描述了一种用于预测空气过滤器布置的剩余使用寿命的方法。该方法包括以下步骤：提供多个预定参照退化曲线(Cj)；测量过滤器布置(25;29;31,33)的退化参数(x;△p)；通过将预定参照退化曲线(Cj)与由退化参数的测得值限定的实际退化曲线(CF)相比较来估计过滤器布置(25;29;31,33)的剩余使用寿命(RUL(Ti))。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于预测空气过滤器的剩余使用寿命的方法及系统
本公开内容涉及空气过滤器和过滤室。更具体而言，本文公开的实施例涉及用于燃气涡轮发动机的过滤器室，且涉及用于确定过滤器介质的剩余使用寿命的方法及系统。
技术介绍
功率生成设备(诸如燃气涡轮发动机)使用大量吸入空气来支持燃烧过程。然而，携带有灰尘颗粒、盐和其他类型的污染物的不纯空气可经由腐蚀、侵蚀、结垢等而破坏压缩机叶片、涡轮叶片和轮叶、以及其他类型的功率站设备构件。此类构件的破坏或结垢可缩短寿命预期，且不利地影响整个燃气涡轮发动机的性能。为了抵抗污染物对燃气涡轮效率的影响和减少对涡轮机构件的潜在破坏，过滤系统通常用于从吸入空气流除去颗粒物质。这些系统可特征为压缩机的上游侧上的过滤器介质，以便在其到达燃气涡轮发动机的压缩机和燃烧器之前捕集颗粒物质。尽管有效，但在较长操作周期期间，过滤器介质可变为颗粒物质饱和的，这随后阻碍或妨碍空气流，且在过滤器介质的上游侧和下游侧之间产生显著压力下降。因此，可能需要过滤器的定期清洁。用于从饱和的过滤器介质除去颗粒物质的反向脉冲清洁系统是本领域中已知的。这些系统通常具有在过滤器下游且连接到空气供应源上的喷嘴。清洁空气由空气供应源提供至喷嘴。喷嘴生成压力声波，其生成振动，振动冲击过滤器筒的过滤器介质，从而引起灰尘落下。因此，排出的过滤器可清洁至一定程度，而不需要拆卸和替换。然而，在一些时间点，必须替换过滤器。此外，一些类型的过滤器介质不适合于反向脉冲清洁，且一旦颗粒物质饱和则必须简单地除去且由新过滤器替换。在一些情况下，替换需要燃气涡轮发动机在相当长的时间间隔内停机。在任何情况下，过滤器布置的替换是将需要仔细计划的复杂维护操作。过滤器布置的剩余使用寿命的估计将极大地帮助适当计划此类维护介入。过滤器布置在时间期间的性能且因此其剩余使用寿命取决于多个因素，它们并非所有都可测量或获知。例如，用于估计过滤器的剩余使用寿命的现有方法需要退化现象的准确模型和若干难以测量或未知的参数(诸如空气流率、环境数据等)。这些方法还难以适应变化的操作条件。额外的困难由过滤器持续时间的较大可变性引起，这取决于若干因素，诸如操作条件、存在于空气中的污染物、使用的过滤器筒的类型等。因此，需要提供过滤器布置的剩余使用寿命的准确且有效的估计的方法。
技术实现思路
下文公开了一种新颖方法，其允许过滤器布置的剩余使用寿命的准确估计，且其克服或减轻了已知方法的一个或多个限制。提供了用于预测空气过滤器布置的剩余使用寿命的方法，其中使用了多个预定参照退化曲线，根据基于轨迹的相似性预测程序或算法来确定过滤器布置的剩余使用寿命。根据本文公开的实施例，该方法包括以下步骤：提供多个参照退化曲线；测量过滤器布置的退化参数；通过将参照退化曲线与由退化参数的测得值限定的实际退化曲线相比较来估计过滤器布置的剩余使用寿命。参照退化曲线是预定的，且可由现有过滤器布置上的数据获得。在一些实施例中，可起源于有限数目的实验地获得的曲线而生成参照退化曲线。具体而言，预定参照曲线可基于过滤器布置的退化的历史数据。因此，过滤器布置的预期剩余使用寿命基于实际退化曲线与一个或多个参照退化曲线的相似性来预测。可计算相似性参数或相似性量度，其表示实际过滤器布置的检测到的退化曲线相对于一个或多个参照退化曲线的相似性。相似性参数可在基于参照退化曲线估计剩余使用寿命中用作加权参数。在本文公开的一些实施例中，退化参数是压力损耗，即，跨过过滤器布置的压力下降。跨过过滤器布置的压力下降越高，则过滤器的退化越高。过滤器布置可包括过滤器筒或元件的单个系统，或例如提高细度的多个按顺序布置的过滤器系统。在优选实施例中，在包括按顺序布置的过滤器系统的过滤器组件中，过滤器布置包括单个过滤器系统，且检测到跨过所述单个过滤器系统的压力下降。因此，有可能独立地预测各个过滤器系统的剩余使用寿命。根据一些实施例，该方法可包括以下步骤：计算参照退化曲线中的至少一些与实际退化曲线之间的相似性量度；将过滤器布置的剩余使用寿命计算为参照退化曲线的剩余使用寿命值的加权和，所述和由所述相似性量度加权。相似性参数或相似性量度可基于过滤器布置的实际退化曲线与相应的参照退化曲线之间的欧几里得距离计算。给定参照退化曲线的相似性参数然后可应用高斯核来获得。可使用其他基于轨迹的相似性预测算法，诸如，例如基于动态时间规整(DTW)的算法。使用基于轨迹的相似性预测途径的上文描述的数据驱动的预测系统可与过滤器布置的剩余使用寿命的基于物理的估计组合。使用基于物理和数据驱动的系统的组合途径可在过滤器布置接近其使用寿命结束时特别有用。两个预测途径的组合造成实际剩余使用寿命的更准确预测。根据一些实施例，两个估计的剩余使用寿命值(一个根据基于轨迹的数据驱动的相似性途径获得，而另一个使用基于物理的途径)可组合，使得第二值在接近过滤器寿命结束时逐渐变得比第一值影响较大。根据一些实施例，基于物理的预测值可使用回归(诸如线性回归或二次回归)、使用过滤器布置的已经过去的操作周期期间检测到的退化参数的值来计算。