JP2018010632A - 照明装置内の音響センサを用いた、構成要素の状態評価 - Google Patents

照明装置内の音響センサを用いた、構成要素の状態評価 Download PDF

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Abstract

【課題】照明装置に組み込まれた音響センサを用いて構成要素の状態を評価する。
【解決手段】産業プラント（１５２）の領域を照明するように構成された第１の照明装置（１６２）と、第１の照明装置内に組み込まれた第１の音響センサ（１６４）であって、産業プラント内の構成要素の音響シグネチャ（１６６）を検出するように構成された第１の音響センサと、第１の音響センサに通信可能に接続されるコンピューティング装置（２００）であって、音響シグネチャに基づいて産業プラント内の構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の状態を評価するように構成されたコンピューティング装置とを含み得る。
【選択図】図２

Description

本開示は、一般に、照明装置に組み込まれた音響センサを用いて産業プラント内の１つ以上の構成要素の状態を評価することに関する。
産業プラントは、いくつかの相互接続された構成要素を含む１つ以上の機械を含むことができ、産業プラントの様々な特性は、これらの個々の構成要素の状態から得ることができる。産業プラントの例は、発電プラント（例えば、１団のガスタービンおよび／または他の機械をその中に含む燃焼ベースの発電プラント）、製造設備、化学的加工および／もしくは処理設備（例えば、精製所）、リサイクルプラント、製錬設備、製造所などを含んでもよい。燃焼ベースの発電プラントの例において、その中のガスタービンアセンブリは、圧縮空気と混合した燃料源を燃焼させることによって機械的エネルギーを発生させることができる。このような燃焼反応は、燃焼ベースの動力源に取り付けられた負荷構成要素を駆動させる（例えば、回転可能なシャフトによって）ための機械的動力を発生させる。
燃焼ベースの発電プラントおよび／または産業プラント内の他の種類の機械の有効性は、それらの実施、環境、ならびに／または製造品質および動作状態（例えば、過渡状態か定常状態か）などの他の要因に依存する場合がある。さらに、いくつかのユーザ主導による要因および環境要因が、所期のエネルギー出力の大きさ、個々の構成要素の効率もしくは状態、ならびに部品および／またはシステムの寿命予測を含む、産業プラント内の構成要素の性能に影響を及ぼす可能性がある。一部のシステムは、産業プラント内の個別のシステムまたは構成要素の状態および動作性能を評価するために様々な形態のコンピューティング技術を適用することができる。
米国特許出願公開第２０１５／０２６０５５７号明細書
本開示の第１の態様は、システムであって、産業プラントの領域を照明するように構成された第１の照明装置と、第１の照明装置内に組み込まれた第１の音響センサであって、産業プラント内の構成要素の音響シグネチャを検出するように構成された第１の音響センサと、第１の音響センサに通信可能に接続されるコンピューティング装置であって、音響シグネチャに基づいて産業プラント内の構成要素の状態を評価するように構成されたコンピューティング装置とを含むシステムを提供する。
本開示の第２の態様は、産業プラント内の構成要素を評価するための方法であって、産業プラントの第１の照明装置内に含まれる第１の音響センサで産業プラント内の構成要素の音響シグネチャを検出するステップと、産業プラント内の構成要素のベースライン音響シグネチャと音響シグネチャとの差を割り出すステップと、少なくとも音響シグネチャおよび第１の照明装置の位置に基づいて複数の構成要素から構成要素を特定するステップと、構成要素の位置および音響シグネチャとベースライン音響シグネチャとの差に基づいて構成要素の状態を評価するステップとを含む方法を提供する。
本発明の第３の態様は、産業プラント内の構成要素を評価するための、コンピュータ可読記憶媒体に記憶されたプログラム製品であって、コンピュータ可読記憶媒体が、コンピュータシステムに、産業プラント内の構成要素のベースライン音響シグネチャと、産業プラントの第１の照明装置内に含まれる第１の音響センサによって検出される、構成要素の音響シグネチャとの差を割り出させ、少なくとも音響シグネチャおよび第１の照明装置の位置に基づいて複数の構成要素から構成要素を特定させ、構成要素の位置および音響シグネチャとベースライン音響シグネチャとの差に基づいて構成要素の状態を評価させるためのプログラムコードを備える、プログラム製品を提供する。
本発明のこれらのおよび他の特徴は、本発明の様々な実施形態を描く添付図面と併せて、本発明の様々な態様の以下の詳細な説明から、より容易に理解されよう。
ガスタービンの形態の産業プラントの概略図を提供する。 本開示の実施形態によるシステムの概略図を提供する。 本開示の実施形態によるシステムを実施するためのコンピューティング装置を含む例示の環境の概略図を提供する。 本開示の実施形態による方法の例示のフロー図を提供する。 本開示の実施形態による、構成要素の状態を評価するためのプロセスに関する例示のフロー図を提供する。
本発明の図面が必ずしも原寸に比例していないことに留意されたい。図面は、本発明の一般的な態様を描くことを意図したものに過ぎず、したがって、本発明の範囲を限定するものとして考えられるべきではない。図面において、同じ番号は、図面を通して同じ要素を表している。
以下の説明では、説明の一部を成す添付の図面を参照し、図面には、本教示が実施され得る特定の例示の実施形態が例として示される。これらの実施形態は、当業者が本教示を実施できるように十分に詳細に記載されており、本教示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を用いてもよく、また変更が行われてもよいことを理解されたい。したがって、以下の説明は単なる例示である。
要素もしくは層が、別の要素もしくは層「の上にある」、「に係合される」、「から切り離される」、「に接続される」、または「に結合される」ものとして言及されている場合、それが直接的に、別の要素もしくは層の上にある、別の要素もしくは層に係合される、別の要素もしくは層に接続される、または別の要素もしくは層に結合されることが可能であり、または、介在する要素もしくは層が存在することも可能である。その一方で、要素が、別の要素もしくは層「の上に直接ある」、「に直接係合される」、「に直接接続される」、または「に直接結合される」ものとして言及されている場合、介在する要素もしくは層が存在してはならない。要素間の関係について説明するために使用される他の語も、同様に解釈されるべきである（例えば、「〜の間に」に対して「直接〜の間に」、「〜に隣接して」に対して「直接〜に隣接して」など）。本明細書で使用される場合、「および／または」という用語は、１つ以上の関連する列挙された項目の任意のおよびすべての組み合わせを含む。
本開示の実施形態は、産業プラント内の構成要素を評価するためのシステム、プログラム製品、および方法を提供する。例示的な実施形態では、本開示によるシステムは、産業プラントの特定の領域を照明するように構成された少なくとも１つの照明装置を含んでもよい。照明装置は、例えば、ねじ式電球ソケットなどの従来の電球取付具に取り付けるように構成された従来の電気機械的接続を含んでもよい。他の実施形態では、照明装置は、電気安定器に接続されるように構成された任意の所望のサイズの産業用ランプを含んでもよい。さらに他の実施形態では、照明装置は、白熱電球、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ガス放電ランプなどの、現在知られているまたは後に開発される照明機構を含んでもよい。このような照明装置は、照明装置の単一のハウジング内に本開示の他の要素を含むように製造されてもよい。
本開示の実施形態では、産業プラント内の各照明装置は、その中に組み込まれた音響センサを含んでもよい。動作中、照明装置内の音響センサは、産業プラントの特定の領域内の１つ以上の構成要素によって発生される音響シグネチャを検出してもよい。照明装置の音響センサに通信可能に接続されたコンピューティング装置は、検出された音響シグネチャの１つ以上の特性に基づいて産業プラントの構成要素の状態を評価してもよい。代替の実施形態では、システムのコンピューティング装置は、照明装置のうちの少なくとも１つに全体的または部分的に組み込まれてもよい。音響センサおよび／またはコンピューティング装置を照明装置に組み込むことは、例えば、ユーザが、このような照明装置を設置された直後に、各音響センサによって検出された音響シグネチャを分析するまたは見るためにアプリケーション、ウェブポータルなどにアクセスすることを可能にすることによって、産業プラントの管理者により大きなアクセス可能性および機能を提供することができる。
図１は、本明細書の他の箇所で述べられているように産業プラント内に含まれ得るターボ機械１００を示している。ターボ機械１００は、例えば、圧縮機／タービン共用シャフト１０６を介してタービン１０４に動作可能に結合された圧縮機１０２を含んでもよい。ターボ機械１００は、図１ではガスタービンの形態のものとして描かれているが、本開示の実施形態では、他の種類の機械（例えば、蒸気タービン、水力タービンなど）が、ガスタービンの代わりを務めてもよい（もしくはガスタービンと共に使用されてもよい）、および／または同じ産業プラント内に配備されてもよいことが理解される。より一般的には、タービン１０４の実施形態を含む任意の機械が、本明細書で述べる、本開示の実施形態を得るために使用、変更、および／または制御されてもよい。圧縮機１０２は、例えば燃焼器アセンブリ１０８を介してタービン１０４に流体接続されてもよい。各燃焼器アセンブリ１０８は、１つ以上の燃焼器１１０を含んでもよい。燃焼器１１０は、広範囲な構成でターボ機械１００に取り付けられてもよく、このことは、カニュラ型（ｃａｎ−ａｎｎｕｌａｒ）配列で配置されることを含むが、これに限定されない。圧縮機１０２は、複数の圧縮機ロータホイール１１２を含む。圧縮機ロータホイール１１２は、第１段圧縮機ロータホイール１１４を含み、これは、各々が関連する翼形部１１８を有する複数の第１段圧縮機ロータブレード１１６を有する。同様に、タービン構成要素１０４は、複数のタービンホイール構成要素１２０を含み、これは、対応する１組のタービンロータブレード１２４を有する１つ以上のロータホイール１２２を含む。
