JP6342529B2 - エンジン試験セル解析および診断を生成するための自動化されたシステムおよび方法 - Google Patents

エンジン試験セル解析および診断を生成するための自動化されたシステムおよび方法 Download PDF

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Description

本明細書に開示される主題は、包括的には、エンジン試験セルに関し、より詳細には、エンジン試験セルの解析および診断レポートを自動的に生成するためのシステムおよび方法に関する。
ガスタービンエンジンは通常、直列の流れの順に、圧縮機セクション、燃焼セクション、タービンセクションおよび排気セクションを含む。動作時に、空気が圧縮機セクションの入口に入り、圧縮機セクションにおいて、空気が燃焼セクションに達するまで、1つまたは複数の軸流式圧縮機または遠心圧縮機が徐々に空気を圧縮する。燃料が圧縮された空気と混合され、燃焼セクション内で燃やされ、燃焼ガスがもたらされる。燃焼ガスは、燃焼セクションから、タービンセクション内で画定された高温ガス通路を通ってルーティングされ、排気セクションを介してタービンセクションから排気される。
特定の構成では、タービンセクションは、直列の流れの順に、高圧(HP)タービンおよび低圧(LP)タービンを含む。HPタービンおよびLPタービンは各々、タービンローターブレード、ローターディスクおよびリテーナー等の様々な回転可能なタービンコンポーネント、ならびに、静翼またはノズル、タービンシュラウドおよびエンジンフレーム等の様々な固定タービンコンポーネントを含む。回転可能なタービンコンポーネントおよび固定タービンコンポーネントは、少なくとも部分的に、タービンセクションを通る高温ガス通路を画定する。燃焼ガスが高温ガス通路を通って流れるとき、熱エネルギーが燃焼ガスから回転可能なタービンコンポーネントおよび固定タービンコンポーネントに伝達される。
そのようなガスタービンエンジンは航空機において一般的に用いられる。このため、エンジンのオンウィング時間を最大限にするために、航空機に設置される前に、例えばオーバーホールショップにおいて、試験セル内でそのようなエンジンの性能を試験することが一般的である。しかし、エンジンの従来の試験は、限られたデータおよび手動の解析プロセスを手動で用いて性能問題を特定し、これは完了するのに数日かかる可能性がある。
例えば、そのような手動の技法は、多量のデータをマイニングして特定のエンジン動作および/またはイベントを見つけることと、これらの動作/イベントにわたってフィルタリングを行って関連する動作/イベントを見つけることと、データからいくつかの信号を抽出することと、次に、信号を互いに対してプロットすることとを含む場合がある。そのような長く複雑なステップは通常、問題が生じる際に問題ごとに繰り返されなくてはならない。したがって、試験セル環境内で生じるイベントに関連付けられたデータ解析を自動化および合理化することが依然として必要である。
また、履歴データを解析する能力は、従来のモニタリングシステムにおいて捕捉される情報が莫大であり、そのようなデータをソートおよびアクセスする方法が限られていることに起因して困難となり得る。過去の動作イベントに関連付けられたデータを特定および記憶する方法がない場合、アナリストは、広範な履歴データを手動でソートして所望の情報を特定しなくてはならない場合がある。このため、履歴エンジンデータをソートおよび解析し、かつ/または現在のデータと履歴データとの有意義な比較を提供する機能を提供することが依然として必要である。
上記を鑑みて、当分野では、そのようなエンジンのための試験セル解析および診断レポートを生成するための改善されたシステムおよび方法が引き続き求められている。
米国特許出願公開第2015/0293503号公報
本発明の態様および利点は、以下の説明において部分的に示されるか、または説明から明らかである場合があるか、または本発明の実施を通じて学習することができる。
1つの態様では、本開示は、試験セル内のエンジンの性能を解析するための方法を対象とする。本方法は、試験セルの記憶されたデータベース内のエンジン動作データに電子的にアクセスすることを含む。エンジンに関して、記憶されたデータベースにおいて少なくとも1つの新たな試験が検出される場合、本方法は、新たな試験に対応する動作データを電子的に取り出すことも含む。更に、本方法は、新たな試験に対応する動作データを、エンジンのためのエンジンタイプに固有の性能モデルに入力することを含む。本方法は、性能モデルの出力を電子的に解析することも含む。更なるステップは、解析された出力に基づいて、エンジンのエンジン健康状態の少なくとも1つのサマリーレポートを電子的に生成することを含む。このため、本方法は、サマリーレポートを電子出力としてユーザに提供することも含む。
