專(zhuān)利名稱：渦輪機(jī)運(yùn)行退化確定系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開(kāi)的主旨涉及渦輪機(jī)，并且特別地涉及基于經(jīng)驗(yàn)結(jié)果對(duì)渦輪機(jī)性能退化建 模。
背景技術(shù)：
所有渦輪機(jī)經(jīng)歷性能隨時(shí)間的損失。燃?xì)鉁u輪機(jī)性能退化可以分類(lèi)為可恢復(fù)或不 可恢復(fù)損失?？苫謴?fù)損失通常與壓縮機(jī)污垢關(guān)聯(lián)并且可以通過(guò)水洗或更徹底地通過(guò)打開(kāi)該 單元后機(jī)械清潔壓縮機(jī)葉片和翼部(vane)矯正。不可恢復(fù)損失是主要由于增加的渦輪機(jī) 和壓縮機(jī)空隙和表面光潔度和翼型輪廓的變化。因?yàn)樵摀p失由部件效率的降低引起，它不 能通過(guò)操作程序、外部維護(hù)或壓縮機(jī)清潔來(lái)恢復(fù)，而僅通過(guò)以推薦的檢查間隔更換受影響 的部件來(lái)恢復(fù)。將性能退化定量是困難的，因?yàn)殡y以獲得一致、有效的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。各種地點(diǎn)之間 的相互關(guān)系受例如運(yùn)行模式、空氣中污染物、濕度、燃料和NOx的稀釋劑注入水平等變量影 響。另一個(gè)問(wèn)題是測(cè)試儀器和程序大范圍變化且常常具有巨大容差。典型地，當(dāng)校正到保證情況時(shí)在運(yùn)行的前M，000小時(shí)(熱氣路徑檢查的正常推薦 間隔)期間的性能退化是從性能測(cè)試測(cè)量的2%至6%。這假設(shè)退化部件沒(méi)有更換。如果 已更換，預(yù)期的性能退化是至1. 5%。最近的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)指出頻繁的離線水洗不僅在減少 可恢復(fù)損失上有效，還減少不可恢復(fù)損失的比率。一旦燃?xì)鉁u輪機(jī)被安裝，通常進(jìn)行性能測(cè)試以確定發(fā)電設(shè)備性能。功率、燃料、耗 熱量和足夠的支持?jǐn)?shù)據(jù)可記錄以能夠作為測(cè)試的性能信息。發(fā)電機(jī)設(shè)施的設(shè)備供應(yīng)商典型地向客戶提供性能保證。如果燃?xì)鉁u輪機(jī)或聯(lián)合循 環(huán)設(shè)備性能低于合同值，供應(yīng)商可能必須向客戶支付違約金。如果性能優(yōu)于保證值，那么供 應(yīng)商可收到讓利。任何理性的行為人將嘗試最大化收益同時(shí)維持客戶滿意。當(dāng)前，存在若干可用的工具，例如軟件工具等，其可以計(jì)算燃?xì)鉁u輪機(jī)的熱性能。 這些工具受限于將觀察的傳感器數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)的基于物理學(xué)的模型進(jìn)行“數(shù)據(jù)匹配”，并且沒(méi) 有確定統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的性能退化。在能源工業(yè)中使用的計(jì)算發(fā)電機(jī)多有效地使用熱能的測(cè) 量在本文中將稱為“熱耗率(heat rate)”。熱耗率可表達(dá)為產(chǎn)生一千瓦時(shí)能量需要的熱的 BTU數(shù)量。發(fā)電設(shè)施的操作員可以合理地準(zhǔn)確估計(jì)給定數(shù)量的任何類(lèi)型燃料的熱能，從而當(dāng) 其與由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的實(shí)際能量比較時(shí)，所得的數(shù)字表明發(fā)電機(jī)多有效地將該燃料轉(zhuǎn)換為電 能。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，公開(kāi)用于創(chuàng)建至少一個(gè)渦輪機(jī)的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)模型的系統(tǒng)。 該方面的系統(tǒng)包括存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)的運(yùn)行特性的數(shù)據(jù)庫(kù)和耦合于該數(shù)據(jù)庫(kù)的處理 模塊，其接收來(lái)自該數(shù)據(jù)庫(kù)的信息并且創(chuàng)建財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)確定。該處理模塊包括接收性能數(shù)據(jù) 并且由此創(chuàng)建模型的性能退化建模器(performance degradation modeler)和耦合于該性能建模器的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算器，其基于從該性能建模器接收的模型確定承受合同的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，公開(kāi)用于創(chuàng)建渦輪機(jī)的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方 法。