本发明专利技术涉及一种基于粒子群优化算法辨识的燃气轮机部件特性线修正方法.基于本发明专利技术提出的一种粒子群优化算法辨识的部件特性线修正方法仍可以简单有效地修正燃气轮机的部件特性线，使之与实际目标燃气轮机的真实部件特性线相匹配，大大提高了热力计算精度，能有效地消除热力模型的不准确性对气路性能诊断结果造成的负影响。本发明专利技术适用于对一套同一型号燃气轮机的部件特性线修正和对已有的其他型号燃气轮机的部件特性线修正这两种常见情况，使修正后热力模型的部件特性线与实际目标燃气轮机的真实部件特性线相匹配，以提高热力计算精度，为准确的机组性能分析和气路诊断打下基础。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种燃气轮机部件特性线修正方法。
技术介绍
建立准确的燃气轮机热力模型对于成功实现机组性能分析和气路诊断是至关重要的前提条件。在当前的燃气轮机热力建模技术条件下，性能模型的准确性主要依赖于其部件(压气机和透平)的特性线和工质热物性计算程序的精度，尤其是部件特性线的精度。这些部件特性线实际上需由发动机试车台在不同操作条件下严格的试验获得。由于试车台试验费时且昂贵，发动机制造商不可能会获取每一台燃气轮机的部件特性线。因此，制造商通常只会提供给用户一套同一型号燃气轮机的部件特性线。然而对于同一型号的燃气轮机而言，由于制造和安装偏差的原因，其部件性能也会发生变化。此外，由于维护、改造、大修等原因，其本身部件性能会发生较大的改变。因此，使用同一型号燃气轮机的同一套部件特性线来热力建模时，通常会产生一定程度的计算误差。对于用户，有时因制造商保密原因，甚至无法获得相关型号燃气轮机的部件特性线，只能通过已有的其他类型燃气轮机的部件特性线进行比例缩放后来使用，致使热力计算误差有时会难以接受。由于热力模型的计算误差有可能与实际发动机性能衰退而导致的实测气路参数偏差处在同一数量级上，此时性能模型的不准确性可能会对气路性能诊断的结果产生严重影响。为了提高热力性能模型的计算精度，众多学者提出了一些有效方法，主要通过气路实测参数来修正热力模型的部件特性线或生成新的部件特性线。Simani等(Simani S，Fantuzzi C，Beghelli S.Diagnosis techniques for sensor faults of industrial processes[J].Control Systems Technology，IEEE Transactions on，2000，8(5)：848-855.)最先引入了一种燃气轮机热力模型修正方法，它通过优化算法来搜索一组最优的部件特性线比例系数，随后，Lambiris等(Lambiris B，Mathioudakis K，Stamatis A，et al.Adaptive modeling of jet engine performance with application to condition monitoring[J].Journal of propulsion and power，1994，10(6)：890-896.)对此方法进行了拓展。Kong等(Kong C，KiJ，Kang M.A new scaling method for component maps of gas turbine using system identification[J].Journal of Engineering for Gas turbines and Power，2003，125(4)：979-985.)采用系统辨识方法提出了一种基于已有部件特性线及在设计工况点获得的比例系数来获取变工况下的新部件特性线的方法。为了克服通过比例缩放获得部件特性线精度较低的问题，Kong等(Kong C，Kho S，KiJ.Component map generation of a gas turbine using genetic algorithms[J].Journal of engineering for gas turbines and power，2006，128(1)：92-96.)提出了采用遗传算法来生成新部件特性线的方法。Li等(Li Y G，Pilidis P，Newby M A.An adaptation approach for gas turbine design-point performance simulation[J].Journal of engineering for gas turbines and power，2006，128(4)：789-795.)和Roth等(Roth B，Doel D L，Mavris D，et al.High-accuracy matching of engine performance models to test data[C]//ASME Turbo Expo 2003，collocated with the 2003International Joint Power Generation Conference.American Society of Mechanical Engineers，2003：129-137.以及Roth B A，Doel D L，Cissell J J.Probabilistic matching of turbofan engine performance models to test data[C]//ASME Turbo Expo 2005：Power for Land，Sea，and Air.American Society of Mechanical Engineers，2005：541-548.)各自提出了两种不同的设计工况点热力模型修正方法，来减小热力模型设计工况点气路参数计算值与气路参数实测值的偏差，其中Li等采用的是牛顿-拉普森迭代算法，而Roth等采用的是基于最小二乘法的最优估计方法。Gatto等(Gatto E L，Li Y G，Pilidis P.Gas turbine off-design performance adaptation using a genetic algorithm[C]//ASME Turbo Expo 2006：Power for Land，Sea，and Air.American Society of Mechanical Engineers，2006：551-560.)利用单个变工况点实测气路参数通过遗传算法优化得到了一组部件特性线比例系数，随后Li等(Li Y G，Marinai L，Pachidis V，et al.Multiple-Point Adaptive Performance Simulation Tuned to Aeroengine Test-Bed Data[J].Journal of Propulsion and Power，2009，25(3)：635-641.)对这种方法进行了改进，提出了一种通过遗传算法利用多个变工况点实测气路参数来获取最优的部件特性线比例系数的方法。Gatto等和Li等所述的变工况点热力模型修正方法都仅仅通过遗传算法来获取单组比例系数来对整体部件特性线进行修正。由于燃气轮机特性通常表现为强非线性，通过单组比例系数修正后的热力模型特性可能在其他变工况点发生改变，致使计算误差更大。正因燃气轮机强非线性的特性，使得通过单组优化的比例系数来达到减小较大变工况范围内热力模型计算误差的目的显得十分困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是提高燃气轮机热力性能模型的计算精度。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种基于粒子群优化算法辨识的燃气轮机部件特性线修正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将压气机的相对折合流量GCcor，rel及相对等熵效率ηC，rel或透平的相对本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于粒子群优化算法辨识的燃气轮机部件特性线修正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将压气机的相对折合流量GCcor，rel及相对等熵效率ηC，rel或透平的相对折合流量GTcor，rel及相对等熵效率ηT，rel的修正系数Sx定义为以相对折合转速的二次形式的待辨识参数函数，即有：Sx＝a+b·(1‑ncor，rel)+c·(1‑ncor，rel)2，式中，a、b和c为待辨识参数函数的系数，a用于对部件特性线整体偏移程度的修正起主要作用，b和c对部件特性线旋转形状的修正起主要作用，ncor，rel为压气机或透平的相对折合转速；步骤2、在设计工况及各个变工况环境条件和操作条件下，将热力模型的气路参数计算值与实测气路参数进行比较，其均方根误差作为目标函数Fitness，对目标函数Fitness通过粒子群优化算法迭代寻优计算得到系数a、b和c的值，从而得到各个最优的待辨识参数函数的系数，即得到压气机的相对折合流量GCcor，rel或透平的相对折合流量GTcor，rel的修正系数Sg及压气机的相对等熵效率ηC，rel或透平的相对等熵效率ηT，rel的修正系数Sη，其中：式中，表示第i个工况点的第j个气路参数的计算值，表示第i个工况点的第j个气路参数的实测值，m为工况点的总数目，M为气路参数的总数目；步骤3、将得到的修正系数Sg及修正系数Sη应用于整个部件特性线，则修正后的部件特性线参数为：对于压气机而言，修正后的相对折合流量为修正后的相对等熵效率为对于透平而言，修正后的相对折合流量为修正后的相对等熵效率为...
【技术特征摘要】
1.一种基于粒子群优化算法辨识的燃气轮机部件特性线修正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将压气机的相对折合流量GCcor，rel及相对等熵效率ηC，rel或透平的相对折合流量GTcor，rel及相对等熵效率ηT，rel的修正系数Sx定义为以相对折合转速的二次形式的待辨识参数函数，即有：Sx＝a+b·(1-ncor，rel)+c·(1-ncor，rel)2，式中，a、b和c为待辨识参数函数的系数，a用于对部件特性线整体偏移程度的修正起主要作用，b和c对部件特性线旋转形状的修正起主要作用，ncor，rel为压气机或透平的相对折合转速；步骤2、在设计工况及各个变工况环境条件和操作条件下，将热力模型的气路参数计算值与实测气路参数进行比较，其均方根误差作为目标...
【专利技术属性】
技术研发人员：李靖超，应雨龙，王英赫，董春蕾，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海;31
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