動作中、燃焼高温ガスなどの作動流体は、燃焼器１１０からタービン１０４に流れ込むことができる。タービン１０４内の作動流体は、タービンホイール１２２に取り付けられ、１群の連続する段として配置された複数のロータブレード１２４を通過することができる。ホイール１２２およびシャフト１０６に結合されたタービンブレード１２４の最初の組は、ターボ機械１００の「第１段」として識別することができ、タービンブレード１２４の以降の組は、ターボ機械１００の最終段の、タービンブレード１２４の最後の組まで、ターボ機械１００の「第２段」等々として識別することができる。ターボ機械１００の最終段は、ターボ機械１００内の最大サイズおよび／または最大半径のタービンブレード１２４を含んでもよい。複数の各々のノズル（図示せず）は、ターボ機械１００を通る流路をさらに画成するためにターボ機械１００の各段の間に配置されてもよい。各タービンブレード１２４を通って流れる作動流体は、熱的および機械的エネルギーをブレード１２４に与えることによってブレード１２４を回転させることができ、これにより、ターボ機械１００のシャフト１０６を回転させることができる。ターボ機械１００はまた、様々な目的（同様にターボ機械１００内に含まれる１つ以上のポンプ／モータセット１２８での使用）のために直接的な流路からの／への作動流体流を例えば調整する１つ以上の補助構成要素（弁１２６など）を含んでもよい。回転するシャフト１０６は、発電機構成要素１３０に機械的に結合されることによって電力を発生させることができる。なぜなら、発電機構成要素１３０は、発電機１３０に接続された装置に電力を供給するためにシャフト１０６の機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換するからである。発電機１３０によって発生される電気的エネルギーの量は、ターボ機械１００によって発生される仕事および／または電力の量として、例えばジュール（Ｊ）および／またはワット（Ｗ）で測定されてもよい。
図２を参照すると、本開示の実施形態による産業プラント内の機械の状態を評価するためのシステム１５０が示されている。システム１５０は、産業プラント１５２を含んでもよく、産業プラント１５２は、本明細書の他の箇所で指摘されるように、例えば、発電プラント（例えば、１団のガスタービンおよび／または他の機械をその中に含む燃焼ベースの発電プラント）、製造設備、化学的加工および／もしくは処理設備（例えば、精製所）、リサイクルプラント、製錬設備、製造所などを含んでもよい。システム１５０および産業プラント１５２は、本明細書では、１つ以上のアセンブリ（ターボ機械１００およびその構成要素（例えば、圧縮機１０２、タービン１０４、燃焼器１１０、弁１２６、ポンプ／モータセット１２８（以下「構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８」）など）など）をその中に含む発電プラントの形態の産業プラント１５２を用いて説明される。構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８が、本開示を通して一例として述べられているが、システム１５０は、任意の数の、ターボ機械１００内の所定の構成要素および／または産業プラント１５２内の他の機械の状態を評価するように構成され得ることが理解される。産業プラント１５２内のターボ機械１００の各構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８は、産業プラント１５２のそれぞれの領域１５６、１５８、１６０、および／または明示的に特定もしくは説明されていない他の領域もしくは部分領域に収容されてもよい。ターボ機械１００は、例として、第１の領域１５６に圧縮機構成要素１０２および弁１２６を含み、第２の領域１５８に燃焼器１１０を含み、第３の領域１６０にタービン構成要素１０４を含み、第４の非閉鎖または非区別領域にポンプ／モータセット１２８を含むように示されている。各領域１５６、１５８、１６０は、仕切り、床、標識などの建築的特徴によって区分されてもよく、および／または共有の部屋、空間、建物などの中の領域を意味してもよい。場合によっては、１つのターボ機械１００の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８は、互いに近接近していてもよいが、他のターボ機械の同様の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８から分離されてもよい。したがって、図２に示されている構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８は、単一のターボ機械１００の一部であってもよいし、あるいは、それぞれ別々のターボ機械１００の一部であってもよい。領域１５６、１５８、１６０は、例えば産業プラント１５２のすべての構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８が単一の部屋に収容されている場合に１つ以上の対応する照明装置１６２によって照明されているか否かによってのみ画定されてもよいことも理解される。代替の実施形態では、領域１５６、１５８、１６０は、その中に複数の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を含んでもよい。
六角形の輪郭で描かれた１群の照明装置１６２が、照明を提供するために産業プラント１５２に設置されてもよい。各照明装置１６２は、産業プラント１５２の１つ以上のそれぞれの領域１５６、１５８、１６０を照明してもよい。本明細書の他の箇所で述べられているように、各照明装置１６２は、現在知られているまたは後に開発される電気照明器具の形態で提供されてもよく、また、例えば電流によって電力が供給される白熱ランプ、ガス放電ランプ、および／またはＬＥＤランプを含んでもよい。より詳細には、各照明装置１６２は、対応する電気的および／または機械的結合を介して照明装置１６２に電流を送るための１つ以上の従来の電灯ソケットに接続されるように構成されてもよい。
照明装置１６２に電力を供給するための電流（発電機１３０および／または産業プラント１５２に電気的に結合された発電用の他の装置によって発生されてもよい）は同時に、照明装置１６２内に組み込まれた音響センサ１６４に電力を供給してもよい。音響センサ１６４は、内部信号処理論理に基づいて照明装置１６２および／または音響センサ１６４に電力を供給するための電気的接続を含む例えば集積回路（ＩＣ）装置の一部として含まれてもよい。集積回路（ＩＣ）はまた、装置の外部に測定されたデータを送信するための通信機構（例えば、イーサネット（登録商標）・オーバー・パワー（ｅｔｈｅｒｎｅｔ ｏｖｅｒ ｐｏｗｅｒ）、ＷＩＦＩ、またはセルラー）を含む。本開示によるシステム１５０の一実施形態は、ＬＥＤランプの形態の照明装置１６２であって、それぞれがその中に組み込まれた１つ以上の音響センサ１６４を含む照明装置１６２を含んでもよい。音響センサ１６４は、例えばマイクロフォン、表面弾性波センサ、検震器、ならびに／または音響センサ、振動センサ、および／もしくは音センサと考えられる他の種類のセンサの形態で提供されてもよい。さらに、音響センサ１６４は、様々な種類の基礎技術（例えば、容量性システム、光ファイバシステム、圧電システム、エレクトレットシステム、音響波システム、ならびに／または音響入力を測定および／もしくは検出するための他のシステム）を組み込んでもよい。
音響センサ１６４は、照明装置１６２よりも小さいサイズのものにして、製造中にその中に組むことによって照明装置１６２内に組み込まれてもよい。１つ以上の照明装置１６２内に音響センサ１６４を組み込むことは、照明装置１６２に供給される同じ電流によって音響センサ１６４に電力を供給することを可能にすることができる。各照明装置１６２は、図２では、１つの音響センサ１６４のみを有するものとして描かれているが、本開示の他の実施形態は、複数の音響センサ１６４を含む照明装置１６２を含んでもよい。音響センサ１６４は、音響シグネチャ１６６を検出するように構成されてもよい。本明細書で説明されているように、「音響シグネチャ」は、１つ以上のそれぞれの構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８によって発生される、音響センサ１６４で検出される１つ以上の音波を意味する。音響シグネチャ１６６は、音響シグネチャ１６６の基礎となる発生源に応じて様々な周波数、振幅、および／または他の特性を有する単一音波または複合音波として分析的に表され得る。各音響シグネチャ１６６は、動作中に産業プラント１５２内の１つ以上の発生源から発生し得る。この場合、産業プラント１５２内で検出されるいくつかの音響シグネチャ１６６はそれぞれ、音波としてプロットされるとき、１組の周波数、波長、振幅、位相などを有する。
システム１００は、本明細書で説明されているような産業プラント１５２の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の評価を含む様々な機能を実行するために１つ以上の照明装置１６２および音響センサ１６４に通信可能に結合されたコンピューティング装置２００を含んでもよい。コンピューティング装置２００は、一般に、処理構成要素（例えば、マイクロプロセッサ）によって動作を実行することが可能な各種のコンピューティング装置を含んでもよく、例として、コンピュータ、コンピュータプロセッサ、電気回路および／もしくはデジタル回路、ならびに／または電気入力の計算および処理に使用される同様の構成要素を含んでもよい。コンピューティング装置２００の例示的な構成要素、および動作上の機能については、本明細書の他の箇所で詳細に述べる。１つ以上の音響センサ１６４はまた、コンピューティング装置２００と通信するおよび／またはコンピューティング装置２００に信号を無線で送信する集積回路を含んでもよい。各音響センサ１６４はまた、その中に電力センサ回路用のマイクロ波エネルギーの受信機（図示せず）を含んでもよい。照明装置１６２に一体化された音響センサ１６４は、本明細書の他の箇所で述べられているように、受信した音響シグネチャ１６６が照明装置１６２用の同じ電気的／機械的接続ソケットを介して送信され得るように、受信した音響シグネチャ１６６を特定の周波数信号に変調するための集積回路ユニットを含んでもよい。
