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周向畸变下轴流压气机的失速预警方法研究及应用

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推进技术 2020年第9期41卷 1967-1974页

作者：刘洋李继超杜娟张宏武聂超群中国科学院工程热物理研究所先进燃气轮机实验室北京100190 中国科学院先进能源动力重点实验室北京100190 中国科学院轻型动力创新研究院北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

为了探究进气畸变条件下轴流压气机的有效失速预警方法并将其应用于主动控制系统中,在一台低速单转子轴流压气机上对均匀进气和周向畸变条件下的失速预警方法进行了实验研究。实验通过在进口布置高度可调节的插板来产生不同强度的周向畸... 详细信息

为了探究进气畸变条件下轴流压气机的有效失速预警方法并将其应用于主动控制系统中,在一台低速单转子轴流压气机上对均匀进气和周向畸变条件下的失速预警方法进行了实验研究。实验通过在进口布置高度可调节的插板来产生不同强度的周向畸变,并通过在转子叶顶布置的动态压力传感器测得非定常压力信号,运用自相关、互相关和均方根算法对其进行分析,比较了周向畸变下三种失速预警方法的可靠性。分析结果表明:只有传感器安装在畸变区时自相关和均方根分析才有效;互相关分析不依赖于传感器的安装位置,在畸变区和非畸变区均能有效感受到畸变的影响,且互相关系数随着周向畸变的产生或消失相应地下降或上升,因此在周向畸变下互相关分析为更有效的失速预警方法;最后在基于互相关分析的基础上对该单转子轴流压气机实施了喷气主动控制应用,在24.75%畸变强度条件下,主动喷气能取得9.32%的失速裕度改善,与定常喷气相比,获得几乎相等的失速裕度改善的同时节省了约40%的喷气量。

关键词：轴流压气机进气畸变失速预警主动控制喷气

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压气机流动稳定性自适应控制方法研究进展

力学学报 2022年第3期54卷 559-576页

作者：许登科董旭徐瑞泽李佳孙大坤孙晓峰北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191 北京航空航天大学杭州创新研究院杭州310023

压气机流动稳定性自适应控制是未来智能航空发动机的一项关键技术.基础研究需要回答3个关切:如何描述系统的稳定性?如何改变系统的稳定性?如何监测系统的稳定性?为此,本团队在压气机流动稳定性通用理论、壁面阻抗边界扩稳方法和在线实... 详细信息

压气机流动稳定性自适应控制是未来智能航空发动机的一项关键技术.基础研究需要回答3个关切:如何描述系统的稳定性?如何改变系统的稳定性?如何监测系统的稳定性?为此,本团队在压气机流动稳定性通用理论、壁面阻抗边界扩稳方法和在线实时失速预警技术等3个方面开展了系统深入的研究工作.(1)所发展的叶轮机流动稳定性通用理论既能包含流动非均匀性又能考虑叶片几何,计算高效,预测精度高,为压气机气动/稳定性一体化设计提供了可靠的评估工具.(2)所发展的基于壁面阻抗边界调控策略的SPS(stall precursor-suppressed)机匣处理和泡沫金属机匣处理在扩稳、降噪和保持系统气动性能方面取得实质性进展,采用等价分布源方法建立了包含机匣处理影响的压气机失速起始预测模型,对SPS机匣处理和泡沫金属机匣处理关键结构参数进行敏感性分析,使其具有明确的理论设计准则.实验结果证实,SPS机匣处理通过抑制失速先兆波的非线性演化达到扩稳的目的,在扩稳的同时可以保持压气机的压比和效率特性;泡沫金属机匣处理可以实现扩稳和降噪的双重效果,也具有良好的工程应用前景.(3)所发展的基于气动声学原理的实时失速预警方法将压气机失速预警时间提高到秒量级以上,能够在线监测系统稳定性.综合上述理论预测方法、扩稳技术和实时失速预警技术,发展了闭环反馈自适应控制方法,为未来智能航空发动机提供了一种自适应扩稳控制技术.

关键词：智能航空发动机流动稳定性机匣处理泡沫金属失速预警

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轴流风机失速预警及保护逻辑研究

能源与环境 2020年第3期 55-57页

作者：杨威黄华俊王准张海丹陆陆李敏浙江浙能技术研究院有限公司浙江杭州310000 浙江浙能兰溪发电有限公司浙江金华321000

轴流风机失速过程是风机运行状态快速变化的过程,运行人员大多时候来不及处理,机组已发生RB、跳闸等事故。选取并列运行的2台轴流风机电流偏差、电流变化率、炉膛负压及一次风母管压力等作为风机失速的表征量,在轴流风机发生失速先兆时... 详细信息

轴流风机失速过程是风机运行状态快速变化的过程,运行人员大多时候来不及处理,机组已发生RB、跳闸等事故。选取并列运行的2台轴流风机电流偏差、电流变化率、炉膛负压及一次风母管压力等作为风机失速的表征量,在轴流风机发生失速先兆时发出预警,在轴流风机发生失速时,快速形成失速判据,并通过热工逻辑形成联锁保护措施,旨在减轻运行人员运行压力的同时进一步提高机组运行安全可靠性。

关键词：轴流风机失速表征量失速预警失速判据失速保护保护逻辑

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亚声速轴流压气机失速监测方法试验

推进技术 2012年第3期33卷 398-404页

作者：高曼楚武利吴艳辉张皓光李清鹏西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

为了研究轴流压气机失速先兆信号监测的有效算法,对亚声速轴流压气机试验台的孤立转子在不同转速下,从稳定工况到失速工况叶顶不同轴向位置进行了动态压力信号测量试验,采用自相关分析和方差分析算法对试验数据进行了对比分析。结果表明... 详细信息

为了研究轴流压气机失速先兆信号监测的有效算法,对亚声速轴流压气机试验台的孤立转子在不同转速下,从稳定工况到失速工况叶顶不同轴向位置进行了动态压力信号测量试验,采用自相关分析和方差分析算法对试验数据进行了对比分析。结果表明,该压气机为突尖型失速,在叶顶前缘附近能明显感受到失速先兆信号,自相关分析监测到失速先兆信号的时间明显早于方差分析,可更有效的达到失速预警的作用。

关键词：轴流压气机突尖型失速自相关分析方差分析失速预警

大型火电机组电站风机在线监测系统开发及应用

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重庆电力高等专科学校学报 2022年第4期27卷 13-16,31页

作者：石清鑫徐西俊孙大伟郑金许金辉西安热工研究院有限公司陕西西安710032 国家能源蓬莱发电有限公司山东烟台265601

针对大型火电机组电站风机监测技术欠缺、风机运行异常预警不及时等问题,结合电站风机现场性能试验及电站风机运行特点,采用数值模拟与试验相结合的技术手段,对风机运行主要状态参数的在线准确测量技术、风机失速预警机理及数据传输模... 详细信息

针对大型火电机组电站风机监测技术欠缺、风机运行异常预警不及时等问题,结合电站风机现场性能试验及电站风机运行特点,采用数值模拟与试验相结合的技术手段,对风机运行主要状态参数的在线准确测量技术、风机失速预警机理及数据传输模式开展研究,建立电站风机气动性能监测模型及预警模型,并基于B-S架构进行软件平台开发及部署,实现了电站风机气动性能的实时监测及智能安全预警,以指导运行人员调控,从而提高了电站风机运行经济性及安全性,具有推广价值。

关键词：火电机组电站风机气动性能在线监测失速预警

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基于深度学习的轴流压气机旋转失速预测研究

基于深度学习的轴流压气机旋转失速预测研究

作者：赵宏阳大连理工大学

学位级别：硕士

高性能航空发动机的气动稳定性问题主要来自压气机,压气机的工作负荷能力和稳定性对整个发动机的工作效率和安全性至关重要。由于压气机中不稳定流动先兆发生机理极为复杂且变化极为迅速,因此压气机流动失稳建模与预测技术一直是压气机... 详细信息

高性能航空发动机的气动稳定性问题主要来自压气机,压气机的工作负荷能力和稳定性对整个发动机的工作效率和安全性至关重要。由于压气机中不稳定流动先兆发生机理极为复杂且变化极为迅速,因此压气机流动失稳建模与预测技术一直是压气机流动稳定性研究的关键难点。本文针对压气机失稳预测的特点和难点,创新性地引入深度学习方法,主要开展了以下几个方面的工作:1.基于压气机喘振实验数据的压气机失速特性分析。通过观察失速形态判断失速类型多为突尖型失速,在10000rpm～13000rpm的高转速下,随着转速提高,突尖型失速先兆与失速的时间间隔变小,且数量减少。通过快速傅里叶变换分析频谱,发现失速频率处于60Hz～110Hz范围,且随着转速提高线性增加。采用小波分解检测失速先兆,结果表明,小波分解能够提前检测到失速先兆,但需要结合大量的主观判断,因此小波分析适合做离线数据分析,但实现通用的自动的在线失速检测和预测还存在一定的局限性。2.基于扩张因果卷积理论的压气机失速预测模型的研究。根据对实验数据的分析,构建了LR-Wave Net失速预测模型,该模型包含两个分支网络,分别是以扩张因果卷积理论为基础的Wave Net分支网络和以逻辑回归理论为基础的LR分支网络,两个分支网络的输入分别为一定时间步内的时序数据和时域特征,通过stacking算法将两个分支网络模块融合,最终输出该时间步对应的失速预测概率。由于扩张因果卷积具有自回归特性,所以可以用于时间序列预测任务,同时卷积网络可以并行计算,速度优于传统的循环神经网络,更能满足失速预测任务的实时性要求。此外,针对失速预测任务的特点改进了损失函数,增加正样本误分类的损失影响,使得期望风险最小。3.压气机失速预测模型的仿真验证。分析对比了本文所提出的LR-Wave Net模型和现有的LR、Wave Net、LSTM以及传统的时域方差分析和小波分析在八种不同失速形态数据上的预测效果。结果表明,在不同形态失速数据下,LR-Wave Net模型都具有较好的预测精度和稳定性,其综合预测效果最优,同时能够实时预测失速发生概率,为失稳主动控制提供理论基础。因此,LR-Wave Net模型适合作为压气机失速预测的核心模型。4.压气机失速预测仿真软件的开发。在确定软件的开发需求基础上,设计软件架构并进行功能开发。软件采用本文所研究的深度学习预测模型,可以实现失速预测的界面操作。软件功能包括数据文件导入及处理、参数设置、模型选择、结果展示及保存等,该软件具有功能全面、界面清晰、操作简便的特点。

关键词：轴流压气机失速预警深度学习扩张因果卷积

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用于护航飞行安全的全时数字化失速传感系统

传感器世界 2023年第5期29卷 38-38页

中国科学院北京纳米能源与系统研究所、中国科学院大学研究人员许子颉、曹南颖等开发出一款新型自驱动飞行器失速传感监测(DATSS)系统,可原位实时监测固定翼飞行器翼面的气流分离程度,为飞行器操控者提供失速预警、失速程度分析和飞行... 详细信息

中国科学院北京纳米能源与系统研究所、中国科学院大学研究人员许子颉、曹南颖等开发出一款新型自驱动飞行器失速传感监测(DATSS)系统,可原位实时监测固定翼飞行器翼面的气流分离程度,为飞行器操控者提供失速预警、失速程度分析和飞行状态修正提示数据。2023年5月16日,相关研究发表于《自然-通讯》。

关键词：飞行安全失速预警中国科学院气流分离传感系统飞行状态自驱动原位实时监测