Centrifugálkompresszor-karakterisztika regressziója a teljes működési tartományban nem lineáris matematikai modellhez

Absztrakt

Gázturbinás berendezésekben – legyenek azok hajtóművek vagy ipari alkalmazásban tengelyteljesítményt leadó eszközök – a centrifugális kompresszorok széles körben elterjedtek. Jellemzőjük az egy fokozatban elérhető jelentős nyomásviszony, valamint a relatíve széles tömegáram-tartományban való stabil üzemelés. Ez utóbbi ellenére kis szállítás esetén – az axiális kompresszorokhoz hasonlóan – különféle instabil jelenségeket mutatnak (forgó leválás, pompázs), amelyek nyomás- és tömegáramlengések formájában jelentkeznek. Ezek elkerülése elsődleges fontosságú a berendezés és a kapcsolódó rendszerek megóvása érdekében, mert a lengésekben tárolt energia akár a lapátok kiszakításához is elegendő. A kompresszor matematikai modellezése kiemelkedő jelentőségű abból a szempontból, hogy egyrészt a különböző üzemállapotokban előre jelezhetővé válik a berendezés viselkedése, továbbá azon tartományokban, ahol az instabilitások fellépése várható, ott egy aktív beavatkozást biztosító rendszer a megfelelő reakciót kiváltva elháríthatja a szabályozás nélküli esetben bekövetkező rendellenes működést. Cikkünk célja, hogy egy centrifugális kompresszor teljes üzemi tartományában történő mérése alapján polinomos regresszióval közelítse a berendezés tömegáram-nyomásviszony, valamint tömegáram-hatásfok jelleggörbéit. Az eljárással megalkotott összefüggés a teljes üzemmódtartományt lefedi, előnyeit egy összehasonlítás mutatja be a korábban alkalmazott lineáris (például átszámított fordulatszám és dimenziótlan tömegáram szerint bilineáris) módszerek eredményeivel szemben. A kompresszor matematikai modelljét dinamikus szimulációnak vetettük alá, amelyet MATLAB Simulink környezetben hajtottunk végre, és az összehasonlítás érdekében tranziens mérések eredményeit használtuk fel. Az így megalkotott dinamikus modell pedig korszerű, aktív pompázsszabályozó rendszerek fejlesztését teszi lehetővé a későbbiekben.