В Пермском Политехе разработали модель для контроля вредных выбросов камеры сгорания газотурбинной установки
В таких важных отраслях экономики, как нефтегазодобывающая и авиационная промышленность в качестве источника энергии используются газотурбинные установки. В их состав входит газотурбинный двигатель, одним из важнейших элементов которого является камера сгорания, производящая вредные выбросы. Чтобы процесс горения топлива в ней был устойчив и не приводил к чрезмерной эмиссии загрязняющих веществ, необходима система автоматического управления камерой сгорания, для работы которой требуются сенсоры выбросов. В качестве такого сенсора эмиссии выступает полуэмпирическая модель камеры сгорания, прогнозирующая вредные выбросы, которую разработали ученые Пермского Политеха.
При работе газотурбинных двигателей в атмосферу выбрасываются продукты горения топлива: оксиды азота, оксиды углерода, углеводороды. Чтобы сократить их негативное воздействие на окружающую среду, двигатели следующего поколения необходимо оснастить малоэмиссионными камерами сгорания. Особенностью таких камер является узкий диапазон режимов работы между высоким уровнем эмиссии, то есть выбросом вредных веществ, и срывом пламени в процессе горения.
Поддерживать работу камеры сгорания в штатном режиме должна система автоматического управления, информацию о текущих выбросах, для которой мог бы поставлять сенсор эмиссии, установленный на двигателе. Поскольку физические измерения эмиссии в процессе эксплуатации двигателя недоступны, в настоящее время такие сенсоры отсутствуют. Заменить «физический» датчик можно встроенной в систему автоматического управления двигателем математической моделью камеры сгорания, которая выполняет функцию виртуального сенсора эмиссии.
Разработке математической модели виртуального сенсора эмиссии в перспективных системах автоматического управления газотурбинными двигателями и посвящена статья ученых Пермского Политеха, опубликованная в журнале «Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника».
«На основании экспериментальных данных нами была установлена коррелятивная связь между относительным расходом топлива через пилотный контур и величиной эмиссии оксидов азота, а также пульсациями давления в жаровых трубах малоэмиссионной камеры сгорания. Это позволило рассматривать коэффициент корреляции Пирсона как количественный критерий оценки качества организации горения. При этом становится возможным без измерения эмиссии определить, по какому типу — гомогенному или диффузному — происходит перемешивание топлива в процессе горения.
Таким образом, полученные результаты позволяют существенно повысить качество прогнозирования эмиссии за счет уточнения разработанной полуэмпирической математической модели генерации оксидов азота. Уточнение ведется через учет неоднородности процесса горения в жаровых трубах. Разработанные алгоритмы являются основой виртуального сенсора, с помощью которого можно оценить уровень эмиссии двигателя без ее непосредственного измерения. Эти данные и ложатся в основу алгоритмов управления различными режимами работы камеры сгорания, — объясняет кандидат технических наук, доцент кафедры конструирования и технологий в электротехнике, директор Центра дистанционных образовательных технологий, Татьяна Кузнецова.
Эффективность модели подтверждается сопоставлением расчетов с экспериментальными показателями эмиссии оксидов азота при работе двигателя. Полученные данные позволяют оценивать не только качество процесса горения без трудоемкого измерения эмиссии, но и уточнять математические модели, лежащие в основе виртуального сенсора эмиссии, используемого в системе управления.
Внедрение виртуальных датчиков позволяет прогнозировать изменение неизмеряемых в процессе эксплуатации двигателя величин. А также позволяет оценивать качество измерения сигналов, и при замене реальных датчиков — снижает затраты на обслуживание двигателя. Таким образом, предложенный подход упрощает процесс разработки и эксплуатации адаптивных систем управления эмиссией наземных газотурбинных установок и газотурбинных авиационных двигателей. Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Полученная модель способствует обеспечению технологического суверенитета России.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые раскрыли причины удивительной сохранности крупнейшей из пирамид Гизы. Секрет того, что за прошедшие тысячелетия пирамиду не разрушили землетрясения, кроется в особенностях ее конструкции, в том числе в так называемых разгрузочных камерах, расположенных непосредственно над погребальной камерой фараона.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно