测试涡轮单元期间的故障诊断制造技术

描述了一种在涡轮测试系统中测试涡轮单元期间的故障诊断方法，该涡轮单元包括多个涡轮部件和多个涡轮传感器，该涡轮测试系统包括多个测试传感器。所描述的方法包括：(a)从多个涡轮传感器和多个测试传感器获得测量数据；(b)基于测量数据来计算至少一个参数值；(c)通过将测量数据和至少一个参数值与预先确定的参考数据进行比较，确定测量数据和至少一个参数的偏差；以及(d)将所确定的偏差与多个预先确定的故障签名匹配以便检测故障，其中多个预先确定的故障签名包括第一故障签名集合和第二故障签名集合，该第一故障签名集合与多个涡轮传感器故障和/或多个测试传感器故障以及假定的多个无故障涡轮单元部件相对应，第二故障签名集合与多个涡轮单元部件故障以及假定的多个无故障涡轮传感器和多个无故障测试传感器相对应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】测试涡轮单元期间的故障诊断
本专利技术涉及涡轮测试领域，具体涉及在涡轮单元测试系统中测试涡轮单元期间的故障诊断方法。此外，本专利技术涉及一种用于测试涡轮单元的相应的系统、以及相应的计算机程序和计算机程序产品。
技术介绍
在制造涡轮单元(诸如燃气涡轮发动机)之后并且在运输之前，涡轮单元被仔细测试，以便确保不向客户交付有缺陷或故障的发动机。这样的测试在时间和燃料这两方面都花费较多。有时，测试设备中的多个故障可能被误认为表示正在被测试的涡轮单元有缺陷。另外，一些测试设备故障和发动机故障可以由测试人员立即纠正，使得测试可以基于纠正而完成，而其他故障则需要专家进行更细致的检查。在测试期间执行故障诊断的当前方案要么非常复杂，要么不能提供必要的性能。已经进行了各种尝试，以便在涡轮诊断的保护下使用正被使用(相对于针对飞机工业的高复杂度而言非常基础的)的方案、理论和方法。这些主要基于：运行标称发动机模型，在线并使其部件特点适应当前发动机，使用Newton-Raphson迭代过程，并且通常需要在每次迭代时更新Jacobian导数矩阵(因此耗时且昂贵)。另外，解决了数学逆运算的问题，因此需要明确的测量偏置才能成功得出解决方案并且量化其中的不确定性。这些方法在实际情形下应用时会遇到困难，这是因为以下一项或多项原因：1)仪器的不确定性，并且没有足以充分了解这些不确定性以对它们进行加权和平衡；2)对仪器和发动机部件故障进行单独诊断，因此一个类型的数据被另一类型的数据破坏；3)收敛问题(由于使用了具有不确定性的实际测量数据)；4)测量数目不足以产生唯一解决方案；5)对于所提供的信息(具有仪器偏差等)，方程有时成为奇异方程；以及6)涂抹效果，其给出主故障的假残差故障。因为仪器部件和发动机部件可能会破坏彼此的输入数据，所以它们的故障不应孤立处理。为了解决这个问题，进一步增加了使用相同数据处理仪器故障的复杂性。这些方法及公知主要是高度理论化的(具有一些验证尝试)。因此，当存在双故障(具有多个测量故障)时，不可能应用这些方法。因而，需要一种在测试涡轮单元期间诊断故障的简单且有效的方式，特别是能够区分可能立即被纠正的故障和需要进一步检查或修理涡轮单元的故障。
技术实现思路
根据独立权利要求的方案可以满足这种需要。通过从属权利要求对本专利技术的有利实施例进行描述。根据本专利技术的第一方面，提供了一种在涡轮测试系统中测试涡轮单元期间的故障诊断方法，该涡轮单元包括多个涡轮部件和多个涡轮传感器，该涡轮单元测试系统包括多个测试传感器。该方法包括：(a)从多个涡轮传感器和多个测试传感器获得测量数据；(b)基于测量数据来计算至少一个参数值；(c)通过将测量数据和至少一个参数值与预先确定的参考数据进行比较，确定测量数据和至少一个参数的偏差；以及(d)将所确定的偏差与多个预先确定的故障签名匹配以便检测故障，其中多个预先确定的故障签名包括第一故障签名集合和第二故障签名集合，第一故障签名集合与多个涡轮传感器故障和/或多个测试传感器故障以及假定的多个无故障涡轮单元部件相对应，第二故障签名集合与多个涡轮单元部件故障以及假定的多个无故障涡轮传感器和多个无故障测试传感器相对应。本专利技术的这一方面基于如下思想：一方面，假设具有多个无故障涡轮部件的涡轮单元被用于确定无故障涡轮单元中的多个涡轮传感器和/或多个测试传感器的故障；而另一方面，假设多个无故障涡轮传感器和多个无故障测试传感器被用于确定涡轮部件的故障。换句话说，通过使用第一故障签名集合和第二故障签名集合，该方法能够确定相对于预先确定的数据的测量数据和至少一个参数值的特定偏差是否由传感器故障或涡轮故障引起。从而，该方法能够区分可以由测试人员容易补救的故障(诸如更换有缺陷的传感器)和需要进一步检查涡轮单元的故障。在第一种情况下，可以在故障得到补救之后恢复或继续测试程序。在第二种情况下，直到检查和纠正涡轮单元之后，才能继续测试程序。在本文中，术语“测量数据”可以具体地表示由传感器中的每个传感器所输出的测量值序列。在本文中，术语“参数值”可以具体地表示通过对测量数据中的至少一部分测量数据应用热力学关系而获得的量。在本文中，术语“参考数据”可以具体地表示在类似测试系统中测试类似涡轮单元期间获得的历史数据(测量数据以及参数值)。在本文中，术语“故障签名”可以具体地表示某些测量数据和参数值与对应于特定故障的预先确定的参考数据之间的偏差值集合。根据本专利技术的实施例，将所确定的偏差与多个预先确定的故障签名匹配的步骤包括：依据所确定的偏差与每个相应故障签名之间的匹配程度，来生成有序故障列表。换句话说，确定偏差和每个故障签名的匹配程度，并且生成故障列表，其中按照对应的匹配程度对各种故障进行排序。根据本专利技术的另一实施例，将所确定的偏差与多个预先确定的故障签名匹配的步骤包括单故障匹配阶段，该单故障匹配阶段基于的是预先确定的参考数据的平均值。在该实施例中，应用单故障阶段，其确定所确定的偏差(相对于参考数据的平均值)与每个单个故障签名之间的匹配程度。换句话说，在该实施例中，确定偏差是否(或可以假设)由诸如单个有缺陷的传感器之类的单个故障引起。根据本专利技术的另一实施例，将所确定的偏差与多个预先确定的故障签名匹配的步骤包括双故障匹配阶段，该双故障匹配阶段基于的是预先确定的参考数据的平均值和加权的故障签名对。在该实施例中，应用双故障阶段，该双故障阶段确定所确定的偏差(相对于参考数据的平均值)与加权的故障签名对之间的匹配程度。换句话说，在该实施例中，确立偏差是否(或可以假设)由两个故障(即，双故障，诸如两个有缺陷的传感器)引起。根据本专利技术的另一实施例，该方法还包括：确定多个候选故障的发生概率，以及按照所确定的多个概率生成一个候选故障列表。换句话说，根据该实施例，按照相应的发生概率对列表中的若干个候选故障(即，鉴于匹配的可能故障)进行排序。根据本专利技术的另一实施例，该方法还包括：基于候选故障列表，选择多个候选故障中的至少一个候选故障作为正在发生的故障。在该实施例中，多个候选故障(包括双故障在内)中的一个候选故障(例如，概率最高的候选故障)被选择为故障。根据本专利技术的另一实施例，该方法还包括：输出标识故障和/或对应故障源的信息。通过输出关于故障和/或对应源(例如，有缺陷的部件)的信息，测试人员可以容易且立即地决定如何处理。根据本专利技术的另一实施例，该方法还包括：(a)停止涡轮单元的测试；以及(b)基于所确定的故障，确定该故障是否能够通过更换一个或多个测试传感器而被纠正。在该实施例中，测试人员可以接收关于如何处理的信息，例如，更换一个或多个测试传感器并立即恢复测试程序，或者中断测试程序并将涡轮单元送至由专家做进一步检查和/或维修。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于测试涡轮单元的系统。所描述的系统包括(a)测试台，用于接收待测试的涡轮单元；(b)多个系统传感器，用于在测试期间感测与涡轮单元的操作有关的多个物理量；以及(c)控制器，适于控制涡轮单元的测试操作，其中控制器还适于通过使用根据第一方面或上文所描述的实施例中的任一实施例在测试操作期间执行故障诊断。本专利技术的这个方面是一种用于测试涡轮单元的系统，该系统包含控制器，该控制器能够执行根据第一方面的方法。因此，根据该方面的系统允许对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在涡轮测试系统中测试涡轮单元期间的故障诊断方法，所述涡轮单元包括多个涡轮部件和多个涡轮传感器，所述涡轮测试系统包括多个测试传感器，所述方法包括：从所述多个涡轮传感器和所述多个测试传感器获得测量数据，基于所述测量数据来计算至少一个参数值，通过将所述测量数据和所述至少一个参数值与预先确定的参考数据进行比较，来确定所述测量数据和所述至少一个参数值的偏差，以及将所确定的偏差与多个预先确定的故障签名匹配，以便检测故障，其中所述多个预先确定的故障签名包括第一故障签名集合和第二故障签名集合，所述第一故障签名集合与多个涡轮传感器故障和/或多个测试传感器故障以及假定的多个无故障涡轮部件相对应，所述第二故障签名集合与多个涡轮部件故障以及假定的多个无故障涡轮传感器和多个无故障测试传感器相对应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.29 EP 16167606.91.一种在涡轮测试系统中测试涡轮单元期间的故障诊断方法，所述涡轮单元包括多个涡轮部件和多个涡轮传感器，所述涡轮测试系统包括多个测试传感器，所述方法包括：从所述多个涡轮传感器和所述多个测试传感器获得测量数据，基于所述测量数据来计算至少一个参数值，通过将所述测量数据和所述至少一个参数值与预先确定的参考数据进行比较，来确定所述测量数据和所述至少一个参数值的偏差，以及将所确定的偏差与多个预先确定的故障签名匹配，以便检测故障，其中所述多个预先确定的故障签名包括第一故障签名集合和第二故障签名集合，所述第一故障签名集合与多个涡轮传感器故障和/或多个测试传感器故障以及假定的多个无故障涡轮部件相对应，所述第二故障签名集合与多个涡轮部件故障以及假定的多个无故障涡轮传感器和多个无故障测试传感器相对应。2.根据前述权利要求所述的方法，其中将所确定的偏差与多个预先确定的故障签名匹配包括：依据所确定的偏差与每个相应故障签名之间的匹配程度，生成一个有序故障列表。3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中将所确定的偏差与多个预先确定的故障签名匹配包括：基于所述预先确定的参考数据的平均值的单故障匹配阶段。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中将所确定的偏差与多个预先确定的故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·费尔南多，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE