したがってブレードの健全性は、ブレードの変位による影響を含まない静的撓みに基づいて決定される。非限定的な例として、健全性評価結果は、ブレードの静的撓みが単調変化を示し、ブレードの共振周波数が単調減少を示す場合にブレードの割れが伝播することを示し得る。別の例として、（前縁のデルタＴＯＡに基づいて決定された）ブレードに対応する静的撓みが単調変化を示し、ブレードの動的撓みが増加を示す場合、ブレードの前縁に向かう割れの伝播を宣言することができる。
【００３８】
先に述べたように、ブレードのそれぞれの静的撓みを決定するために、１つまたは複数のブレードのそれぞれの実ＴＯＡを使用することができる。ただし、動作状態およびブレードの変位がブレードの実ＴＯＡに影響することがある。その結果、ブレードの実ＴＯＡに基づいて決定される静的撓みが正確でない可能性がある。したがって、正確な静的撓みを決定するために、実ＴＯＡに対する、動作状態に関連する１つまたは複数の動作データおよびブレードの変位の影響を除去しまたは差し引くことが不可欠である。実ＴＯＡまたは実ＴＯＡに基づいて決定されるデルタＴＯＡから、１つまたは複数の動作データおよびブレードの変位の影響を差し引くことによって静的撓みを決定する例示的方法については、図３を参照して説明する。そこで図３を参照すると、本発明の一実施形態による、ブレードの静的撓みを決定するための例示的方法１１４を表す流れ図が示されている。より具体的には、本技法の例示的態様に従い、図２のステップ１１４をより詳細に記載する。
【００３９】
図３に示すように、参照番号３０２はブレードに対応するデルタＴＯＡを表す。一実施形態では、デルタＴＯＡ３０２は、図２のステップ１１２に関して記載した技法を利用して決定することができる。さらにステップ３０４で、ブレードまたはブレードを含む装置に対応する１つもしくは複数の動作データを受け取ることができる。先に述べたように、動作データには、例えば（ＩＧＶ）角度、負荷、温度、速度、質量流量、吐出し圧力等が含まれ得る。この動作データは、例えば中央処理サブシステム４２がＯＳＭ３８から受け取ることができる（図１を参照）。
【００４０】
さらにステップ３０６で、ブレードを含む装置が始動した後、そのブレードが初めて動作しているのかどうかを検証するための検査を実行することができる。ステップ３０６で、ブレードが始動後初めて動作していると判定される場合、制御をステップ３０８に移すことができる。ステップ３０８で、動作データの１つまたは複数の部分に基づき、１つまたは複数の係数を決定する。この係数は、例えば以下の等式（２）を利用することによって決定することができる。
【００４１】
【数５】
0006302152.tif 000007
ただし、
【００４２】
【数６】
0006302152.tif 000008
は、ブレードｋのデルタＴＯＡであり、
【００４３】
【数７】
0006302152.tif 000009
は、動作データの１つまたは複数の部分であり、
【００４４】
【数８】
0006302152.tif 000010
は係数である。一実施形態では、この係数は、動作データの１つまたは複数の部分の一次結合を形成することによって決定することができる。さらに、この係数を決定するために、動作データの１つまたは複数の部分の値を置換することができる。さらに、ステップ３０８で決定した係数を、ステップ３１２で、データリポジトリ４８（図１を参照）などのデータリポジトリの中に記憶する。係数をデータリポジトリの中に記憶するとき、データリポジトリの中の他の任意の既存の係数を消去できることに気付くであろう。
【００４５】
ステップ３０６を再び参照して、ブレードが始動後初めて動作しているのではないと判定される場合、制御をステップ３１０に移すことができる。ステップ３１０で、係数をデータリポジトリから取得する。ブレードを含む装置が始動する間に係数が既に決定されており、したがって既にデータリポジトリの中に存在すると想定し、ステップ３１０で係数を取得する。その後、ステップ３１４で、デルタＴＯＡ３０２に対するＩＧＶ角度による影響を決定することができる。一実施形態では、ＩＧＶによる影響は以下の例示的等式（３）を使用して決定することができる。
【００４６】
【数９】
0006302152.tif 000011
ただし、
【００４７】
【数１０】
0006302152.tif 000012
は、ｔの時点におけるデルタＴＯＡに対するＩＧＶの影響であり、
【００４８】
【数１１】
0006302152.tif 000013
は、ｔの時点におけるＩＧＶ角度であり、ｆはＩＧＶ（ｔ）の関数である。一実施形態では、ＩＧＶの関数は、ＩＧＶ（ｔ）のマルチプルおよびＩＧＶ（ｔ）に対応する係数を求めることによって決定することができる。
【００４９】
ステップ３１６で、デルタＴＯＡ３０２に対する負荷による影響を決定することができる。このデルタＴＯＡ３０２に対する負荷による影響は、以下の等式（４）を利用して決定することができる。
【００５０】
【数１２】
0006302152.tif 000014
ただし、
【００５１】
【数１３】
0006302152.tif 000015
は、ｔの時点におけるデルタＴＯＡに対する負荷の影響であり、ＤＷＡＴＴはｔの時点における負荷であり、ｇは負荷の関数である。一実施形態では、ＤＷＡＴＴの関数は、ＤＷＡＴＴ（ｔ）のマルチプルおよびＤＷＡＴＴに対応する係数を求めることによって決定することができる。別の実施形態では、ＤＷＡＴＴの関数は、ＤＷＡＴＴ（ｔ）のマルチプルおよび係数の一次結合、ならびにＤＷＡＴＴに対応する別の係数を求めることによって決定することができる。
【００５２】
その後、ステップ３１８で、デルタＴＯＡ３０２に対する入口温度（ＣＴＩＭ）による影響を決定することができる。この入口温度（ＣＴＩＭ）による影響は、以下の等式（５）を利用して決定することができる。
【００５３】
【数１４】
0006302152.tif 000016
ただし、ＴCTIMは、ｔの時点における入口温度によるデルタＴＯＡに対する影響の値であり、ＣＴＩＭ（ｔ）はｔの時点における入口温度であり、ｄは入口温度に対応する係数である。ステップ３１４でデルタＴＯＡ３０２に対するＩＧＶによる影響を決定し、ステップ３１６でデルタＴＯＡ３０２に対する負荷による影響を決定し、ステップ３１８でデルタＴＯＡ３０２に対するＣＴＩＭによる影響を決定した後、ステップ３２０で、正規化済みデルタＴＯＡを決定する。正規化済みデルタＴＯＡは、例えばデルタＴＯＡ３０２から、ＩＧＶ、負荷、入口温度（ＣＴＩＭ）などの動作データの影響を減算することによって決定することができる。
【００５４】
一実施形態では、正規化済みデルタＴＯＡは、例えば以下の例示的等式（６）を使用して決定することができる。
【００５５】
【数１５】
0006302152.tif 000017
ただし、
【００５６】
【数１６】
0006302152.tif 000018
は、ｔの時点におけるブレードｋに対応する正規化済みデルタＴＯＡであり、
【００５７】
【数１７】
0006302152.tif 000019
は、ｔの時点におけるブレードｋに対応するデルタＴＯＡであり、
【００５８】
【数１８】
0006302152.tif 000020
は、ｔの時点におけるデルタＴＯＡに対する負荷、入口温度、およびＩＧＶそれぞれの影響である。
【００５９】
典型的には、１つまたは複数のブレードは、ダブテールなどの１つまたは複数の継手によりローターにしっかり固定される。ブレードを含む装置が始動する間に、ブレードは継手内のその当初の位置からずれることがあり、当初のブレード位置とは異なる位置において継手内でロックされる場合がある。ブレードが、当初のブレード位置とは異なる位置において継手内でロックされることをブレードの変位と呼ぶ。ブレードの位置が変わることは、ブレードの実ＴＯＡを変化させる場合がある。したがって、ブレードの実ＴＯＡに基づいて決定されるデルタＴＯＡおよび正規化済みデルタＴＯＡは、正確でない可能性がある。より具体的には、デルタＴＯＡおよび正規化済みデルタＴＯＡは、ブレードの変位が原因で正確でない可能性がある。したがって、ブレードの変位による影響を除去するために、ブレードに対応する実ＴＯＡ、デルタＴＯＡ、または正規化済みデルタＴＯＡを補正することが不可欠である。ブレードの変位による影響を除去するために、ステップ３２２〜３３０は、ステップ３２０で決定した正規化済みデルタＴＯＡ、およびブレードのデルタＴＯＡ３０２を補正する。
【００６０】
ステップ３２２で、ブレードが始動後初めて動作しているのかどうかを検証するための検査を実行することができる。ステップ３２２で、ブレードが始動後初めて動作していると判定される場合、制御をステップ３２４に移すことができる。ステップ３２４で、ブレードに対応する変位オフセットを決定することができる。本明細書で使用するとき、用語「変位オフセット」は、ブレードの変位による影響をブレードのデルタＴＯＡ、実ＴＯＡ、または正規化済みデルタＴＯＡから除去するために使用し得る数値を指すために使用することができる。変位オフセットを決定することについては、図６を参照してより詳細に説明する。その後、ステップ３２６において、ステップ３２４で決定した変位オフセットをデータリポジトリの中に記憶することができる。この変位オフセットは、例えばデータリポジトリ４８（図１を参照）の中に記憶することができる。ブレードを含む装置が始動する間に、ブレードが当初のブレード位置とは異なる位置においてロックされ得ると仮定するので、現在考察中の構成では、ブレードが始動後初めて動作しているときに変位オフセットが決定されることに気付くであろう。
【００６１】
ステップ３２２を再び参照して、ブレードが、ブレードを含む装置の始動後初めて動作しているのではないと判定される場合、制御をステップ３２８に移すことができる。ブレードが始動後初めて動作しているのではない場合、そのことは、ブレードに対応する変位オフセットが、ブレードを含む装置の始動後に既に決定されており、データリポジトリの中に既に記憶されていることを示すことに気付くであろう。したがって、ステップ３２８で、ブレードに対応する変位オフセットをデータリポジトリから取得することができる。
【００６２】
ステップ３２６で変位オフセットを記憶した後、またはステップ３２８で変位オフセットを取得した後、ステップ３３０で、補正済みデルタＴＯＡを決定することができる。一実施形態では、この補正済みデルタＴＯＡは、ブレードの変位に関し、ステップ３２０で決定した正規化済みデルタＴＯＡを補正することによって決定することができる。補正済みデルタＴＯＡは、例えばブレードに対応する正規化済みデルタＴＯＡから、変位オフセットを減算することによって決定することができる。別の実施形態では、補正済みデルタＴＯＡは、デルタＴＯＡ３０２を補正することによって決定することができる。この実施形態では、補正済みデルタＴＯＡは、ブレードに対応するデルタＴＯＡ３０２から、変位オフセットを減算することによって決定することができる。さらにステップ３３２で、この補正済みデルタＴＯＡをフィルタして静的撓み３３４を生成することができる。補正済みデルタＴＯＡをフィルタすることで、補正済みデルタＴＯＡのノイズを減らすことができる。補正済みデルタＴＯＡは、例えばメディアンフィルタリング、移動平均フィルタリング、またはその組合せを使用してフィルタすることができる。
【００６３】
先に述べたように、１つまたは複数の動作データは複数のブレードの実ＴＯＡに影響を及ぼす。しかし、その動作データは、ブレードの実ＴＯＡに対して均一には影響を及ぼさないこともある。したがって、１つまたは複数のブレードの実ＴＯＡは、複数のブレードの中の他のブレードの実ＴＯＡに比べてよりいっそう影響され得る。その結果、ブレードの１つまたは複数に対応する静的撓みが、他のブレードに対応する静的撓みに比べ、動作データの付加的影響によるブレードの欠陥または割れを誤って示すことがある。加えて、ブレードの実ＴＯＡに基づいて決定される静的撓みは、正確な静的撓みではない場合がある。したがって、装置内の複数のブレードの実ＴＯＡに対する動作データの影響を正規化することが不可欠である。実ＴＯＡまたは実ＴＯＡに基づいて決定されるデルタＴＯＡに対する、１つまたは複数の動作データの影響を正規化することにより静的撓みを決定する例示的方法について、図４および図５を参照して説明する。
【００６４】
そこで図４を参照すると、別の実施形態による、静的撓みを決定するための例示的方法１１４’の中の各ステップを表す流れ図が示されている。より具体的には、図４は、静的撓みを決定するための本技法の一実施形態による図２のステップ１１４を説明する。図４に示すように、参照番号４０２は、タービン、軸流圧縮機などの装置内の複数のブレードに対応するデルタ到着時間（ＴＯＡ）を表す。複数のブレードのそれぞれに対応するデルタＴＯＡは、図２のステップ１０６に関して説明した技法を利用して決定することができる。一実施形態では、デルタＴＯＡ４０２は、図２のステップ１０６で決定したデルタＴＯＡと同様であり得る。
【００６５】
さらに、ステップ４０４で、複数のブレードに対応するデルタＴＯＡの標準偏差を計算することができる。例えば、複数のブレードに５つのブレードが含まれ、その５つのブレードのそれぞれが、デルタＴＯＡ1、デルタＴＯＡ2、デルタＴＯＡ3、デルタＴＯＡ4、デルタＴＯＡ5のデルタＴＯＡを有する場合、ステップ４０４で、デルタＴＯＡ1、デルタＴＯＡ2、デルタＴＯＡ3、デルタＴＯＡ4、およびデルタＴＯＡ5の標準偏差を計算することができる。その後、ステップ４０６で、複数のブレードを含む装置が始動した後、それらのブレードが初めて動作しているのかどうかを判定するための検査を実行することができる。ステップ４０６で、ブレードが始動後初めて動作していると判定される場合、制御をステップ４０８に移すことができる。
【００６６】
理解しやすいように、用語「標準偏差」を本明細書では以下、「現在の標準偏差」と呼ぶ。図４に示すように、ステップ４０８において、ステップ４０４で計算した標準偏差を初期標準偏差４１０として記憶することができる。この初期標準偏差４１０は、データリポジトリ４８などのデータリポジトリの中に記憶することができる。本明細書で使用するとき、用語「初期標準偏差」は、ブレードが始動後初めて動作し始めるときに決定される現在の標準偏差と呼ぶことができる。より具体的には、ステップ４０４で決定した標準偏差を、初期標準偏差４１０としてデータリポジトリの中に記憶することができる。
【００６７】
ステップ４０６を再び参照して、ブレードが始動後初めて動作しているのではないと判定される場合、制御をステップ４１２に移すことができる。ステップ４１２において、ステップ４０４で決定した現在の標準偏差と、初期標準偏差４１０とを利用してデルタシグマ＿１を決定することができる。より具体的には、このデルタシグマ＿１は、ステップ４０４で決定した現在の標準偏差と初期標準偏差４１０との差を求めることによって決定することができる。複数のブレードを含む装置の始動後初めてステップ４１２が処理されるとき、初期標準偏差４１０の値と、ステップ４０４で決定した現在の標準偏差の値とが等しいことに気付くであろう。したがって、ステップ４１２において、デルタシグマ＿１の値はゼロに等しくてよい。
【００６８】
さらにステップ４１４で、複数のブレードのうちの１つまたは複数に対応する正規化済みデルタＴＯＡを決定することができる。この正規化済みデルタＴＯＡは、例えば以下の等式（７）を利用して決定することができる。
【００６９】
【数１９】
0006302152.tif 000021
ただし、
【００７０】
【数２０】
0006302152.tif 000022
は、ｔの時点におけるブレードｋに対応する正規化済みデルタＴＯＡであり、
【００７１】
【数２１】
0006302152.tif 000023
は、ｔの時点におけるブレードｋに対応するデルタＴＯＡであり、
【００７２】
【数２２】
0006302152.tif 000024
は、ｔの時点におけるデルタシグマ＿１であり、Ｋは定数である。一実施形態では、定数Ｋの値は、ブレードに対応するデルタＴＯＡの平均に基づいて決定することができる。一実施形態では、Ｋの値を１とすることができる。別の実施形態では、Ｋの値を−１とすることができる。さらに別の実施形態では、Ｋの値を０とすることができる。
【００７３】
さらにステップ４１６で、複数のブレードのうちの１つまたは複数に対応する正規化済みデルタＴＯＡの、現在の標準偏差を決定することができる。その後、ステップ４１８で、デルタシグマ＿２を決定することができる。このデルタシグマ＿２は、例えば正規化済みデルタＴＯＡの現在の標準偏差と、正規化済みデルタＴＯＡの以前の標準偏差との差を求めることによって決定することができる。用語「正規化済みデルタＴＯＡの以前の標準偏差」は、時間ステップＴにおいて決定される正規化済みデルタＴＯＡの現在の標準偏差と比較して、時間ステップＴ−１において決定される正規化済みデルタＴＯＡの現在の標準偏差を指すために使用することができる。
【００７４】
デルタシグマ＿２を決定した後、ステップ４２０で、デルタシグマ＿２が第１の所定閾値よりも大きいかどうか、および／または複数のブレードが始動後初めて動作しているのかどうかを検証するための検査を実行することができる。第１の所定閾値は、ブレードに対応する履歴的なデルタＴＯＡに基づいて経験的に決定することができる。ステップ４２０で、デルタシグマ＿２が第１の所定閾値よりも大きいと判定され、または複数のブレードが始動後初めて動作していると判定される場合、制御をステップ４２２に移すことができる。ステップ４２２で、複数のブレードのうちの１つまたは複数に対応する変位オフセットを決定することができる。変位オフセットを決定することについては、図６を参照してより詳細に説明する。変位オフセットを決定した後、ステップ４２４で、その変位オフセットをデータリポジトリ４８（図１を参照）などのデータリポジトリの中に記憶することができる。
【００７５】
ステップ４２０を再び参照して、デルタシグマ＿２が第１の所定閾値よりも大きくないと判定され、複数のブレードが始動後初めて動作しているのではないと判定される場合、制御をステップ４２６に移すことができる。ステップ４２６で、変位オフセットをデータリポジトリから取得することができる。デルタシグマ＿２が第１の所定閾値よりも大きくなく、ブレードが始動後初めて動作しているのではない場合、変位オフセットは生成されないことに気付くであろう。したがって、ステップ４２６で、データリポジトリからの既存の変位オフセットを取得する。変位オフセットを取得した後、ステップ４２８で、複数のブレードのうちの１つまたは複数に対応する補正済みデルタＴＯＡを決定することができる。この補正済みデルタＴＯＡは、例えば図３のステップ３３０に関して説明した技法を利用して決定することができる。図３に関して先に述べたように、この補正済みデルタＴＯＡは、図３のステップ３３０に関して説明した技法を利用して決定することができる。例えば、ブレードに対応する補正済みデルタＴＯＡは、ステップ４１４で決定したブレードに対応する正規化済みデルタＴＯＡと、ステップ４２６でデータリポジトリから取得した、ブレードに対応する変位オフセットとを利用して決定することができる。一実施形態では、ブレードに対応する補正済みデルタＴＯＡは、ブレードに対応するデルタＴＯＡから、ブレードに対応する変位オフセットを減算することによって決定することができる。このデルタＴＯＡは、例えば複数のブレードに対応するデルタＴＯＡ４０２のうちの１つとすることができる。
【００７６】
さらにステップ４３０で、この補正済みデルタＴＯＡをフィルタして、複数のブレードのうちの１つまたは複数に対応する静的撓み４３２を生成することができる。図３に関して先に述べたように、補正済みデルタＴＯＡをフィルタすることで、補正済みデルタＴＯＡのノイズを減らすことができる。補正済みデルタＴＯＡは、例えばメディアンフィルタリング手法、移動平均フィルタリング手法、またはその組合せを使用してフィルタすることができる。
【００７７】
次に図５を参照すると、別の実施形態による、静的撓みを決定するための例示的方法１１４”の中の各ステップを表す流れ図が示されている。より具体的には、図５は、静的撓みを決定するための本技法の一実施形態による図２のステップ１１４を説明する。図５に示すように、参照番号５０２は、タービン、軸流圧縮機などの装置内の複数のブレードに対応するデルタ到着時間（ＴＯＡ）を表す。複数のブレードのそれぞれに対応するデルタＴＯＡは、図２のステップ１０６に関して説明した技法を利用して決定することができる。一実施形態では、デルタＴＯＡ５０２は、図２のステップ１０６で決定したデルタＴＯＡと同様であり得る。
【００７８】
さらに、ステップ５０４で、複数のブレードに対応するデルタＴＯＡの標準偏差を計算することができる。例えば、複数のブレードに５つのブレードが含まれ、その５つのブレードのそれぞれが、デルタＴＯＡ1、デルタＴＯＡ2、デルタＴＯＡ3、デルタＴＯＡ4、デルタＴＯＡ5のデルタＴＯＡを有する場合、ステップ５０４で、デルタＴＯＡ1、デルタＴＯＡ2、デルタＴＯＡ3、デルタＴＯＡ4、およびデルタＴＯＡ5の標準偏差を決定することができる。その後、ステップ５０６で、複数のブレードのうちの１つまたは複数に対応する正規化済みデルタＴＯＡを決定することができる。この正規化済みデルタＴＯＡは、例えば以下の等式（８）に基づいて決定することができる。
【００７９】
【数２３】
0006302152.tif 000025
ただし、
【００８０】
【数２４】
0006302152.tif 000026
は、ｔの時点におけるブレードｋに対応する正規化済みデルタＴＯＡであり、
【００８１】
【数２５】
0006302152.tif 000027
は、ｔの時点におけるブレードｋに対応するデルタＴＯＡであり、
【００８２】
【数２６】
0006302152.tif 000028
は、ブレードｋを含むブレード１からｊに対応するデルタＴＯＡの平均である。
【００８３】
さらにステップ５０８で、複数のブレードのうちの１つまたは複数に対応する正規化済みデルタＴＯＡの標準偏差を決定することができる。その後、ステップ５１０で、デルタシグマ＿３を決定することができる。このデルタシグマ＿３は、例えば正規化済みデルタＴＯＡの標準偏差と、正規化済みデルタＴＯＡの以前の標準偏差との差を求めることによって決定することができる。用語「正規化済みデルタＴＯＡの以前の標準偏差」は、時間ステップＴにおいて決定される正規化済みデルタＴＯＡの標準偏差と比較して、時間ステップＴ−１において決定される正規化済みデルタＴＯＡの標準偏差を指すために使用することができる。
【００８４】
ステップ５１０でデルタシグマ＿３を決定した後、ステップ５１２で、デルタシグマ＿３が第２の所定閾値よりも大きいかどうか、および／または複数のブレードが始動後初めて動作しているのかどうかを検証するための検査を実行することができる。第２の所定閾値は、履歴的なデルタＴＯＡに基づいて経験的に決定することができる。ステップ５１２で、デルタシグマ＿３が第２の所定閾値よりも大きいと判定され、または複数のブレードが始動後初めて動作していると判定される場合、制御をステップ５１４に移すことができる。ステップ５１４で、複数のブレードのうちの１つまたは複数のそれぞれに対応する変位オフセットを決定することができる。変位オフセットを決定することについては、図６を参照してより詳細に説明する。変位オフセットを決定した後、ステップ５１６で、その変位オフセットをデータリポジトリ４８（図１を参照）などのデータリポジトリの中に記憶することができる。
【００８５】
ステップ５１２を再び参照して、デルタシグマ＿３が第２の所定閾値よりも大きくないと判定され、複数のブレードが始動後初めて動作しているのではないと判定される場合、制御をステップ５１８に移すことができる。ステップ５１８で、複数のブレードのうちの１つまたは複数のそれぞれに対応する変位オフセットを、データリポジトリから取得することができる。デルタシグマ＿３が第２の所定閾値よりも大きくなく、ブレードが始動後初めて動作しているのではない場合、変位オフセットは生成されないことに気付くであろう。したがって、ステップ５１８で、データリポジトリからの既存の変位オフセットを取得する。変位オフセットを取得した後、ステップ５２０で、複数のブレードのうちの１つまたは複数に対応する補正済みデルタＴＯＡを決定することができる。この補正済みデルタＴＯＡは、例えば図３のステップ３３０に関して説明した技法を利用して決定することができる。図３に関して先に述べたように、この補正済みデルタＴＯＡは、図３のステップ３３０に関して記載した技法を利用して決定することができる。例えば、ブレードに対応する補正済みデルタＴＯＡは、ステップ５０６で決定したブレードに対応する正規化済みデルタＴＯＡと、ステップ５１８でデータリポジトリから取得した、ブレードに対応する変位オフセットとを利用して決定することができる。一実施形態では、ブレードに対応する補正済みデルタＴＯＡは、ブレードに対応する正規化済みデルタＴＯＡから、ブレードに対応する変位オフセットを減算することによって決定することができる。別の実施形態では、ブレードに対応する補正済みデルタＴＯＡは、ブレードに対応するデルタＴＯＡから、ブレードに対応する変位オフセットを減算することによって決定することができる。このデルタＴＯＡは、例えば複数のブレードに対応するデルタＴＯＡ５０２のうちの１つとすることができる。
【００８６】
さらにステップ５２２で、この補正済みデルタＴＯＡをフィルタして静的撓み５２４を生成することができる。図３に関して先に述べたように、補正済みデルタＴＯＡをフィルタすることで、補正済みデルタＴＯＡのノイズを減らすことができる。補正済みデルタＴＯＡは、例えばメディアンフィルタリング手法、移動平均フィルタリング手法、またはその組合せを使用してフィルタすることができる。
【００８７】
次に図６を参照すると、本技法の一実施形態による、ブレードに対応する変位オフセットを生成するための方法６００の中の各ステップを表す流れ図が示されている。より具体的には、方法６００は、図３のステップ３２８、図４のステップ４２２、および図５のステップ５１４を説明する。図６に示すように、参照番号６０２は、ブレードに対応する正規化済みデルタ到着時間（ＴＯＡ）を表す。一実施形態では、正規化済みデルタＴＯＡ６０２は、図３のステップ３２０、図４のステップ４１４、図５のステップ５０６に関して記載した技法を使用して決定された正規化済みデルタＴＯＡのうちの１つまたは複数とすることができる。一実施形態では、正規化済みデルタＴＯＡ６０２は、ブレードの過渡的事象の後に決定されたブレードに対応する正規化済みデルタＴＯＡのうちの１つまたは複数である。その過渡的事象には、例えばブレードを含む装置が始動しまたは停止すること、ブレードの速度が継続的に変化すること等が含まれ得る。
【００８８】
さらに、参照番号６０４は、過渡的事象より前に生成された正規化済みデルタＴＯＡを利用して決定される、ブレードに対応する１つまたは複数の補正済みデルタＴＯＡを表す。その過渡的事象は、正規化済みデルタＴＯＡ６０２がその後に決定された過渡的事象である。ステップ６０６で、ブレードが始動後初めて動いているかどうかを判定するための検査を実行する。ステップ６０６でブレードが始動後初めて動いていると判定される場合、制御をステップ６０８に移す。さらに、ステップ６０８で、ブレードがベース負荷で動いているかどうかを判定するための検査を実行することができる。ステップ６０８でブレードがベース負荷で動いていないと判定される場合、制御をステップ６１０に移すことができる。ステップ６０６を再び参照して、ブレードが始動後初めて動いているのではないと判定される場合、制御をステップ６１０に移すことができる。ステップ６１０では、ブレードに対応する変位オフセットが、データリポジトリ４８（図１を参照）などのデータリポジトリの中に既に存在することが宣言される。したがって、変位オフセットが決定されることはない。
【００８９】
ステップ６０８を再び参照して、ブレードがベース負荷で動いていると判定される場合、制御をステップ６１２に移すことができる。ステップ６１２では、１つまたは複数の正規化済みデルタＴＯＡ６０２の第１の平均を決定することができる。さらにステップ６１４で、１つまたは複数の補正済みデルタＴＯＡ６０４の第２の平均を決定することができる。第１の平均および第２の平均を決定した後、ステップ６１６で、第１の平均から第２の平均を減算することにより、ブレードに対応する変位オフセット６１８を決定することができる。
【００９０】
本システムおよび技法の諸実施形態は、１つまたは複数のブレードの特徴をリアルタイムで決定することをもたらす。その１つまたは複数の特徴は、ブレードの健全性をリアルタイムで評価するために使用することができる。さらに、本システムおよび技法は、１台または複数台の装置の中にある１つまたは複数のブレードの特徴を決定するための中央処理サブシステムを提供し、それらの装置はそれぞれに異なる遠隔地にあってよい。加えて本技法は、ＴＯＡから動作データの影響を差し引いて正規化済みデルタＴＯＡを決定する。さらに本技法は、ブレードのＴＯＡに対する動作データの影響を正規化してその正規化済みデルタＴＯＡを決定する。この正規化済みデルタＴＯＡは、ブレードの欠陥または割れを決定するために使用することができる。本技法の特定の実施形態は、ブレードの変位が原因でブレードのＴＯＡが変動することを検出することも容易にする。加えて、正規化済みデルタＴＯＡを決定することは、ブレードの健全性を監視するために使用することができる。例えば、正規化済みデルタＴＯＡを使用してブレードに１つまたは複数の割れがあるかどうかを判定することができる。本システムは、２４時間週７日、世界中の地理的に分散した位置にあるターボ機械ブレードの健全性を常に継続的に監視することができる。本システムは、ハードウェアがクラッシュした後に素早く回復するために、組込みの冗長性を有する。本システムは、ＴＯＡデータから抽出した特徴を使用してブレードの健全性を分析するための視覚化ツールも提供する。
【００９１】
任意の特定の実施形態により、必ずしも上記に記載した全ての目的または利点を実現できるとは限らないことを理解すべきである。したがって、例えば本明細書で教示しまたは提案することがある他の目的もしくは利点を必ずしも実現せずに、本明細書で教示する１つの利点または一群の利点を実現しもしくは最適化する方法で、本明細書に記載したシステムおよび技法を実施しまたは実行できることを当業者なら理解されよう。
【００９２】
本発明を限られた数の実施形態に関連してのみ詳細に記載してきたが、本発明は開示したそのような実施形態に限定されないことを容易に理解すべきである。むしろ本発明は、これまで記載していないが、本発明の趣旨および範囲と同一基準の任意の数の改変、変更、置換、または等価のアレンジを取り入れるように修正することができる。加えて、本発明の様々な実施形態を記載してきたが、本発明の諸態様は、記載した実施形態の一部だけを含んでもよいことを理解すべきである。したがって本発明は、上記の記載によって限定されるとみなすべきではなく、添付の特許請求の範囲に記載の範囲によってのみ限定される。
