[go: up one dir, main page]

DE60305601T2 - Verfahren zur zeitlichen Fehlerisolation und Identifizierung - Google Patents

Verfahren zur zeitlichen Fehlerisolation und Identifizierung Download PDF

Info

Publication number
DE60305601T2
DE60305601T2 DE60305601T DE60305601T DE60305601T2 DE 60305601 T2 DE60305601 T2 DE 60305601T2 DE 60305601 T DE60305601 T DE 60305601T DE 60305601 T DE60305601 T DE 60305601T DE 60305601 T2 DE60305601 T2 DE 60305601T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
defect
event
parameter measurements
vectors
error
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60305601T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60305601D1 (de
Inventor
Allan J. Volponi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RTX Corp
Original Assignee
United Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by United Technologies Corp filed Critical United Technologies Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE60305601D1 publication Critical patent/DE60305601D1/de
Publication of DE60305601T2 publication Critical patent/DE60305601T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0259Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the response to fault detection
    • G05B23/0275Fault isolation and identification, e.g. classify fault; estimate cause or root of failure

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Isolieren und Identifizieren zeitlicher Defektereignisse. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Durchführen einer Einzeldefektisolierung und -detektierung in Triebwerksystemen, und, falls begründet, Doppeldefektisolierung und -detektierung.
  • Das Ziel einer Gasturbinenleistungsdiagnose ist es, präzise die Änderungen der Triebwerksmodulleistung, Triebwerkssystemfehlfunktionen und Instrumentierungsprobleme aus der Erkenntnis von Messparametern zu isolieren, die entlang dem Gasweg der Maschine genommen wurden, zu detektieren und zu bewerten. Unterscheidbare Verschiebungen der Triebwerksdrehzahlen, -temperaturen, -drücke, -brennstoffströme, etc. liefern die erforderliche Information zum Bestimmen der zugrundeliegenden Verschiebung des Triebwerkbetriebs von einem angenommenen Referenzustand (Nominalzustand).
  • Die genannten Triebwerksleistungsänderungen können sich selbst in einer aus zwei Kategorien manifestieren: a) allmähliche (langfristige) Verschlechterung oder b) schnelle (kurzfristige) Verschlechterung.
  • Es gibt verschiedene Techniken zum Detektieren des Beginns von kurzfristigen, Einzeldefektzuständen in einer Reihe von Parametermessungen. Solche kurzfristigen Anomalien sind normalerweise während Perioden von relativem Gleichgewicht, während denen langfristige Verschlechterung von Triebwerks- oder Modulkomponenten eine allmähliche Verschlechterung zeigt, positioniert. Außerdem sind in seltenen Fällen solche kurzfristigen Anomalien das Ergebnis von Doppeldefektzuständen, welche das annähernd gleichzeitige Fehlfunktionieren von zwei Bauteilen beinhalten. Um den Grund eines Einzel- oder Doppeldefektzustands genau zu identifizieren, wird ein Verfahren benötigt, mit dem vor, während und nach einem Defektzustand aufgezeichnete Messdaten hinsichtlich ihrer Art zur Verwendung bei der nachfolgenden Defektidentifikation korrekt identifiziert werden. Außerdem wird eine Methode benötigt, mit der solche Messdaten analysiert werden können, um eine korrekte Identifizierung der zugrundeliegenden Defektzustände zu leisten.
  • Folglich ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Isolieren und Identifizieren zeitlicher Defektereignisse bereitzustellen.
  • EP-A-1 114 991 beschreibt ein Verfahren zum Abschätzen von Triebwerksdefekten einschließlich der Schritte des Erhaltens gemessener Triebwerksgrößen bei einem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand und dann Erzeugen eines geschätzten Defektvektors basierend auf den gemessenen Triebwerksgrößen.
  • US-A-5,566,092 beschreibt ein Maschinendefektdiagnosesystem unter Verwendung eines Detektdiagnosenetzwerks (FDN – Fault Diagnostic Network) basierend auf einer modifizierten neuronalen ARTMAP Netzwerkarchitektur. Ein Hypothese- und Testprozedere, welches auf Fuzzy-Logik und physikalischen Tragmodellen beruht, ist als mit dem FDN operierend beschrieben zum Detektieren von Defekten, die durch das FDN nicht erkannt werden können, und zum Analysieren kompletter Maschinenzustände.
  • "Generations of optical and suboptimal strategies for multiple-fault isolation" von D.B. Grunberg et.al. aus 1990: Systems readiness technology conference, New York, IEEE, VS Vol. Conf. 23, 03. November 1987, Seiten 125–131, beschreibt eine Mehrfach-Detekt-Ausbreitungslogik, welche die Erkenntnis inkorporiert, dass Gruppen von Defekten identisch einem einzigen Defekt aussehen können, wenn nicht alle Tests verwendet wurden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Identifizieren eines Defektereignisses in Triebwerkssystemen bereitgestellt, welches die folgenden Schritte aufweist: Empfangen einer Mehrzahl von Parametermessungen, Durchführen einer Einzeldefektisolierung zum Etablieren von einer der Mehrzahl von Parametermessungen als ein Ereignisbeginn, einer der Mehrzahl von Parametermessungen als eine Ereigniserfassung und eine der Parametermessungen als ein Ereignisende, wobei eine Latenzperiode von dem Ereignisbeginn zu dem Ereignisdetektieren geht und eine Blackout-Periode von dem Ereignisbeginn bis zu dem Ereignisende geht, Durchführen von Mehrfachdefektisolierung, um eine erste Trendlinie für die Mehrzahl von Parametermessungen vor der Blackout-Periode und nach der Blackout-Periode zu etablieren, Neu-Prozessieren der Parametermessungen in der Latenzperiode, Prozessieren der Parametermessungen in der Blackout-Periode, Berechnen eines Modell-IC aus einer aero-thermischen Modellsimulation des Triebwerks, Berechnen einer Mehrzahl von Einzeldefektvektoren, Berechnen einer Abschätzung für jeden der Einzeldefektvektoren, Berechnen eines normierten Fehlers für jeden der Mehrzahl von Einzeldefektvektoren, Berechnen eines polarisierten Fehlerterms für jeden der Mehrzahl von Einzeldefektvektoren, Auswählen des Einzeldefektvektors mit dem kleinsten der berechneten normierten Fehler und Verwenden des gewählten Einzeldefektvektors, um die Wartungsentscheidungen zu leiten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren zur Defektereignisidentifizierung die folgenden Schritte auf: Empfangen einer Mehrzahl von Parametermessungen, Durchführen einer Einzeldefektisolierung, um eine aus der Mehrzahl von Parametermessungen als einen Ereignisbeginn, eine aus der Mehrzahl von Parametermessungen als eine Ereignisdetektierung und eine aus der Mehrzahl von Parametermessungen als ein Ereignisende zu etablieren, wobei eine Latenzperiode von dem Ereignisbeginn zu der Ereignisdetektierung geht und eine Blackout-Periode von dem Ereignisbeginn zu dem Ereignisende geht, Durchführen von Mehrfachfehlerisolation, um eine erste Trendlinie für die Mehrzahl von Parametermessungen vor der Blackout-Periode und nach der Blackout-Periode zu etablieren, Neu-Prozessieren der Parametermessungen in der Latenzperiode, Prozessieren der Parametermessungen in der Blackout-Periode, Berechnen einer Matrix von Beeinflussungskoeffizienten (IC – Influence Coefficients) aus einer aero-thermischen Modellsimulation des Triebwerks, Berechnen einer Mehrzahl von Einzeldefektvektoren, Berechnen einer Abschätzung für jeden der Einzeldefektvektoren, Berechnen eines normierten Fehlers für jeden der Mehrzahl von Einzeldefektvektoren, Berechnen eines polarisierten Fehlerterms für jeden der Mehrzahl von Einzeldefektvektoren und Bestimmen, ob eine Doppeldefektberechnung erforderlich ist, Berechnen einer Mehrzahl von Doppeldefektvektoren, Berechnen einer Abschätzung für jeden der Mehrzahl von Doppeldefektvektoren, Berechnen eines normierten Fehlers für jeden aus der Mehrzahl von Doppeldefektvektoren, Berechnen eines polarisierten Fehlerterms für jeden der Mehrzahl von Doppeldefektvektoren, aufweisend einen kleinsten normierten Fehler für jeden der Mehrzahl von Einzeldefektvektoren und einen kleinsten normierten Fehler für jeden der Mehrzahl von Doppeldefektvektoren.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun nur beispielhaft und mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, für die gilt:
  • 1 ist eine Darstellung einer langfristigen und einer kurzfristigen Verschlechterung eines hypothetischen Messparameters.
  • 2 ist eine Darstellung der zu einem Einzeldefektzustand gehörenden Latenzperiode und Blackout-Periode.
  • 3 ist ein Logikdiagramm der durchgeführten Schritte der vorliegenden Erfindung, aufweisend das Neu-Prozessieren von Datenpunkten in der Latenzperiode.
  • 4a ist ein Logikdiagramm der durchgeführten Schritte der vorliegenden Erfindung zum Berechnen der ICs des speziellen Modells.
  • 4b ist ein Logikdiagramm der Prozessschritte der vorliegenden Erfindung, mit denen ein zugehöriger normierter Fehler für jede Einzeldefektabschätzung berechnet wird und polarisierte Fehlerterme berechnet werden.
  • 4c ist ein Logikdiagramm der Prozessschritte der vorliegenden Erfindung, mit denen die polarisierten Fehlerterme der vorliegenden Erfindung prozessiert werden, um die Defektabschätzung mit dem minimalen berechneten Fehler auszuwählen.
  • 4d ist ein Logikdiagramm der Prozessschritte der vorliegenden Erfindung, mit denen normierte und polarisierte Fehlerterme für jeden möglichen Doppeldefekt berechnet werden.
  • 4e ist ein Logikdiagramm der Prozessschritte der vorliegenden Erfindung, mit denen bestimmt wird, ob das Auftreten eines Einzel- oder eines Doppelfehlerzustands geschlossen wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist auf das Isolieren von kurzfristiger Verschlechterung in dem Fall gerichtet, wo ein Defektereignis in einem System detektiert wurde. Obwohl im Folgenden mit beispielhafter Bezugnahme auf Gaswegparameter in einem Triebwerk beschrieben, ist die vorliegende Erfindung breit geschildert, um sämtliche Systeme einzuschließen, die aus einer Mehrzahl von zusammenwirkenden Untersystemen oder Modulen bestehen, die während des Betriebs gemessen und quantifiziert werden können.
  • Das Problem des Detektierens ist eines des Erkennens einer Stufen- oder Ratenänderungen in einem Gaswegparameter oder eine Kollektion von Parametern. Verfahren zum Detektieren eines Triebwerksleistungsereignisses oder Defektereignisses vermittels des Detektierens, dass es in einem Satz von gemessenen Triebwerksparametern zu einer Verschiebung (oder einer schnellen Änderung) zu irgendeinem diskreten Zeitpunkt k gekommen ist, sind im Technikgebiet wohl bekannt.
  • So wie sie hier verwendet werden, werden die Algorithmen, welche das Problem des Abschätzens a) allmählicher Verschlechterung und b) schneller (zeitlicher) Verschlechterung bei der Gasturbinensystemleistung als MFI (Multiple Fault Isolation – Mehrfachdefektisolierung) bzw. SFI (Single Fault Isolation – Einzeldefektisolierung) bezeichnet. Ersteres impliziert, dass sämtliche der Triebwerkskomponenten (deren Leistungsverschiebungen abgeschätzt werden) sich langsam verschlechtern, während Letzteres einen Einbruch impliziert, d.h. dass eine schnelle Trendverschiebung sehr wahrscheinlich darauf zurückgeht, dass eine einzelne Einheit (oder vielleicht zwei) abfällt. Die Methode der vorliegenden Erfindung, die nachfolgend vollständiger beschrieben ist, erlaubt das Isolieren und Identifizieren von Einzel- oder Doppeldefekten, die von einer schnellen Verschlechterung eines Triebwerkuntersystems stammen.
  • Es ist vorteilhaft, eine gewisse Zeitlatenz in dem Detektierungsprozess anzuerkennen. Wenn man mit kstart und kdetect (diskrete) Anfangs- bzw. Detektierzeiten eines zeitlichen Ereignisses bezeichnet, gilt generell, dass kdetect ≠ kstart ist. Der Grund dafür ist, dass es nicht vernünftig wäre, eine Ereignisdetektierung auf der Basis eines Datenpunkts zu erklären, da der Punkt ein statistischer Ausreisser sein könnte. Der Gedanke einer Latenzperiode wird deshalb in die vorliegende Erfindung inkorporiert, um sowohl das MFI- als auch das SFI-Prozessieren zu unterstützen. Zusätzlich zum Feststellen der Detektierzeit kdetect, ist es auch wichtig, zu wissen, wann das Ereignis beendet war oder stabil wurde. Diese Zeit wird mit kend bezeichnet und der Trenddetektieralgorithmus, der die gemessenen Parameter überwacht, schätzt diese Zeit zusammen. mit kstart ab. So wie es hier verwendet wird, bezeichnet "Blackout-Periode" die Periode zwischen dem Anfang und dem Ende des detektierten Ereignisses.
  • Es wird auf die 1 Bezug genommen. Dort ist eine grafische Darstellung einer langfristigen Verschlechterung 11 und einer kurzfristigen Verschlechterung 13 hinsichtlich eines hypothetischen Trendverlaufs in einem willkürlichen Messparameter Δ dargestellt. Der Messparameter Δ ist vorzugsweise eine prozentuale oder eine andere gemessene Änderung zwischen einer momentanen Messung und einem Referenzparameterwert, der einen Nominal-Ausgangszustand repräsentiert. Man beachte, dass für beide langfristigen Verschlechterungsperioden 11 eine Trendlinie 15 berechnet wird. Trendlinien 15 sind vorzugsweise "Best-Fit"-Linien, die von einer linearen Regression hergeleitet werden, welche die allmähliche Rate der Verschlechterung bei den Messwerten eines Parameters einfangen, sie können jedoch auch durch sich bewegenden oder exponentielle Mittelwerte repräsentiert sein.
  • Es wird auf die 2 Bezug genommen. Dort ist eine grafische Darstellung eines kurzfristigen Ereignisses, Anfangszeit 21 (kstart), Detektierzeit 23 (kdetect) und Endzeit 25 (kend), welche die Latenzperiode 27 und die Blackout-Periode 29 definieren, gezeigt.
  • In einem derartigen beispielhaften Szenario erfolgt das Prozessieren (Defektdetektierung und -isolierung) zu jedem diskreten Zeitpunkt. Als der Default-Isolierungsprozess ist der MFI (Multiple Fault Isolation – Mehrfachdefektisolierung) gewählt, bei dem Leistungsänderungen (relativ zur Referenz), die in den Modulen und Sensoren überwacht werden, aus der Sammlung von Messparameteränderungen (d.h. Δs von der Referenz) zur Zeit k hergeleitet werden.
  • Beispiele bevorzugter Verfahren des MFI beinhalten statisch basierte Anwendungen unter Verwendung von Kalman-Filtern bis Verfahren, welche künstliche neuronale Netzwerke verwenden, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Vorzugsweise beinhalten bevorzugte SFI-Verfahren statistische Verfahren und Verfahren, welche künstliche neuronale Netzwerke inkorporieren, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Der Algorithmus der vorliegenden Erfindung besitzt eine Mehrzahl von Eigenschaften, wie nachfolgend vollständiger beschrieben werden wird. Der Algorithmus erlaubt und hat Platz für die natürliche Latenz bei der Detektierung eines zeitlichen Ereignisses und umgeht so die Effekte gleichzeitigen MFI-Prozessierens. Der Algorithmus schließt automatisch Einzel- und Doppeldefektereignisse ein. Der Algorithmus passt sich automatisch an jeden Messwertesatz oder -teilsatz an und er passt sich an jeden Satz von vordefinierten Defekten an.
  • Der SFI arbeitet an zeitlichen Änderungen, d.h. Messparametern ΔΔs, wie in der 2 angezeigt. Das liefert eine Leistung Δ Δ von dem Anfang des Ereignisses. Die Referenz in diesem Fall ist die Leistung, die zum diskreten Zeitpunkt kstart-1 vorhanden war. Das unterscheidet eine kurzfristige (Ereignis-) Verschlechterung von einer langfristigen (allmählichen) Verschlechterung.
  • Um den Isolierungsprozess eines kurzfristigen Ereignisses zu beschreiben, wird die folgende Notation eingeführt:
    Zk = (m × 1) Vektor der Messung Δs zur Zeit k
    Zk(i) = ite Komponente des Vektors der Messung Δs zur Zeit k
    Δk = (m × 1) Vektor der Messung ΔΔs zur Zeit k
    Δk(i) = ite Komponente des Vektors der Messung ΔΔs zur Zeit k
    x ^k (SFI) = (n × 1) Vektor der geschätzten SIF-Leistung ΔΔs zur Zeit k
    x ^k (SFI)(i) = ite Komponente des Vektors der geschätzten Leistung ΔΔs zur Zeit k
    Ak = (m × 1) Vektor der Messung Δ Averages zur Zeit k
    Ak(i) = ite Komponente des Vektors der Messung ΔAverages zur Zeit k
    = Anzahl der gemessenen Parameter
    = Anzahl potentieller SFI-Ereignisdefekte
  • Um diese Abschätzungen zu ordnen, ist es erforderlich, den in 3 gezeigten Prozess einzuhalten. Die Eingabewerte in diesen Prozess sind:
    Zk = Vektor der Messung Δs zur Zeit k
    Ak = Vektor der Messung Δ Averages zur Zeit k
  • Die Messungen Δ Averages werden vorzugsweise berechnet unter Verwendung exponentieller Mittelwerte, die rekursiv sind und minimalen Speicher benötigen. Wie ein gleitender Mittelwert (rolling average) spürt diese Form der Mittelwertbildung auch Parametertrends im Zeitverlauf auf. Sie werden wie folgt berechnet: Wo die (vorgewählte) Konstante α das Niveau der Gewichtung für den vorangegangenen Mittelwert und den momentanen Datenpunkt liefert.
  • Die ΔΔk Berechnungen werden relativ zu dem Mittelwertniveau knapp vor dem Ereignisbeginn, d.h. zur diskreten Zeit kstart-1, vorgenommen. Die Berechnung trifft auf die gesamte Blackout-Periode 29 zu, unterscheidet sich jedoch für die neu-prozessierte Latenzperiode 27. Bei der Latenzperiode 27 wird eine lineare Zeitregression durchgeführt und die ΔΔk Werte werden als die Differenz zwischen dieser Regressionslinie und dem Durchschnittsniveau (vor dem Ereignis) wie nachfolgend angegeben, berechnet.
  • Es sei nLatency = die Anzahl von Punkten in der Latenzperiode und die Regressionskoeffizienten in der Latenzperiode werden wie folgt berechnet:
    Figure 00080001
    = Durchschnittliche diskrete Zeit in Latenz
    Figure 00090001
    = Varianz der diskreten Zeit in Latenz
    Figure 00090002
    = Durchschnitt des iten Parameters Δ in Latenz
    Figure 00090003
    = Regressionssteigung des iten Parameters Δ in Latenz
  • Für jeden Punkt in der Latenzperiode wird der ΔΔ-Wert wie folgt berechnet:
    Für
    Figure 00090004
    Ende für
    Figure 00090005
  • Das bildet eine Neu-Prozessierung der Messinformation vom Anfang des detektierten Ereignisses und der Zeit der Detektierung. Zu Zeitpunkten nach der Detek tierung (k > kdetect) werden die ΔΔk-Werte als die Differenz der momentanen Messung Δ und des Durchschnittsniveaus (vor dem Ereignis) berechnet, d.h. ΔΔk(i) = Zk(i) – Akstart-1(i), i = 1,2,...,mfür k > kdetect
  • Im Anschluss an diese Schritte werden zur momentanen Zeit k in einer Blackout-Periode 29 (d.h. kstart ≤ k ≤ kend) die ΔΔk-Vektorgrößen hergeleitet, welche eine Signatur in der Messung Δ Raum liefert, welches repräsentativ für den zugrundeliegenden Ereignisdefekt Δx ^(SFI)k ist.
  • Neu-Prozessieren innerhalb der Blackout-Periode 29 erlaubt das Anwenden eines separaten Verfahrens zum Berechnen der inkrementalen Leistungsänderung Δx ^(SFI)k infolge des Ereignisses, welche dann zurück zu dem bekannten (geschätzten) Leistungszustand x ^kstart-1 addiert werden kann, um eine präzisere Abschätzung zu bilden, d.h. x ^ = x ^kstart-1 + Δx ^(SFI)k für kstart ≤ k ≤ kend
  • Das mildert das Problem der "Fehler"-Verschmierung bei einem Abschätzprozess für ein unterbestimmtes System, bei dem die Anzahl von Defekten größer als die Anzahl von Messungen ist, d.h. n > m.
  • Die Abschätzung des inkrementalen Leistungselements Δx ^(SFI)k ist mit Bezugnahme auf die 4a bis 4d gezeigt. 4a illustriert die Schritte, die durchgeführt werden, um die modellspezifischen Beeinflussungskoeffizienten (ICs – Influence Coefficients) zu berechnen, die durch Matritzen Ne (Triebwerks-ICs) und Hs (Sensor-ICs) repräsentiert sind. Diese Matritzen bestehen aus Teilableitungen, welche Prozentpunktänderungen in den Leistungsdefektparametern mit Prozentpunktänderungen in den gemessenen (beobachteten) Parametern in Beziehung setzen und üblicherweise für diese Art des Modellierens von Leistungsdiagnostik verwendet werden. Die Matrix P0 repräsentiert die sogenannte Zustandskovarianzmatrix, welche ein üblicher Konstruktionsparameter für den Kalman-Filter ist. 4b zeigt die Prozessschritte, mit denen ein zugehöriger normierter Fehler für jede Einzeldefektabschätzung berechnet wird und polarisierte Fehlerterme erzeugt werden. 4c zeigt die Prozessschritte, mit denen die polarisierten Fehlerterme prozessiert werden, um die Defektabschätzung bei dem minimalen berechneten Fehler auszuwählen. Außerdem wird eine Bestimmung vorgenommen, ob ein Doppeldefektzustand getestet werden soll oder nicht. Falls eine Doppeldefektdetektierung gerechtfertigt ist, zeigt 4d die Prozessschritte, mit denen normierte und polarisierte Fehlerterme für jeden möglichen Doppeldefekt berechnet werden. Schließlich zeigt, für den Fall, dass Doppeldefektdetektierung gerechtfertigt war, 4e die Prozessschritte, mit denen bestimmt wird, ob das Auftreten eines Einzel- oder eines Doppeldefektzustands geschlossen werden soll.
  • Der S-Vektor von Messungs-Nicht-Wiederholbarkeiten beinhaltet als seine Komponenten den von dem zugehörigen Sensor erwarteten 1 Standardabweichungs-Genauigkeitsfehler. Die letzten drei Komponenten sind der 1 Standardabweichungs-Genauigkeitsfehler bei dem Triebwerkseinlassdruck und der Temperatur (P2 bzw. T2) und der Vorgabe-Leistungseinstellparameter (der mit dem Triebwerksmodell variiert).
  • Der Polaritätsvektor ist ein n × 1-Vektor, dessen Komponenten die Werte –1,0 oder +1 mit der folgenden Interpretation haben
    Figure 00110001
  • Die Verwendung der in den 4a bis 4d erscheinenden Logik erlaubt es, Einzeldefektabschätzungen zu ignorieren, deren Evaluierung im Gegensatz zu dem steht, was als vernünftig angenommen wird, indem man ihnen einen großen Fehler zuweist. Beispielsweise wird die Triebwerksmodulleistung mit der Zeit schlechter werden (negativ), während Sensorfehler entweder positiv oder negativ sein können.
  • Zwei andere Vektoren, die in der Logik erscheinen, erlauben es dem System, sich automatisch an verschiedene Triebwerkssysteme anzupassen. Diese nehmen die Form des Messkonfigurationsvektors (Mc) und des Einzeldefektkonfigurationsvektors SFc an. Sie sind folgendermaßen definiert:
    Figure 00120001
  • Man erkennt, dass gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Einzeldefektisolation und -detektierung in Triebwerkssystemen bereitgestellt wurde.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Defektereignisidentifizierung in einem Maschinensystem, aufweisend die folgenden Schritte: Erhalten einer Mehrzahl von Parametermessungen; Durchführen einer Einzeldefekt-Isolierung, um einen der Mehrzahl von Parametermessungen als einen Ereignisbeginn (21), eine der Mehrzahl von Parametermessungen als eine Ereignisdetektierung (23) und eine der Parametermessungen als ein Ereignisende (25) zu etablieren, wobei eine Latenzperiode (27) von dem Ereignisbeginn bis zu der Ereignisdetektierung und eine Blackout-Periode (29) von dem Ereignisbeginn bis zu dem Ereignisende geht; Durchführen einer Mehrfach-Fehler-Isolierung, um eine erste Trendlinie vor der Blackout-Periode und nach der Blackout-Periode für die Mehrzahl von Parametermessungen zu etablieren; Neu-Prozessieren der Parametermessungen in der Latenzperiode; Prozessieren der Parametermessungen in der Blackout-Periode; Berechnen eines Modell-ICs aus einer aero-thermischen Modellsimulation der Maschine; Berechnen einer Mehrzahl von Einzelfehlervektoren; Berechnen einer Abschätzung für jeden der Einzelfehlervektoren; Berechnen eines normierten Fehlers für jeden der Mehrzahl von Einzeldefektvektoren; Berechnen eines polarisierten Fehlerterms für jeden der Mehrzahl von Einzeldefektvektoren; Auswählen des Einzeldefektvektors mit dem kleinsten der berechneten normierten Fehler; und Verwenden des ausgewählten Einzeldefektvektors, um Wartungsentscheidungen zu leiten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede der Mehrzahl von Parametermessungen eine Differenz einer momentanen Messung und einer unmittelbar vorangehenden Messung aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei jeder aus der Mehrzahl von Parametermessungen eine prozentuale Abweichung ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Durchführen der Einzeldefektisolierung das Durchführen einer statistischen Analyse aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Durchführen der Einzeldefektisolierung das Anwenden einer Kalman-Filter-Parameterabschätzung aufweist.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Parametermessungen von einer Maschine hergeleitet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Neu-Prozessieren der Parametermessungen die folgenden Schritte aufweist: Berechnen einer linearen Regressionslinie aus der Mehrzahl von Parametermessungen, welche die Latenzperiode (27) aufweist; und Neuberechnen von jeder der Mehrzahl von Messungen, welche die Latenzperiode aufweist als eine Differenz zwischen der linearen Regressionslinie und einem durchschnittlichen Niveau vor dem Ereignisbeginn (21).
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend die folgenden Schritte: Berechnen eines Modell-ICs aus den neu-prozessierten Parametermessungen; Bestimmen, ob eine Doppeldefektberechnung erforderlich ist; Berechnen einer Mehrzahl von Doppeldefektvektoren; Berechnen einer Abschätzung für jeden aus der Mehrzahl von Doppeldefektvektoren; Berechnen eines normierten Fehlers für jeden aus der Mehrzahl von Doppeldefektvektoren; Berechnen eines polarisierten Fehlerterms für jeden der Mehrzahl von Doppeldefektvektoren; Auswählen eines Defektvektors, aufweisend einen kleinsten normierten Fehler für jeden der Mehrzahl von Einzeldefektvektoren und einen kleinsten normierten Fehler für jeden der Mehrzahl von Doppeldefektvektoren; und Verwenden des ausgewählten Einzeldefektvektors und Doppeldefektvektors, um Wartungsentscheidungen zu leiten.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, aufweisend den zusätzlichen Schritt des Auswählens des kleinsten der kleinsten normierten Fehler für jeden der Mehrzahl von Einzeldefektvektoren und des kleinsten normierten Fehlers für jeden der Mehrzahl von Doppeldefektvektoren.
  10. Verfahren zum Warten eines Triebwerks, aufweisend Analysieren einer Mehrzahl von Parametermessungen, die von dem Triebwerk hergeleitet wurden, um ein Defektereignis nach einem der vorangehenden Ansprüche zu identifizieren, und Ausführen von Wartung an dem Triebwerk, falls ein Fehlerereignis identifiziert wird.
DE60305601T 2002-10-31 2003-10-31 Verfahren zur zeitlichen Fehlerisolation und Identifizierung Expired - Lifetime DE60305601T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US286504 2002-10-31
US10/286,504 US7233884B2 (en) 2002-10-31 2002-10-31 Methodology for temporal fault event isolation and identification

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60305601D1 DE60305601D1 (de) 2006-07-06
DE60305601T2 true DE60305601T2 (de) 2007-05-03

Family

ID=32093588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60305601T Expired - Lifetime DE60305601T2 (de) 2002-10-31 2003-10-31 Verfahren zur zeitlichen Fehlerisolation und Identifizierung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7233884B2 (de)
EP (1) EP1416348B1 (de)
JP (1) JP2004150439A (de)
DE (1) DE60305601T2 (de)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7415328B2 (en) * 2004-10-04 2008-08-19 United Technologies Corporation Hybrid model based fault detection and isolation system
US20080010531A1 (en) * 2006-06-12 2008-01-10 Mks Instruments, Inc. Classifying faults associated with a manufacturing process
US7472100B2 (en) * 2006-09-29 2008-12-30 United Technologies Corporation Empirical tuning of an on board real-time gas turbine engine model
US20080188972A1 (en) * 2006-10-11 2008-08-07 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Method and System for Detecting Faults in a Process Plant
US8010320B2 (en) * 2006-11-17 2011-08-30 United Technologies Corporation Reducing gas turbine performance tracking estimation non-repeatability
US7441448B2 (en) * 2007-01-24 2008-10-28 United Technologies Corporation Process for adapting measurement suite configuration for gas turbine performance diagnostics
US7788014B2 (en) * 2007-03-05 2010-08-31 United Technologies Corporation Process and methodology for root cause identification in gas turbine engine performance tracking
US8271103B2 (en) 2007-05-02 2012-09-18 Mks Instruments, Inc. Automated model building and model updating
US7853441B2 (en) * 2007-08-22 2010-12-14 United Technologies Corp. Systems and methods involving engine models
US20090112519A1 (en) * 2007-10-31 2009-04-30 United Technologies Corporation Foreign object/domestic object damage assessment
US8271233B2 (en) * 2008-04-01 2012-09-18 United Technologies Corporation Method of multi-level fault isolation design
US8417432B2 (en) * 2008-04-30 2013-04-09 United Technologies Corporation Method for calculating confidence on prediction in fault diagnosis systems
US7788209B2 (en) * 2008-05-05 2010-08-31 United Technologies Corporation Hybrid fault reasoning and guided troubleshooting system that uses case-based reasoning and model-based reasoning
JP5354174B2 (ja) * 2008-06-12 2013-11-27 Jfeスチール株式会社 機械設備における異常診断システム
US20100017092A1 (en) * 2008-07-16 2010-01-21 Steven Wayne Butler Hybrid fault isolation system utilizing both model-based and empirical components
US8494798B2 (en) * 2008-09-02 2013-07-23 Mks Instruments, Inc. Automated model building and batch model building for a manufacturing process, process monitoring, and fault detection
JP4572251B2 (ja) * 2008-09-29 2010-11-04 株式会社日立製作所 計算機システム、計算機システムの障害の予兆検知方法及びプログラム
US20100106462A1 (en) * 2008-10-28 2010-04-29 United Technologies Corp. Systems and Methods for Diagnosing Gas Turbine Engine Faults
US9069345B2 (en) * 2009-01-23 2015-06-30 Mks Instruments, Inc. Controlling a manufacturing process with a multivariate model
US7881880B2 (en) * 2009-04-01 2011-02-01 United Technologies Corporation Actuator performance monitoring system
US8386121B1 (en) * 2009-09-30 2013-02-26 The United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration Optimized tuner selection for engine performance estimation
JP5359776B2 (ja) * 2009-10-23 2013-12-04 セイコーエプソン株式会社 多センサー制御方法及び多センサー装置
US8306791B2 (en) * 2009-12-21 2012-11-06 United Technologies Corporation Method and system for modeling the performance of a gas turbine engine
US8862433B2 (en) 2010-05-18 2014-10-14 United Technologies Corporation Partitioning of turbomachine faults
US20130096982A1 (en) * 2010-06-24 2013-04-18 Nec Corporation Interest level estimation apparatus, interest level estimation method, and computer-readable recording medium
US8855804B2 (en) 2010-11-16 2014-10-07 Mks Instruments, Inc. Controlling a discrete-type manufacturing process with a multivariate model
US9541471B2 (en) 2012-04-06 2017-01-10 Mks Instruments, Inc. Multivariate prediction of a batch manufacturing process
US9429939B2 (en) 2012-04-06 2016-08-30 Mks Instruments, Inc. Multivariate monitoring of a batch manufacturing process
US20140088766A1 (en) * 2012-09-21 2014-03-27 United Technologies Corporation Health management having system level diagnostic feedback and information fusion
US9043647B2 (en) * 2013-01-02 2015-05-26 Tata Consultancy Services Limited Fault detection and localization in data centers
US9818242B2 (en) * 2014-12-16 2017-11-14 University Of Southern California Gas turbine engine anomaly detections and fault identifications
EP3239684A1 (de) 2016-04-29 2017-11-01 Siemens Aktiengesellschaft Fehlerdiagnose während eines tests einer turbineneinheit
US10496086B2 (en) * 2016-12-12 2019-12-03 General Electric Company Gas turbine engine fleet performance deterioration
US10247032B2 (en) * 2017-03-28 2019-04-02 Honeywell International Inc. Gas turbine engine and test cell real-time diagnostic fault detection and corrective action system and method
CN109376445B (zh) * 2018-11-07 2022-10-14 北京动力机械研究所 燃气涡轮发动机起动建模方法
CN113793077B (zh) * 2021-11-17 2022-03-15 广东电网有限责任公司佛山供电局 一种配电网用户故障停电影响分析方法和系统
US20240229724A1 (en) * 2023-01-09 2024-07-11 Raytheon Technologies Corporation Enhanced engine model for control and health monitoring

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4698780A (en) * 1985-10-08 1987-10-06 Westinghouse Electric Corp. Method of monitoring an elevator system
US4911006A (en) * 1986-10-03 1990-03-27 Micro Motion Incorporated Custody transfer meter
US5566092A (en) 1993-12-30 1996-10-15 Caterpillar Inc. Machine fault diagnostics system and method
US5594180A (en) * 1994-08-12 1997-01-14 Micro Motion, Inc. Method and apparatus for fault detection and correction in Coriolis effect mass flowmeters
EP0907913B1 (de) 1996-04-29 2002-06-26 Pulp and Paper Research Institute of Canada System zur überwachung und diagnose von automatischen regelschleifen
US5764509A (en) 1996-06-19 1998-06-09 The University Of Chicago Industrial process surveillance system
US6502085B1 (en) 1999-12-18 2002-12-31 General Electric Company Methods and systems for estimating engine faults

Also Published As

Publication number Publication date
US20040153815A1 (en) 2004-08-05
EP1416348B1 (de) 2006-05-31
JP2004150439A (ja) 2004-05-27
EP1416348A1 (de) 2004-05-06
US7233884B2 (en) 2007-06-19
DE60305601D1 (de) 2006-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60305601T2 (de) Verfahren zur zeitlichen Fehlerisolation und Identifizierung
DE3689800T2 (de) Anlagen-Diagnosesystem.
DE69930501T2 (de) Ultrasensitive überwachung von sensoren und prozessen
DE69817689T2 (de) Modellbasiertes Diagnosesystem mit automatisierten Verfahren für Auswahl von folgendem Test
DE69921277T2 (de) System und Verfahren zur Fehlererkennung in einer elektrischen Schaltung durch Ruhestromanalyse
DE102018128158A1 (de) Vorrichtung zur inspektion des erscheinungsbilds
DE102018002112A1 (de) Störungserfassungsvorrichtung und maschinelle Lernvorrichtung
DE102017211737B4 (de) Überwachungsvorrichtung und Verfahren zur Überwachung eines Systems
DE102017221168A1 (de) Ein verfahren zur entwicklungsanalyse und zum automatischem abstimmen von alarmparametern
DE102018200887A1 (de) Diagnosevorrichtung
DE68926429T2 (de) Anlagen-Diagnoseapparat
DE3825260A1 (de) Verfahren und anordnung zur fehlerdiagnose an elektrischen schaltungen
DE102007010978A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Unterstützung einer Diagnose eines elektrischen Systems mittels wahrscheinlichkeitsbasierter Fehlerkandidatenermittlung
DE2608249A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum messen von uebertragungsfunktionen
EP2854045B1 (de) Verfahren und System zum Bewerten von erhobenen Messwerten eines Systems
DE60200707T2 (de) Zitterhistogrammnäherungsverfahren
EP3390967A1 (de) Verfahren zum überwachen von mindestens zwei redundanten sensoren
EP3282399A1 (de) Verfahren zur verbesserten erkennung von prozessanomalien einer technischen anlage sowie entsprechendes diagnosesystem
DE112018007375T5 (de) Qualitätsüberwachungssystem
DE10222187A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen von Restnutzungsintervallen
DE102018221684A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Anomalieerkennung und zum Trainieren eines Modells für eine Anomalieerkennung
DE60204535T2 (de) Optimierungsverfahren einer Prüfsequenz für digitale integrierte Schaltungen
DE112018001726T5 (de) Informationsverarbeitungsvorrichtung, informationsverarbeitungsverfahren und programm
DE60212376T2 (de) System zur vorsehbaren diagnose in einer speicher programmierbaren steuerung
DE102022208921A1 (de) System zur verwaltung einer vorrichtung, verfahren zur schätzung einer störungsursache in einer vorrichtung und programm

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition