DE102009003573A1 - System und Verfahren zur Echtzeit-Erkennung von Schaufelproblemen in Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken - Google Patents

System und Verfahren zur Echtzeit-Erkennung von Schaufelproblemen in Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken Download PDF

Info

Publication number
DE102009003573A1
DE102009003573A1 DE102009003573A DE102009003573A DE102009003573A1 DE 102009003573 A1 DE102009003573 A1 DE 102009003573A1 DE 102009003573 A DE102009003573 A DE 102009003573A DE 102009003573 A DE102009003573 A DE 102009003573A DE 102009003573 A1 DE102009003573 A1 DE 102009003573A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
failure mode
gas turbine
aircraft engine
pyrometer
blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102009003573A
Other languages
English (en)
Inventor
Vinay Jammu
Sudhanshu Rai
Srihari Balasubramanian
Mandar Kalidas Mason Chati
Omprakash Velagandula
Nirm Velumylum Nirmalan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE102009003573A1 publication Critical patent/DE102009003573A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/003Arrangements for testing or measuring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/02Arrangement of sensing elements
    • F01D17/08Arrangement of sensing elements responsive to condition of working-fluid, e.g. pressure
    • F01D17/085Arrangement of sensing elements responsive to condition of working-fluid, e.g. pressure to temperature
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines
    • G01M15/14Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/01Purpose of the control system
    • F05D2270/11Purpose of the control system to prolong engine life
    • F05D2270/112Purpose of the control system to prolong engine life by limiting temperatures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/70Type of control algorithm

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

Es werden ein Verfahren und System (10) implementiert, um Gasturbinenschaufelprobleme in Echtzeit zu erkennen und genauere Vorhersagemöglichkeiten als bekannte Techniken aufgrund der Einbeziehung Physik-basierender Korrektur- und Temperaturmodellierungsverfahren für die Heißgaspfadteile-Lebensdauer bereitzustellen. Das System und Verfahren (10) verwenden Pyrometerdaten (12, 24) und Betriebsdaten (14, 26), um Physik-basierende Korrekturen (18, 30) von Pyrometerdaten und Physik-basierende Schaufeltemperaturabschätzungen (20) und Ausfallsignaturen (32) zu erzeugen.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die Erfindung betrifft im Wesentlichen Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerke, und insbesondere ein Verfahren und ein System zum Erkennen von Schaufelproblemen in Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken in Echtzeit.
  • Gasturbinen arbeiten bei relativ hohen Temperaturen. Das Leistungsvermögen einer derartigen Maschine ist in hohem Maße durch die Fähigkeit des Materials beschränkt, aus welchem die Turbinenlaufschaufeln (manchmal hierin als Schaufeln bezeichnet) hergestellt sind, den thermischen Beanspruchungen zu widerstehen, welche sich bei derart hohen Betriebstemperaturen entwickeln. Das Problem kann insbesondere in industriellen Gasturbinen wegen der relativ großen Abmessung der Turbinenschaufeln erheblich sein.
  • Hohle konvektionsgekühlte Turbinenschaufeln werden häufig verwendet, um höhere Betriebstemperaturen und einen gesteigerten Maschinenwirkungsgrad ohne Risiko eines Schaufelausfalls zu ermöglichen. Derartige Schaufeln haben im Wesentlichen interne Verbindungswege, welche Strömungskanäle bereitstellen, um eine effiziente Kühlung zu ermöglichen, wobei alle Abschnitte der Schaufeln auf relativ gleichmäßigen Temperaturen gehalten werden können.
  • Wärmebarrierenbeschichtungen auf den Gasturbinenschaufeln schützen das Schaufelbasismaterial vor sehr hohen Temperatu ren, die die Schaufeln aufgrund des Hochtemperaturexpansionsgases in dem Heißgaspfad der Turbine erfahren. Die Schaufeln erfahren verschiedene Ausfälle, wie z. B. Abplatzrisse der Wärmebarrierenbeschichtung auf den Vorder- und Hinterkanten der Turbinenschaufel und Plattformrissbildung aufgrund der rauen Umgebung in dem Heißgaspfad der Turbine. Weitere unerwünschte Schaufelausfälle können ohne Einschränkung Kühlkanalblockierungen umfassen. Diese Ausfallmodi haben das Potential, eine ungeplante Wartung zu verursachen, wenn sie zu einem katastrophalen Ausfall, wie z. B. einem Schaufelbruch führen. Sie können auch einen erheblichen Schaden aufgrund des Verlustes von ausgefallenen Teilen bewirken, die nicht mehr reparierbar sind. Der sekundäre Schaden, und der Ertragsverlust aufgrund des Leistungsverlustes der Anlage können für die Energieversorgungsanlagenbetreiber erheblich sein.
  • Angesichts des Vorstehenden wäre es sowohl vorteilhaft als auch gewinnbringend, ein System und ein Verfahren zum Implementieren einer zuverlässigen Echtzeit-Erkennung von Schaufelproblemen von Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken bereitzustellen.
  • KURZBESCHREIBUNG
  • Kurz zusammengefasst ist gemäß einer Ausführungsform ein Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Ausfallmodus-Erkennungssystem dafür konfiguriert, Änderungen zwischen gemessenen relativen oder absoluten Schaufeltemperaturen und Bezugslinientemperaturen zu erkennen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Ausfallmodus-Erkennungssystem auf:
    ein erstes Pyrometer und wenigstens eine Einsatzort-Überwachungseinrichtung, die zusammen dafür konfiguriert sind, Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerks-Betriebsparameter zu erzeugen;
    ein erstes Modell-basierendes Filter, das dafür konfiguriert ist, Variationen in Pyrometersignalen auf der Basis von Variationen in den Betriebsparametern zu reduzieren und ein erstes korrigiertes Pyrometersignal daraus zu erzeugen;
    einen ersten Physik-basierenden Signalprozessor, der dafür konfiguriert ist, eine normierte Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Temperatursignatur als Antwort auf das korrigierte Pyrometersignal zu erzeugen;
    eine Schaufelausfallmodus-Signaturdatenbank; und
    einen ersten Komparator, der dafür konfiguriert ist, die normierte Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Temperatursignatur mit Schaufelausfallmodus-Signaturdaten in der Datenbank zu vergleichen, um einen einer ausgefallen Schaufel zugeordneten Ausfallmodus zu identifizieren.
  • Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform weist ein Verfahren zum Erkennen des Schaufelausfallmodus von Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken die Schritte auf:
    Überwachen der Betriebsparamenter von Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken in Echtzeit mittels eines Pyrometers und wenigstens einer Einsatzort-Überwachungseinrichtung;
    Filtern von Pyrometersignalen auf der Basis von Variationen in den Betriebsparametern und Erzeugen eines korrigierten Pyrometersignals daraus;
    Erzeugen einer normierten Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Temperatursignatur in Antwort auf das korrigierte Pyrometersignal; und
    Offline-Erzeugen einer Schaufelausfallmodus-Signaturdatenbank; und
    Vergleichen der normierten Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Temperatursignatur mit Schaufelausfallmodus-Signaturdaten in der Datenbank, um einen einer ausgefallenen Schaufel zugeordneten Ausfallmodus zu identifizieren.
  • ZEICHNUNGEN
  • Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich, wenn die nachstehende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile durchgängig durch die Zeichnungen bezeichnen, in welchen:
  • 1 eine ein Verfahren und System zum Erkennen von Schaufelproblemen von Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken in Echtzeit gemäß einer Ausführungsform veranschaulichende Übersicht ist;
  • 2 eine bildliche Darstellung ist, die ein System und Verfahren zum Erkennen von Schaufelproblemen von Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung veranschaulicht;
  • 3 eine graphische Darstellung ist, die eine große Variation in den Betriebsrohdaten darstellt, die im Wesentlichen einem Betriebspyrometersignal von Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken in Echtzeit zugeordnet sind;
  • 4 eine graphische Darstellung ist, welche die in 3 dargestellten Rohdaten veranschaulich, die durch das in 1 veranschaulichte Überwachungssystem korrigiert worden sind; und
  • 5 eine graphische Darstellung ist, die mehreren Schaufeln zugeordnete Pyrometermesswerte von Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken veranschaulicht, die in Echtzeit durch das in 1 veranschaulichte Überwachungssystem erzeugt werden.
  • Obwohl die vorstehend angegebenen Zeichnungsfiguren alternative Ausführungsformen darstellen, werden auch weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wie in der Diskussion angemerkt in Betracht gezogen. In allen Fällen präsentiert diese Offenbarung veranschaulichte Ausführungsformen der Erfindung nur im Rahmen einer Darstellung und nicht einer Einschränkung. Zahlreiche weitere Modifikationen und Ausführungsformen können von dem Fachmann auf diesem Gebiet erdacht werden, welche in den Schutzumfang und Erfindungsgedanken der Prinzipien dieser Erfindung fallen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • 1 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren und System 10 zum Erkennen von Schaufelproblemen von Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken in Echtzeit gemäß einer Ausführungsform darstellt. Das System 10 stellt Mittel zur Echtzeit-Erkennung von Schaufelproblemen von Gasturbinen und Fugzeugtriebwerken bereit, welche ohne Einschränkung Wärmebarrierenbeschichtungsabplatzen, Risse und Kühlkanalblockierungen in Schaufeln von Gasturbinen und Fugzeugtriebwerken umfassen, während sich die Turbine oder das Flugzeugtriebwerk in Betrieb befindet, indem Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerks-Betriebsdaten und Daten eines optischen Pyrometers verwendet werden.
