TW442613B - Thermocouple failure detection in power generation turbines - Google Patents

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442613 A7 __B7_ 五、發明説明（1 ) 本申請案請求莫查利亞（Monada )和阿拉哥（Alag) 1 9 9 8年4月1 0日提申之美國第60/0 81,4 76號專利申 請案名稱爲「動力產生渦輪機中的熱電偶損壞檢測」之優 先權·^ [發明背景〕 本發明關於工業渦輪引擎，尤關於內部熱電偶損壞之 檢測。 工業動力產生氣體渦輪引擎包括一壓縮機來壓縮與燃 料混合且在一燃機內燃火之空氣，以產生燃燒氣體。燃燒 氣體流到一渦輪，渦輪將能源取出來驅動一軸而供能給壓 縮機，而且產生輸出動力而供例如一發電機。渦輪一般在 相當高的基本負載下長期運轉以供能給發電機而產生電力 給例如一電網-燃燒氣體之廢氣排放有關係且有其限制要 水u 氣體渦輪燃機之發展採用小量預混燃燒以減低氮氧化 物N 0 X之氣體排放，這種燃機包括多個附接到單一燃.燒室 之多個燃燒器，各燃燒器包括一流管 > 流管中央設置一燃 料噴嘴，噴嘴有一支撑注油器和旋轉葉輪之中央轂。在操 作時，燃料經由注油器注入且與流管中之旋轉空氣混合， 迕燃燒器出口產生火焰。燃燒火焰是由非流線形體循環（ 在中央轂後方）和旋渦產生之循環而保持穩定。由於小量 化學當量，小量預混燃燒能達到低火焰溫度，所產生的氮 氧化物較少。 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4規格（2丨0X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 -4 - \ 4426 1 3 經濟部智祛財產局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（2 ) 然而，這些預混系統易受到一般稱爲w回火〃這種不 可預期的現象之害，回火之產生可爲多種狀況，包括燃料 中雜質之點火，或是火焰在過渡狀態於模式切換時點火。 當回火發生時，火焰進入燃燒室原本設計不能有火焰之區 域或空腔。火焰可能在不預期下進入特別用於點火模式之 燃燒腔，而不是在回火發生時進行點火模式。這兩種回火 均造成燃燒控制之損失，而且另外會導致燃機零件（例如 火焰噴嘴）這種在設計上並非能承受過溫者之升溫及熔化 。直到燃機受到損壞，否則操作者一般無法知曉回火之發 生。 可施行者爲設置一監視器藉由監視排氣熱電偶讀數和 相關氮氧化物値來偵測回火以及嚴重破裂，然而因熱電偶 損壞會導致熱電偶讀數偏離期望値。因此，要使監視器正 確•必須分別熱電偶損壞或是回火或是襯裡龜裂。 有鑒於此，有需要一種方法以在動力渦輪機中檢測損 壞的排氣熱電偶。 〔發明槪述〕 在動力產生渦輪機內檢測損壞熱電偶之方法首先包括 建立由熱電偶之溫度讀數產生冗餘估計。接著，由各溫度 讀數預計一期望値。溫度讀數和冗餘估計與期望値比較。 接著，冗餘估計和期望値融合產生一融合熱電偶値。最後 ，融合熱電偶値與溫度讀數比較而產生熱電偶置信（ confidence )。 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4说格（21〇κ297公釐） (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁)

