터보프롭엔진(PT6A-62)의 성능저하 진단을 위한 최적 계측 변수 선정에 관한 연구

A Study on Optimal Parameter Selection for Health Monitoring of Turboprop Engine (PT6A-62)

국내에서 최초로 개발된 기본훈련기 KT-1의 추진기관인 터보프롭 엔진(PT6A-62)을 위한 정상상태 성능모사 덴 진단 프로그램을 개발하였다. 개발된 정상상태 성능해석 프로그램의 검증을 위해 해석 결과를 엔진 제작사에서 제공한 성능 데이터 및 가스터빈 엔진의 성능 모사 프로그램으로 잘 알려진 GASTURB와 비교하였다. 개발된 정상상태 성능해석 프로그램의 검증을 위해 해석 결과를 엔진 제작사에서 제공한 성능 데이터 및 가스터빈 엔진의 성능 모사 프로그램으로 잘 알려진 GASTURB와 비교하였다. 개발된 프로그램의 유용성을 검증하기 위해 다양한 고도, 비행마하수, 부분부하에서의 성능을 해석하였다. GPA(Gas Pess Analysis) 방법은 엔진의 성능 저하를 구성품 효율의 저하와 공기유량의 변화량으로 나타내는 방법이다. 오염, 부식, 침식과 같은 물리적 손상을 탐지하기 위한 최적의 계측변수 선정을 위해 GPA 방법은 유용하다. 본 연구에서는 최적의 계측변수를 선정하기 위해 2가지 방법을 이용하였다 하나는 독립변수의 수를 다르게 하여 계측기 수가 진단에 미치는 영향을 알아보았으며 다음 종속변수의 종류가 미치는 영향을 살펴보았다. 해석 결과에 따르면 압축기 입구 온도 및 압력, 압축기 터빈 입구 온도 및 압력, 동력 터빈 입구의 온도 및 압력과 축마력, 연료유량 등을 측정하여 진단에 이용하는 것이 가장 오차가 적었다.

A steady state performance simulation and diagnostics program for the turboprop engine (PT6A-62), which is the power plant of the first developed military basic trainer KT-1 in Republic of Korea, was developed. The developed steady state performance analysis program was evaluated with the performance data provided by the engine manufacturer and with analysis results of GASTURB program, which is well known for the performance simulation of gas turbines. Performance parameters were discussed to evaluate validity of the developed program at various cases such as altitude, flight velocity and part load variation. GPA(Gas Pass Analysis) allows engine performance deterioration to be identified at the module level in terms of reduction in component efficiencies and changes in mass flow. In order to find optimal instrument set to detect the physical faults such as fouling, erosion and corrosion, a gas path analysis approach is utilized. This study was performed in two cases for selection of optimal measurement parameters. One case was considered with the effect of instrument number by changing independent parameter number. The other case was performed with selection of independent parameter set. According to the analysis results, the optimal measurement parameters selected were eight dependent variables such as shaft horsepower, fuel flow rate, compressor exit pressure and temperature, compressor turbine inlet pressure and temperature and power turbine inlet pressure and temperature.