  • Gemäß einem Aspekt verwendet das System 10 wenigstens ein optisches Pyrometer 12, um die Daten des optischen Pyrometers zu erzeugen. Ein Überwachungssystem auf der Basis Daten des optischen Pyrometers ist jedoch aufgrund der Notwendigkeit einer Kenntnis des absoluten Temperaturwertes der Schaufel schwierig zu entwickeln. Das von dem optischen Pyrometer 12 erfasste Signal kann schwierig zu einer absoluten Temperatur beispielsweise aufgrund von Emissivitätsvariationen und/oder Blockierungen in den optischen Pfaden in Bezug gesetzt werden.
  • Die vorgenannten Schwierigkeiten werden durch das System 10 zum Erkennen von Schaufelproblemen von Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken in Echtzeit behoben. Das System 10 verwendet relative Temperaturänderungen, um die gewünschte Diagnose zu implementieren. Eine Bezugslinie von Schaufeln im neuen Zustand wird erzeugt und in Echtzeit mit neueren Pyrometermesswerten verglichen, um Abweichungen zu identifizieren, die Schaufelausfälle anzeigen könnten.
  • Das System 10 löst zwei Probleme, die mit dem Relativtemperatur-Lösungsansatz entstehen. Die zwei Probleme, die gelöst werden, umfassen: 1) die Schwierigkeit einer Identifizierung einer anomalen Abweichung bei Vorliegen von signifikanten Variationen in Bezugslinienmesswerten normaler Schaufeln aufgrund von Betriebsbedingungen wie z. B. Umgebungstemperaturen, Belastungen, usw., und 2) die Schwierigkeit der Erstellung einer Bibliothek von Signaturen für ausgefallene Schaufeln, die verwendet werden können, um bekannte Signaturwerte spezifischen Ausfallmodi zuzuordnen.
  • Die vorgenannte zwei Probleme werden durch das System 10 gelöst, das einen Prozess zur Verringerung von Variationen in den Pyrometermesswerten bei Vorliegen von Variationen in den Betriebsbedingungen unter Verwendung eines Physik-basierenden Signalprozessors 18 bereitstellt, um Signaturen für ausgefallene Schaufeln zu erzeugen. Das System 10 wird nun nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
  • Gemäß nochmaligem Blick auf 1 enthält das System 10 zum Erkennen von Schaufelproblemen von Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken in Echtzeit wenigstens ein Pyrometer 12, das in Echtzeit zur Überwachung und Erzeugung von Pyrometer-Temperatursignalen arbeitet. Wenigstens eine Einsatzort-Überwachungseinrichtung 14 wird ebenfalls von dem System 10 verwendet. Diese wenigstens eine Einsatzort-Überwachungseinrichtung 14 arbeitet in einem Aspekt so, dass sie zusätzliche Temperaturdaten, Druckdaten, Last-, Verbrennungsdynamik-Daten und weitere gewünschte Betriebsparameter überwacht und erzeugt.
  • Die vorgenannten Pyrometer-Temperaturdaten und die Daten der Einsatzort-Überwachungseinrichtung werden zusammen über ein Filter 16 verarbeitet, in welchem Modell-basierende Korrekturen an den Pyrometerdaten vorgenommen werden und die Variationen in dem Pyrometersignal aufgrund von Betriebsbedingungsvariationen reduzieren. Die vorliegenden Erfinder fanden heraus, dass dieser Lösungsansatz Variationen in Schaufelsignaturen um etwa 70% bis 80% verringert, wenn die Standardabweichung als ein Maß für die Variation verwendet wird. Das Filter 16 erzeugt dann ein korrigiertes Pyrometer-Temperatursignal, das als eine Grenzbedingung für einen Signalprozessor verwendet wird, der als ein Physik-basierendes Normierungsmodell 18 arbeitet.
  • Das Physik-basierende Normierungsmodell 18 führt dann unter Verwendung der korrigierten Pyrometer-Temperatursignatur als Grenzbedingung eine Extrapolation durch, um zu der(n) erforderlichen Gesamtschaufeltemperatur(en) zu gelangen.
