燃气轮机寿命预测和优化设备及方法技术

技术编号:9909955 阅读:115 留言:0更新日期:2014-04-12 00:58
本发明专利技术公开一种用于确定燃气轮机转子的预期残余寿命的设备和基于计算机的方法。所述方法包括:在计算机处接收所述燃气轮机的操作条件;接收燃气轮机转子检查结果;基于所述燃气轮机的所述操作条件和所述燃气轮机转子检查结果,更新与所述燃气轮机对应的机群的数据库;以及计算所述燃气轮机的所述转子的所述预期残余寿命。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术公开一种用于确定燃气轮机转子的预期残余寿命的设备和基于计算机的方法。所述方法包括:在计算机处接收所述燃气轮机的操作条件;接收燃气轮机转子检查结果;基于所述燃气轮机的所述操作条件和所述燃气轮机转子检查结果,更新与所述燃气轮机对应的机群的数据库;以及计算所述燃气轮机的所述转子的所述预期残余寿命。【专利说明】
本说明书公开的本专利技术的实施例涉及用于预测并且优化燃气轮机或其中的部件操作寿命的方法和系统、更具体地是机构和技术。
技术介绍
与美国专利申请公开2008/0243352的图1类似的图1示出燃气轮机10的示例(在此以引用的方式并入本文),所述燃气轮机具有压缩机12、燃烧器14、连接到压缩机12的涡轮16以及计算机控制系统(控制器)18。通到压缩机12的入口管道20可将环境空气供给到压缩机12。入口管道20可以具有管道、滤波器、滤网和噪声抑制设备,从而造成流过入口 20并进入压缩机12的入口导叶21中的环境空气发生压力损失。用于涡轮的废气管道22引导燃烧气体从涡轮10的出口通过例如排放控制设备以及噪声抑制装设备。涡轮10可以驱动产生电力的发电机24。或者,无论涡轮是否是两轴设备(例如,包括高压涡轮和低压涡轮),可在与高压转子不同的速度下转动的低压涡轮可以驱动更通用的机器,如压缩机或甚至发电机。燃气轮机10的操作可由若干传感器26进行监测,所述传感器26设计用以测量轮机10、发电机和周围环境中的与不同性能相关的变量。例如,成组冗余温度传感器26可以监测在燃气轮机10周围的环境温度、压缩机排放温度、涡轮排气温度以及通过燃气轮机10的气流的其他温度测量结果。类似地是,成组冗余压力传感器26可以监测在压缩机入口和出口涡轮排气处、通过燃气轮机10的气流中的其他位置处的环境压力及静态和动态压力水平。例如湿球和干球温度计的成组冗余湿度传感器26可以测量压缩机12的入口管道中的环境湿度。成组冗余传感器26还可包括流量传感器、速度传感器、火焰探测器传感器、阀门位置传感器、导叶角度传感器或类似物,它们感测与燃气轮机10的操作相关的各种参数。如本说明书中使用,“参数”是指可以用来限定涡轮操作条件的项,例如(但不限于)涡轮中的限定位置处的温度、压力以及气流。同样,燃料控制系统28调节从燃料供源流动到燃烧器14的燃料、流动到初级燃料喷嘴和次级燃料喷嘴中的燃料之间的一个或多个分流以及与流动到燃烧室中的次级空气混合的燃料的量。燃料控制系统28也可选择用于燃烧器的燃料类型。燃料控制系统28可为单独单元或者可为主控制器18中的部件。控制器18可以是计算机系统,其具有至少一个处理器,所述处理器会执行程序和操作以便使用传感器输入和来自操作人员的指示对燃气轮机操作进行控制。控制器18所产生的命令可以导致燃气轮机上的致动器(例如):对燃料供源与燃烧器之间的阀(致动器27)进行调整,所述阀会调节流动到燃烧器的燃料的流率、燃料分流和类型;调整压缩机上的入口导叶21 (致动器29);调整进气加热;以及激活燃气轮机上的其他控制设置。涡轮可以在油气领域中具有更广泛的应用。也就是说,它可驱动管路中的压缩机并仍然可以驱动压缩机来从井中泵送出石油和天然气。油气公司的重要关键质量(CTQ)是其设备的可用性以最大化生产。为了最小化设备停机或中断,如燃气轮机的设备核心零件正好在其故障概率实质影响设备可靠性时进行替换/维护。另一重要CTQ是应当尽可能地减小的维护成本。为了改进这些以及其他CTQ,各种实体发起寿命延长行动、如CMB (基于条件进行维护)和RLM (转子寿命管理)。一些技术仅仅依靠光学检查而来测量裂痕长度以便形成裂痕长度统计分布。这种统计分布用来估计设备预期寿命。另一技术涉及检查部件的损坏或劣化(例如,微小裂痕),从而形成设备结构模型、设置设备未来使用条件并且模拟损坏或劣化的未来状况。另一方法是通过包括拉森-米勒表达式的表达式对蠕变损坏进行估计,并且随后执行统计分析(例如,威布尔统计分析)来估计未来蠕变损坏。在此,基于设备起始计数和热应力的估计参数基于统计模型进行计算。另一方法是对涡轮部件金属温度与容纳部件的涡轮的操作条件之间关系进行估计。这种方法使用部件热学模型和涡轮操作历史来预测当前或未来的部件操作温度。然而,用于设备和涡轮寿命延长的常规方法以及系统要求设备关机进行检查,以便收集数据(例如,裂痕长度),并且通常不适用于未示出明显故障的部件。因此,将会期望提供避免前述问题和缺点的系统以及方法。
技术实现思路
本专利技术的方面涉及用于预测并优化燃气轮机部件(例如,转子)的操作寿命的系统和方法,所述燃料轮机部件尤其是这样的部件:所述部件并未示出明显损坏,并且预期具有长的操作寿命但因高热机械负载而会裂开并快速劣化成可能降低设备安全的发动机故障。根据示例实施例,存在一种用于确定燃气轮机的转子的预期残余寿命的基于计算机的方法。所述方法包括:在计算机处接收所述燃气轮机的操作条件;接收燃气轮机转子检查结果;基于所述燃气轮机的所述操作条件和所述燃气轮机转子检查结果,更新用于与所述燃气轮机对应的机群的数据库;以及计算所述燃气轮机的所述转子的所述预期残余寿命O【专利附图】【附图说明】附图并入本说明书并且构成本说明书的一部分,附图示出本专利技术的一个或多个实施例,并且连同描述一起对这些实施例进行解释。在附图中:图1示出燃气轮机实例;图2示出支撑本专利技术的实施例的四个概念;图3示出关联本专利技术的实施例的分析阶段;图4示出根据本专利技术的实施例的一种用于预测部件寿命的方法;图5示出根据示例实施例的另一用于预测燃气轮机的部件寿命的方法;以及图6示出一种设备,所述设备配置用于实现本说明书中讨论的方法。【具体实施方式】针对示例实施例的以下描述参照附图。在不同附图中,相同参考数字标识相同或类似的元件。以下详细描述并不对本专利技术进行限制。相反,本专利技术的范围由所附权利要求书限定。为了简单起见,以下实施例是针对术语和燃气轮机、尤其是转子的结构进行讨论。然而,下文将讨论的实施例不限于这些系统,而是可应用于其他系统。整个说明书中引用“一个实施例”或“实施例”表示结合该实施例所描述的具体特征、结构或者特性被包括在所公开的本专利技术的至少一个实施例中。因此,在整个说明书中的不同地方出现短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定是指相同的实施例。另外,具体特征、结构或者特性能以任何合适方式组合在一个或多个实施例中。燃气轮机要求周期检查以便确保最小化操作和安全风险。转子的维护因素包括了起始状况以及操作小时。这些检查通过编译并且利用相关信息而来评估用户转子健康状况,所述相关信息包括:操作变量(用以评估其对低循环疲劳和蠕变的影响的模型时间、周期以及温度);材料历史(包括应用环境模型、工作周期以及维护实践);子部件的状况(通过严格检查子部件的损坏和配合状况来确定)。通过这个信息,即可针对转子寿命延长或者报废做出通知建议。当允许进替换时,新的过程可以针对实物替换或新转子安装中任一个的可能性提供建议。如图2示出,根据一实施例,存在一种用于以大于常规系统和方法的可能情况的准确度来预测部件寿命的方法。这种方法可以实现在稍后将讨论的预测设备20中。所述方法基于四种概念:基于物理学的模型(21),用以预测本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于确定燃气轮机中转子的预期残余寿命的基于计算机的方法,所述方法包括:在计算机处接收所述燃气轮机的操作条件;接收燃气轮机转子检查结果;基于所述燃气轮机的所述操作条件和所述燃气轮机转子检查结果,更新与所述燃气轮机对应的机群的数据库;以及计算所述燃气轮机中的所述转子的所述预期残余寿命以及与寿命延长相关的风险。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:R德普罗斯佩里斯P迪西斯托M博尔科夫斯基
申请(专利权)人:诺沃皮尼奥内有限公司
类型:
国别省市:

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