ВЕСТНИК САМАРСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. АЭРОКОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА, ТЕХНОЛОГИИ И МАШИНОСТРОЕНИЕ

Одним из важнейших узлов газотурбинного двигателя является камера сгорания, которая является основным источником вредных выбросов. Проведенное исследование посвящено разработке и апробации системы автоматического управления эмиссией вредных веществ и пульсациями давления в газовых трубах для газотурбинной установки мощностью 16 МВт на основе ПИ-регулятора со встроенной нейросетевой математической моделью малоэмиссионной камеры сгорания. Разработаны алгоритмы нейросетевого регулятора эмиссии оксидов азота и оксида углерода в атмосферу, а также пульсаций давления в жаровых трубах малоэмиссионной камеры сгорания. Алгоритмы реализованы в графической среде программирования и интегрированы в систему автоматического управления газотурбинной установкой, реализованной на программно-аппаратной платформе PXI NI. Произведена проверка работоспособности регулятора эмиссии при стендовых испытаниях на имитаторе газотурбинной установки с нейросетевой моделью малоэмиссионной камеры сгорания, выполняющей функции виртуального датчика эмиссии. Определены погрешности прогноза эмиссии оксидов азота и углерода, пульсаций давления в жаровых трубах малоэмиссионной камеры сгорания. Доказана нормальность распределения ошибки разработанной модели эмиссии оксидов азота. Сделан вывод о перспективности применения нейронных сетей для разработки адаптивной системы управления эмиссией и пульсациями давления в жаровых трубах малоэмиссионной камеры сгорания газотурбинной установки.

Приводятся результаты оптимизации рабочего процесса одноступенчатой осевой турбины с целью повышения её КПД. В ходе оптимизации требовалось максимально сохранить конструкцию исходной турбины. Для решения данной задачи разработана схема параметризации лопаток и трактовых обводов турбины с учётом конструкторских и технологических ограничений. Сопловая лопатка турбины имела дефлектор. Для контроля возможности размещения дефлектора разработана специальная программа, отслеживающая пространственное положение сечений лопатки соплового аппарата. Для контроля параметров потока на выходе из турбины по высоте разработана программа пост-обработки. Критериями оптимизации являлись КПД и величина отклонения угла выхода потока из турбины по высоте от исходного. Ограничениями являлись расход рабочего тела и степень понижения полного давления в турбине. Задача решалась в несколько этапов с различными варьируемыми переменными. В результате решения задачи удалось повысить КПД турбины на 0,87%.