HINTERGRUNDBACKGROUND
Laufschaufeln oder Schaufelblätter werden in vielen Vorrichtungen verwendet, wobei einige Beispiele Axialverdichter, Turbinen, Motoren oder andere Turbomaschinen umfassen. Zum Beispiel weist ein Axialverdichter einen oder mehrere Rotoren mit einer Reihe von Stufen auf, wobei jede Stufe eine Reihe von Laufschaufeln oder -schaufelblättern aufweist, der eine Reihe von Leitschaufeln oder Leitschaufelblättern folgt. Demgemäß weist jede Stufe ein Paar Laufschaufeln oder -schaufelblätter und Leitschaufeln auf. Gewöhnlich erhöhen die Laufschaufeln oder -schaufelblätter die kinetische Energie eines Fluids, das in den Axialverdichter durch einen Einlass eintritt. Außerdem wandeln die Leitschaufeln oder Leitschaufelblätter allgemein die erhöhte kinetische Energie des Fluids durch Ausbreitung in statischen Druck um. Demgemäß erhöhen die Laufschaufeln oder -schaufelblätter und die Leitschaufeln den Druck des Fluids.Blades or blades are used in many devices, with some examples including axial compressors, turbines, engines, or other turbomachinery. For example, an axial compressor includes one or more rotors with a series of stages, each stage having a series of blades or vanes following a series of vanes or vanes. Accordingly, each stage includes a pair of blades or blades and vanes. Usually, the blades or blades increase the kinetic energy of a fluid entering the axial compressor through an inlet. In addition, the vanes or vanes generally convert the increased kinetic energy of the fluid to static pressure by propagation. Accordingly, the blades or blades and the vanes increase the pressure of the fluid.
Während eines Betriebs schwingen die Laufschaufeln im Allgemeinen mit synchronen und asynchronen Frequenzen. Während die Laufschaufeln z.B. allgemein aufgrund der Rotordrehzahl/-frequenz mit den synchronen Frequenzen schwingen können, können die Laufschaufeln aufgrund von aerodynamischen Instabilitäten, wie beispielsweise rotierender Abreißströmung und Flattern, mit den asynchronen Frequenzen schwingen. Die Laufschaufeln haben eine natürliche Neigung dazu, bei bestimmten synchronen Frequenzen der Laufschaufeln mit größeren Amplituden zu schwingen. Derartige synchrone Frequenzen werden als Resonanzfrequenzen der Laufschaufeln bezeichnet. Die synchronen Frequenzen der Laufschaufeln werden gewöhnlich bei festen Rotordrehzahlen der Rotoren angeregt. Außerdem kann die Anregung der Resonanzfrequenzen die Schwingungsamplituden der Laufschaufeln erhöhen. Derartige erhöhte Schwingungsamplituden können die Laufschaufeln beschädigen oder zu Rissen in den Laufschaufeln führen.During operation, the blades generally oscillate at synchronous and asynchronous frequencies. While the blades are e.g. Generally, due to the rotor speed / frequency, the blades may oscillate at the asynchronous frequencies due to aerodynamic instabilities, such as rotating stall and flutter. The blades have a natural tendency to resonate at certain synchronous frequencies of the blades with larger amplitudes. Such synchronous frequencies are referred to as resonant frequencies of the blades. The synchronous frequencies of the blades are usually excited at fixed rotor speeds of the rotors. In addition, the excitation of the resonance frequencies can increase the vibration amplitudes of the blades. Such increased vibration amplitudes may damage the blades or cause cracks in the blades.
Die Laufschaufeln arbeiten über viele Stunden hinweg unter extremen und variierenden Betriebsbedingungen, wie beispielsweise hoher Drehzahl, hohem Druck und hoher Temperatur, die die Funktionstüchtigkeit der Schaufelblätter beeinflussen. Zusätzlich zu den extremen und variierenden Betriebsbedingungen führen bestimmte weitere Faktoren zur Ermüdung und Beanspruchung der Schaufelblätter. Zum Beispiel können die Faktoren Trägheitskräfte, einschließlich der Zentrifugalkraft, des Drucks, Resonanzfrequenzen der Schaufelblätter, Schwingungen in den Schaufelblättern, Schwingungsbeanspruchungen, Temperaturbeanspruchungen, der Neubestückung der Schaufelblätter, der Belastung durch das Gas oder anderes Fluid oder dergleichen enthalten. Eine lang anhaltende Erhöhung der Belastung und Ermüdung über einen Zeitraum hinweg beschädigt die Laufschaufeln, was Defekte oder Risse in den Laufschaufeln zur Folge hat. Derartige Defekte, Beschädigungen oder Risse in den Laufschaufeln können die Rotordrehzahlen, die die Resonanzfrequenzen der Laufschaufeln anregen, verändern. Wenn z.B. in einer funktionstüchtigen Lauschaufel die Resonanzfrequenzen bei einer Rotordrehzahl R angeregt werden, dann können die Resonanzfrequenzen, wenn die Laufschaufel einen Riss hat, bei einer Rotordrehzahl von R ± r angeregt werden. Diese Abweichungen der Rotordrehzahlen, die die Resonanzfrequenzen der Laufschaufeln anregen, können folglich zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit von Laufschaufeln nützlich sein.The blades operate for many hours under extreme and varying operating conditions, such as high speed, high pressure, and high temperature, which affect the efficiency of the blades. In addition to the extreme and varying operating conditions, certain other factors lead to fatigue and stress on the blades. For example, the factors may include inertial forces, including centrifugal force, pressure, blade resonance frequencies, blade vibration, vibration stresses, temperature stresses, blade reappearance, gas or other fluid loading, or the like. Long-term increase in stress and fatigue over a period of time will damage the blades, resulting in defects or cracks in the blades. Such defects, damage or cracks in the blades may alter the rotor speeds that excite the blades' resonant frequencies. If e.g. in a functional picker, the resonant frequencies at a rotor speed R are excited, then, when the blade has a crack, the resonant frequencies can be excited at a rotor speed of R ± r. These deviations of the rotor speeds, which excite the resonant frequencies of the blades, can thus be useful for monitoring the performance of blades.
Demgemäß ist es erwünscht, Rotordrehzahlen zu bestimmen, die Resonanzfrequenzen von funktionstüchtigen Laufschaufeln anregen. Außerdem ist es erwünscht, bestehende Abweichungen der Rotordrehzahlen, die Resonanzfrequenzen anregen, festzustellen, um die Funktionstüchtigkeit der Laufschaufeln zu überwachen und zu beurteilen.Accordingly, it is desirable to determine rotor speeds that stimulate resonant frequencies of functional blades. In addition, it is desirable to detect existing deviations in rotor speeds that excite resonant frequencies in order to monitor and evaluate the serviceability of the blades.
KURZDARSTELLUNGSUMMARY
Diese und weitere Nachteile, die mit derartigen herkömmlichen Methoden verbunden sind, werden hier angegangen, indem in verschiedenen Ausführungsformen ein System zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit eines Rotors präsentiert wird. Das System enthält ein Verarbeitungssubsystem, das mehrere Frequenzspitzenwerte, die einem oder mehreren jeweiligen Signalfenstern entsprechen, durch iteratives Schieben des einen oder der mehreren jeweiligen Signalfenster entlang von Delta-Ankunftszeitsignalen, die einer Laufschaufel in dem Rotor entsprechen, generiert, eine oder mehrere Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen der Laufschaufel durch Identifizierung von Rotordrehzahlen, die einem Teilsatz der mehreren Frequenzwerte entsprechen, bestimmt und die Laufschaufel überwacht, um eine Gegenwart eines oder mehrerer Defekte in der Laufschaufel während der Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlregionen festzustellen.These and other disadvantages associated with such conventional methods are addressed herein by presenting in various embodiments a system for monitoring the serviceability of a rotor. The system includes a processing subsystem that generates a plurality of frequency peaks corresponding to one or more respective signal windows by iteratively shifting the one or more respective signal windows along delta arrival time signals corresponding to a blade in the rotor, one or more resonant frequency rotor speeds determining the blade by identifying rotor speeds corresponding to a subset of the plurality of frequency values and monitoring the blade to detect presence of one or more defects in the blade during the resonant frequency rotor speed regions.
In dem zuvor erwähnten System kann die eine oder können die mehreren Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlregionen lokale Maxima der Rotordrehzahlen sein, die dem Teilsatz der mehreren Frequenzspitzenwerte entsprechen. In the aforementioned system, the one or more resonant frequency rotor speed regions may be local maxima of the rotor speeds corresponding to the subset of the plurality of frequency peaks.
Das Verarbeitungssubsystem eines beliebigen vorstehend erwähnten Systems kann ferner die Funktionstüchtigkeit der Laufschaufel während des Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlbereichs der Laufschaufel überwachen.The processing subsystem of any of the aforementioned systems may also monitor the performance of the blade during the resonant frequency rotor speed range of the blade.
In einer Ausführungsform bestimmt das Verarbeitungssubsystem ferner die Delta-Ankunftszeitsignale auf der Basis von Ankunftszeiten, die während eines Anlaufzustands des Rotors, eines Übergangszustands des Rotors, eines stationären Zustands des Rotors, eines Übergeschwindigkeitszustands des Rotors oder Kombinationen von diesen generiert werden.In one embodiment, the processing subsystem further determines the delta arrival time signals based on arrival times generated during a rotor startup state, a rotor transient state, a rotor steady state, an overspeed state of the rotor, or combinations thereof.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Breite eines ersten Signalfensters in den zwei oder mehreren Signalfenstern größer als eine Breite eines zweiten Signalfensters in den zwei oder mehreren Signalfenstern.In a further embodiment, a width of a first signal window in the two or more signal windows is greater than a width of a second signal window in the two or more signal windows.
In einer noch weiteren Ausführungsform generiert das Verarbeitungssubsystem mehrere erste Frequenzspitzenwerte, die einem ersten Signalfenster in den zwei oder mehreren jeweiligen Signalfenstern entsprechen, durch die Auswahl eines ersten Teilsatzes der Delta-Ankunftszeitsignale, die in dem Signalfenster enthalten sind, Generierung eines ersten Frequenzspitzenwertes in den mehreren ersten Frequenzspitzenwerten auf der Basis des ersten Teilsatzes der Delta-Ankunftszeitsignale, Verschiebung des ersten Signalfensters entlang der Delta-Ankunftszeitsignale, um ein verschobenes erstes Signalfenster zu bestimmen, Auswahl eines zweiten Teilsatzes der Delta-Ankunftszeitsignale, die in dem verschobenen ersten Signalfenster enthalten sind, Generierung eines nachfolgenden ersten Frequenzspitzenwertes in den mehreren ersten Frequenzspitzenwerten auf der Basis des zweiten Teilsatzes der Delta-Ankunftszeitsignale und Bestimmung der mehreren ersten Frequenzspitzenwerte durch iteratives Verschieben des ersten Signalfensters entlang der Delta-Ankunftszeitsignale und Auswählen eines jeweiligen Teilsatzes der Delta-Ankunftszeiten, wobei die mehreren ersten Frequenzspitzenwerte einen Teilsatz der mehreren Frequenzspitzenwerte bilden.In yet another embodiment, the processing subsystem generates a plurality of first frequency peaks corresponding to a first signal window in the two or more respective signal windows by generating a first subset of the delta arrival time signals contained in the signal window, generating a first frequency peak in the plurality first frequency peaks based on the first subset of the delta arrival time signals, shifting the first signal window along the delta arrival time signals to determine a shifted first signal window, selecting a second subset of the delta arrival time signals included in the shifted first signal window a subsequent first frequency peak in the plurality of first frequency peaks on the basis of the second subset of the delta arrival time signals and determining the plurality of first frequency peaks by iterative shifting s first signal window along the delta arrival time signals and selecting a respective subset of the delta arrival times, the plurality of first frequency peaks forming a subset of the plurality of frequency peaks.
In der zuletzt erwähnten Ausführungsform überlappt das verschobene erste Signalfenster vorzugsweise das erste Signalfenster nicht vollständig.In the last-mentioned embodiment, the shifted first signal window preferably does not completely overlap the first signal window.
Zusätzlich oder alternativ kann das Verarbeitungssubsystem den ersten Frequenzspitzenwert in den mehreren ersten Frequenzspitzenwerten auf der Basis des ersten Teilsatzes der Delta-Ankunftszeitsignale durch Bestimmung eines Frequenzsignals, das dem ersten Teilsatz der Delta-Ankunftszeitsignale entspricht, durch Bestimmung einer Fouriertransformation des ersten Teilsatzes der Delta-Ankunftszeitsignale, Auswahl synchroner Frequenzen aus dem Frequenzsignal und Auswahl einer Frequenz, die eine höchste Amplitude in den synchronen Frequenzen aufweist, und Bestimmung des ersten Frequenzspitzenwertes, der gleich der höchsten Amplitude in den Synchronfrequenzen ist.Additionally or alternatively, the processing subsystem may determine the first frequency peak in the plurality of first frequency peaks based on the first subset of the delta arrival time signals by determining a frequency signal corresponding to the first subset of the delta arrival time signals by determining a Fourier transform of the first subset of the delta arrival time signals Selecting synchronous frequencies from the frequency signal and selecting a frequency having a highest amplitude in the synchronous frequencies and determining the first frequency peak value equal to the highest amplitude in the synchronizing frequencies.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit eines Rotors geschaffen. Das Verfahren umfasst ein Generieren mehrerer erster Frequenzspitzenwerte durch iteratives Verschieben eines ersten Signalfensters entlang von Delta-Ankunftszeitsignalen, die einer Laufschaufel in dem Rotor entsprechen, Generieren mehrerer zweiter Frequenzspitzenwerte durch iteratives Verschieben eines zweiten Signalfensters entlang der Delta-Ankunftszeitsignale, die einer Laufschaufel entsprechen, Verarbeiten mehrerer anfänglicher resultierender Werte auf der Basis der mehreren ersten Frequenzspitzenwerte und der mehreren zweiten Spitzenwerte, Feststellen, ob ein oder mehrere der mehreren anfänglichen resultierenden Werte kleiner als ein bestimmter Wert ist bzw. sind, und Verarbeiten einer oder mehrerer Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlregionen des Rotors durch Identifizierung von Rotordrehzahlen, die den mehreren zweiten Frequenzspitzenwerten entsprechen, wenn der eine oder die mehreren der mehreren resultierenden Werte kleiner als der bestimmte Wert ist bzw. sind.In a further aspect of the invention, a method for monitoring the functionality of a rotor is provided. The method includes generating a plurality of first frequency peaks by iteratively shifting a first signal window along delta arrival time signals corresponding to a blade in the rotor, generating a plurality of second frequency peaks by iteratively shifting a second signal window along the delta arrival time signals corresponding to a blade a plurality of initial resultant values based on the plurality of first frequency peaks and the plurality of second peaks, determining whether one or more of the multiple initial resultant values is less than a predetermined value, and processing one or more resonant frequency rotor rotational regions of the rotor by identification rotor speeds corresponding to the plurality of second frequency peaks when the one or more of the plurality of resultant values is less than the determined value.
