Соглашение о предоставлении субсидий от 03.12.2019 № 075-10-2019-079
Этап: 1
Сроки исполнения этапа: 03.12.2019-31.12.2019.
Сроки исполнения проекта: 03.12.2019-30.09.2020.
Тема исследования: «Разработка системы прогностики состояния элементов газотурбинного электрогенерирующего оборудования на основе комбинирования методов численного моделирования и машинного обучения».
Основным направлением исследования является комбинация подходов многомасштабного численного моделирования технических систем методом бондграф и методом конечных элементов и подходов построения предсказательных моделей, построенных на основе результатов измерений с помощью методов машинного обучения и глубокого обучения.
Исходя из результатов проведенных исследований, можно сделать вывод, что задача разработки алгоритмов оценки технического состояния деталей турбомашин более точно описывающих теплонапряженное состояние, но, в тоже время, позволяющих осуществлять вычисления в реальном времени и не требовательных к памяти ЭВМ, является очень актуальной.
Целью данного проекта является разработка системы предиктивного анализа состояния газотурбинных установок (ГТУ) на основе комбинации физико-математического моделирования процессов работы элементов установки и методов машинного обучения для заблаговременного предсказания появления неисправностей, выявления их причин и планирования ремонтных работ.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- Разработка функциональных физико-математических моделей ГТУ, описывающих состояние системы при штатных условиях работы в реальном времени, методом бондграф.
- Построение мета-модели ГТУ, описывающей ее состояние при наличии различных комбинаций дефектов, посредством подходов машинного обучения на основе физико-математической модели ГТУ.
- Разработка счетчика ресурса рабочих лопаток турбины высокого давления (ТВД) с применением конечно-элементной модели лопатки, описывающей распределение напряжений и температур в критических областях лопатки ТВД.
- Разработка информационной системы для интеграции моделей различного уровня и анализа эксплуатационных данных.
- Апробация системы, анализ опыта эксплуатации и корректировка метамоделей.
- Разработка рекомендаций к внедрению системы для эксплуатации на газотурбинных электростанциях.
В результате выполнения проекта, будут разработаны:
– Модели, описывающие состояние ГТУ в составе ГТЭС и позволяющие в реальном времени анализировать индекс технического состояния для системы в целом и основных подсистем (газогенератор – КНД, КВД, ТВД, ТНД) на основе измеряемых входных значений (влажность и температура окружающей среды, режим работы ГТУ и т.п.)
– Мета-модель, описывающая состояние ГТУ при наличии различных комбинаций дефектов и позволяющая решать задачу классификации развития дефекта в реальном времени.
– Счетчик ресурса лопаток турбин на основе конечно-элементных моделей.
Перечисленные выше модели будут интегрированы в единую систему прогностики и будут использованы для апробации на установках Индустриального партнера. Будут проведены исследовательские испытания системы и проанализированы показатели корректности ее работы.
По итогам апробации будут разработаны рекомендации по доработке и внедрению системы прогностики для широкого класса установок газотурбинного электрогенерирующего оборудования.