Диссертация (Разработка трубчатых направляющих аппаратов в отводах высокооборотных центробежных насосов с целью снижения виброактивности и увеличения ресурса работы), страница 12

на 45,5%, Ркст. на 18%.По поперечной вибрации нет снижения по всем составляющим ЧСЛ, какэто отмечалось при измерении продольной вибрации. На трех основныхрежимах есть перепады амплитуд вибрации как в сторону увеличения так и всторону снижения, но, тем не менее, по суммарному сигналу снижениевибрации составляет ~23,1%.Вопросостепенидостоверностиизмеренныхпульсационныхи93вибрационныххарактеристикподтверждаетсяпредыдущимимногочисленными исследованиями [9, 23, 77].5.4.

Выявление зависимости амплитуд пульсаций давления 1ой и 2ойгармоник частоты следования лопаток от частоты вращения вала.При дальнейших исследованиях необходимо акцентировать внимание наснижении пульсаций давления на тональных составляющих спектра на первойи второй гармониках ЧСЛ при работе двигателя на номинальном режиме.Модельные испытания при работе [9] насоса с установленным в отводенаправляющим аппаратом, имеющим каналы круглого сечения, подтвержденыогневыми испытаниями [77] по эффекту снижения пульсаций давления наноминальном режиме и вибрации по суммарному сигналу на разных режимахработы насоса.Испытания показали снижение пульсаций давления на 1й гармонике ЧСЛи, почти в два раза, снижение на 2й гармонике ЧСЛ.Для более точного исследования были сгруппированы показанияпульсаций давления насосов с разными направляющими аппаратами (каналыпрямоугольной и круглой формы) по частоте вращения вала по результатамнатурных испытаний двигателя 14Д20.

Показания датчиков по частотевращения вала насоса (на номинальном режиме) определились осреднениемпо трем диапазонам :13000÷13500 об/мин; 13500÷14000 об/мин; 14000÷14500об/мин.Данные отображены на Рис. 35 – Рис. 38 и в табл. 9 – 12 соответственно.944Afp7( кгс/см2 )Выход№1Рном.201300011ОТ1 (об/мин)135001400014500Рис. 35 Пульсации давления на 1-ой лопаточной частоте в зависимости отчисла оборотов насоса: ○ – лопаточный направляющий аппарат, ● – трубчатыйнаправляющий аппарат с каналами круглого сеченияТаблица 9Режим работы двигателя по тяге.Наименование агрегатаСредние значения спектральной составляющей пульсаций давления 1ойлопаточной частоты на выходе №1,кгс/см 2Рном.вРном.вРном.вдиапазоне диапазоне диапазоне13000÷13500÷14000÷135001400014500об/миноб/миноб/мин1.Насос с лопаточным аппаратом.2,22.Насос с направляющим аппаратом, имеющим каналы круглогосечения.Среднее снижение уровня пульсаций давления в диапазоне13000÷14500 об/мин, в %2,62,561,762,42,643,3954Afp 7(кгс/см2)Выход№2 Рном.211ОТ1 (об/мин)013000135001400014500Рис.

36 Пульсации давления на 1-ой лопаточной частоте в зависимости отчисла оборотов насоса: ○ – лопаточный направляющий аппарат, ● – трубчатыйнаправляющий аппарат с каналами круглого сечения.Таблица 10Режим работы двигателя по тяге.Наименование агрегатаСредние значения спектральной составляющей пульсаций давления 1ой лопаточнойчастоте на выходе № 2, кгс/см 2Рном.вРном.вРном.вдиапазоне диапазонедиапазоне13000÷13500 13500÷14000 14000÷14500об/миноб/миноб/мин1.Насос с лопаточнымнаправляющим аппаратом.2,532.Насос с направляющимаппаратом, имеющим каналыкруглого сечения.Среднее снижение уровняпульсаций давления в диапазоне 13000÷14500об/мин,в %2,022,432,941,242,1730,3Общее среднее снижение пульсаций давления на выходе №1 и № 2 на1ой гармонике ЧСЛ составляет ~ 16,8%.96.6Afp14 ( кгс/см2 ) Выход№1Рном5432101300011ОТ1 (об/мин)135001400014500Рис.

37 Пульсации давления на 2-ой лопаточной частоте в зависимости отчисла оборотов насоса: ○ – лопаточный направляющий аппарат, ● – трубчатыйнаправляющий аппарат с каналами круглого сечения.Таблица 11Режим работы двигателя по тяге.Наименование агрегата1.Насос с лопаточным направляющим аппаратом.2.Насос с направляющим аппаратом, имеющим каналыкруглого сечения.Среднее снижение уровня пульсаций давления в диапазоне 13000÷14500об/мин, в %Средние значения спектральной составляющейпульсаций давления 2-ой лопаточной частотена выходе № 2, кгс/см 2Рном.вдиапазоне13000÷13500об/минРном.вдиапазоне13500÷14000об/минРном.вдиапазоне14000÷14500об/мин1,442,15,681,231,641,948,2978Afp 14 (кгс/см2)Выход№2Рном.64211ОТ1 (об/мин)013000135001400014500Рис.

38 Пульсации давления на 2-ой лопаточной частоте в зависимости отчисла оборотов насоса: ○ – лопаточный направляющий аппарат, ● –направляющий аппарат с каналами круглого сечения.Таблица 12Режим работы двигателя по тяге.Средние значения спектральной составляющей пульсаций 2ой лопаточнойчастоты на выходе № 2, кгс/см 2Наименование агрегата1.Насос с лопаточным аппаратом.2.Насос с направляющим аппаратом,имеющим каналы круглого сечения.Среднее снижение уровня пульсацийдавления в диапазоне 13000÷14500,об/мин., в %Рном.Рном.в диапазоне в диапазоне13000÷13500 13500÷об/мин.14000об/мин.Рном.в диапазоне14000÷14500об/мин.1,612,875,861,121,771,6556,1Общее среднее снижение пульсаций давления на выходе №1 и № 2 на98второй гармонике ЧСЛ составляет ~ 52,15%.Таким образом, проведенные исследования подтверждают, что наноминальном режиме в отводах с направляющим аппаратом, имеющимкруглые каналы, зафиксировано существенное снижение пульсаций давленияна выходе из насоса по спектральным составляющим на 1ой и 2ой гармоникахЧСЛ.Исследованиями в этом направлении необходимо заниматься и дальше,так как предстоит еще анализ данных насосов горючего с направляющимиаппаратами разной конструкции, взаимного влияния работы насосов горючегои окислителя, а также выявления возможного взаимодействия вибрациинасосов и турбины.Вопрос о степени достоверности измеренных характеристик пульсацийдавления и вибрации обеспечивается выбором системы измерения и обработкидинамических параметров и минимизацией ее суммарной среднеквадратичнойпогрешности по отношению к калиброванному сигналу.

Датчик пульсацийдавления (вибрации) должен обладать малыми размерами, чтобы снизитьэффект пространственного осреднения сигнала. Кроме того, при установкедатчиков пульсаций давления необходимо обеспечить условия, при которыхчувствительная мембрана расположена заподлицо со стенкой вдоль которойпроисходит движение потока.Необходимо отметить, что пульсации давления на частотах следованиярабочих лопаток являются узкополосными колебательными процессами.Поэтому спектральный анализ пульсационного сигнала предпочтительнеепроводить с помощью специализированных перестраиваемых анализаторов. Вработе [70] подробно излагается алгоритм анализа погрешности показанийдатчиков.995.5. Результаты быстроменяющихся параметров по продольнойвибрации насоса окислителя, полученные измерительной аппаратурой настенде в лаборатории огневых испытаний.В 2003 году в соответствии с планами технического переоснащения вНИК-700 «НПО Энергомаш» была проведена работа по замене физически иморально устаревших стендовых систем на новые, разработанные насовременной технической базе.

В частности, на сооружении №1 используемомдля проведения огневых испытаний двигателей РД171М и РД180 введен вэксплуатацию аппаратурный комплекс MIC-400 с использованием усилителейзаряда,обеспечивающийдискретнуюцифровуюрегистрациюбыстроменяющихся параметров (далее БМП).Эта аппаратура заменила устаревший комплекс на базе АРБП-АВБП,который использовался для отработки двигателя РД520.

Новая стендоваясистема позволила отказаться от магнитной ленты и существенно улучшилатехнические показатели системы регистрации БМП и хранения первичнойинформации.Для перехода на новую систему регистрации был разработан комплексмероприятий, который включал в себя:- монтаж новой аппаратуры;-создание нового автоматизированного программного обеспеченияобработки исходных данных;- разработка новых методик обработки [80, 81];- выпуск единой согласующей документации, позволяющей создаватьбазы исходных данных результатов регистрации и обработки огневыхиспытаний;- автономные проверки средств измерения (пульсаций давления ивибрации) на вибростенде;100Рис.

39 Продольные вибрации по суммарному сигналу девятидвигателей (5 с лопат. НА и 3 НА с круглыми каналами).т.н.а. - Стат ОИ950..98911ВОНО РЕЖИМ 1.00РН27570656021455АМПЛИТУДА,G50454014435СТАТ.ИСП.989ИСП.972ИСП.96928430725201510500200040006000800010000ЧАСТОТА,ГЦРис. 40 На фоне статистики (серый цвет) показаны характеристики БМП(продольные вибрации) трех двигателей, имеющих направляющие аппараты скруглыми каналами в отводах насосов окислителя.-выборочная переработка огневых испытаний двигателя РД171М НИ 896, 902,908, 914, 923, 926, 927, 929, 934, 936, 938, 949;- внедрение новой стендовой системы регистрации «усилитель заряда+MIC-400» для БМП начиная с двигателя №А139 ОИ950.В ходе внедрения MIC- 400 с усилителем заряда отделом Главного101Помещение оператора-ПВЭМ V1 107ПЭВМОсциллографКлавиатураВольтметрМониторГенератор Г3- 110Помещение для аппаратуры8ДатчикПлата М2408МЕ-908-1Датчик1Усилитель заряда1Комплекс МIС-400Стенд88Структурная схема системы измерений.102метролога для переработки старых данных огневых испытаний былинаправлены приведенные коэффициенты датчиков по ряду параметровпульсаций и давления вибрации.

Это позволило проводить сравнительныйанализ отдельных испытаний по двигателю РД171М до ОИ950 (указанныхвыше) с данными полученными при новой регистрации.Анализ проводился по :- ОИ935,936,938,940,942 с « ЛНА.» ;- ОИ989,972,969 и ОИ 950, 989 с «НА с круглыми каналами».Из зависимостей вибрации, представленных на Рис. 39 и Рис. 40 (см.выше) видно, что «НА с круглыми каналами » по сравнению «с лопаточнымНА» имеет явное преимущество по уровню дискретных компонент спектравибрации, а также и по уровню широкополосной компоненты.Глава 6. Оценка экономической эффективности внедрениянаправляющего аппарата с каналами круглого сечения в отводах насосовТНА.6.1. Экономическая эффективность и ее объективность.Экономические законы, как и законы природы, носят объективныйхарактер и их действие не зависят от воли и сознания человеческого разума.Вместе с тем экономические законы в отличие от законов природыдействуют и проявляют себя через предметно-трудовую и производственнуюдеятельность человека.В результате интеллектуальной деятельности, которая включает в себяидеи, открытия и изобретения, новые технологии, результаты научноисследовательских и опытно- конструкторских разработок, как правило неимеют вещной формы.