In dem zuvor erwähnten Verfahren kann die eine oder können die mehreren Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlregionen lokale Maxima der Rotordrehzahlen sein, die dem Teilsatz der mehreren zweiten Frequenzspitzenwerte entsprechen.In the aforementioned method, the one or more resonant frequency rotor speed regions may be local maxima of the rotor speeds corresponding to the subset of the plurality of second frequency peaks.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner ein Generieren mehrerer nachfolgender Frequenzspitzenwerte durch iteratives Verschieben eines nachfolgenden Signalfensters entlang der Delta-Ankunftszeitsignale, wenn der eine oder die mehreren der mehreren resultierenden Werte größer als der vorbestimmte Wert ist bzw. sind, Generieren mehrerer nachfolgender resultierender Werte auf der Basis der mehreren nachfolgenden Frequenzspitzenwerte und mehrerer vorheriger Frequenzspitzenwerte, die unter Verwendung eines vorherigen Signalfensters bestimmt worden sind, Feststellen, ob ein oder mehrere der mehreren nachfolgenden resultierenden Werte kleiner als der bestimmte Wert ist bzw. sind, und Verarbeiten der Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen des Rotors durch Identifizierung von Rotordrehzahlen, die den mehreren nachfolgenden Spitzenwerten entsprechen, wenn ein oder mehrere der mehreren nachfolgenden resultierenden Werte kleiner als der bestimmte Wert ist bzw. sind.In an embodiment, the method further comprises generating a plurality of subsequent frequency peaks by iteratively shifting a subsequent signal window along the delta arrival time signals when the one or more of the multiple resulting values is greater than the predetermined value, generating a plurality of subsequent resulting values the basis of determining a plurality of subsequent frequency peaks and a plurality of previous frequency peaks determined using a previous signal window, determining whether one or more of the plurality of subsequent resultant values is less than the determined value, and processing the resonant frequency rotor speeds of the rotor by identifying Rotor speeds corresponding to the plurality of subsequent peak values when one or more of the plurality of subsequent resulting values is less than the determined value.
In der zuletzt erwähnten Ausführungsform kann das vorherige Fenster das zweite Fenster aufweisen, und die mehreren vorherigen Spitzenwerte können die mehreren zweiten Spitzenwerte aufweisen.In the last-mentioned embodiment, the previous window may have the second window, and the plurality of previous peak values may have the plurality of second peak values.
Das Verfahren einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann ferner ein Bestimmen der Delta-Ankunftszeitsignale auf der Basis von Ankunftszeiten, die während mehrerer Rotordrehzahlen des Rotors generiert werden, aufweisen.The method of any type mentioned above may further comprise determining the delta arrival time signals based on arrival times generated during multiple rotor speeds of the rotor.
Die Delta-Ankunftszeitsignale können Delta-Ankunftszeitsignalvektoren aufweisen, die auf jeweilige Rotordrehzahlen des Rotors abgebildete Delta-Ankunftszeiten aufweisen.The delta arrival time signals may include delta arrival time signal vectors having delta arrival times mapped to respective rotor rotor speeds.
In der Ausführungsform, die das Generieren mehrerer nachfolgender Frequenzspitzenwerte durch iteratives Verschieben eines nachfolgenden Signalfensters aufweist, wie vorstehend erwähnt, kann eine Breite des zweiten Fensters größer sein als eine Breite des ersten Fensters, und eine Breite des nachfolgenden Fensters kann größer sein als die des vorherigen Fensters.In the embodiment having generating a plurality of subsequent frequency peaks by iteratively shifting a subsequent signal window as mentioned above, a width of the second window may be greater than a width of the first window, and a width of the subsequent window may be greater than that of the previous one window.
Ferner können die Breite des ersten Fensters, die Breite des zweiten Fensters, die Breite des vorherigen Fensters und die Breite des nachfolgenden Fensters ein Rotordrehzahlband aufweisen.Further, the width of the first window, the width of the second window, the width of the previous window and the width of the subsequent window may have a rotor speed band.
Das Verfahren einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann ferner ein Bestimmen mehrerer resultierender Werte auf der Basis der mehreren ersten Frequenzspitzenwerte und der mehreren zweiten Frequenzspitzenwerte durch Subtraktion der mehreren zweiten Frequenzspitzenwerte von den mehreren ersten Spitzenwerten aufweisen.The method of any type mentioned above may further comprise determining a plurality of resultant values based on the plurality of first frequency peaks and the plurality of second frequency peaks by subtracting the plurality of second frequency peaks from the plurality of first peaks.
In dem Verfahren einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann der eine oder können die mehreren Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlbereiche einen Teilsatz von Rotordrehzahlen des Rotors aufweisen, die wenigstens eine Resonanzfrequenz der Laufschaufel anregen.In the method of any of the aforementioned types, the one or more resonant frequency rotor speed ranges may include a subset of rotor rotor speeds that excite at least one resonant frequency of the rotor blade.
In einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner ein Generieren von Resonanzfrequenz-Delta-Ankunftszeiten durch Extraktion eines Teilsatzes der Delta-Ankunftszeiten, die auf der Basis von während des Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlbereichs des Rotors generierten Ankunftszeiten bestimmt werden, und Feststellen eines oder mehrerer Defekte in der Laufschaufel auf der Basis der Resonanzfrequenz-Delta-Ankunftszeiten auf.In one embodiment, the method further comprises generating resonant frequency delta arrival times by extracting a subset of the delta arrival times determined based on arrival times generated during the resonant frequency rotor speed range of the rotor and determining one or more defects in the rotor blade based on the resonant frequency delta arrival times.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner ein Empfangen von Ankunftszeiten, die der Laufschaufel entsprechen, Generieren vorverarbeiteter Ankunftszeitsignale durch Anwenden wenigstens entweder einer Glättungsfilterungstechnik und/oder einer Medianfilterungstechnik, um asynchrone Signale aus den Ankunftszeitsignalen zu entfernen, und Bestimmen der Delta-Ankunftszeitsignale auf der Basis der vorverarbeiteten Ankunftszeitsignale und einer erwarteten Ankunftszeit auf.In a further embodiment, the method further comprises receiving arrival times corresponding to the blade, generating preprocessed arrival time signals by applying at least one of a smoothing filtering technique and a median filtering technique to remove asynchronous signals from the arrival time signals, and determining the delta arrival time signals on the Based on the preprocessed arrival time signals and an expected time of arrival.
ZEICHNUNGENDRAWINGS
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, worin zeigen:These and other features, aspects and advantages of the present invention will become better understood when the following detailed description is read with reference to the accompanying drawings, in which:
1 eine schematische Darstellung eines Schaufelfunktionstüchtigkeitsüberwachungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Systeme; 1 a schematic representation of a blade functionality monitoring system according to an embodiment of the present systems;
2 ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zur Identifizierung von Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlregionen der Schaufel auf der Basis von Delta-AZen gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Techniken veranschaulicht; 2 5 is a flowchart illustrating an exemplary method of identifying resonant frequency rotor speed regions of the blade based on delta AZs in accordance with certain aspects of the present techniques;
3 ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zur Bestimmung mehrerer Frequenzspitzenwerte durch Verschiebung eines Fensters von Signalen entlang von Delta-AZ-Signalen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Techniken veranschaulicht; 3 5 is a flowchart illustrating an exemplary method for determining multiple frequency peaks by shifting a window of signals along delta-AZ signals in accordance with an aspect of the present techniques;
4 eine graphische Darstellung eines simulierten Delta-AZ-Vektorsignals, das einer Laufschaufel in einem Rotor entspricht, um die Bestimmung mehrerer Frequenzspitzenwerte und Ergebniswerte zu zeigen; 4 a plot of a simulated Delta-AZ vector signal corresponding to a blade in a rotor to show the determination of a plurality of frequency peak values and result values;
5 eine simulierte graphische Darstellung eines Frequenzsignals zur Erläuterung der Bestimmung eines ersten Frequenzspitzenwertes auf der Basis des Frequenzsignals und des bestimmten Synchronfrequenzschwellenwertes; 5 a simulated graphical representation of a frequency signal for explaining the determination of a first frequency peak on the basis of the frequency signal and the determined synchronous frequency threshold value;
6 eine simulierte graphische Darstellung von Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlregionen einer Schaufel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Techniken; 6 a simulated plot of resonant frequency rotor speed regions of a blade in accordance with an embodiment of the present techniques;
7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Überwachen der Funktionstüchtigkeit eines Rotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Techniken; 7 a flowchart of a method for monitoring the functionality of a rotor according to an embodiment of the present techniques;
8 ein Korrelationsdiagramm eines Indexwertes und eines Korrelationswertes, die verwendet werden können, um die Existenz eines Risses festzustellen oder eine Wahrscheinlichkeit eines Risses in einer Schaufel zu bestimmen; 8th a correlation diagram of an index value and a correlation value that may be used to determine the existence of a crack or to determine a probability of a crack in a blade;
9(a) eine simulierte Aufzeichnung eines historischen Resonanzsignals einer Schaufel; 9 (a) a simulated record of a historical resonant signal of a blade;
9(b) eine simulierte Aufzeichnung eines Resonanzsignals einer Schaufel; 9 (b) a simulated record of a resonant signal of a blade;
10 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Generierung einer Messmatrix auf der Basis erster Resonanzfrequenz-Delta-AZen und zweiter Resonanzfrequenz-Delta-AZen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Techniken; 10 a flow chart of a method for generating a measurement matrix based on first resonance frequency delta AZen and second resonance frequency delta AZen according to an embodiment of the present techniques;
11 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Generierung einer Resonanzmatrix auf der Basis einer Messmatrix gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Techniken. 11 a flowchart of a method for generating a resonance matrix based on a measuring matrix according to an embodiment of the present techniques.
12(a) eine simulierte Aufzeichnung eines ersten Resonanzfrequenz-Delta-Ankunftszeitvektorsignals, das einer Laufschaufel und einer ersten Sensorvorrichtung entspricht; 12 (a) a simulated record of a first resonant frequency delta arrival time vector signal corresponding to a blade and a first sensor device;
12(b) eine simulierte Aufzeichnung eines zweiten Resonanzfrequenz-Delta-Ankunftszeitvektorsignals, das einer Laufschaufel und einer zweiten Sensorvorrichtung entspricht; 12 (b) a simulated record of a second resonant frequency delta arrival time vector signal corresponding to a blade and a second sensor device;
12(c) eine simulierte Aufzeichnung eines subgereinigten Resonanzfrequenz-Delta-AZ-Vektorsignals, das unter Verwendung einer Reihe einer geweißten Matrix generiert wurde; 12 (c) a simulated plot of a sub-purified resonant frequency delta AZ vector signal generated using a series of whitened matrix;
12(d) eine simulierte Aufzeichnung eines Halb-Rauschsignals, das unter Verwendung einer anderen Reihe der geweißten Matrix generiert wurde, auf die in 12(c) Bezug genommen ist; 12 (d) a simulated recording of a half-noise signal generated using another row of the whitened matrix referenced in FIG 12 (c) Reference is made;
12(e) eine simulierte Aufzeichnung eines Resonanzsignals; 12 (e) a simulated record of a resonance signal;
12(f) eine simulierte Aufzeichnung eines Rauschsignals; und 12 (f) a simulated record of a noise signal; and
13 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Generierung einer geweißten Matrix gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Techniken. 13 a flow chart of a method for generating a whitened matrix according to an embodiment of the present techniques.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Wenn Elemente verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingeführt werden, sollen die Artikel „ein“, „eine“, „der“, „die“ und „das“ bedeuten, dass es ein oder mehrere der Elemente gibt. Die Ausdrücke „aufweisen“, „enthalten“ und „haben“ sollen im einschließlichen Sinne verstanden werden und bedeuten, dass es außer den aufgeführten Elementen weitere Elemente geben kann. In dem hierin verwendeten Sinne enthält der Ausdruck „und/oder“ ein beliebiges und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Elemente.When introducing elements of various embodiments of the present invention, the articles "a," "an," "the," and "the" mean that there are one or more of the elements. The terms "comprising", "containing" and "having" are to be understood in the inclusive sense and mean that there may be other elements besides the listed elements. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the associated listed items.
Eine Näherungssprache, wie sie hierin überall in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, kann angewandt werden, um jede beliebige quantitative Darstellung zu modifizieren, die in zulässiger Weise variieren könnte, ohne zu einer Änderung der Grundfunktion zu führen, mit der sie verbunden sein kann. Demgemäß ist ein Wert, der durch den Ausdruck, wie beispielsweise „etwa“ modifiziert ist, nicht auf den genauen angegebenen Wert beschränkt. In einigen Fällen kann die Näherungssprache der Genauigkeit eines Instrumentes zur Messung des Wertes entsprechen. A proximity language, as used throughout the specification and claims, may be employed to modify any quantitative representation that may vary in a permissible manner without causing a change in the basic function to which it may be associated , Accordingly, a value modified by the expression such as "about" is not limited to the precise value specified. In some cases, the approximate language may correspond to the accuracy of an instrument for measuring the value.
In dem hierin verwendeten Sinne kann der Ausdruck „erwartete Ankunftszeit (AZ)“ verwendet werden, um eine AZ einer Laufschaufel während einer Rotation an einer Bezugsposition zu bezeichnen, wenn keine Defekte oder Risse in der Schaufel vorhanden sind und die Schaufel in einer idealen Situation arbeitet, die Lastbedingungen optimal sind und die Schwingungen in der Schaufel minimal sind. In dem hierin verwendeten Sinne bezeichnet der Ausdruck „Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen“ Drehgeschwindigkeiten eines Rotors einer Vorrichtung, die zur Anregung einer oder mehrerer Resonanzfrequenzen der Laufschaufeln in dem Rotor führen.As used herein, the term "expected time of arrival (AZ)" may be used to denote an AZ of a blade during rotation at a reference position when there are no defects or cracks in the blade and the blade is operating in an ideal situation , the load conditions are optimal and the vibrations in the blade are minimal. As used herein, the term "resonant frequency rotor speeds" refers to rotational speeds of a rotor of a device that result in excitation of one or more resonant frequencies of the blades in the rotor.
Im Betrieb werden Eigenfrequenzen oder Resonanzfrequenzen von Laufschaufeln in einem Rotor bei bestimmten Rotordrehzahlen eines Rotors in einer Vorrichtung, wie beispielsweise einem Axialverdichter, angeregt. Hier nachstehend bezieht sich der Ausdruck „Geschwindigkeiten des Rotors, die zu einer Anregung der Resonanzfrequenzen der Schaufeln führen“ auf Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen. Wie nachstehend im Einzelnen erläutert, identifizieren die vorliegenden Systeme und Verfahren Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen der Laufschaufeln auf der Basis der Ankunftszeiten (AZen) (hier nachstehend als tatsächliche AZen bezeichnet) der Schaufeln an einer Bezugsposition in dem Rotor. Ein oder mehrere Risse in den Schaufeln können die Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen der Laufschaufel verändern. Ein technischer Effekt des vorliegenden Systems und Verfahrens gemäß einer Ausführungsform besteht darin, dass eine oder mehrere Abweichungen der Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen bestimmt werden und die Existenz von Rissen oder die Wahrscheinlichkeit einer Existenz von Rissen in den Schaufeln auf der Basis der Abweichungen bestimmt wird. Dieser technischer Effekt ermöglicht eine verbesserte Wartungsprognose und einen geringeren Anteil unplanmäßiger Stillstandszeiten.In operation, natural frequencies or resonant frequencies of blades in a rotor are excited at certain rotor speeds of a rotor in a device such as an axial compressor. Hereinafter, the term "speeds of the rotor leading to excitation of the resonant frequencies of the blades" refers to resonant frequency rotor speeds. As discussed in more detail below, the present systems and methods identify rotor blade resonant rotor speeds based on arrival times (AZen) (hereafter referred to as actual Aces) of the blades at a reference position in the rotor. One or more cracks in the blades may alter the resonant frequency rotor speeds of the blade. A technical effect of the present system and method according to one embodiment is that one or more deviations of the resonant frequency rotor speeds are determined and the existence of cracks or the likelihood of cracks in the blades is determined based on the deviations. This technical effect enables improved maintenance forecasting and a lower proportion of unplanned downtime.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaufelfunktionstüchtigkeitsüberwachungssystems 10 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Systems. Wie in 1 veranschaulicht, enthält das System 10 eine oder mehrere Laufschaufeln oder Schaufelblätter in einem Rotor 11, die durch das System 10 überwacht werden, um die Existenz von Rissen oder Wahrscheinlichkeit einer Existenz von Rissen in den Schaufeln zu bestimmen. Es wird erwähnt, dass 1 einen Teil des Rotors 11 zeigt. Der Rotor 11 kann z.B. eine Komponente einer Vorrichtung, wie beispielsweise ein Verdichter, ein Axialverdichter, eine landgestützte Gasturbine oder dergleichen, sein. Der Rotor 11 enthält z.B. eine Laufschaufel 12. Zur Erleichterung des Verständnisses werden die vorliegenden Systeme und Techniken unter Bezugnahme auf die Laufschaufel 12 erläutert, wobei jedoch die vorliegenden Systeme und Techniken auf jede der Schaufeln in dem Rotor 11 anwendbar sind. Wie in der derzeit vorgesehenen Konfiguration veranschaulicht, enthält das System 10 einen oder mehrere Sensoren 14, 16, die eine Ankunft der Schaufel 12 an einem Bezugspunkt erfassen, um Schaufelpassiersignale SPS 18, 20 zu generieren, die Ankunftszeiten (AZen) 24, 26 der Schaufel 12 an dem Bezugspunkt repräsentieren. Hier nachstehend bezieht sich der Ausdruck „AZen einer Schaufel an einem Bezugspunkt“ auf tatsächliche AZen. Z.B. generiert die erste Sensorvorrichtung 14 das erste SPS 18, das erste tatsächliche AZen 24 der Schaufel 12 an dem Bezugspunkt repräsentiert. Z.B. generiert die zweite Sensorvorrichtung 16 das zweite SPS 20, das zweite tatsächliche AZen 26 der Schaufel 12 an dem Bezugspunkt repräsentiert. Der Bezugspunkt kann z.B. unterhalb der Sensoren 14, 16 oder neben den Sensoren 14, 16 liegen. Die tatsächlichen AZen können z.B. in Zeiteinheiten oder Grad gemessen werden. Das SPS 18, 20 kann z.B. während eines Anlaufzustands des Rotors, eines Übergangszustands des Rotors 11, eines stationären Zustands des Rotors 11, eines Übergeschwindigkeitszustands des Rotors 11 oder Kombinationen von diesen generiert werden. 1 shows a schematic representation of a blade functionality monitoring system 10 according to an embodiment of the present system. As in 1 illustrates the system contains 10 one or more blades or blades in a rotor 11 passing through the system 10 be monitored to determine the existence of cracks or probability of existence of cracks in the blades. It is mentioned that 1 a part of the rotor 11 shows. The rotor 11 For example, it may be a component of a device, such as a compressor, an axial compressor, a land-based gas turbine, or the like. The rotor 11 contains eg a blade 12 , For ease of understanding, the present systems and techniques are described with reference to the blade 12 however, the present systems and techniques apply to each of the blades in the rotor 11 are applicable. As illustrated in the currently-provided configuration, the system includes 10 one or more sensors 14 . 16 That's an arrival of the shovel 12 capture at a reference point to Schaufelpassiersignale SPS 18 . 20 to generate the arrival times (AZen) 24 . 26 the shovel 12 at the reference point. Hereinafter, the term "AZen of a blade at a reference point" refers to actual AZs. For example, generates the first sensor device 14 the first PLC 18 , the first actual AZen 24 the shovel 12 represented at the reference point. For example, the second sensor device generates 16 the second PLC 20 , the second actual AZen 26 the shovel 12 represented at the reference point. The reference point can be below the sensors, for example 14 . 16 or next to the sensors 14 . 16 lie. The actual AZen can be measured in units of time or degrees, for example. The PLC 18 . 20 For example, during a startup state of the rotor, a transition state of the rotor 11 , a stationary state of the rotor 11 , an overspeed state of the rotor 11 or combinations of these are generated.
In einer Ausführungsform können die Sensoren 14, 16 eine Ankunft der Vorderkante der Laufschaufel 12 erfassen, um das SPS 18, 20 zu generieren. In einer weiteren Ausführungsform können die Sensoren 14, 16 eine Ankunft der Hinterkante der Laufschaufel 12 erfassen, um das SPS 18, 20 zu generieren. In einer noch weiteren Ausführungsform kann der Sensor 14 eine Ankunft der Vorderkante der Laufschaufel 12 erfassen, um das SPS 18 zu generieren, und der Sensor 16 kann eine Ankunft der Hinterkante der Laufschaufel 12 erfassen, um das SPS 20 zu generieren, oder umgekehrt. Die Sensoren 14, 16 können z.B. benachbart zu der Schaufel 12 auf einem stationären Objekt in einer Position montiert sein, so dass eine Ankunft der Schaufel 12 effizient erfasst werden kann. In einer Ausführungsform ist wenigstens einer der Sensoren 14, 16 an einem (nicht veranschaulichten) Gehäuse der Schaufeln montiert. Als ein nicht beschränkendes Beispiel können die Sensoren 14, 16 magnetostriktive Sensoren, magnetische Sensoren, kapazitive Sensoren, Wirbelstromsensoren oder dergleichen sein.In one embodiment, the sensors 14 . 16 an arrival of the leading edge of the blade 12 capture to the SPS 18 . 20 to generate. In a further embodiment, the sensors 14 . 16 an arrival of the trailing edge of the blade 12 capture to the SPS 18 . 20 to generate. In yet another embodiment, the sensor 14 an arrival of the leading edge of the blade 12 capture to the SPS 18 to generate, and the sensor 16 may be an arrival of the trailing edge of the blade 12 capture to the SPS 20 to generate, or vice versa. The sensors 14 . 16 can eg be adjacent to the blade 12 be mounted on a stationary object in a position, allowing an arrival of the shovel 12 can be detected efficiently. In one embodiment, at least one of the sensors is 14 . 16 mounted on a housing (not shown) of the blades. As a non-limiting example, the sensors 14 . 16 magnetostrictive sensors, magnetic sensors, capacitive sensors, eddy current sensors or the like.
Wie in der derzeit vorgesehenen Konfiguration veranschaulicht, werden die SPS 18, 20 von einem Verarbeitungssystem 22 empfangen. Das Verarbeitungssubsystem 22 bestimmt die ersten tatsächlichen AZen 24 und die zweiten tatsächlichen AZen 26 der Schaufel 12 auf der Basis der SPS 18, 20. Insbesondere bestimmt das Verarbeitungssubsystem die ersten tatsächlichen AZen 24 auf der Basis des ersten SPS 18, und das Verarbeitungssubsystem 22 bestimmt die zweiten tatsächlichen AZen 26 auf der Basis des zweiten SPS 20. In bestimmten Ausführungsformen verarbeitet das Verarbeitungssubsystem 22 die ersten tatsächlichen AZen 24 und die zweiten tatsächlichen AZen 26 vor, um Rauschen und asynchrone Frequenzen aus den ersten tatsächlichen AZen 24 und den zweiten tatsächlichen AZen 26 zu entfernen. Das Verarbeitungssubsystem 22 kann z.B. die ersten tatsächlichen AZen 24 und die zweiten tatsächlichen AZen 26 durch Anwenden wenigstens entweder einer Glättungsfilterungstechnik und/oder einer Medianfilterungstechnik auf die ersten tatsächlichen AZen 24 und die zweiten tatsächlichen AZen 26 vorverarbeiten. In einem Beispiel enthält das Verarbeitungssubsystem 22 wenigstens einen Prozessor, der mit einem Speicher und einem Kommunikationsabschnitt verbunden ist. Die Informationen, wie beispielsweise Sensordaten, können durch drahtgebundene oder drahtlose Mechanismen über den Kommunikationsabschnitt übertragen und in dem Speicher für eine nachfolgende Verarbeitung gespeichert werden. Der Speicher kann in einem Beispiel auch die ausführbaren Programme und zugehörigen Dateien zur Ausführung der Anwendung enthalten.As illustrated in the currently provided configuration, the SPS 18 . 20 from a processing system 22 receive. The processing subsystem 22 determines the first actual AZes 24 and the second actual AZes 26 the shovel 12 based on the PLC 18 . 20 , In particular, the processing subsystem determines the first actual AZs 24 based on the first PLC 18 , and the processing subsystem 22 determines the second actual AZes 26 based on the second PLC 20 , In certain embodiments, the processing subsystem processes 22 the first actual AZes 24 and the second actual AZes 26 before, noise and asynchronous frequencies from the first actual AZs 24 and the second actual AZes 26 to remove. The processing subsystem 22 can eg the first actual AZen 24 and the second actual AZes 26 by applying at least one of a smoothing filtering technique and a median filtering technique to the first actual AZs 24 and the second actual AZes 26 preprocess. In one example, the processing subsystem includes 22 at least one processor connected to a memory and a communication section. The information, such as sensor data, may be transmitted via wired or wireless mechanisms via the communications section and stored in the memory for subsequent processing. The memory may also include, in one example, the executable programs and associated files for executing the application.
Außerdem überwacht das Verarbeitungssubsystem 22 die Funktionstüchtigkeit der Laufschaufel 12 auf der Basis der ersten tatsächlichen AZen 24 und der zweiten tatsächlichen AZen 26. Das Verarbeitungssubsystem 22 bestimmt erste Delta-AZen 28, die der Schaufel 12 entsprechen und der ersten Sensorvorrichtung 14 entsprechen, auf der Basis der ersten tatsächlichen AZen 24 und einer erwarteten AZ der Laufschaufel 12. Zusätzlich bestimmt das Verwaltungssubsystem 22 zweite Delta-AZen 30, die der Schaufel 12 entsprechen und der zweiten Sensorvorrichtung 16 entsprechen, auf der Basis der zweiten tatsächlichen AZen 26 und der erwarteten AZ der Schaufel 12. Die ersten Delta-AZen 28 entsprechen der ersten Sensorvorrichtung 14, da die ersten Delta-AZen auf der Basis der ersten tatsächlichen AZen 24 bestimmt werden, die auf der Basis des ersten SPS 18 bestimmt werden, das durch die erste Sensorvorrichtung 14 generiert wird. Die zweiten Delta-AZen 30 entsprechen der zweiten Sensorvorrichtung 16, da die zweiten Delta-AZen 30 auf der Basis der zweiten tatsächlichen AZen 26 bestimmt werden, die auf der Basis des zweiten SPS 20 bestimmt werden, das durch die zweite Sensorvorrichtung 16 generiert wird. Die ersten Delta-AZen 28 oder die zweiten Delta-AZen 30 können unter Verwendung der folgenden Gleichung (1) bestimmt werden: Delta-AZ = tatsächlicheAZ – erwarteteAZ (1). In addition, the processing subsystem monitors 22 the functioning of the blade 12 based on the first actual AZes 24 and the second actual AZen 26 , The processing subsystem 22 determines first delta-AZes 28 that the scoop 12 correspond and the first sensor device 14 match, based on the first actual AZs 24 and an expected AZ of the blade 12 , In addition, the management subsystem determines 22 second delta aZen 30 that the scoop 12 correspond and the second sensor device 16 on the basis of the second actual AZes 26 and the expected AZ of the blade 12 , The first delta AZen 28 correspond to the first sensor device 14 since the first delta-AZen based on the first actual AZen 24 be determined based on the first PLC 18 determined by the first sensor device 14 is generated. The second delta aZen 30 correspond to the second sensor device 16 because the second delta AZen 30 based on the second actual AZes 26 be determined on the basis of the second PLC 20 determined by the second sensor device 16 is generated. The first delta AZen 28 or the second delta AZs 30 can be determined using the following equation (1): Delta-AZ = ActualAZ - ExpectedAZ (1).
In einer Ausführungsform können die ersten Delta-AZen 28 als erste Delta-AZen-Vektoren 32 dargestellt werden, indem die ersten Delta-AZen 28 auf entsprechende Rotordrehzahlen des Rotors 11 abgebildet werden. In einer weiteren Ausführungsform können die zweiten Delta-AZen als zweite Delta-AZen-Vektoren 34 dargestellt werden, indem die zweiten Delta-AZen 30 auf entsprechende Rotordrehzahlen des Rotors 11 abgebildet werden. Falls z.B. eine erste tatsächliche AZ auf der Basis eines SPS generiert wird, das zu einem Zeitpunkt T1 generiert wird, wenn die Rotordrehzahl R1 beträgt, dann wird eine erste Delta-AZ auf der Basis der ersten tatsächlichen AZ bestimmt; und die erste Delta-AZ wird als ein erster Delta-AZ-Vektor dargestellt, indem die erste Delta-AZ auf die Rotordrehzahl R1 abgebildet wird. Hier nachstehend werden die Ausdrücke „erste Delta-AZen“ und „erstes Delta-AZen-Signal“ gegeneinander austauschbar verwendet, da die ersten Delta-A-Zen eine digitale Darstellung des analogen ersten Delta-AZen-Signals sind. Außerdem werden die Ausdrücke „zweite Delta-A-Zen“ und „zweites Delta-AZen-Signal“ gegeneinander austauschbar verwendet, da die zweiten Delta-AZen eine digitale Darstellung des analogen zweiten Delta-AZen-Signals sind. Zusätzlich werden die Ausdrücke „erste Delta-AZen-Vektoren“ und „erstes Delta-AZen-Vektorsignal“ gegeneinander austauschbar verwendet, da die ersten Delta-AZen-Vektoren eine digitale Darstellung des analogen ersten Delta-AZen-Vektorsignals sind. Außerdem werden die Ausdrücke „zweite Delta-AZen-Vektoren“ und „zweites Delta-AZen-Vektorsignal“ gegeneinander austauschbar verwendet, da die zweiten Delta-AZen-Vektoren eine digitale Darstellung des analogen ersten Delta-AZen-Vektorsignals sind.In one embodiment, the first delta-AZes 28 as the first delta-AZen vectors 32 be represented by the first delta-AZen 28 to corresponding rotor speeds of the rotor 11 be imaged. In a further embodiment, the second delta-AZes may be used as second delta-AZen vectors 34 be represented by the second delta-AZen 30 to corresponding rotor speeds of the rotor 11 be imaged. For example, if a first actual AZ is generated based on a PLC generated at a time T 1 when the rotor RPM is R 1 , then a first delta AZ is determined based on the first actual AZ; and the first delta AZ is represented as a first delta AZ vector by mapping the first delta AZ to the rotor speed R 1 . Hereinafter, the terms "first delta AZen" and "first delta AZen signal" are used interchangeably since the first delta A Zen are a digital representation of the analog first delta AZen signal. In addition, the terms "second delta A Zen" and "second delta AZen signal" are used interchangeably since the second delta AZs are a digital representation of the analog second delta AZen signal. In addition, the terms "first delta AZen vectors" and "first delta AZen vector signal" are used interchangeably since the first delta AZen vectors are a digital representation of the analog first delta AZen vector signal. In addition, the terms "second delta AZen vectors" and "second delta AZen vector signal" are used interchangeably since the second delta AZen vectors are a digital representation of the analog first delta AZen vector signal.
Es wird erwähnt, dass der Rotor 11 bei mehreren Rotordrehzahlen arbeitet. Eine Teilmenge der Rotordrehzahlen regt die Resonanzfrequenzen der Laufschaufeln in dem Rotor 11 an. Die „Rotordrehzahlen des Rotors, die die Resonanzfrequenzen der Schaufeln anregen“ werden hier nachstehend als Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen bezeichnet. Es sei erwähnt, dass die Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen der Schaufeln in einem Rotor sich von den Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen der Schaufeln in einem anderen Rotor unterscheiden können. Außerdem sei erwähnt, dass sich die Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen einer Schaufel in dem Rotor 11 von den Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen einer anderen Schaufel in dem Rotor 11 unterscheiden können.It is mentioned that the rotor 11 works at several rotor speeds. A subset of the rotor speeds excite the resonant frequencies of the blades in the rotor 11 at. The "rotor speeds of the rotor that excite the resonant frequencies of the blades" are hereinafter referred to as resonant frequency rotor speeds. It should be noted that the resonant frequency rotor speeds of the blades in one rotor may differ from the resonant frequency rotor speeds of the blades in another rotor. It should also be noted that the resonant frequency rotor speeds of a blade in the rotor 11 from the resonant frequency rotor speeds of another blade in the rotor 11 can distinguish.
In der Ausführungsform nach 1 extrahiert das Verarbeitungssubsystem 22 erste Resonanzfrequenz-Delta-AZen/ erste Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren aus den ersten Delta-AZen 28 bzw. den ersten Delta-Azen-Vektoren 32. Die ersten Resonanzfrequenz-Delta-AZen/ersten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren sind ein Teilsatz der ersten Delta-AZen 28 bzw. der ersten Delta-AZen-Vektoren 32. Zusätzlich extrahiert das Verarbeitungssubsystem 22 zweite Resonanzfrequenz-Delta-AZen/zweite Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren aus den zweiten Delta-AZen 30 bzw. den zweiten Delta-AZen-Vektoren 34. Die zweiten Resonanzfrequenz-Delta-AZen/zweiten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren sind ein Teilsatz der zweiten Delta-AZen 30 bzw. der zweiten Delta-AZen-Vektoren 34. In einer Ausführungsform bestimmt das Verarbeitungssubsystem 22 Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen der Schaufel 12 auf der Basis der ersten Resonanzfrequenz-Delta-AZen und der zweiten Resonanzfrequenz-Delta-AZen. In einer anderen Ausführungsform bestimmt das Verarbeitungssystem 22 Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen der Schaufel 12 auf der Basis der ersten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren und der zweiten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren.In the embodiment according to 1 extracts the processing subsystem 22 first resonant frequency delta AZen / first resonant frequency delta AZen vectors from the first delta AZen 28 or the first delta-azen vectors 32 , The first resonant frequency delta AZen / first resonant frequency delta AZen vectors are a subset of the first delta AZen 28 or the first delta-AZen vectors 32 , In addition, the processing subsystem extracts 22 second resonant frequency delta AZen / second resonant frequency delta AZen vectors from the second delta AZen 30 or the second delta-AZen vectors 34 , The second resonant frequency delta AZen / second resonant frequency delta AZen vectors are a subset of the second delta AZen 30 or the second delta-AZen vectors 34 , In one embodiment, the processing subsystem determines 22 Resonant frequency rotor speeds of the blade 12 based on the first resonant frequency delta AZen and the second resonant frequency delta AZen. In another embodiment, the processing system determines 22 Resonant frequency rotor speeds of the blade 12 based on the first resonant frequency delta AZen vectors and the second resonant frequency delta AZen vectors.
Zusätzlich bestimmt das Verarbeitungssubsystem 22 die Existenz irgendwelcher Abweichungen der Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen in Bezug auf historische Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen, um die Existenz eines Risses in der Schaufel 12 oder eine Wahrscheinlichkeit der Existenz eines Risses in der Schaufel 12 zu bestimmen. Wenn das Verarbeitungssubsystem 22 feststellt, dass eine oder mehrere Abweichungen in den Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen der Schaufel 12 existieren, stellt das Verarbeitungssystem 22 fest, dass ein Riss in der Schaufel 12 existiert, oder es stellt fest, dass eine Wahrscheinlichkeit eines Risses in der Schaufel 12 besteht. Die Feststellung des Risses in der Schaufel 12 ist in größeren Einzelheiten in Bezug auf 7 erläutert.In addition, the processing subsystem determines 22 the existence of any deviations of the resonant frequency rotor speeds with respect to historical resonant frequency rotor speeds, the existence of a crack in the blade 12 or a probability of the existence of a crack in the blade 12 to determine. If the processing subsystem 22 determines that one or more deviations in the resonant frequency rotor speeds of the blade 12 exist, represents the processing system 22 notice that a crack in the shovel 12 exists, or it notes that there is a probability of a crack in the blade 12 consists. The determination of the crack in the blade 12 is in greater detail in terms of 7 explained.
2 zeigt ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 200 zur Identifizierung von Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlsregionen 220 der Schaufel 12 auf der Basis von Delta-AZen 220 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Techniken veranschaulicht. Die Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlsregionen 220 sind weite Bereiche von Rotordrehzahlen der Schaufel 12, die eine Anregung einer oder mehrerer Resonanzfrequenzen der Schaufel 12 zur Folge haben. Z.B. können Resonanzfrequenzen der Schaufel 12 bei Rotordrehzahlen in dem Bereich von 1200 Umdrehungen pro Minute bis 1400 Umdrehungen pro Minute angeregt werden, so dass folglich 1200 Umdrehungen pro Minute bis 1400 Umdrehungen pro Minute ein Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlbereich der Schaufel ist. 2 shows a flowchart illustrating an exemplary method 200 for identifying resonant frequency rotor speed regions 220 the shovel 12 based on Delta-AZen 220 in accordance with certain aspects of the present techniques. The resonant frequency rotor speed regions 220 are wide ranges of rotor speeds of the blade 12 that excite one or more resonant frequencies of the blade 12 have as a consequence. For example, resonant frequencies of the blade 12 at rotor speeds in the range of 1200 revolutions per minute to 1400 revolutions per minute, so that consequently 1200 revolutions per minute to 1400 revolutions per minute is a resonant frequency rotor speed range of the blade.
Das Bezugszeichen 202 repräsentiert Delta-AZen, die der Schaufel 12 entsprechen. Die Delta-AZen 202 werden auf der Basis der tatsächlichen AZen bestimmt, die durch die erste Sensorvorrichtung 14 oder die zweite Sensorvorrichtung 16 generiert werden, wenn keine Defekte oder Risse in der Schaufel 12 vorhanden sind; die Schaufel 12 und der Rotor 11 arbeiten in einer idealen Situation, wobei die Lastbedingungen optimal sind und die Schwingungen in der Schaufel 12 minimal sind. In einer Ausführungsform können die Delta-AZen 202 die ersten Delta-AZen 28 (vgl. 1) sein, falls die ersten tatsächlichen AZen 24 durch die erste Sensorvorrichtung 14 generiert werden, wenn keine Defekte oder Risse in der Schaufel 12 vorhanden sind; die Schaufel 12 und der Rotor 11 arbeiten in einer idealen Situation, wobei die Lastbedingungen optimal sind und die Schwingungen in der Schaufel 12 minimal sind. In einer weiteren Ausführungsform können die Delta-AZen 202 die zweiten Delta-AZen 30 (vgl. 1) sein, falls die zweiten tatsächlichen AZen 26 durch die zweite Sensorvorrichtung 16 generiert werden, wenn keine Defekte oder Risse in der Schaufel 12 vorhanden sind; die Schaufel 12 und der Rotor 11 arbeiten in einer idealen Situation, wobei die Lastbedingungen optimal sind und die Schwingungen in der Schaufel 12 minimal sind. In einer Ausführungsform können die Delta-AZen-Signale 202 als Delta-AZen-Vektorsignale dargestellt werden, indem die Delta-AZen-Signale 202 auf jeweilige Rotordrehzahlen abgebildet werden. Ein beispielhaftes Delta-AZen-Vektorsignal ist in 3 veranschaulicht. In der Ausführungsform nach 2 wird jeder Block des Verfahrens 200 durch das Verarbeitungssubsystem 22 nach 1 ausgeführt.The reference number 202 represents Delta-AZen, that of the blade 12 correspond. The delta AZen 202 are determined on the basis of the actual AZs generated by the first sensor device 14 or the second sensor device 16 be generated if no defects or cracks in the blade 12 available; the shovel 12 and the rotor 11 work in an ideal situation where the load conditions are optimal and the vibrations in the bucket 12 are minimal. In one embodiment, the delta-AZes 202 the first delta AZen 28 (see. 1 ), if the first actual AZen 24 through the first sensor device 14 be generated if no defects or cracks in the blade 12 available; the shovel 12 and the rotor 11 work in an ideal situation where the load conditions are optimal and the vibrations in the bucket 12 are minimal. In a further embodiment, the delta-AZes 202 the second delta AZen 30 (see. 1 ), if the second actual AZes 26 through the second sensor device 16 be generated if no defects or cracks in the blade 12 available; the shovel 12 and the rotor 11 work in an ideal situation where the load conditions are optimal and the vibrations in the bucket 12 are minimal. In one embodiment, the delta-AZen signals 202 are represented as delta-AZen vector signals by the delta-AZen signals 202 be mapped to respective rotor speeds. An exemplary delta AZen vector signal is in 3 illustrated. In the embodiment according to 2 gets every block of the procedure 200 through the processing subsystem 22 to 1 executed.
Im Block 204 werden ein erste Fenster von Signalen und ein zweites Fenster von Signalen ausgewählt. Das erste Signalfenster und das zweite Signalfenster sind Rotordrehzahlbänder. Zusätzlich weist jedes von dem ersten Signalfenster und dem zweiten Signalfenster eine jeweilige Breite auf. Z.B. ist in der Ausführungsform nach 2 das erste Signalfenster ein Rotordrehzahlband von 25 Umdrehungen pro Minute, und eine Breite des ersten Signalfensters beträgt 25 Umdrehungen pro Minute. Wieder in der Ausführungsform nach 2 ist das zweite Signalfenster ein Rotordrehzahlband von 50 Umdrehungen pro Minute, und eine Breite des zweiten Signalfensters beträgt 50 Umdrehungen pro Minute. Die Breite des zweiten Signalfensters ist größer als die Breite des ersten Signalfensters.In the block 204 For example, a first window of signals and a second window of signals are selected. The first signal window and the second signal window are rotor speed bands. In addition, each of the first signal window and the second signal window has a respective width. For example, in the embodiment according to 2 the first signal window is a rotor speed band of 25 revolutions per minute and a width of the first signal window is 25 revolutions per minute. Again in the embodiment according to 2 For example, the second signal window is a rotor speed band of 50 revolutions per minute and a width of the second signal window is 50 revolutions per minute. The width of the second signal window is greater than the width of the first signal window.
Im Block 206 werden mehrere erste Frequenzspitzenwerte durch iteratives Verschieben des ersten Signalfensters entlang des Delta-AZen-Signals 202 generiert. Im Block 208 werden mehrere zweite Frequenzspitzenwerte durch iteratives Verschieben des zweiten Signalfensters entlang des Delta-A-Zen-Signals 202 generiert. Die Bestimmung der ersten Frequenzspitzenwerte und der zweiten Frequenzspitzenwerte ist in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf 3 und 4 erläutert. In the block 206 multiple first frequency peaks are obtained by iteratively shifting the first signal window along the delta AZen signal 202 generated. In the block 208 several second frequency peaks are obtained by iteratively shifting the second signal window along the delta A Zen signal 202 generated. The determination of the first frequency peaks and the second frequency peaks is described in greater detail with reference to FIG 3 and 4 explained.
Im Block 210 werden mehrere resultierende Werte auf der Basis der ersten Frequenzspitzenwerte und der zweiten Frequenzspitzenwerte bestimmt. Insbesondere wird ein resultierender Wert durch Subtraktion eines zweiten Frequenzspitzenwertes von einem jeweiligen ersten Frequenzspitzenwert bestimmt. Ein resultierender Wert kann z.B. unter Verwendung der folgenden Gleichung (2) bestimmt werden: RW = erster_Frequenzspitzenwert – zweiter_Frequenzspitzenwert (2), wobei RW ein resultierender Wert ist.In the block 210 a plurality of resultant values are determined based on the first frequency peak values and the second frequency peak values. In particular, a resulting value is determined by subtracting a second frequency peak from a respective first frequency peak. For example, a resulting value can be determined using the following equation (2): RW = first_frequency_top_value - second_frequency_time_value (2), where RW is a resulting value.
Im Block 212 wird eine Überprüfung vorgenommen, um festzustellen, ob die resultierenden Werte kleiner als ein bestimmter Wert sind. Im Block 212 wird, wenn die resultierenden Werte kleiner als der bestimmte Wert sind, die Kontrolle zum Block 214 übergeben. Im Block 214 werden Rotordrehzahlen, die den zweiten Frequenzspitzenwerten entsprechen, bestimmt. Es werden lokale Maxima der Rotordrehzahlen, die den zweiten Frequenzspitzenwerten entsprechen, als die Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlregionen 220 bestimmt, wenn die resultierenden Werte kleiner sind als der bestimmte Wert. Wenn z.B. eine Rotordrehzahl, die einem zweiten Frequenzspitzenwert entspricht, 1200 Umdrehungen pro Minute beträgt, dann wird ein lokales Maximum von 1200 ± 50 als eine Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlregion bestimmt.In the block 212 a check is made to see if the resulting values are less than a certain value. In the block 212 if the resulting values are less than the specified value, control is taken to the block 214 to hand over. In the block 214 Rotor speeds corresponding to the second frequency peaks are determined. Local maximums of the rotor speeds corresponding to the second frequency peaks are determined as the resonant frequency rotor speed regions 220 determined if the resulting values are smaller than the specified value. For example, if a rotor speed corresponding to a second frequency peak is 1200 revolutions per minute, then a local maximum of 1200 ± 50 is determined as a resonant frequency rotor speed region.
Unter erneuter Bezugnahme auf den Block 212 wird jedoch, wenn die resultierenden Werte nicht kleiner als der bestimmte Wert sind, die Kontrolle zum Block 216 übergeben. Im Block 216 wird ein nachfolgendes Signalfenster ausgewählt. Eine Breite des nachfolgenden Signalfensters ist größer als die Breite des ersten Signalfensters und die Breite des zweiten Signalfensters. Z.B. kann, um ein nicht beschränkendes Beispiel anzugeben, die Breite des nachfolgenden Signalfensters 75 Umdrehungen pro Minute oder mehr als 75 Umdrehungen pro Minute betragen. Außerdem werden im Block 218 mehrere nachfolgende Frequenzspitzenwerte durch iteratives Verschieben des nachfolgenden Signalfensters entlang der Delta-AZen 202 bestimmt. Die Bestimmung der nachfolgenden Frequenzspitzenwerte durch iteratives Verschieben des nachfolgenden Signalfensters entlang des Delta-AZen-Signals 202 ist unter Bezugnahme auf 3 und 4 erläutert. Ferner wird die Kontrolle zum Block 210 übergeben. Im Block 210 werden mehrere nachfolgende resultierende Werte auf der Basis der nachfolgenden Frequenzspitzenwerte und der vorherigen Frequenzspitzenwerte bestimmt. In einer Ausführungsform sind die vorherigen Frequenzspitzenwerte die zweiten Frequenzspitzenwerte. Erneut im Block 212 wird eine Überprüfung vorgenommen um festzustellen, ob ein oder mehrere der nachfolgenden resultierenden Werte kleiner als der bestimmte Wert sind. Wenn die nachfolgenden resultierenden Werte im Block 212 nicht kleiner als der bestimmte Wert sind, werden die Blöcke 216 bis 212 erneut ausgeführt. Wenn jedoch im Block 212 die nachfolgenden resultierenden Werte kleiner als der bestimmte Wert sind, wird die Kontrolle zum Block 214 übergeben. Im Block 214 wird ein lokales Maximum von jeder der Rotordrehzahlen, die den nachfolgenden Frequenzspitzenwerten entsprechen, als die Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlregion 220 identifiziert. Falls z.B. r eine Rotordrehzahl ist, die einem nachfolgenden Frequenzspitzenwert entspricht, dann kann r ± 50 als eine Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlregion ausgewählt werden. 6 zeigt simulierte Resonanzfrequenz-Drehzahlregionen einer Schaufel, die durch den Einsatz eines in Bezug auf 2 beschriebenen Prozesses identifiziert worden sind.Referring again to the block 212 however, if the resulting values are not smaller than the specified value, the control becomes the block 216 to hand over. In the block 216 a subsequent signal window is selected. A width of the subsequent signal window is greater than the width of the first signal window and the width of the second signal window. For example, by way of non-limiting example, the width of the subsequent signal window may be 75 revolutions per minute or more than 75 revolutions per minute. In addition, in the block 218 several subsequent frequency peaks by iteratively shifting the subsequent signal window along the delta AZs 202 certainly. The determination of the subsequent frequency peaks by iteratively shifting the subsequent signal window along the delta AZen signal 202 is with reference to 3 and 4 explained. Furthermore, the control becomes the block 210 to hand over. In the block 210 a plurality of subsequent resulting values are determined based on the subsequent frequency peak values and the previous frequency peak values. In an embodiment, the previous frequency peaks are the second frequency peaks. Again in the block 212 a check is made to determine if one or more of the subsequent resulting values are less than the specified value. If the subsequent resulting values in the block 212 The blocks are not smaller than the specified value 216 to 212 run again. If, however, in the block 212 the subsequent resulting values are less than the specified value, the control becomes the block 214 to hand over. In the block 214 becomes a local maximum of each of the rotor speeds corresponding to the subsequent frequency peaks as the resonant frequency rotor speed region 220 identified. For example, if r is a rotor speed that corresponds to a subsequent frequency peak, then r ± 50 may be selected as a resonant frequency rotor speed region. 6 shows simulated resonant frequency rotational regions of a blade produced by using one with respect to 2 have been identified.
3 zeigt einen Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 300 zur Bestimmung mehrerer Frequenzspitzenwerte 310 durch Verschiebung eines Signalfensters 302 entlang der ersten Delta-AZen-Signale 202, auf die in 1 Bezug genommen ist, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Techniken veranschaulicht. Insbesondere erläutert 3 die Blöcke 206, 208 und 218 aus 2 in größeren Einzelheiten. Die mehreren Frequenzspitzenwerte 310 können z.B. die ersten Frequenzspitzenwerte sein, wenn das Signalfenster 302 das erste Signalfenster ist, auf das in 2 Bezug genommen wird. Ebenso können die mehreren Frequenzspitzenwerte 310 die zweiten Frequenzspitzenwerte sein, wenn das Signalfenster 302 das zweite Signalfenster ist, auf das in 2 Bezug genommen wird. Erneut können die mehreren Frequenzspitzenwerte 310 die nachfolgenden Frequenzspitzenwerte sein, wenn das Signalfenster 302 das nachfolgende Signalfenster ist. (Vgl. 2). 3 shows a flowchart illustrating an exemplary method 300 for determining several frequency peaks 310 by shifting a signal window 302 along the first delta-AZen signals 202 on the in 1 Referring to one aspect of the present techniques illustrated. Specifically explained 3 the blocks 206 . 208 and 218 out 2 in greater detail. The multiple frequency peaks 310 For example, the first frequency peaks may be when the signal window 302 the first signal window is on the in 2 Reference is made. Likewise, the multiple frequency peaks 310 be the second frequency peaks when the signal window 302 the second signal window is on the in 2 Reference is made. Again, the multiple frequency peaks 310 be the subsequent frequency peaks when the signal window 302 the subsequent signal window is. (See. 2 ).
Im Block 304 wird das Signalfenster 302 auf den Delta-AZen 202 platziert, und es wird ein erster Teilsatz der Delta-AZen 202, der in dem Signalfenster 302 enthalten ist oder von diesem umfasst ist, ausgewählt. Außerdem wird im Block 306 ein Frequenzspitzenwert auf der Basis des ersten Teilsatzes des Delta-AZen-Signals 202 generiert. Z.B. wird der Frequenzspitzenwert durch Bestimmung eines Frequenzsignals generiert, indem eine schnelle Fouriertransformation des ersten Teilsatzes des Delta-AZen-Signals 202 gebildet und der Frequenzspitzenwert aus dem Frequenzsignal ausgewählt wird, wobei der Frequenzspitzenwert gleich oder kleiner als ein bestimmter Synchronfrequenzschwellenwert ist. In dem hierin verwendeten Sinne ist der Ausdruck „bestimmter Synchronfrequenzschwellenwert“ ein numerischer Frequenzwert, der derart gewählt ist, dass Frequenzen, die größer sind als der bestimmte Synchronfrequenzschwellenwert, im Wesentlichen asynchrone Frequenzen sind; und Frequenzen, die gleich oder kleiner als der bestimmte Synchronfrequenzschwellenwert sind, sind im Wesentlichen Synchronfrequenzen. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann die Größe des bestimmten Synchronfrequenzschwellenwertes in etwa 2 Hertz betragen. Eine Bestimmung des Frequenzspitzenwertes ist in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf 5 erläutert.In the block 304 becomes the signal window 302 on the delta AZen 202 and becomes a first subset of the delta AZs 202 in the signal window 302 is included or is included. In addition, in the block 306 a frequency peak based on the first subset of the delta AZen signal 202 generated. For example, the frequency peak is generated by determining a frequency signal by a fast Fourier transform of the first subset of the delta-AZen signal 202 and the frequency peak is selected from the frequency signal, the frequency peak being equal to or less than a particular synchronous frequency threshold. As used herein, the term "particular synchronous frequency threshold" is a numerical frequency value chosen such that frequencies greater than the determined synchronous frequency threshold are substantially asynchronous frequencies; and frequencies that are equal to or less than the determined synchronous frequency threshold are substantially synchronous frequencies. As a non-limiting example, the magnitude of the determined synchronous frequency threshold may be approximately 2 Hertz. A determination of the frequency peak is described in greater detail with reference to 5 explained.
Weiterhin wird im Block 308 der Frequenzspitzenwert zu den mehreren Frequenzspitzenwerten 310 addiert, und die Kontrolle wird zum Block 312 übergeben. Im Block 312 wird eine Überprüfung vorgenommen um festzustellen, ob das Signalfenster 302 eine vorbestimmte Anzahl von Malen entlang der Deltazeiten der Signale 202 verschoben worden ist. Während in 3 eine Überprüfung vorgenommen wird um festzustellen, ob das Signalfenster 302 eine vorbestimmte Anzahl von Malen verschoben worden ist, kann in manche Ausführungsformen eine Überprüfung vorgenommen werden um festzustellen, ob das Signalfenster 302 über die Delta-Ankunftszeiten 202 hinweg verschoben worden ist. Wenn im Block 312 festgestellt wird, dass das Signalfenster 302 nicht entlang des ersten Delta-AZen-Signals 202 eine vorbestimmte Anzahl von Malen verschoben worden ist, wird die Kontrolle zum Block 314 übergeben. Im Block 314 wird ein verschobenes Fenster durch Verschiebung des Signalfensters 302 entlang des Delta-AZen-Signals 202 um ein bestimmtes Rotordrehzahlband bestimmt. Weiterhin wird im Block 316 ein nachfolgender Teilsatz des Delta-AZen-Signals 202, der in dem verschobenen Signalfenster enthalten oder durch dieses umfasst ist, ausgewählt. Im Block 318 wird ein nachfolgender Frequenzspitzenwert auf der Basis des nachfolgenden Teilsatzes des Delta-AZen-Signals 202 bestimmt. Der nachfolgende Frequenzspitzenwert wird z.B. generiert, indem eine schnelle Fouriertransformation von dem nachfolgenden Teilsatz des ersten Delta-AZen-Signals 202 gebildet wird, um ein entsprechendes Frequenzsignal zu generieren, dem eine Auswahl des nachfolgenden Frequenzspitzenwertes aus dem Frequenzsignal folgt, wobei der nachfolgende Frequenzspitzenwert gleich dem oder kleiner als der bestimmte Synchronfrequenzschwellenwert ist. Die Kontrolle von dem Block 318 wird zum Block 308 übergeben. Im Block 308 wird der nachfolgende Frequenzspitzenwert zu den mehreren Frequenzspitzenwerten 310 addiert. Anschließend wird im Block 312 die Überprüfung vorgenommen um festzustellen, ob das Signalfenster 302 eine vorbestimmte Anzahl von Malen entlang des Delta-AZen-Signals 202 verschoben worden ist. Wenn im Block 312 festgestellt wird, dass das Signalfenster 302 die vorbestimmte Anzahl von Malen verschoben worden ist, werden die mehreren Frequenzspitzenwerte 310 bestimmt.Furthermore, in the block 308 the frequency peak to the multiple frequency peaks 310 adds, and the control becomes the block 312 to hand over. In the block 312 a check is made to see if the signal window 302 a predetermined number of times along the delta times of the signals 202 has been moved. While in 3 a check is made to see if the signal window 302 In some embodiments, a check may be made to determine if the signal window has been shifted a predetermined number of times 302 about the delta arrival times 202 has been postponed. If in the block 312 it is determined that the signal window 302 not along the first delta-AZen signal 202 has been shifted a predetermined number of times, the control becomes the block 314 to hand over. In the block 314 becomes a shifted window by shifting the signal window 302 along the delta-AZen signal 202 determined by a specific rotor speed band. Furthermore, in the block 316 a subsequent subset of the Delta-AZen signal 202 selected in or included by the shifted signal window. In the block 318 becomes a subsequent frequency peak on the basis of the subsequent subset of the delta AZen signal 202 certainly. The subsequent frequency peak is generated, for example, by a fast Fourier transform from the subsequent subset of the first delta AZen signal 202 is formed to generate a corresponding frequency signal followed by a selection of the subsequent frequency peak from the frequency signal, the subsequent frequency peak being equal to or less than the determined synchronous frequency threshold. The control of the block 318 becomes the block 308 to hand over. In the block 308 the subsequent frequency peak becomes the multiple frequency peaks 310 added. Subsequently, in the block 312 the check is made to see if the signal window 302 a predetermined number of times along the delta AZen signal 202 has been moved. If in the block 312 it is determined that the signal window 302 the predetermined number of times have been shifted become the multiple frequency peaks 310 certainly.
4 zeigt eine Aufzeichnung 400 eines simulierten Delta-AZen-Vektorsignals 402, das einer Schaufel in einem Rotor entspricht, um die Bestimmung mehrerer Frequenzspitzenwerte und resultierender Werte zu zeigen. In einer Ausführungsform erläutert 4 die Schritte 206, 208 und 218 aus 2 in größeren Einzelheiten. Ferner erläutert 4 den Schritt 210 aus 2. Zusätzlich erläutert 4 den Schritt 306 aus 3 in größeren Einzelheiten. Das simulierte Delta-AZen-Vektorsignal 402 wird durch Abbildung der Delta-AZen einer Schaufel in einem Rotor auf jeweilige Rotordrehzahlen generiert. In einer Ausführungsform kann das Delta-AZen-Vektorsignal 402 das erste Delta-AZen-Vektorsignal 32 (vgl. 1) sein. In einer anderen Ausführungsform kann das Delta-AZen-Vektorsignal 402 das zweite Delta-AZen-Vektorsignal 34 (vgl. 1) sein. 4 shows a record 400 a simulated delta AZen vector signal 402 corresponding to a blade in a rotor to show the determination of a plurality of frequency peaks and resulting values. In one embodiment explained 4 the steps 206 . 208 and 218 out 2 in greater detail. Further explained 4 the step 210 out 2 , Additionally explained 4 the step 306 out 3 in greater detail. The simulated Delta-AZen vector signal 402 is generated by mapping the delta AZs of a blade in a rotor to respective rotor speeds. In one embodiment, the delta AZen vector signal 402 the first delta AZen vector signal 32 (see. 1 ) be. In another embodiment, the delta AZen vector signal 402 the second delta AZen vector signal 34 (see. 1 ) be.
Die X-Achse 406 der Aufzeichnung 400 repräsentiert Rotordrehzahlen des Rotors, und die Y-Achse 408 der Aufzeichnung 400 repräsentiert Delta-AZen, die der Schaufel entsprechen. Das Bezugszeichen 410 kennzeichnet ein erstes Signalfenster, das eine Breite W1 aufweist, und das Bezugszeichen 412 kennzeichnet ein zweites Signalfenster, das eine Breite W2 aufweist. Das erste Signalfenster 410 wählt einen ersten Teilsatz des Delta-AZen-Vektorsignals 402, der in dem ersten Signalfenster 410 enthalten oder von diesem umfasst ist, aus. Wie in 4 veranschaulicht, beginnt der erste Teilsatz des Delta-AZen-Vektorsignals 402 in einem Punkt 414, und er endet in einem Punkt 416. Weiterhin wird ein Frequenzsignal 502, das in 5 veranschaulicht ist, auf der Basis des ersten Teilsatzes des Delta-AZen-Vektorsignals 402 generiert. Das Frequenzsignal 502 wird bestimmt, indem eine Fouriertransformation oder eine schnelle Fouriertransformation von dem ersten Teilsatz des Delta-AZen-Vektorsignals 402 gebildet wird. Außerdem wird ein erster Frequenzspitzenwert 508 (wie in 5 veranschaulicht), der dem ersten Signalfenster 410 und dem ersten Teilsatz des Delta-AZen-Vektorsignals 402 entspricht, auf der Basis des Frequenzsignals 502 und eines bestimmten Synchronfrequenzschwellenwertes 510 (wie in 5 veranschaulicht) bestimmt. Die Bestimmung des ersten Frequenzspitzenwertes, der dem ersten Fenster und dem ersten Teilsatz der Delta-AZen entspricht, ist in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf 5 erläutert.The X-axis 406 the record 400 represents rotor speeds of the rotor, and the y-axis 408 the record 400 represents delta AZen corresponding to the blade. The reference number 410 denotes a first signal window having a width W 1 , and the reference numeral 412 denotes a second signal window having a width W 2 . The first signal window 410 selects a first subset of the delta AZen vector signal 402 in the first signal window 410 contained or encompassed by this. As in 4 illustrates, the first subset of the delta AZen vector signal begins 402 in one point 414 , and it ends in one point 416 , Furthermore, a frequency signal 502 , this in 5 on the basis of the first subset of the delta AZen vector signal 402 generated. The frequency signal 502 is determined by a Fourier transform or a fast Fourier transform from the first subset of the delta AZen vector signal 402 is formed. In addition, a first frequency peak value 508 (as in 5 illustrated), the first signal window 410 and the first subset of the delta AZen vector signal 402 corresponds, based on the frequency signal 502 and a particular synchronous frequency threshold 510 (as in 5 illustrated). The determination of the first frequency peak corresponding to the first window and the first subset of the delta AZs is described in more detail with reference to FIG 5 explained.
Das zweite Signalfenster 412 wählt einen zweiten Teilsatz des Delta-AZen-Vektorsignals 402 aus, der in dem zweiten Signalfenster 412 enthalten oder von diesem umfasst ist. Wie in 4 veranschaulicht, beginnt der zweite Teilsatz des Delta-AZen-Vektorsignals 402 in einem Punkt 418, und er endet in einem Punkt 420. Ferner wird ein Frequenzsignal auf der Basis des zweiten Teilsatzes des Delta-AZen-Vektorsignals 402 generiert. Das Frequenzsignal wird bestimmt, indem eine Fouriertransformation oder eine schnelle Fouriertransformation von dem zweiten Teilsatz des Delta-AZen-Vektorsignals gebildet wird. Außerdem wird ein zweiter Frequenzspitzenwert, der dem zweiten Signalfenster 412 und dem zweiten Teilsatz der Delta-AZen entspricht, auf der Basis des Frequenzsignals und eines bestimmten Synchronfrequenzschwellenwertes bestimmt. Der zweite Frequenzspitzenwert kann z.B. bestimmt werden, indem das unter Bezugnahme auf 5 erläuterte Verfahren verwendet wird. Weiterhin wird ein erster resultierender Wert bestimmt, indem der zweite Frequenzspitzenwert von dem ersten Frequenzspitzenwert subtrahiert wird. The second signal window 412 selects a second subset of the delta AZen vector signal 402 off in the second signal window 412 contained or covered by this. As in 4 illustrates, the second subset of the delta AZen vector signal begins 402 in one point 418 , and it ends in one point 420 , Further, a frequency signal is generated based on the second subset of the delta AZen vector signal 402 generated. The frequency signal is determined by forming a Fourier transform or a fast Fourier transform from the second subset of the delta AZen vector signal. In addition, a second frequency peak, the second signal window 412 and the second subset of delta AZs, determined based on the frequency signal and a particular synchronous frequency threshold. For example, the second frequency peak can be determined by referring to FIG 5 explained method is used. Furthermore, a first resultant value is determined by subtracting the second frequency peak from the first frequency peak.
Anschließend wird das erste Signalfenster 410 um ein Rotordrehzahlband SB1 verschoben, um ein verschobenes erstes Fenster SW1 zu erzeugen, und das zweite Fenster 412 wird um das Rotordrehzahlband SB1 verschoben, um ein verschobenes zweites Signalfenster SW2 zu erzeugen. Erneut wird ein nachfolgender erster Frequenzspitzenwert, der dem verschobenen ersten Signalfenster SW1 entspricht, auf der Basis eines Teilsatzes des Delta-AZen-Vektorsignals 402 bestimmt, der von dem verschobenen ersten Signalfenster SW1 umfasst ist. Außerdem wird ein nachfolgender zweiter Frequenzspitzenwert, der dem verschobenen zweiten Signalfenster SW2 entspricht, auf der Basis eines Teilsatzes des Delta-AZen-Vektorsignals 402 bestimmt, der von dem verschobenen zweiten Signalfenster SW2 umfasst ist. Darüber hinaus wird ein zweiter resultierender Wert durch Subtraktion des nachfolgenden zweiten Frequenzspitzenwertes von dem nachfolgenden ersten Frequenzspitzenwert bestimmt.Subsequently, the first signal window 410 shifted by a rotor speed band SB 1 to produce a shifted first window SW 1 , and the second window 412 is shifted by the rotor speed band SB 1 to produce a shifted second signal window SW 2 . Again, a subsequent first frequency peak corresponding to the shifted first signal window SW 1 is based on a subset of the delta AZen vector signal 402 determined by the shifted first signal window SW 1 . In addition, a subsequent second frequency peak corresponding to the shifted second signal window SW 2 is based on a subset of the delta AZen vector signal 402 determined by the shifted second signal window SW 2 . In addition, a second resultant value is determined by subtracting the subsequent second frequency peak from the subsequent first frequency peak.
Das erste Signalfenster 410 und das zweite Signalfenster 412 werden verschoben, bis das Delta-AZen-Vektorsignal 402 vollständig durchfahren worden ist. Weiterhin werden mehrere erste Frequenzspitzenwerte, mehrere zweite Frequenzspitzenwerte und mehrere resultierende Werte durch Verschiebung des ersten Signalfensters 410 und des zweiten Signalfensters 412 bestimmt. Die mehreren ersten Frequenzspitzenwerte enthalten den ersten Frequenzspitzenwert und den nachfolgenden ersten Frequenzspitzenwert. Die mehreren zweiten Frequenzspitzenwerte enthalten den zweiten Frequenzspitzenwert und den nachfolgenden zweiten Frequenzspitzenwert. Ferner enthalten die mehreren resultierenden Werte den ersten resultierenden Wert und den zweiten resultierenden Wert.The first signal window 410 and the second signal window 412 are shifted until the delta AZen vector signal 402 has been completely passed through. Furthermore, a plurality of first frequency peak values, a plurality of second frequency peak values, and a plurality of resultant values are shifted by shifting the first signal window 410 and the second signal window 412 certainly. The plurality of first frequency peaks include the first frequency peak and the subsequent first frequency peak. The plurality of second frequency peaks include the second frequency peak and the subsequent second frequency peak. Further, the plurality of resultant values include the first resultant value and the second resultant value.
5 zeigt eine Aufzeichnung 500 des Frequenzsignals 502, auf das in 4 Bezug genommen wird, um die Bestimmung des ersten Frequenzspitzenwertes 508 auf der Basis des Frequenzsignals 502 und eines bestimmten Synchronfrequenzschwellenwertes 510 zu erläutern. Die X-Achse 504 der Aufzeichnung 500 repräsentiert die Frequenz des ersten Teilsatzes des Delta-AZen-Vektorsignals 402, und die Y-Achse 506 der Aufzeichnung 500 repräsentiert die Amplitude der Frequenz. Der erste Frequenzspitzenwert 508 wird z.B. durch das Verarbeitungssubsystem 22 bestimmt, auf das in 1 Bezug genommen wird. Das Verarbeitungssubsystem 22 wählt Frequenzen aus, die kleiner sind als der bestimmte Synchronfrequenzschwellenwert 510. Die ausgewählten Frequenzen sind synchrone Frequenzen. Es sei erwähnt, dass die Auswahl der Frequenzen, die kleiner als der bestimmte Synchronfrequenzschwellenwert 510 sind, aus dem Frequenzsignal 502 eine Auswahl von synchronen Frequenzen aus dem Frequenzsignal 502 zur Folge hat. Ferner wird eine Frequenz, die die höchste Amplitude aufweist, aus den synchronen Frequenzen oder den ausgewählten Frequenzen ausgewählt. In der Ausführungsform nach 5 weist eine Frequenz 512 die höchste Amplitude 508 auf. Die höchste Amplitude 508 wird als der erste Frequenzspitzenwert 508 bestimmt. 5 shows a record 500 the frequency signal 502 on the in 4 Reference is made to the determination of the first frequency peak value 508 based on the frequency signal 502 and a particular synchronous frequency threshold 510 to explain. The X-axis 504 the record 500 represents the frequency of the first subset of the delta AZen vector signal 402 , and the Y-axis 506 the record 500 represents the amplitude of the frequency. The first frequency peak 508 eg by the processing subsystem 22 definitely, on the in 1 Reference is made. The processing subsystem 22 selects frequencies smaller than the specified synchronous frequency threshold 510 , The selected frequencies are synchronous frequencies. It should be noted that the selection of frequencies smaller than the specific synchronous frequency threshold 510 are, from the frequency signal 502 a selection of synchronous frequencies from the frequency signal 502 entails. Further, a frequency having the highest amplitude is selected from the synchronous frequencies or the selected frequencies. In the embodiment according to 5 has a frequency 512 the highest amplitude 508 on. The highest amplitude 508 is considered the first frequency peak 508 certainly.
6 zeigt eine simulierte Aufzeichnung 600 von Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlregionen 602, 604 einer Laufschaufel, die unter Verwendung des unter Bezugnahme auf 2 erläuterten Verfahrens bestimmt worden sind. Die X-Achse 606 repräsentiert Rotordrehzahlen eines Rotors, und die Y-Achse repräsentiert Frequenzspitzenwerte. Die Frequenzspitzenwerte können die zweiten Frequenzspitzenwerte, die im Block 208 in 2 bestimmt werden, oder die nachfolgenden Frequenzspitzenwerte sein, die im Block 218 bestimmt werden, auf die in 2 Bezug genommen wird. Wie in 6 veranschaulicht, werden zwei Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlregionen 602, 604, identifiziert. 6 shows a simulated recording 600 of resonant frequency rotor speed regions 602 . 604 a blade made using the with reference to 2 have been determined. The X-axis 606 represents rotor speeds of a rotor, and the y-axis represents frequency peaks. The frequency peak values may be the second frequency peak values set in the block 208 in 2 be determined, or the subsequent frequency peaks that are in the block 218 be determined on the in 2 Reference is made. As in 6 Figure 11 illustrates two resonant frequency rotor speed regions 602 . 604 , identified.
7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 700 zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit der Laufschaufel 12, auf die in 1 Bezug genommen wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Techniken. Das Bezugszeichen 202 repräsentiert Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlregionen der Laufschaufel 12 in dem Rotor 11 (vgl. 2). Das Bezugszeichen 32 repräsentiert die ersten Delta-AZen-Vektoren, die durch das Verarbeitungssubsystem 22 in 1 bestimmt werden. Ferner repräsentiert das Bezugszeichen 34 die zweiten Delta-AZen-Vektoren, die durch das Verarbeitungssubsystem 22 in 1 bestimmt werden. Im Block 702 werden erste Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren aus den ersten Delta-AZen-Vektoren 32 ausgewählt. In dem hierin verwendeten Sinne wird der Ausdruck „erste Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren“ verwendet, um einen Teilsatz der ersten Delta-AZen-Vektoren 32 zu bezeichnen, wobei der Teilsatz Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlregionen der Schaufel 12 entspricht. Im Block 704 werden zweite Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren aus den zweiten Delta-AZen-Vektoren 34 ausgewählt. In dem hierin verwendeten Sinne wird der Ausdruck „zweite Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren“ verwendet, um einen Teilsatz der zweiten Delta-AZen-Vektoren 34 zu bezeichnen, wobei der Teilsatz Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlregionen der Laufschaufel 12 entspricht. 7 shows a flowchart of a method 700 to monitor the functioning of the blade 12 on the in 1 Referring to one embodiment of the present techniques. The reference number 202 represents resonant frequency rotor speed regions of the blade 12 in the rotor 11 (see. 2 ). The reference number 32 represents the first delta AZen vectors generated by the processing subsystem 22 in 1 be determined. Further, the reference number represents 34 the second delta-AZen vectors generated by the processing subsystem 22 in 1 be determined. In the block 702 become first resonance frequency delta-AZen vectors from the first delta-AZen vectors 32 selected. As used herein, the term "first resonant frequency delta-AZen vectors" is used to refer to a subset of the first delta-AZen vectors 32 The subset of resonant frequency rotor speed regions of the blade 12 equivalent. In the block 704 become second resonance frequency delta-AZen vectors from the second delta-AZen vectors 34 selected. As used herein, the term "second resonant-frequency delta-AZen vectors" is used to refer to a subset of the second delta-AZen vectors 34 The subset of resonant frequency rotor speed regions of the blade 12 equivalent.
Weiterhin wird im Block 706 eine Messmatrix auf der Basis der ersten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren und der zweiten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren generiert. Die Messmatrix kann z.B. generiert werden, indem die ersten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren und die zweiten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren angeordnet werden, um eine Anfangsmatrix zu generieren, und die Anfangsmatrix vom Trend bereinigt wird, um die Messmatrix zu generieren. Die Anfangsmatrix kann z.B. vom Trend bereinigt werden, indem eine oder mehrere Techniken verwendet werden, zu denen eine polynomiale Kurvenanpassungstechnik oder eine waveletbasierte Kurvenanpassungstechnik gehören. Desweiteren ist die Generierung des Matrix in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf 10 erläutert.Furthermore, in the block 706 generates a measurement matrix based on the first resonant frequency delta AZen vectors and the second resonant frequency delta AZen vectors. For example, the measurement matrix may be generated by arranging the first resonant frequency delta AZen vectors and the second resonant frequency delta AZen vectors to generate an initial matrix and trimming the starting matrix to generate the measurement matrix. For example, the starting matrix may be truncated using one or more techniques, including a polynomial curve fitting technique or a wavelet-based curve fitting technique. Furthermore, the generation of the matrix is described in greater detail with reference to 10 explained.
Im Block 708 wird eine Resonanzmatrix auf der Basis der Messmatrix generiert, so dass Einträge in der Resonanzmatrix im Wesentlichen linear unkorreliert und linear unabhängig sind. Die Resonanzmatrix kann z.B. bestimmt werden, indem wenigstens eine Technik auf die Messmatrix angewandt wird, wobei die wenigstens eine Technik eine Whitening(Weißmachungs)-Technik, eine Kumulantenmatrix-Schätztechnik und eine Matrixrotationstechnik aufweist.In the block 708 For example, a resonance matrix is generated based on the measurement matrix so that entries in the resonance matrix are substantially linear uncorrelated and linearly independent. For example, the resonance matrix may be determined by applying at least one technique to the measurement matrix, the at least one technique comprising a whitening technique, a cumulative matrix estimation technique, and a matrix rotation technique.
Die Resonanzmatrix weist bereinigte Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren 712 und Rauschdaten 710 auf. Insbesondere weist eine Reihe der Resonanzmatrix die Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren 712 auf, und eine andere Reihe der Resonanzmatrix weist die Rauschdaten 714 auf. Das bereinigte Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektorsignal 712 enthält übliche Beobachtungen oder Messungen der ersten Sensorvorrichtung 14 und der zweiten Sensorvorrichtung 16 nach dem Entfernen von Rauschen aus dem ersten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektorsignal und dem zweiten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektorsignal. Zur Erleichterung des Verständnisses wird der Ausdruck „bereinigte Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren“ als ein Resonanzsignal bezeichnet. Außerdem enthält das Rauschsignal 710 Rauschen des ersten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektorsignals und des zweiten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektorsignals. Zur Erleichterung des Verständnisses wird das „bereinigte Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektorsignal 712“ austauschbar als ein Resonanzsignal 712 bezeichnet. Ein Beispiel für ein Resonanzsignal unter Verwendung des Verfahrens nach 7 ist in 9(a) und 2(e) veranschaulicht. Ein Beispiel für ein Rauschsignal unter Verwendung des Verfahrens nach 7 ist in 12(f) veranschaulicht.The resonance matrix has purified resonance frequency delta-AZen vectors 712 and noise data 710 on. In particular, a series of the resonance matrix has the resonance frequency delta-AZen vectors 712 and another row of the resonance matrix has the noise data 714 on. The adjusted resonant frequency delta AZen vector signal 712 contains usual observations or measurements of the first sensor device 14 and the second sensor device 16 after removing noise from the first resonant frequency delta AZen vector signal and the second resonant frequency delta AZen vector signal. For ease of understanding, the term "adjusted resonant frequency delta AZen vectors" will be referred to as a resonant signal. It also contains the noise signal 710 Noise of the first resonant frequency delta AZen vector signal and the second resonant frequency delta AZen vector signal. For ease of understanding, the "adjusted resonant frequency delta AZen vector signal 712 "Interchangeable as a resonant signal 712 designated. An example of a resonance signal using the method according to 7 is in 9 (a) and 2 (e) illustrated. An example of a noise signal using the method according to 7 is in 12 (f) illustrated.
Das Bezugszeichen 714 repräsentiert historische Resonanzsignale der Laufschaufel 12, die generiert werden, wenn keine Defekte oder Risse in der Schaufel 12 vorhanden sind und die Schaufel 12 in einer idealen Situation arbeitet, die Lastbedingungen optimal sind und die Schwingungen in der Schaufel 12 minimal sind. Die historischen Resonanzsignale 714 zeigen historische Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen der Schaufel 12, die auf historische bereinigte Delta-AZen der Schaufel 12 abgebildet sind, wenn keine Defekte oder Risse in der Schaufel 12 vorhanden sind.The reference number 714 represents historical resonance signals of the blade 12 that are generated when there are no defects or cracks in the bucket 12 are present and the shovel 12 works in an ideal situation, the load conditions are optimal and the vibrations in the bucket 12 are minimal. The historical resonance signals 714 show historical resonant frequency rotor speeds of the blade 12 pointing to historical clean-up delta AZen of the scoop 12 are pictured, if no defects or cracks in the blade 12 available.
Im Block 716 wird festgestellt, ob eine Abweichung in den Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen der Schaufel 12 in Bezug auf historische Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen der Schaufel 12 existiert. Z.B. wird die Abweichung der Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen der Schaufel 12 in Bezug auf historische Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen der Schaufel 12 durch Anwendung einer Korrelationsfunktion auf das Resonanzsignal 712 und die historischen Resonanzsignale 714 bestimmt. Die Anwendung der Korrelationsfunktion hat eine Bestimmung eines Indexwertes und eines Korrelationswertes zur Folge. In dem hierin verwendeten Sinne ist der Ausdruck „Korrelationswert“ ein Maß für eine Korrelation oder Ähnlichkeit zwischen einem Resonanzsignal und einem historischen Resonanzsignal. In dem hierin verwendeten Sinne ist der Ausdruck „Indexwert“ ein Maß einer Phasenverschiebung zwischen einem Resonanzsignal und einem historischen Resonanzsignal. Je höher der Korrelationswert ist, desto höher ist die Ähnlichkeit zwischen dem Resonanzsignal 712 und den historischen Resonanzsignalen 712. Ferner ist eine Phasenverschiebung in dem Resonanzsignal 712 in Bezug auf die historischen Resonanzsignale 714 umso höher, je höher der Indexwert ist. Demgemäß können der Korrelationswert und der Indexwert verwendet werden, um die Abweichung des Resonanzsignals 712 in Bezug auf die historischen Resonanzsignale 714 zu bestimmen.In the block 716 it is determined whether a deviation in the resonant frequency rotor speeds of the blade 12 with respect to historical resonant frequency rotor speeds of the blade 12 exist. For example, the deviation of the resonant frequency rotor speeds of the blade 12 with respect to historical resonant frequency rotor speeds of the blade 12 by applying a correlation function to the resonance signal 712 and the historical resonance signals 714 certainly. The application of the correlation function results in a determination of an index value and a correlation value. As used herein, the term "correlation value" is a measure of a correlation or similarity between a resonant signal and a historical resonant signal. As used herein, the term "index value" is a measure of a phase shift between a resonant signal and a historical resonant signal. The higher the correlation value, the higher the similarity between the resonance signal 712 and the historical resonance signals 712 , Further, there is a phase shift in the resonance signal 712 in terms of historical resonance signals 714 the higher, the higher the index value. Accordingly, the correlation value and the index value can be used to estimate the deviation of the resonance signal 712 in terms of historical resonance signals 714 to determine.
Außerdem kann im Block 718 eine Gegenwart eines Risses, ein Fehlen eines Risses oder eine Wahrscheinlichkeit eines Risses auf der Basis der Abweichung des Resonanzsignals 712 in Bezug auf die historischen Resonanzsignale 714 bestimmt werden. Wenn z.B. eine Abweichung in dem Resonanzsignal 712 in Bezug auf die historischen Resonanzsignale 714 existiert, kann festgestellt werden, dass ein Riss in der Schaufel 12 existiert. In einer Ausführungsform kann die Gegenwart eines Risses, das Fehlen eines Risses und die Wahrscheinlichkeit eines Risses auf der Basis des Indexwertes, des Korrelationswertes und eines Korrelationsdiagramms bestimmt werden. Die Bestimmung der Gegenwart des Risses, des Fehlens des Risses oder der Wahrscheinlichkeit des Risses auf der Basis des Indexwertes, des Korrelationswertes und des Korrelationsdiagramms ist in 8 veranschaulicht. In addition, in the block 718 a presence of a crack, a lack of a crack or a probability of a crack on the basis of the deviation of the resonance signal 712 in terms of historical resonance signals 714 be determined. For example, if there is a deviation in the resonance signal 712 in terms of historical resonance signals 714 exists, it can be determined that a crack in the blade 12 exist. In one embodiment, the presence of a crack, the absence of a crack, and the probability of a crack may be determined based on the index value, the correlation value, and a correlation plot. The determination of the presence of the crack, the absence of the crack or the probability of the crack on the basis of the index value, the correlation value and the correlation diagram is in 8th illustrated.
8 zeigt ein Korrelationsdiagramm 800, das verwendet werden kann, um eine Gegenwart eines Risses, ein Fehlen eines Risses oder eine Wahrscheinlichkeit eines Risses in der Schaufel 12 zu bestimmen, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Techniken. In einer Ausführungsform erläutert 8 den Schritt 718 nach 7. Das Korrelationsdiagramm 800 weist vier Quadranten, einschließlich eines ersten Quadranten 802, eines zweiten Quadranten 804, eines dritten Quadranten 806 und eines vierten Quadranten 808, auf. Der erste Quadrant 802 repräsentiert einen niedrigen Indexwert und einen hohen Korrelationswert. Der zweite Quadrant 804 repräsentiert einen hohen Indexwert und einen hohen Korrelationswert. Der dritte Quadrant 806 repräsentiert einen hohen Indexwert und einen niedrigen Korrelationswert. Außerdem repräsentiert der vierte Quadrant 808 einen niedrigen Indexwert und einen niedrigen Korrelationswert. 8th shows a correlation diagram 800 which can be used to indicate a presence of a crack, a lack of a crack or a likelihood of a crack in the blade 12 according to one embodiment of the present techniques. In one embodiment explained 8th the step 718 to 7 , The correlation diagram 800 has four quadrants, including a first quadrant 802 , a second quadrant 804 , a third quadrant 806 and a fourth quadrant 808 , on. The first quadrant 802 represents a low index value and a high correlation value. The second quadrant 804 represents a high index value and a high correlation value. The third quadrant 806 represents a high index value and a low correlation value. In addition, the fourth quadrant represents 808 a low index value and a low correlation value.
Der Indexwert und der Korrelationswert, die in dem Block 716 in 7 bestimmt werden, werden in dem Korrelationsdiagramm 800 platziert, um die Existenz des Risses oder eine Wahrscheinlichkeit der Existenz des Risses in der Schaufel 12 zu bestimmen. Wenn z.B. der Indexwert und der Korrelationswert in den ersten Quadranten 802 des Korrelationsdiagramms 800 fallen, kann festgestellt werden, dass keine Risse in der Schaufel 12 existieren. Wenn der Indexwert und der Korrelationswert, die in dem Block 716 bestimmt werden, in den zweiten Quadranten 804 des Korrelationsdiagramms 800 fallen, kann außerdem festgestellt werden, dass ein oder mehrere Risse in der Schaufel 12 existieren. Außerdem kann, wenn der Indexwert und der Korrelationswert, die in dem Block 716 bestimmt werden, in den dritten Quadranten 806 des Korrelationsdiagramms 800 fallen, festgestellt werden, dass eine Wahrscheinlichkeit für die Existenz eines Risses in der Schaufel 12 besteht. Außerdem kann, wenn der Indexwert und der Korrelationswert, die in dem Block 716 bestimmt werden, in den vierten Quadranten 808 des Korrelationsdiagramms fallen, festgestellt werden, dass eine Wahrscheinlichkeit für die Existenz eines Risses in der Schaufel 12 besteht.The index value and the correlation value contained in the block 716 in 7 are determined in the correlation diagram 800 placed to the existence of the crack or a probability of existence of the crack in the blade 12 to determine. For example, if the index value and the correlation value are in the first quadrant 802 of the correlation diagram 800 fall, it can be determined that there are no cracks in the blade 12 exist. If the index value and the correlation value contained in the block 716 be determined, in the second quadrant 804 of the correlation diagram 800 In addition, it can be noted that one or more cracks in the blade 12 exist. In addition, if the index value and the correlation value contained in the block 716 be determined in the third quadrant 806 of the correlation diagram 800 fall, be found that a probability of the existence of a crack in the blade 12 consists. In addition, if the index value and the correlation value contained in the block 716 be determined in the fourth quadrant 808 of the correlation diagram, it can be determined that there is a probability of the existence of a crack in the blade 12 consists.
9(a) zeigt eine simulierte Aufzeichnung 900 eines historischen Resonanzsignals 902 einer Schaufel, und 9(b) zeigt eine simulierte Aufzeichnung 904 eines Resonanzsignals 906 der Schaufel, das unter Verwendung des in 7 erläuterten Verfahrens generiert wurde. Die X-Achse 908 der Aufzeichnung 900, 904 repräsentiert einen Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlbereich, und die Y-Achse 910 der Aufzeichnung 900, 904 repräsentiert bereinigte Resonanzfrequenz-Delta-AZen. Wie durch das historische Resonanzsignal 902 in 9(a) veranschaulicht, wird, wenn die Schaufel funktionstüchtig, ohne Risse und Schwingungen ist, die Resonanzfrequenz der Schaufel bei einer Resonanzfrequenz-Rotordrehzahl 912 angeregt. Wie jedoch aus dem Resonanzsignal 906 ersichtlich, werden die Resonanzfrequenzen der Schaufel bei einer verschobenen Resonanzfrequenz-Rotordrehzahl 914 angeregt. Aufgrund der Veränderung oder der Verschiebung der Resonanzfrequenz-Rotordrehzahl 912 der Schaufel, wie durch das historische Resonanzsignal 902 veranschaulicht, kann demgemäß festgestellt werden, dass die Schaufel einen Riss aufweist. 9 (a) shows a simulated recording 900 a historical resonance signal 902 a shovel, and 9 (b) shows a simulated recording 904 a resonance signal 906 the scoop using the in 7 explained method was generated. The X-axis 908 the record 900 . 904 represents a resonant frequency rotor speed range, and the Y axis 910 the record 900 . 904 represents purified resonance frequency delta AZen. As by the historical resonance signal 902 in 9 (a) illustrated, when the blade is functional, with no cracks and vibrations, the resonant frequency of the blade at a resonant frequency rotor speed 912 stimulated. But as from the resonance signal 906 As can be seen, the resonant frequencies of the blade at a shifted resonant frequency rotor speed 914 stimulated. Due to the change or shift of the resonant frequency rotor speed 912 the bucket, as through the historical resonance signal 902 Accordingly, it can be determined that the blade has a crack.
10 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 1000 zur Generierung einer Messmatrix auf der Basis von ersten Resonanzfrequenz-Delta-AZen und zweiten ResonanzfrequenzDelta-AZen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Techniken. In einer Ausführungsform erläutert 10 den Block 706 aus 7 in größeren Einzelheiten. Die ersten Resonanzfrequenz-Delta-AZen werden aus den ersten Delta-AZen 32 in dem Block 702 in 7 ausgewählt. Außerdem werden die zweiten Resonanzfrequenz-Delta-AZen aus den zweiten Delta-AZen 34 im Block 704 in 7 ausgewählt. Im Block 1002 wird eine Anfangsmatrix auf der Basis der ersten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren und der zweiten Resonanzfrequenz-Delta-AZen generiert. In einer Ausführungsform kann in dem Fall, dass LE1 die ersten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren repräsentiert und LE2 die zweiten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren repräsentiert, die Anfangsmatrix I wie folgt dargestellt werden: 10 shows a flowchart of a method 1000 for generating a measurement matrix based on first resonant frequency delta AZen and second resonant frequency delta AZen according to one embodiment of the present techniques. In one embodiment explained 10 the block 706 out 7 in greater detail. The first resonant frequency delta AZen become from the first delta AZen 32 in the block 702 in 7 selected. In addition, the second resonant frequency delta AZen become the second delta AZen 34 in the block 704 in 7 selected. In the block 1002 For example, an initial matrix is generated based on the first resonant frequency delta AZen vectors and the second resonant frequency delta AZen. In one embodiment, in the case that LE 1 represents the first resonant frequency delta AZen vectors and LE 2 represents the second resonant frequency delta AZen vectors, the initial matrix I may be represented as follows:
Weiterhin kann im Block 1004 eine Messmatrix durch Trendbereinigung der Anfangsmatrix I generiert werden. Die Anfangsmatrix kann z.B. vom Trend bereinigt werden, indem wenigstens eine Technik auf die Anfangsmatrix I angewandt wird. Die Technik enthält z.B. eine polynomiale Kurvenanpassung, eine waveletbasierte Kurvenanpassung oder Kombinationen von diesen. Furthermore, in the block 1004 a measurement matrix can be generated by trimming the trend of the initial matrix I. For example, the initial matrix may be trimmed from the trend by applying at least one technique to the initial matrix I. The technique includes, for example, polynomial curve fitting, wavelet-based curve fitting or combinations of these.
11 zeigt ein Flussidagramm eines Verfahrens 1100 zur Generierung einer Resonanzmatrix auf der Basis einer Messmatrix gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Techniken. In einer Ausführungsform erläutert 11 den Schritt 708 in 7. Im Block 1102 wird eine geweißte Matrix auf der Basis der Messmatrix bestimmt. Die geweißte Matrix wird bestimmt, indem eine lineare Korrelation zwischen Einträgen in der Messmatrix im Wesentlichen beseitigt wird. Insbesondere wird die geweißte Matrix bestimmt, indem eine lineare Korrelation zwischen Einträgen in einer ersten Reihe der Messmatrix und Einträgen in einer zweiten Reihe der Messmatrix im Wesentlichen beseitigt wird. Demgemäß sind Einträge in einer ersten Reihe der geweißten Matrix und Einträge in einer zweiten Reihe der geweißten Matrix linear unkorreliert. Es sei erwähnt, dass zwei Signale „x“ und „y“ oder zwei Einträge „x“ und „y“ linear unkorreliert sind, wenn E{xyT} = 0, wobei „E“ der Erwartungswert oder Mittelwert ist und xyT die Korrelationsoperation ist. Eine Bestimmung einer geweißten Matrix durch Transformation der Messmatrix auf die geweißte Matrix ist in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf 13 erläutert. In einer Ausführungsform weist die geweißte Matrix zwei Reihen auf, wobei eine erste Reihe im Wesentlichen gemeinsame Beobachtungen/Komponenten der ersten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren und der zweiten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren aufweist und eine zweite Reihe im Wesentlichen Rauschen der ersten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren und der zweiten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren aufweist. Demgemäß kann die erste Reihe der geweißten Matrix verwendet werden, um ein sub-bereinigtes Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektorsignal 1104 zu erzeugen, das im Wesentlichen gemeinsame Beobachtungen/Komponenten der ersten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren und der zweiten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren aufweist. Außerdem kann die zweite Reihe der geweißten Matrix verwendet werden, um ein Halb-Rauschsignal 1106 zu generieren, das im Wesentlichen das Rauschen der ersten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren und der zweiten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektoren aufweist. 11 shows a Flussidagramm a method 1100 for generating a resonance matrix based on a measurement matrix according to an embodiment of the present techniques. In one embodiment explained 11 the step 708 in 7 , In the block 1102 a whitened matrix is determined on the basis of the measurement matrix. The whitened matrix is determined by substantially eliminating a linear correlation between entries in the measurement matrix. In particular, the whitened matrix is determined by substantially eliminating a linear correlation between entries in a first row of the measurement matrix and entries in a second row of the measurement matrix. Accordingly, entries in a first row of the whitened matrix and entries in a second row of the whitened matrix are linearly uncorrelated. It should be noted that two signals "x" and "y" or two entries "x" and "y" are linear uncorrelated if E {xy T } = 0, where "E" is the expectation or mean and xy T is the Correlation operation is. A determination of a whitened matrix by transforming the measurement matrix to the whitened matrix is described in greater detail with reference to FIG 13 explained. In one embodiment, the whitened matrix has two rows, a first row having substantially common observations / components of the first resonant frequency delta AZen vectors and the second resonant frequency delta AZen vectors, and a second row substantially noise of the first Resonant frequency delta AZen vectors and the second resonant frequency delta AZen vectors. Accordingly, the first row of whitened matrix may be used to generate a sub-adjusted resonant frequency delta AZen vector signal 1104 which has substantially common observations / components of the first resonant frequency delta AZen vectors and the second resonant frequency delta AZen vectors. In addition, the second row of whitened matrix can be used to produce a half-noise signal 1106 essentially comprising the noise of the first resonant frequency delta AZen vectors and the second resonant frequency delta AZen vectors.
Weiterhin wird im Block 1108 eine Kumulantenmatrix auf der Basis der geweißten Matrix bestimmt, indem eine kumulantenerzeugende Funktion auf die geweißte Matrix angewandt wird. In einer Ausführungsform ist die Kumulantenmatrix eine Kumulantenmatrix vierter Ordnung. In einer Ausführungsform ist die Kumulantenmatrix ein Maß für die Unabhängigkeit der Einträge in der geweißten Matrix. Im Block 1110 kann eine Rotationsmatrix auf der Basis der Kumulantenmatrix bestimmt werden. Die Rotationsmatrix wird bestimmt, indem die lineare Korrelation zwischen Einträgen in der Kumulantenmatrix im Wesentlichen beseitigt wird. Insbesondere wird die Rotationsmatrix durch Beseitigung der linearen Korrelation zwischen Einträgen in einer ersten Reihe der Kumulantenmatrix und Einträgen in einer zweiten Reihe der Kumulantenmatrix bestimmt. Demgemäß sind Einträge in einer ersten Reihe der Rotationsmatrix und Einträge in einer zweiten Reihe der Rotationsmatrix linear unkorreliert. Eine Bestimmung einer Rotationsmatrix ist in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf 13 erläutert.Furthermore, in the block 1108 determines a cumulative matrix based on the whitened matrix by applying a cumulant generating function to the whitened matrix. In one embodiment, the cumulant matrix is a fourth order cumulant matrix. In one embodiment, the cumulant matrix is a measure of the independence of the entries in the whitened matrix. In the block 1110 For example, a rotation matrix can be determined based on the cumulant matrix. The rotation matrix is determined by substantially eliminating the linear correlation between entries in the cumulant matrix. In particular, the rotation matrix is determined by eliminating the linear correlation between entries in a first row of the cumulant matrix and entries in a second row of the cumulant matrix. Accordingly, entries in a first row of the rotation matrix and entries in a second row of the rotation matrix are linearly uncorrelated. A determination of a rotation matrix is described in greater detail with reference to FIG 13 explained.
Im Block 1112 wird eine unitäre Matrix durch Drehung der Rotationsmatrix auf der Basis der Rotationsmatrix und einer bestimmten Rotationsmatrix im Wesentlichen durch Beseitigung einer linearen Abhängigkeit zwischen Einträgen in der Rotationsmatrix bestimmt. Im Block 1114 wird die Resonanzmatrix durch Bestimmung eines Produktes aus der unitären Matrix und der geweißten Matrix bestimmt. Die Einträge in der Resonanzmatrix sind linear unkorreliert und linear unabhängig. Außerdem sind die Einträge in der unitären Matrix linear unkorreliert. In einer Ausführungsform sind die Einträge in einer ersten Reihe der Resonanzmatrix und die Einträge in einer zweiten Reihe der Resonanzmatrix linear unkorreliert und linear unabhängig. Die Resonanzmatrix ist beispielsweise die Resonanzmatrix, die im Block 708 in 8 bestimmt wird. Die Resonanzmatrix weist die bereinigten Delta-AZen-Vektoren 712 und die Rauschdaten 710 auf, auf die in 7 Bezug genommen wird.In the block 1112 For example, a unitary matrix is determined by rotating the rotation matrix based on the rotation matrix and a particular rotation matrix, essentially by eliminating a linear dependence between entries in the rotation matrix. In the block 1114 the resonance matrix is determined by determining a product from the unitary matrix and the whitened matrix. The entries in the resonance matrix are linear uncorrelated and linearly independent. In addition, the entries in the unitary matrix are linear uncorrelated. In one embodiment, the entries in a first row of the resonance matrix and the entries in a second row of the resonance matrix are linear uncorrelated and linearly independent. The resonance matrix is, for example, the resonance matrix that is in the block 708 in 8th is determined. The resonance matrix has the purified delta-AZen vectors 712 and the noise data 710 on, on the in 7 Reference is made.
12(a) zeigt eine simulierte Aufzeichnung 1200 eines ersten Resonanzfrequenz-Delta-Ankunftszeitvektorsignals 1202, das der Schaufel 12 und der ersten Sensorvorrichtung 14 entspricht. Das erste Resonanzfrequenz-Delta-Ankunftszeitvektorsignal 1202 kann z.B. die ersten Resonanzfrequenz-Delta-Ankunftszeitvektoren sein, die aus den ersten Delta-AZen 32 im Block 702 in 7 ausgewählt werden. Außerdem zeigt 12(b) eine simulierte Aufzeichnung 1204 eines zweiten Resonanzfrequenz-Delta-Ankunftszeitvektorsignals 1206, das der Schaufel und der zweiten Sensorvorrichtung 16 entspricht. Das zweite Resonanzfrequenz-Delta-Ankunftszeitvektorsignal 1206 kann beispielswiese die zweiten Resonanzfrequenz-Delta-Ankunftszeitvektoren sein, die aus den zweiten Delta-AZen 34 im Block 704 in 7 ausgewählt werden. Die X-Achse 1208 der Aufzeichnung 1200 repräsentiert einen Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlbereich der Laufschaufel. Die Y-Achse 1210 der Aufzeichnung 1200 repräsentiert erste Resonanzfrequenz-Delta-A-Zen 1202. In ähnlicher Weise repräsentiert die X-Achse 12012 der Aufzeichnung 1204 einen Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlbereich der Schaufel. Die Y-Achse 1214 der Aufzeichnung 1204 repräsentiert zweite Resonanzfrequenz-Delta-AZen 1206. 12 (a) shows a simulated recording 1200 a first resonant frequency delta arrival time vector signal 1202 , that of the shovel 12 and the first sensor device 14 equivalent. The first resonant frequency delta arrival time vector signal 1202 For example, the first resonant frequency delta arrival time vectors may be from the first delta AZs 32 in the block 702 in 7 to be selected. Also shows 12 (b) a simulated recording 1204 a second resonant frequency delta arrival time vector signal 1206 , that of the blade and the second sensor device 16 equivalent. The second resonant frequency delta arrival time vector signal 1206 For example, the second resonant frequency delta arrival time vectors may be from the second delta AZs 34 in the block 704 in 7 to be selected. The X-axis 1208 the record 1200 represents a resonant frequency rotor speed range of Blade. The Y-axis 1210 the record 1200 represents first resonance frequency delta A Zen 1202 , Similarly, X-axis 12012 represents the record 1204 a resonant frequency rotor speed range of the blade. The Y-axis 1214 the record 1204 represents second resonance frequency delta AZen 1206 ,
Das erste Resonanzfrequenz-Delta-Ankunftszeitvektorsignal 1202 und das zweite Resonanzfrequenz-Delta-Ankunftszeitvektorsignal 1206 werden verarbeitet, um eine Messmatrix zu erzeugen, indem das in Block 706 in 7 und in 10 erläuterte Verfahren verwendet wird. Außerdem wird eine geweißte Matrix durch Transformation der Messmatrix bestimmt. Die geweißte Matrix wird verwendet, um ein sub-bereinigtes Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektorsignal 1216 und ein Halb-Rauschsignal 1218 zu generieren, wie sie in 12(c) bzw. 12(d) veranschaulicht sind. Das sub-bereinigte Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektorsignal 1216 und das Halb-Rauschsignal 1218 werden unter Verwendung eines Verfahrens generiert, das im Block 1102 in 11 erläutert ist. Wie in dem subbereinigten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektorsignal 1216 veranschaulicht, sind gemeinsame Beobachtungen der Signale 1202, 1206 (vgl. 12(a), 12(b)) in dem sub-bereinigten Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektorsignal 1216 erfasst. Jedoch weist das sub-bereinigte Resonanzfrequenz-Delta-AZen-Vektorsignal 1216 dennoch ein minimales verbleibendes Rauschen auf. Außerdem enthält das Rauschsignal 1218, wie in 12(d) veranschaulicht, wesentliches Rauschen der Signale 1202, 1204.The first resonant frequency delta arrival time vector signal 1202 and the second resonant frequency delta arrival time vector signal 1206 are processed to generate a measurement matrix by using the in block 706 in 7 and in 10 explained method is used. In addition, a whitened matrix is determined by transforming the measurement matrix. The whitened matrix is used to generate a sub-adjusted resonant frequency delta AZen vector signal 1216 and a half-noise signal 1218 to generate as they are in 12 (c) respectively. 12 (d) are illustrated. The sub-adjusted resonant frequency delta AZen vector signal 1216 and the half-noise signal 1218 are generated using a method that is in the block 1102 in 11 is explained. As in the sub-adjusted resonant frequency delta AZen vector signal 1216 illustrates are common observations of the signals 1202 . 1206 (see. 12 (a) . 12 (b) ) in the sub-adjusted resonant frequency delta AZen vector signal 1216 detected. However, the sub-adjusted resonant frequency delta AZen vector signal 1216 nevertheless a minimal residual noise. It also contains the noise signal 1218 , as in 12 (d) illustrates significant noise of the signals 1202 . 1204 ,
Weiterhin wird die geweißte Matrix oder werden die Signale 1216, 1218 unter Verwendung der Blöcke 1108–1112 in 11 verarbeitet, um ein Resonanzsignal 1220, das in 12(e) veranschaulicht ist, und ein Rauschsignal 1222 zu generieren, das in 12(f) veranschaulicht ist. Das Resonanzsignal 1220 und das Rauschsignal 1222 werden unter Verwendung des in Bezug auf den Block 708 in 7 und 11 erläuterten Verfahrens generieren. Wie in 12(e) veranschaulicht, werden gemeinsame Beobachtungen der Signale 1202, 1206 (vgl. 12(a), 12(b)) in dem Resonanzsignal 1220 erfasst, und das Rauschsignal 1222 weist kein Rauschen oder null Rauschen auf. Weiterhin enthält das Rauschsignal 1222, wie in 12(f) veranschaulicht, das Rauschen der Signale 1202, 1204.Furthermore, the whitened matrix or become the signals 1216 . 1218 using the blocks 1108 - 1112 in 11 processed to a resonance signal 1220 , this in 12 (e) is illustrated, and a noise signal 1222 to generate that in 12 (f) is illustrated. The resonance signal 1220 and the noise signal 1222 be using the in relation to the block 708 in 7 and 11 Generate explained method. As in 12 (e) illustrates are common observations of the signals 1202 . 1206 (see. 12 (a) . 12 (b) ) in the resonance signal 1220 detected, and the noise signal 1222 has no noise or no noise. Furthermore contains the noise signal 1222 , as in 12 (f) illustrates the noise of the signals 1202 . 1204 ,
13 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Generierung einer geweißten Matrix 1314 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Techniken. In einer Ausführungsform erläutert 13 den Block 1102 aus 11 in größeren Einzelheiten. In einer weiteren Ausführungsform erläutert 13 den Block 1110 aus 11 in größeren Einzelheiten. Das Bezugszeichen 1302 repräsentiert eine Zu-weißende-Matrix. Die Zu-weißende-Matrix 1302 kann z.B. die Messmatrix sein, auf die in Block 1202 in 11 Bezug genommen wird, oder die Zu-weißende-Matrix 1302 kann die Kumulantenmatrix sein, auf die in Block 1108 in 11 Bezug genommen wird. Wenn die Zu-weißende-Matrix 1302 die Messmatrix ist, ist die geweißte Matrix 1314 die geweißte Matrix, auf die im Block 1102 aus 11 Bezug genommen wird. Wenn die Zu-weißende-Matrix 1302 die Kumulantenmatrix ist, ist die geweißte Matrix die unitäre Matrix, auf die im Block 1110 aus 11 Bezug genommen wird. 13 shows a flowchart of a method for generating a whitened matrix 1314 according to an embodiment of the present techniques. In one embodiment explained 13 the block 1102 out 11 in greater detail. In a further embodiment explained 13 the block 1110 out 11 in greater detail. The reference number 1302 represents a to-know-matrix. The To-Know-Matrix 1302 For example, the measurement matrix can be on the block 1202 in 11 Or the to-be-known matrix 1302 may be the cumulant matrix referenced in block 1108 in 11 Reference is made. If the to-know-matrix 1302 the measuring matrix is, is the whitened matrix 1314 the whitened matrix on which in the block 1102 out 11 Reference is made. If the to-know-matrix 1302 the cumulant matrix is, the whitened matrix is the unitary matrix on which in the block 1110 out 11 Reference is made.
Im Block 1304 wird eine Kovarianzmatrix durch Bestimmung einer Kovarianz der Zu-weißenden-Matrix 1302 generiert. Im Block 1306 werden eine Eigenwertmatrix und Eigenwerte durch Anwendung einer Eigenvektorzerlegungstechnik auf die Kovarianzmatrix bestimmt. Im Block 1308 wird eine Quadratwurzel der Eigenwerte bestimmt. Außerdem wird im Block 1310 eine Produktmatrix durch Multiplikation der Eigenvektormatrix mit der Quadratwurzel der Eigenwerte bestimmt. Im Block 1312 wird die geweißte Matrix 1314 durch Multiplikation der Produktmatrix mit der Messmatrix bestimmt.In the block 1304 becomes a covariance matrix by determining a covariance of the to-know-matrix 1302 generated. In the block 1306 For example, an eigenvalue matrix and eigenvalues are determined by applying an eigenvector decomposition technique to the covariance matrix. In the block 1308 a square root of eigenvalues is determined. In addition, in the block 1310 determines a product matrix by multiplying the eigenvector matrix by the square root of the eigenvalues. In the block 1312 becomes the whitened matrix 1314 determined by multiplication of the product matrix with the measuring matrix.
Die vorliegenden Systeme und Verfahren überwachen die Funktionstüchtigkeit von Rotorschaufeln durch Identifikation von Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen der Rotorschaufeln, wenn die Rotorschaufeln, ein Rotor, der die Rotorschaufeln enthält, und eine die Rotorschaufel und den Rotor enthaltende Vorrichtung gesund sind. Außerdem bestimmen die vorliegenden Systeme und Verfahren Abweichungen in den Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlen der Rotorschaufeln. Die vorliegenden Systeme und Verfahren bestimmen die Gegenwart oder das Fehlen von Rissen in den Rotorschaufeln auf der Basis der Abweichungen in der Resonanzfrequenz der Rotorschaufeln.The present systems and methods monitor the performance of rotor blades by identifying resonant frequency rotor speeds of the rotor blades when the rotor blades, a rotor containing the rotor blades, and a device containing the rotor blade and the rotor are healthy. In addition, the present systems and methods determine deviations in the resonant frequency rotor speeds of the rotor blades. The present systems and methods determine the presence or absence of cracks in the rotor blades based on the deviations in the resonant frequency of the rotor blades.
Während lediglich bestimmte Merkmale der Erfindung hierin veranschaulicht und beschrieben sind, werden Fachleuten auf dem Gebiet viele Modifikationen und Veränderungen einfallen. Es sollte deshalb verstanden werden, dass die beigefügten Ansprüche dazu bestimmt sind, all derartige Modifikationen und Veränderungen, wie sie in den wahren Rahmen der Erfindung fallen, zu umfassen.While only certain features of the invention are illustrated and described herein, many modifications and variations will occur to those skilled in the art. It is therefore to be understood that the appended claims are intended to embrace all such modifications and changes as fall within the true scope of the invention.
Es wird ein System zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit eines Rotors präsentiert. Das System enthält ein Verarbeitungssubsystem, das mehrere Frequenzspitzenwerte, die zwei oder mehreren jeweiligen Signalfenstern entsprechen, durch iteratives Verschieben der zwei oder mehreren Signalfenster entlang von Delta-Ankunftszeitsignalen, die einer Laufschaufel in dem Rotor entsprechen, generiert, einen oder mehrere Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlbereiche der Laufschaufel durch Identifizierung von Rotordrehzahlen, die einem Teilsatz der mehreren Frequenzspitzenwerte entsprechen, bestimmt und die Laufschaufel überwacht, um eine Gegenwart eines oder mehrerer Defekte in der Laufschaufel während der Resonanzfrequenz-Rotordrehzahlbereiche festzustellen.A system for monitoring the functionality of a rotor is presented. The system includes a processing subsystem that generates a plurality of frequency spikes corresponding to two or more respective signal windows by iteratively shifting the two or more signal windows along delta arrival time signals corresponding to a blade in the rotor, one or more resonant frequency rotor speed ranges of the blade by identifying rotor speeds corresponding to a subset of the plurality of frequency peaks and monitoring the blade to detect presence of one or more defects in the blade during the resonant frequency rotor speed ranges.