4426 1 3 A7 B7____ 五、發明説明（3 ) [圖式簡介] 圖1係本發明之熱電偶損壞檢測系統一實施例槪示圖 〇 圖2係本發明之方法實施例流程圖。 圖3係本發明一實施例之熱電偶測量値及估計値之圖 示。 圖4係本發明一實施例之熱電偶測量値及估計値之圖 不 ° 圖5係本發明一實施例之熱電偶測量値及估計値之圖 示。 . 圖6係本發明一實施例之熱電偶測量値及估計値之圖 示。 圖7係本發明一實施例之熱電偶測量値及估計値之圖 圖8係本發明一實施例之熱電偶測量値及估計値之圖 不 。 (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 主要元件對照 1 0 _ 熱電偶損壞檢測系統 1 2 動力產生渦輪機總成 1 4 熱電偶 1 6 電腦 1 8 事件監視軟體程序 本紙張尺度適用中困國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - ί Λ426 1 3 at Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 ) 2 0 演繹法 2 2 熱電偶置信値 1 0 2 冗餘建立 10 4 記錄建立 1 0 6 有效化 10 8 融合 100 動力產生渦輪機 〔發明詳述〕 圖1中所示者爲用於一動力產生渦輪機總成1 2之熱 電偶損壞檢测系統1 0。 熱電偶損壞檢測系統1 0包括多個監視渦輪機總成 1 2內部溫度之熱電偶1 4，熱電偶1 4耦合到一台電腦 16。 操作時，如後文中詳述者1熱電偶1 4產生對應渦輪 機總成1 2內部溫度之溫度信號’溫度信號提供給電腦且 在一事件監視軟體程序1 8和一演繹法2 0中利用，如圖 2中所示，演繹法2 0植入電腦1 6內以產生一熱電偶置 信値2 2 1置信値2 2提供熱電偶運作或熱電偶損壞之指 示。 事件監視軟體程序1 8用於檢測回火事件和襯裡嚴重 破裂噩件且係植入電腦1 6內。事件監視軟體程序1 8監 視熱電偶1 4產生之溫度信號和其他感測器（未示出）测 到之氮氧化合物値。若事件監視軟體程序1 8檢測到相對 本紙張尺度適用中國家樣芈（CNS〉A4規格（210X297公釐) ~ ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- -1Τ 線 4 4 2 6 1 3 ^ A7 __B7 五、發明説明（5 ) 於熱電偶1 4產生或測到的溫度信號有明顯溫度偏離，一 般爲與熱電偶溫度期望讀數相差約5 °F〜1 〇 °F，則檢測 到不正常事件並採取適當修正，例如使系統止運轉。 如上所述，無法正確地分辨熱電偶損壞和回火或襯裡 破裂事件會導致錯誤的不正常事件讀數或是錯失回火或襯 裡破裂事件。因此，熱電偶溫度讀數之有效性很重要。 有數個因素使得熱電偶數據有效性及熱電偶損壞檢測 困難’首先最重要者爲熱電偶損壞可能藏匿在一般系統瞬 態或偏離，例如負載改變期間操作狀況之變化。此外，熱 ，電偶物理上之缺點會使熱電偶讀數有雜訊，且熱電偶易偏 移。偏移是由於熱電偶老化及連接變差引起之測量溫度和 實際溫度之間的差異之緩慢變化。此外，回火或襯裡破裂 事件能導致模擬損壞的熱電偶之變化的熱電偶讀數變化。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 熱電偶損壞或錯誤有許多原因。熱電偶突然損壞可能 是動力損壞或是電湧，或是接點鬆掉或腐蝕，或是數據取 得或處理系統之缺陷或限制。熱電偶之初期損壞，例如熱 電偶偏移（例如由於感測元件衰壞所引起），一般更難檢 測。雖然熱電偶初期損壞較少注意到，其檢測以及突然損 壞之檢測對於提供重要資訊給事件監視軟體程序1 8之熱 電偶1 4非常重要，這些損壞必須在造成大災害之前加以 檢测且加以預測。 傳統檢測熱電偶損壞之方法是檢查選定程序變數冗餘 測量之一致性’由測量値估計其期望値、以及檢測、獨立 和突顯出測量頻道輸出之不規則型態。 本紙張尺度逍用中國國家栳牟（CNS } A4規格（2丨OX297公釐） -8- Λ426 1 3 A7 _____B7__ 五、發明説明（6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 依據本發明一實施例，其在動力產生渦輪機中檢測熱 電偶損壞之方法係如圖2中流程圖所示。在本發明中，其 典型上係在一或多台電腦1 6 (圖1 )(例如一工作站） ’植入演繹法。然而，其他型式之電腦亦可使用，例如主 架構、微電腦、或超級電腦。演繹可在C，C十+， JAVA’ basic,Visual Basic,MATLAB,Fortran 或其他程 式語言中執行。 在本發明一實施例中，在動力產生渦輪機1 0 0中偵 測熱電偶損壞之方法一般包括冗餘建立1 〇 2，記錄建立 104 ’有效化106，和融合108。 