Оценка эксплуатационных параметров газодинамической системы газоперекачивающих агрегатов по информации вибросигналов

• Автор: Грачев, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 181 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ВИБРОКОНТРОЛЯ ГПА.

1.1. Общая характеристика основного технологического оборудования компрессорных станций.

1.2. Колебания в ГПА

1.3. Методы анализа виброколебаний

1.4. Методы виброконтроля и диагностики.

1.5. Средства для проведения виброконтроля и диагностики ГПА

1.6. Выводы. Постановка задач исследования

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ГАЗОТУРБИННЫХ ГПА ПО ХАРАКТЕРИСТИКАМ ВИБРОСИГНАЛОВ.
2.1 Методы представления и обработки данных для анализа высокочастотного диапазона спектра виброколебаний ГТД.
2.2 Выделение вынужденных и собственных колебаний из
высокочастотного спекзпра.
2.2.1 Выделение периодических составляющих из спектра вибросигнала
2.2.2 Обнаружение частот собственных колебаний лопаток
2.3 Спектральный анализ быстроменяющихся процессов в сигнале
2.3.1 Частотновременное представление сигналов.
2.3.2 Вычисления значений амплитуд спектра в одном фрагменте.
2.3.3 Реализация метода спектрального анализа быстроменяющихся
процессов в сигнале.
2.4 Использование термоакустических колебаний в качестве характеристики работы ГТД.
2.4.1 Структура и принцип работы газотурбинной установки
2.4.2 Физика горения газовоздушной смеси
2.4.3 Модельное исследование процессов в газодинамической системе ГТД
2.5 Выделение составляющих термоакустических колебаний из общего спектра виброколебаний ГТД.
2.6 Определение параметров термоакустических колебаний.
2.7 Выводы
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ АГРЕГАТА
3.1 Исходные данные для разработки
3.2 Экспериментальная проверка определение достоверности метода выделения термоакустических колебаний.
3.3 Сопоставительный анализ результатов испытаний.
3.4 Выводы
4. СИСТЕМА ОЦЕНКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ ГПАЦ6,3 ПО ТЕХНИЧЕСКИМ И ЭКОЛОГИЧЕСКИМ КРИТЕРИЯМ.
4.1 Состав системы
4.2 Программное обеспечение для расчета параметров модели концентрации выбросов вредных веществ.
4.3 Программное обеспечение системы.
4.3.1 Структура программы.
4.3.2 Описание интерфейса программы.
4.4. Аппаратная часть системы.
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Спектр колебаний ГПА имеет весьма широкий диапазон - от нуля до десятков килогерц - и порождается множеством источников, однако паи-более значимыми из них являются массивные вращающиеся детали агрегата [1,,|: роторы турбины и компрессора ГТУ. При воздействии на ротор периодической силы, изменяющейся с частотой, равной одной из частот собственных колебаний, он попадает в резонанс. При этом отклонения ротора от положения равновесия будут наибольшими и его колебания резко интенсифицируются. Когда ротор разгоняется до рабочей частоты вращения, он может один или несколько раз попадать в резонанс с различными формами колебаний. Частоты вращения, на которых ротор попадает в резонанс, являются самыми опасными для работы ГТУ. Ротор работает при высокой температуре и на него воздействуют силы, пропорциональные квадрату частоты вращения. Наиболее опасно увеличение частоты вращения ротора выше установленной нормы. При этом разрушаются рабочие лопатки турбины. Значительное превышение частоты вращения может разрушить ротор и привести к разрушению корпуса турбины. Каждой форме колебаний соответствует своя собственная частота, зависящая от размеров ротора и его массы. На значения частот влияют жесткость подшипников, корпуса турбины, компрессора и фундамента []. Одной из основных причин низкочастотных колебаний является статическая или динамическая неуравновешенность ротора, т. В хорошо уравновешенном ГПА отсутствуют центробежные силы. Со временем при эксплуатации износ трущихся деталей увеличивается, загрязнение проточной полости также возрастает, что и приводит в итоге к появлению колебаний, которые постепенно интенсифицируются. Наиболее неблагоприятными явлениями, связанными с интенсификацией колебательных процессов в ГПА, являются помпаж в системе нагнетатель-газопровод, срыв факела, пульсационное (вибрационное) горение, износ опор подвижных элементов и неравномерное тепловое расширение [,,,,, 4). Помпаж (или неустойчивый режим работы) нагнетателя является наиболее опасным автоколебательным режимом в системе нагнетатель-газопровод, приводящим к срыву потока в проточной части нагнетателя. Внешне он проявляется в виде хлопков, сильной вибрации нагнетателя, отдельных периодических толчков, в результате чего возможны разрушение рабочего колеса нагнетателя, повреждение упорного подшипника, разрушение лабиринтных уплотнений и т. ГПА. Срыв факела. Низкочастотные колебания корпусов и роторов агрегата возбуждают вращающийся срыв потока, создающий вибрацию газовоздушного тракта. Образование вращающихся срывов может происходить при нерасчетных нерабочих режимах работы или вследствие несовершенства проточной части турбомашин по причине проектирования, изготовления, технического состояния или ремонта ГПА. При некоторых условиях возникают одна или несколько зон вращающегося срыва, перемещающихся в сторону вращения ротора с некоторым отставанием, в результате чего частота вибрации теряет жесткую связь с частотой-первой роторной гармоники. Появление срывных потоков указывает на возможность возникновения помпажа и возбуждает вибрацию лопаточного аппарата. Пульсационное горение представляет собой автоколебательный процесс, возникающий при неполном сгорании топлива и приводящий к неравномерному налипанию на ротор осадков рабочей среды. Камера сгорания возбуждает колебания в диапазоне -^- Гц, а при определенных условиях пульсационное горение приводит к сильной вибрации с уровнем, превышающим колебания ротора. Наиболее вероятно возникновение вибрационного горения при очень “богатых” и “бедных” смесях. Амплитуды колебаний, обусловленных вибрационным горением, нестабильны, отсутствует целая кратность к частоте первой роторной гармоники. Возникающие при этом вынужденные высокочастотные колебания лопаточного аппарата передаются на корпус агрегата, что со временем приводит к появлению разбаланса ротора, а может вызвать и трещины или усталостные поломки тонкостенных конструкций, в частности, камер сгорания. Износ опор подвижных элементов. Спектр колебаний, возбуждаемых подшипником качения, содержит дискретные частотные составляющие, уровень виброускорсний которых на - дБ превышает непрерывный высокочастотный спектр колебаний агрегата.