Термогазодинамическая диагностика трехвальных приводных газотурбинных двигателей

• Автор: Белов, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 128 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
1.1. Методы контроля и диагностирования оборудования
1.2. Виды и особенности диагностических испытаний приводных газотурбинных двигателей
1.3. Анализ существующих и предлагаемых систем параметрической диагностики двигателей
1.4. Особенности расчета термогазодинамических параметров
газотурбинных двигателей с охлаждаемыми турбинами
1.5 Выводы по разделу
2. ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДИАГНОСТИКИ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХВАЛЬНЫХ ПРИВОДНЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ
2.1. Система уравнений термогазодинамической диагностики параметров трехвального двигателя
2.2. Особенности диагностики параметров двигателя с охлаждаемыми турбинами
2.3. Особенности диагностики переходных режимов трехвальных двигателей
2.4. Методика параметрической диагностики двигателя при приемо-

сдаточных испытаниях
2.5. Особенности параметрической диагностики двигателя на

компрессорной станции
2.6. Выводы по разделу

З.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЪНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ НА СТЕНДЕ И КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ
3.1 Экспериментальный стенд
3.2 Средства измерения термогазодинамических параметров
3.3. Методика сбора и предварительной обработки данных
3.4. Особенности теплотехнических испытаний в условиях компрессорной станции
3.5. Выводы по разделу
4. РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХВАЛЬНЫХ ПРИВОДНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
4.1 Исходные данные для параметрической диагностики исследуемых объектов
4.2 Расчетный анализ параметров двигателя с неохлаждаемой турбиной на стационарном режиме, сопоставление с
экспериментальными данными
4.3. Расчетный анализ параметров двигателя с охлаждаемой турбиной
на стационарном режиме
4.4 Расчетный анализ мощности ГТД с учетом тепловой и
механической инерции, сопоставление с экспериментальными
данными
4.5.Расчет параметров двигателя в условиях компрессорной станции
4.6 Выводы по разделу
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Основные обозначения и сокращения, принятые в тексте

ВВЕДЕНИЕ
Обеспечение надежности и эффективности эксплуатации оборудования газотранспортных систем напрямую связанно с диагностикой технического состояния газотурбинных двигателей (ГТД), используемых в качестве приводов нагнетателей природного газа. Методы термогазодинамической диагностики позволяют определять неисправности, приводящие к снижению эффективности работы двигателя на ранних стадиях.
Существует объективная необходимость внедрения методов термогазодинамической диагностики для оценки параметров двигателя на испытательных стендах ремонтных предприятий и эксплуатации на компрессорных станциях. Это позволило бы определять качество ремонта и составления параметрического паспорта двигателя, а также производить оценку текущего состояния ГТД при мониторинге параметров двигателя, работающего в составе газоперекачивающего агрегата.
Ограниченность измеряемых термогазодинамических параметров обосновывает применение «интегральных» методов оценки технического состояния двигателя, а при снижении показателей ниже установленной нормы, проведении «дифференциальной» поузловой диагностики, или частичной «дифференциальной» диагностики, так как часть параметров невозможно измерить без внесения изменений в конструкцию двигателя.
В настоящее время имеется ряд нерешенных теплофизических задач в рамках термогазодинамической диагностики газотурбинных двигателей. К ним относятся: учет особенностей охлаждения рабочих лопаток в необратимых процессах расширения газа в высокотемпературных турбинах, влияние тепловой и механической инерции на интегральные характеристики газотурбинной установки.
Разрабатываемые и существующие методы термогазодинамической диагностики необходимо проверять и совершенствовать на основе экспериментальных данных, полученных в условиях заводских испытательных
( Же' ' Же' { Же'
18пвд, ? Ж, ’ [Фа,

- коэффициенты взаимного влияния на мощность
частоты вращения вала ВД, температуры на входе в ОК, атмосферного давления для закона пвд = уаг.
Эталонная мощность ГТУ, используемая при определении коэффициента технического состояния по мощности, представляет собой мощность, развиваемую при номинальном состоянии проточной части и текущих значениях управляющего параметра и окружающей среды, которая определяется по аналогичной формуле:

&пнд +

■Я’з +

Здесь коэффициенты влияния (в круглых скобках) - для закона регулирования пт = уаг.
Коэффициент технического состояния по мощности
Предлагаемая Леонтьевым М.К. и Гараниным И.В. методика построена с использованием метода малых отклонений по схеме, аналогичной предложенной в работе [67], уже упоминавшейся выше. Наиболее полно, применительно к различным схемам ГТД, этот метод проработан А.Я. Черкезом [33], а для ГТД, используемых в наземных энергетических установках - Г.Г.Ольховским [60].
Необходимо отметить, что использование метода малых отклонений для построения линейной модели ГТУ не является альтернативой другим методам газодинамического расчета и результатам обработки экспериментальных данных. Данный метод предполагает, что для рассматриваемого в качестве исходного режима работы двигателя проведен детальный газодинамический расчет и найдены основные параметры рабочего процесса.