JP5845705B2 - ガスタービン性能推定装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施の形態のガスタービン性能推定装置1の構成を示し、図2はガスタービン性能推定装置1を含むガスタービンエンジン電子制御装置2の構成を示している。ガスタービン性能推定装置1は、第1エンジンシミュレータ11、差分演算器12、フィルタ13,14、ニューラルネットワーク15、第2エンジンシミュレータ16を備えている。第1エンジンシミュレータ11、第2エンジンシミュレータ16は、エンジンダイナミックモデルソフトウェアを搭載しており、その動作により実機のガスタービンエンジン3の動作をシミュレートし、燃料流量などの入力に対して実時間に動的に応答して各センサ設置部の圧力、温度の推定値y0(i),y_hat(i)を算出する。
図7を用いて、第2の実施の形態のガスタービン性能推定装置1Aについて説明する。第2の実施の形態の特徴は、図3に示したようにガスタービンエンジン3の所定箇所それぞれに設置された所定数の制御用センサTx,Pxと、ガスタービンエンジン3の入口に設置された温度センサT0及び圧力センサP0、ガスタービンエンジン3の燃料入口又は燃焼器入口に設置された燃料流量センサWFと、温度センサT0の計測値、圧力センサP0の計測値、燃料流量センサWFの計測値それぞれを入力し、エンジンダイナミックモデルソフトウェアを動作させてガスタービン3の所定箇所それぞれに設置された複数種、複数個の制御用センサそれぞれの計測値を推定し、推定値を出力するエンジンモデルシミュレータ51と、複数種、複数個の制御用センサTx,Pxの計測値y(i)それぞれとエンジンモデルシミュレータ51が推定した複数種、複数個の制御用センサの推定値y_hat(i)それぞれとの差分Δy_hat(i)を求める差分演算器52と、温度計測値T0、圧力計測値P0及び燃料流量計測値F0と、差分演算器52による複数種、複数個の差分値Δy_hat(i)とを入力とし、ガスタービンエンジン3の複数のモジュールそれぞれの性能特性係数C(i)を推定し、エンジンモデルシミュレータ51にフィードバックしてその内部状態である性能特性係数をチューニングするニューラルネットワーク15とを備えている。
2 電子制御装置
3 ガスタービンエンジン(実機)
4 スロットル
11 第1エンジンシミュレータ
12 差分演算器
13 フィルタ
14 フィルタ
15 ニューラルネットワーク
16 第2エンジンシミュレータ
21 レーティング計算部
22 差分演算器
23 コントローラ
30 空気流
31 吸気口
32 ファン
33 高圧縮機
34 燃焼器
35 高圧タービン
36 低圧タービン
37 ミキサー
38 ノズル
39 高圧回転軸
40 バイパスダクト
310 低圧回転軸
311 コア流
312 バイパス流
313 排気流
51 エンジンモデルシミュレータ
52 差分演算器
151 感度行列演算部
Px 圧力センサ(圧力計測値)
Tx 温度センサ(温度計測値)
Nx 回転数センサ(回転数)
Claims (3)
- ガスタービンエンジンの所定箇所それぞれに設置された限られた数の複数種、複数個の制御用センサと、
前記ガスタービンエンジンの入口に設置された温度センサ、圧力センサ及び回転数センサと、
前記ガスタービンエンジンの燃料入口に設置された燃料流量センサと、
前記温度センサの計測値、圧力センサの計測値、回転数センサの計測値、燃料流量センサの計測値それぞれを入力し、ノミナルモデルを使用する第1のエンジンダイナミックモデルソフトウェアを動作させて前記ガスタービンの所定箇所それぞれに設置された、前記限られた数の複数種、複数個の制御用センサそれぞれの計測値を推定し、推定値を出力する第1エンジンシミュレータと、
前記限られた数の複数種、複数個の制御用センサの計測値それぞれと前記第1エンジンシミュレータの推定値それぞれとの差分を求める差分演算器と、
前記温度計測値、圧力計測値、燃料流量計測値及び回転数計測値と、前記差分演算器による複数種、複数個の差分値とを入力とし、前記ガスタービンエンジンのダイナミックモデルの内部状態である性能特性係数を推定するニューラルネットワークと、
前記温度計測値、圧力計測値、燃料流量計測値及び回転数計測値を入力し、前記ニューラルネットワークの出力する性能特性係数推定値を状態変数群として入力して劣化モデルを構築し、当該劣化モデルを使用する第2のエンジンダイナミックモデルソフトウェアを動作させて前記ガスタービンエンジンのセンシングが困難な箇所を含む所定箇所それぞれの物理量の推定値を出力する第2エンジンシミュレータとを備えたことを特徴とするガスタービン性能推定装置。 - 前記ガスタービンエンジンの入口の燃料流量計測値、温度計測値、圧力計測値及び回転数計測値と、前記差分演算器による複数種、複数個の差分値とに所定の時定数の時間遅れを伴って前記ニューラルネットワークに入力するフィルタを備えたことを特徴とする請求項1に記載のガスタービン性能推定装置。
- エンジンモデルの各要素の性能パラメータを変化させた後のセンサデータと、前記各要素の性能パラメータを変化させない場合のセンサデータとを用い、これらのセンサデータ間の差を教師データとして前記ニューラルネットワークの中間層、出力層の結合荷重を求めたことを特徴とする請求項1又は2に記載のガスタービン性能推定装置。
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