Диагностирование развития дефектов жарового тракта газотурбинного двигателя газоперекачивающего агрегата в процессе эксплуатации
Изучение метода прогнозирования возникновения дефектов жарового тракта газотурбинного двигателя. Рассмотрение возможности оценки остаточного ресурса до возникновения дефекта и формирования рекомендаций о сроках проведения ремонтно-восстановительных работ.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.08.2018 |
| Размер файла | 151,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Диагностирование развития дефектов жарового тракта газотурбинного двигателя газоперекачивающего агрегата в процессе эксплуатации Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 11-08-00039-а).
В.С. Мелентьев,
О.А. Прояева Владимир Сергеевич Мелентьев - д.т.н., профессор.
Ольга Александровна Прояева - аспирант.
Самарский государственный технический университет
443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244
Предлагается новый метод прогнозирования возникновения и развития дефектов жарового тракта газотурбинного двигателя. Метод позволяет оценивать остаточный ресурс до возникновения дефекта по наработке газотурбинного двигателя и формировать рекомендации о сроках проведения ремонтно-восстановительных работ.
Ключевые слова: газотурбинный двигатель, газоперекачивающий агрегат, дефекты, диагностирование, эксплуатация.
дефект газотурбинный двигатель ремонтный
Вопросы диагностики технического состояния газотурбинных двигателей (ГТД) газоперекачивающих агрегатов (ГПА) в составе компрессорных станций (КС) имеют большое значение для обеспечения безопасной эксплуатации данного типа оборудования в связи с тем, что наработка многих газотурбинных установок (ГТУ), эксплуатируемых на магистральных газопроводах, превысила назначенный ресурс [1].
В этой связи проблема надежности и безопасности эксплуатации ГТД в составе газоперекачивающих станций является актуальной научной и инженерной задачей.
Для решения задач обеспечения безопасности при эксплуатации компрессорного оборудования промышленных предприятий сегодня в мире используется следующая классификация современных методов диагностирования параметров технического состояния оборудования и систем [2]:
1) физические методы контроля (органолептические, стробоскопические);
2) инструментальные методы;
3) аналитические методы;
4) параметрическая диагностика;
5) трибодиагностика;
6) метод поверхностной активации;
7) вибрационная диагностика.
На сегодняшний день ни один из приведенных методов диагностирования не позволяет в полной мере осуществить контроль и мониторинг технического состояния основных узлов и механизмов оборудования в процессе эксплуатации, а значит, вопрос требует дополнительного изучения.
Проведенный анализ технического состояния парка ГПА и эксплуатационная статистика отказов свидетельствуют о необходимости оценки текущей и прогнозируемой информации о техническом состоянии ГТД ГПА в процессе эксплуатации, а также возможности конкретно оценить остаточный ресурс до возникновения дефекта по наработке ГТД с рекомендацией сроков проведения ремонтно-восстановительных работ по причинам возникновения и развития дефекта.
Одна из причин, вызывающих съем ГТД или приводящих к необходимости выполнения ремонтных работ, - разрушение жарового тракта.
Предлагаемый метод прогнозирования развития дефектов рассматривается на базе двигателя НК-14 привода ГПА-Ц10Б.
В настоящее время параметрический контроль технического состояния ГПА осуществляется с использованием оперативной, технической, нормативной и руководящей документации. Методика проведения параметрического контроля технического состояния привода ГПА на основе входных параметров включает в себя определение его выходных параметров путем периодического параметрического обследования, на основе чего составляется протокол с расчетом выходных параметров агрегата. По факту дается заключение о его техническом состоянии в данный момент времени.
В связи с тем, что средняя погрешность используемых методик определения мощностных параметров составляет ±3% в диапазоне загрузки ГПА 60ч100%, изменение мощности агрегата на ±300 кВт не является однозначным признаком появления какой-либо неисправности. Для количественной оценки изменения технического состояния отдельных узлов необходимо введение новых диагностических параметров, учитывающих их характеристики.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис.1. Отклонение приведенной температуры газов перед силовой турбиной от установочной характеристики в процессе эксплуатации двигателя
В методику проведения параметрического контроля технического состояния привода ГПА предлагается ввести дополнительный диагностический параметр - приведенную температуру газов перед силовой турбиной, которая по формуле газодинамического подобия () приведена к температуре воздуха на входе в двигатель 0С. Здесь - текущая температура газов перед силовой турбиной.
В процессе диагностики данный параметр двигателя фиксируется на рабочем режиме и контролируется его отклонение от установочной характеристики (после установки двигателя в ГПА) (рис. 1), где - номинальное значение приведенной температуры.
Установочная характеристика - это зависимость приведенной температуры газов перед силовой турбиной от приведенной частоты вращения ротора газогенератора NГГ.
На основе эксплуатационной статистики четко прослеживается зависимость возникновения дефекта типа «прогар соплового аппарата» при увеличении отклонения приведенной температуры газов перед силовой турбиной относительно установочной характеристики на 25 єС и более (ТСТпр > +25 єС). Следовательно, контролируя в процессе эксплуатации изменение данной величины, можно определять наработку агрегата, при которой возможно возникновение прогара лопаток соплового аппарата первой ступени турбины и разрушение двигателя при дальнейшей эксплуатации.
Спрогнозировать появление дефекта можно, построив тренд отклонений приведенной температуры газов перед силовой турбиной (от установочной характеристики) по наработке (рис. 2).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 2. Тренд приведенной температуры газов перед силовой турбиной по наработке двигателя
При этом вводится еще один дополнительный диагностический параметр - скорость изменения отклонений приведенной температуры газов перед силовой турбиной.
Оценивая скорость нарастания приведенной температуры газов перед силовой турбиной без ухудшения вибросостояния двигателя, можно дать прогноз, через сколько часов эксплуатации двигателя при данной скорости нарастания температуры от установочной характеристики будет иметь место прогар.
Данный метод можно использовать и для прогнозирования других видов дефектов, например загрязнения газовоздушного тракта двигателя (ГВТ). Об этом свидетельствует снижение температуры газов перед силовой турбиной относительно установочной характеристики при одновременном снижении давления воздуха за осевым компрессором. Это обеспечит возможность прогнозирования сроков проведения промывок, ведь своевременная качественная промывка ГВТ не только обеспечит нормальную эксплуатацию двигателя в течение межремонтного ресурса (25000 час), но и во многих случаях позволит продлить ресурс на несколько тысяч часов.
Предложенный метод прогнозирования возникновения и развития дефектов жарового тракта газотурбинного двигателя является основой для разработки новой методики параметрического контроля технического состояния основных конструктивных узлов и элементов ГТД ГПА (расчет параметров, приведение их к стандартным атмосферным условиям, построение графиков дроссельных характеристик, построение тренда отклонений всех параметров по наработке), а также автоматизированной системы диагностирования технического состояния жарового тракта ГТД в процессе эксплуатации.
Преимущество данной методики будет заключаться в более объемной текущей и прогнозируемой информации о техническом состоянии газотурбинного двигателя ГПА в процессе эксплуатации, возможности конкретно оценить остаточный ресурс до возникновения дефекта по наработке газотурбинного двигателя и формировать рекомендации о сроках проведения ремонтно-восстановительных работ по причинам возникновения и развития дефектов. Все это повысит надежность и безопасность эксплуатации газотурбинных двигателей в составе газоперекачивающих станций, а также приведет к снижению как финансовых, так и временных затрат, связанных с его ремонтом или техническим обслуживанием.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Ревзин Б.С. Газоперекачивающие агрегаты с газотурбинным приводом. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2002. - 269 с.
Новиков А.С., Пайкин А.Г., Сиротин Н.Н. Контроль и диагностика технического состояния газотурбинных двигателей. - М: Наука, 2007. - 469 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проект двигателя для привода газоперекачивающего агрегата. Расчет термодинамических параметров двигателя и осевого компрессора. Согласование параметров компрессора и турбины, профилирование компрессорной ступени. Газодинамический расчет турбины на ЭВМ.
курсовая работа [429,8 K], добавлен 30.06.2012Использование системного анализа при исследовании масляной системы газотурбинного двигателя с целью изучения его эффективности. Схема маслосистемы с регулированным давлением масла. Структурный, функциональный анализ системы. Инфологическое описание.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 04.05.2011Расчет на прочность узла компрессора газотурбинного двигателя: описание конструкции; определение статической прочности рабочей лопатки компрессора низкого давления. Динамическая частота первой формы изгибных колебаний, построение частотной диаграммы.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 04.02.2012- Расчет надежности и прогнозирование долговечности лопатки газотурбинного двигателя на базе ТВВД Д-27
Компрессор авиационного газотурбинного двигателя: предназначение и характеристика. Расчет надежности рабочих лопаток компрессора при повторно-статических нагружениях. Дисперсия составляющих изгибающих моментов по главным осям инерции для газовых сил.
курсовая работа [367,7 K], добавлен 22.02.2012 Описание конструкции, назначение и условия работы сварного узла газотурбинного двигателя. Выбор способа сварки и его обоснование, выбор сварочных материалов и режимов сварки. Выбор методов контроля: внешний осмотр и обмер сварных швов, течеискание.
курсовая работа [53,5 K], добавлен 14.03.2010Расчет основных показателей во всех основных точках цикла газотурбинного двигателя. Определение количества теплоты участков, изменение параметров для процессов и их работу. Расчет термического коэффициент полезного действия цикла через его характеристики.
курсовая работа [110,4 K], добавлен 19.05.2009Определение формы реального обнаруженного в металле дефекта, используя сравнение измеренных его характеристик с расчетными данными для акустического тракта от различных идеальных моделей дефектов. Коэффициент прохождения ультразвуковой волны в образце.
курсовая работа [399,9 K], добавлен 20.10.2015Технические условия на сдачу двигателя в капитальный ремонт. Наружная мойка двигателя методом струйной очистки под высоким давлением. Разборка двигателя с применением многопозиционных механизированных инструментов. Виды дефектов и их характеристика.
отчет по практике [65,5 K], добавлен 24.02.2012Граничные условия теплообмена на наружной поверхности и в каналах охлаждаемой лопатки авиационного газотурбинного двигателя. Выбор критической точки лопатки и предварительная оценка ресурса. Расчет температур и напряжений в критической точке лопатки.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 02.09.2015Выбор и обоснование параметров газотурбинного двигателя. Термогазодинамический расчет и обоснование параметров. Выбор степени двухконтурности, температуры газа перед турбиной. Согласование параметров компрессора и турбины. Формирование облика двигателя.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 13.02.2012Причины износа и разрушения деталей в практике эксплуатации полиграфических машин и оборудования. Ведомость дефектов деталей, технологический процесс их ремонта. Анализ методов ремонта деталей, обоснование их выбора. Расчет ремонтного размера деталей.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 10.06.2015Проектирование рабочего процесса газотурбинных двигателей и особенности газодинамического расчета узлов: компрессора и турбины. Элементы термогазодинамического расчета двухвального термореактивного двигателя. Компрессоры высокого и низкого давления.
контрольная работа [907,7 K], добавлен 24.12.2010Проектирование проточной части авиационного газотурбинного двигателя. Расчёт на прочность рабочей лопатки, диска турбины, узла крепления и камеры сгорания. Технологический процесс изготовления фланца, описание и подсчет режимов обработки для операций.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 22.01.2012Проект газогенератора приводного газотурбинного двигателя для передвижной энергоустановки. Термогазодинамический расчёт основных параметров цикла двигателя, компрессора и турбин. Обработка поверхностей детали, подготовка технологической документации.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 18.03.2012Изучение методики проектирования и расчета параметров магистралей горючего и окислителя с помощь программы "Динамика КС". Исследование процессов моделирования запуска двигателя для ракеты Р5. Структурная схема гидравлического тракта от насоса до КС.
курсовая работа [321,3 K], добавлен 06.10.2010Характер и причины возникновения дефектов в процессе сварки в металле шва и зоне термического влияния, виды и негативные последствия. Методы контроля для обнаружения дефектов, порядок устранения. Трудности при сварке чугуна, обусловленные его свойствами.
реферат [209,9 K], добавлен 04.06.2009Рассмотрение понятия и назначения винта диспергатора. Описание основных дефектов, возникающих при эксплуатации детали. Выбор и обоснование наиболее эффективных методов устранения дефектов Разработка технологического маршрута ремонта винта диспергатора.
курсовая работа [508,6 K], добавлен 26.04.2015Выбор облика и обоснование параметров двигателя. Определение геометрических характеристик камеры и сопла. Расчет смесительных элементов камеры. Проектирование охлаждающего тракта. Прочностные расчеты. Выбор системы подачи топлива. Себестоимость изделия.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 13.05.2012Изучение общей характеристики предприятия. Модернизация системы автоматизации газоперекачивающего агрегата ГТК-10-4. Выполнение расчета относительной стандартной неопределенности измерений расхода узлом учета с использованием прибора "ГиперФлоу-3Пм".
дипломная работа [727,0 K], добавлен 29.04.2015Основные понятия и принципы метода анализа видов и последствий потенциальных дефектов (FMEA). Суть методологии, процедуры и условий эффективного применения метода FMEA, его видов, анализ потенциальных отказов. Виды, цели и этапы проведения FMEA.
курсовая работа [593,1 K], добавлен 28.10.2013
