CN109642471B - 涡轮控制装置预测 - Google Patents

Abstract

为涡轮发动机提供磨损相关的预测和诊断包括，在操作涡轮控制装置时，随时间循环地追踪总的装置行程距离：基于与监测涡轮控制装置的位移传感器关联的装置位置数据选择性识别实际的装置运动；以及，为总的装置行程距离累积对应于所识别的实际的装置运动的增量装置行程距离。

Description

涡轮控制装置预测

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年6月28日提交的美国专利申请No.15/195,373的优先权，该申请的全部内容通过引用合并在本文中。

技术领域

本说明书大体涉及用于电气促动的涡轮控制装置的磨损相关的预测。

技术背景

诸如燃料控制阀和可变叶片促动器的涡轮控制装置包括许多部件，所述部件随时间经受磨坏失效模式。例如，各种密封、轴承、齿轮、导杆和其他部件能够累积承受小但是显著的磨损损坏，该磨损损坏与装置的使用以及过程和环境状况成正比。这些部件的不能预料的磨坏能够具有高度的破坏性。例如，密封磨坏（在涡轮燃料控制阀上常见的现场问题）通常导致阀泄漏，且最终导致昂贵的计划外运行中断。另外，齿轮组或导杆的磨坏可以阻止阀按照需求正确打开或闭合，这可导致不安全的操作。因此，期望检测磨坏和预报在各种控制装置部件（例如，阀密封）中剩下的寿命量的能力。

发明内容

第一方面包括通信地联接到涡轮控制装置和涡轮发动机控制单元（ECU）的驱动器。驱动器包括存储器、处理器和指令，指令存储在存储器中，且当通过处理器执行时可操作以使驱动器执行包括如下的操作：循环地操作涡轮控制装置：从涡轮ECU接收需求信号；并且，基于需求信号，确定期望位置以及将所述期望位置传输至涡轮控制装置。操作还包括，在涡轮控制装置的操作期间，循环地随时间追踪总的装置行程距离：基于与监测涡轮控制装置的位移传感器关联的装置位置数据选择性识别实际的装置运动；并且，为总的装置行程距离累积对应于所识别的实际的装置运动的增量装置行程距离。

第二方面包括用于为涡轮发动机提供磨损相关的预测和诊断的计算机实施的方法。该方法使用一个或多个处理器执行以执行操作，所述操作包括：循环地操作涡轮控制装置：从涡轮发动机控制单元（ECU）接收需求信号；并且，基于需求信号，确定期望位置以及将所述期望位置传输至涡轮控制装置。所述操作还包括，在涡轮控制装置的操作期间，循环地随时间追踪总的装置行程距离：基于与监测涡轮控制装置的位移传感器关联的装置位置数据选择性识别实际的装置运动；并且，为所述总的装置行程距离累积对应于所识别的实际的装置运动的增量装置行程距离。

第三方面包括一种非瞬态计算机可读存储媒介，其联接到一个或多个处理器且具有存储在其上的指令，所述指令在通过所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器执行用于为涡轮发动机提供磨损相关的预测和诊断的操作。所述操作包括循环地操作涡轮控制装置：从涡轮发动机控制单元（ECU）接收需求信号；并且，基于需求信号，确定期望位置以及将所述期望位置传输至涡轮控制装置。所述操作还包括，在涡轮控制装置的操作期间，循环地随时间追踪总的装置行程距离：基于与监测涡轮控制装置的位移传感器关联的装置位置数据选择性识别实际的装置运动；并且，为所述总的装置行程距离累积对应于所识别的实际的装置运动的增量装置行程距离。

在上述方面中的一个或多个中，涡轮控制装置包括涡轮燃料控制阀和可变叶片促动器中的至少一个。

在上述方面中的一个或多个中，追踪总的装置行程距离还包括对从位移传感器接收的装置位置信号滤波。在一些示例中，识别实际的装置运动包括：比较装置位置数据与装置运动窗口；以及，确定装置位置超出装置运动窗口。在一些示例中，装置运动窗口包括基于涡轮控制装置的物理特征的预定阈值。在一些示例中，物理特征与涡轮控制装置的密封、齿轮、轴承和导杆中的至少一个关联。在一些示例中，装置运动窗口包括两个相反的阈值。在一些示例中，追踪总的装置行程距离还包括：响应于识别实际的装置运动，基于增量装置行程距离调整装置运动窗口。在一些示例中，追踪总的装置行程距离还包括：计算作为装置位置数据与装置运动窗口之间的绝对值的增量装置行程距离。

在上述方面中的一个或多个中，所述操作还包括比较总的装置行程距离与预期行程能力，以确定涡轮控制装置的磨损状态。在一些示例中，确定涡轮控制装置的磨损状态还包括基于如下中的至少一个调整预期行程能力：环境温度状况、燃料温度状况、燃料压力状况、促动器负载状况和润滑有效性。