該方法包括在風(fēng)險(xiǎn)分析器模塊接收性能相關(guān)財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)；比較該性能相關(guān)財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)與渦 輪機(jī)的熱耗率模型；并且從該比較確定財(cái)務(wù)損失的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)本發(fā)明的再另一個(gè)方面，公開(kāi)包括一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)還包括 耦合于該一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)其中之一的至少一個(gè)傳感器和存儲(chǔ)從該至少一個(gè)傳感器接收 的一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)的運(yùn)行特性的數(shù)據(jù)庫(kù)。該系統(tǒng)還包括耦合于該數(shù)據(jù)庫(kù)的處理模塊，其 從該數(shù)據(jù)庫(kù)接收信息并且創(chuàng)建財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)確定。該處理模塊包括接收性能數(shù)據(jù)并且由此創(chuàng)建 模型的性能退化建模器和耦合于該性能建模器的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算器，其基于從該性能建模器 接收的模型確定承受合同的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。這些和其他優(yōu)勢(shì)和特征將從下列與附圖結(jié)合來(lái)看的說(shuō)明變得更明顯。


認(rèn)作本發(fā)明的主旨具體地指出并且在說(shuō)明書(shū)總結(jié)的權(quán)利要求中清楚地要求權(quán)利。 本發(fā)明的前述和其他特征和優(yōu)勢(shì)通過(guò)下面與附圖結(jié)合來(lái)看的詳細(xì)說(shuō)明是明顯的，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流示意圖；圖2示出本發(fā)明的實(shí)施例可植入其上的計(jì)算系統(tǒng)；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法；以及圖4是在圖1中示出的系統(tǒng)的更詳細(xì)的數(shù)據(jù)流示意圖。通過(guò)參照附圖的示例，詳細(xì)的說(shuō)明解釋本發(fā)明的實(shí)施例連同優(yōu)勢(shì)和特征。
具體實(shí)施例方式本文公開(kāi)的實(shí)施例可通過(guò)概率模型預(yù)測(cè)性能退化(熱耗率)。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例 可能夠基于觀察和計(jì)算的熱耗率退化確定對(duì)供應(yīng)商的財(cái)務(wù)影響(從合同服務(wù)獎(jiǎng)金/違約金 計(jì)算方面)。另外，實(shí)施例可自動(dòng)檢測(cè)和診斷性能異常到預(yù)先規(guī)定的檢測(cè)概率。圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)50的數(shù)據(jù)流示意圖。該系統(tǒng)50可包括一個(gè)或多 個(gè)渦輪機(jī)系統(tǒng)60。該渦輪機(jī)60可是任何類(lèi)型的渦輪機(jī)。在一個(gè)實(shí)施例中，該渦輪機(jī)60可 以是燃?xì)鉁u輪機(jī)。在渦輪機(jī)系統(tǒng)60是燃?xì)鉁u輪機(jī)的情況下，渦輪機(jī)系統(tǒng)60可包括抽入和壓縮空氣 的壓縮機(jī)52 ；增加燃料以加熱壓縮空氣的燃燒室54(或燃燒器)；和從熱空氣流提取功率 的渦輪機(jī)56。燃?xì)鉁u輪機(jī)是采用連續(xù)燃燒過(guò)程的內(nèi)燃(IC)機(jī)。系統(tǒng)50還可包括耦合于渦輪機(jī)60的傳感器62。該傳感器62從渦輪機(jī)60接收信 息，并且基于該信息，系統(tǒng)50可確定渦輪機(jī)60的熱耗率。傳感器62耦合于性能分析器64。在一個(gè)實(shí)施例中，分析器64接收來(lái)自傳感器62 的信息和來(lái)自附加信息源(沒(méi)有示出)的附加信息66以產(chǎn)生異常檢測(cè)68或財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告 70中的一個(gè)或兩個(gè)。該附加信息66可包括但不限于一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)系統(tǒng)60的歷史性能 數(shù)據(jù)。性能分析器64可采用硬件、軟件或其的一些組合(固件)實(shí)現(xiàn)。分析器64接收來(lái)自傳感器62的信息和附加信息66。作為中間步驟，評(píng)估器可基于歷史性能和熱耗率退化 預(yù)測(cè)產(chǎn)生過(guò)濾數(shù)據(jù)。分析器64還可包括用于基于例如合同中的財(cái)務(wù)條款確定財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)計(jì) 算的機(jī)制。參照?qǐng)D2，示出有用于實(shí)現(xiàn)本文的講授的處理系統(tǒng)100的實(shí)施例。該處理系統(tǒng)100 可包括評(píng)估器64(圖1)。在該實(shí)施例中，該系統(tǒng)100具有一個(gè)或多個(gè)中央處理單元(處理 器)101a、101b、101c等(共同或一般稱為處理器101)。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)處理器101 可包括精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)(RISC)微處理器。處理器101通過(guò)系統(tǒng)總線113耦合于系統(tǒng)存 儲(chǔ)器114和各種其他部件。只讀存儲(chǔ)器(ROM) 102耦合于該系統(tǒng)總線113并且可包括基本 輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)，其控制系統(tǒng)100的某些基本功能。圖2進(jìn)一步描繪耦合于系統(tǒng)總線113的輸入/輸出(I/O)適配器107和網(wǎng)絡(luò)適配 器106。I/O適配器107可是小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(SCSI)適配器，其與硬盤(pán)103和/或磁 帶存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器(tape StOragedrive)105或任何其他相似部件通信。I/O適配器107、硬盤(pán) 103和磁帶存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器105在本文中共同稱為大容量存儲(chǔ)器104。網(wǎng)絡(luò)適配器106將總線 113與外部網(wǎng)絡(luò)116互連，使數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100能夠與其他這樣的系統(tǒng)通信。屏幕(例如， 顯示監(jiān)視器)115通過(guò)顯示適配器112連接到系統(tǒng)總線113，顯示適配器112可包括圖形適 配器以提高圖形密集應(yīng)用程序的性能和視頻控制器。在一個(gè)實(shí)施例中，適配器107、106和 112可連接到一個(gè)或多個(gè)I/O總線，其通過(guò)中間總線橋(沒(méi)有示出)連接到系統(tǒng)總線113。 用于連接例如硬盤(pán)控制器、網(wǎng)絡(luò)適配器和圖形適配器等外圍裝置的適合的I/O總線典型地 包括通用協(xié)議，例如外圍部件接口(PCI)。另外的輸入/輸出裝置示為通過(guò)用戶界面適配器 108和顯示適配器112連接到系統(tǒng)總線113。鍵盤(pán)109、鼠標(biāo)110和揚(yáng)聲器111都通過(guò)用戶 界面適配器108互連到總線113，該用戶界面適配器108可包括例如將多個(gè)裝置適配器集成 進(jìn)入單個(gè)集成電路的超級(jí)I/O芯片。從而，如在圖2中配置的，系統(tǒng)100包括采用處理器101形式的處理部件、包括系 統(tǒng)存儲(chǔ)器114和大容量存儲(chǔ)器104的存儲(chǔ)部件、例如鍵盤(pán)109和鼠標(biāo)110等輸入裝置和包 括揚(yáng)聲器111和顯示器115的輸出部件。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)存儲(chǔ)器114和大容量存儲(chǔ) 器104的一部分共同存儲(chǔ)操作系統(tǒng)以協(xié)調(diào)在圖2中示出的各種部件的功能。將意識(shí)到系統(tǒng)100可以是任何適合的計(jì)算機(jī)或計(jì)算平臺(tái)，并且可包括終端、無(wú)線 裝置、信息設(shè)備、裝置、工作站、小型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)或其他計(jì)算 裝置。將理解系統(tǒng)100可包括通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)鏈接在一起的多個(gè)計(jì)算裝置。例如，在兩個(gè)系 統(tǒng)之間可存在有客戶端服務(wù)器關(guān)系并且處理可在這兩者之間分?jǐn)?。系統(tǒng)100可在任何已知的或以后開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng)上運(yùn)行。系統(tǒng)100還包括用于在 網(wǎng)絡(luò)116上通信的網(wǎng)絡(luò)接口 106。該網(wǎng)絡(luò)116可以是局域網(wǎng)(LAN)、城域網(wǎng)(MAN)或廣域網(wǎng) (WAN)，例如互聯(lián)網(wǎng)或萬(wàn)維網(wǎng)。系統(tǒng)100的用戶可以通過(guò)任何適合的網(wǎng)絡(luò)接口 116連接而連接到網(wǎng)絡(luò)，這些連接 例如標(biāo)準(zhǔn)電話線、數(shù)字用戶線、LAN或WAN鏈路(例如，T1、T3)、寬帶連接(幀中繼、ATM)和 無(wú)線連接(例如，802. 11 (a),802. 11(b),802. 11(g))等。如本文公開(kāi)的，系統(tǒng)100可包括存儲(chǔ)在機(jī)器可讀介質(zhì)(例如，硬盤(pán)104)上的機(jī)器 可讀指令以執(zhí)行本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)方法。如本文論述的，指令可稱為“軟件” 120。該 軟件120可使用如本領(lǐng)域內(nèi)已知的軟件開(kāi)發(fā)工具產(chǎn)生。該軟件120可包括用于提供如本領(lǐng)域內(nèi)已知的用戶交互能力的各種工具和特征。在一些實(shí)施例中，軟件120提供為另一個(gè)程序的疊加(overlay)。例如，軟件120 可提供為應(yīng)用程序(或操作系統(tǒng))的“插件(add-in)”。注意術(shù)語(yǔ)“插件”一般指如本領(lǐng)域 內(nèi)已知的補(bǔ)充程序代碼。在這樣的實(shí)施例中，軟件120可代替與它一起合作的應(yīng)用程序或 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或?qū)ο?。圖3示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方法的高級(jí)流程圖。該方法在框302開(kāi)始，其中接收 關(guān)于一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)的歷史數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)例如可包括一般性能數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中， 該一般性能數(shù)據(jù)可采用5分鐘時(shí)間間隔存儲(chǔ)并且包括標(biāo)簽132(包括原始和計(jì)算的數(shù)據(jù))。 該數(shù)據(jù)可從例如傳感器或存儲(chǔ)從傳感器接收的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)接收。該方法可包括可選數(shù)據(jù)驗(yàn)證框304。數(shù)據(jù)驗(yàn)證可包括確定接收的數(shù)據(jù)是連續(xù)的時(shí) 間段的數(shù)據(jù)。當(dāng)前，其他的數(shù)據(jù)驗(yàn)證也可基于環(huán)境執(zhí)行。在框306，渦輪機(jī)性能模型從接收的數(shù)據(jù)創(chuàng)建。在一個(gè)實(shí)施例中，渦輪機(jī)性能從接 收的信息計(jì)算一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)隨時(shí)間的熱耗率。創(chuàng)建該性能模型的方式在本領(lǐng)域內(nèi)可是 已知的。這可包括接收的各種值的熱力學(xué)分析。在一個(gè)實(shí)施例中，原始熱耗率數(shù)據(jù)可在框 306創(chuàng)建。在一個(gè)實(shí)施例中，原始熱數(shù)據(jù)可被利用以形成熱耗率與時(shí)間關(guān)系的曲線圖。當(dāng) 然，運(yùn)行或清洗期間的時(shí)間可導(dǎo)致曲線圖不連續(xù)。為此，在一個(gè)實(shí)施例中曲線圖(或代表它 們的數(shù)據(jù))可斷開(kāi)成這樣的不連續(xù)之間的時(shí)間段。模型數(shù)據(jù)然后可在數(shù)據(jù)過(guò)濾框308過(guò)濾。數(shù)據(jù)過(guò)濾(data filtering)可包括數(shù)據(jù) 平滑(data smoothing)或運(yùn)行模式過(guò)濾(operation modefiltration)中的一個(gè)或兩個(gè)。 在一個(gè)實(shí)施例中，在框308數(shù)據(jù)被過(guò)濾以將噪聲從關(guān)注的信號(hào)中分離。