Акустические характеристики газотурбинных установок мощностного ряда 6,0…6,5 МВТ для привода нагнетателей природного газа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Акустические характеристики газотурбинных установок мощностного ряда 6,0…6,5 МВТ для привода нагнетателей природного газа

И.Г. Гоголев,

А.М. Дроконов,

Т.А. Николаева

Представлены результаты исследований акустических характеристик газотурбинных установок газоперекачивающих агрегатов. Приведен сравнительный анализ уровней излучаемого ими звукового давления.

Широкое использование газотурбинных установок в газовой промышленности, наряду с быстрым развитием сети трубопроводного транспорта газа и ростом мощностей компрессорных станций (КС), создает в прилегающих к ним селитебных застройках повышенный шумовой фон, что представляет серьёзную экологическую проблему. Это вызывает острую необходимость изучения акустических показателей работающих на газокомпрессорных станциях энергоблоков с целью разработки комплекса конструктивных мероприятий, обеспечивающих снижение излучаемого на объектах газотранспортных систем звукового давления.

Наиболее широкое применение на КС магистральных газопроводов нашли газотурбинные блоки мощностного ряда 6,0…6,5 МВт, которые и были подвергнуты обследованию с целью улучшения их акустических характеристик. акустический газотурбинный звуковой

Объектами исследований служили энергоприводные установки газоперекачивающих агрегатов (ГПА) следующих типов: ГТ-6-750, ГТН-6, ГТ-750-6 "Ладога", ГТ-750-6М "Аврора", Дон-1, Дон-2, ГПА-Ц-6,3.

Шумовые характеристики в агрегатах, не оборудованных звукозащитными кожухами, исследовались по периметру энергоблоков на расстоянии 1 м от звукоактивной поверхности (корпуса), где преимущественно проявляется шум действующей машины, а интенсивность звука помех несущественна (ГОСТ 12.1.028-80).

В установках типа ГПА-Ц-6,3, турбоблок которых размещен в специальном металлическом звукопоглощающем контейнере (ЗПК), уровень шума измерялся на расстоянии 10 м от его стенок для исключения воздействия ближнего звукового поля на результаты замеров (ГОСТ 12.2.016.4-91).

В качестве характеристики режима работы ГПА принимался коэффициент нагрузки =N/Nном, где N и Nном развиваемая и номинальная мощности агрегата.

Уровень шума регистрировался аппаратурой фирмы "Брюль и Къер" (Дания) в частотном диапазоне от f = 31,5 Гц до f = 8000 Гц. Характер шумодиаграмм двигателей оценивался по уровню звукового давления L и степени неравномерности его распределения по периметру установки ?.

Среднеквадратический уровень звукового давления (УЗД) определялся согласно ГОСТ 12.1.050-86 по формуле

L=10 1g 10 1g n,

где n - количество точек измерения шума по периметру установки; Li - уровень звукового давления в i-й точке замера.

Коэффициент неравномерности распределения УЗД в исследованном диапазоне частот определялся выражением

d = (Lmax - Lmin)/L,

где Lmax,Lmin,L - максимальный, минимальный и среднеквадратический УЗД в определенной частотной полосе соответственно.

Исследование акустических характеристик установок типа ГТ-750-6 "Ладога" и ГТ-750-6М "Аврора" мощностью 6000 кВт - модернизированных вариантов двигателя ГТ-750-6 НЛЗ, изготовленных в Чехословакии, - позволило установить следующее.

На режиме работы = 0,73 коэффициент неравномерности шума установки "Ладога" изменяется по контуру корпуса от 0,09 до 0,14 (?max на частотной полосе f = 8000 Гц). Наименьший уровень звукового давления Lmin = 81 дБ зафиксирован на частоте 31,5 Гц (по санитарным нормам СН 2.2.4/2.1.8.562-96 для f = 31,5 Гц предельно допустимый уровень (ПДУ) составляет 107 дБ). Начиная с частоты 63 Гц спектр шума превышает ПДУ, причем разность ДL с увеличением частоты становится более 10 дБ при f 250 Гц (рис.1, кривая 3). Уровень звука по шкале А агрегата "Ладога" составляет 100 дБА (рис.1).

Результаты измерений звукового давления, излучаемого ГПА типа "Аврора" на режиме = 0,73, показали, что эти установки обладают близкими значениями d. При этом компрессор излучает больший уровень шума, чем газовая турбина, практически на всех режимах. В зоне газовой турбины энергоблока ГТ-750-6М благодаря наличию звукоизолирующего кожуха Lmax = 84…87 дБ.

Для агрегата типа "Аврора" на частоте 63 Гц свойственно повышение УЗД до 92 дБ с последующим снижением до уровня 88-90 дБ на частотах 125…500 Гц (рис.1, кривая 5). Приближение к области частот, наиболее чувствительной для органов слуха человека (2*103…8*103 Гц), связано с повышением уровня шума, излучаемого ГТУ, где его величина составляет около 97 дБ. На частотах f 125Гц УЗД превышает ПДУ, достигая dLmax = 27 дБ. Уровень звука по шкале А агрегата "Аврора", как и турбоблока "Ладога", составляет 100 дБ, что на 20 дБ выше нормы.

Шумодиаграммы ГПА типов "Дон-1" мощностью 6000 кВт и "Дон-2" мощностью 6500 кВт, изготовленных на Первом Брненском заводе (Чехия, г. Брно), показали, что интенсивность звука по периферии агрегатов на всех частотах меньше 100 дБ. На режиме работы установки "Дон-1" = 0,76 неравномерность распределения звукового давления составляла ? = 0,06…0,12. При этом наибольшей величины этот параметр достигал на высоких частотах. Самый низкий УЗД зарегистрирован на частоте 31,5 Гц, где его значение L = 82 дБ, а максимальный уровень шума зафиксирован в области нагнетательного патрубка компрессора: L = 95 дБ на частоте f = 2*103 Гц. Начиная с частоты f = 125 Гц в зоне газотурбинной установки этого агрегата УЗД превышает ПДУ в области высоких частот на 20…25 дБ (рис.1, кривая 7). Уровень шума по шкале А составляет 102 дБА, что выше, чем в агрегатах типов "Аврора" и "Ладога".

В установке "Дон-2" при нагрузке = 1,0 наименьший УЗД зарегистрирован на частоте 31,5 Гц, где осредненная по контуру его величина составляет 80 дБ. На частотах f > 125 Гц агрегаты этого типа излучают шум, превышающий ПДУ, достигая максимальной разницы ?Lmax на высоких частотных полосах (рис.1, кривая 4). Звуковое давление по шкале А - 99 дБ (рис.1).

В газоперекачивающих агрегатах типов ГТ-6-750 и ГТН-6, изготовляемых Уральским турбомоторным заводом (ТМЗ), номинальной мощностью соответственно 6000 и 6300 кВт акустические характеристики изучались на режимах работы с коэффициентом нагрузки 0,7. Установлено, что в этих энергоблоках газовые турбины обладают наиболее высоким УЗД. Так, его значение в зоне выходных патрубков газовых турбин на всех частотах выше, чем в области входных патрубков компрессоров (на некоторых частотах разница достигает 15 дБ). Неравномерность распределения звукового давления по периметру этих турбоустановок практически одинакова и на частоте 2000 Гц соответствует значению 0,17, а максимальный УЗД по периметру обоих агрегатов не превышает 100 дБ. Спектры шума ГПА, выпускаемых ТМЗ, имеют одинаковый характер: постоянный по времени и практически широкополосный (как и в других установках этого класса), с небольшими пиками на частоте 125 Гц.

Турбоблоки обоих типов излучают шум ниже допустимого уровня лишь в очень узком диапазоне частот (31,5…63 Гц). На частотах f 125 Гц УЗД выше ПДУ, особенно в ГПА типа ГТН-6 (рис.1, кривые 6 и 8). Эквивалентный уровень шума по шкале А агрегата ГТ-6-750 LA = 98 дБА, а агрегата ГТН-6 - LA = 101 дБА (рис.1).

Исследование акустических показателей газоперекачивающего комплекса типа ГПА-Ц-6,3 мощностью 6300 кВт выполнено на установке, оборудованной авиационным двигателем типа НК-12СТ и нагнетателем газа типа НЦВ-6,3/125-2,2, размещенными в специальном металлическом звукопоглощающем контейнере, в отличие от других установок рассматриваемого мощностного ряда, не оснащенных звукоизолирующими оболочками (за исключением агрегата "Аврора", в котором ЗПК закрыта только турбина).

С учетом широкого использования установок этого типа на газокомпрессорных станциях магистральных газопроводов на рис. 2 проиллюстрированы шумодиаграммы такого турбоблока, работающего с коэффициентом нагрузки = 0,77.

Рис. 2. Схема расположения точек измерения звукового давления и шумодиаграммы ГПА типа ГПА-Ц-6,3 на нескольких частотах: Д - двигатель; Н - нагнетатель

Анализ шумодиаграмм показал, что интенсивность звука по контурам измерений не превышает 100 дБ на всех октавных полосах частот. Однако неравномерность распределения УЗД достаточно высокая: преимущественно коэффициент неравномерности d = 0,15…02, а на частоте 8000 Гц достигает значений 0,26…0,28. Некоторое превышение ПДУ наблюдается в области высоких частот.

Так, на частоте 4*103 Гц уровень звукового давления оказался выше допустимого на ~ 8 дБ (рис.1, кривая 2). Как видно, отклонение УЗД от ПДУ в этой установке оказалось наименьшим среди турбомашин рассматриваемого мощностного ряда. Уровень звукового давления агрегата типа ГПА-Ц-6,3 составил 85 дБА, что на 13…17 дБА ниже, чем у других установок этого класса (рис.1).

В целом выполненные исследования уровня шума газоперекачивающих агрегатов мощностного ряда 6,0…6,5 МВт свидетельствуют о существенных различиях акустических показателей машин этого класса ввиду особенностей их конструкции, различия технологий изготовления и сборки.

Они также указывают на целесообразность дальнейшего совершенствования ГПА, включая аэродинамическую отработку проточной части, с целью улучшения акустических характеристик и выполнения комплекса мероприятий по шумоглушению [1].

Список литературы

1. Апостолов, А.А. Акустические характеристики газотурбинных газоперекачивающих агрегатов магистральных газопроводов/ А.А. Апостолов, И.Г. Гоголев, А.М. Дроконов, Н.В. Дашунин. - Брянск: БГТУ, 2002. - 180 с.

Размещено на Allbest.ru