コンピューティング装置２００は、音響センサ１６４で検出された音響シグネチャ１６６を分析することによって産業プラント１５２の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の状態を評価してもよい。例えば、音響センサ１６４は、産業プラント１５２の所与の領域１５６、１５８、１６０内の各構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８によって発生される音響シグネチャ１６６を検出してもよい。コンピューティング装置２００は、動作中に評価される所定の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を表す音響シグネチャ１６６を処理するためのソフトウェアをその上に含んでもよい。例えば、コンピューティング装置２００は、１つ以上の現在知られているまたは後に開発される音響分析技術の適用（例えば、フーリエ変換の適用、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の適用、線形予測、濾波（例えば、ハイパスフィルタリング、ローパスフィルタリング、および／またはバンドパスフィルタリング）、スペクトログラム（すなわち、経時的な周波数および強度のグラフ）の分析）によって音響シグネチャ１６６から個々の音波を抽出するためのソフトウェアを含んでもよい。このような分析は、自動的におよび／またはユーザ入力の助けを借りてコンピューティング装置２００によって実行されてもよい。場合によっては、コンピューティング装置２００は、直接的にならびに／または抽出および／もしくは変更された音響シグネチャ１６６を分析するための、本明細書で説明されているプロセスと組み合わせて音響シグネチャ１６６を用いることにより、産業プラント１５２の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の状態を評価してもよいことも理解される。
一実施形態では、コンピューティング装置２００は、構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の状態を評価するために、音響センサ１６４で検出した音響シグネチャ１６６と１つ以上のベースライン音響シグネチャ（例えば、コンピューティング装置２００内のデータとして記憶された）とを比較してもよい。本明細書で使用される場合、「ベースライン音響シグネチャ」は、一般に、それぞれの振幅、周波数、波長、位相などを有する１つ以上の音の所定の表現を意味する。比較に使用されるベースライン音響シグネチャは、異なる産業プラント１５２の動作に基づくものであってもよいし、産業プラント１５２の過去の動作および／または以前検出された音響シグネチャ１６６から導出されたものであってもよい。コンピューティング装置２００は、検出された音響シグネチャ１６６の振幅、周波数、および／または他の特性がベースライン音響シグネチャの許容範囲を超えたか否かを判定することによって、音響シグネチャ１６６とベースライン音響シグネチャとを比較してもよい。例えば、ターボ機械１００の燃焼器１１０によって発生される音響シグネチャ１６６の量は、定常状態運転中は約２０デシベル（ｄＢ）の、産業プラント１５２内の予測音響量を有し得る。燃焼器１１０の対応する量の許容範囲は、通常の変動によって生じる、動作中の変化を反映するために例えば２５ｄＢであってもよい。燃焼器１１０が非常に高い量（例えば、３０デシベル（ｄＢ））の音響シグネチャ１６６を発生させた場合、音響シグネチャ１６６は、ターボ機械１００の１つの許容範囲を超える量を含む。さらに、コンピューティング装置２００は、構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の状態を評価するために所与の音響シグネチャ１６６に対して複数の許容範囲を適用するように構成されてもよい。このような評価は、例えば、使用されるベースライン音響シグネチャおよび／またはコンピューティング装置２００のユーザによって開始される決定に基づいてさまざまであり得る。一例では、コンピューティング装置２００は、音響シグネチャ１６６の振幅が所定のｄＢ数に従って構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８のベースライン音響シグネチャを超えたか否かに基づいて、構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８が点検、交換などを必要とするか否かを判定してもよい。別の実施形態では、コンピューティング装置２００は、例えば、音響シグネチャ１６６が、ベースライン音響シグネチャの１つ以上の波長の許容範囲を超えた波長を含むか否か、したがって、その量に関係なく異常音が発生したことを示すか否かに基づいて、構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８に不具合の可能性があるか否かまたは故障のリスクがあるか否かを判定してもよい。コンピューティング装置２００は、構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８のいくつかの評価を逐次または同時に実行するために他の音響分析を別々にまたは組み合わせて実施してもよいことも理解される。例えば、コンピューティング装置２００は、閉鎖空間の反響による、産業プラント１５２の音響パターン分析を実施してもよい。本明細書で使用される場合、「不具合のある」という用語は、少なくとも１つの所定の動作要件（例えば、効率、動作中の音響量、最大内圧、最大材料応力または歪み、最小または最大始動および／または停止時間）を満たすことができないユニットを指す。
場合によっては、コンピューティング装置２００は、音響シグネチャ１６６内の異常音を発生させる、産業プラント１５２内の未知の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を特定するために、その音響シグネチャ１６６の分析と他のデータの位置分析とを組み合わせてもよい。例えば、検出された音響シグネチャ１６６が、未知の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８によって発生された異常な音波を含む場合、コンピューティング装置２００は、このような音が検出された１つ以上の特定の音響センサ１６４および／または領域１５６、１５８、１６０を特定してもよい。コンピューティング装置２００は、音響シグネチャ１６６の異常音を発生させた可能性がある、産業プラント１５２内の１つ以上の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を特定するために、これらの判定と産業プラント１５２の位置データとを相互参照してもよい。例えば、コンピューティング装置２００は、２つの音響センサ１６４によって検出された２つの音響シグネチャ１６６が特定の動作に関してベースライン振幅を超えた振幅を有する音波を検出したと判定してもよい。次に、コンピューティング装置２００は、２つの音響センサ１６４が、例えば領域１５６に近接しているが、産業プラント１５２の領域１５８、１６０から音響的に分離されていると判定してもよい。次に、コンピューティング装置２００は、産業プラント１５２の領域１５６内の構成要素１０２および／またはその下位構成要素と共に２つ以上の音響センサ１６４の位置を三角測量することによって異常音の発生源を導出してもよい。場合によっては、音響シグネチャ１６６の異常音の見込まれる発生源は、異常音の特性と、ベースライン音響シグネチャの例えば周波数、振幅などとを比較することによって除外されてもよい。１つ以上の音響センサ１６４が方向感知型の場合（例えば、１つ以上の指向性マイクロフォンをその中に含むことによって）、コンピューティング装置２００はさらに、各音響センサ１６４の指向性および／または感度に基づいて、音響シグネチャ１６６に対応する構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を突き止め、および／または特定してもよい。
システム１５０は、本明細書で説明されている音響分析と、産業プラント１５２内のアセンブリの動作属性に基づいて産業プラント１５２の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を評価する他の現在知られているまたは後に開発されるシステムとを組み合わせてもよい。本明細書で使用される場合、「アセンブリ」は、２つ以上の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を含む機械またはその部分を含んでもよく、例示的な実施形態では、ターボ機械１００の全体および／またはその部分を含んでもよい。アセンブリの動作属性は、例えば、動作中に発生される電力の量、アセンブリおよびその構成要素が経時的に受ける応力および／もしくは磨耗、排出出力、温度、ならびに／または流量などを含んでもよい。システム１５０は、例えば、コンピューティング装置２００内に他の分析システムを含むことによって、および／またはコンピューティング装置２００がアセンブリの動作属性に基づいて構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を評価するために他のシステムとデータを交換することを可能にすることによって他のシステムと相互作用してもよい。例えば、音響センサ１６４は、ベースライン音響シグネチャの許容範囲を超える周波数を有する音響シグネチャ１６６を検出してもよい。結果として、システム１５０のコンピューティング装置２００は、本明細書の他の箇所で規定されているように、産業プラント１５２内の１つ以上の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８に不具合がある可能性があると判定してもよい。次に、コンピューティング装置２００は、産業プラント１５２内の１つ以上の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８は安全でないか否か、ユーザ指定の期待値または要求を下回っているか否か、または点検の必要があるか否かなどを判定するために、異常音を発生させた構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の他の動作属性をさらに分析してもよい。コンピューティング装置２００は、音響分析を適用する前に構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の１つ以上の動作属性を分析してもよいこと、または両方の分析が並行しておよび／もしくは実質的に同時に実行されてもよいことも理解される。
システム１５０の動作の特徴および詳細をさらに示すために、コンピューティング装置２００の例示の実施形態が本明細書では述べられる。図２および図３を一緒に参照すると、システム１５０およびコンピューティング装置２００ならびにこれらの下位構成要素の例示的な実施形態が、産業プラント１５２の簡略化された図と共に示されている。具体的には、システム１５０は、コンピューティング装置２００を含んでもよく、さらに、コンピューティング装置２００は、構成要素評価システム２０６を含んでもよい。図３に示されている構成は、産業プラント１５２内の機械の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を評価するためのシステムの一実施形態である。本明細書に述べられているように、コンピューティング装置２００は、産業プラント１５２内の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の状態を評価するために、音響センサ１６４で検出した様々な音響シグネチャ１６６を分析してもよい。さらに、本開示の実施形態は、自動的におよび／またはユーザもしくは他のコンピューティング装置にアクセス可能なアプリケーションを介したユーザ入力に応答してこれらの機能を実行してもよい。このようなアプリケーションは、例えば、本明細書に述べられている機能を独占的に提供してもよく、および／または照明装置１６２を遠隔制御するためのシステム、アプリケーションなどと本開示の実施形態とを組み合わせてもよい。本開示の実施形態は、部分的に、技術者、コンピューティング装置２００、および／または技術者とコンピューティング装置２００との組み合わせによって構成されるか、または動作されてもよい。図３に示されている様々な構成要素のうちのいくつかは、コンピューティング装置２００に含まれる１つ以上の別個のコンピュータ装置用に、メモリに個別に実装され、組み合わせられ、および／または記憶されてもよいことが理解される。さらに、構成要素および／もしくは機能のいくつかが実装されなくてもよいこと、または追加のスキーマおよび／もしくは機能が、構成要素評価システム２０６の一部として含まれてもよいことが理解される。
コンピューティング装置２００は、プロセッサユニット（ＰＵ）２０８、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース２１０、メモリ２１２、およびバス２１４を含んでもよい。さらに、コンピューティング装置２００は、外部Ｉ／Ｏ装置２１６および記憶システム２１８と通信するように示されている。構成要素評価システム２０６は、音響分析プログラム２２０を実行することができ、さらに、音響分析プログラム２２０は、計算器２２２、判定器２２４、比較器２２６、および音響解釈器２２８を含む、異なる動作を実行するように構成された様々なソフトウェア構成要素を含んでもよい。音響解釈器２２８は、現在知られているまたは後に開発される音響分析技術（本明細書で具体的に参照されているものを含む）を実施してもよい。例えば、音響解釈器２２８は、音響センサ１６４で検出された音響シグネチャ１６６を波形表現に変換し、次に、特定の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８など、領域１５６、１５８、１６０などに関係する１つ以上の個々の音波を抽出および／または分割してもよい。これにより、音響解釈器２２８は、本明細書で説明されている１つ以上のプロセスステップを実施するために１つ以上の音響変換および／または分析技術を実施することができる。
構成要素評価システム２０６の様々なモジュールは、それぞれの機能を実行するためにデータを処理、分析、および操作するためにメモリ２１２に記憶されたアルゴリズムベースの計算、ルックアップテーブル、および同様のツールを使用してもよい。一般に、ＰＵ２０８は、メモリ２１２および／または記憶システム２１８に記憶され得るソフトウェア（制御システム２０６など）を実行するためのコンピュータプログラムコードを実行してもよい。ＰＵ２０８は、コンピュータプログラムコードを実行している間に、メモリ２１２、記憶システム２１８、および／またはＩ／Ｏインターフェース２１０からの／へのデータの読み出しおよび／または書き込みを行ってもよい。バス２１４は、コンピューティング装置２００の各構成要素間の通信リンクを提供してもよい。Ｉ／Ｏ装置２１６は、ユーザがコンピューティング装置２００と対話することを可能にする任意の装置またはコンピューティング装置２００が本明細書で説明されている機器および／もしくは他のコンピューティング装置と通信することを可能にする任意の装置を備えてもよい。Ｉ／Ｏ装置２１６（キーボード、ディスプレイ、ポインティング装置などを含むが、これらに限定されない）は、直接的にまたは介在するＩ／Ｏコントローラ（図示せず）を介してコンピューティング装置２００に結合されてもよい。
メモリ２１２はまた、１つ以上の音響シグネチャ１６６および／または産業プラント１５２の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８（ターボ機械１００内に含まれものなど）に関係する様々な形式のデータ３００を含んでもよい。本明細書の他の箇所で述べられているように、コンピューティング装置２００は、様々な形式のデータ３００に依拠し得る動作ステップによって、音響シグネチャ１６６に基づいて構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の状態を評価してもよい。コンピューティング装置２００と音響センサ１６４との間でデータを交換するために、コンピューティング装置２００は、現在知られているまたは後に開発される種類の通信ネットワークを介して音響センサ１６４と通信してもよい。例えば、コンピューティング装置２００は、照明装置１６２の構成要素として少なくとも部分的に照明装置１６２に組み込まれてもよいし、無線および／または有線の通信プロトコルの組み合わせによって音響センサ１６４と通信する、タブレット、ＰＣ、スマートフォンなどの遠隔配置装置として具体化されてもよい。産業プラント１５２の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の状態を評価するために、構成要素評価システム２０６の音響分析プログラム２２０は、本開示のプロセスに従ってデータ３００を記憶し、データ３００と相互作用してもよい。
データ３００は、１群のフィールドに編成されてもよい。例えば、データ３００はまた、産業プラント１５２内の各構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の相対位置に関する１つ以上の組のデータを含む位置データフィールド３０２を含んでもよい。位置データフィールド３０２は、各構成要素の相対座標および／もしくは絶対座標、各音響センサ１６４の指向性データ、各照明装置１６２の位置データ、プラント１５２の幾何学データ、および／または他を基準にして産業プラント１５２の１つ以上の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を突き止めることに関連する他の種類のデータを含んでもよい。他の形式のデータ３００が、産業プラント１５２および／または構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を含むアセンブリに関係する１つ以上の動作属性を含む動作属性フィールド３０４に提供されてもよい。構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の状態を評価するために比較ステップで使用されるベースライン音響シグネチャは、ベースラインシグネチャフィールド３０６に記録されてもよい。許容範囲フィールド３０８は、音響シグネチャ１６６が構成要素１０２、１０４、１０６、１２６、１２８の状態を評価するために比較されるそれぞれのベースライン音響シグネチャ（例えばベースラインシグネチャフィールド３０６に記憶された）から１つ以上の許容範囲を含んでもよい。より具体的には、許容範囲フィールド３０８の各エントリは、音響センサ１６４で検出した音響シグネチャ１６６と比較されるベースライン音響シグネチャの周波数、波長、大きさなどの境界値のそれぞれの組を含んでもよい。フィールド３０２、３０４、３０６、３０８の各エントリは、ユーザがデータ３００の各フィールド３０２、３０４、３０６、３０８の情報を相互参照することができるように、時間に関してインデックス化されてもよい。データ３００は、産業プラント１５２の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の状態を評価するために他のデータフィールドおよび／または他の種類のデータをその中に含んでもよいことも理解される。
データ３００はまた、フィールド３０２、３０４、３０６、３０８の１つ以上に記録される前に、音響分析プログラム２２０のモジュールによる予備処理を受けてもよい。例えば、音響解釈器２２８は、構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８からの音響シグネチャ１６６の異常音を解釈するための１組の規則を適用してもよい。このような規則および／または他の基準は、これらの構成要素の製造業者の設計分析から作成されてもよい。例えば、圧縮機１０２は、様々な段の回転ブレードの数に特に関連する音響エネルギーを発生させ得る。燃焼器１１０の場合、燃焼器１１０の種類および形状、動作条件、燃焼される燃料の種類などに関連する見込まれる共振周波数が、設計段階で分析され得る。このような分析は、データ３００に記憶される音響シグネチャ１６６の各周波数に関連する振幅限界などの基準を決定することができる。
コンピューティング装置２００は、ユーザがインストールしたコンピュータプログラムコードを実行するための任意の汎用コンピューティング製品（例えば、パーソナルコンピュータ、サーバ、ハンドヘルド装置など）を備えてもよい。しかしながら、コンピューティング装置２００は、本開示の様々なプロセスステップを実行し得る、考えられる様々な同等のコンピューティング装置の代表的なものに過ぎないことが理解される。さらに、コンピューティング装置２００は、構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を評価するように動作可能なより大きいシステムアーキテクチャの一部であってもよい。
この点において、他の実施形態では、コンピューティング装置２００は、特定の機能を実行するためのハードウェアおよび／またはコンピュータプログラムコードを備える任意の特定用途向けコンピューティング製品や、特定用途向けおよび汎用のハードウェア／ソフトウェアの組み合わせを備える任意のコンピューティング製品などを備えてもよい。いずれの場合も、プログラムコードおよびハードウェアは、それぞれ標準的なプログラミング技術およびエンジニアリング技術を用いて作ることができる。一実施形態では、コンピューティング装置２００は、コンピュータ可読記憶装置に記憶されたプログラム製品を含んでもよく、これは、実行されると産業プラント１５２の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を自動的に評価するように動作可能であってもよい。
図２〜図４を一緒に参照すると、本開示の実施形態に従って産業プラント１５２内の構成要素の状態を評価するためのステップが示されている。図４に示して本明細書で説明するステップは、本開示の実施形態を実施するための一般的なプロセスの概要を提供し、１群の例示例を参照して述べられる。さらに、図４に示すプロセスのフローは、例えば、照明装置１６２であって、それぞれの中に音響センサ１６４を組み込んだ照明装置１６２に通信可能に接続されたコンピューティング装置２００を含むシステム１５０によって実施され得る。本明細書で説明されている様々なプロセスは、ターボ機械１００の動作中にリアルタイムで実施されてもよく、および／またはターボ機械１００の履歴分析（例えば、故障後または点検後の分析）の一部として実施されてもよいことが理解される。組み込まれた音響センサ１６４を含む１つ以上の照明装置１６２は、ステップＳ１において、例えば各照明装置１６２と産業プラント１５２内に用意された従来の電気ソケットとを電気的かつ機械的に結合することによって産業プラント１５２内に設置されてもよい。本明細書の他の箇所で説明されているように、各電気ソケットは、例えば、照明装置１６２および組み込まれた音響センサ１６４に機械的に係合し、電流を送るように構成された導電性ソケットを含んでもよい。照明装置１６２は、本開示のプロセスが実施される前に、本明細書で説明されている様々なプロセスステップを実施する関係者および／または別の関係者によって設置されてもよい。したがって、ステップＳ１は、ステップＳ１が本開示による他のプロセスの前に行われる予備ステップであり得ることを示すために想像線で示されている。
ステップＳ２において、各音響センサ１６４は、産業プラント１５２の構成要素１０２、１０４、１１０から発生する対応する音響シグネチャ１６６を検出してもよい。検出された各音響シグネチャ１６６は、複数の個々の発生源によって発生された複数の個々の音を含み得る。ステップＳ２で検出された音響シグネチャ１６６はまた、例えば、音響センサ１６４が、ただ一つの構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８またはその一部が配置された、産業プラント１５２の領域１５６、１５８、１６０に配置されている場合、単一の構成要素またはその一部によって発生された単独の音波であり得る。照明装置１６２の音響センサ１６４が、複数の発生源から発生した音響シグネチャ１６６を検出した場合、および／または、ノイズ（すなわち、産業プラント１５２の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８以外の発生源によって発生された外部音響シグネチャ）が、音響シグネチャ１６６を汚す場合、フローは、任意選択で、ステップＳ２で検出された音響シグネチャ１６６をコンピューティング装置２００で処理するステップＳ３（想像線で示されている）に進んでもよい。音響シグネチャ１６６の処理は、例えば、（例えば、データ３００として）メモリ２１２に記憶される複数の音響シグネチャ１６６への各音響シグネチャ１６６の分割、除去のための、特定の周波数、振幅などに関する、音響波のフィルタリング、様々な波形表現への音響シグネチャ１６６の変換または単純化などを含む動作を実行するために音響分析プログラム２２０の音響解釈器２２８を使用することを含んでもよい。
産業プラントの構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を評価するためのプロセスは、ステップＳ４において、検出された各音響シグネチャ１６６と１つ以上のベースライン音響シグネチャとの差を割り出すことを含んでもよい。ステップＳ４における割り出しは、音響シグネチャ１６６の１つ以上の特性がベースラインシグネチャフィールド３０６に記憶されたベースライン音響シグネチャと異なる量を割り出すために計算器２２２を適用することに加えて、１つ以上の代表的な変数の差を計算するために計算器２２２を各音響シグネチャに適用することによって実施されてもよい。ステップＳ４における比較のための基礎として使用される各ベースライン音響シグネチャは、コンピューティング装置２００のメモリ２１２に含まれてもよく、より具体的には、ベースラインシグネチャフィールド３０６の一部としてデータ３００に記憶されてもよい。ベースラインシグネチャフィールド３０６に記憶されたベースライン音響シグネチャは、１つ以上の音響シグネチャを定量化および／または表現するための、現在知られているまたは後に開発される任意の機構（例えば、所定の次元数を有するクラウド表現（例えば、大量のデータを管理および視覚化するための３次元または４次元のポイントクラウド））のユーザによって表されてもよい。１つ以上のベースライン音響シグネチャが、構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の、不具合のない動作を表す場合、ステップＳ４における音響シグネチャ１６６とベースライン音響シグネチャとの大きな差は、例えば、１つ以上の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８に不具合がある可能性があることを示し得る。他の状況では、ステップＳ４における音響シグネチャ１６６とベースライン音響シグネチャとの大きな差は、例えば劣化、予期しないイベントによる損傷、以前の修理または交換などを受けた構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の他の特性を示し得る。
本開示による方法は、ステップＳ５において、音響シグネチャ１６６に表れた１つ以上の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を特定することを含んでもよい。ステップＳ５における特定は、例えば、他のプロセスステップの結果および／または他の属性（コンピューティング装置２００のメモリ２１２内に記憶された属性を含む）に基づいてもよい。本明細書の他の箇所で述べられているように、音響解釈器２２８は、音響センサ１６４で検出した音響シグネチャ１６６を特定、抽出、単純化、および／または変換することによって音響シグネチャ１６６を処理してもよい。音響解釈器２２８は、ステップＳ５において、１つ以上の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８などの、音響シグネチャ１６６の発生源を突き止めるために、位置データフィールド３０２に用意された情報と１つ以上の音響シグネチャ１６６を相互参照してもよい。例えば、音響分析プログラム２２０の音響解釈器２２８は、未知の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８による音響シグネチャ１６６の１つ以上の音波を分離してもよい。比較器２２６は、分離された音波と、圧縮機１０２によって発生された音のベースラインサンプル（例えば、ベースラインシグネチャフィールド３０６に記憶された）とを比較してもよく、判定器２２４は、分離された音が、群（例えば、圧縮機１０２、タービン１０４、燃焼器１１０、弁１２６、ポンプ／モータセット１２８など）内の特定の構成要素によって発生された可能性があるか否かを判定してもよい。また、計算器２２２および／または音響解釈器２２８は、音響シグネチャ１６６およびデータ３００の位置分析（場合によっては、音響シグネチャ１６６の計算、予想、または推定された発生源に関して、産業プラント１５２内のそれぞれの照明装置１６２および音響センサ１６４の位置および／または方向を三角測量することを含み得る）を実行することによって音響シグネチャ１６６の発生源を特定してもよい。ステップＳ５から得られた特定された構成要素は、例えば、任意選択で位置データフィールド３０２内のデータ３００の形式でコンピューティング装置２００のメモリ２１２内に記憶されてもよい。
ステップＳ６において、構成要素評価システム２０６の１つ以上の要素は、音響シグネチャ１６６を発生させた構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の状態を評価してもよい。構成要素評価システム２０６は、ステップＳ４で割り出した差および／または産業プラント１５２の他の特性に基づいて産業プラント１５２内の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の状態を評価してもよい。例えば、構成要素評価システム２０６は、ステップＳ４において、１つ以上の音響シグネチャ１６６が、不具合のない構成要素によって発生されたベースライン音響シグネチャとは大きく異なることを判定してもよい。構成要素評価システム２０６が、構成要素は例えば圧縮機１０２であると特定した場合も、判定器２２４は、音響シグネチャ１６６とそのベースライン音響シグネチャとの差が圧縮機１０２の不具合の可能性を示すか否かを判定してもよい。次に、圧縮機１０２の評価された状態は、例えばコンピューティング装置２００のメモリ２１２内に記憶されてもよい。次に、フローは、終了（「完了」）してもよく、本明細書に述べられている様々なプロセスステップを、ユーザの命令または構成要素評価システム２０６の自動設定に応答して繰り返す、変更する、並行して継続するなどが行われてもよい。
図２〜図３および図５を参照すると、本開示の実施形態は、本明細書の他の箇所で述べられているステップＳ６を実施するための、代替のおよび／または展開されたプロセスステップの群を含んでもよい。ステップＳ６−１において、構成要素評価システム２０６は、ステップＳ５において分析のために構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を特定した後、産業プラント１５２内の１つ以上の構成要素１０２、１０４、１０６、１２６、１２８の位置を突き止めてもよい。ステップＳ６−１において突き止められる位置は、産業プラント１５２内の他の構成要素、産業プラント１５２内の対象となる他の設備および／もしくは物品、ならびに／または１組の所定の座標を基準にして表現されてもよい。ステップＳ６−１における構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の突き止めは、任意選択で、本明細書の他の箇所に述べられているステップＳ５と同時におよび／またはこれの一部として実行されてもよい。本明細書の他の箇所にも述べられているように、ステップＳ６−１において構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の位置を突き止めることは、位置データフィールド３０２に記憶されたデータ３００の適用によって、１つ以上の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８に関して２つ以上の照明装置１６２および／または音響センサ１６４を三角測量することを含んでもよい。
本開示の実施形態は、ステップＳ６−２において、検出された音響シグネチャ１６６の少なくとも１つの特性とベースライン音響シグネチャの１つ以上の許容範囲とを比較することを含んでもよい。音響分析プログラム２２０の比較器２２６は、本明細書で述べた比較を実施してもよく、比較に使用されるベースライン音響シグネチャは、ステップＳ４（図４）で適用された同じまたは異なるベースライン音響シグネチャであってもよい。比較に使用される特性は、例えば、ステップＳ２（図４）で割り出された差、音響シグネチャ１６６の振幅および／もしくは周波数、ならびに／または他の特性を含んでもよい。ステップＳ６−２における比較は、音響シグネチャ１６６とそれぞれの許容範囲との複数の比較を実行すること、および特定の比較に使用される許容範囲に基づいて構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を評価することを含んでもよい。比較された特性が、許容範囲外（すなわち、ステップＳ６−２において「はい」）の場合、フローは、ステップＳ６−３に進んでもよく、そこでは、構成要素評価システム２２０は、リスクがある（例えば、不具合の可能性を含む、点検または交換の必要性があるなど）ものとして構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を評価する。比較された特性が、許容範囲内（すなわち、ステップＳ６−２において「いいえ」）の場合、フローは、ステップＳ６−４に進んでもよく、そこでは、構成要素評価システム２２０は、リスクがない（例えば、不具合の可能性を含まない、点検または交換の必要性がないなど）ものとして構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８を評価する。代替ステップＳ６−３およびＳ６−４は、構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８に関する２つの例示的な評価を提供しているが、特定の許容範囲を超える産業プラント１５２内の音響シグネチャの数に基づいて、他の評価（例えば、部分的なリスク、低いリスク、高いリスクなどがあるという）が可能であることが理解される。本明細書の他の箇所で述べられているように、フローは、構成要素１０２、１０４、１１０の状態がステップＳ６で判断されたら終了（「完了」）してもよい。
産業プラント１５２内の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の状態を評価することは、ステップＳ６−５において、検出された音響シグネチャ１６６に対応する、構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の１つ以上の動作属性を割り出すことを含んでもよい。構成要素の動作属性は、構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の性能を定量化する、音響シグネチャ１６６を表す波形以外の１つ以上のメトリックスとして本明細書の他の箇所で規定される。構成要素の動作属性は、産業プラント１５２内の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の動作属性の測定、計算、または割り出しを行うための、システム１５０および／または他の現在知られているもしくは後で開発される他の装置から独立した、コンピューティング装置２００の他の構成要素から得られてもよい。割り出された動作属性は、例えば動作属性フィールド３０４内にデータ３００として記録されてもよい。ステップＳ６−５における動作属性の割り出しは、本明細書で説明されている他のプロセスステップの前、後または最中に行われてもよい。さらに、コンピューティング装置２００の構成要素評価システム２０６は、連続的または定期的に、ステップＳ２（図４）で検出された音響シグネチャ１６６で動作属性をインデックス化するように構成されてもよい。例えば、ステップＳ６−５は、タービン構成要素１０４からの期待出力と実際の出力とのパーセンテージ差を割り出することを含んでもよく、このことは、例えば、約５０パーセントの出力の低下を出し得る。動作属性フィールド３０４が、例えば、出力の３０パーセントの低下がタービン１０４の不具合を示すと規定している場合、音響分析プログラム２２０は、音響特性に基づく評価に関してタービン１０４および／または他の構成要素１０２、１１０にフラグを立ててもよい。フラグを立てられた構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の音響特性が、異常である（例えば、本明細書の他の箇所で述べたようにベースライン音響シグネチャとは異なる周波数、振幅などを有する、および／または１つ以上の閾値外である）場合、音響分析プログラムは、不具合があるものとして１つ以上の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８にフラグを立ててもよい。
ステップＳ６の様々なサブプロセスは、並行して（例えば、図５に示され、本明細書で説明されているように同時に）実施されてもよいが、本開示の実施形態では、他のプロセスフローも考えられることが理解される。例えば、ステップＳ６−５における１つ以上の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の動作属性の割り出しは、ステップＳ６−１において構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の位置を突き止める前もしくは後および／またはＳ６−２、Ｓ６−３、Ｓ６−４などにおいて音響シグネチャ１６６と許容範囲とを比較する前もしくは後に行われてもよい。さらに、図５に描かれているステップＳ６の様々なサブプロセスは、例えば、ステップＳ６−１、Ｓ６−２、Ｓ６−３、Ｓ６−４、およびＳ６−５を数字の順番、数字とは逆の順番、部分的に入れ替えられた順番などで実施することによって、部分的または全体的に逐次実行されてもよいことが理解される。本明細書で説明されているステップＳ６の様々なサブプロセスの１つ以上はまた、望ましい場合および／または適用可能な場合は省略されてもよい。
本明細書に開示されているシステムおよび方法の技術的効果は、照明装置１６４内に少なくとも部分的に組み込まれ得る、産業プラント１５２内の構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８（例えば、図１のターボ機械１００の）の音響分析を提供するためのハードウェアおよび／またはソフトウェアを有するインフラストラクチャを含むことができる。さらに、システム１５０および／または代替のインフラストラクチャの実施形態は、産業プラント１５２内のリスクの可能性を特定するおよび／またはこれに対処するためのロバストな解決策を提供するために構成要素１０２、１０４、１１０、１２６、１２８の属性を測定および／または評価するための他のシステムと相互作用してもよい。
データ記憶システム（４Ｄポイントクラウド）を有するシステムは、追加のアルゴリズムが、将来の改善およびさらなる検出のロバスト性のためにシステム内で作成または設定調整され、実施されることを可能にするために、検出されないイベントを受けて問合せされてもよい。
本明細書に述べられている様々な実施形態は、いくつかの技術的および商業的な利点を提供することができ、そのうちのいくつかが、例として本明細書に述べられている。本開示の実施形態は、一般に、音響データを分析するためのシステム、インフラストラクチャ、および／または他の製品を産業プラントに配備するための低コストの解決策を提供することができる。具体的には、照明装置内に組み込まれた音響センサのネットワークを提供することにより、従来の単一の音響センサまたは複数のポイントセンサ装置で達成可能であり得る産業プラント（例えば、発電プラント）の範囲よりも広い範囲を実現することができる。このような範囲は、音響分析の精度および範囲を増大させることもできる。さらに、本開示の実施形態は、ユーザ（例えば、プラント管理者）が、産業プラントを管理するためのモバイルコンピューティング装置および／または既存のシステム内に含まれるポータルを用いて音響分析の結果にアクセスし、これを利用することを可能にすることができる。
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、本開示を限定するためのものではない。本明細書で使用される場合、文脈で別途明確に指示しない限り、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、複数形も含むものとする。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合、言明されている特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を明確に述べているが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはこれらの群の存在または追加を排除しないことがさらに理解される。
本明細書は、最良の形態を含む本発明を開示するために、また、当業者が任意の装置またはシステムの製作および使用ならびに任意の組み込み方法の実行を含めて本発明を実施することができるようにするために例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に想到される他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合または特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造的要素を含む場合に、特許請求の範囲内にあることを意図している。
［実施態様１］
システム（１５０）であって、
産業プラント（１５２）の領域（１５８、１６０、１６２）を照明するように構成された第１の照明装置（１６２）と、
前記第１の照明装置（１６２）内に組み込まれた第１の音響センサ（１６４）であって、前記産業プラント（１５２）内の構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の音響シグネチャ（１６６）を検出するように構成された第１の音響センサ（１６４）と、
前記第１の音響センサ（１６４）に通信可能に接続されるコンピューティング装置（２００）であって、前記音響シグネチャ（１６６）に基づいて前記産業プラント（１５２）内の前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の状態を評価するように構成されたコンピューティング装置（２００）と
を備えるシステム（１５０）。
［実施態様２］
前記コンピューティング装置（２００）が、前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の前記状態を評価するために、前記第１の音響センサ（１６４）によって検出された前記音響シグネチャ（１６６）と、ベースライン音響シグネチャとを比較するようにさらに構成されている、実施態様１に記載のシステム（１５０）。
［実施態様３］
前記コンピューティング装置（２００）が、前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の前記状態を評価するために、前記音響シグネチャ（１６６）の振幅および周波数の一方が前記ベースライン音響シグネチャの許容範囲外であるか否かを判定するようにさらに構成されている、実施態様２に記載のシステム（１５０）。
［実施態様４］
前記コンピューティング装置（２００）が、前記第１の音響センサ（１６４）によって検出された前記音響シグネチャ（１６６）の方向分析に基づいて、複数の構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）から前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）を特定するようにさらに構成されている、実施態様１に記載のシステム（１５０）。
［実施態様５］
前記コンピューティング装置（２００）が、前記音響シグネチャ（１６６）、前記第１の照明装置（１６２）の位置、および前記音響シグネチャ（１６６）を検出するための第２の音響センサ（１６４）の位置に基づいて前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の位置を突き止めるようにさらに構成されている、実施態様１に記載のシステム（１５０）。
［実施態様６］
前記第１の照明装置（１６２）に送られる電流が、前記第１の音響センサ（１６４）に電力を供給する、実施態様１に記載のシステム（１５０）。
［実施態様７］
前記コンピューティング装置（２００）が、少なくとも部分的に前記第１の照明装置（１６２）内に含まれている、実施態様１に記載のシステム（１５０）。
［実施態様８］
前記コンピューティング装置（２００）が、前記第１の音響センサ（１６４）によって検出された前記音響シグネチャ（１６６）に加えて、前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）をその中に含むアセンブリの動作属性に基づいて前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の前記状態を評価する、実施態様１に記載のシステム（１５０）。
［実施態様９］
前記第１の照明装置（１６２）が、前記産業プラント（１５２）の各領域（１５８、１６０、１６２）を照明するように構成された複数の照明装置（１６２）のうちの１つを備え、前記複数の照明装置（１６２）の少なくとも１つが、それぞれの音響センサ（１６４）をその中に含み、前記コンピューティング装置（２００）が、前記複数の照明装置（１６２）のそれぞれの前記音響センサ（１６４）に通信可能に接続される、実施態様１に記載のシステム（１５０）。
［実施態様１０］
前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）が、発電システム内に含まれ、前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）が、前記発電システムの圧縮機（１０２）、燃焼器（１０８）、発電機（１３０）、およびタービン構成要素（１０４）のうちの１つを含む、実施態様１に記載のシステム（１５０）。
［実施態様１１］
産業プラント（１５２）内の構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）を評価するための方法であって、
前記産業プラント（１５２）の第１の照明装置（１６２）内に含まれる第１の音響センサ（１６４）で前記産業プラント（１５２）内の構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の音響シグネチャ（１６６）を検出するステップと、
前記産業プラント（１５２）内の構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）のベースライン音響シグネチャと音響シグネチャ（１６６）との差を割り出すステップと、
少なくとも前記音響シグネチャ（１６６）および前記第１の照明装置（１６２）の位置に基づいて複数の構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）から前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）を特定するステップと、
前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の位置および前記音響シグネチャ（１６６）と前記ベースライン音響シグネチャとの差に基づいて前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の状態を評価するステップと
を含む方法。
［実施態様１２］
前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の前記状態を評価する前記ステップが、前記音響シグネチャ（１６６）の振幅および周波数の一方が前記ベースライン音響シグネチャの許容範囲外であるか否かを判定することをさらに含む、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１３］
前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）を特定する前記ステップが、前記音響シグネチャ（１６６）、前記第１の照明装置（１６２）の位置、および前記音響シグネチャ（１６６）を検出するための第２の音響センサ（１６４）の位置に基づいて前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の位置を突き止めることを含む、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１４］
前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）が、発電システム内に含まれ、前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）が、前記発電システムの圧縮機（１０２）、燃焼器（１０８）、発電機（１３０）、およびタービン構成要素（１０４）のうちの１つを含む、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１５］
前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の前記状態を評価する前記ステップが、前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）を含むアセンブリの動作属性にさらに基づく、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１６］
前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の前記状態を評価する前記ステップが、前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の前記音響シグネチャ（１６６）と実質的に同時に記録される前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の映像供給にさらに基づく、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１７］
前記割り出しステップ、前記突き止めステップ、および前記評価ステップが、前記第１の音響センサ（１６４）に通信可能に接続されるコンピューティング装置（２００）を用いて実行され、前記コンピューティング装置（２００）が、少なくとも部分的に前記第１の照明装置（１６２）内に含まれる、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１８］
産業プラント（１５２）内の構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）を評価するための、コンピュータ可読記憶媒体に記憶されたプログラム製品であって、前記コンピュータ可読記憶媒体が、コンピュータシステムに、
前記産業プラント（１５２）内の構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）のベースライン音響シグネチャと、前記産業プラント（１５２）の第１の照明装置（１６２）内に含まれる第１の音響センサ（１６４）によって検出される、前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の音響シグネチャ（１６６）との差を割り出させ、
少なくとも前記音響シグネチャ（１６６）および前記第１の照明装置（１６２）の位置に基づいて複数の構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）から前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）を特定させ、
前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の位置および前記音響シグネチャ（１６６）と前記ベースライン音響シグネチャとの差に基づいて前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の状態を評価させる
ためのプログラムコードを備える、プログラム製品。
［実施態様１９］
前記コンピュータシステムおよび前記第１の音響センサ（１６４）が、前記第１の照明装置（１６２）内に含まれ、前記コンピュータシステムが、前記産業プラント（１５２）の第２の照明装置（１６２）に含まれる第２の音響センサ（１６４）に通信可能に接続される、実施態様１８に記載のプログラム製品。
［実施態様２０］
前記コンピュータシステムに、前記産業プラント（１５２）の以前の動作から生成された履歴データにさらに基づいて前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の前記状態を評価させるためのプログラムコードをさらに備える、実施態様１８に記載のプログラム製品。
１００ ターボ機械、システム
１０２ 圧縮機構成要素、圧縮機
１０４ タービン構成要素、タービン
１０６ シャフト、圧縮機／タービン共用シャフト、構成要素
１０８ 燃焼器アセンブリ
１１０ 燃焼器、構成要素
１１２ 圧縮機ロータホイール
１１４ 第１段圧縮機ロータホイール
１１６ 第１段圧縮機ロータブレード
１１８ 翼形部
１２０ タービンホイール構成要素
１２２ ロータホイール、タービンホイール
１２４ タービンロータブレード
１２６ 弁構成要素、弁
１２８ ポンプ／モータセット、構成要素
１３０ 発電機、発電機構成要素
１５０ システム
１５２ 産業プラント
１５６ 第１の領域
１５８ 第２の領域
１６０ 第３の領域
１６２ 照明装置
１６４ 音響センサ
１６６ 音響シグネチャ
２００ コンピューティング装置
２０６ 構成要素評価システム、制御システム
２０８ プロセッサユニットＰＵ
２１０ 入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース
２１２ メモリ
２１４ 記憶システム、バス
２１６ 外部Ｉ／Ｏ装置
２１８ 記憶システム
２２０ 音響分析プログラム
２２２ 計算器
２２４ 判定器
２２６ 比較器
２２８ 音響解釈器
３００ データ
３０２ 位置データフィールド
３０４ 動作属性フィールド
３０６ ベースラインシグネチャフィールド
３０８ 許容範囲フィールド

Claims (15)

  1. システム（１５０）であって、
    産業プラント（１５２）の領域（１５８、１６０、１６２）を照明するように構成された第１の照明装置（１６２）と、
    前記第１の照明装置（１６２）内に組み込まれた第１の音響センサ（１６４）であって、前記産業プラント（１５２）内の構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の音響シグネチャ（１６６）を検出するように構成された第１の音響センサ（１６４）と、
    前記第１の音響センサ（１６４）に通信可能に接続されるコンピューティング装置（２００）であって、前記音響シグネチャ（１６６）に基づいて前記産業プラント（１５２）内の前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の状態を評価するように構成されたコンピューティング装置（２００）と
    を備えるシステム（１５０）。
  2. 前記コンピューティング装置（２００）が、前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の前記状態を評価するために、前記第１の音響センサ（１６４）によって検出された前記音響シグネチャ（１６６）と、ベースライン音響シグネチャとを比較するようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム（１５０）。
  3. 前記コンピューティング装置（２００）が、前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の前記状態を評価するために、前記音響シグネチャ（１６６）の振幅および周波数の一方が前記ベースライン音響シグネチャの許容範囲外であるか否かを判定するようにさらに構成されている、請求項２に記載のシステム（１５０）。
  4. 前記コンピューティング装置（２００）が、前記第１の音響センサ（１６４）によって検出された前記音響シグネチャ（１６６）の方向分析に基づいて、複数の構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）から前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）を特定するようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム（１５０）。
  5. 前記コンピューティング装置（２００）が、前記音響シグネチャ（１６６）、前記第１の照明装置（１６２）の位置、および前記音響シグネチャ（１６６）を検出するための第２の音響センサ（１６４）の位置に基づいて前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の位置を突き止めるようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム（１５０）。
  6. 前記第１の照明装置（１６２）に送られる電流が、前記第１の音響センサ（１６４）に電力を供給する、請求項１に記載のシステム（１５０）。
  7. 前記コンピューティング装置（２００）が、少なくとも部分的に前記第１の照明装置（１６２）内に含まれている、請求項１に記載のシステム（１５０）。
  8. 前記コンピューティング装置（２００）が、前記第１の音響センサ（１６４）によって検出された前記音響シグネチャ（１６６）に加えて、前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）をその中に含むアセンブリの動作属性に基づいて前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の前記状態を評価する、請求項１に記載のシステム（１５０）。
  9. 前記第１の照明装置（１６２）が、前記産業プラント（１５２）の各領域（１５８、１６０、１６２）を照明するように構成された複数の照明装置（１６２）のうちの１つを備え、前記複数の照明装置（１６２）の少なくとも１つが、それぞれの音響センサ（１６４）をその中に含み、前記コンピューティング装置（２００）が、前記複数の照明装置（１６２）のそれぞれの前記音響センサ（１６４）に通信可能に接続される、請求項１に記載のシステム（１５０）。
  10. 前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）が、発電システム内に含まれ、前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）が、前記発電システムの圧縮機（１０２）、燃焼器（１０８）、発電機（１３０）、およびタービン構成要素（１０４）のうちの１つを含む、請求項１に記載のシステム（１５０）。
  11. 産業プラント（１５２）内の構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）を評価するための方法であって、
    前記産業プラント（１５２）の第１の照明装置（１６２）内に含まれる第１の音響センサ（１６４）で前記産業プラント（１５２）内の構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の音響シグネチャ（１６６）を検出するステップと、
    前記産業プラント（１５２）内の構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）のベースライン音響シグネチャと音響シグネチャ（１６６）との差を割り出すステップと、
    少なくとも前記音響シグネチャ（１６６）および前記第１の照明装置（１６２）の位置に基づいて複数の構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）から前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）を特定するステップと、
    前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の位置および前記音響シグネチャ（１６６）と前記ベースライン音響シグネチャとの差に基づいて前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の状態を評価するステップと
    を含む方法。
  12. 前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の前記状態を評価する前記ステップが、前記音響シグネチャ（１６６）の振幅および周波数の一方が前記ベースライン音響シグネチャの許容範囲外であるか否かを判定することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）を特定する前記ステップが、前記音響シグネチャ（１６６）、前記第１の照明装置（１６２）の位置、および前記音響シグネチャ（１６６）を検出するための第２の音響センサ（１６４）の位置に基づいて前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の位置を突き止めることを含む、請求項１１に記載の方法。
  14. 前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）が、発電システム内に含まれ、前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）が、前記発電システムの圧縮機（１０２）、燃焼器（１０８）、発電機（１３０）、およびタービン構成要素（１０４）のうちの１つを含む、請求項１１に記載の方法。
  15. 前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）の前記状態を評価する前記ステップが、前記構成要素（１０２、１０４、１１０、１２６、１２８）を含むアセンブリの動作属性にさらに基づく、請求項１１に記載の方法。
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