數(shù)據(jù)過(guò)濾可利用專(zhuān) 家規(guī)則、中值濾波器(median filter)、非線性最小二乘方濾波器、指數(shù)平滑或任何其他過(guò) 濾技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)過(guò)濾包括基于例如穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)過(guò)濾等運(yùn)算 的過(guò)濾。在框310，過(guò)濾的數(shù)據(jù)然后可校正、規(guī)格化或進(jìn)行兩者。數(shù)據(jù)規(guī)格化可減少由于環(huán) 境/運(yùn)行變化引起的變化。另外，可利用某些基于物理學(xué)的校正以將數(shù)據(jù)規(guī)格化。另外，可 利用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)規(guī)格化方法(統(tǒng)計(jì)方法)。在框312，過(guò)濾和校正和/或規(guī)格化的數(shù)據(jù)然后受到一個(gè)或多個(gè)后處理步驟。這些 步驟可包括但不限于對(duì)數(shù)據(jù)繪圖、檢測(cè)數(shù)據(jù)的變化、性能退化建模和模型更新和異常檢測(cè)。 如下文論述的，模型的創(chuàng)建可包括基于貝葉斯更新技術(shù)或像卡爾曼濾波器、加權(quán)最小二乘 方濾波器等的其他模型更新技術(shù)的模型的變化。圖4示出圖3中描述的方法中的一些或所有可在其上實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)400。圖4的下 列論述還包括上文關(guān)于圖3的框310描述的后處理的更詳細(xì)的說(shuō)明。系統(tǒng)400可包括數(shù)據(jù)庫(kù)401和處理模塊402。該處理模塊402接收來(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)401 的數(shù)據(jù)并且創(chuàng)建輸出404。來(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)402的數(shù)據(jù)可例如是從耦合于燃?xì)鉁u輪機(jī)的一個(gè)或 多個(gè)傳感器403接收的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可包括可在渦輪機(jī)運(yùn)行期間觀察到的任何類(lèi)型的數(shù) 據(jù)，其包括但不限于輸入燃料量、輸出功率、溫度、循環(huán)信息、維修或檢查信息、地點(diǎn)大氣情 況或任何其他信息。輸出404可以是任何類(lèi)型的輸出。在一個(gè)實(shí)施例中，輸出404可是報(bào)告、推薦或信 息窗條目(dashboard entry)。當(dāng)然，輸出404可以是任何類(lèi)型的輸出并且可以提供給用戶6或另一個(gè)處理裝置。另外，在一些情況下輸出404可存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)401中。從數(shù)據(jù)庫(kù)401接收的數(shù)據(jù)可可選地由數(shù)據(jù)驗(yàn)證器406驗(yàn)證。數(shù)據(jù)驗(yàn)證可包括確定 接收的數(shù)據(jù)是連續(xù)的時(shí)間段的數(shù)據(jù)。當(dāng)前，其他的數(shù)據(jù)驗(yàn)證也可基于環(huán)境執(zhí)行。驗(yàn)證(或未驗(yàn)證)數(shù)據(jù)傳遞給建模模塊408。該建模模塊408可執(zhí)行一個(gè)或多個(gè) 熱力學(xué)計(jì)算以創(chuàng)建渦輪機(jī)的運(yùn)行模型。在一個(gè)實(shí)施例中，該建模模塊可創(chuàng)建渦輪機(jī)熱耗率 隨時(shí)間的表示。在一個(gè)實(shí)施例中，模型可表示為曲線圖。將理解在一個(gè)實(shí)施例中來(lái)自多個(gè) 渦輪機(jī)的數(shù)據(jù)可一起被建模以創(chuàng)建特定種類(lèi)或類(lèi)型渦輪機(jī)的模型。系統(tǒng)400還可包括耦合于建模模塊408的數(shù)據(jù)過(guò)濾模塊410。該數(shù)據(jù)過(guò)濾模塊410 減少它從建模模塊408接收的模型(該模型從若干運(yùn)行裝置或渦輪機(jī)創(chuàng)建)中的變化。該 數(shù)據(jù)過(guò)濾模塊410可應(yīng)用專(zhuān)家規(guī)則、中值濾波器、非線性二乘方濾波器、指數(shù)平滑濾波器或 其他濾波器。不管應(yīng)用的濾波器如何，該數(shù)據(jù)過(guò)濾模塊410創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)參數(shù)的 過(guò)濾的時(shí)間序列。例如，410可創(chuàng)建特定渦輪機(jī)或特定種類(lèi)渦輪機(jī)的熱耗率的過(guò)濾的時(shí)間序 列表示。系統(tǒng)400還可包括耦合于數(shù)據(jù)過(guò)濾模塊410的數(shù)據(jù)校正和規(guī)格化模塊412。校正 和規(guī)格化將在本文中共同稱為規(guī)格化并且將指應(yīng)用因數(shù)使得渦輪機(jī)不管尺寸或位置都可 在相同的相對(duì)尺度上被建模。系統(tǒng)400還可包括后處理模塊414。該后處理模塊414接收來(lái)自數(shù)據(jù)校正和規(guī)格 化模塊412的規(guī)格化數(shù)據(jù)并且創(chuàng)建輸出404。該后處理模塊414可包括一個(gè)或多個(gè)子模塊。 這些模塊中的一些或所有在一個(gè)實(shí)施例中可根據(jù)配置一起工作。在一個(gè)實(shí)施例中，后處理模塊414包括性能建模器416。在下文描述的特定實(shí)施例 中，該性能建模器是性能退化建模器。一般來(lái)說(shuō)，該性能退化建模器416基于可預(yù)測(cè)隨時(shí)間 的性能退化的接收的模型來(lái)創(chuàng)建預(yù)測(cè)模型。在一個(gè)實(shí)施例中，基于接收的模型，該性能退化 建模器可能夠創(chuàng)建描述參數(shù)對(duì)時(shí)間的關(guān)系的函數(shù)。例如，該性能退化建模器416可應(yīng)用下 列規(guī)則f (HR_Deg) = Φ [ (HR- μ )/σ ]其中μ = c+a 氺 Hours+b 氺 CPR在上文的方程中，f(hr)是熱耗率退化的正態(tài)分布，μ是平均值，σ是標(biāo)準(zhǔn)偏差， a、b和c是可更新的標(biāo)度變量，Hr_Deg是熱耗率退化，Hours是從上次清洗或維護(hù)的點(diǎn)燃小 時(shí)數(shù)，并且CPR是壓縮比。Hours變量在μ的上文的方程中需要而其他變量可能或可能不 是可用的。從上文的模型，可創(chuàng)建許多不同的有用信息塊。例如，可確定清洗對(duì)熱耗率的影 響。另外，在模型中改變渦輪機(jī)清洗的時(shí)間可允許觀察到運(yùn)行效果。將理解然而當(dāng)渦輪機(jī)老化或退化概況改變時(shí)由性能退化建模器416創(chuàng)建的模型 有時(shí)可變得不正確。因此，性能退化建模器416可包括用于基于新的觀察更新退化模型參 數(shù)的貝葉斯模型更新算法。更新的性能退化模型用于預(yù)測(cè)性能退化。模型更新技術(shù)不限于 貝葉斯，并且像卡爾曼濾波器、加權(quán)最小二乘方濾波器等的其他技術(shù)可以使用。后處理模塊 414可包括制圖模塊418，其可在相同的顯示器上示出一個(gè)或多個(gè)性能模型。這可給出性能 已經(jīng)改變的直觀證據(jù)。
另外，后處理模塊414還可包括變化檢測(cè)器420。該變化檢測(cè)器420可應(yīng)用變化 檢測(cè)算法以檢測(cè)在運(yùn)行和性能參數(shù)上的統(tǒng)計(jì)上顯著的變化。這些變化可由于例如水洗、硬 件故障、維護(hù)、傳感器校準(zhǔn)問(wèn)題、軟件配置問(wèn)題、數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題、循環(huán)甲板配置(cycle deck configuration)問(wèn)題(錯(cuò)誤控制曲線、錯(cuò)誤循環(huán)甲板模型等)真實(shí)運(yùn)行問(wèn)題引起。為此，該 變化檢測(cè)器420的變化檢測(cè)算法可采用控制圖方法、2樣本t測(cè)試、似然比測(cè)試、霍特林T2 二乘方測(cè)試或任何其他適當(dāng)?shù)臏y(cè)試或多個(gè)方法的融合。在一個(gè)實(shí)施例中，變化檢測(cè)器420可確定變化已經(jīng)發(fā)生并且使異常檢測(cè)器422分 析模型和變化。在一個(gè)實(shí)施例中，基于變化和模型，該異常檢測(cè)器可創(chuàng)建問(wèn)題或積極建議中 的一個(gè)或可能原因的輸出。為此，該異常檢測(cè)器422可應(yīng)用專(zhuān)家規(guī)則、模糊推理、特征提取、 AI方法、經(jīng)驗(yàn)方法或其他計(jì)算機(jī)推理技術(shù)。例如，原因不明的(檢測(cè)到的變化)背壓升高可 指示擴(kuò)散器需要檢查。對(duì)于具有性能保證的地點(diǎn)計(jì)算財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算器似4可利用由性能建 模器416創(chuàng)建的模型。模型可允許供應(yīng)商理解何時(shí)可能或可能不滿足保證。例如，因?yàn)槟?型已經(jīng)創(chuàng)建，用戶可改變清洗數(shù)或清洗時(shí)機(jī)。這將進(jìn)而創(chuàng)建可與財(cái)務(wù)考慮比較的輸出效率 圖。通過(guò)試錯(cuò)法或自適應(yīng)推理，財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算器可確定哪個(gè)清洗時(shí)間表是有利的。將理解 財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算器4M可包括存儲(chǔ)的來(lái)自供應(yīng)商和客戶之間的一個(gè)或多個(gè)合同的財(cái)務(wù)考慮， 或具有權(quán)限對(duì)其進(jìn)行訪問(wèn)。這可進(jìn)一步允許供應(yīng)商例如調(diào)節(jié)何時(shí)進(jìn)行清洗以可能提高利潤(rùn) 或?qū)崿F(xiàn)其他理想的目標(biāo)。在一個(gè)實(shí)施例中，財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算器4M讀入關(guān)系到燃?xì)鉁u輪機(jī)的當(dāng)前和將來(lái)退化 的性能的變量，以及合同條款和當(dāng)預(yù)定維護(hù)活動(dòng)執(zhí)行時(shí)關(guān)系到燃?xì)鉁u輪機(jī)中的性能改進(jìn)的 情況與歷史數(shù)據(jù)(維護(hù)有效因數(shù))。該計(jì)算器4M可執(zhí)行蒙特卡羅模擬(其按時(shí)間模擬多 個(gè)性能退化情況)并且估計(jì)超過(guò)關(guān)于性能的預(yù)定上限和下限的可能性。該模擬還可考慮由 于測(cè)量誤差、校準(zhǔn)誤差和其中性能變化對(duì)財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)沒(méi)有影響的“死帶”引起的變化。這些可 能性用于估計(jì)將應(yīng)用于該渦輪機(jī)的財(cái)務(wù)獎(jiǎng)金或違約賠償金。在與給定合同關(guān)聯(lián)的多個(gè)渦輪 機(jī)以及關(guān)系到單個(gè)客戶的多個(gè)合同的情況下，該風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算器4M可執(zhí)行全組合模擬(full portfolio simulation)，其包括多個(gè)單元之間的潛在相互關(guān)系。該風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算器似4可允許 用戶執(zhí)行“若...則”情景，其中用戶規(guī)定用于執(zhí)行維護(hù)活動(dòng)(例如水洗)的時(shí)間并且產(chǎn)生 每個(gè)情況的財(cái)務(wù)影響。該風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算器還可允許用戶改進(jìn)這些維護(hù)活動(dòng)的時(shí)機(jī)以提高收益、 減少違約損失、減少關(guān)聯(lián)設(shè)備停機(jī)時(shí)間或上述的一些組合(多目標(biāo)改進(jìn))。對(duì)于選擇的情 況，該計(jì)算器似4還可使用閉合式技術(shù)方案計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)并且消除運(yùn)行蒙特卡羅模擬的需要。 這通過(guò)使用應(yīng)用于基于性能的極限狀態(tài)的FORM和SORM算法(一階和二階可靠性方法)實(shí) 現(xiàn)。該計(jì)算器4M還可用于基于風(fēng)險(xiǎn)的合同定價(jià)以及在改進(jìn)像在線和離線水洗的維護(hù)活動(dòng) 的性質(zhì)和時(shí)機(jī)中使用。在一些實(shí)例中，創(chuàng)建的模型可能不匹配新接收的數(shù)據(jù)。為此，當(dāng)新數(shù)據(jù)接收時(shí)模型 可基于貝葉斯更新等更新。盡管本發(fā)明已經(jīng)連同僅有限數(shù)量的實(shí)施例詳細(xì)描述，應(yīng)該容易理解本發(fā)明不限于 這樣的公開(kāi)的實(shí)施例。相反，本發(fā)明可以修改以包含任意數(shù)量在此之前沒(méi)有描述的變化、改 動(dòng)、替代或等同設(shè)置，但是其與本發(fā)明的精神和范圍相當(dāng)。另外，盡管已經(jīng)描述本發(fā)明的各 種實(shí)施例，要理解本發(fā)明的方面可僅包括描述的實(shí)施例中的一些。因此，本發(fā)明將不被視為8被之前的說(shuō)明限制，而僅由附上的權(quán)利要求的范圍限制。部件列表50系統(tǒng)52壓縮機(jī)54燃燒室56渦輪機(jī)60渦輪機(jī)系統(tǒng)62傳感器64分析器66附加信息68異常檢測(cè)70風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告100處理系統(tǒng)101系統(tǒng)處理器102存儲(chǔ)器(ROM)103硬盤(pán)104大容量存儲(chǔ)器105存儲(chǔ)裝置106網(wǎng)絡(luò)適配器107輸入/輸出適配器108接口適配器109鍵盤(pán)110鼠標(biāo)111揚(yáng)聲器112顯示適配器113系統(tǒng)總線114系統(tǒng)存儲(chǔ)器115顯示監(jiān)視器116外部網(wǎng)絡(luò)120軟件132標(biāo)簽400系統(tǒng)401數(shù)據(jù)庫(kù)402處理模塊403傳感器404輸出406數(shù)據(jù)驗(yàn)證器408建模模塊410過(guò)濾模塊412規(guī)格化模塊414后處理模塊416性能退化建模器418制圖模塊420變化檢測(cè)器422異常檢測(cè)器424風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算器
權(quán)利要求
1.一種用于創(chuàng)建至少一個(gè)渦輪機(jī)(60)的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)模型的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)的運(yùn)行特性的數(shù)據(jù)庫(kù)G01)；耦合于所述數(shù)據(jù)庫(kù)的處理模塊002)，其接收來(lái)自所述數(shù)據(jù)庫(kù)的信息并且創(chuàng)建財(cái)務(wù)風(fēng) 險(xiǎn)確定(70)，所述處理模塊包括接收性能數(shù)據(jù)并且由此創(chuàng)建模型的性能退化建模器G16)； 以及耦合于所述性能建模器的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算器GM)，其基于從所述性能建模器接收的所 述模型確定承受合同的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理模塊進(jìn)一步包括將從所述數(shù)據(jù)庫(kù)接收的信息轉(zhuǎn)換為參數(shù)隨時(shí)間的表示的建模模塊(408)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述參數(shù)是熱耗率。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述處理模塊進(jìn)一步包括過(guò)濾由所述建模模塊創(chuàng)建的所述表示以創(chuàng)建過(guò)濾的表示的過(guò)濾模塊(410)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述過(guò)濾模塊應(yīng)用運(yùn)行模式濾波器或數(shù)據(jù)平滑濾波 器或兩者。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述處理模塊進(jìn)一步包括耦合于所述過(guò)濾模塊的規(guī)格化模塊G12)，其基于基于物理學(xué)的校正將過(guò)濾的表示規(guī) 格化，所述輸出是所述性能數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述參數(shù)是熱耗率和功率輸出。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括基于性能參數(shù)的變化確定所述渦輪機(jī)的一個(gè)或多個(gè)可能的運(yùn)行異常的異常檢測(cè)器 (422)。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述模型不匹配一個(gè)或多個(gè)時(shí)間段時(shí)所述性能退化建模器應(yīng)用更新算法。
全文摘要
一種用于創(chuàng)建至少一個(gè)渦輪機(jī)(60)的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)模型的系統(tǒng)，其包括存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)的運(yùn)行特性的數(shù)據(jù)庫(kù)(401)和耦合于所該數(shù)據(jù)庫(kù)的處理模塊(402)，其接收來(lái)自該數(shù)據(jù)庫(kù)的信息并且創(chuàng)建財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)確定。該處理模塊包括接收性能數(shù)據(jù)并且由此創(chuàng)建模型的性能退化建模器(416)和耦合于該性能建模器的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算器(424)，其基于從該性能建模器接收的該模型確定承受合同的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)F01D25/00GK102054218SQ20101053848
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者A·K·潘迪, S·K·薩斯特里, S·M·霍伊特, S·南達(dá), S·維塔爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司