CN109030323B - 基于设备状况的腐蚀寿命监测系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于设备状况的腐蚀寿命监测系统和方法，分析控制器确定设备中的一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性。这些特性可包括腐蚀凹坑的深度、宽度和/或宽深比。控制器还基于所确定的腐蚀的特性，确定在设备上的一个或更多个应力。分析控制器还基于所确定的一个或更多个应力，生成控制信号，从而实现一个或更多个修复动作，以执行消除一个或更多个腐蚀凹坑、维修设备或限制设备的运行这些动作中的一个或更多个动作。

Description

基于设备状况的腐蚀寿命监测系统和方法
技术领域
本文中所描述的主题涉及监测设备(诸如，涡轮发动机或其它设备)的腐蚀。
背景技术
包括金属构件的设备可能随着时间的推移而腐蚀。腐蚀可能在设备中逐渐形成凹坑，这最终可能导致设备中的裂纹和设备的最终失效。可以对设备进行调度以执行周期性检查，以核查腐蚀的存在和/或发展。但是，该腐蚀周期性检查可以仅检验裂纹的扩散，且/或可以仅测量单个腐蚀凹坑，而不检验腐蚀的其它方面。因而，对设备能够再继续安全地运行多久(例如，设备的剩余有效使用寿命)的预测可能不准确。
发明内容
在一个实施例中，系统包括分析控制器，该分析控制器配置成确定设备中的一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性，并且，基于所确定的腐蚀的特性，确定设备上的一个或更多个应力。分析控制器还配置成基于所确定的一个或更多个应力，生成控制信号，从而实现一个或更多个修复动作，以执行消除一个或更多个腐蚀凹坑、维修设备或限制设备的运行这些动作中的一个或更多个动作。
在一个实施例中，方法包括：在光学上确定设备中的一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性；基于所确定的一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性，确定设备上的一个或更多个应力；以及基于所确定的一个或更多个应力，实现一个或更多个修复动作，以执行消除一个或更多个腐蚀凹坑、维修设备或限制设备的运行这些动作中的一个或更多个动作。
在一个实施例中，系统包括分析控制器，该分析控制器配置成确定设备中的腐蚀凹坑的一个或更多个多维特性，并且，确定设备的一个或更多个运行特性。分析控制器还配置成基于所确定的腐蚀的一个或更多个多维特性且基于一个或更多个运行特性，确定设备上的一个或更多个应力。分析控制器还配置成基于所确定的一个或更多个应力，生成控制信号，从而实现一个或更多个修复动作，以执行消除腐蚀凹坑、维修设备或使设备的运行减慢这些动作中的一个或更多个动作。
技术方案1. 一种系统，包含：
分析控制器，配置成确定设备中的一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性，并且，基于所确定的所述腐蚀的特性，确定所述设备上的一个或更多个应力，
其中，所述分析控制器还配置成基于所确定的所述一个或更多个应力，生成控制信号，从而实现一个或更多个修复动作，以执行消除所述一个或更多个腐蚀凹坑、维修所述设备或限制所述设备的运行这些动作中的一个或更多个动作。
技术方案2. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述分析控制器配置成将所述一个或更多个腐蚀凹坑的所述多维特性作为所述一个或更多个腐蚀凹坑的宽深比、所述一个或更多个腐蚀凹坑的深度、所述一个或更多个腐蚀凹坑的宽度、所述一个或更多个腐蚀凹坑的容积或以上的特性的组合确定。
技术方案3. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述分析控制器还配置成确定所述腐蚀凹坑中的两个或更多个腐蚀凹坑之间的距离，其中，所述分析控制器配置成基于所述一个或更多个腐蚀凹坑的所述多维特性且基于所确定的所述距离，确定所述一个或更多个应力。
技术方案4. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述分析控制器配置成确定指示所述设备的使用的所述设备的一个或更多个运行特性，其中，所述分析控制器配置成还基于所述设备的一个或更多个运行特性，确定所述设备上的一个或更多个应力。
技术方案5. 根据技术方案4所述的系统，其中，所述设备的所述一个或更多个运行特性包括所述设备的节流设置、所述设备的马力输出、所述设备的温度、所述设备所暴露于的环境温度、所述设备所暴露于的湿度，或所述设备所行进经过的路线。
技术方案6. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述分析控制器配置成通过确定在所述腐蚀凹坑中的两个或更多个腐蚀凹坑在所述设备中彼此更接近的方位上比在两个或更多个其它腐蚀凹坑在所述设备中更远离的方位上更大的所述设备上的应力，来确定所述一个或更多个应力。
技术方案7. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述分析控制器配置成基于所述设备的出现的运行特性，预测所述一个或更多个腐蚀凹坑的生长。
技术方案8. 一种方法，包含：
在光学上确定设备中的一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性；
基于所确定的所述一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性，确定所述设备上的一个或更多个应力；以及
基于所确定的所述一个或更多个应力，实现一个或更多个修复动作，以执行消除所述一个或更多个腐蚀凹坑、维修所述设备或限制所述设备的运行这些动作中的一个或更多个动作。
技术方案9. 根据技术方案8所述的方法，其中，在光学上确定所述一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性包括：在光学上测量所述一个或更多个腐蚀凹坑的宽深比、所述一个或更多个腐蚀凹坑的深度、所述一个或更多个腐蚀凹坑的宽度、所述一个或更多个腐蚀凹坑的容积、或以上的特性的组合。
技术方案10. 根据技术方案8所述的方法，还包含确定两个或更多个腐蚀凹坑之间的距离，其中，基于所述一个或更多个腐蚀凹坑的特性且基于所确定的所述距离，确定所述一个或更多个应力。
技术方案11. 根据技术方案8所述的方法，还包含确定指示所述设备的使用的所述设备的一个或更多个运行特性，其中，确定所述设备上的所述一个或更多个应力还基于所述设备的一个或更多个运行特性。
技术方案12. 根据技术方案11所述的方法，其中，所述设备的一个或更多个运行特性包括所述设备的节流设置、所述设备的马力输出、所述设备的温度、所述设备所暴露于的环境温度、所述设备所暴露于的湿度、或所述设备所行进经过的路线。
技术方案13. 根据技术方案8所述的方法，其中，确定所述一个或更多个应力包括确定在两个或更多个腐蚀凹坑在所述设备中彼此更接近的方位上比在两个或更多个其它腐蚀凹坑在所述设备中更远离的方位上更大的在所述设备上的应力。
技术方案14. 根据技术方案8所述的方法，还包含基于所述设备的出现的运行特性，预测所述腐蚀的生长。
技术方案15. 一种系统，包含：
分析控制器，配置成确定设备中的腐蚀凹坑的一个或更多个多维特性，并且，确定所述设备的一个或更多个运行特性，所述分析控制器还配置成基于所确定的所述腐蚀的一个或更多个多维特性且基于所述一个或更多个运行特性，确定所述设备上的一个或更多个应力，
其中，所述分析控制器还配置成基于所确定的一个或更多个应力，生成控制信号，从而实现一个或更多个修复动作，以执行消除所述腐蚀凹坑、维修所述设备或使所述设备的运行减慢这些动作中的一个或更多个动作。
技术方案16. 根据技术方案15所述的系统，其中，所述分析控制器配置成将所述腐蚀凹坑的所述一个或更多个多维特性作为所述腐蚀凹坑的宽深比、所述腐蚀凹坑的深度、所述腐蚀凹坑的宽度、或所述腐蚀凹坑的容积中的一个或更多个确定。
技术方案17. 根据技术方案15所述的系统，其中，所述分析控制器还配置成确定所述腐蚀凹坑中的两个或更多个腐蚀凹坑之间的距离，其中，所述分析控制器配置成基于所述腐蚀凹坑的多维特性且基于所确定的所述距离，确定所述一个或更多个应力。
技术方案18. 根据技术方案15所述的系统，其中，所述设备的一个或更多个运行特性包括所述设备的节流设置、所述设备的马力输出、所述设备的温度、所述设备所暴露于的环境温度、所述设备所暴露于的湿度、或所述设备所行进经过的路线。
技术方案19. 根据技术方案15所述的系统，其中，所述分析控制器配置成通过确定在所述腐蚀凹坑中的两个或更多个腐蚀凹坑在所述设备中彼此更接近的方位上比在所述腐蚀凹坑中的两个或更多个其它凹坑在所述设备中更远离的方位上更大的所述设备上的应力，从而确定所述一个或更多个应力。
技术方案20. 根据技术方案15所述的系统，其中，所述分析控制器配置成基于所述设备的出现的运行特性，预测所述腐蚀凹坑的生长。
附图简述
在参考附图而阅读非限制性的实施例的以下描述之后，将更清楚地理解本发明主题，其中，在下文中：
图1图示腐蚀监测系统的一个实施例；
图2是腐蚀凹坑和腐蚀凹坑的一些多维特性的示意图；
图3图示设备上的三维腐蚀凹坑域的一个示例；
图4图示设备的表面的一部分的应力场的一个示例；并且，
图5图示用于监测(且任选地，修复)设备中的腐蚀的方法的流程图。
附图文字列表
100 腐蚀监测系统
102 分析控制器
104 设备
106 修复系统
108 设备控制器
110 腐蚀传感器
112 接口
116 数据库
118 设备传感器
200 腐蚀凹坑
202 表面
204 深度测量值
206 宽度测量值
300 腐蚀凹坑域
400 应力场
402、404 方位
500 方法。
具体实施方式
本文中所描述的发明主题的一个或更多个实施例提供如下的系统和方法：监测设备的腐蚀，并且，基于所监测的腐蚀，确定设备的所预测的剩余有效使用寿命。虽然本文中的描述集中于预测发动机涡轮的剩余有效使用寿命，但能够使用系统和方法来预测其它类型的设备(诸如，其它交通工具构件、桥梁、轨道等)的剩余有效使用寿命。设备的剩余有效使用寿命的预测可指确定设备的寿命。所预测的剩余有效使用寿命能够表示系统或方法预测设备在失效或以另外的方式不能运作之前能够持续运行的时间量。
系统和方法能够与设备中的腐蚀凹坑的光学测量联合而应用基于分析的设备腐蚀寿命监测。系统和方法能够使用关于腐蚀凹坑总体的多维表面信息(诸如，一个或更多个腐蚀凹坑的深度、宽度和/或宽深比)来量化与腐蚀凹坑域相关联的应力集中和引起的修正的裂纹萌生寿命(或裂纹形成寿命，即crack initiation life)。例如，系统和方法能够确定腐蚀凹坑宽深比和腐蚀凹坑方位，以量化设备中的应力集中和裂纹萌生寿命。腐蚀凹坑的宽深比能够是凹坑的宽度与凹坑的深度的比。腐蚀凹坑方位能够是凹坑相对于彼此的方位(例如，表示为设备上的每一单位面积的凹坑的数量、腐蚀凹坑之间的平均或中间值距离等)和/或凹坑的绝对方位(例如，从相同或共同的方位起的凹坑的距离或向量)。
系统和方法任选地还能够采用腐蚀凹坑总体数据来使多个腐蚀凹坑的相互作用对设备的剩余有效使用寿命的影响量化。例如，与更远离的腐蚀凹坑和/或更小数量的彼此接近的腐蚀凹坑相比，更接近的腐蚀凹坑和/或更大数量的彼此接近的腐蚀凹坑更有可能导致生成设备中的裂纹。系统和方法任选地能够基于设备的运行条件，预测腐蚀凹坑的生长。该信息还能够对设备的所预测的剩余有效使用寿命产生影响。