在上述方面中的一个或多个中，所述操作还包括自动地更改用于基于总的装置行程距离确定期望装置位置的参数。

在附图和下文的描述中陈述在该说明书中描述的本主题的一个或多个实施例的细节。从说明书、附图以及权利要求，本主题的其他特征、方案和优势将变得显而易见。

附图描述

图1是涡轮发动机的半部侧横截面视图。

图2是服务于图1的涡轮发动机的燃料系统和可变叶片促动器的平面视图。

图3是图2的燃料系统的可变叶片促动器和燃料控制阀的平面视图。

图4是绘制随时间的滤波和未滤波的阀位置信号连同阀运动窗口的曲线图。

图5是示出用于确定总的阀行程的技术的功能图。

图6是示出用于确定总的阀行程的过程的流程图。

图7是绘制在第一时间期间的阀位置和累积总的阀行程的一系列曲线图。

图8是绘制在第二时间期间的阀位置和累积总的阀行程的一系列曲线图。

图9是示出用于操作燃料控制阀的过程的流程图。

具体实施方式

本公开的各种实施例涉及用于诸如燃料控制阀和可变叶片促动器的涡轮控制装置的诊断和预测技术。尤其，这些实施例预期通过精确地预报和检测在涡轮控制装置的各种部件（例如，密封、马达、传动系、齿轮组、轴承和导杆）上的磨损来解决问题。增加用于高磨损系统部件的磨损检测的精度能够通过防止计划外运行中断而节约时间和金钱，同时还确保操作效率、生产率和安全。本文中所述的某些实施例可以通过追踪作为实际的装置运动（例如，“实际的阀运动”或“实际促动器运动”）的累积的随时间的控制装置的总行程距离来解决这些问题和实现这些优势。实际的装置运动对应于所检测的其中很可能发生特定部件（例如，阀密封）的磨损的装置的行程距离，排除所检测的不太可能反映实质磨损的装置行程（例如，所检测的可以归因于传感器噪声和/或在系统中的固有柔性（compliance）的运动）。总行程距离能够与对应于特定部件的预期行程能力相比较，以确定其当前磨损状态，且预报未来磨坏失效。

图1描绘了可以在其内实施本公开的各种实施例的示例涡轮发动机10。涡轮发动机10是燃气涡轮机，其例如可用于为喷气式飞机提供动力。然而，应当理解，在本公开中描述的概念不受限于此，且能够合并在各种其他类型的燃气涡轮发动机（例如，涡轮风扇、涡轮螺桨、涡轮轴或工业/船用发动机）和/或蒸汽涡轮机的设计中。如图所示，涡轮发动机10大体有助于连续的轴向气体流。也就是说，气体大体沿由图1中的箭头指示的轴向下游方向流动通过发动机10。涡轮发动机10包括进气口12，其接收环境空气14且将环境空气引导到压缩器16。环境空气14被抽吸通过压缩器16的多个级。在该示例中，压缩器16是可变叶片轴流压缩器，其包括用于控制一组或多组可变叶片（例如，可调整通过多个角位置的定子叶片和/或进口导流叶片）的角位置的促动器150。可变叶片用于将空气14到转子翼的级上的入射角修正到在相对低的压力比和转子速度下没有流动分离、停转或喘振的可容忍的点。因此，通过促动器150操作的可变叶片确保压缩器16将在其整个速度范围上有效地操作。促动器150及其关联的（多个）控制器可以合并在下文中描述的各种磨损相关的诊断和预测技术。

离开压缩器16的高压空气18被引入到燃烧器20。在特定情形中，燃烧器20是环绕发动机的主轴22的环形燃烧器，或者关于轴径向朝外定位的罐式燃烧器。在该示例中，燃烧器20包括燃烧护罩24、多个燃料喷射器26和燃烧器拱顶28。燃料喷射器26接收由燃料系统100提供的液体烃燃料。燃料系统100可以合并在下文中描述的各种磨损相关的诊断和预测技术。在燃烧器20处，高压空气18与燃料混合，且被点燃以产生加热的燃烧产物32。燃烧产物32传递通过涡轮机34的多个级。涡轮机34从高压、高温的燃烧产物32提取能量。通过涡轮机34从燃烧产物32提取的能量驱动压缩器16，压缩器16通过主轴22联接到涡轮机。在该示例中，离开涡轮机34的排气36通过排出喷嘴38加速进入大气，以提供推力或推进动力。在其他实施中，通过涡轮机在主轴上生成的扭矩可以被传递至发电机或变速箱，以发电或者生成机械动力。

在对涡轮发动机10的前述描述中，设备的各种零件，诸如管道、阀、泵、紧固件、配合件等，已经被省略以简化描述。然而，本领域技术人员将认识到，能够根据期望采用这种传统的设备。本领域技术人员将进一步理解，所述各种部件被引述以作为用于本文目的的例示，且不限制本公开的范围。

接下来参考图2，燃料系统100设计为基于由涡轮发动机控制单元40产生的燃料需求信号提供受控的或“计量的”燃料流至涡轮发动机10。如图所示，燃料系统100包括燃料源102和涡轮机燃料控制阀200。燃料控制阀200流体联接到涡轮发动机10（例如，经由一个或多个流体导管），且通信地联接到发动机控制单元（ECU）40（例如，经由一个或多个有线或无线通信链路）。如上文所述，涡轮发动机10可操作以使用由燃料源102提供的燃料以生成机械动力。燃料源102可包括大的存储罐、多个更小的压力容器（例如，压缩汽缸）和/或流体输送导管（例如，从蒸汽发生器引出的气体管道或导管）。由燃料源102提供的燃料流104可包括适用于被涡轮发动机10消耗的任何等级或品质的气相或液相流体（例如，从蒸汽至甲烷至填埋气至煤气的气体燃料）。在一些示例中，诸如在下文中参考图3描述地，燃料控制阀200包括从属于促动器组件的阀本体和用于调节从燃料源102提供的燃料流104的驱动器，使得涡轮发动机10接收适用于提供所需要的动力输出的计量的气态燃料流104’。ECU 40将信号106、42发送到燃料控制阀200和涡轮发动机10以及从燃料控制阀200和涡轮发动机10接收信号106、42，以确保涡轮发动机10在使用期间的正确操作。作为一个特定示例，燃料控制阀200可以设计为从ECU 40接收燃料需求信号106。燃料需求信号106可以对应于涡轮发动机10所需要的燃料的物理质量流动速率。如下文中描述地，燃料控制阀200合并反馈传感器，该反馈传感器提供阀位置数据，该阀位置数据用于调制阀打开，以产生燃料104’的物理质量流动速率。该同一位置数据能够用于为阀本体的各种部件执行磨损相关的预测和诊断。

通过ECU 40以类似方式控制叶片促动器150的操作。也就是说，基于涡轮发动机10的期望的动力输出，ECU 40发送控制和反馈信号152至叶片促动器150以及从叶片促动器150接收控制和反馈信号152。因此，例如，叶片促动器150可以设计为从ECU40接收对应于涡轮发动机10所需要的高压空气18的物理质量流动速率的空气需求信号152，且随后调整压缩器16的定子或叶片以满足需求。再次，与燃料控制阀200类似，叶片促动器150合并反馈传感器，该反馈传感器提供可用于调制叶片角度以及为叶片促动器150的各种部件执行磨损相关的预测和诊断的双重目的的位置数据。

如上文所述和在图3中示出地，燃料控制阀200包括阀本体202、促动器204和电子定位系统（在本文中称为“驱动器”）206。阀本体202包括框架208，其限定容纳阀元件（未示出）的内部空腔。框架208包括提供为在面朝外的凸缘中终止的管状本体的进口管道210和出口管道212。进口管道210可联接至从燃料源102（直接或间接地）引出的上游管道。出口管道212可联接至（直接或间接地）通往涡轮发动机10的下游管道。进口管道210和出口管道212彼此对准，使得其中心内孔相交以提供通过框架208的流动路径。阀元件沿流动路径置放，且可在框架208内运动以通过更改流动路径的有效大小（“阀面积”）来调节传递通过其的燃料流104。阀元件收缩阀面积的运动将降低燃料的质量流动速率，且打开阀面积的运动将增加燃料质量流动速率。在该示例中，提供具有细长计量插塞形式的阀元件，其被安装在柄轴上，以线性运动通过框架208的内部。出于该讨论的目的，且给定燃料控制阀200的所示定向，朝上的平移对应于朝打开位置的运动，且朝下的平移对应于朝闭合位置的运动。注意到，还预见其他配置和组件，例如，旋转的蝶阀或者球阀。

促动器204充当定位器，其用于将阀杆且因此将阀元件驱动至阀框架208内的规定位置。在该示例中，促动器204是机电组件，其包括马达214（即，无刷DC马达）、变速箱216、包含驱动轴（未示出）的管状外壳218、和密封壳体220。在使用期间，马达214提供扭矩至变速箱216，其将扭矩转换成驱动轴通过管状外壳218的线性运动。驱动轴延伸通过管状外壳218，且联接至承载阀元件的柄。在密封壳体220中包含与驱动轴以抑制流体泄漏的动态环形密封和轴承（未示出）。

在该示例中，马达214包括集成控制器和主位移传感器215（示意性示出）。可以在不同实施中以各种形式（例如，解析器或线性可变差动变压器（LVDT））提供主位移传感器215。促动器204还包括直接响应于驱动轴的线性运动的次位移传感器222。该次位移传感器可以被用于检测通过马达214的失稳过程控制和/或驱动器206的故障，并且还用于确定马达的集成主位移传感器215正确地操作。此外，在一些示例中，主位移传感器215可以提供用于控制阀元件的运动的位置反馈，而次位移传感器222可以提供用于执行磨损相关的预测和诊断技术的位置数据。举例来说，次位移传感器222可以配置为具有相比主位移传感器215更低的频宽。因此，次位移传感器222可以更不适用于实现阀元件的闭环控制，而是更适用于识别实际的阀运动，因为其反馈信号能够被更强有力地滤波。

驱动器206通信地联接到促动器204。合并在驱动器206内的电路可包括一个或多个处理器（例如，微处理器），所述处理器配置成执行在一个或多个存储装置上存储的计算机可读指令。指令当被处理器执行时使驱动器执行各种控制操作。在一些示例中，在使用期间，驱动器206确定和传输阀需求信号224，其被促动器204接收和执行以更改阀元件在阀本体202的框架208内的位置，如上所述。驱动器206基于从ECU接收的燃料需求信号42（参见图2）得到阀需求信号224。也就是说，驱动器206配置（例如，适当地配备和编程）成确定阀元件的位置，该位置对应于物理上实现由燃料需求信号42指示的质量流动速率所需要的阀面积。驱动器206还从促动器204接收阀位置信号226，其合并来自主和/或次位移传感器215,222的数据。注意到，在一些其他示例中，驱动器206可以与促动器204完全集成，使得驱动器206直接操作促动器204的马达214，且从位移传感器215,222直接接收数据。

图3还示出叶片促动器150，其可以通过与阀促动器204相同或者不同的驱动器控制。此处，叶片促动器150示出为通信地联接到驱动器206。然而，注意到，该配置，虽然在某些实施例中是合适的，但是仅仅出于讨论的方便示出为如此，且不意图以任何方式进行限制。与阀促动器204类似，叶片促动器150包括具有集成控制器和位移传感器156的马达154、变速箱158和包含驱动轴162的管状外壳160。驱动轴162的远端包括联接器164，其可附接至联动装置（未示出），所述联动装置连接至压缩器16的可变叶片。类似于阀促动器204，叶片促动器150包括各种密封、齿轮、导杆和随时间经受磨坏的其他部件。在使用期间，驱动器206基于从ECU（参见图2）接收的空气流需求信号152得到叶片需求信号166，且将需求信号通信至叶片促动器150用于执行。驱动器206还从促动器150接收合并来自位移传感器156的数据的叶片位置信号168。叶片位置信号168能够用作反馈，该反馈用于叶片促动器的闭环控制，以及用于识别实际的促动器运动。

图4-9和关联讨论例示用于选择性识别“实际的装置运动”的某些技术。如上所述，“实际的装置运动”，我们指的是所检测的在其中很可能发生特定系统部件的磨损的装置的行程距离（或位移）。尤其，该实际的阀运动排除了所检测的不太可能反映磨损的位移。所检测的可以不被识别为实际的阀运动的位移的若干非限制示例包括：(1)从位移传感器接收的信号中的噪声；以及(2)所检测的对应于系统中的固有柔性（即，贯穿传动系的不影响所关心的特定部件的弹性屈曲）的位移。注意到，在图4-9的背景中提供的示例对应于涉及燃料控制阀（例如，控制阀200）的实施例，另外应当理解，在下文中讨论的关联的磨损相关的预测和诊断技术同样适用于涉及叶片促动器（例如，叶片促动器150）以及其他合适的涡轮控制装置的实施例。因此，在如下控制阀讨论中陈述的某些术语，诸如“实际的阀运动”和“总的阀行程”应当被认为与“实际的装置运动”和“总的装置行程”同义。

图4提供曲线图400，其表征了未滤波的阀位置线402和滤波的阀位置线404针对位置刻度406和时间刻度408的相应曲线。未滤波的位置线402对应于从监测控制阀的位移传感器（例如，位移传感器215,222）接收的原始数据；以及，滤波的位置线404对应于在一个或多个数据处理操作之后的相同信号。注意到，位置刻度406的值线性发展以模仿上述阀元件的平移运动，其中，增加的位置值对应于朝打开阀位置的运动，且降低的位置值对应于朝闭合的阀位置的运动。在该示例中，曲线图400的下面的数据对应于其中控制阀元件不故意地运动到不同位置设置点的时间间隔。另外，如从曲线图400的视觉检查显而易见地，未滤波的位置线402和滤波的位置信号线404两者都随时间运动。在位置线402,404中的运动与在反馈信号中的调制或噪声有联系，因为促动器控制基于需求和反馈信号，驱动操纵阀元件的促动器传动系的运动以控制涡轮机。在从位移传感器接收的数据中也存在噪声。如通过位置线402,404的比较所展示地，使用滤波技术能够移除某些量的噪声，其可以针对在高频响应装置（例如，高性能涡轮控制阀和叶片促动器）中处理信号而有针对性地调谐。然而，在装置的反应时间接近位移传感器的反应时间的实施例中（例如，在涡轮发动机控制背景中），传统的噪声滤波自己通常不足以追踪实际的装置运动。

除了位置线402,404以外，曲线图400还包括通过上阈值410和下阈值412定界的阀运动窗口407。注意到，在该讨论中术语“上”和“下”仅仅用于与线性位置刻度406一致的目的。阀运动窗口407代表不导致所监测的系统部件的显著磨损的传动系或密封系统中的固有柔性。例如，在与促动器驱动轴相互作用的密封的背景中，运动窗口407的跨度对应于可以通过位移传感器检测的运动，但是由于密封的屈曲或柔性，这不导致在密封与轴之间的滑动接触。在一些示例中，上和下阈值410,412可以在不同的实施例之间改变。举例来说，可以基于对于某些阀配置来说是独特的若干不同因素（诸如温度、压力、负载等）确定这些阈值。此外，阈值可以随着阀位置或负载而变化。某些因素（诸如材料、涂层、结构等）对于被评估的部件的类型来说也可以是独特的。因此，例如，用于阀密封的评估的阈值可以与用于螺钉、轴承、或齿轮的评估的那些阈值不同。在一些示例中，基于经验测试数据确定上和下阈值410,412。如在下文中讨论地，用于识别实际的阀运动的技术可包括确定滤波的位置线404何时运动超出运动窗口407的阈值。

