[发明专利]用于个性化的设备退化预测的基于模型的途径

说明书

技术领域

本文所公开的主题大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及一种用于使用个性化的基于模型的途径来预测发动机退化的系统及方法。

背景技术

在燃气涡轮发动机操作时，发动机的效率和性能可随时间变化而衰退。性能上的这种退化可由于各种因素造成，诸如发动机磨损或发动机构件损坏。测量或以其它方式监测燃气涡轮发动机的退化可在估定何时应当执行维护动作以及什么类型的维护动作应当执行时是有用的。此外，问题或性能反常的早期检测可有助于防止构件或发动机失效。

为了监测燃气涡轮发动机的性能退化，一些现有的控制系统可利用计算机执行的模型，该模型设计成用以模拟燃气涡轮发动机随时间变化的预期性能和退化。例如，基于在燃气涡轮发动机的操作期间所获取的一个或多个感测到的输入和/或输出参数，控制系统可根据模型提供燃气涡轮发动机的一个或多个估计状态。例如，模型可提供关于未必可通过传感器直接测量的参数的估计状态，诸如关于涡轮效率、压缩机效率等的某些参数。因此，如果由模型提供的状态估计指示涡轮发动机的特定构件已经达到退化状态，在该退化状态中，需要或建议修理和/或维护，则操作人员可采取这种动作。例如，操作人员可使燃气涡轮发动机脱机，且开始任何必要的维护/修理。

现有的性能退化监测技术的一个缺陷在于，现有的“类属”估计模型假定特定构造、型号和设计的所有燃气涡轮发动机都将在它们的操作寿命过程内相同地表现，但事实上情况通常并非如此。也就是说，利用相同类型的构件在相同组装线上构建的相同类型、设计、构造和/或型号的两个燃气涡轮发动机，即使在类似的条件下操作，在现实世界的使用中也可能未必以相同的速率退化。因此，用于燃气涡轮发动机的特定类型(例如，具体构造、型号、设计等)的类属发动机估计模型的使用可能未必对所有此类型的燃气涡轮发动机都提供准确的状态估计。此外，使用类属估计模型的现有控制系统可能不能准确地预测设备退化。此外，现有的估计模型在它们未基于随着时间变化的实际涡轮性能参数而更新的意义上可为静态的，且因此不能适于提供针对给定涡轮发动机的准确状态估计。结果，可能有挑战性的是准确地确定何时应当执行设备维护和/或修理，维护和/或修理可包括清洁和清洗进程、预防性检修和/或构件更换/修理等。

发明内容

在一个实施例中，一种系统包括构造成生成功率输出的功率生成装置。该系统包括多个传感器，传感器在功率生成装置的操作期间测量一个或多个操作参数，包括至少一个输入参数和至少一个输出参数。而且，该系统包括控制系统，控制系统具有：估计器逻辑，估计器逻辑至少部分地基于测量的输入参数和输出参数来确定当前时间步长处对所关心的性能参数的估计值；以及预测逻辑，预测逻辑构造成识别在多个先前时间步长内的历史估计值集、基于历史估计值集来调整衰退模型，以及基于调整的衰退模型来预测功率生成装置中的性能变化。

在另一实施例中，一种系统包括状态估计器，该状态估计器构造成确定在多个时间步长中的每一个处对所关心的性能参数的估计值和对应估计误差。该系统还包括分析器，分析器构造成接收对应于当前时间步长的性能参数的估计值和估计误差、确定用于在当前时间步长处的估计误差的分布函数的一个或多个置信带、基于在当前时间步长处确定的置信带来估测在下一时间步长处的性能参数的估计值，以及确定在下一时间步长处的性能参数是否落入所选的置信带内。

在又一实施例中，一种系统包括用于获取涡轮发动机的一个或多个操作参数的测量结果的器件。该系统还包括用于至少部分地基于所获取的测量结果来确定在当前时间处的所关心的性能参数的估计值的器件、用于基于来自于先前时间处的历史估计值集来调整在当前时间处的衰退模型的器件，以及用于基于调整的衰退模型来预测涡轮发动机中的性能变化的器件。

附图说明

在参照附图来阅读以下详细说明时，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中相似的符号在所有附图中代表相似的部件，在附图中：

图1为绘出包括燃气涡轮发动机的系统的实施例的框图；

图2为绘出根据本发明的实施例的控制系统的实施例的框图，该控制系统具有构造成为图1中的燃气涡轮发动机的一个或多个构件提供个性化的性能退化预测的逻辑；

图3为绘出根据本发明的实施例的用于为燃气涡轮发动机的构件提供个性化的性能退化预测的过程的流程图，该过程可通过图2中所示的控制系统来执行；

图4为示出用以为燃气涡轮发动机的构件提供性能退化的预测的基于历史性能数据的衰退模型的调整的图表；