於步驟1 0 2中，由熱電偶1 4 (圖1 )產生之溫度 信號建立冗餘。接著，在步驟1 〇 4中，利用一時問序列 預期模型來預測各熱電偶（圖1 )以程序記錄之預期溫度 値。接著，在步驟1 0 6中，將熱電偶I 4 (圖1 )溫度 信號與溫度期望値比較來使讀數有效化。最後，有效1賣 數在步驟1 0 8中融合成一融合估計，且由電腦1 6 (圖 1 )爲個別熱電偶1 4產生一熱電偶置信2 2。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 冗餘係爲要測量之量產生多個獨立估計之程序’ φ ^ 多個感測器來估計相同變數爲冗餘一例。廣義而言’ ％ @ 建立程序可分成兩個主要程序：（1 )實體冗餘’其41 ® 用多個實體熱電偶來提供冗餘資訊：（2 )函數冗# ’ # 中係以非冗餘熱電偶之測量値產生冗餘估計。有一' ® @ ^ 非冗餘估計轉換成另一個對於熱電偶讀數爲冗餘之估# ° 函數冗餘建立程序可由下列數學表示：使丨y 1 ’ 7 2 本紙張尺度適用中國國家搮準（CNS ) A4规格（210X 297公釐） -9- 44261^ A7 ____B7_ 五、發明説明（7 ) ..........y，'}爲η個熱電偶在其所在之處之測量溫度，其 狀版爲丨Χ 1 ’ X ........... X I，）。溫度測量値y ‘爲所在 處X I提供溫度估計。在此，y ( k ) = X ( k ) + v ( k )，其中V ( k )爲測量雜訊。現在，目的是要以{ y、， ………y…！，y h > ’ .........y ” 1爲X ·發展—冗餘估 計。因此函數f爲： y y y

X y 一般而言其爲映射或函數逼近問題，其可由 歸法、神經網路或分析第一原理模型加以解出。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 請 先 閱 讀 背β 1¾ 之 注. 意 事 項 再 i . !一裝 頁 非線性回 Q 2藉由 度估計， 4。回火 而熱電偶 溫度信號 序變數） 藉由倂在 之建立來 (k )， 此可利用 偶損壞架 1 丁 線 功能上I熱電偶讀數之冗餘估計係在步驟1 考慮在特定熱電偶兩側之相鄰熱電偶所提供之溫 例如若T 3爲特定熱電偶1 4，則挑選T 2和T 或襯裡破裂事件一般將影響至少二相鄰熱電偶， 損壞僅影響獨立熱電偶1 4讀數。在此，所要的 是從不是測量所要變數（但是測量與其相關之程 之二熱電偶1 4所提供之測量値估計。 接著，在步驟1 0 4中建立程序記錄，其係 一狀態空間形式或類似者之適合的時間序列模型 預期下一取樣時間之變數。 給定在一取樣期間之各自熱電偶14狀態X 吾人必須預測下一取樣時間之値X ( k + 1 )' 狀態空間模型或時間序列模型爲之。多數之熱電 本紙張尺度適用中國®家揉準（CNS ) Λ4規格（2丨0X297公釐） 10， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4426 1 3 a? B7 _ _ — 1 — 1 —1 1 ""五、發明説明（8 ) 構傾向於將熱電偶模型倂入整個程序之狀態空間模型’但 是很複雜且成本很高。另一種趨勢是使用適合的時間序列 預測。至於時問序列預測，在下一取樣時間之變數狀態是 假設爲下列式子形式：

X (k + 1) = x (k) + u(k) + w(k) 其中u ( k )爲要估計之未知輸入，w (k )爲雜訊。 x(k)和w(k)爲獨立、隨機且呈高斯分布。多項式 法（線性、平方和立方）、神經網路及模糊邏輯技術可用 來估計u ( k )。這些方法之間的主要差異在於架構，其 適周程序則類似。 X (k + 1) = x Ck) + u (k) + w(k) ---(1) 方程式（1 )爲時間序列模型，其中x ( k )爲由個 別熱電偶1 4測量之溫度，u ( k )爲在二樣本之間要測 量之溫度造成變化之未知輸入（此爲估計値），而w ( k )爲 零平均値自噪音且代表此模型之誤差。請注意各熱電偶有 —單獨變數X ( k )。 估計未知輸入有數種方法，其中一例係使用線性預測 (二樣本之間的變化係以一條直線代表）。 在此，u (k)之大略値爲 u k ) t + [ a b 〕

Ij 本紙張尺度適用t國國家樣準（CNS ) A4規格（2丨Ο X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再妒v本頁) •裝- -=* 線 4 4 2 6 1 3 A7 B7 五、發明説明（9 ) 其中t爲二樣本之時間差。直線擬合之二常數中：a爲斜 $常數’ b爲X截距，其爲常用者。請注意在這種適用預 測系統中’樣本不需爲規則間隔。平方及仿樣擬合。 k k t 2 + b t 3 + b t + c d 適用化之執行係以參數適用演繹法（P A A )爲之 並經予下述演釋法： 先前和後來預測輸出爲： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智蚝財產局資工消費合作社印製 後來： 先前和後來預测誤差爲： 先前 後來 适些參數適用於使用知+丨)=^)+/·(λ+1)辦)^以+1) 之直線1其中， f0(Jt + l)=jc〇fe + I)-;c0(Jt + l) f (k +1) = x(k +1) +1) Λ⑷ m mm-0T(k)F(k) M^^)+^T(k)F(k)p(k\ 其中 A !和 λ 2爲遺忘因子（forgetting factor ) 。PAA系 統之穩定性在以〇 $ λ 2 S 2和0 S λ ! S 1之下可以保證 。λ i和λ 2係經選擇使λ ! ( k ) / λ 2 ( k )之比値在 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公麓） -12- 訂 4426 1 3 A7 B7 五、發明説明（10 ) ◦ . 5和1之間。遞歸估計程序之模擬線路初始狀況爲 F ( 0 ) - r I ，其中r爲大値正數。序列最小平方亦可 解釋爲用於無不確定性之程序之卡曼過濾器（Kalman filter )° 接著，在步驟1 0 6中，熱電偶1 4讀數被有效化， 有效化循環（即二取樣點之間執行之步驟）包括對要估計 之變數値進行預測，測量，建立冗餘估計，有效化，融合 多個估計，以及使要估計之變數値更新。突然的熱變數値 係經由有效化閘（基於期望分布之區域）檢測；初期熱電 偶損壞係藉由監視熱電偶餘數來檢測。 熱電偶餘數之統計變化係用來檢測熱電偶故障，由於 各熱電偶有其剩餘信號，可同時檢測多個熱電偶損壞。 此爲估計程序一部分•其中必須決定一熱電偶來之讀 數是否應爲估計程序所接受。爲完成此舉，一 > 有效化閘 π被定義。有效化閘爲吾人期望溫度估計値落於高度置信 之區域。落於此閘內之熱電偶測量値即視爲有效，在此閘 外者爲離預期太遠且捨棄不用。 (請先開讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 値

X V- 0 合 融 生 產 以 合 結 被 値 測 預 和 値 計 估 餘 冗 著 接 爲 示 表 上 學 數 在 fTT-1 理 處 之 X 値 量 測 度 溫 各

X V k + ( 丨 k V-- w + k /(V u 本紙張尺度適用中闺固家榡牟（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13- A7 a 4 2 6 1 3 B7 五、發明説明（Ή ) 其中y 〔k)爲熱電偶讀數’ v (k)爲测量噪音=初始 狀態未知，但稍後之x ( 〇 ) ’ w ( k )和V ( k )之槪 率資訊爲已知，X ( k ) ' w ( k ) ’和v ( k )爲獨立 、隨機且爲高斯分布。 吾人藉由假設測量値變數係正常分布 //(^0);/*(〇1〇)= AT0>i(〇I〇)=x0) £[λ(0)] = :¾，£p(〇) - :¾ X:(0) - jc0 )’ ]= X0 (fc)]= 0，E[w(k>/ ⑺]= £[v(*)]=0, E[v(k)vr〇)]=/?(A)^ f[(尤⑼一 AVr(*)]=〇，五[(:⑼—工〇K(*)]= 〇 £[扣(吵/(A:)]= 0 (對所有k和j) 吾人在時間k開始’在時間k時所有的熱電偶讀數均 已列入考慮°吾人對測量値變數之估計係給定爲 ^(^(^);Ρ(^Ρ(Α|λ)) 。利用狀態過渡模型，吾人可預 測下一取樣期間之變數狀態’其給定下列分布以做爲吾人 估計之用： 冲〇：+1>/>(A：+1U)•办+丨|〇)="(冰 + 1):/>妙)+ 如(也)+ y ㈨你)） 此爲估計程序一部分，其中必須決定熱電偶讀數是否 應列入估計程序考量。爲此目的，吾人首先計算屬於此組 (每組各有三個熱電偶）之第i個熱電偶讀數之預期分布 ，其給定如下： 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） Γ *^訂 味叫 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智"財產总負工消費合作社印製 -14- ’ Μ26 13:

i'發明説明（12 ) N(y.(k +1);5, (Jt + 1),χ(Α: +1))= NfyXk + \y,P(k + lit)+ 7ζ·, ^ (k + l\k)) (锖先閱讀背面之注意事項异填寫本頁) 爲使熱電偶讀數有效化，吾人使用有效化原理•吾人 —定讀數落入機率很高之區域。 使 .Let,Ά,α + 基於此預期分布，在測量値空間可形成一個發現测量 機率很高的區域（例如，一個3 C7界限對應9 9 . 8 % ^+.(y)=fe+ 0-K* + ιφ"1 (k + 1)[ν,(/： +1)- p.(^ +1)]< γ} 落入此閘內之測量値視爲有效：落在此閘外者爲離預 期太遠且捨棄不用。必須做出決定個別熱電偶讀數是否應 列入估計程序考慮。 經濟部智楚財產局Μ工消贽合作社印製 對各熱電偶變數而言： 熱電偶餘數=融合估計値-熱電偶讀數。 然後用這些餘數統計來檢測損壞的熱電偶。理想上， 熱電偶餘數應有零平均値，且其變異値在正常運作時等於 其變異値。此與零之偏差係由於噪音及故障。熱電偶損壞 造成分別指示熱電偶信號偏差及熱電偶衰壞之熱電偶餘數 平均値及變異値。熱電偶置信可用來標記由於故障之熱電 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS > Α4规格（210X 297公釐） -15- (剌 、4.(P(k)k)+i〇 》衣· 4 4 2 6 1 3 A7 B7 _ 五、發明説明（13 ) 偶測量値。低熱電偶置信之長期趨勢是損壞熱電偶徵狀。 接蕃，個別熱電偶1 4之熱電偶置信2 2由熱電偶類 似性計箅成變數融合分布。熱電偶置信量度一般係二個機 率密度函數之問的計量（距離）。熱電偶置信量之數値代 表二分布之間的緊密度。吾人使用〇和1 ，其中〇表示分 布完全獨立，1表示分布完全相同。 熱電偶置信是由下式計算： 感應器置信 （k)=々2尸(klk)· (V尸(ldk)+ Λ')丨exp 最後，所有三組中熱電偶置信値均有考慮。若所有三 組中熱電偶置信對某一特別讀數而言爲0 ，則該讀數視爲 損壞的熱電偶。 接著，吾人將簡要槪觀證明本發明效用之數例。 〔例一〕 例一之結果係由一氣體渦輪引擎熱電偶輸出的實際數 據而得。在此例中，如圖3中所示，一鄰近熱電偶計算値 顯示第2張快攝照片內有無效熱電偶。此熱電偶之熱電偶 置信變成0 ，因此不用來估計第1 8號熱電偶之融合値。 圖3示出第1 8號熱電偶測量所得熱電偶値和估計値。此 時，損壞的熱電偶之無效熱電偶信號在9 0 0張快攝照片 內不回復》此系統正確地判斷單一熱電偶損壞並使其效應 隔絕 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺渡適用中國困家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -16- > 4426 1 3 Λ7 A / B7 五、發明説明（14 ) 〔例二 '有 M e t a R e a s ο n i n g〕 由9 0張快攝照片檔案相同的損壞的熱電偶據得到結 果，此例中結果與上例（在相鄰熱電偶計算値顯示快攝照 片第2張內有無效熱電偶）類似。此熱電偶置信値變成〇 而影響第1 8號熱電偶之估計。圖4示出此例中第1 8號 熱電偶於9 0張快攝照片之測量値和估計値 〔例三，回火] 由曝露在操作中氣體渦輪機回火狀況下的熱電偶實際 數據所得之結果。此例中，相鄰熱電偶計算値顯示在第 3 2 4張快攝照片內有無效熱電偶，如圖5中所示。此使 得此熱電偶置信値變成0，造成第2 0號熱電偶融合估計 値之變化。在下一張快攝照片（第3 2 5張）中，第二相 鄰熱電偶（第2 0號）計算値亦指示一無效熱電偶，造成 第1 9號熱電偶融合估計値變化，因爲第2 0號熱電偶置 信値變成0。此時，·第2 0號熱電偶計算値用之熱電偶 在3 3 4張快攝照片回復，而第1 9號熱電偶計算値用之 熱電偶在第3 3 5張快攝照片回復，造成第1 9號和2 0 號熱電偶估計値在第3 9 0張快攝照片之後回復正常或期 望値（如圖5中所示）。此例爲在回火事故後多個熱電偶 損壞之例。如示*吾人之系統能正地分辨回火和熱電偶損 壞，亦能正確地處理多個熱電偶損壞。 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS >戍4規淋（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智祛財產局員工消費合作社印製 -17- 442 6 1 3 A7 B7 五、發明説明（15 ) 〔例四，故障熱電偶〕 出一氣體渦輪機設備熱電偶輸出所得之結果，此例中 ，第1 3號熱電偶测量參數指出在第3 0 2張快攝照片內 有一無效熱電偶’而第1 3號熱電偶測量値下降，如圖6 中所示。第1 3號熱電偶在第4 5 0張快攝照片附近回復 到其正常値’然而，無效熱電偶旗（fl a g )仍保持爲真（ true)。由於第1 3戚熱偶融合估§十値係利用第1 2和 1 4號熱電偶計算値和第1 3號熱電偶測量値，估計的熱 電偶値仍保持合理’即使第1 3號熱電偶置信爲〇。此顯 示即使熱電偶已損壞，熱電偶有效化法能提供實際熱電偶 測量之估計。 [例五〕 由一氣體渦輪機設備熱電偶輸出所得之結果，第1 7 號熱電偶計算値用之熱電偶在第2張快攝照片變成無效， 第1 7號熱電偶計算參數置信値變成。此影響第1 8號熱 電偶融合估計値之計算，如圖7所示（在與測量値相比較 之下）。 〔例六，損壞數據重疊之回火〕 由一氣體渦輪機設備熱電偶輸出所得之結果，此例中 ，第1 7號熱電偶（依據測量參數）在第2 2 6張快攝照 片處損壊，之後，熱電偶測量値下降，如圓8中所示。此 熱電偶在第3 8 1張快攝照片處回復。在第1 7號熱電偶 本紙張尺度適用中囷困家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本S ) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -18- 442613 A7 B7 五、發明説明（16 ) 指出一無效熱電偶處，訃算値亦在相同點附近指出有一無 效熱電偶。然而，利用第1 6和1 8號熱電偶算値和第 1 7號熱電偶測量値數據計算之第1 7號熱電偶融合估計 値保持合理値，即使損壞熱電偶出現（當第1 7號熱電偶 損壞，其置信値爲0)。 雖然本發明只有圖示及說明一些特定特徵，對習於此 技者仍可有許多修改及變化，因此，請了解所附申請專利 範圍意欲包含這些在本發明實際精神內之修改及變化。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -19-

Claims (1)

1. 442613 A8 BS C8 D8 申請專利範圍 1 . 一種在動力產生渦輪機內檢測熱電偶損壞之方法 包括： 利用該熱電偶產生之溫度讀數建立冗餘估計値： 山各溫度讀數預測一期望値； 將該溫度讀數和冗餘估計値與該期望値比較； 將該冗餘估計値與期望値融合產生一融合熱電偶値； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以及 將該融合熱電偶値和度讀數比較，產生一熱電偶置信 Q 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該冗餘估計 値之建立係利用多個熱電偶之實體冗餘來監視同一溫度。 