[发明专利]用于监测翼型的健康状况的系统和方法

说明书

技术领域

本发明的各实施例大体上涉及用于监测转子叶片或翼型的健康状况的系统和方法。

背景技术

转子叶片或翼型在许多装置中起关键作用，所述装置的若干个实例为，例如，轴流式压缩机、轮机、发动机，以及涡轮机。例如，轴流式压缩机通常具有一系列级，其中每一级包括：一行转子叶片以及其后的一行静态叶片。因此，每一级通常包括一对多个转子叶片和多个静态叶片。在一个说明性的轴流式压缩机实例中，转子叶片会增加流体的动能，所述流体通过入口进入所述轴流式压缩机。此外，静态叶片通常通过扩散而将流体所增加的动能转换成静压。因此，转子叶片和静态叶片在增加流体的压力方面起到重要作用。

转子叶片和静态叶片(下文中称为“叶片”)可用于包括叶片的轴流式压缩机的广泛和各种应用。例如，轴流式压缩机可用于多种应用，例如，基于地面燃气涡轮机、喷气发动机、高速船用发动机、小型发电站等。此外，轴流式压缩机可用于各种应用，例如，大容量空气分离装置、高炉鼓风、流化催化裂化空气、丙烷脱氢等。

叶片在诸如高速、压力和温度等影响所述叶片健康状况的极端和变化的运行条件下长时间运行。除了极端和变化的条件之外，某些其他因素导致叶片疲劳和产生应力。这可包括以下因素，例如，包括离心力的惯性力、压力、叶片的共振频率、叶片振动、振动应力、温度应力、叶片复位，以及气体或其他流体的负载。应力长期增加以及长时间疲劳会导致叶片产生缺陷和裂纹。此外，一个或多个裂纹可随时间变化而变宽或恶化，从而使叶片或叶片的一部分脱离出来。叶片脱离会有害于装置，从而导致装置发生故障并使成本显著。此外，还可能会对位于所述装置附近的人形成不安全的环境，因此造成严重的损伤。

因此，十分需要开发一种能实时检测转子叶片的健康状况的系统和方法。更确切地说，需要开发一种预测裂纹或断裂的系统和方法。

发明内容

简而言之，根据本技术的一方面，介绍一种用于监测一片或多片叶片的健康状况的方法。所述方法包括以下步骤：生成表示对应于旋转叶片的到达时间改变量的信号；利用多分辨率分析技术、通过分解表示所述到达时间改变量的所述信号而生成重构信号，其中所述重构信号表示所述旋转叶片的静态挠度(deflection)和动态挠度中的至少一个。

根据本技术的一方面，介绍一种用于监测旋转叶片的健康状况的方法。所述方法包括以下步骤：生成表示对应于所述旋转叶片的滤波后的到达时间改变量的信号；基于表示滤波后的TOA时间改变量的信号，选择适当的小波，以及选择分解层；利用多分辨率分析技术和所述适当的小波，分解表示滤波后的到达时间改变量的信号，直到达到所述分解层为止，从而生成近似系数和细节系数；以及利用所述近似系数生成重构信号，其中所述重构信号表示所述旋转叶片的静态挠度。

根据一方面，介绍一种系统。所述系统包括处理子系统，所述处理子系统：基于旋转叶片的实际到达时间而生成表示对应于所述旋转叶片的到达时间改变量的信号；基于表示到达时间改变量的信号而选择适当的小波，以及选择分解层；利用多分辨率分析技术和所述适当的小波分解表示到达时间改变量的所述信号，直到达到所述分解层为止，从而生成近似系数和细节系数；以及利用所述近似系数，生成重构信号，其中所述重构信号表示所述旋转叶片的静态挠度。

根据另一方面，介绍一种用于叶片健康监测系统的非瞬时计算机可读媒体，其用程序进行编码以指示计算机。所述计算机：生成表示对应于多个旋转叶片的到达时间改变量的信号；基于表示到达时间改变量的信号，选择适当的小波，以及选择分解层；利用多分辨率分析技术和所述适当的小波，分解表示到达时间改变量的所述信号，直到达到所述分解层为止，从而生成近似系数和细节系数；以及利用所述近似系数生成重构信号，其中所述重构信号表示所述多片旋转叶片的静态挠度和动态挠度中的至少一个。

附图说明

参考附图来阅读具体实施方式后，可更好地了解本系统的这些和其他特征、方面和优点，在附图中，相同的符号是指所有附图中的相同部件，其中：

图1为根据本系统的一项实施例的叶片健康监测系统的示例性示意图；

图2为表示根据本技术的一项实施例的示例性方法的流程图，所述方法用于确定叶片的静态挠度和动态挠度；

图3为表示根据本技术的一项实施例的示例性方法的流程图，所述方法用于生成表示静态挠度和动态挠度中至少一个的重构信号；

图4为表示根据本技术的一项实施例的示例性分析技术的框图，所述分析技术用以生成近似系数和细节系数；以及