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:1. Разработка функциональных физико-математических моделей ГТУ, описывающих состояние системы при штатных условиях работы в реальном времени, методом бондграф. 2. Построение мета-модели ГТУ, описывающей ее состояние при наличии различных комбинаций дефектов, посредством подходов машинного обучения на основе физико-математической модели ГТУ.3. 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.4. Разработка информационной системы для интеграции моделей различного уровня и анализа эксплуатационных данных.5. Апробация системы, анализ опыта эксплуатации и корректировка метамоделей.6. 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.