Моделирование течения в тракте газотурбинного двигателя для диагностирования его технического состояния

Об авторах:

Иноземцев Дмитрий Александрович, старший преподаватель кафедры газонефтетранспортных систем и оборудования нефтяной и газовой промышленности, Кубанский государственный технологический университет, Краснодар, Россия; d.a.inozemtsev@mail.ru , https://orcid.org/0000-0002-3855-3204

Бунякин Алексей Вадимович, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры математических и компьютерных методов, Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия; alex.bunyakin@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-1849-1667

Дунаев Владислав Игоревич, доктор физико-математических наук, профессор, кафедра газонефтетранспортных систем и оборудования нефтяной и газовой промышленности, Институт нефти, газа и энергетики, Кубанский государственный технологический университет, Краснодар, Россия; dunayev1964@bk.ru, https://orcid.org/0000-0002-4166-6808

Аннотация:

В работе представлена математическая модель, позволяющая определить массовый расход воздуха, проходящий через тракт газотурбинного двигателя. Величина массового расхода воздуха не допускает непосредственного измерения по термогазодинамическим параметрам, измеряемым штатными датчиками агрегата. Математическая модель позволяет определить безразмерные диагностические параметры, характеризующие нормальную работу агрегата, и построить их соответствующие зависимости от измеряемых параметров. В качестве основного положения для построения математической модели принимается соотношение равенства мощностей компрессора и турбины на установившихся режимах работы. Предложенный метод позволяет диагностировать состояние технической системы и заключается в вычислении физически безразмерных параметров, слабо зависящих от изменения штатного режима работы газоперекачивающего агрегата с газотурбинным двигателем. Эти параметры являются более информативными, чем физические параметры, измеряемые датчиками. Практическим результатом работы является построение эталонных зависимостей приведенных безразмерных диагностических параметров от измеряемых параметров газового тракта, соответствующих нормальной работе газотурбинного двигателя в качестве привода газоперекачивающего агрегата магистральных компрессорных станций.

Список литературы:

Аверьянов А. Б. 2006. Совершенствование методов параметрической диагностики компрессора высокого давления // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. № 109. С. 85–89. EDN KPHFGL.

Багерман А. З., Конопатова А. В., Леонова И. П., Шитков В. Н. 2015. От параметрической диагностики до прогнозирования жизненного цикла газотурбинного двигателя // Труды Центрального научно-исследовательского института им. академика А. Н. Крылова. № 89(373). С. 81–84. EDN JRZVWA.

Бунякин А. В., Торбеев С. А. 2006. Диагностика проточной части авиационных газотурбинных двигателей на примере ТРДД Д-36 // Научный вестник МГТУ ГА. № 109. С. 30–37.

Галиуллин З. Т., Леонтьев Е. В. 1991. Интенсификация магистрального транспорта газа. М.: Недра. 271 с.

Гилязиев М. Г., Васильев Э. Р. 2018. Параметрическая диагностика газоперекачивающих агрегатов ГПА-Ц-25 НК-РС // Новые направления инновационной деятельности на предприятиях газовой промышленности: сборник докладов расширенного совещания Научно-технического совета и Совета молодых ученых и специалистов ООО «Газпром трансгаз Казань». Казань: ООО «КОНВЕРТ». С. 30–38. EDN YRPIIX.

Заславский Е. А., Блинов В. Л. 2018. Параметрическая диагностика и оценка технического состояния газотурбинных газоперекачивающих агрегатов // Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Атомная энергетика: материалы Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной памяти проф. Данилова Н. И. (1945–2015) — Даниловских чтений, Екатеринбург, 10–14 декабря 2018 г. Екатеринбург: Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина. С. 203–206. EDN CFYBKM.

Иванов Э. С. 2012. Особенности моделирования режимов работы газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций магистрального транспорта газа в современных условиях эксплуатации // Нефтегазовое дело. № 5. С. 99–123. EDN RLOAKH.

Кампсти Н. 2000. Аэродинамика компрессоров: пер. с англ. М.: Мир. 688 с.

Кривошеев И. А., Рожков К. Е., Симонов Н. Б. 2017. Применение метода параметрической диагностики с использованием комплексных показателей для оценки состояния газотурбинного привода в составе газоперекачивающего агрегата // Bестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. № 3(50). С. 46–57.

Лефевр А. 1986. Процессы в камерах сгорания ГТД: пер. с англ. М.: Мир. 566 с.

Математический энциклопедический словарь. М.: Сов. энциклопедия, 1988. С. 847.

Перевощиков С. И. 2014. Диагностика газотурбинных двигателей по их эффективной мощности // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. № 3. С. 112–121.

Перевощиков С. И. 2019. Анализ методик параметрической диагностики технического состояния газотурбинных установок // Известия вузов. Нефть и газ. № 1. С. 101–112.

Раэриндзатуву Ж. С., Гишваров А. С. 2017. Параметрическая диагностика одновального ГТД на основе нейросетевого моделирования рабочих процессов // Вестник УГАТУ. № 4(78). С. 86–96.

Смирнов Е. А., Толстихин Ю. Ю., Блинов Ф. В., Шишов А. В. 2018. Решение актуальных задач параметрической диагностики газоперекачивающих агрегатов ГТК-25ИР // Газовая промышленность. № 2(764). С. 62–65. EDN YPOSAW.

Стельмах М. В., Кривошеев И. А., Горюнов И. М. 2015. Совершенствование методов технической диагностики газоперекачивающих агрегатов с авиационным газотурбинным приводом АЛ-31СТ(Н) // Современные проблемы науки и образования. № 1-1. С. 333. EDN VIDYBR.

Струговец С. А., Кривошеев И. А., Галиулин Р. М., Камаева Р. Ф., Рожков К. Е. 2010. Разработка метода параметрической диагностики технического состояния ГТД на основе анализа эрозии лопаток и закономерностей протекания характеристик компрессора // Вестник УГАТУ. Том 14. № 4(39). С. 3–10.

Чекардовский С. М., Демура М. Н. 2013. Параметрическая диагностика газоперекачивающего агрегата // Нефть и газ Западной Сибири: материалы Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию Тюменского индустриального института, Тюмень, 17 октября 2013 г. / отв. ред. О. А. Новоселов. Тюмень: Тюменский индустриальный университет. Том 1. С. 117–120. EDN SYVJUH.

Чичугин В. А., Носков С. В. 2011. Методика оперативной параметрической диагностики газоперекачивающего агрегата при эксплуатации // Известия вузов. Нефть и газ. № 5(89). С. 62–70. EDN OQPKYF.

Inozemtsev D. A., Velichko E. I., Bunyakin A. V., Muzykantova A. V. 2021. Gas turbine driven GPU diagnostics by the gas path parameters // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Science and Technology Conference “EarthScience”. Vol. 720. 25–26 January 2021, Vladivostok, Russian Federation. P. 012076. https://doi.org/10.1088/1755-1315/720/1/012076. EDN MLEVAT.