Проблемы измерения радиальных зазоров
В проточной части газовой турбины
Объект исследования: влияние радиального зазора (РЗ) на работу ГТУ и проблемы его измерения.
Результаты, полученные лично автором: анализ способов измерения радиальных зазоров бесконтактным методом.
Радиальный зазор в газовой турбине является одним из главных факторов, влияющих на эффективность ее работы.
При эксплуатации ГТУ изменение радиальных зазоров ведет как к снижению КПД турбины, так и к изменению осевых усилий на ротор, а также возможности задевания элементами вращающегося ротора неподвижных частей корпуса агрегата (статора). Высокий уровень температур и интенсивное охлаждение в газовых турбинах требует активного регулирования размеров радиальных зазоров и диагностирования этого процесса.
Одним из способов регулирования зазора является установка сотовых уплотнений в турбине, которые разбратывается на нашей кафедре и внедряются на производстве. Сотовые уплотнения позволяют уменьшить монтажный зазор, такие уплотнения позволяют предотвратить задевание вращающимися лопатками неподвижный частей корпуса. В авиастроение используют активный способ регулирования зазора, путем охлаждения корпуса воздухом.
При автоматическом активном регулировании в системе предусмотрен датчик обратной связи, который непрерывно измеряет фактический зазор и вырабатывает сигнал на исполнительный механизм, корректирующий величину зазора. Преимуществом активного регулирования является возможность поддержания зазоров на минимальном уровне, а также независимость регулировки от чередования режимов работы и случайных процессах на переходных режимах.
|
|
|
Современные газотурбинные установки и двигатели работают в области выcоких температур T=1500-2000 K, поэтому использование индукционных/емкостных датчиков проблематично или требует дополнительных устройств для их охлаждения (стабилизации температуры), а следовательно это приводит к увеличению стоимости и усложнению системы измерения.
Приведенные способы регулирования и диагностирования радиального зазора не широко применяются на практике в двигателях, но лабораторные стендовые испытания показывают, что данные методы имеют перспективное применение в дальнейшем будущем турбостроения.
Материал поступил в редколлегию 04.04.2017
УДК 621.438
Д.П. Муравьёв
Научный руководитель: профессор кафедры «Тепловые двигатели», к.т.н. А.М.Дроконов
daniilmur@bk.ru
ИССЛЕДОВАНИЕ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ
ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ ТИПА ГТК-10-4
Объект исследования: ГПА типа ГТК-10-4.
Результаты, полученные лично автором: рассмотрены причины виброакустической активности ГПА и предложены методы их снижения.
|
|
|
Анализ по данной теме связан с проблемой снижения виброакустической активности турбокомпрессорных агрегатов, которая является весьма актуальной в связи с ужесточением действующих нормативных актов в области обеспечения как надёжности энергетического оборудования, так и защиты окружающей среды от вредного акустического воздействия, особенно учитывая развитие крупных компрессорных станций, газовых и нефтяных месторождений и магистральных газопроводов.
Учитывая это, необходима разработка мер по снижению шума и вибрации в источниках возникновения при конструкторской проработке, как на стадии проектирования, так и модернизации. С этой целью выполнены анализы шумовых и вибрационных характеристик газоперекачивающего агрегата типа 000ГТК-10-4, оборудованного стационарной газотурбинной установкой мощностью 10 МВт и нагнетателем природного газа типа 520-12-1, изготавливаемых НЗЛ.
Высокий уровень шума зарегистрирован в области воздухозаборного устройства агрегата. С этой целью следует усовершенствовать конструкцию блока «ВЗК – компрессор». Для улучшения его акустических характеристик целесообразно оснастить ВЗК глушителем сотового типа (рис. 1), который обеспечит повышенную площадь контакта композиции «воздух – звукопоглощающий материал (ЗПМ)».
|
|
|
| Рис. 1. Сотовый шумоглушитель ВЗК ГТУ: а – общий вид (1 – корпус; 2 – перегородки; 3 – звукопоглощающие каналы) б – звукопоглощающие секции (1 – ЗПМ; 2 – перфорированный лист) |
Анализ спектров излучаемой компрессором акустической мощности свидетельствует, что 90% звуковой энергии генерируют его первые три ступени.
С целью гашения шума этого отсека следует входной направляющий аппарат компрессора оснастить специальными акустическими резонаторами (демпферными камерами), отделёнными от газового потока перфорированной стенкой, обеспечивающей прозрачность для звуковых волн, что одновременно уменьшит нестационарность течений в каналах этой решётки и, как следствие, снизит потери энергии в проточной части и вибрацию энергоустановки.
Внутренние полости таких резонаторов, размещённых на обводах направляющего аппарата и поверхности сопловых лопаток (рис. 2), следует оснастить уплотнённым слоем мелкоячеистой нержавеющей проволоки различных форм плетения или сотовой структурой, настроенной на определённый частотный диапазон.
|
|
|
Оборудование входных направляющих аппаратов осевых компрессоров такими устройствами шумоглушения позволит дополнительно сократить уровень излучаемой ВЗК ГТУ акустической мощности.
| Рис. 2. Система шумоглушения входного направляющего аппарата компрессора: 1,2 – резонаторы |
Вибрация турбоблока может происходить в трех взаимно перпендикулярных направлениях — вертикальном, горизонтально-осевом и горизонтально-поперечном, параметры которых регистрируются в подшипниках с помощью датчиков.
Вибрационное состояние турбоблока следует оценивать по наибольшему значению виброскорости его элементов, так как разрушительные свойства вибрации определяются преимущественно энергией колебаний.
| Рис. 3. СКЗ виброскоростей опорно-упорных подшипников газоперекачивающего агрегата типа ГТК-10-4 |
В целом вибрационное обследование ГПА типа ГТК-10-4 свидетельствует о необходимости снижения уровня вибраций, генерируемых турбоблоками такого класса, посредством их технической модернизации.
Материал поступил в редколлегию 04.05.2017
УДК 621.438
И.Д. Небольсин, Н.В. Степаненко.
Научный руководитель: доцент кафедры «Тепловые двигатели»,
В.М. Шкодин
nebolsin.ivan@yandex.ru
Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 358; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!