УДК 621.515

С. Т. Рахманова, М. М. Шакирьянов,

Ст преп., канд. техн. наук

( УГАТУ, Уфа)

Нейронная система защиты турбокомпрессора от помпажа

Рассматривается возможность построения нейронной системы защиты от помпажа. В ней предусматривается одновременный контроль комплекса параметров давления и температуры и конкретных экспериментальных данных в виде вычисления суммы произведения этих параметров с их весовыми коэффициентами.

Известно[1,3], что помпажные явления сопровождаются резкими понижением давления и повышением температуры воздуха по сечению турбокомпрессора. Контроль только отдельных параметров и(или) определенных комплексов далеко не всегда точно характеризуют нарушение газодинамической устойчивости газодинамической системы с компрессором.

В связи с вышеизложенным вполне обоснованным представляется проектирование системы с использованием экспериментальных данных о помпаже как для комплекса параметров, так и для вычисления комплексов с их весовыми коэффициентами. Использование последних [2] характеризуется вычислением суммы произведения отдельных параметров на их весовые коэффициенты, т.е. q= , где q – искомое значение с использованием экспериментальных значений, X_i - параметры турбокомпрессора, W_i – весовые коэффициенты, задаваемые в зависимости от изменения параметров в результате эксперимента.

Рис. 1

На рис.1 представлена газодинамическая система компрессора (К) с присоединенными всасывающим трубопроводом(ВТ) и нагнетательным трубопроводом(НТ). Состояние этой системы реально может характеризоваться их параметрами T₁ , T₂ – температурой воздуха на входе и выходе компрессора, соответственно, P₁ , P₂ – давлением воздуха на входе и выходе компрессора, соответственно. А для прогнозирования помпажных явлений достаточно бывает и двух параметров на выходе компрессора, т.е. P₂ и T₂.

Рис.2

Рис. 2

Рис. 3

На рис.2 и 3 изменения температуры и давления при помпаже представлены в относительных величинах.

Пусть f= характеризует изменение параметров давления за компрессором, а r= - изменение параметров температуры за компрессором. Поэтому обобщенная система защиты от помпажа будет выглядеть так(рис.4).

Здесь 1 – датчик давления воздуха за компрессором P₂ , 2 – датчик температуры воздуха за компрессором T₂ , 3 – блок формирования весовых коэффициентов W_i для температуры, 4 – блок формирования весовых коэффициентов z_i для давления, 5 – делительное устройство, 6 – первый сумматор, 7 – второй сумматор, 8 – первое пороговое устройство, 9 – второе пороговое устройство, 10 – третье пороговое устройство.

Рис.4

Делительное устройство 5 формирует функцию отношения сигналов, поступающих с выходов датчика давления воздуха за компрессором P₂ 1 и датчика температуры воздуха за компрессором T₂ 2. Далее сигнал поступает в первое пороговое устройство 8 и при превышении которого выдается сигнал на ИМ РО ГТД ( исполнительные механизмы регулирующих органов газотурбинного двигателя, например, на клапан отсечки топлива для устранения помпажа).

Одновременно первый сумматор 6 формирует сумму значений сигналов, поступающих с выходов датчика температуры воздуха за компрессором T₂ 2 и блока формирования весовых коэффициентов W_i 3 (т.е. известных значений из экспериментов, сформированных по формуле X_i/X_уст. , где X_i – текущее значение температуры при помпаже, X_уст. – первоначальное значение температуры).

Второй сумматор 7 формирует сумму значений сигналов, поступающих с выходов датчика давления воздуха за компрессором P₂ 1 и блока формирования весовых коэффициентов z_i 4 (т.е. известных значений из экспериментов, сформированных по формуле z_i = y_i/y_уст. , где y_i – текущее значение давления при помпаже, y_уст. – первоначальное значение давления.

Далее сигналы с выходов первого сумматора 6 и второго сумматора 7 поступают во второе пороговое устройство 9 и третье пороговое устройство 10, соответственно, при превышении которых поступают на входы для ликвидации помпажа.

Таким образом, работа системы заключается в реализации весовых коэффициентов W_i , z_i и соответствующих их сумм , и сравнении их с соответствующими пороговыми значениями, а также в сравнении критерия устойчивости P₂/T₂ с соответствующими пороговыми значениями.

Список использованной литературы

1. Шакирьянов М.М. Экспериментальное исследование электронного устройства защиты ГТД от помпажа. Изв. Вузов, “Авиационная техника”, №2, 2006г., с.65-66.

2. Джордж Ф. Люггер. Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем, 4-е изд., 2003г., 864с.

3. Казакевич В.В. Автоколебания(помпаж) в компрессорах. М., 1974г., 264с.