  • Eine Datenbank von Schaufelausfallmodus-Signaturen wird unabhängig offline unter Verwendung eines entsprechenden Filters 28 und eines entsprechenden Physik-basierenden Normierungsmodells 30 erzeugt. Das Filter 28 erzeugt Modell-basierende Korrekturen an den Pyrometerdaten 24 und reduziert die Variationen in dem zugeordneten Pyrometersignal aufgrund induzierter Betriebsbedingungsvariationen. Das Filter 28 erzeugt dann eine korrigierte Pyrometer-Temperatursignatur, die als eine Grenzbedingung für einen Signalprozessor verwendet wird, der als Physik-basierendes Normierungsmodell 30 arbeitet, um Gesamtschaufeltemperaturprofile zu erzeugen. Sobald die Gesamtschaufeltemperaturen bestimmt sind, wird die von optischen Pyrometer gesehene Pyrometersignatur aus dem Physik-basierenden Modell 30 extrahiert und in einer Bibliothek normaler und anormaler ausgefallene Schaufeln repräsentierender Signaturen 32 gespeichert.
  • Die Bibliothek normaler und anormaler ausgefallene Schaufeln repräsentierender Signaturen 32 wird dann mittels eines Komparators 22 mit den in Echtzeit mittels des Physik-basierenden Normierungsmodells 18 bestimmten Schaufelsignaturen verglichen. Die Echtzeitsignatur, die am besten mit einer der in der Bibliothek (Datenbank) gespeicherten Signaturen 32 von ausgefallenen Schaufeln übereinstimmt, wird dann als diesen Ausfallmodus habend identifiziert.
  • Die Bibliothek (Datenbank) normaler und anormaler ausgefallene Schaufeln repräsentierender Signaturen kann weiter unter Verwendung von Daten verfeinert werden, welche aus Offli ne-Validierungstechniken unter Verwendung von Felddaten gewonnen werden, die während einer individuellen Schaufelinspektion bzw. Inspektionen erfasst werden. Diese Felddaten können dazu genutzt werden, Vorhersagen aus dem System 10 zu validieren und deren Aussagekraft zu verbessern.
  • Zusammengefasst bietet ein Verfahren und System 10 zum Erkennen von Schaufelproblemen von Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken in Echtzeit genauere Vorhersagemöglichkeiten als bekannte Techniken aufgrund des Einschlusses Physik-basierender Korrektur- und Temperaturmodellierungsverfahren für die Heißgaspfad-Teilelebensdauer. Das System 10 verwendet Pyrometerdaten und Betriebsdaten, um Physik-basierende Korrekturen der Pyrometerdaten und Physik-basierende Schaufeltemperaturschätzwerte und Ausfallsignaturen zu erzeugen.
  • Der Fachmann auf dem Gebiet von Flugzeugtriebwerken wird sofort erkennen, dass die hierin beschriebenen Verfahren leicht sowohl auf Gasturbinen als auch Flugzeugtriebwerke neben anderen Anwendungen angewendet werden können.
  • In 2 veranschaulicht eine vereinfachte bildliche Darstellung ein Verfahren und ein System 100 zum Erkennen von Schaufelproblemen von Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung. Echtzeitdaten 102 einschließlich, ohne Einschränkung, Pyrometerdaten, Einsatzort-Überwachungseinrichtungsdaten und Verbrennungsdynamikdaten in Verbindung mit induzierten Ausfallmodi werden wie im Block 104 dargestellt überwacht und wie im Block 106 dargestellt verarbeitet, um eine Datenbank von Schaufelausfall- oder anderen Arten von Ausfallmodus-Signaturen unabhängig offline in Halbechtzeit gemäß Darstellung im Block 106 zu erzeugen.
  • Das System 100 arbeitet dann in Echtzeit, um Schaufelausfall- oder andere Arten von Ausfallmodi einschließlich, ohne Einschränkung, Wärmebarrierenbeschichtungsabplatzen, VK-Rissbildung, HK-Rissbildung, Plattform-Rissbildung und Kühlkanalblockierung gemäß Darstellung im Block 108 zu überwachen. Den verschiedenen Ausfallmodi zugeordnete Ausfallsignaturen werden wie im Block 110 dargestellt, erzeugt. Den verschiedenen Ausfallmodi entsprechende Ausfallsignaturen werden wie im Block 110 dargestellt erzeugt.
  • Die in Echtzeit erzeugten Ausfallmodussignaturen werden dann mit der Datenbank von Schaufelausfallmodussignaturen oder anderen Arten von Ausfallmodussignaturen, die unabhängig offline in Halbechtzeit ermittelt wurden, verglichen, um die Echtzeitsignatur zu bestimmen, die am besten mit einer von den Schaufelausfallsignaturen oder andere Arten von Ausfallsignaturen übereinstimmt, die in der Datenbank gespeichert sind, um diesen Ausfallmodus wie es im Block 112 dargestellt, korrekt zu identifizieren.