別の態様では、本開示は、エンジン試験セル解析システムを対象とする。本システムは、少なくとも1つのプロセッサおよび少なくとも1つのメモリデバイスを含むコントローラを備える。メモリデバイスは、プロセッサによって実行するためのコンピュータ可読命令を含む。プロセッサは、1つまたは複数の動作を実行するように構成され、この1つまたは複数の動作は、限定ではないが、試験セルの記憶されたデータベース内のエンジン動作データに電子的にアクセスすることと、エンジンに関して、記憶されたデータベースにおいて少なくとも1つの新たな試験が検出される場合、新たな試験に対応する動作データを取り出すことと、新たな試験に対応する動作データを、エンジンのためのエンジンタイプに固有の性能モデルに入力することと、性能モデルの出力を電子的に解析することと、解析された出力に基づいて、エンジンのエンジン健康状態の少なくとも1つのサマリーレポートを電子的に生成することとを含む。本システムは、サマリーレポートを電子出力としてユーザに提供するための少なくとも1つの出力デバイスも備える。
本発明のこれらのおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照するとより良好に理解される。本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を成す添付の図面は、本発明の実施形態を例示し、明細書と共に、本発明の原理を説明する役割を果たす。
当業者に向けた、本発明に対する権限をもたらす完全な開示が、その最も良好な実施態様を含めて、添付の図面を参照する明細書に示される。
本開示による、ガスタービンエンジンの1つの実施形態の概略断面図を示す。 本開示による、エンジン試験セル解析システムの1つの実施形態の概略図を示す。 本開示による、エンジン試験セル解析アプリケーションに含めることができるコンポーネントの1つの実施形態の概略図を示す。 本開示による、試験セル内のエンジンの性能を解析するための方法の1つの実施形態の流れ図を示す。 本開示による、エンジン試験セル解析システムによって生成されるサマリーレポートの1つの実施形態の概略図を示す。
次に、本発明の特定の実施形態を参照する。これらの実施形態のうちの1つまたは複数の例が図に示されている。各実施形態は、本発明の態様の説明のために提示され、本発明の限定として解釈されるべきでない。例えば、1つの実施形態に関して示されるかまたは説明される特徴は、また更なる実施形態を得るために別の実施形態と共に用いられてもよい。本発明が、本明細書に記載される実施形態に対し行われるこれらの変更または変形および他の変更または変形を含むことが意図される。
本明細書において用いられるとき、「第1の」、「第2の」および「第3の」は、1つのコンポーネントを別のコンポーネントと区別するために交換可能に用いることができ、個々のコンポーネントのロケーションまたは重要性を意味することは意図されていない。
「上流」および「下流」という用語は、流体通路における流体の流れに関する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は、流体が流れる元の方向を指し、「下流」は流体が流れる先の方向を指す。
通常、本開示は、ガスタービンエンジンのための試験セル、および試験セル内のエンジンの性能を解析する方法を対象とする。本方法は、試験セルの記憶されたデータベース内のエンジン動作データに電子的にアクセスすることを含む。新たな試験データがデータベースにおいて検出されるとき、本方法は、新たな試験に対応する動作データを、エンジンのエンジンタイプに固有の性能モデルに入力することと、性能モデルの出力を電子的に解析することとを含む。このため、本方法はまた、解析された出力に基づいてエンジンのエンジン健康状態の少なくとも1つのサマリーレポートを電子的に生成することを含む。更に、本方法はまた、ユーザへの電子出力としてサマリーレポートを提供することを含む。加えて、本開示は、試験セル、試験を可能にするソフトウェア、および/または対応する器具に関連付けられた性能問題を診断するように構成されてもよい。
本開示は、従来技術に存在しない多くの利点を提供する。例えば、本開示は、完了に数日かかる可能性がある従来の手動のプロセスと対照的に、最小の時間枠(例えば、1時間未満、またはエンジンが試験後にクールダウンするのにかかる時間未満)で完了することができる自動プロセスである。したがって、本開示のシステムおよび方法は、性能問題のための根源的理由を特定するのに必要とされる迅速な診断サポートをオーバーホールショップに提供し、それによって時間およびコストを節減する。更に、本開示の自動化プロセスは、解析の正確度を改善しており、最悪の状態のエンジンのみでなく、試験される各エンジンを評価する能力を有する。
試験される各エンジンを評価し、シフトおよびトレンドについてモニタリングすることによって、本開示のシステムおよび方法は、航空機の運航時間に影響を及ぼし得る性能問題の早期の警告を提供する。そのような早期の警告は、エンジンがオーバーホールショップを離れる前の介入を可能にする。加えて、全てのエンジンをモニタリングすることは、相関間のトレンド試験セル性能に対する連邦航空局(FAA)の勧告も満たす。
次に図面を参照すると、図1は、本開示によるガスタービンエンジン10(高バイパス型)の1つの実施形態の概略断面図を示す。より詳細には、ガスタービンエンジン10は、例えば、飛行機、ヘリコプター等のための航空機エンジンを含むことができる。示すように、ガスタービンエンジン10は、参照の目的で、中を通る軸方向の長手中心軸線12を有する。更に、示すように、ガスタービンエンジン10は、数値14によって一般的に特定されるコアガスタービンエンジンと、上流に位置決めされたファンセクション16とを備えることが好ましい。コアエンジン14は通常、環状の入口20を画定する、一般的に管状の外側ケーシング18を含む。外側ケーシング18は、コアエンジン14に入る空気を第1の圧力レベルまで昇圧するための昇圧器22を更に収容し支持する。高圧多段軸流圧縮機24が昇圧器22から圧縮された空気を受け取り、空気の圧力を更に高める。圧縮機24は、タービンエンジン10内の空気を方向付け、圧縮する機能を有する回転ブレードおよび固定翼を備える。圧縮された空気は燃焼器26に流れ、燃焼器26において、燃料が圧縮された気流に注入され、圧縮された空気の温度およびエネルギーレベルを上昇させるように点火される。高エネルギー燃焼生成物は、第1の(高圧)駆動軸30を通じて高圧圧縮機24を駆動するために、燃焼器26から第1の(高圧)タービン28に流れ、その後、第1の駆動軸30と同軸の第2の(低圧)駆動軸34を通じて昇圧器22およびファンセクション16を駆動するために、第2の(低圧)タービン32に流れる。タービン28および32の各々を駆動した後、燃焼生成物は排気ノズル36を通じてコアエンジン14を出て、エンジン10のジェット推進力の少なくとも一部分を与える。
ファンセクション16は、環状ファンケーシング40によって取り囲まれる回転可能な軸流ファンロータ38を備える。ファンケーシング40は、複数の実質的に径方向に延在する円周方向に離間された出口案内翼42によってコアエンジン14から支持されることが理解されよう。このようにして、ファンケーシング40は、ファンロータ38およびファンロータブレード44を収容する。ファンケーシング40の下流セクション46は、コアエンジン14の外側部分にわたって延在し、更なるジェット推進力を与える二次気流導管、すなわちバイパス気流導管48を画定する。
流れの観点から、矢印50によって表される初期気流が、入口52を通ってガスタービンエンジン10に入り、ファンケーシング40に進むことが理解されよう。気流は、ファンブレード44を通過し、導管48を通って動く第1の気流(矢印54によって表される)と、昇圧器22に入る第2の気流(矢印56によって表される)とに分割される。
第2の圧縮された気流56の圧力が増大し、矢印58によって表されるように高圧圧縮機24に入る。燃焼器26において燃料と混合し、燃焼された後、燃焼生成物60が燃焼器26を出て第1のタービン28を通って流れる。次に、燃焼生成物60は第2のタービン32を通って流れて排気ノズル36を出て、ガスタービンエンジン10のための推力の少なくとも一部分を与える。
更に図1を参照すると、燃焼器26は、長手方向の中心軸線12と同軸の環状燃焼室62と、入口64および出口66とを備える。上記で述べたように、燃焼器26は、高圧圧縮機排気出口69から圧縮された空気の環状の流れを受け取る。燃料が燃料ノズルから注入され、空気と混合し、燃料と空気との混合物を形成し、この混合物が燃焼のために燃焼室62に与えられる。燃料と空気との混合物の点火は、適切な点火装置によって達成され、結果として得られた燃焼ガス60が、軸方向に環状の第1段タービンノズル72に向かって流れ、この環状の第1段タービンノズル72内に入る。ノズル72は、複数の径方向に延在する円周方向に離間されたノズル翼74を備える環状流路によって画定され、これらのノズル翼74は、ガスを回転させ、ガスが環状に流れ、第1のタービン28の第1段タービンブレードにぶつかるようにする。図1に示すように、第1のタービン28は、第1の駆動軸30を介して高圧圧縮機24を回転させることが好ましいのに対し、低圧タービン32は、第2の駆動軸34を介して昇圧器22およびファンロータ38を駆動することが好ましい。
次に図2を参照すると、エンジン試験セル解析システム100の1つの実施形態の概略ブロック図が示されている。図示されているように、システム100は、コントローラ160によって制御されている試験セル102内にガスタービンエンジン10を備える。コントローラ160は、システム100の各コンポーネントに電気的にリンクされたコンピュータ化された制御システムを備えることができる。更に、システム100は、ローカルコンピュータ180および/またはリモートコンピュータ190も含むことができ、各コンピュータはそれぞれ、1つまたは複数の通信インタフェース182、192、1つまたは複数のメモリデバイス184、194、および1つまたは複数のプロセッサ186、196を備える。メモリデバイス184は、プロセッサ186が実行するためのコンピュータ−可読命令を含むことができる。このため、プロセッサ186、196は、例えば、図4に示す動作を含む1つまたは複数の動作を実行するように構成される。
より詳細には、プロセッサ186は、メモリデバイス184において試験セル102内の複数のエンジンの試験からリアルタイムでエンジン動作データを継続的に記憶するように構成することができる。例えば、システム100の試験セル102内の様々なセンサ162から得られるデータを、ローカルサーバ164に提供することができる。モニタリングされた試験セルデータは、図2において、ローカルサーバ164内のデータベース166として表される。エンジンデータを記憶するための単一のモジュール166として示されているが、複数のデータベース、サーバ、または他の関連するコンピュータもしくはデータストレージデバイスを、センサ162からのモニタリングされたデータを記憶するのに用いることができることが理解されるべきである。
システム100の別の主な物理コンポーネントは、試験セル102内でガスタービンエンジン10によって生成されたデータを解析するように構成されるエンジン試験セル解析アプリケーション168を含むソフトウェアパッケージを含むことができる。図示されるように、エンジン試験セル解析アプリケーション168は、ローカルサーバ164に記憶することができる。このため、エンジン試験セル解析アプリケーション168は、試験セル102内のシステム100の様々なモニタリングされた特性を追跡および捕捉するためにシステム100内に提供されるセンサ162とインタフェースするコントローラ160から受信することができるデータ等の、エンジン試験セル動作データ166にアクセスし、これを解析するように構成される。エンジン試験セル動作データ166およびエンジン試験セル解析アプリケーション168は、図2において、ローカルサーバロケーション164に記憶されているものとして示されているが、そのようなコンピュータ可読データおよび命令を含むメモリは、実際に、エンジン試験セルに対してローカルであるかまたは遠隔にある様々なロケーションに位置することができることが理解されるべきである。加えて、複数の試験セルおよび/またはロケーションは、単一のメモリデバイスを利用してシステムの柔軟性を増大させることができる。
エンジン試験セル解析アプリケーション168は、有形コンピュータ可読媒体に記憶される1組のコンピュータ可読および実行可能命令を有するソフトウェアベースのモジュールとすることができる。例えば、図3に示すように、エンジン試験セル解析アプリケーション168は、1つまたは複数の処理ステップを実施するためにアプリケーション168にアクセスする1つまたは複数のプロセッサが実行するのに適した複数の異なるソフトウェアモジュールを含むことができ、これらのモジュールは、限定ではないが、データ収集・フォーマットモジュール172、エンジン統計解析モジュール174、推論器モジュール176およびサマリーレポート生成モジュール178を含む。
主題のエンジン試験セル解析アプリケーション168内の第1の例示的なモジュールは、データ収集・フォーマットモジュール172に対応する。このため、エンジン試験セル解析アプリケーション168は、1つまたは複数のエンジン動作を定義する多岐にわたる予め構成された定義に従ってエンジン試験セル動作データ166を解析するための様々な命令を含むことができる。例示的なエンジン試験セル動作データは、限定ではないが、スタート、シャットダウン、トリップ、負荷遮断、燃料移送、燃焼モード移行、単独負荷ステップ、定常状態性能評価に適した期間、ロード、アンロード、エンジンコンポーネント寿命に影響を及ぼす過渡信号および/または試験されているエンジンに関連付けられた任意の他のデータを含むことができる。次に、試験セル102内の複数のセンサ162または他のモニタリングデバイスから受信された連続リアルタイムエンジン試験セル動作データ166を処理して、更に解析することができる。より詳細には、いくつかの実施形態では、データ収集・フォーマットモジュール172は、限定ではないが、エンジン試験セルデータにアクセスすること、欠落したデータタグを処理すること、およびデータバッファを追加することを含む1つまたは複数のステップを選択的に実施することができる。
例えば、データ収集・フォーマットモジュール172は、試験セル102の試験セルデータベース、例えばメモリデバイス184に記憶されたエンジン試験セル動作データ166に電子的にアクセスするように構成される。更に、図4の104に示されているように、データ収集・フォーマットモジュール172は、試験セル102内の新たな試験について、記憶されたデータベース184を漸進的に、例えば5分ごとにチェックするように構成することができる。データベース184は、5分より長いかまたは短い任意の適切な単位でチェックすることができることが理解されるべきである。図4の106に示されているように、試験されるエンジン10について、記憶されているデータベース184内に新たな試験が検出される場合、データ収集・フォーマットモジュール172は、例えば、エンジン試験セル動作データモジュール166から、新たな試験に対応する動作データを取り出すように構成される。
図3に示されているように、主題のエンジン試験セル解析アプリケーション168内の別の例示的なモジュールは、推論器モジュール176に対応する。いくつかの実施形態では、推論器モジュール176は、性能モデルを通じて、データ収集・フォーマットモジュール172からのデータを実行するように構成された診断アルゴリズムを含む。より詳細には、図4の112に示されているように、推論器モジュール176は、新たな試験データに対応する動作データを、物理学ベースの性能モデル、経験ベースの性能モデルまたは双方に入力するように構成することができる。例えば、物理学ベースの性能モデルは、エンジン10のためのエンジンタイプに固有の数値推進システムシミュレーション(NPSS)モデルとすることができる。本明細書において用いられるとき、NPSSモデルは、システムモデルの開発、協調、およびシームレスな統合を可能にする、オブジェクト指向のマルチフィジックスエンジニアリング設計およびシミュレーション環境である。このため、108に示すように、推論器モジュール176は、性能モデルからの出力を履歴データと比較し、そこから結論を導き出すように構成することもできる。いくつかの実施形態では、履歴データは、対応する試験定格および電力定格において試験セルにおいて試験された同じタイプの以前に試験されたベースラインエンジンからのデータを含むことができる。
図3に示されているように、主題のエンジン試験セル解析アプリケーション168内のまた別の例示的なモジュールは、エンジン統計解析モジュール174に対応する。図4の110に示されているように、エンジン統計解析モジュール174は、本明細書に記載の少なくとも1つの予め構成された基準外のデータパターンを有するシフト、トレンドおよび/または外れ値を検出するために、データ収集・フォーマットモジュール172からの出力に対して統計的試験を行うように構成される。外れ値の検出は、通常、予め構成された動作基準に従わないエンジン試験セルデータにおけるパターンを検出するように実施される。外れ値検出の1つの例において、一変量統計解析および/または多変量統計解析を用いて、外れ値を特定することができる。
図4の114に示されているように、エンジン試験セル解析アプリケーション168はまた、新たな試験に対応する動作データ内で非最適なまたは異常な挙動が検出されたときに、1つまたは複数のアラートを電子的に生成するように構成される。換言すれば、アラートは、統計的試験のうちの1つによってフラグ付けされた任意の性能パラメータまたは重大な器具について特定される。アラーム生成は、例えば、起動およびシャットダウン等のエンジン動作中に何らかの非最適なおよび/または異常な挙動が観察されたときにアラームを生成するために用いることができる。本明細書に記載されるアラートは、生成されたレポートにおけるデータを支援するテキスト、チャート、またはグラフの形態で中継することができる。
更なる実施形態では、116に示すように、エンジン試験セル解析アプリケーション168は、新たな試験に対応する動作データ166に対し1つまたは複数の完全性試験を行い、動作データの信頼性が高いことを確実にすることができる。これはすなわち、新たな試験に対応する動作データ166を電子的に解析する前に行われる。このため、完全性試験は、現在のエンジン試験データが、更なる診断解析を行うのに十分信頼性が高いか否かを判断するように適用される。完全性試験にパスした場合、推論器モジュール176は、性能が不良である場合の1つまたは複数の勧告を決定するように構成される。エンジン性能が正常である場合、推論器モジュール176は、エンジンが予測性能範囲内で動作していることを特定し、ゼロ勧告を出力し続ける。より詳細には、118に示すように、推論器モジュール176は、対応する勧告を用いてエンジン性能診断を作成するように構成される。
更に、推論器モジュール176は、試験セル102/エンジンモデルの組み合わせごとの診断基準値を用いることができる。このため、診断基準値は、現在の処理能力を表すことが意図される。エンジンが試験される多くのオーバーホールショップにおいて、試験を行うスタッフはエンジンの専門家ではない。したがって、120に示すように、推論器モジュール176が、診断レポートおよび対応する勧告を作成し、スタッフが、試験が完了した後にエンジン性能を改善できるようにすることが有利である。より詳細には、推論器モジュール176は、対応する勧告と共にそのような診断を作成するように構成される1つまたは複数のアルゴリズムを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、推論器モジュール176は、例えば、試験セルデータ整理(TCDR)解析およびコア解析を含む、少なくとも2つの解析方法を実行することができる。そのような実施形態では、全ての解析方法が、試験エンジンを診断基準値と比較する。このため、図5の例において、TCDR解析は、診断基準値からのデルタを変換し、コンポーネントごとの排気温度(EGT)に影響を与えるのに対し、コア解析は、EGT、特定燃料消費(SFC)、および圧縮効率の計算に基づいて、単純化された解析を提供する。コア解析を用いることによって、TCDRのためのサニティーチェックが提供される。2つの解析方法の結果を、任意の適切な方法を用いて表示することができる。例えば、119において、推論器モジュール176は、(例えば、図5に示す排気温度(EGT)マージンについて)スタックチャート132を構築することができ、これをサマリーレポート130に含めることができる。このサマリーレポートについては以下でより詳細に論考する。
124に示すように、サマリーレポート生成モジュール178は、推論器モジュール176からの解析された出力に基づいて、試験されたエンジン10のエンジン健康状態の1つまたは複数のサマリーレポート130を生成するように構成される。例えば、特に図5を参照すると、開示されるシステムの態様に従って生成される例示的なサマリーレポート130が示されている。図示されているように、サマリーレポート130は、双方の解析方法、すなわち、TCDR解析およびコア解析からの結果を比較するテーブル(例えば、表1)を含むことができる。更に、図5に示すように、サマリーレポート130は、推論器モジュール176によって判断されるエンジン性能に関する、ユーザに対する解析サマリー134および少なくとも1つの勧告136を含むことができる。例えば、示される実施形態では、双方の解析方法を用いたEGTマージン影響の比較が、スタックチャート132により示されている。更に、解析サマリー134は、TCDR解析が、EGTマージンに対する主な要因が、高圧タービン(HPT)および高圧圧縮機(HPC)であることを示していることを説明する。したがって、勧告136は、スタッフが性能問題にどのように対処するべきかに関するガイダンスを含む。
サマリーレポート130は、主題のアプリケーションのユーザによって望まれる多岐にわたる情報を提供することができ、特定のエンジンに潜在的に適用可能なサマリーレポート情報の例は、エンジンタイプ、試験日、顧客、試験定格、電力定格、解析サマリー134および/または勧告136を含むことができる。サマリーレポート130は、エンジン性能と、履歴エンジン性能とを比較し、これにより関心対象の推力、SFCまたは他のパラメータ等の性能パラメータに対するトレンドデータを与えるチャートも含むことができる。サマリーレポート130に、任意の性能パラメータ、器具データ、試験を可能にするハードウェアまたは欠落データを用いて異常を特定するアラートを含めることができる。このため、サマリーレポート130は、ユーザに、エンジン性能に関する高レベルのサマリーを提供する。
更に、いくつかのサマリーレポートは、他の同様のエンジンにおける対応するコンポーネント、および/または1つまたは複数の特定のコンポーネントのための理想的な性能レベルを定義する権利曲線と選択的に比較されるエンジン内の1つまたは複数の特定のコンポーネントに関連付けられた選択されたパラメータを含むことができる。したがって、サマリーレポート130は、試験セル内のエンジンにほぼリアルタイムで関係することができ、エンジンを改善するための機会を特定するのに役立つことができる。
図2に戻ると、システム100は、電子出力としてサマリーレポート130をユーザに提供するための少なくとも1つの出力デバイス(例えば、リモートコンピュータ190)も備えることができる。更に、図4の126に示されているように、システム100は、サマリーレポート130をアーカイブデータベースにアップロードおよび/または記憶し、サマリーレポート130を、電子メールを介してユーザに送信し、ユーザがローカルコンピュータ180またはリモートコンピュータ190を介してレポート130を受信することができるようにするように構成することができる。より詳細には、図2に示されているように、ネットワーク170を介してリンクされたローカルコンピュータ180またはリモートコンピュータ190からのエンジン試験セル解析アプリケーション168にアクセスするユーザは、試験セル102によって実行される個々の試験の各々に関連付けられたサマリーレポートにアクセスすることが可能であり得る。そのようなレポートは、例えば、それぞれのコンピュータ180、190において提供される1つまたは複数の出力デバイス188、198を用いて表示または印刷することができる。コンピュータ180、190は、閲覧用の特定のタイプの所望のモデリングまたは解析結果を選択するための入力デバイス(例えば、187および197)も含むことができ、それによって、サマリーレポートが、選択可能なユーザ構成に基づくカスタマイズされた視覚化を行うことが可能になる。ローカルコンピュータ180に関連付けられた入力デバイス187および出力デバイス188も、エンジン10に位置するコントローラ160または他のデバイスのための入力特徴および出力特徴を提供するように構成することができる。
したがって、本開示のサマリーレポート130は、性能問題のための根本的原因を特定するのに必要とされる迅速な診断サポートをオーバーホールショップに提供する。このため、本開示は、完了するのに数日かかり得る従来の手動のプロセスと対照的に、最小の時間枠(例えば、1時間未満)で完了することができる自動プロセスを提供する。
本明細書に記載されるネットワーク170は、限定ではないが、1つまたは複数の有線および/または無線通信リンクの組み合わせにおいて任意の多岐にわたるネットワークトポロジで実装される、ダイヤルインネットワーク、ユーティリティネットワーク、公衆交換電話網(PSTN)、ローカルエリアネットワーク(LAN)、広域ネットワーク(WAN)、メトロポリタンエリアネットワーク(MAN)、パーソナルエリアネットワーク(PAN)、仮想プライベートネットワーク(VPN)、キャンパスエリアネットワーク(CAN)、ストレージエリアネットワーク(SAN)、インターネット、イントラネットもしくはイーサネット(登録商標)タイプのネットワーク、これらのタイプのネットワークのうちの2つ以上の組み合わせ、または他のものを含む、任意のタイプのネットワークに対応することができる。
本明細書に記載のプロセッサ186、196は、メモリデバイス184、194に記憶されるコンピュータ可読形式でレンダリングされるソフトウェア命令を実行することによって専用マシンとして動作するように適合させることができる。ソフトウェアが用いられるとき、任意の適切なプログラム、スクリプト、または他のタイプの言語もしくは言語の組み合わせを用いて、本明細書に含まれる教示を実施することができる。他の実施形態では、本明細書に開示されるシステムおよび方法は、代替的に、限定ではないが特定用途向け回路を含む、配線で接続された論理回路または他の回路によって実装することができる。
ローカルサーバ164、ローカルコンピュータ180および/またはリモートコンピュータ190に含まれるメモリモジュールは、限定ではないが、揮発性メモリ(例えば、ランダムアクセスメモリ(DRAM、SRAM等のRAM))および不揮発性メモリ(例えば、ROM、フラッシュ、ハードドライブ、磁気テープ、CD−ROM、DVD−ROM等)、またはディスケット、ドライブ、他の磁気ベースのストレージ媒体、光ストレージ媒体、ソリッドステートストレージ媒体等を含む任意の他のメモリデバイスの任意の組み合わせ等の1つまたは複数の多岐にわたるコンピュータ可読媒体の単一の部分または複数の部分として提供することができる。例示的な入力デバイス187、197は、限定ではないが、キーボード、タッチスクリーンモニタ、アイトラッカ、マイクロフォン、マウス等を含むことができる。例示的な出力デバイス188、198は、限定ではないが、開示される技術に従って生成される出力データを視覚的に描画するための、モニタ、プリンタまたは他のデバイスを含むことができる。
特定の例示的な実施形態およびその方法に関して本主題が詳細に説明されてきたが、上記の理解を得た当業者であれば、そのような実施形態に対する代替形態、変形形態および均等物を容易に生成することができることが理解されよう。したがって、本開示の範囲は、限定ではなく例示を目的としており、主題の開示は、当業者には容易に明らかとなるような本主題に対する変更、変形および/または追加を含めることを排除するものではない。
10 ガスタービンエンジン
12 中心軸線
14 コアエンジン
16 ファンセクション
18 外側ケーシング
20 環状入口
22 昇圧器
24 圧縮機
26 燃焼器
28 第1のタービン
30 第1の駆動軸
32 第2のタービン
34 第2の駆動軸
36 排気ノズル
38 ファンロータ
40 ファンケーシング
42 案内翼
43 翼/ブレード
44 ロータブレード
46 下流セクション
48 気流導管
50 矢印
52 入口
54 矢印
56 矢印
58 矢印
60 燃焼生成物
62 燃焼室
64 入口
65 昇圧器入口
66 出口
68 圧縮機入口
69 排気出口
70 センサシステム
72 第1段タービンノズル
74 ノズル翼
100 システム
102 試験セル
104 データベースをチェックする
106 新たなデータ?
108 データを取り出す
110 統計的試験
112 データ整理
114 アラートを特定する
116 完全性試験を通過した?
118 推論器
119 スタックチャートを構築する
120 診断/勧告
122 完全性の説明
124 レポートを作成する
126 アップロードする
128 電子メールを送信する
130 サマリーレポート
132 スタックチャート
134 解析サマリー
136 勧告
160 コントローラ
162 センサ
164 ローカルサーバ
166 エンジン試験セル動作データモジュール
168 エンジン試験セル解析アプリケーション
170 ネットワーク
172 データ収集・フォーマットモジュール
174 統計解析モジュール
176 推論器モジュール
178 サマリーレポート生成モジュール
180 ローカルコンピュータ
182 通信インタフェース
184 メモリデバイス
186 プロセッサ
187 入力デバイス
188 出力デバイス
190 リモートコンピュータ
192 通信インタフェース
194 メモリデバイス
196 プロセッサ
197 入力デバイス
198 出力デバイス
200 方法
202 方法ステップ
204 方法ステップ
206 方法ステップ
210 方法ステップ
212 方法ステップ

Claims (16)

  1. 試験セル(102)内のエンジン(10)の性能を解析する方法であって、
    前記試験セル(102)の記憶されたデータベース内のエンジン動作データ(166)に電子的にアクセスすることと、
    エンジン(10)に関して、前記記憶されたデータベースにおいて少なくとも1つのタイプの試験が行われたことが検出され場合、前記1つのタイプの試験に対応する動作データ(166)を電子的に取り出すことと、
    前記1つのタイプの試験に対応する前記動作データ(166)を、前記エンジン(10)のためのエンジンタイプに固有の性能モデルに入力することと、
    前記1つのタイプの試験に対応する前記動作データ(166)内で非最適なまたは異常な挙動が検出されたときに、1つまたは複数のアラートを電子的に生成することと、
    前記1つまたは複数のアラートが生成された際に、前記動作データ(166)の信頼性が高いことを確実にするために、前記1つのタイプの試験に対応する前記動作データ(166)に対し1つまたは複数の完全性試験を行うことと、
    前記完全性試験にパスした場合に、前記性能モデルの出力を電子的に解析することと、
    前記解析された出力に基づいて、前記エンジン(10)のエンジン健康状態の少なくとも1つのサマリーレポート(130)を電子的に生成することと、
    前記少なくとも1つのサマリーレポート(130)を電子出力としてユーザに提供することと、
    を含む、方法。
  2. 前記試験セル内の前記1つのタイプの試験について前記記憶されたデータベースを漸進的にチェックすることを更に含む、請求項1記載の方法。
  3. 前記記憶されたデータベースにおいてリアルタイムで前記試験セル(102)における1つまたは複数のエンジン(10)を試験することにより得られたエンジン動作データ(166)を継続的に記憶することを更に含む、請求項1又は2記載の方法。
  4. 前記性能モデルは、性能モデルまたは経験ベースのモデルのうちの少なくとも1つを含む、請求項1乃至3のいずれか1項記載の方法。
  5. 物理学ベースのモデルは、数値推進システムシミュレーション(NPSS)モデルを含む、請求項4記載の方法。
  6. 前記性能モデルからの前記出力を履歴データと比較することを更に含む、請求項1乃至5のいずれか1項記載の方法。
  7. 前記履歴データは、対応する試験定格および対応する電力定格で前記試験セル(102)において試験されたのと同じタイプの以前に試験されたベースラインエンジンからのデータを含む、請求項6記載の方法。
  8. 前記1つのタイプの試験に対応する前記動作データ(166)を電子的に解析することは、
    少なくとも1つの予め構成された基準外のデータパターンを有するシフト、トレンドまたは外れ値のうちの少なくとも1つを検出するために、前記1つのタイプの試験に対応する前記動作データ(166)に対して統計解析を適用することと、
    前記少なくとも1つのサマリーレポート(130)の一部として前記統計解析の選択された結果を提供することと、
    を更に含む、請求項1乃至7のいずれか1項記載の方法。
  9. エンジン性能に関する前記サマリーレポート(130)のための少なくとも1つの勧告(136)を生成することを更に含む、請求項1乃至8のいずれか1項記載の方法。
  10. 前記少なくとも1つのサマリーレポート(130)をアーカイブデータベースにアップロードおよび記憶し、前記サマリーレポート(130)を、電子メールを介して前記ユーザに送信することを更に含む、請求項1乃至9のいずれか1項記載の方法。
  11. 前記サマリーレポート(130)は、前記1つのタイプの試験の終了後1時間未満で前記ユーザに送信される、請求項記載の方法。
  12. 前記動作データ(166)は、スタート、シャットダウン、トリップ、負荷遮断、燃料移送、燃焼モード移行、単独負荷ステップ、定常状態性能評価に適した期間、ロード、アンロード、エンジンコンポーネント寿命に影響を及ぼす過渡信号のうちの1つまたは複数のうちの少なくとも1つに関連付けられたデータを含む、請求項1乃至11のいずれか1項記載の方法。
  13. エンジン試験セル解析システムであって、
    少なくとも1つのプロセッサおよび少なくとも1つのメモリデバイスを含むコントローラを備え、前記メモリデバイスは、前記プロセッサによって実行するためのコンピュータ可読命令を含み、前記プロセッサは、1つまたは複数の動作を実行するように構成され、前記1つまたは複数の動作は、
    前記試験セル(102)の記憶されたデータベース内のエンジン動作データに電子的にアクセスすることと、
    エンジン(10)に関して、前記記憶されたデータベースにおいて少なくとも1つのタイプの試験が行われたことが検出され場合、前記1つのタイプの試験に対応する動作データ(166)を取り出すことと、
    前記1つのタイプの試験に対応する前記動作データ(166)を、前記エンジン(10)のためのエンジンタイプに固有の性能モデルに入力することと、
    前記1つのタイプの試験に対応する前記動作データ(166)内で非最適なまたは異常な挙動が検出されたときに、1つまたは複数のアラートを電子的に生成することと、
    前記1つまたは複数のアラートが生成された際に、前記動作データ(166)の信頼性が高いことを確実にするために、前記1つのタイプの試験に対応する前記動作データ(166)に対し1つまたは複数の完全性試験を行うことと、
    前記完全性試験にパスした場合に、前記性能モデルの出力を電子的に解析することと、
    前記解析された出力に基づいて、前記エンジン(10)のエンジン健康状態の少なくとも1つのサマリーレポート(130)を電子的に生成することと、
    前記少なくとも1つのサマリーレポート(130)を電子出力としてユーザに提供することと、
    を含む、システム。
  14. 前記1つまたは複数の動作は、前記性能モデルからの前記出力を履歴データと比較することを更に含み、前記履歴データは、対応する試験定格および対応する電力定格で前記試験セル(102)において試験されたのと同じタイプの以前に試験されたベースラインエンジンからのデータを含む、請求項13記載のシステム。
  15. 前記1つのタイプの試験に対応する前記動作データ(166)を電子的に解析することは、
    少なくとも1つの予め構成された基準外のデータパターンを有するシフト、トレンドまたは外れ値のうちの少なくとも1つについて検出するために、前記1つのタイプの試験に対応する前記動作データ(166)に統計解析を適用することと、
    前記統計解析の選択された結果を、前記少なくとも1つのサマリーレポート(130)の一部として提供することと、
    を更に含む、請求項13又は14記載のシステム。
  16. エンジン性能に関する前記サマリーレポート(130)のための少なくとも1つの勧告(136)を生成するように構成された推論器を更に備える、請求項13記載のシステム。
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