关于涡轮发动机或另一类型的发动机，系统和方法能够通过以下的动作而运行：分析发动机数据(包括发动机运行参数)；分析交通工具路线(例如，飞行路线，包括在交通工具上发动机行进于其间的城市之间的方位的对或组)；针对路线或任务而分析发动机的环境暴露；以及识别发动机暴露于腐蚀损伤的水平。发动机能够在所识别的使用点针对腐蚀损伤而检查。能够测量发动机中的表面腐蚀凹坑域的特性，诸如，腐蚀凹坑的数量、腐蚀凹坑的方位、腐蚀凹坑的密度、腐蚀凹坑的尺寸(例如，宽深比)等。
在运行任务条件(诸如，运行速度、温度等)下，使用该腐蚀数据来执行对经历过腐蚀损伤的发动机或设备的一部分的应力分析。确定腐蚀凹坑对设备中的应力的影响，并且，识别所预测的应力指示裂纹萌生的风险的区域。确定个别的腐蚀凹坑所引起的应力增加。使用应力分析来确定凹坑域中的相邻或邻近的腐蚀凹坑的组合的影响所引起的应力增加。基于发动机运行或暴露、腐蚀凹坑的测量和/或构件分析，确定该部分或发动机的剩余寿命。
基于设备数据和环境暴露而监测腐蚀退化的能力变得越来越重要，并且，提供一个或更多个技术效果。使用腐蚀测量来定义构件的剩余寿命、执行应力分析且建立剩余构件寿命的过程提供关于确定如何或何时使设备停止服务以用于取代且/或维修的有益的信息。例如，使飞机的涡轮发动机停止服务这一动作可能导致飞机的相当长的停机时间，且可能代价高昂。在需要服务之前，不必要地使发动机停止服务可能导致浪费时间和/或成本。另外，相对于仅在周期性的基础上执行服务，基于所预测的剩余有效使用寿命而执行针对发动机上的腐蚀的主动服务能够延长发动机的寿命。
图1图示腐蚀监测系统100的一个实施例。系统100包括分析控制器102，分析控制器102监测设备性能参数，并且，预测设备104(诸如，航空器的涡轮发动机)(或另一类型的发动机、另一类型的交通工具的另一发动机或除了发动机之外的另一类型的设备)的腐蚀退化。响应于预测腐蚀退化，分析控制器102能够自动地实现一个或更多个响应或修复动作。能够在不从设备104所耦合至的动力系统(诸如，航空器或航空器的机翼)移除设备104的情况下，执行这些动作。关于固定的设备104，能够在不从设备104所安装至的表面移除设备104的情况下，执行动作。例如，对于安装至表面的工业燃气涡轮发动机，能够在不从表面移除发动机的情况下，实现动作。
修复系统106表示一个或更多个硬件构件，这些硬件构件改变设备104的状态，以降低进一步的腐蚀的影响。例如，修复系统106能够包括清洗系统，该清洗系统应用水、空气等，以从设备104消除腐蚀性的物质。任选地，修复系统106能够是调度系统，该调度系统改变交通工具的调度，以避免涉及暴露于致使热腐蚀的尘土的城市之间的飞行路径。作为另一示例，系统106所执行且/或调度的修复动作能够包括取代设备104上的过滤器或过滤器系统(诸如，从被引导至设备104中的空气中消除颗粒的过滤器)。
作为另一示例，修复系统106能够与设备控制器108通信，设备控制器108对设备104的运行进行控制。设备控制器108能够修正设备104的运行参数，以便于使设备104减慢，降低设备104的运行温度的上限，且/或以另外的方式降低设备104的应力，以降低腐蚀速率。使设备104减慢的过程能够包括降低设备104的运行的上限(诸如，降低能够由发动机生成的马力量)。修复系统106能够包括喷涂装置，该喷涂装置将涂层(包括缓蚀涂层)添加到设备104。
分析控制器102和/或设备控制器108表示硬件电路系统，该硬件电路系统包括且/或连接于执行本文中所描述的相关联的操作的一个或更多个处理器(例如，一个或更多个微处理器、现场可编程门阵列和/或集成电路)。任选地，分析控制器102和/或设备控制器108能够包括一个或更多个处理器(例如，控制器、微处理器、微控制器、数字信号处理器等)、一个或更多个存储器、一个或更多个输入/输出子系统、一个或更多个膝上型电脑、一个或更多个移动装置(例如，平板电脑、智能手机、安装于身体上的装置或可穿戴装置等)、一个或更多个服务器、一个或更多个企业计算机系统、计算机的一个或更多个网络等。在一个实施例中，设备控制器108包括全权限数字发动机控制器(FADEC)及其构件，或作为单独的模块，(例如，经由一个或更多个电子通信链路或网络而)与FADEC通信。在一些实施例中，设备控制器108监测设备特性(诸如，数据采集和与分析控制器102通信的频率)的范围。
控制器102、108能够经由一个或更多个网络而彼此通信。(若干)网络可以是例如蜂窝网络、局域网、广域网(例如，Wi-Fi)、云、虚拟个人网络(例如，VPN)、云、以太网和/或公共网络(诸如，互联网)。控制器102、108能够包括通信子系统，且/或经由通信子系统而彼此通信。通信子系统可以允许使用例如蓝牙和/或其它技术来实现的控制器102、108之间的更短程的无线通信。如依照控制器102、108的规格和/或设计而可能需要的，通信子系统可以包括一个或更多个光学、有线和/或无线网络接口子系统、卡、适配器或其它装置。
一个或更多个腐蚀传感器110能够在光学上测量设备104中的腐蚀或设备104上的腐蚀的特性。在一个实施例中，腐蚀传感器110包括光学传感器，该光学传感器测量关于设备中的腐蚀的多维信息。该信息能够包括设备104中的腐蚀凹坑的方位和/或尺寸。腐蚀传感器110能够包括结构光传感器，该结构光传感器生成从设备104反射出的若干光点，并且，测量光点的反射。腐蚀传感器110能够基于发射且检测到的光点的改变，检测设备104的平滑表面上的间断。
当与不存在腐蚀凹坑的情况比较时，腐蚀凹坑的存在能够引入光的反射的改变。例如，在从传感器110发射时，光点彼此隔开指定距离，当光从腐蚀凹坑反射出时，能够以不同的距离出现或向传感器110反射(例如，所反射的光点能够彼此更接近或更远离)。这能够被传感器110和/或控制器102用于确定腐蚀凹坑的方位。另外，能够基于腐蚀凹坑的不同的尺寸，将光点反射为显得以不同的距离而更接近或更远离(例如，相对于具有更小的宽深比的凹坑，具有更大的宽深比的凹坑能够将光点反射为显得彼此更接近)。传感器110任选地能够测量腐蚀凹坑的一个或更多个附加特征(诸如，容积、深度、宽度等)。
