A Study on Nonlinear GPA for Optimal Measurement Parameter Selection of Turboprop Engine

터보프롭 엔진의 최적 계측 변수 선정을 위한 비선형 GPA 기법에 관한 연구

Linear GPA(Gas Path Analysis) and non-linear GPA programs for performance diagnostics of a turboprop engine were developed, and a study for selection of optimal measurement variables was performed. Simultaneous faults in the compressor, the compressor turbine and the power turbine, which occur damage of the engine, were assumed. The non-linear GPA analysis was carried out with an iterative method, where the performance degradation rate of independent parameters was divided into same intervals. It was compared with the result by the Newton-Raphson method for observing the effect of an iterative method. According to the analysis result, it was found that performance of non-linear GPA can be influenced on the type of the iterative method. For showing effects of the number of measurement variables both the linear and non-linear GPAs were analyzed with 10, 8 and 6 measurement sets, respectively. RMS error between them were compared each other. It was realized that the more measurement parameters are used, and the more accurate result may be obtained. However much better result can be obtained with measurement parameters selected properly Moreover, RMS error by using non-linear GPA was less than that by using linear GPA.

터보프롭 엔진의 성능진단을 위한 선형 GPA(Gas Path Analysis) 및 비선형 GPA 프로그램을 개발하고 최적 계측 변수 선정을 위한 해석을 수행하였다. 엔진의 손상은 압축기 오염과 압축기 터빈 및 동력터빈의 부식이 동시에 발생하는 경우를 가정하였다. 먼저 비선형 GPA에서 반복기법에 대한 영향을 알아보기 위해 독립변수의 저하량을 등간격으로 나누어 반복 해석한 경우와 Newton-Raphson법을 이용하여 해석한 경우를 선형 GPA 해석 결과와 비교하였다. 해석 결과 비선형 GPA의 성능은 반복기법에 의해 많은 영향을 받음을 알 수 있었다. 다음 계측변수 수에 대한 영향을 알아보기 위해 계측변수를 6개, 8개, 10개로 달리하여 각각 선형 GPA 기법과 비선형 GPA 기법을 이용하여 해석을 수행한 후 RMS 오차를 비교하였다. 해석 결과 계측변수가 많으면 보다 정확한 진단 결과를 얻을 수 있으나 계측변수를 잘 선정한다면 보다 적은 계측변수로도 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다. 또한 비선형 GPA 기법을 이용한 경우의 RMS 오차가 선형 GPA 기법을 이용한 경우보다 적어 비선형 GPA 기법의 유용성을 알 수 있었다.