ОПТИМІЗАЦІЯ КОНТРОЛЬОВАНОГО ПУСКУ ТУРБОМАШИНИ З УРАХУВАННЯМ ТЕПЛОВИХ І ВІБРАЦІЙНИХ ОБМЕЖЕНЬ

Анотація

У статті запропоновано математичну модель оптимізації контрольованого запуску турбомашини, що враховує комплекс обмежень, пов’язаних із фізико-механічними характеристиками системи – тепловими деформаціями, вібраційною нестабільністю і резонансними явищами. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю забезпечення швидкого та надійного пуску турбін в умовах обмеженого ресурсу, підвищених вимог до безпеки та енергетичної ефективності, особливо в морському і стаціонарному промисловому середовищі. Основна мета полягає в мінімізації тривалості пуску без перевищення критичних температурних і вібраційних меж, що впливають на залишковий ресурс роторної системи. Модель базована на побудові функціонала ризику, який агрегує три основні показники: амплітуду вібрацій, тепловий прогин ротора і тривалість перебування в зоні резонансу. Для гарантії дотримання граничних технічних умов у функціонал впроваджено систему штрафних коефіцієнтів. Як керовану змінну використовують профіль кутової швидкості обертання ротора, поданий у вигляді частинної кусочно-лінійної або квадратичної функції, що моделює фази прогріву, обходу резонансних частот і стабілізації на номінальному режимі. Для розв’язання задачі оптимізації застосовано гібридний алгоритм, що поєднує еволюційний пошук із градієнтною локалізацією в околі знайдених екстремумів. Проведено чисельне моделювання для типових параметрів турбомашин, що демонструє ефективність запропонованого підходу: час запуску зменшено з одночасним дотриманням обмежень за температурним градієнтом і вібраційним навантаженням. Отримані результати можуть бути інтегровані в системи керування запуском турбін (PLC/SCADA) і бути використаними як основа для створення адаптивного пускового модуля з автоматичним корегуванням параметрів залежно від технічного стану агрегату.