用于估计涡轮机系统的入口过滤系统的完整性和效率以及用于建议缓解动作的系统和方法技术方案

公开了一种用于涡轮机系统(10)的控制系统，该控制系统被构造成提供对检测到的颗粒积聚的准确解释、改进涡轮机系统(10)的性能和/或最小化由于停机时间和维护产生的成本。该控制系统可以基于由该涡轮机系统(10)的流体流动路径中的传感器(132)提供的测量数据(170)而构建流体流动的智能模型(160)。该智能模型(160)咨询过滤器效率框架(200)并确定量化该涡轮机系统(10)的操作效率的影响值(210)，并且可以识别可能泄漏的位置，估计颗粒(112)的总进入量，识别该涡轮机系统(10)的可能正以降低的能力操作的部件，估计该涡轮机系统(10)的部件的损坏风险和/或建议缓解动作。部件的损坏风险和/或建议缓解动作。部件的损坏风险和/或建议缓解动作。

【技术实现步骤摘要】
用于估计涡轮机系统的入口过滤系统的完整性和效率以及用于建议缓解动作的系统和方法

技术介绍

[0001]本公开大体上涉及用于涡轮机系统的系统和方法，并且更特定地，涉及被构造成构建和咨询气体涡轮机系统内的颗粒存在和积聚的智能模型以量化气体涡轮机系统的操作效率的系统和方法，并且可以识别可能泄漏的位置，估计颗粒的总进入量，识别气体涡轮机系统的可能正以降低的能力操作的部件，估计气体涡轮机系统的部件的损坏风险和/或建议缓解动作。
[0002]气体涡轮机在世界各地用于多种多样的应用和环境中。这种多样性为空气过滤系统带来了许多挑战，从而需要针对每种类型的环境污染物、气体涡轮机平台技术和/或燃料质量进行不同的颗粒积聚估计和/或对气体涡轮机系统的部件的影响的估计。例如，在炎热和恶劣气候下、在涡轮机暴露于严重的空气质量污染的环境中操作的气体涡轮机，和/或在高操作温度下操作的高效气体涡轮机，尤其其中气体涡轮机系统的入口系统中损坏或破裂时，在引擎性能、可靠性、和/或可维护性方面面临着重大挑战。此类挑战可以包括各种涡轮机部件的侵蚀、腐蚀和/或故障。
[0003]具有基本上不同结构的气体涡轮机的不同操作环境无法由涡轮机系统的操作员用单个常见监测系统充分监测。当常规过滤系统失效，并且沙子和其他不期望的颗粒可能进入气体涡轮机时，涡轮机的部件可能损坏和/或不可操作。另外，流过气体涡轮机的部件的不期望的颗粒可能降低气体涡轮机本身的操作效率。
[0004]为了防止碎屑和/或颗粒进入涡轮机，过滤系统通常包括过滤部件的多个级，这些过滤部件在工作流体(例如，已过滤空气)进入气体涡轮机的压缩机之前过滤各种大小的碎屑和/或颗粒。然而，包括在常规过滤系统中的这些部件可被相同的碎屑损坏，并且可根据需要不再过滤掉碎屑和颗粒。另外或替代地，包括在常规过滤系统中的部件可能由于不正确的安装、延长的操作寿命或用途和/或其他劣化因素而不能根据需要操作(例如，过滤掉碎屑)。
[0005]在常规涡轮机中，不存在使损坏和/或不可操作的此类过滤部件与更换、执行维护和/或建议缓解动作的整体成本相关的警告或指示系统。同样，常规涡轮机通常不提供预测性过滤器维护。因此，只有当气体涡轮机的部件损坏/改变时，以及/或者当气体涡轮机的操作效率显著降低时，涡轮机的操作员才可以确定过滤系统的部件需要修理和/或更换。另外，为了修理过滤系统的损坏过滤部件，必须关闭过滤系统或甚至整个涡轮机以维护损坏过滤部件和/或涡轮机的损坏部件，从而导致产生显著电力损失和/或财力损失。

技术实现思路

[0006]本公开的第一方面提供了一种用于评估涡轮机的入口过滤系统的效率和完整性的系统。该系统包括：一个或多个传感器，该一个或多个传感器生成涡轮机的流体流动路径内的进气颗粒的至少一个测量数据值；和控制器，该控制器与传感器电通信。控制器利用智能模型来处理至少一个测量数据值。智能模型咨询过滤器效率框架，该过滤器效率框架使
进气颗粒的至少一个数据值与涡轮机的空气过滤系统的过滤器效率相关。
[0007]本公开的第二方面提供了一种量化涡轮机系统的空气过滤组件内的连续流体流动的影响的方法。该方法包括：咨询针对涡轮机系统定制的流体流动的智能模型；基于行进通过涡轮机系统的流体流动路径的进气颗粒的至少一个检测到的数据值而使用流体流动的智能模型来确定影响值；根据影响值计算关键性能指标；以及向涡轮机系统的操作员通知关键性能指标。关键性能指标提供由于涡轮机系统的低效操作引起的财力损失、更换涡轮机系统的元件的成本和/或涡轮机系统在设定时间段内停机的成本中的至少一者的可量化咨询分析。
[0008]本公开的第三方面提供了一种用于具有至少一个传感器的涡轮机系统的控制器。该控制器接收涡轮机系统的流体流动路径内的进气颗粒的至少一个测量数据值，并且使用智能模型来处理至少一个数据值以生成影响值，该影响值包括进气的流动效率和颗粒积聚对涡轮机系统的影响。影响值使至少一个测量数据值与涡轮机系统的操作效率相关。
[0009]本公开的例示性方面被设计成解决本文描述的问题和/或未讨论的其他问题。
附图说明
[0010]从结合描绘本公开的各种实施方案的附图的对本公开的各个方面的以下详细描述，将更容易理解本公开的这些和其他特征，其中：
[0011]图1示出了根据本公开的实施方案的涡轮机系统和包括解释智能模型的控制系统的空气过滤组件的示意图。
[0012]图2示出了根据本公开的实施方案的包括过滤器效率框架和影响值的图1的智能模型的详细视图；
[0013]图3示出了根据本公开的实施方案的智能模型的详细视图；
[0014]图4示出了根据本公开的实施方案的过滤器效率框架的详细视图；
[0015]图5示出了根据本公开的实施方案的由智能模型咨询的已知数据的表；
[0016]图6示出了根据本公开的实施方案的空气过滤组件中的过滤器的预期操作寿命的曲线图；
[0017]图7示出了根据本公开的实施方案的由智能模型咨询的已知数据的另一个表；
[0018]图8示出了根据本公开的实施方案的由智能模型确定的关键性能指标的示例；
[0019]图9A和图9B示出了根据本公开的附加的实施方案的从天气防护罩到涡轮机系统的压缩机入口的沙子颗粒轨迹的计算机生成的图和由智能模型基于过滤器效率框架确定的图形显示视图；
[0020]图10示出了根据本公开的实施方案的包括关键性能指标的智能模型的流程图；并且
[0021]图11示出了根据本公开的实施方案的智能模型的框图。
[0022]应当注意，本公开的附图未按比例绘制。附图旨在仅描绘本公开的典型方面，并且因此不应当被视为限制本公开的范围。在附图中，类似的编号表示附图之间的类似的元件。
具体实施方式
[0023]首先，为了清楚地描述当前公开，当引用和描述本公开范围内的相关机器部件时，
将有必要选择某些术语。在这样做时，如果可能的话，通用的行业术语将以与其接受含义一致的方式进行使用和采用。除非另有说明，否则应当对此类术语给出与本申请的上下文和所附权利要求书的范围一致的广义解释。本领域的普通技术人员将了解，通常可以使用若干不同或重叠术语来引用特定部件。在本文中可描述为单个零件的物体可以包括多个部件并且在另一上下文中被引用为由多个部件组成。另选地，本文中可描述为包括多个部件的物体可在别处称为单个零件。
[0024]此外，本文中可能会定期使用若干描述性术语，并且在本节开始时定义这些术语应当证明是有帮助的。除非另有说明，否则这些术语以及其定义如下。如本文所用，“下游”和“上游”是指示相对于流体流动的方向的术语，诸如通过涡轮引擎的工作流体，或者例如通过燃烧器的空气流或通过涡轮的部件系统之一的冷却剂。术语“下游”对应于流体流动方向，并且术语“上游”是指与流动相反的方向。在没有任何另外的特殊性的情况下，术语“前”和“后”是指方向，其中“前”是指引擎的前端或压缩机端，并且“后”是指引擎的后端或涡轮机端。另外，术语“前面”和“后面”可以分别使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于评估涡轮机(10)的入口过滤系统(100)的效率和完整性的系统，所述系统包括：一个或多个传感器(132)，所述一个或多个传感器操作以生成所述涡轮机(10)的流体流动路径内的进气颗粒(112)的至少一个测量数据值(170)；控制器(130)，所述控制器与一个或多个传感器(132)电子通信并且操作以：利用智能模型(160)来处理所述至少一个测量数据值(170)，所述智能模型(160)咨询过滤器效率框架(200)，其中所述系统使用所述过滤器效率框架(200)来使所述进气颗粒(112)的所述至少一个数据值(170)与所述涡轮机(10)的空气过滤系统(100)的过滤器效率相关。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统使用所述过滤器效率框架(200)来识别涡轮机系统(10)中可能泄漏的位置。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述系统使用所述过滤器效率框架(200)来使用计算流体动力学导出进气颗粒(112)的预期数据值，并且将所述进气颗粒(112)的所述至少一个数据值(170)与所述进气颗粒的所述预期数据值进行比较以识别空气过滤组件(100)中可能泄漏的所述位置。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统使用所述过滤器效率框架(200)来估计颗粒(112)在设定时间段内的总进入量。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统使用所述过滤器效率框架(200)来进行以下中的至少一者：识别所述涡轮机系统(10)的正以降低的能力操作的部件，以及在所述涡轮机系统(10)在设定时间段内继续操作的情况下估计所述涡轮机系统(10)的至少一个部件的损坏风险。6.根据权利要求1所述的系统，其中至少一个传感器(132)放置在所述涡轮机系统(10)的排气流体流动...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：