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該冗餘估計 値之建立係利用非冗餘熱電偶測量之函數冗餘來估計溫度 〇 4 .如申請專利範圍第3項之方法，其中該函數冗餘 係表示爲 f (yi .......... y i - 1 y i » i -......... y ")，其中y i ......... y h爲各熱電偶所在處x i測量n個 熱電偶之溫度測量値。 5 .如申請專利範圍第4項之方法，其中該函數係以 非線性回歸法來解。 6 ·如申請專利範圍第4項之方法，其中該函败係以 刺丨經網路來解。 7 .如申請專利範圍第4項之方法，其中該函數係以 神分析第一原理模型來解。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^裝_ 、1Τ 1 本紙張尺度適"^中國國家標準（CNS ) 规格（210Χ29?公釐) " I 442 6 1 3 A8 B8 C8 D8 穴、申請專利枕圍 8 .如申請專利範圍第3項之方法，其中該函數冗餘 估計値之建立係利用監視在一特定熱電偶兩側之二相鄰熱 電偶的溫度信號。 9 _如申請專利範圍第1項之方法，其中該期望値之 預測係利用建立程序記錄而完成。 1 0 .如申請專利範圍第9項之方法，箅中該記錄之 建立係藉由倂在一狀態空間形式之適合的時間序列模型以 預朋下一取樣時間的變數。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之方法，其中該下一 取樣期間的變數狀態爲： X (k + 1) = x (k) +u (k) +w(k)，其中 u (k )爲要估計之未知輸入，w ( k )爲雜訊，x ( k:) 爲個別熱電偶偵測之溫度。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之方法，其中X ( k )和 w ( k )爲獨j/ |隨機且呈局斯分布。 1 3 .如申請專利範圍第1 1項之方法，其中u ( k )之 估計係利用多項式技術。 1 4 _如申請專利範圍第1 1項之方法，其中u u )之 估計係利用神經網路。 1 5 ·如申請專利範圍第1 1項之方法，其中u (1〇之 估計係利用模糊邏輯技術。 1 6 .如申請專利範圍第1 1項之方法，其中係利用 一有效化間完成該溫度讀數和冗餘估計値與期望値之比較 本紙張尺度適用中®國家榡準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ABCD 4426 1 3 々、申請專利範圍 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該有效 化_係由一個3 σ區界定。 1 8 .如申請專利範圍第1項之方法，其中係對一個 別熱電偶所屬各組熱電偶中每一個熱電偶進行熱電偶置信 訃算° 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項之方法，其中若一個 別熱電偶所屬各組熱電偶中之一個別熱電偶的熱電偶置信 爲零’即檢測到一個損壞的熱電偶。 2 0 . —種用於一動力產生渦輪機總成之熱電偶損壊 檢測系統，包括： 多個熱電偶，其係經定位以監視該渦輪機總成內之溫 度；以及 耦合到熱電偶之一台電腦； 其中熱電偶產生的溫度信號提供給電腦且在植入在電 腦內的演繹法中使用•以產生一熱電偶置信値，來指示熱 電偶運作或最熱電偶損壞》 2 1 .如申請專利範圍第2 0項之系統，其中該電腦 係從主電腦、微電腦和超級電腦中選取。 2 2 .如申請專利範圍第2 0項之系統，其中該演繹 法爲在 C ，C + + ，JAVA’ basic .Visual Basic ， MATLAB,Fortran選擇的語言中執行。 2 3 .