图2图示腐蚀凹坑200和腐蚀凹坑200的一些多维特性的横截面的示意图。凹坑200延伸至设备104的表面202(诸如，设备104的外表面)中。凹坑200能够以表示关于腐蚀凹坑200的多维信息的若干特性为特征。这些特性能够包括凹坑200的方位(例如，设备104的表面202上的绝对方位和/或凹坑200相对于另一凹坑200的方位)。特性能够包括深度测量值204，深度测量值204是凹坑200从表面202延伸至设备104中的距离。另一特性能够包括宽度测量值206，宽度测量值206是凹坑200沿着与测量深度204的方向垂直的一个或更多个方向延伸的距离。另一特性能够包括宽深比，宽深比是凹坑200的宽度206除以凹坑200的深度204。凹坑200的另一特性能够是凹坑200的容积。可以任选地测量凹坑200的其它特性，诸如，凹坑200的面积(例如，被凹坑200取代或凹坑200所遍布于的设备104的表面202的面积的小部分或尺寸)、凹坑200的间距(例如，凹坑200与一个或更多个邻近的凹坑200之间的距离)等。
图3图示设备104上的腐蚀凹坑域300的三维表示的一个示例。域300表示设备104中的腐蚀凹坑200的测量值。能够根据传感器110所获得的测量值而创建域300。如图所示，域300包括凹坑200和指示设备104的表面202的腐蚀的其它起伏。
回到图1中所示的系统100的描述，任选地，传感器110能够表示提供设备104中的腐蚀凹坑200的特性的另一类型的光学传感器或计量装置。例如，传感器110能够表示输入端(例如，键盘、触摸屏、触针、电子鼠标、天线等)，使用该输入端来从来源(诸如，测量过特性的操作人员)提供或接收腐蚀凹坑200的特性。能够经由接口112(在下文中描述)而接收该输入。凹坑特性能够从传感器110和/或接口传送至分析控制器102，或任选地，能够存储于一个或更多个计算机可读存储器116(图1中的“数据库”)(诸如，一个或更多个计算机硬盘驱动器、光盘、服务器等)中。
分析控制器102还接收设备104的运行特性。接口112表示硬件电路系统，该硬件电路系统包括一个或更多个通信装置(诸如，收发电路系统、调制解调器、天线等)，且/或与所述通信装置连接。接口112从设备控制器108接收设备104的一个或更多个运行特性。例如，能够经由设备控制器108与接口112之间的一个或更多个有线和/或无线连接而传送运行特性。接口112能够将运行特性传送至分析控制器102和/或数据库116。分析控制器102能够从数据库116获得凹坑特性和/或运行特性。
运行特性能够包括发动机运行参数(诸如，节流设置和/或使用一个或更多个节流设置达多久)。运行特性能够包括设备104行进经过的路线。例如，如果设备104是航空器的发动机，则运行特性能够包括飞行路径、方位对(例如，航空器的航行的起始方位和结束方位)等。运行特性的另一示例包括环境暴露，诸如，设备104运行的温度、设备104在一个或更多个温度下运行达多久、设备104所暴露于的环境温度、设备104在一个或更多个环境温度下运行达多久、设备104所暴露于的湿度、设备104暴露于该湿度达多久、设备104所暴露于的尘土或其它污染物的量等。在一个实施例中，能够从一个或更多个设备传感器118提供环境暴露或一个或更多个运行特性。设备传感器118能够包括测量设备104的运行温度和/或环境温度的热电偶或其它温度敏感型装置、测量湿度的比重计、测量设备104所暴露于的尘土或其它污染物的量的尘土传感器等。
分析控制器102接收腐蚀凹坑特性中的一个或更多个和设备104的运行特性中的一个或更多个，并且，在相关的运行条件(诸如，发动机运行速度、温度等)下，基于所接收的(若干)特性，执行设备104的应力分析。在存在腐蚀凹坑200的情况下，分析控制器102能够使用腐蚀特性来确定设备104中的应力分布。分析控制器102能够执行有限元分析应力分析来识别设备104的表面上的应力集中(例如，具有高于指定阈值的应力的设备104的方位或区域)。
图4图示设备104的表面202的一部分的应力场400的一个示例。应力场400表示对设备104的表面202的不同的应力，由分析控制器102针对设备104上的不同的方位而计算这些应力。基于腐蚀凹坑202的方位、凹坑特性和/或运行特性，使用有限元分析来计算应力。标记的方位402、404指示设备104的表面202具有相对于其它区域而增加的应力的区域。
在一些情形下，可能不使用完全有限元分析来确定应力。作为替代，能够使用经验关联式或降阶方程来预测应力。由于获得关于腐蚀凹坑域及其特性(包括凹坑深度、凹坑间距等)的更多信息，因而也许有可能建立降阶方程，以预测应力。任选地，分析控制器102所执行的应力分析能够包括将腐蚀凹坑特性和/或运行特性与不同的指定腐蚀凹坑特性和/或不同的指定运行特性比较。不同的指定腐蚀凹坑特性和/或不同的指定运行特性能够与不同的应力量相关联。
例如，更大的腐蚀凹坑容积、更多的腐蚀凹坑、更小的腐蚀凹坑宽深比、更大的腐蚀凹坑表面面积、更深的腐蚀凹坑、腐蚀凹坑之间的更小的距离、更热的运行温度、设备104暴露于升高的运行温度的更长的时间、设备104所暴露于的更潮湿的条件、设备104暴露于潮湿的条件的更长的时间、设备104所暴露于的更多的尘土等能够与比更小的腐蚀凹坑容积、更少的腐蚀凹坑、更大的腐蚀凹坑宽深比、更小的腐蚀凹坑表面面积、更浅的腐蚀凹坑、腐蚀凹坑之间的更大的距离、更冷的运行温度、设备104暴露于升高的运行温度的更短的时间、设备104所暴露于的不那么潮湿的条件、设备104暴露于潮湿的条件的更短的时间、设备104所暴露于的更少的尘土等关联有更大的对设备104的应力。与不同的特性相关联的应力量能够存储于数据库116中，并且，能够基于在具有相关联的特性的另一设备104上的应力的先前的测量值。分析控制器102能够确定设备104的不同的区段(诸如，设备104的不同的区域)的不同的应力。在一个实施例中，分析控制器102能够确定与设备104中的个别的腐蚀凹坑相关联的应力。
在一个实施例中，分析控制器102能够确定设备104的表面202中的相邻或邻近的腐蚀凹坑200的组合的影响所引起的应力增加。分析控制器102能够由凹坑间的相互作用而评估应力增加，并且，对凹坑域中的凹坑间的相互作用进行量化。例如，当与更远离的腐蚀凹坑200相比时，彼此更接近的腐蚀凹坑200可以与更大的应力或更大的应力增加相关联。彼此靠近的腐蚀凹坑200能够与更大的应力相关联，因为，这些邻近的凹坑200的方位也许更有可能是如下的方位：比其它方位更有可能开始形成设备104的材料中的裂纹。
分析控制器102使用应力分析来确定设备104的剩余寿命。剩余寿命任选地能够被称为设备104的所预测的剩余有效使用寿命，并且，表示了在设备104的表面202中的腐蚀将致使设备104失效之前，设备104能够持续使用或运行的时间长度。由分析控制器102确定的剩余寿命能够说明腐蚀凹坑200的位置和/或几何结构、腐蚀凹坑域中的相对于彼此的凹坑200的位置以及凹坑之间的相互作用。例如，不同的应力、腐蚀凹坑位置、腐蚀凹坑宽深比、腐蚀凹坑容积、腐蚀凹坑之间的距离等能够与数据库116中的不同的指定剩余寿命相关联。分析控制器102能够通过将针对设备104而确定的(若干)应力、针对设备104而测量的腐蚀凹坑特性等和与不同的剩余寿命相关联的应力和腐蚀凹坑特性比较，从而从这些指定剩余寿命中选择剩余寿命，以作为设备104的所预测的剩余寿命。
具有与设备104的(若干)应力和/或腐蚀凹坑特性匹配或更严密地匹配(例如，比其它指定剩余寿命更严密地匹配)的(若干)应力和/或腐蚀凹坑特性的指定剩余寿命能够由分析控制器102选择，以作为设备104的所预测的剩余寿命。分析控制器102能够在设备104的日常发动机检修的期间，确定腐蚀凹坑域特性和应力场分析，或能够在逐个情形的基础上执行确定和分析。
在得知零件(或部分)的腐蚀条件的情况下，分析控制器102能够实现修复，以降低设备104的进一步的腐蚀的影响。由分析控制器102实现的修复动作可以包括例如：清洗设备104，以消除腐蚀性的物质；将腐蚀融出设备104；避免涉及暴露于尘土的设备104的城市间飞行路径；修正设备104的运行参数，以降低设备104的运行温度和应力的最大上限，从而降低腐蚀速率等。在一个实施例中，响应于由分析控制器102确定的应力超过第一指定阈值且/或设备104的所预测的剩余寿命比第二指定阈值更短这一状况，分析控制器102生成控制信号，并且，将控制信号传送至修复系统106。修复系统106能够表示自动清洗设备，该自动清洗设备响应于从分析控制器102接收控制信号，自动地喷涂清洗溶液，或以另外的方式从设备104消除腐蚀性的物质(例如，盐)。
任选地，修复系统106能够表示如下的调度系统或调遣设施：改变包括设备104的交通工具的调度，以防止交通工具和设备104行进于将导致交通工具和设备104移动穿过尘土的方位之间或行进至这样的方位。另外或备选地，修复系统106表示如下的喷涂装置或系统：响应于从分析控制器102接收控制信号，自动地将一个或更多个涂层应用于设备。例如，一个或更多个缓蚀涂层(诸如，涂料或覆层)能够喷涂至设备上。
作为另一示例，分析控制器102能够将控制信号传送至设备控制器108，以指导设备控制器108限制设备104的运行参数。例如，设备控制器108可以防止设备104的节流增加至高于阈值设置(小于或低于设备104的最大上限节流)，以降低设备104的运行温度和腐蚀。
分析控制器102能够获得关于设备104的历史数据或在设备104上实现的修复动作的历史，包括在设备104的先前的腐蚀凹坑200的测量期间获得的数据。分析控制器102能够使用该附加信息来确定应力且/或确定是否实现一个或更多个修复动作。例如，分析控制器102能够确定仅仅腐蚀特性不能保证实现修复动作。但是，分析控制器102能够检验腐蚀特性的历史测量值，并且，确定以飞快的速率恶化的腐蚀特性，诸如，腐蚀凹坑200的宽深比何时以至少指定速率减小、腐蚀凹坑200的数量何时以比指定速率更快的速率增加、腐蚀凹坑200之间的间距何时以比指定速率更快的速率减小等。即使由于最近测量的(若干)腐蚀特性而导致分析控制器102可能未实现修复动作，分析控制器102也可以确定(若干)腐蚀特性的改变的速率足够大，以致于将实现修复动作。
在一个实施例中，分析控制器102能够预测设备104的一个或更多个部分上的腐蚀的生长。该生长能够由一个或更多个腐蚀特性的改变(诸如，腐蚀凹坑中的深度、宽度等增加20%、一个或更多个凹坑的宽深比减小20%等)表示或量化。分析控制器102能够(例如，由包括设备104的交通工具的即将发生的行进的调度、由操作人员输入等)获得或接收设备104的出现的运行特性。这些特性能够包括关于设备104的即将发生的运行的根据计划的节流设置、根据计划的马力输出、预期的环境温度和/或湿度等。能够由设备104的调度的运行而获得这些特性，这些特性可以规定节流设置、输出和/或设备104所行进于的路线。通过针对设备104的所调度将行进的路线而参考天气预报，从而能够获得环境条件(例如，温度和/或湿度)。分析控制器102能够将出现的(例如，预期的或根据计划的)运行特性与指定运行特性比较。不同的指定运行特性能够与(例如，诸如数据库116之类的存储器中的)不同的腐蚀生长速率相关联。
分析控制器102能够确定哪个指定运行特性匹配或更接近于出现的运行特性(例如，比一个或更多个其它指定运行特性更接近)。与该指定运行特性或这些指定运行特性相关联的腐蚀生长速率能够被分析控制器102识别为所预测的腐蚀生长。分析控制器102能够随后(例如，经由诸如显示器、扬声器等之类的输出装置)向操作人员通知腐蚀生长的所预测的速率和/或所预测的腐蚀生长之后的预期的腐蚀特性。分析控制器102任选地能够基于预期的腐蚀生长而自动地调度将实现的一个或更多个修复动作，以便在腐蚀生长超过一个或更多个阈值之前，实现(若干)修复动作。
图5图示用于监测(且任选地，修复)设备中的腐蚀的方法500的流程图。该方法500能够表示如上描述的系统100执行的一些或全部操作中，以监测设备104中的腐蚀，且任选地实现一个或更多个修复动作，从而维修、减轻或消除设备104中的腐蚀。在502，确定设备104的一个或更多个运行特性。关于作为设备104的涡轮发动机，所确定的运行特性能够包括发动机数据，诸如，发动机运行参数、飞行路线(包括城市之间的对)以及关于所飞过的路线和任务的环境暴露。同样地能够确定设备104对于腐蚀损伤的暴露水平。该暴露水平能够由设备104运行的区域中的湿度、设备在这些区域中运行达多久、设备104所暴露于的温度、设备104暴露于该温度达多久等的测量值表示。如上所述，能够由分析控制器102从设备控制器108获得运行特性。
在504，在使用点，针对腐蚀损伤而检查设备104。在一个实施例中，该检查是由设备104的操作人员或另一个人执行的目视检查。备选地，可以通过光学传感器(诸如，相机、结构光传感器等)而使检查自动化。使用点可以是设备104的循环使用的期间的能够进行检查的时间。例如，当由设备104部分地推进的航空器位于指定城市中时、在航空器的定期的A核查的期间、在航空器的定期的C核查的期间、在设备104的定期地调度的维护的期间等时，能够检查设备104。
在506，确定设备104的腐蚀的一个或更多个特性。如上所述，能够通过在光学上测量设备104的一个或更多个部分(例如，区段)中的腐蚀凹坑200的各种尺寸和/或方位，从而确定这些腐蚀特性。能够由腐蚀传感器110测量腐蚀特性。
在508，针对具有腐蚀损伤的设备104的一个或更多个部分，执行应力分析。如上所述，能够使用应力分析来计算腐蚀所致使的在设备104上的应力。如上所述，基于腐蚀特性和/或运行特性，能够执行有限元分析(或其它应力分析)，从而计算设备104中的应力。能够确定腐蚀凹坑对设备104中的应力的影响，并且，能够识别所确定的应力指示裂纹萌生的风险的区域。
在510，能够确定设备104中的邻近的腐蚀凹坑200所引起的应力增加。能够检验在508针对彼此相邻或邻近的腐蚀凹坑200而计算的(若干)应力。当没有另外的腐蚀凹坑200安置于相邻或邻近的腐蚀凹坑200之间时，即使相邻或邻近的腐蚀凹坑200彼此不触碰或不陷入彼此中，腐蚀凹坑200也可以彼此相邻或邻近。
可以响应于识别凹坑之间的相互作用，增加在508中的一个或更多个应力的计算。例如，如果设备104的一个区域包括彼此的指定距离(例如，比任一腐蚀凹坑200的宽度更小的距离或另一距离)内的两个或更多个腐蚀凹坑200，则能够增加针对该区域而测量的应力。任选地，关于设备104的表面上的具有最大的应力或比设备104的表面上的一个或更多个(但并非所有的)其它方位或区域更大的应力的一个或更多个方位或区域，作出确定。能够通过确定哪个腐蚀凹坑200相对于其它多组或多套腐蚀凹坑200而彼此最接近且/或最大，从而识别该方位或区域。能够通过检验由腐蚀传感器110确定的腐蚀特性，从而由分析控制器102识别该方位或区域。
在512，确定设备104(或被检验到腐蚀的设备104的(若干)部分)的剩余寿命。不同的剩余寿命能够与在508、510确定的不同的应力相关联。任选地，不同的剩余寿命能够与由于凹坑之间的相互作用而具有更大的应力的区域或方位的识别相关联。通过确定哪个(哪些)剩余寿命具有与针对设备104而测量或确定的应力或凹坑之间的相互作用匹配或更严密地匹配的应力或凹坑之间的相互作用，从而能够从这些剩余寿命中选择设备104或(若干)设备部分的剩余寿命。
任选地，能够实现一个或更多个修复动作。如上所述，取决于所确定的剩余寿命和/或应力，能够自动地实现一个或更多个修复动作，以减轻或消除设备104上的腐蚀。
在一个实施例中，系统包括分析控制器，该分析控制器配置成确定设备中的一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性，并且，基于所确定的腐蚀的特性，确定设备上的一个或更多个应力。分析控制器还配置成生成控制信号，从而实现一个或更多个修复动作，以基于所确定的一个或更多个应力，执行消除一个或更多个腐蚀凹坑、维修设备或限制设备的运行这些动作中的一个或更多个动作。
任选地，分析控制器配置成将一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性确定为一个或更多个腐蚀凹坑的宽深比、一个或更多个腐蚀凹坑的深度、一个或更多个腐蚀凹坑的宽度、一个或更多个腐蚀凹坑的容积或以上的特性的组合。
任选地，分析控制器还配置成确定两个或更多个腐蚀凹坑之间的距离。分析控制器能够配置成基于一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性且基于所确定的距离，确定一个或更多个应力。
任选地，分析控制器配置成确定指示设备的使用的设备的一个或更多个运行特性。分析控制器能够配置成还基于设备的一个或更多个运行特性，确定设备上的一个或更多个应力。
任选地，设备的一个或更多个运行特性包括设备的节流设置、设备的马力输出、设备的温度、设备所暴露于的环境温度、设备所暴露于的湿度或设备行进经过的路线。
任选地，分析控制器配置成通过确定在腐蚀凹坑中的两个或更多个在设备中彼此更接近的方位中比在两个或更多个其它腐蚀凹坑在设备中更远离的方位中的设备上的更大应力，从而确定一个或更多个应力。
任选地，分析控制器配置成基于设备的出现的运行特性，预测一个或更多个腐蚀凹坑的生长。
在一个实施例中，方法包括：在光学上确定设备中的一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性；基于所确定的一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性，确定设备上的一个或更多个应力；以及基于所确定的一个或更多个应力，实现一个或更多个修复动作，以执行消除一个或更多个腐蚀凹坑、维修设备或限制设备的运行这些动作中的一个或更多个动作。
任选地，在光学上确定一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性包括在光学上测量一个或更多个腐蚀凹坑的宽深比、一个或更多个腐蚀凹坑的深度、一个或更多个腐蚀凹坑的宽度、一个或更多个腐蚀凹坑的容积或以上的特性的组合。
任选地，方法还包括确定两个或更多个腐蚀凹坑之间的距离，其中，基于一个或更多个腐蚀凹坑的特性，且基于所确定的距离，确定一个或更多个应力。
任选地，方法还包括确定指示设备的使用的设备的一个或更多个运行特性，其中，设备上的一个或更多个应力还基于设备的一个或更多个运行特性。
任选地，设备的一个或更多个运行特性包括设备的节流设置、设备的马力输出、设备的温度、设备所暴露于的环境温度、设备所暴露于的湿度或设备行进经过的路线。
任选地，确定一个或更多个应力包括确定在两个或更多个腐蚀凹坑在设备中彼此更接近的方位上比在两个或更多个其它腐蚀凹坑在设备中更远离的方位上的设备上的更大应力。
任选地，方法还包括基于设备的出现的运行特性，预测腐蚀的生长。
在一个实施例中，系统包括分析控制器，该分析控制器配置成确定设备中的腐蚀凹坑的一个或更多个多维特性，并且，确定设备的一个或更多个运行特性。分析控制器还配置成基于所确定的腐蚀的一个或更多个多维特性，且基于一个或更多个运行特性，确定对设备的一个或更多个应力。分析控制器还配置成基于所确定的一个或更多个应力，生成控制信号，从而实现一个或更多个修复动作，以执行消除腐蚀凹坑、维修设备或使设备的运行减慢这些动作中的一个或更多个动作。
任选地，分析控制器配置成将腐蚀凹坑的一个或更多个多维特性确定为腐蚀凹坑的宽深比、腐蚀凹坑的深度、腐蚀凹坑的宽度或腐蚀凹坑的容积中的一个或更多个。
任选地，分析控制器还配置成确定两个或更多个腐蚀凹坑之间的距离。分析控制器能够配置成基于腐蚀凹坑的多维特性，且基于所确定的距离，确定一个或更多个应力。
任选地，设备的一个或更多个运行特性包括设备的节流设置、设备的马力输出、设备的温度、设备所暴露于的环境温度、设备所暴露于的湿度或设备行进经过的路线。
任选地，分析控制器配置成通过确定在两个或更多个腐蚀凹坑在设备中彼此更接近的方位上比在腐蚀凹坑中的两个或更多个其它凹坑在设备中更远离的方位上的设备上的更大应力，从而确定一个或更多个应力。
任选地，分析控制器配置成基于设备的出现的运行特性，预测腐蚀凹坑的生长。
如本文中所使用的，以单数形式叙述且以单词“一”或“一个”开始的元件或步骤应当被理解为不排除多个上述的元件或步骤，除非明确地陈述这样的排除。此外，目前描述的主题的对“一个实施例”的引用不旨在被解释为排除同样地将所叙述的特征合并的另外的实施例的存在。此外，除非明确地相反地陈述，否则“包括”或“具有”带有具体的性质的一个元件或多个元件的实施例可以包括不具有该性质的另外的这样的元件。
将理解到，上文的描述旨在为说明性的，而非限制性的。例如，上述的实施例(和/或其方面)可以彼此组合而使用。另外，在不背离本文中所阐明的主题的范围的情况下，可以作出许多修正，从而使具体的情形或材料适应于本主题的教导。虽然本文中所描述的材料的尺寸和类型旨在定义所公开的主题的参数，但这些材料尺寸和类型并非限制性的，而仅仅为示范性的实施例。当回顾上文的描述时，许多其它实施例将对本领域技术人员显而易见。因此，应当参考所附权利要求连同享有这样的权利要求的等效物的全范围而确定本文中所描述的主题的范围。在所附权利要求中，术语“包括”和“在其中”用作相应的术语“包含”和“其中”的简明英语等效物。此外，在下文的权利要求中，术语“第一”、“第二”以及“第三”等仅仅用作标记，而不旨在对其对象强加数字要求。而且，对下文的权利要求的限制并不以部件加功能的格式书写，并且，不旨在基于美国法典第35条112(f)款而解释，除非这样的权利要求限制明确地使用后接不存在另外的结构的功能的陈述的短语“用于……的部件”，且直到如此为止。
本书面描述使用示例来公开本文中所阐明的主题的若干实施例，包括最佳模式，并且，还允许本领域任何普通技术人员实践所公开的主题的实施例，包括制作并使用装置或系统和执行方法。本文中所描述的本主题的专利范围由权利要求定义，并且，可以包括本领域普通技术人员所想到的其它示例。如果这样的其它示例具有并非与权利要求的字面语言不同的结构元件，或如果这些示例包括与权利要求的字面语言无实质的差异的等效的结构元件，则这些示例旨在属于权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种腐蚀监测和修复系统，包含：
分析控制器，配置成确定设备中的一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性，并且，基于所确定的所述腐蚀的特性，确定所述设备上的一个或更多个应力，
其中，所述分析控制器还配置成基于所确定的所述一个或更多个应力，生成控制信号，从而实现一个或更多个修复动作，以执行消除所述一个或更多个腐蚀凹坑、维修所述设备或限制所述设备的运行这些动作中的一个或更多个动作，且
其中，所述分析控制器配置成基于所述设备的即将出现的运行特性，预测所述一个或更多个腐蚀凹坑的生长。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，预测的腐蚀生长的不同的量与所述即将出现的运行特性的不同值相关联。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分析控制器配置成将所述一个或更多个腐蚀凹坑的所述多维特性作为所述一个或更多个腐蚀凹坑的宽深比、所述一个或更多个腐蚀凹坑的深度、所述一个或更多个腐蚀凹坑的宽度、所述一个或更多个腐蚀凹坑的容积或以上的特性的组合确定。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分析控制器还配置成确定所述腐蚀凹坑中的两个或更多个腐蚀凹坑之间的距离，其中，所述分析控制器配置成基于所述一个或更多个腐蚀凹坑的所述多维特性且基于所确定的所述距离，确定所述一个或更多个应力。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分析控制器配置成确定指示所述设备的使用的所述设备的一个或更多个运行特性，其中，所述分析控制器配置成还基于所述设备的一个或更多个运行特性，确定所述设备上的一个或更多个应力。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述设备的所述一个或更多个运行特性包括所述设备的节流设置、所述设备的马力输出、所述设备的温度、所述设备所暴露于的环境温度、所述设备所暴露于的湿度，或所述设备所行进经过的路线。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分析控制器配置成通过确定在所述腐蚀凹坑中的两个或更多个腐蚀凹坑在所述设备中彼此更接近的方位上比在两个或更多个其它腐蚀凹坑在所述设备中更远离的方位上更大的所述设备上的应力，来确定所述一个或更多个应力。
8.一种腐蚀监测和修复方法，包含：
在光学上确定设备中的一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性；
基于所确定的所述一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性，确定所述设备上的一个或更多个应力；以及
基于所确定的所述一个或更多个应力，实现一个或更多个修复动作，以执行消除所述一个或更多个腐蚀凹坑、维修所述设备或限制所述设备的运行这些动作中的一个或更多个动作，以及
基于所述设备的即将出现的运行特性，预测所述腐蚀的生长。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，预测的腐蚀生长的不同的量与所述即将出现的运行特性的不同值相关联。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，在光学上确定所述一个或更多个腐蚀凹坑的多维特性包括：在光学上测量所述一个或更多个腐蚀凹坑的宽深比、所述一个或更多个腐蚀凹坑的深度、所述一个或更多个腐蚀凹坑的宽度、所述一个或更多个腐蚀凹坑的容积、或以上的特性的组合。
11.根据权利要求8所述的方法，还包含确定两个或更多个腐蚀凹坑之间的距离，其中，基于所述一个或更多个腐蚀凹坑的特性且基于所确定的所述距离，确定所述一个或更多个应力。
12.根据权利要求8所述的方法，还包含确定指示所述设备的使用的所述设备的一个或更多个运行特性，其中，确定所述设备上的所述一个或更多个应力还基于所述设备的一个或更多个运行特性。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述设备的一个或更多个运行特性包括所述设备的节流设置、所述设备的马力输出、所述设备的温度、所述设备所暴露于的环境温度、所述设备所暴露于的湿度、或所述设备所行进经过的路线。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，确定所述一个或更多个应力包括确定在两个或更多个腐蚀凹坑在所述设备中彼此更接近的方位上比在两个或更多个其它腐蚀凹坑在所述设备中更远离的方位上更大的在所述设备上的应力。
15.一种腐蚀监测和修复系统，包含：
分析控制器，配置成确定设备中的腐蚀凹坑的一个或更多个多维特性，并且，确定所述设备的一个或更多个运行特性，所述分析控制器还配置成基于所确定的所述腐蚀的一个或更多个多维特性且基于所述一个或更多个运行特性，确定所述设备上的一个或更多个应力，
其中，所述分析控制器还配置成基于所确定的一个或更多个应力，生成控制信号，从而实现一个或更多个修复动作，以执行消除所述腐蚀凹坑、维修所述设备或使所述设备的运行减慢这些动作中的一个或更多个动作，且
其中，所述分析控制器配置成基于所述设备的即将出现的运行特性，预测所述腐蚀凹坑的生长。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，预测的腐蚀生长的不同的量与所述即将出现的运行特性的不同值相关联。
17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述分析控制器配置成将所述腐蚀凹坑的所述一个或更多个多维特性作为所述腐蚀凹坑的宽深比、所述腐蚀凹坑的深度、所述腐蚀凹坑的宽度、或所述腐蚀凹坑的容积中的一个或更多个确定。
18.根据权利要求15所述的系统，其中，所述分析控制器还配置成确定所述腐蚀凹坑中的两个或更多个腐蚀凹坑之间的距离，其中，所述分析控制器配置成基于所述腐蚀凹坑的多维特性且基于所确定的所述距离，确定所述一个或更多个应力。
19.根据权利要求15所述的系统，其中，所述设备的一个或更多个运行特性包括所述设备的节流设置、所述设备的马力输出、所述设备的温度、所述设备所暴露于的环境温度、所述设备所暴露于的湿度、或所述设备所行进经过的路线。
20.根据权利要求15所述的系统，其中，所述分析控制器配置成通过确定在所述腐蚀凹坑中的两个或更多个腐蚀凹坑在所述设备中彼此更接近的方位上比在所述腐蚀凹坑中的两个或更多个其它凹坑在所述设备中更远离的方位上更大的所述设备上的应力，从而确定所述一个或更多个应力。
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