【００９３】
新規性を主張し、米国の特許証によって保護されることを望む内容は、特許請求の範囲に記載の通りである。
【符号の説明】
【００９４】
１０  ブレード健全性監視システム
１２、１４  装置
１６、１８  ブレード
２０、２２、２４、２６  センサ
２８、３０  ブレード通過信号
３２、３４  データ獲得システム
３６  ＴＯＡデータ
３８  現場監視機械
４０  動作データ
４２  中央処理サブシステム
４４  バックアップファイル
４６  特徴
４８  データリポジトリ
５０  ウェブサーバ
１００  １台または複数台の装置を監視するための流れ図
１０２  １つまたは複数のブレードに対応するブレード通過信号（ＢＰＳ）を生成する
１０４  ブレードに対応するＢＰＳ信号を受け取る
１０５  予測ＴＯＡ
１０６  １つまたは複数のブレードの実ＴＯＡを決定する
１０８  ＴＯＡデータを生成する
１１０  ＴＯＡデータを受け取る
１１２  ブレードのそれぞれに対応するデルタＴＯＡを決定する
１１４  静的撓みを決定する
１１６  フィルタ済みデルタＴＯＡを決定する
１１８  動的撓みを決定する
１２０  トレンド除去されたフィルタ済みデルタＴＯＡを生成する
１２２  共振パラメータを決定する
１２４  共振周波数の変動を決定する
１２６  ブレードの健全性を評価して健全性評価結果を生成する
３０２  ブレードに対応するデルタＴＯＡ
３０４  １つまたは複数の動作データを受け取る
３０６  ブレードは、始動後初めて動作しているか？
３０８  動作データに基づいて１つまたは複数の係数を決定する
３１０  係数を取得する
３１２  係数をデータリポジトリの中に記憶する
３１４  ＩＧＶによる影響を決定する
３１６  負荷による影響を決定する
３１８  入口温度による影響を決定する
３２０  ブレードに対応する正規化済みデルタＴＯＡを決定する
３２２  ブレードは、始動後初めて動作しているか？
３２４  変位オフセットを決定する
３２６  変位オフセットをデータリポジトリの中に記憶する
３２８  変位オフセットをデータリポジトリから取得する
３３０  補正済みデルタＴＯＡを決定する
３３２  補正済みデルタＴＯＡをフィルタする
３３４  静的撓み
４０２  複数のブレードに対応するデルタＴＯＡ
４０４  複数のブレードに対応するデルタＴＯＡの標準偏差を計算する
４０６  複数のブレードは、始動後初めて動作しているか？
４０８  標準偏差を初期標準偏差として記憶する
４１０  初期標準偏差
４１２  現在の標準偏差と初期標準偏差とを利用して、デルタシグマ＿１を決定する
４１４  ブレードのうちの１つまたは複数に対応する正規化済みデルタＴＯＡを決定する
４１６  ブレードの正規化済みデルタＴＯＡの、現在の標準偏差を決定する
４１８  正規化済みデルタＴＯＡの現在の標準偏差と、正規化済みデルタＴＯＡの以前の標準偏差とを利用して、デルタシグマ＿２を決定する
４２０  デルタシグマ＿２＞第１の閾値か、および／またはブレードは、始動後初めて動作しているか？
４２２  変位オフセットを決定する
４２４  データリポジトリの中に記憶する
４２６  変位オフセットを取得する
４２８  補正済みデルタＴＯＡを決定する
４３０  補正済みデルタＴＯＡをフィルタする
４３２  静的撓み
５０２  複数のブレードに対応するデルタＴＯＡ
５０４  複数のブレードに対応するデルタＴＯＡの標準偏差（ＳＤ）を計算する
５０６  ブレードのうちの１つまたは複数に対応する正規化済みデルタＴＯＡを決定する
５０８  １つまたは複数のブレードの正規化済みデルタＴＯＡの標準偏差を決定する
５１０  正規化済みデルタＴＯＡの標準偏差と、正規化済みデルタＴＯＡの以前の標準偏差とに基づいてデルタシグマ＿３を決定する
５１２  デルタシグマ＿３＞第２の閾値か、および／またはブレードは、始動後初めて動作しているか？
５１４  変位オフセットを決定する
５１６  データリポジトリの中に記憶する
５１８  変位オフセットをデータリポジトリから取得する
５２０  補正済みデルタＴＯＡを決定する
５２２  補正済みデルタＴＯＡをフィルタする
５２４  静的撓み
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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