Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата

• Автор: Лобанов, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК В СИСТЕМЕ ВЫХЛОПА ГПА
1.1 КОНСТРУКЦИЯ ВЫХЛОПНОГО ТРАКТА ГПА
1.2 ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ В ВЫХЛОПЕ ГПА
1.3 ПРИРОДА КОЛЕБАНИЙ В ГПА
1.3.1 ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ МАЛЫХ КОЛЕБАНИЙ В ОБЩЕМ СЛУЧАЕ
1.3.2 СВОБОДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ КОНСЕРВАТИВНОЙ СИСТЕМЫ
1.4 АНАЛИЗ ИСТОЧНИКОВ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ В ГПА
1.4.1 ОБЩАЯ ВИБРАЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ. ГАРМОНИКИ
1.4.2 ВИБРАЦИЯ СИЛОВЫХ КОРПУСОВ
1.4.3 ВИБРАЦИЯ, ВОЗБУЖДАЕМАЯГАЗО-ВОЗДУШНЫМ ТРАКТОМ
1.4.4 ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ВИБРАЦИЯ
1.5 МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ АЛГОРИТМА ОЦЕНКИ ДИНАМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПО КОСВЕННЫМ ПАРАМЕТРАМ
1.5.1 ПРИНЦИП РАБОТЫ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ВИБРАЦИИ
1.5.2 ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ ПОСРЕДСТВОМ ЧАСТОТНОГО
АНАЛИЗА
ВЫВОДЫ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ РАСЧЕТА ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА В ВЫХЛОПНОМ ТРАКТЕ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА
2.1 СОДЕРЖАТЕЛЬНАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.2 КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.4 ЧИСЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
2.4.1 ЭЙЛЕРОВ ЭТАП МЕТОДА КРУПНЫХ ЧАСТИЦ

2.4.2 ЛАГРАНЖЕВ ЭТАП МЕТОДА КРУПНЫХ ЧАСТИЦ
2.4.3 ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП МЕТОДА КРУПНЫХ ЧАСТИЦ
2.5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАСЧЕТНОЙ ОБЛАСТИ
ГЛАВА 3 ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В ВЫХЛОПНОМ ТРАКТЕ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА
3.1 СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК В ВЫХЛОПНОМ ТРАКТЕ ГПА
3.2 ОПИСАНИЕ УСЛОВИЙ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА И ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.3 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОЦЕНКА АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРЯМОГО И КОСВЕННОГО ИЗМЕРЕНИЙ ВЕЛИЧИНЫ КОЛЕБАНИЙ ДАВЛЕНИЯ В ВЫХЛОПНОМ ТРАКТЕ ГПА
ГЛАВА 4 ИНЖЕНЕРНАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПО ВИБРОАКУСТИЧЕСКИМ ИЗМЕРЕНИЯМ
4.1 ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОЦЕНКИ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК СИСТЕМЫ ВЫХЛОПА ГПА ПО ВИБРОАКУСТИЧЕСКОЙ
ИНТЕНСИВНОСТИ НАРУЖНОЙ СТЕНКИ
4.2. МЕТОДИКА ПЕРЕСЧЕТА АМПЛИТУД КОЛЕБАНИЙ НАРУЖНОЙ СТЕНКИ ВЫХЛОПНОГО ТРАКТА ГПА В АМПЛИТУДУ КОЛЕБАНИЙ ДАВЛЕНИЯ ПРОДУКТОВ ВЫХЛОПА
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ
Одним из главных условий устойчивого развития газовой отрасли является обеспечение надёжности и эффективности эксплуатации газотранспортных предприятий. Проблемы повышения надежности и эффективности эксплуатации газоперекачивающих агрегатов (ГПА) тесно связаны с работоспособностью всех его элементов и узлов. В силу специфики функционирования ГПА и небольшого опыта технической эксплуатации (начиная с 70-х годов прошлого столетия) кардинально решить все возникающие проблемы в данных агрегатах не представляется возможным. Система технической диагностики в основном привязана к наиболее напряженным элементам и ответственным узлам конструкции агрегата [6,13]: газотурбинному двигателю (ГТД), нагнетателю, их подшипникам и т.д.
На современных станциях, где используют ГПА различных типов, существуют системы непрерывного контроля технического состояния [52,96] отдельных узлов по величине температур, давления, уровня вибрации и т.д., поэтому отказы в работоспособности ГПА по элементам контроля сводятся к минимуму. Однако в конструкции системы выхлопа какие-либо элементы контроля отсутствуют, что привело к следующим отказам при эксплуатации ГПА:
- обрыв листов внутренней облицовки на агрегатах ГПА - 16ДКС-02, ГПА - 16 ДКС-03 на КС Ямбургского ГКМ, ГПА-16ДКС-02Л на КС «Пуртазовская»;
- прогар компенсаторов на агрегатах ГПА-12М (КС «Пермская»), ГПА-16 (КС «Горнозаводская»);
Отказы систем выхлопа в работе ГПА приводят к значительному повышению стоимости ремонтно-восстановительных работ, что диктует необходимость внедрения современных технологий оценки работоспособности. В этих условиях резко возрастает необходимость в

Учитывая вытекающее тождество Лагранжа
дгк _ д%
дд дфс
получаем
Введем функцию, называемую диссипативной функцией Рэлея:
(1.18)
(1.19)
Подставим в диссипативную функцию Рэлея (1.18) выражение для скорости (1.12):
Поступим с коэффициентом В(ф так же, как с коэффициентом А(ц) в выражении для кинетической энергии, т. е. разложим его в степенной ряд в окрестности положения равновесия (ц = 0), а затем учтем только первый член разложения, поскольку диссипативная функция Рэлея, как и кинетическая энергия, уже содержит величину второго порядка малости д.
Обозначим В(0) через Ъ и назовем его обобщенным диссипативным коэффициентом. Единица измерения Ь, также как и коэффициентов а и с, определяется единицей измерения обобщенной координаты: если д — в м, то Ъ — в Н-с/м, если д — в рад, той — вН*с*м.
Окончательно имеем
Ф = -Ь$

(1.20)