[发明专利]用于预测空气过滤器的剩余使用寿命的方法及系统

说明书

描述了一种用于预测空气过滤器布置的剩余使用寿命的方法。该方法包括以下步骤：提供多个预定参照退化曲线(Cj)；测量过滤器布置(25;29;31,33)的退化参数(x;△p)；通过将预定参照退化曲线(Cj)与由退化参数的测得值限定的实际退化曲线(CF)相比较来估计过滤器布置(25;29;31,33)的剩余使用寿命(RUL(Ti))。

技术领域

本公开内容涉及空气过滤器和过滤室。更具体而言，本文公开的实施例涉及用于燃气涡轮发动机的过滤器室，且涉及用于确定过滤器介质的剩余使用寿命的方法及系统。

背景技术

功率生成设备(诸如燃气涡轮发动机)使用大量吸入空气来支持燃烧过程。然而，携带有灰尘颗粒、盐和其他类型的污染物的不纯空气可经由腐蚀、侵蚀、结垢等而破坏压缩机叶片、涡轮叶片和轮叶、以及其他类型的功率站设备构件。此类构件的破坏或结垢可缩短寿命预期，且不利地影响整个燃气涡轮发动机的性能。

为了抵抗污染物对燃气涡轮效率的影响和减少对涡轮机构件的潜在破坏，过滤系统通常用于从吸入空气流除去颗粒物质。这些系统可特征为压缩机的上游侧上的过滤器介质，以便在其到达燃气涡轮发动机的压缩机和燃烧器之前捕集颗粒物质。尽管有效，但在较长操作周期期间，过滤器介质可变为颗粒物质饱和的，这随后阻碍或妨碍空气流，且在过滤器介质的上游侧和下游侧之间产生显著压力下降。因此，可能需要过滤器的定期清洁。

用于从饱和的过滤器介质除去颗粒物质的反向脉冲清洁系统是本领域中已知的。这些系统通常具有在过滤器下游且连接到空气供应源上的喷嘴。清洁空气由空气供应源提供至喷嘴。喷嘴生成压力声波，其生成振动，振动冲击过滤器筒的过滤器介质，从而引起灰尘落下。因此，排出的过滤器可清洁至一定程度，而不需要拆卸和替换。然而，在一些时间点，必须替换过滤器。此外，一些类型的过滤器介质不适合于反向脉冲清洁，且一旦颗粒物质饱和则必须简单地除去且由新过滤器替换。

在一些情况下，替换需要燃气涡轮发动机在相当长的时间间隔内停机。在任何情况下，过滤器布置的替换是将需要仔细计划的复杂维护操作。过滤器布置的剩余使用寿命的估计将极大地帮助适当计划此类维护介入。

过滤器布置在时间期间的性能且因此其剩余使用寿命取决于多个因素，它们并非所有都可测量或获知。例如，用于估计过滤器的剩余使用寿命的现有方法需要退化现象的准确模型和若干难以测量或未知的参数(诸如空气流率、环境数据等)。这些方法还难以适应变化的操作条件。额外的困难由过滤器持续时间的较大可变性引起，这取决于若干因素，诸如操作条件、存在于空气中的污染物、使用的过滤器筒的类型等。

因此，需要提供过滤器布置的剩余使用寿命的准确且有效的估计的方法。

发明内容

下文公开了一种新颖方法，其允许过滤器布置的剩余使用寿命的准确估计，且其克服或减轻了已知方法的一个或多个限制。

提供了用于预测空气过滤器布置的剩余使用寿命的方法，其中使用了多个预定参照退化曲线，根据基于轨迹的相似性预测程序或算法来确定过滤器布置的剩余使用寿命。

根据本文公开的实施例，该方法包括以下步骤：

提供多个参照退化曲线；

测量过滤器布置的退化参数；

通过将参照退化曲线与由退化参数的测得值限定的实际退化曲线相比较来估计过滤器布置的剩余使用寿命。

参照退化曲线是预定的，且可由现有过滤器布置上的数据获得。在一些实施例中，可起源于有限数目的实验地获得的曲线而生成参照退化曲线。具体而言，预定参照曲线可基于过滤器布置的退化的历史数据。