[發(fā)明專利]基于輪盤應(yīng)力快速評估的燃?xì)廨啓C(jī)安全啟動方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210480843.0
• 申請日: 2022-05-05
• 公開（公告）號: CN114970325A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張荻;朱光亞;郭鼎;謝永慧
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F30/23;G06N3/04;G06N3/08;F02C7/26;F02C9/00;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發(fā)明公開了一種基于輪盤應(yīng)力快速評估的燃?xì)廨啓C(jī)安全啟動方法及系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：獲取待啟動燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣參數(shù)以及輪盤溫度場向量；基于獲取的進(jìn)氣參數(shù)以及輪盤溫度場向量，采用預(yù)訓(xùn)練好的應(yīng)力分析預(yù)測模型獲得預(yù)出現(xiàn)的輪盤最大應(yīng)力值；基于所述預(yù)出現(xiàn)的輪盤最大應(yīng)力值和預(yù)設(shè)輪盤安全應(yīng)力區(qū)間的比較結(jié)果，實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)安全啟動；其中，所述應(yīng)力分析預(yù)測模型為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，構(gòu)建了參數(shù)自動控制的燃?xì)廨啓C(jī)快速安全啟動方法，可實(shí)現(xiàn)對輪盤應(yīng)力的控制，進(jìn)而能夠保障燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組在啟動過程中的運(yùn)行安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃?xì)廨啓C(jī)部件運(yùn)行監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于輪盤應(yīng)力快速評估的燃?xì)廨啓C(jī)安全啟動方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著動力系統(tǒng)的多工況任務(wù)日益增加，燃?xì)廨啓C(jī)必須要面臨頻繁啟動、大幅度變負(fù)荷的狀況，這使得燃?xì)廨啓C(jī)各部件承受著劇烈的溫度變化和交變熱應(yīng)力，尤其是燃?xì)廨啓C(jī)的輪盤部件。具體解釋的，燃?xì)廨啓C(jī)輪盤長期工作在高溫、高壓和高轉(zhuǎn)速的惡劣環(huán)境中，承受著離心力、氣流力、振動和高溫等多重載荷的共同作用；其中，在燃?xì)廨啓C(jī)啟動過程中，由于進(jìn)氣參數(shù)的變化，導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)外形成較大的溫差因此產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力水平，這會極大降低燃?xì)廨啓C(jī)在啟動過程中的安全可靠性。

為了保障燃?xì)廨啓C(jī)在啟動過程中的運(yùn)行安全，需要機(jī)組能夠控制輪盤在啟動過程中的應(yīng)力水平，因此需要對燃?xì)廨啓C(jī)啟動過程進(jìn)行優(yōu)化；然而，在優(yōu)化過程中為了計(jì)算作為目標(biāo)函數(shù)的最大熱應(yīng)力，需要反復(fù)使用相應(yīng)的應(yīng)力計(jì)算方法對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行更新；上述過程中，有限元法是目前所使用的最主要的燃?xì)廨啓C(jī)輪盤應(yīng)力的計(jì)算方法，其通過將實(shí)體劃分成一系列單元，然后引入適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件進(jìn)行求解。

上述現(xiàn)有方法在實(shí)際應(yīng)用中尚存在的技術(shù)缺陷主要包括：

(1)該方法需要人為的劃分網(wǎng)格，計(jì)算結(jié)果精度會很大程度上受到網(wǎng)格質(zhì)量的影響，且如果將該方法引入優(yōu)化流程則重復(fù)過程的迭代會花費(fèi)大量的計(jì)算時(shí)間。

(2)在實(shí)際的燃?xì)廨啓C(jī)啟動控制過程中，輪盤表面溫度的監(jiān)視以及應(yīng)力水平的計(jì)算總是著眼于當(dāng)前時(shí)刻下，缺乏了對在未來時(shí)刻的進(jìn)氣參數(shù)下輪盤應(yīng)力水平的觀察，使得實(shí)際啟動過程中的參數(shù)控制總是存在滯后性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于輪盤應(yīng)力快速評估的燃?xì)廨啓C(jī)安全啟動方法及系統(tǒng)，以解決上述存在的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問題。本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，構(gòu)建了參數(shù)自動控制的燃?xì)廨啓C(jī)快速安全啟動方法，可實(shí)現(xiàn)對輪盤應(yīng)力的控制，進(jìn)而能夠保障燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組在啟動過程中的運(yùn)行安全。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的一種基于輪盤應(yīng)力快速評估的燃?xì)廨啓C(jī)安全啟動方法，包括以下步驟：

獲取待啟動燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣參數(shù)以及輪盤溫度場向量；

基于獲取的進(jìn)氣參數(shù)以及輪盤溫度場向量，采用預(yù)訓(xùn)練好的應(yīng)力分析預(yù)測模型獲得預(yù)出現(xiàn)的輪盤最大應(yīng)力值；

基于所述預(yù)出現(xiàn)的輪盤最大應(yīng)力值和預(yù)設(shè)輪盤安全應(yīng)力區(qū)間的比較結(jié)果，實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)安全啟動；

其中，所述應(yīng)力分析預(yù)測模型為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；

獲取所述預(yù)訓(xùn)練好的應(yīng)力分析預(yù)測模型的步驟包括：

獲取訓(xùn)練樣本集；所述訓(xùn)練樣本集的每個(gè)訓(xùn)練樣本均包括采樣時(shí)刻的進(jìn)氣參數(shù)以及對應(yīng)的輪盤應(yīng)力標(biāo)簽；

訓(xùn)練時(shí)，將選定訓(xùn)練樣本中的采樣時(shí)刻的進(jìn)氣參數(shù)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，獲得輪盤應(yīng)力預(yù)測值；獲取輪盤應(yīng)力預(yù)測值與選定訓(xùn)練樣本中的輪盤應(yīng)力標(biāo)簽的差值，基于所述差值更新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的參數(shù)，達(dá)到預(yù)設(shè)收斂條件獲得所述預(yù)訓(xùn)練好的應(yīng)力分析預(yù)測模型。

本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述獲取訓(xùn)練樣本集的步驟具體包括：

獲取n組啟動過程中的燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣參數(shù)和輪盤溫度場標(biāo)簽，獲得初始數(shù)據(jù)集；