  • Aus Offline-Validierungstechniken erhaltene Daten, wie z. B. während einer individuellen Schaufelinspektion bzw. während Schaufelinspektionen erfasste Feldservicedaten und/oder Inspektionsberichte, können zur Validierung von Vorhersagen aus dem System 100 verwendet werden und dessen Aussagekraft gemäß Darstellung im Block 114 verbessern.
  • 3 ist eine graphische Darstellung, die die große Variation in Rohbetriebsdaten in Verbindung mit einem in Echtzeit erzeugten Gasturbinenbetriebsparameter-Pyrometersignal darstellt. Die graphische Darstellung zeigt, dass ein spezieller Ausfallmodus schwierig unter Verwendung der Rohdaten zu identifizieren ist, da die Variation groß ist.
  • 4 ist eine graphische Darstellung der in 3 dargestellten Rohdaten, die durch das vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebene Überwachungssystem korrigiert worden sind. Die graphische Darstellung zeigt, dass spezielle Ausfallmodi wesentlich einfacher unter Verwendung der korrigierten Rohdaten zu identifizieren sind, die nun eine erheblich verringerte Variation in den Pyrometerdaten haben.
  • 5 ist eine graphische Darstellung, welche mehreren Schaufeln zugeordnete in Echtzeit durch das Überwachungssystem 10 erzeugte Gasturbinen-Pyrometermesswerte darstellt. Der Bereich von den Schaufeln zugeordneten Werten, der durch das Überwachungssystem 10 erzeugt wird, ist sehr klein, während das Vertrauensintervall in Verbindung mit der Variation in den Pyrometerdaten hoch ist, etwa 95%, was die Fähigkeiten des Systems zeigt, ein Schaufelausfallmodus-Erkennungssystem für Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerke bereitzustellen, das dafür konfiguriert ist, Änderungen zwischen gemessenen relativen oder absoluten Schaufeltemperaturen und Bezugslinientemperaturen zu identifizieren.
  • Der Fachmann auf dem Gebiet von Flugzeugtriebwerken wird erkennen, dass die hierin beschriebenen Prinzipien in gleicher Weise sowohl auf Gasturbinen als auch Flugzeugtriebwerke angewendet werden können, und dass Pyrometer ebenso zur Überwachung von Flugzeugtriebswerksbetriebsdaten gemäß den hierin vorstehend beschriebenen Prinzipien verwendet werden können.
  • Obwohl nur einige Merkmale der Erfindung hierin dargestellt und beschrieben wurden, scheinen dem Fachmann auf diesem Gebiet viele Modifikationen und Änderungen möglich. Es dürfte sich daher verstehen, dass die beigefügten Ansprüche alle derartigen Modifikationen und Änderungen, soweit sie in den tatsächlichen Erfindungsgedanken der Erfindung fallen, abdecken sollen.
  • Es werden ein Verfahren und System 10 implementiert, um Gasturbinenschaufelprobleme in Echtzeit zu erkennen und genauere Vorhersagemöglichkeiten als bekannte Techniken aufgrund der Einbeziehung Physik-basierender Korrektur- und Temperaturmodellierungsverfahren für die Heißgaspfadteile-Lebensdauer bereitzustellen. Das System und Verfahren 10 verwenden Pyrometerdaten 12, 24 und Betriebsdaten 14, 26, um Physik-basierende Korrekturen 18, 30 von Pyrometerdaten und Physik-basierende Schaufeltemperaturabschätzungen 20 und Ausfallsignaturen 32 zu erzeugen.
  • 10
    Verfahren/System zum Erkennen System zum Erkennen von Gasturbinen/Flugzeugtriebwerks-Schaufelproblemen
    12
    Optisches Pyrometer
    14
    Einsatzort-Überwachungseinrichtung
    16
    Filter
    18
    Physik-basierender Signalprozessor
    22
    Komparator
    24
    Pyrometerdaten
    28
    Filter
    30
    Physik-basierendes Normierungsmodell
    32
    Bibliothek normaler und anormaler Signaturen
    100
    Verfahren/System zum Erkennen System zum Erkennen von Gasturbinen/Flugzeugtriebwerks-Schaufelproblemen
    102
    Echtzeitdaten
    104
    Datenmonitor
    106
    Datenprozessor
    108
    Ausfallmodusdaten
    110
    Ausfallsignaturdaten
    112
    Ausfallsignaturdatenbank
    114
    Feldservicedaten/Inspektionsberichte

Claims (10)

  1. Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Ausfallmodus-Erkennungssystem, das dafür konfiguriert ist, Änderungen zwischen gemessenen relativen oder absoluten Schaufeltemperaturen und Bezugslinientemperaturen zu identifizieren.
  2. Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Ausfallmodus-Erkennungssystem nach Anspruch 1, wobei die Bezugslinientemperaturen auf Pyrometerüberwachungsdaten und wenigstens einer Einsatzort-Überwachungseinrichtung beruhen, die dafür konfiguriert ist, gewünschte Betriebsparameter zu überwachen.
  3. Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Ausfallmodus-Erkennungssystem nach Anspruch 2, wobei die Betriebsparameter aus Temperaturen, Drücken, Belastungen und Verbrennungsdynamik von Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken ausgewählt sind.
  4. Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Ausfallmodus-Erkennungssystem nach Anspruch 2, wobei das Pyrometer und die wenigstens eine Einsatzort-Überwachungseinrichtung zusammen dafür konfiguriert sind, Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerks-Betriebsparameter in Echtzeit zu überwachen.
  5. Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Ausfallmodus-Erkennungssystem nach Anspruch 1, wobei die Schaufelrelativtemperatur mittels eines Modell-basierenden Filters erzeugt wird, das dafür konfiguriert ist, Variationen in Pyrometersignalen auf der Basis von Variationen in gewünschten Betriebsparametern zu reduzieren und ein korrigiertes Pyrometersignal daraus zu erzeugen.
  6. Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Ausfallmodus-Erkennungssystem nach Anspruch 5, welches ferner dafür konfiguriert ist, eine normierte Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Temperatursignatur in Antwort auf das korrigierte Pyrometersignal zu erzeugen.
  7. Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Ausfallmodus-Erkennungssystem nach Anspruch 1, welches ferner dafür konfiguriert ist, einen Ausfallmodus in Verbindung mit einer ausgefallenen Schaufel zu identifizieren.
  8. Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Ausfallmodus-Erkennungssystem nach Anspruch 7, wobei der Ausfallmodus mittels einer Schaufelausfallmodus-Signaturdatenbank und eines Komparators identifiziert wird, der dafür konfiguriert ist, eine normierte Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Temperatursignatur mit Schaufelausfallmodus-Signaturdaten in der Datenbank zu vergleichen, um den einer ausgefallenen Schaufel zugeordneten Ausfallmodus zu identifizieren.
  9. Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Ausfallmodus-Erkennungssystem nach Anspruch 1, wobei die Schaufelrelativtemperaturdifferenzen mit Schaufelausfallmodi korrelieren, die aus Abplatzen der Schaufelwärmebarrierenbeschichtung, Schaufelrissen, Schaufelplattformrissen und Schaufelkühlkanalblockierungen ausgewählt sind.
  10. Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Ausfallmodus-Erkennungssystem, aufweisend: ein erstes Pyrometer und wenigstens eine Einsatzort-Überwachungseinrichtung, die zusammen dafür konfiguriert sind, Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerks-Betriebsparameter zu erzeugen; ein erstes Modell-basierendes Filter, das dafür konfiguriert ist, Variationen in Pyrometersignalen auf der Basis von Variationen in den Betriebsparametern zu reduzieren und ein erstes korrigiertes Pyrometersignal daraus zu erzeugen; einen ersten Physik-basierenden Signalprozessor, der dafür konfiguriert ist, eine normierte Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Temperatursignatur als Antwort auf das korrigierte Pyrometersignal zu erzeugen; eine Schaufelausfallmodus-Signaturdatenbank; und einen ersten Komparator, der dafür konfiguriert ist, die normierte Gasturbinen- oder Flugzeugtriebwerksschaufel-Temperatursignatur mit Schaufelausfallmodus-Signaturdaten in der Datenbank zu vergleichen, um einen einer ausgefallen Schaufel zugeordneten Ausfallmodus zu identifizieren.
DE102009003573A 2008-03-06 2009-03-05 System und Verfahren zur Echtzeit-Erkennung von Schaufelproblemen in Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken Withdrawn DE102009003573A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/075,059 US20090228230A1 (en) 2008-03-06 2008-03-06 System and method for real-time detection of gas turbine or aircraft engine blade problems
US12/075,059 2008-03-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009003573A1 true DE102009003573A1 (de) 2009-11-05

Family

ID=41054523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009003573A Withdrawn DE102009003573A1 (de) 2008-03-06 2009-03-05 System und Verfahren zur Echtzeit-Erkennung von Schaufelproblemen in Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20090228230A1 (de)
JP (1) JP2009216095A (de)
CN (1) CN101526424A (de)
CH (1) CH698630A2 (de)
DE (1) DE102009003573A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011056567B4 (de) 2010-12-17 2023-07-06 General Electric Company Anlage mit einem System zum Erkennen von Abplatzen in einer Turbine

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5341977B2 (ja) * 2008-03-17 2013-11-13 サウスワイヤー カンパニー ポロシティ検出システムおよびポロシティ検出方法
US8543341B2 (en) * 2010-06-29 2013-09-24 General Electric Company System and method for monitoring health of airfoils
US8818684B2 (en) * 2010-04-15 2014-08-26 General Electric Company Systems, methods, and apparatus for detecting failure in gas turbine hardware
US8510060B2 (en) * 2010-06-07 2013-08-13 General Electric Company Life management system and method for gas turbine thermal barrier coatings
FR2971870B1 (fr) 2011-02-18 2016-02-19 Snecma Methode de detection de pannes d'une turbomachine au moyen d'un modele theorique du cycle thermodynamique de ladite turbomachine
US8965728B2 (en) * 2011-05-10 2015-02-24 General Electric Company Exhaust strut radial temperature measurement
FR2979013B1 (fr) * 2011-08-08 2015-07-03 Snecma Systeme de surveillance en banc d'essai de moteur d'aeronef
ITCO20120008A1 (it) * 2012-03-01 2013-09-02 Nuovo Pignone Srl Metodo e sistema per monitorare la condizione di un gruppo di impianti
US8866084B2 (en) * 2012-09-06 2014-10-21 Siemens Energy, Inc. Infrared non-destructive evaluation method and apparatus
CN103808515B (zh) * 2012-11-12 2016-08-03 中航商用航空发动机有限责任公司 叶片分离装置以及发动机包容性试验装置
FR3027667B1 (fr) * 2014-10-22 2020-10-09 Snecma Procede et dispositif de surveillance d'une roue aubagee de moteur d'aeronef par mesure de position d'equilibre
CN105069292B (zh) * 2015-08-07 2018-09-28 周汝良 一种局部山地区域的温度日变化基线的构建方法
CN105095660B (zh) * 2015-08-07 2018-09-28 周汝良 一种局部山地区域的相对湿度日变化基线的构建方法
CN105486507B (zh) * 2015-11-23 2017-11-07 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 航空发动机试车模块化故障排除装置及其故障排除方法
JP2017096834A (ja) * 2015-11-26 2017-06-01 三菱日立パワーシステムズ株式会社 コーティング剥離の検査装置および検査方法
CN106066342A (zh) * 2016-05-25 2016-11-02 江西洪都航空工业集团有限责任公司 一种用于飞行器试片级试样的热防护试验方法
CN106525442B (zh) * 2016-09-18 2019-01-18 中国石油天然气股份有限公司 一种监测燃气轮机气路性能的方法及装置
CN107271053B (zh) * 2017-06-30 2019-07-19 电子科技大学 一种用于航空发动机涡轮叶片温度监测的集成光路装置
CN108921305B (zh) * 2018-06-15 2021-07-02 李智彤 一种部件生命期监测方法
CN113865876B (zh) * 2021-08-24 2023-11-24 东南大学 一种高温环境中涡轮的检测系统
CN113719428B (zh) * 2021-08-30 2022-11-04 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种水平轴风力发电机组叶片寿命评估方法和系统
CN114528868A (zh) * 2022-01-04 2022-05-24 东南大学 一种压缩机叶片裂纹故障检测方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4222663A (en) * 1977-08-01 1980-09-16 United Technologies Corporation Optical pyrometer and technique for temperature measurement
US5203632A (en) * 1992-04-24 1993-04-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Gas turbine pyrometer filtering system
JP3569000B2 (ja) * 1994-09-12 2004-09-22 株式会社東芝 ガスタービン翼異常監視システム
JP3715352B2 (ja) * 1995-08-18 2005-11-09 株式会社東芝 翼温度監視装置およびガスタービン
US5865598C1 (en) * 1997-07-02 2001-01-02 Siemens Westinghouse Power Hot spot detection system for vanes or blades of a combustion turbine
US6785635B2 (en) * 1999-08-02 2004-08-31 Hood Technology Corporation Apparatus and method for predicting failures of spinning disks in turbo-machinery
US7062971B2 (en) * 2001-10-01 2006-06-20 Siemens Westinghouse Power Corporation Monitoring thermal barrier coating deterioration via acoustic response to gas flow, pressure and impact
US6885006B2 (en) * 2001-10-01 2005-04-26 Siemens Westinghouse Power Corporation Ultraviolet sensing of the condition of the vanes and blades of gas turbines in service
US7618712B2 (en) * 2002-09-23 2009-11-17 Siemens Energy, Inc. Apparatus and method of detecting wear in an abradable coating system
US20050198967A1 (en) * 2002-09-23 2005-09-15 Siemens Westinghouse Power Corp. Smart component for use in an operating environment
US7572524B2 (en) * 2002-09-23 2009-08-11 Siemens Energy, Inc. Method of instrumenting a component
US6838157B2 (en) * 2002-09-23 2005-01-04 Siemens Westinghouse Power Corporation Method and apparatus for instrumenting a gas turbine component having a barrier coating
US7582359B2 (en) * 2002-09-23 2009-09-01 Siemens Energy, Inc. Apparatus and method of monitoring operating parameters of a gas turbine
US7027953B2 (en) * 2002-12-30 2006-04-11 Rsl Electronics Ltd. Method and system for diagnostics and prognostics of a mechanical system
US20040179575A1 (en) * 2003-01-23 2004-09-16 Markham James R. Instrument for temperature and condition monitoring of advanced turbine blades
US20040240600A1 (en) * 2003-05-30 2004-12-02 Siemens Westinghouse Power Corporation Positron annihilation for inspection of land based industrial gas turbine components
US6923048B2 (en) * 2003-09-24 2005-08-02 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus of monitoring temperature and strain by using fiber Bragg grating (FBG) sensors
US20050063450A1 (en) * 2003-09-24 2005-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Optical monitoring of thermal barrier coatings
US7489811B2 (en) * 2004-10-08 2009-02-10 Siemens Energy, Inc. Method of visually inspecting turbine blades and optical inspection system therefor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011056567B4 (de) 2010-12-17 2023-07-06 General Electric Company Anlage mit einem System zum Erkennen von Abplatzen in einer Turbine

Also Published As

Publication number Publication date
CH698630A2 (de) 2009-09-15
US20090228230A1 (en) 2009-09-10
JP2009216095A (ja) 2009-09-24
CN101526424A (zh) 2009-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009003573A1 (de) System und Verfahren zur Echtzeit-Erkennung von Schaufelproblemen in Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken
DE102013108738A1 (de) Kriechlebensdauermanagementsystem für eine Turbine und Verfahren zum Betreiben derelben
DE102014117270A1 (de) System und Verfahren zur Detektion einer fehlerhaften Brennkammer
DE102008002865A1 (de) Verfahren und System zur Messung der Schaufelverformung in Turbinen
DE102011055474A1 (de) System und Verfahren zur hybriden Risikomodellierung von Strömungsmaschinen
DE112018001684T5 (de) Indikatorerfassungssystem und Indikatorerfassungsverfahren
DE102008049170A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Lebensdauerüberwachung
DE102014116219A1 (de) Fernübertragung, Manipulation und Anzeige von Infrarotkameradaten
CH710737A2 (de) System und Verfahren zum Erkennen einer Anomalie in einem Verbrennungsabschnitt einer Gasturbine.
DE102014005090A1 (de) Verfahren und System zur Überwachung des Zustands eines Wälzlagers einer Windturbine
DE102012108283A1 (de) Kriechanzeigesystem und Verfahren zum Bestimmen eines Kriechbetrags
EP2853970B1 (de) Verfahren zum Durchführen einer Wartung eines Triebwerks
DE102017124016A1 (de) Verfahren und Systeme zum Detektieren einer Sensorabschaltung
DE102012104234A1 (de) System und Turbine mit Kriechanzeigeelement
EP3475536B1 (de) Verfahren zur schadenserkennung bei betrieb einer gasturbine
EP1189126B1 (de) Verfahren zum Überwachen einer Anlage
EP1835150A1 (de) Verfahren zur Inspektion einer Turbinenanlage sowie Vorrichtung hierzu
EP3064744B1 (de) Diagnose von gasturbinen-flugtriebwerken
DE112017008126B4 (de) Servicemenü-präsentationssystem, betriebsmuster-anzeigesystem, servicemenü-präsentationsverfahren und programm
EP2808667A1 (de) Verfahren zur Abschätzung von Risslängenfortschritten
DE102016221928A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines im Betrieb zyklisch belasteten Bauteils
EP1363248A1 (de) Verfahren zur Statuserkennung eines mechanisch beanspruchten Bauteils, ein Computersystem auf dem das Verfahren läuft, ein Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln und ein Computer-programmprodukt
DE2228428C2 (de) Gasturbinentriebwerksanalysator
DE112018001692T5 (de) Informationsverarbeitungsvorrichtung, informationsverarbeitungsverfahren und programm
DE102018104665B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, Steuereinrichtung und Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20121002