根据另一个方面，本公开内容还关于一种包括燃气涡轮发动机和涡轮入口空气过滤器系统(包括至少一个过滤器布置)的燃气涡轮发动机系统；其中过滤器退化测量系统与过滤器布置组合，且与配置成执行如公开的方法的剩余使用寿命估计系统对接。特征和实施例从这里在下文公开，且在形成本描述的组成部分的所附权利要求中进一步阐述。以上简要描述阐述了本专利技术的各种实施例的特征，以便以下详细描述可得到较好理解，且以便可更好认识到对本领域的当前贡献。当然，存在将在下文中描述且将在所附权利要求中阐述的本专利技术的其他特征。在此方面，在详细论述本专利技术的若干实施例之前，将理解的是，本专利技术的各种实施例不限于其在以下描述中阐述或附图中所示的构造细节和构件布置的应用。本专利技术能够有其他实施例，且以各种方式实践和执行。另外，将理解的是，本文使用的短语和用语为了描述的目的，且不应当认作是限制性的。因此，本领域的技术人员将认识到，本公开内容基于的构想可容易用作设计其他结构、方法和/或系统来执行本专利技术的若干目的的基础。因此，重要的是，在它们不脱离本专利技术的精神和范围的限度内，权利要求认作是包括此类等同的构造。附图说明本专利技术的公开的实施例和其许多伴随的优点的更完整的认识将容易地获得，因为在连同附图考虑时，其通过参照以下详细描述而变得更好理解，在附图中：图1是包括空气吸入布置的燃气涡轮发动机的示意图；图2是用于图1的空气吸入布置的过滤器系统的示例性实施例的示意图；图3示出了实验过滤器退化曲线；图4示出了成组的由具有物理模型的拟合实验退化曲线获得的预定参照过滤器退化曲线和额外的人工生成的退化曲线；图5至7示出了论述本公开内容的预测方法的示图。具体实施方式示例性实施例的以下详细描述参照了附图。不同附图中的相同参照标号表示相同或类似的元件。此外，附图不一定按比例绘制。另外，以下详细描述不限制本专利技术。而是本专利技术的范围由所附权利要求限定。贯穿说明书对"一个实施例"或"实施例"或"一些实施例"的参照意思是连同实施例描述的特定特征、结构或特点包括在公开的主题的至少一个实施例中。因此，贯穿说明书在各种位置出现的短语"在一个实施例中"或"在实施例中"或"在一些实施例中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于预测空气过滤器布置的剩余使用寿命的方法，包括以下步骤：提供多个预定参照退化曲线(Cj)；测量所述过滤器布置(25;29;31,33)的退化参数(x;△p)；通过将所述参照退化曲线(Cj)与由所述退化参数的测得值限定的实际退化曲线(CF)相比较来估计所述过滤器布置(25;29;31,33)的剩余使用寿命(RUL(Ti))。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.05 IT FI2014A0002661.一种用于预测空气过滤器布置的剩余使用寿命的方法，包括以下步骤：提供多个预定参照退化曲线(Cj)；测量所述过滤器布置(25;29;31,33)的退化参数(x;△p)；通过将所述参照退化曲线(Cj)与由所述退化参数的测得值限定的实际退化曲线(CF)相比较来估计所述过滤器布置(25;29;31,33)的剩余使用寿命(RUL(Ti))。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退化参数是跨过所述过滤器布置的压力损耗。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述参照退化曲线与所述实际退化曲线相比较的步骤包括应用基于相似性的预测算法。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：计算所述参照退化曲线(Cj)中的至少一些与所述实际退化曲线(CF)之间的相似性量度(wj)；将所述过滤器布置的剩余使用寿命(RUL(Ti))计算为所述参照退化曲线的剩余使用寿命值(RULj)的加权和，所述和由所述相似性量度(wj)加权。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述相似性量度在时间范围(Ti-Ti-n)中计算。6.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，其特征在于，各个相似性量度(wj)基于所述过滤器布置的实际退化曲线(CF)与相应的参照退化曲线(Cj)之间的欧几里得距离而计算，且其中所述欧几里得距离(dj)借助于高斯核转变成对应的相似性量度(wj)。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述高斯核具有0.1到5之间、优选地0.1到3之间的带宽。8.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，当测得的退化参数(x;△p)高于极限值(△p_lim)时，基于物理估计的...
【专利技术属性】
技术研发人员：C阿勒戈里科，C安托尼尼，M桑蒂尼，G马彻蒂，
申请(专利权)人：诺沃皮尼奥内股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT
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