接下来转向图5，用于追踪随时间的总的阀行程距离的功能图500包括识别实际的阀运动的过程502和响应于通过过程502的识别而累积阀行程距离的过程504。如上所述，过程502通过监测阀位置信号506以及确定其何时延伸超出阀运动窗口而识别实际的阀运动。在一些示例中，阀位置信号可以是至过程502的唯一可变输入。然而，在其他实施例中，可以提供额外的可变输入。过程502特征在于参数508-512。参数508对应于阀频宽（阀操作所处的可达到的频率响应速率）。阀频宽参数能够用于调整对阀位置信号执行的滤波步骤。在一些示例中，更高的阀频宽指示更不有力的低通噪声滤波，因为阀的反应时间更紧密地接近位置信号的反应时间。参数510对应于过程502的执行速率。执行速率可以在特定阀部件的生命周期期间保持恒定，或者随时间变化。例如，随着部件接近预报的磨坏失效点，执行速率可以增加。作为另一示例，执行速率可以基于涡轮的操作状况而改变（例如，在峰值负载处，执行速率更高）。参数512对应于阀运动窗口的各个方面-例如，上和下阈值（其可以被表示为绝对值或者百分比）。如上所述，过程504基于通过过程502识别的实际的阀运动而累积阀行程距离。如在下文中讨论地，用于累积阀行程距离的技术可包括计算作为在阀位置信号与阀运动窗口的最接近阈值之间的绝对值差的增量阀行程距离。

图6示出根据本公开的一个或多个实施例的用于确定总的阀行程的示例过程600。能够例如结合涡轮发动机10的一个或多个计算部件（诸如燃料控制阀200的驱动器206）来实施过程600。然而，还考虑其他实施例。举例来说，还可通过ECU40或通过位于远离涡轮发动机处但是通信地联接到其的计算系统执行过程600的各个步骤。此外，过程600的步骤不需要任何特定次序来实现期望结果。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，其他步骤可以被增加至过程600，或者某些步骤可以从过程600消除。

根据过程600，接收位置信号（602）。例如，可以从安装和配置（例如，设置有合适的硬件和软件）成监测燃料控制阀的传动系的位移传感器接收位置信号。在一些示例中，位移传感器可与促动器的齿轮组或马达集成，从而调整阀元件以实现期望的阀面积和对应的流动速率和/或压力。在一些示例中，位移传感器可以安装和配置成监测促动器的驱动轴。在接收时对位置信号滤波（604）。在一些示例中，基于提供位置信号的位移传感器，选择或参数化对位置信号执行的滤波过程。在一些示例中，特定滤波技术基于控制阀的频宽。举例来说，如果使用低通噪声滤波器，可以基于阀频宽选择截止频率。

滤波的位置信号与阀运动窗口比较（606），以确定位置信号是否已经超过打开（OPEN）阈值。如上所述，阀运动窗口代表不导致监测的系统部件的显著磨损的传动系中的固有柔性。打开阈值对应于窗口沿着增加阀面积的阀运动的方向（在图2中示出的燃料控制阀200的示例中朝上）的第一边界。阀运动窗口还包括对应于沿着降低阀面积的阀运动的方向（在图2的示例中朝下）的第二边界的闭合（CLOSED）阈值。如果滤波的位置信号还未超过打开阈值，则其与闭合阈值比较（608）。如果滤波的位置信号还未超过打开或闭合阈值中的任一个，那么过程600返回到接收（602）位置信号的初始步骤。相反，如果打开或闭合阈值中的任一个已经被滤波的位置信号超过，那么量化（610a、610b）实际的阀运动。在一些示例中，量化实际的阀运动包括确定在位置信号与最接近阈值之间的绝对值差异。举例来说，在线性燃料控制阀（例如，控制阀200）的背景中，如果打开阈值设置在52%，且滤波的位置信号表示阀运动至52.5%，那么量化的实际的阀运动将是0.5%。

量化的实际的阀运动与（例如，通过过程600的循环周期）随时间追踪的总的阀行程值累积（612a、612b）。尤其，在该示例中，累积的实际的阀运动考虑沿打开或闭合方向的阀行程。当然，其他实施例可以涉及用于基于被监测磨损的阀和/或部件的配置累积实际的阀运动的不同技术。举例来说，相比沿相反方向的行程，在累积中可以更侧重地加权单向的阀行程，和/或单向的行程可以被完全忽视。在返回至接收（602）位置信号的初始步骤之前，针对基于量化的实际的阀运动的未来周期，调整（614a、614b）阀运动窗口阈值（即，打开和闭合阈值）。在一些示例中，调整这些阈值包括基于实际的阀运动更改值。举例来说，如果识别沿打开方向的实际的阀运动，则阀运动窗口阈值能够通过量化的量调整，且沿对应方向。回到涉及线性阀且量化的实际的阀运动沿打开方向是0.5%的在先示例，两个阈值都将朝上运动0.5%以跟随位置信号（参见图8）。

图7和图8提供例示图6的过程600的各种曲线图。曲线图700和800包括所接收的未滤波的位置信号702,802的图。曲线图704和804包括滤波的位置信号706,806和阀运动窗口708,808的图，阀运动窗口708,808表征打开阈值710,810和相反的闭合阈值712,812。曲线图714和814包括累积的总的阀行程716,816的图。在图7的示例中，滤波的位置信号706不延伸超出阀运动窗口708。因此，累积的阀行程716和阀运动窗口708保持不变。另一方面，图8示出滤波的位置信号806，其重复延伸超出阀运动窗口808，这导致累积的阀行程816稳定地增加。尤其，如在曲线图804中所示，如在过程600的步骤614a、614b中提供地，在每一个周期处调整阀运动窗口808以跟随滤波的位置信号806。

图9示出根据本公开的一个或多个实施例的用于操作燃料控制阀的示例过程900。能够例如结合涡轮发动机10的一个或多个计算部件（诸如燃料控制阀200的驱动器206）来实施过程900。然而，还考虑其他实施例。根据过程900，接收（902）燃料需求信号，且确定（904）期望的阀位置，以便满足燃料需求。在涡轮发动机启动时，该燃料计量子过程可以随时间循环地发生。当根据燃料计量子过程操作燃料控制阀时，例如通过实施上文中参考图6-8所述的过程来追踪（906）总的阀行程距离。基于总的阀行程距离确定（908）特定阀部件的磨损状态。在一些示例中，确定磨损状态包括比较总的阀行程距离与部件的预期行程能力。预期行程能力可以提供为对应于与一个或多个特定磨损状况关联的阀行程距离的一个或多个预定值。举例来说，预期行程能力可包括针对阀行程距离的阈值（或一系列值）（在该阀行程距离处，推荐阀部件翻修）和/或在其处阀部件很可能因为磨损而失效或经历显著的性能退化（例如，通过磨损的密封的泄漏、在齿轮组中的打滑、和/或由于磨损的齿轮组带来的后冲）的阈值。在一些示例中，磨损状态确定还可以包括考虑（例如，通过调整预期行程能力）贡献于磨损速率的其他次级因素，诸如升高的环境温度或燃料温度和燃料压力，或者由于时间和环境温度的组合导致的润滑系统的逐渐退化。

合并在预期行程能力中的行程距离值可以来源于机械磨损测试，其可以被针对性地调谐以获得用于特定阀配置和特定部件的寿命周期数据（与上文中讨论的阀运动窗口阈值类似）。在一些示例中，如上文所述，可以按照阀部件的当前状态确定磨损状态。此外，在一些示例中，可以按照阀部件的未来状态确定磨损状态。举例来说，磨损状态可包括预报的用于翻修和/或磨坏的未来日期。能够通过考虑阀的当前磨损状态和关于控制阀操作的一个或多个历史趋势来确定这种预报。举例来说，阀需求信号和/或阀位置信号的历史分析能够用于预报阀部件的未来磨损。磨损状态，不管是当前的或者预报的，能够用于为操作员提供警告，和/或更改（910）用于将燃料需求信号转换成期望阀位置的阀位置算法。在一些示例中，算法的一个或多个参数可以响应于所确定的磨损状态自动改变。举例来说，随着阀部件接近翻修或磨坏状态，阀定位算法可以被更改以降低磨损发生的速率。

第一方案提供一种通信地联接到涡轮控制装置和涡轮发动机控制单元（ECU）的驱动器，所述驱动器包括存储器、处理器和指令，所述指令被存储在所述存储器中，且当通过所述处理器执行时可以操作以使所述驱动器执行包括如下的操作：循环地操作所述涡轮控制装置：从所述涡轮ECU接收需求信号；并且，基于所述需求信号，确定期望位置并将所述期望位置传输至所述涡轮控制装置；以及，在所述涡轮控制装置的操作期间，循环地随时间追踪总的装置行程距离：选择性识别实际的装置运动；以及，为所述总的装置行程距离累积对应于所识别的实际的装置运动的增量装置行程距离。

第二方案提供根据第一方案所述的驱动器，其中，所述涡轮控制装置包括涡轮燃料控制阀和可变叶片促动器中的至少一个。

第三方案提供根据第一方案或第二方案所述的驱动器，其中，选择性识别实际的装置运动包括接收装置位置信号，所述装置位置信号包括来自监测所述涡轮控制装置的位移传感器的装置位置数据；以及其中，追踪所述总的装置行程距离还包括对所述装置位置滤波。

第四方案提供根据第三方案所述的驱动器，其中，识别实际的装置运动包括：比较所述装置位置数据与装置运动窗口；以及，确定所述装置位置超出所述装置运动窗口。

第五方案提供根据第四方案所述的驱动器，其中，所述装置运动窗口包括基于所述涡轮控制装置的物理特征的预定阈值。

第六方案提供根据第五方案所述的驱动器，其中，所述物理特征与所述涡轮控制装置的密封、齿轮、轴承和导杆中的至少一个关联。

第七方案提供根据第四至第六方案中的任一项所述的驱动器，其中，所述装置运动窗口包括两个相反的阈值。

第八方案提供根据第四至第七方案中的任一项所述的驱动器，其中，追踪所述总的装置行程距离还包括：响应于识别实际的装置运动，基于所述增量装置行程距离调整所述装置运动窗口。

第九方案提供根据第四至第八方案中的任一项所述的驱动器，其中，追踪所述总的装置行程距离还包括：计算作为所述装置位置数据与所述装置运动窗口之间的绝对值的增量装置行程距离。

第十方案提供根据第一至第九方案中的任一项所述的驱动器，其中，所述操作还包括比较所述总的装置行程距离与预期行程能力，以确定所述涡轮控制装置的磨损状态。

第十一方案提供根据第十方案所述的驱动器，其中，确定所述涡轮控制装置的磨损状态还包括基于如下中的至少一个调整所述预期行程能力：环境温度状况、燃料温度状况、燃料压力状况、促动器负载状况和润滑有效性。

第十二方案提供根据第一至第十一方案中的任一项所述的驱动器，其中，所述操作还包括自动地更改用于基于所述总的装置行程距离确定期望装置位置的参数。

第十三方案提供用于为涡轮发动机提供磨损相关的预测和诊断的计算机实施的方法，方法使用一个或多个处理器执行且包括：循环地操作涡轮控制装置：从涡轮发动机控制单元（ECU）接收需求信号；并且，基于所述需求信号，确定期望位置并将所述期望位置传输至所述涡轮控制装置；以及，在所述涡轮控制装置的操作期间，循环地随时间追踪总的装置行程距离：选择性识别实际的装置运动；并且，为所述总的装置行程距离累积对应于所识别的实际的装置运动的增量装置行程距离。

第十四方案提供根据第十三方案所述的方法，其中，所述涡轮控制装置包括涡轮燃料控制阀和可变叶片促动器中的至少一个。

第十五方案提供根据第十三方案或第十四方案所述的方法，其中，选择性识别实际的装置运动包括接收装置位置信号，所述装置位置信号包括来自监测所述涡轮控制装置的位移传感器的装置位置数据；以及其中，识别实际的装置运动包括：对所述装置位置信号滤波；比较所述滤波的装置位置数据与装置运动窗口，所述装置运动窗口包括基于所述涡轮控制装置的物理特征的预定阈值；以及确定所述装置位置超出所述装置运动窗口。

第十六方案提供根据第十五方案所述的方法，其中，所述物理特征与所述涡轮控制装置的密封、齿轮、轴承和导杆中的至少一个关联；以及其中，所述装置运动窗口包括两个相反的阈值。

第十七方案提供根据第十五方案或第十六方案所述的方法，其中，追踪所述总的装置行程距离还包括：响应于识别实际的装置运动，基于所述增量装置行程距离调整所述装置运动窗口；以及计算作为所述装置位置数据与所述装置运动窗口之间的绝对值的增量装置行程距离。

第十八方案提供根据第十三至第十七方案中的任一项所述的方法，还包括：比较所述总的装置行程距离与预期行程能力，以确定所述涡轮控制装置的磨损状态。

第十九方案提供根据第十三至第十八方案中的任一项所述的方法，还包括：自动地更改用于基于所述总的装置行程距离确定期望装置位置的参数。

第二十方案提供一种非瞬态计算机可读存储媒介，其联接到一个或多个处理器且具有存储在其上的指令，所述指令在通过所述一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器执行用于为涡轮发动机提供磨损相关的预测和诊断的操作，所述操作包括：循环地操作涡轮控制装置：从涡轮发动机控制单元（ECU）接收需求信号；并且，基于所述需求信号，确定期望位置以及将所述期望位置传输至所述涡轮控制装置；以及，在所述涡轮控制装置的操作期间，循环地随时间追踪总的装置行程距离：选择性识别实际的装置运动；并且，为所述总的装置行程距离累积对应于所识别的实际的装置运动的增量装置行程距离。

第二十一方案提供根据第二十方案所述的计算机可读存储媒介，其中，所述涡轮控制装置包括涡轮燃料控制阀和可变叶片促动器中的至少一个。

第二十二方案提供根据第二十方案或第二十一方案所述的计算机可读存储媒介，其中，选择性识别实际的装置运动包括接收装置位置信号，所述装置位置信号包括来自监测所述涡轮控制装置的位移传感器的装置位置数据；以及其中识别实际的装置运动包括：对所述装置位置信号滤波；比较所述滤波的装置位置数据与装置运动窗口，所述装置运动窗口包括基于所述涡轮控制装置的物理特征的预定阈值；以及确定所述装置位置超出所述装置运动窗口。

第二十三方案提供根据第二十二方案所述的计算机可读存储媒介，其中，所述物理特征与所述涡轮控制装置的密封、齿轮、轴承和导杆中的至少一个关联；以及其中，所述装置运动窗口包括两个相反的阈值。

第二十四方案提供根据第二十二方案或二十三方案所述的计算机可读存储媒介，其中，追踪所述总的装置行程距离还包括：响应于识别实际的装置运动，基于所述增量装置行程距离调整所述装置运动窗口；以及计算作为所述装置位置数据与所述装置运动窗口之间的绝对值的增量装置行程距离。

第二十五方案提供根据第二十至二十四方案中的任一项所述的计算机可读存储媒介，其中，操作还包括：比较所述总的装置行程距离与预期行程能力，以确定所述涡轮控制装置的磨损状态。

第二十六方案提供根据第二十至二十四方案中的任一项所述的计算机可读存储媒介，其中，所述操作还包括：自动地更改用于基于所述总的装置行程距离确定期望装置位置的参数。

已经描述了本发明的多个实施例和方案。然而，将理解在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可做出不同修改。

Claims (20)

1.一种能通信地联接到涡轮控制装置和涡轮发动机控制单元的电子定位系统，所述电子定位系统包括存储器、处理器和指令，所述指令被存储在所述存储器中，且当通过所述处理器执行时可以操作以使所述电子定位系统执行包括如下的操作：

循环地操作所述涡轮控制装置：

从所述涡轮发动机控制单元接收需求信号；并且，

基于所述需求信号，确定期望位置以及将所述期望位置传输至所述涡轮控制装置；以及，

在所述涡轮控制装置的操作期间，循环地随时间追踪涡轮控制装置的部件的总行程距离：

选择性识别涡轮控制装置的部件的实际运动；并且，

将所识别的实际运动与所述部件的总行程距离累积。

2.根据权利要求1所述的电子定位系统，其中，所述涡轮控制装置包括涡轮燃料控制阀和可变叶片促动器中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的电子定位系统，其中，选择性识别部件的实际运动包括接收位置信号，所述位置信号包括来自监测所述涡轮控制装置的位移传感器的位置数据；以及

其中，追踪所述部件的总行程距离还包括对所述位置信号滤波。

4.根据权利要求3所述的电子定位系统，其中，识别部件的实际运动包括：

比较所述位置数据与运动窗口；以及，

确定所述位置超出所述运动窗口。

5.根据权利要求4所述的电子定位系统，其中，所述运动窗口包括基于所述涡轮控制装置的物理特征的预定阈值。

6.根据权利要求5所述的电子定位系统，其中，所述物理特征与所述涡轮控制装置的密封、齿轮、轴承和导杆中的至少一个关联。

7.根据权利要求4-6中的任一项所述的电子定位系统，其中，所述运动窗口包括两个相反的阈值。

8.根据权利要求4-6中的任一项所述的电子定位系统，其中，追踪所述部件的总行程距离还包括：

响应于识别部件的实际运动，基于所述部件的实际运动调整所述运动窗口。

9.根据权利要求4-6中的任一项所述的电子定位系统，其中，追踪所述部件的总行程距离还包括：

计算作为所述位置数据与所述运动窗口之间的绝对值的实际运动。

10.根据权利要求1-6中的任一项所述的电子定位系统，其中，所述处理器还配置成：比较所述部件的总行程距离与预期行程能力，以确定所述涡轮控制装置的磨损状态。

11.根据权利要求10所述的电子定位系统，其中，确定所述涡轮控制装置的磨损状态还包括基于如下中的至少一个调整所述预期行程能力：环境温度状况、燃料温度状况、燃料压力状况、促动器负载状况和润滑有效性。

12.根据权利要求1-6中的任一项所述的电子定位系统，其中，所述处理器还配置成：自动地更改用于基于所述部件的总行程距离确定期望位置的参数。

13.一种用于为涡轮发动机提供磨损相关的预测和诊断的计算机实施的方法，所述方法使用一个或多个处理器执行且包括：

循环地操作涡轮控制装置：

从涡轮发动机控制单元接收需求信号；并且，

基于所述需求信号，确定期望位置以及将所述期望位置传输至所述涡轮控制装置；以及，

在所述涡轮控制装置的操作期间，循环地随时间追踪所述涡轮控制装置的部件的总行程距离：

选择性识别所述涡轮控制装置的部件的实际运动；并且，

将所识别的实际运动与所述部件的总行程距离累积。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述涡轮控制装置包括涡轮燃料控制阀和可变叶片促动器中的至少一个。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，选择性识别部件的实际运动包括接收位置信号，所述装置信号包括来自监测所述涡轮控制装置的位移传感器的位置数据；以及

其中，识别部件的实际运动包括：

对所述位置信号滤波；

比较所滤波的位置数据与运动窗口，所述运动窗口包括基于所述涡轮控制装置的物理特征的预定阈值；以及

确定所述位置超出所述运动窗口。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述物理特征与所述涡轮控制装置的密封、齿轮、轴承和导杆中的至少一个关联；以及其中，所述运动窗口包括两个相反的阈值。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，追踪所述部件的总行程距离还包括：

响应于识别部件的实际运动，基于所述部件的实际运动调整所述运动窗口；以及

计算作为所述位置数据与所述运动窗口之间的绝对值的所述部件的实际运动。

18.根据权利要求13-16中的任一项所述的方法，还包括：比较所述部件的总行程距离与预期行程能力，以确定所述涡轮控制装置的磨损状态。

19.根据权利要求13-16中的任一项所述的方法，还包括：自动地更改用于基于所述部件的总行程距离确定期望位置的参数。

20.一种非瞬态计算机可读存储媒介，其联接到一个或多个处理器且具有存储在其上的指令，所述指令在通过所述一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器执行用于为涡轮发动机提供磨损相关的预测和诊断的操作，所述操作包括根据权利要求13-19中的任一项所述的方法。

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