如申請專利範圍第2 0項之系統，其中該演繹 法包括在動力產生渦輪機內檢测熱電偶損壞之方法，該方 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4426 1 3 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 法包括： 利用該熱電偶產生之溫度讀數建立冗餘估計値： 由各溫度讀數預測一期望値： 將該溫度讀數和冗餘估計値與該期望値比較； 將該冗餘估計値與期望値融合產生一融合熱電偶値； 以及 將該融合熱電偶値和溫度讀數比較，產生一熱電偶置 信。 2 4 .如申請專利範圍第2 3項之系統，其中該冗餘 估計値之建立係利用多個熱電偶之實體冗餘來監視同一溫 度。 2 5 .如申請專利範圍第2 3項之系統，其中該冗餘 估計値之建立係利用非冗餘熱電偶測量之函數冗餘來估計 溫度。 2 6 .如申請專利範圍第2 5項之系統，其中該函數 冗餘係表示爲X i = i ( y 1 .......... y : . 1，y i · 1，… ......y ,!)，其中y i ......... y η爲各熱電偶所布處x i测量 n個熱電偶之溫度測量値。 2 7 .如申請專利範圍第2 6項之系統，其中該函數 係以非線性回歸法來解。 2 8 .如申請專利範圍第2 6項之系統’其中該函數 係以神經網路來解° 2 9 .如申請專利範圍第2 6項之系統’其中該函數 係以神分析第一原理模型來解。 - ! [ --f- I k - i . i I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙ί艮尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） ABCD ^42613 々、申請專利範圍 3 0 .如申請專利範圍第2 5項之系統，其中該函數 冗餘估計値之建立係利用監視在一特定熱電偶兩側之二相 鄰熱電偶的溫度信號。 3 1 ·如申請專利範圍第2 3項之系統，其中該期望 値之預测係利用建立程序記錄而完成。 3 2 .如中請專利範圍第3 1項之系統，其中該記錄 之建立係藉由倂在一狀態空間形式之適合的時間序列模型 以預期下一取樣時間的變數。 3 3 .如申請專利範圍第3 2項之系統，其中該下-一 取樣期間的變數狀態爲： X (k + 1) = x (k) + u (k:)十 w(k)，其中 u (k )爲要估計之未知輪入，w ( k )爲雜訊，x ( k ) 爲個別熱電偶偵測之溫度。 3 4 .如申請專利範圍第3 3項之系統，其中X ( k )和 w ( k )爲獨立，隨機且呈高斯分布 3 5 .如申請專利範圍第3 3項之系統，其中u ( k )之 估計係利用多項式技術。 3 6 .如申請專利範圍第3 3項之系統，其中u ( k )之 估計係利用神經網路。 3 7 .如申請專利範圍第3 3項之系統，其中u(k)之 估計係利用模糊邏輯技術。 3 8 ·如申請專利範圍第2 3項之系統，其中係利用 一有效化閘完成該溫度讀數和冗餘估計値與期望値之比較 -24-=---- I—I - - - - * n t I , I— I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -1T 經濟部智慧財產局員工"費合作社印製 本紙張尺度適用中國阖家標準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） 4426 1 3 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 ΰ 3 9 .如申請專利範圍第2 3項之系統’其中該有效 化丨制係由一個3 σ區界定。 4 0 .如申請專利範圍第2 3項之系統 > 其中係對一 個別熱電偶所屬各組熱電偶中每一個熱電偶進行熱電偶置 信計算。 4 1 .如申請專利範圍第4 0項之系統，其中若一個 別熱電偶所屬各組熱電偶中之一個別熱電偶的熱電偶置信 爲零，即檢測到一個損壞的熱電偶。 ^—^1— —^Jl 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本筲) 訂 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐）