JP7158875B2 - 圧縮機の異常を予測するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
[実施態様1]
プロセッサによる実行が可能な1つ以上のインストラクションを格納した非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体であって、前記1つ以上のインストラクションは、コントローラ(56)のプロセッサ(58)によって実行されたときに、
1つ以上の段(82)におけるそれぞれの圧縮機ブレード(80)先端部と圧縮機(24)のケーシング(25)との間の圧力を表す1つ以上の信号(100)を受け取ること(152)と、
順列エントロピウィンドウ(254)および前記信号(100)に基づいて複数のパターン(320、402、452)を生成すること(154)と、
前記複数のパターン(320、402、452)において複数のパターンカテゴリ(404、454)を識別すること(156)と、
前記複数のパターン(320、402、452)および前記複数のパターンカテゴリ(404、454)に基づいて順列エントロピを決定すること(158)と、
前記順列エントロピに基づいて前記圧縮機(24)における異常(180、194)を予測すること(160)と、
前記圧縮機(24)に異常(180、194)が存在する場合に、前記複数のパターンカテゴリ(404、454)を、パターンカテゴリ(404、454)について決定された順列(110)に対して比較すること(162)と、
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の前記パターンカテゴリ(404、454)について決定された順列(110)に対する比較に基づいて、前記異常(180、194)のカテゴリを予測すること(164)と
を含む動作の実行を生じさせる、非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
[実施態様2]
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)を識別すること(156)は、前記複数のパターン(320、402、452)を、前記複数のパターン(320、402、452)に対応するデータ点(312、314、316)の振幅に基づいて、前記複数のパターンカテゴリ(404、454)へとグループ化することを含む、実施態様1に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
[実施態様3]
前記順列エントロピを決定すること(158)は、
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の各々におけるパターンの数を決定することと、
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の各々における前記パターンの数および前記複数のパターン(320、402、452)の総数に基づいて、前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の複数の相対出現を決定することと、
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の前記複数の相対出現および前記順列エントロピウィンドウ(254)の埋め込み次元(258、414)に基づいて、前記順列エントロピを決定することと
を含む、実施態様1に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
[実施態様4]
前記順列エントロピは、重み付けされた順列エントロピを含み、前記順列エントロピを決定すること(158)は、前記重み付けされた順列エントロピを決定することを含み、前記重み付けされた順列エントロピを決定することは、
複数の振幅信号に基づいて前記複数のパターン(320、402、452)に重みを割り当てることと、
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の各々における前記パターンの数および前記複数のパターン(320、402、452)の前記対応する重みに基づいて、前記重み付けされた順列エントロピを決定することと
を含む、実施態様3に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
[実施態様5]
前記複数のパターン(320、402、452)に前記重みを割り当てることは、
前記複数のパターン(320、402、452)に対応するデータ点(312、314、316)の振幅の平均を決定することと、
前記振幅の前記平均に基づいて、前記データ点(312、314、316)の前記振幅の共分散を決定することと、
前記共分散を前記重みとして前記複数のパターン(320、402、452)に割り当てることと
を含む、実施態様4に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
[実施態様6]
前記圧縮機(24)における前記異常(180、194)の前記カテゴリは、前記圧縮機(24)におけるストール、サージ、不安定、またはこれらの組み合わせを含む、実施態様1に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
[実施態様7]
前記実行される動作は、前処理された信号(106、210)を生成することを含み、前記前処理された信号(106、210)を生成することは、
1つ以上のセンサ(70)から圧力センサ信号(100)を受け取ることと、
前記センサ信号(100)の再サンプリングおよびトレンド除去によって、再サンプリングされた信号を生成することと
を含む、実施態様1に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
[実施態様8]
それぞれの圧縮機ブレード(80)先端部と前記圧縮機(24)の前記ケーシング(25)との間の前記圧力を表す前記1つ以上の信号(100)を受け取ること(152)は、前記1つ以上のセンサ(70)から前記センサ信号(100)を受け取ること、前記前処理された信号(106、210)を受け取ること、またはこれらの組み合わせを含む、実施態様7に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
[実施態様9]
前記異常(180、194)を予測すること(160)は、前記順列エントロピを決定されたしきい値(161、178、192)に対して比較することを含む、実施態様1に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
[実施態様10]
前記決定されたしきい値(161、178、192)は、前記圧縮機(24)を備えるガスタービンの動作状態の関数である、実施態様9に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
[実施態様11]
前記決定されたしきい値(161、178、192)は、前記順列エントロピの確率分布から導出される、実施態様9に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
[実施態様12]
前記決定されたしきい値(161、178、192)は、履歴の順列エントロピデータから導出される、実施態様9に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
[実施態様13]
前記実行される動作は、前記予測された異常(180、194)に応答して、前記予測された異常(180、194)を最小化または回避するために前記圧縮機(24)を備えるガスタービンへの是正の動作を生じさせることを含む、実施態様1に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
[実施態様14]
圧縮機(24)における異常(180、194)を予測するためのシステムであって、
1つ以上の段(82)におけるそれぞれの圧縮機ブレード(80)先端部に隣接させて前記圧縮機(24)のケーシング(25)上に配置され、前記1つ以上の段(82)におけるそれぞれの圧縮機ブレード(80)先端部と前記圧縮機(24)の前記ケーシング(25)との間の圧力を表すセンサ信号(100)を生成するように構成された1つ以上のセンサ(70)と、
前記1つ以上のセンサ(70)に動作可能に組み合わせられたコントローラ(56)であって、
前記センサ信号(100)を前処理して、前処理された信号(106、210)を生成し、
順列エントロピウィンドウ(254)および前記前処理された信号(106、210)に基づいて複数のパターン(320、402、452)を生成し、
前記複数のパターン(320、402、452)において複数のパターンカテゴリ(404、454)を識別し、
前記複数のパターン(320、402、452)および前記複数のパターンカテゴリ(404、454)に基づいて順列エントロピを決定し、
前記順列エントロピに基づいて前記圧縮機(24)における異常(180、194)を予測し、
前記圧縮機(24)において異常(180、194)が存在する場合に、前記複数のパターンカテゴリ(404、454)を、パターンカテゴリ(404、454)について決定された順列(110)に対して比較し、
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の前記パターンカテゴリ(404、454)について決定された順列(110)に対する比較に基づいて、前記異常(180、194)のカテゴリを予測する
ようにプログラムされたコントローラ(56)と
を備えるシステム。
[実施態様15]
前記コントローラ(56)は、前記複数のパターン(320、402、452)を、前記複数のパターン(320、402、452)に対応するデータ点(312、314、316)の振幅に基づいて、前記複数のパターンカテゴリ(404、454)へとグループ化して、前記複数のパターンカテゴリ(404、454)を識別するようにプログラムされている、実施態様14に記載のシステム。
[実施態様16]
前記コントローラ(56)は、
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の各々におけるパターンの数を決定し、
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の各々における前記パターンの数および前記複数のパターン(320、402、452)の総数に基づいて、前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の複数の相対出現を決定し、
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の前記複数の相対出現および前記順列エントロピウィンドウ(254)の埋め込み次元(258、414)に基づいて、前記順列エントロピを決定する
ようにプログラムされている、実施態様14に記載のシステム。
[実施態様17]
前記順列エントロピは、重み付けされた順列エントロピを含み、前記コントローラ(56)は、
複数の振幅信号に基づいて前記複数のパターン(320、402、452)に重みを割り当て、
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の各々におけるパターンの数および前記複数のパターン(320、402、452)の前記対応する重みに基づいて、前記重み付けされた順列エントロピを決定する
ようにプログラムされている、実施態様14に記載のシステム。
[実施態様18]
前記コントローラ(56)は、
前記複数のパターン(320、402、452)に対応するデータ点(312、314、316)の振幅の平均を決定し、
前記振幅の前記平均に基づいて、前記データ点(312、314、316)の前記振幅の共分散を決定し、
前記共分散を前記重みとして前記複数のパターン(320、402、452)に割り当てる
ようにプログラムされている、実施態様17に記載のシステム。
[実施態様19]
前記1つ以上のセンサ(70)は、音響センサ、圧力センサ、振動センサ、圧電センサ、またはこれらの組み合わせを備える、実施態様14に記載のシステム。
[実施態様20]
圧縮機(24)を備えており、前記圧縮機(24)は、複数の段(82)を備えており、各々の段(82)は、複数の圧縮機ブレード(80)を有しているガスタービンと、
前記複数の段(82)のうちの1つ以上の段におけるそれぞれの圧縮機ブレード(80)先端部に隣接させて前記圧縮機(24)のケーシング(25)上に配置され、前記1つ以上の段におけるそれぞれの圧縮機ブレード(80)先端部と前記圧縮機(24)の前記ケーシング(25)との間の圧力を表すセンサ信号(100)を生成するように構成された1つ以上のセンサ(70)と、
前記1つ以上のセンサ(70)に動作可能に組み合わせられたコントローラ(56)であって、
前記センサ信号(100)を前処理して、前処理された信号(106、210)を生成し、
順列エントロピウィンドウ(254)および前記前処理された信号(106、210)に基づいて複数のパターン(320、402、452)を生成し、
前記複数のパターン(320、402、452)において複数のパターンカテゴリ(404、454)を識別し、
前記複数のパターン(320、402、452)および前記複数のパターンカテゴリ(404、454)に基づいて順列エントロピを決定し、
前記順列エントロピに基づいて前記圧縮機(24)における異常(180、194)を予測し、
前記圧縮機(24)において異常(180、194)が存在する場合に、前記複数のパターンカテゴリ(404、454)を、パターンカテゴリ(404、454)について決定された順列(110)に対して比較し、
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の前記パターンカテゴリ(404、454)について決定された順列(110)に対する比較に基づいて、前記異常(180、194)のカテゴリを予測する
ようにプログラムされたコントローラ(56)と
を備えるシステム。
12 燃料ノズル
14 燃料供給
16 燃焼器
18 タービン
19 タービンケーシング
20 排気出口
22 シャフト
24 圧縮機
25 圧縮機ケーシング
26 取り入れ口
27 矢印
28 負荷
30 軸方向、軸線
32 半径方向
34 円周方向
56 コントローラ
58 プロセッサ
60 メモリ
62 サービスプラットフォーム
64 データベース
70 圧力センサ
80 ブレード
82 段、列
84 吸気シャフト
86 出力シャフト
88 入口ガイドベーン
90 入口マニホールド
100 センサ信号
104 内面
106 前処理された信号
110 順列
120 グラフ表示
122 信号
124 X軸(タイムスタンプ)
126 Y軸(圧力)
128 ブレード番号
130 部分
132 回転、時間区間
161 決定されたしきい値、定義されたしきい値
170 グラフ表示
172 第1の信号
174 X軸(タイムスタンプ)
176 Y軸(順列エントロピ)
178 第1の決定されたしきい値
180 第1の異常
184 グラフ表示
186 第2の信号
188 X軸(タイムスタンプ)
190 Y軸(順列エントロピ)
192 第2の決定されたしきい値
194 第2の異常
204 センサ信号
210 前処理された信号
252 信号
254 順列エントロピウィンドウ
258 埋め込み次元
300 グラフ表示
302 信号
304 X軸(タイムスタンプ)
306 Y軸(圧力)
308 順列エントロピウィンドウ
310 第1の位置
312 第1のデータ点
314 第2のデータ点
316 第3のデータ点
318 次の位置
320 パターン、種々のパターンカテゴリの例
322 第1のパターン
402 パターン
404 パターンカテゴリ
414 埋め込み次元
452 複数のパターン
454 複数のパターンカテゴリ
502 パターン
Claims (15)
- プロセッサによる実行が可能な1つ以上のインストラクションを格納した非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体であって、前記1つ以上のインストラクションは、コントローラ(56)のプロセッサ(58)によって実行されたときに、
1つ以上の段(82)におけるそれぞれの圧縮機ブレード(80)先端部と圧縮機(24)のケーシング(25)との間の圧力を表す1つ以上の信号(100)を受け取ること(152)と、
順列エントロピウィンドウ(254)および前記信号(100)に基づいて複数のパターン(320、402、452)を生成すること(154)と、
前記複数のパターン(320、402、452)において複数のパターンカテゴリ(404、454)を識別すること(156)と、
前記複数のパターン(320、402、452)および前記複数のパターンカテゴリ(404、454)に基づいて順列エントロピを決定すること(158)と、
前記順列エントロピに基づいて前記圧縮機(24)における異常(180、194)を予測すること(160)と、
前記圧縮機(24)に異常(180、194)が存在する場合に、前記複数のパターンカテゴリ(404、454)を、パターンカテゴリ(404、454)について決定された順列(110)に対して比較すること(162)と、
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の前記パターンカテゴリ(404、454)について決定された順列(110)に対する比較に基づいて、複数の異常カテゴリから前記異常(180、194)の異常カテゴリを予測すること(164)と
を含む動作の実行を生じさせる、非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。 - 前記複数のパターンカテゴリ(404、454)を識別すること(156)は、前記複数のパターン(320、402、452)を、前記複数のパターン(320、402、452)に対応するデータ点(312、314、316)の振幅に基づいて、前記複数のパターンカテゴリ(404、454)へとグループ化することを含む、請求項1に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
- 前記順列エントロピを決定すること(158)は、
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の各々におけるパターンの数を決定することと、
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の各々における前記パターンの数および前記複数のパターン(320、402、452)の総数に基づいて、前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の複数の相対出現を決定することと、
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の前記複数の相対出現および前記順列エントロピウィンドウ(254)の埋め込み次元(258、414)に基づいて、前記順列エントロピを決定することと
を含む、請求項1または2に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。 - 前記順列エントロピは、重み付けされた順列エントロピを含み、前記順列エントロピを決定すること(158)は、前記重み付けされた順列エントロピを決定することを含み、前記重み付けされた順列エントロピを決定することは、
複数の振幅信号に基づいて前記複数のパターン(320、402、452)に重みを割り当てることと、
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の各々における前記パターンの数および前記複数のパターン(320、402、452)の前記対応する重みに基づいて、前記重み付けされた順列エントロピを決定することと
を含む、請求項3に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。 - 前記複数のパターン(320、402、452)に前記重みを割り当てることは、
前記複数のパターン(320、402、452)に対応するデータ点(312、314、316)の振幅の平均を決定することと、
前記振幅の前記平均に基づいて、前記データ点(312、314、316)の前記振幅の共分散を決定することと、
前記共分散を前記重みとして前記複数のパターン(320、402、452)に割り当てることと
を含む、請求項4に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。 - 前記圧縮機(24)における前記異常(180、194)の前記カテゴリは、前記圧縮機(24)におけるストール、サージ、不安定、またはこれらの組み合わせを含む、請求項1乃至5のいずれかに記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
- 前記実行される動作は、前処理された信号(106、210)を生成することを含み、前記前処理された信号(106、210)を生成することは、
1つ以上のセンサ(70)から圧力センサ信号(100)を受け取ることと、
前記センサ信号(100)の再サンプリングおよびトレンド除去によって、再サンプリングされた信号を生成することと
を含む、請求項1乃至6のいずれかに記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。 - それぞれの圧縮機ブレード(80)先端部と前記圧縮機(24)の前記ケーシング(25)との間の前記圧力を表す前記1つ以上の信号(100)を受け取ること(152)は、前記1つ以上のセンサ(70)から前記センサ信号(100)を受け取ること、前記前処理された信号(106、210)を受け取ること、またはこれらの組み合わせを含む、請求項7に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
- 前記異常(180、194)を予測すること(160)は、前記順列エントロピを決定されたしきい値(161、178、192)に対して比較することを含む、請求項1乃至8のいずれかに記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
- 前記決定されたしきい値(161、178、192)は、前記圧縮機(24)を備えるガスタービンの動作状態の関数である、請求項9に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
- 前記決定されたしきい値(161、178、192)は、前記順列エントロピの確率分布から導出される、請求項9または10に記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
- 前記決定されたしきい値(161、178、192)は、履歴の順列エントロピデータから導出される、請求項9乃至11のいずれかに記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
- 前記実行される動作は、前記予測された異常(180、194)に応答して、前記予測された異常(180、194)を最小化または回避するために前記圧縮機(24)を備えるガスタービンへの是正の動作を生じさせることを含む、請求項1乃至12のいずれかに記載の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体。
- 圧縮機(24)における異常(180、194)を予測するためのシステムであって、
1つ以上の段(82)におけるそれぞれの圧縮機ブレード(80)先端部に隣接させて前記圧縮機(24)のケーシング(25)上に配置され、前記1つ以上の段(82)におけるそれぞれの圧縮機ブレード(80)先端部と前記圧縮機(24)の前記ケーシング(25)との間の圧力を表すセンサ信号(100)を生成するように構成された1つ以上のセンサ(70)と、
前記1つ以上のセンサ(70)に動作可能に組み合わせられたコントローラ(56)であって、
前記センサ信号(100)を前処理して、前処理された信号(106、210)を生成し、
順列エントロピウィンドウ(254)および前記前処理された信号(106、210)に基づいて複数のパターン(320、402、452)を生成し、
前記複数のパターン(320、402、452)において複数のパターンカテゴリ(404、454)を識別し、
前記複数のパターン(320、402、452)および前記複数のパターンカテゴリ(404、454)に基づいて順列エントロピを決定し、
前記順列エントロピに基づいて前記圧縮機(24)における異常(180、194)を予測し、
前記圧縮機(24)において異常(180、194)が存在する場合に、前記複数のパターンカテゴリ(404、454)を、パターンカテゴリ(404、454)について決定された順列(110)に対して比較し、
前記複数のパターンカテゴリ(404、454)の前記パターンカテゴリ(404、454)について決定された順列(110)に対する比較に基づいて、複数の異常カテゴリから前記異常(180、194)の異常カテゴリを予測する
ようにプログラムされたコントローラ(56)と
を備えるシステム。 - 前記コントローラ(56)は、前記複数のパターン(320、402、452)を、前記複数のパターン(320、402、452)に対応するデータ点(312、314、316)の振幅に基づいて、前記複数のパターンカテゴリ(404、454)へとグループ化して、前記複数のパターンカテゴリ(404、454)を識別するようにプログラムされている、請求項14に記載のシステム。
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