Диссертация (1173009), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

Делается это по нескольким причинам. Во–первых, болеевысокая частота вращения вала осевого компрессора приводит к смещениюпотока моющего раствора, распыляемого форсунками, к оси вращения валаосевого компрессора, не обеспечивая равномерное распределение моющейжидкости по высоте лопатки.Данныйфактимеетэкспериментальноеподтверждение.Передпромывкой «на ходу» входной направляющий аппарат (ВНА) и лопаткипервой ступени осевого компрессора были покрашены краской (гуашь)(рисунок 2.12).

После чего выполнена промывка на двух различных режимахработы ГТД: в первом режиме частота вращения силовой турбиныnСТ  4000 об / минисоответствующаяейчастотавращениявалакомпрессора низкого давления nКНД  4360 об / мин ; во втором режиме:nСТ  4700 об / мин и nКНД  4720 об / мин . Как видно на рисунках 2.13 и2.14, при более низкой частоте вращения вала осевого компрессора меньшееколичество краски осталось на лопатках ОК, чем при более высокой частотевращения, что говорит о более высоком качестве очистки лопаток ОК приболее низких частотах вращения вала осевого компрессора. Кроме того, приболее высокой частоте вращения вала ОК кок осевого компрессорапрактически полностью очищен от краски, что подтверждает предположениео смещении потока распыленного форсунками моющего раствора кцентральной оси осевого компрессора (рисунок 2.14).

При этом необходимоотметить, что следы краски после проведения промывок «на ходу» остаютсяв обоих случаях, пусть и в разной степени, на задней части спинки лопаток1–ой ступени ОК, то есть эти места лопаток ОК плохо очищаются приданном типе промывок.Следует отметить, что частота вращения вала осевого компрессорагазотурбинного двигателя с неизменяемой проточной частью зависит от84температуры окружающего воздуха. При более низкой температуреплотность воздуха выше и для обеспечения одинакового массового расходарабочего тела, требуется более низкая частота вращения ротора ОК.

Так приснижении температуры окружающего воздуха на 10 0С, можно снизитьчастоту вращения вала ротора ОК более чем на 3 %, что для двигателяНК-16СТ составляет порядка 120 об/мин.Рисунок 2.12 – ВНА илопаток первой ступениОКдопроведенияиспытанийРисунок 2.13 – ОК послепромывки «на ходу» прииnСТ  4000 об / минnКНД  4360 об / минРисунок 2.14 – ОК послепромывки «на ходу» прииnСТ  4700 об / минnКНД  4720 об / минВо–вторых, при снижении частоты вращения роторов двигателяпроисходит снижение температуры элементов газовоздушного тракта.Поскольку чем выше частота вращения силовой турбины двигателя, темвыше температура отдельных элементов ГТД, включая вал, направляющие ирабочие лопатки осевого компрессора.Повышение температуры воздуха, сжимаемого в осевом компрессоре,можно определить по соотношению [98] z1 kkη1T  Ta    π K ад  1  , z2(2.31)где Т а – температура воздуха на входе в ОК, К; z1 и z2 – коэффициентысжимаемости воздуха, z1  1 , z2  0,97 ;  К – степень повышения давлениявоздуха в ОК; k – средний показатель адиабаты воздуха в процессе сжатияпримем равным 1,4; ад – адиабатный КПД осевого компрессора примемравным 0,85 [98].85Для приближенной оценки температурного поля элементов осевогокомпрессора можно принять, что степень повышения давления и адиабатныйКПД процесса сжатия воздуха во всех ступенях осевого компрессора равны:π1  π 2  ...

 π n  n π K ,(2.32)ηk 1  ηk 2  ...  ηk ,(2.33)где n – количество ступеней в осевом компрессоре.Таким образом, для определения роста температуры воздуха от входа вОК до сечения на выходе любой i–ой ступени осевого компрессора можновоспользоваться соотношением1Ti  Ta   z 2nπKik 1k ηk 1 .(2.34)Для двигателя НК-16СТ в составе газоперекачивающего агрегатаГПА-Ц-16, имеющего 4–х ступенчатый осевой компрессор низкого давленияи 6–ти ступенчатый осевой компрессор высокого давления, при условии, чтотемпература окружающего воздуха равна 15С (  288 К), степень0повышения давления воздуха в ОК  К при условии загруженного агрегатаравна 9, а на режиме работы ГПА «на кольцо» – 7.

При этом разницазначений температуры воздуха на выходе осевого компрессора для двухрассматриваемых режимов работы ГТД составляет порядка 35 0С. Значенияроста температуры воздуха при его сжатии в ОК, получаемые с помощьюсоотношения (2.31) и экспериментальные значения этой величины вреальных условиях эксплуатации, отличаются не более чем на 5 %.Также стоит учитывать, что при увеличении давления по ступенямосевого компрессора, будет происходить увеличение значения температурыкипенияводы. Дляоценкиизменениятемпературыкипенияводывоспользуемся уравнением Клапейрона – Клаузиуса [71]1 1R  ln  p / p0  Ts   ,Тrμ s0(2.35)86где Ts0 – температура кипения воды при атмосферном давлении, К;R – универсальная газовая постоянная, кДж/(кмольК); r – удельная теплотапарообразования, кДж/кг; μ – молярная масса, кг/кмоль.Поскольку удельная теплота парообразования является переменнойвеличиной, на которую влияет давление, то изменение температуры кипениявзависимостиотдавлениявосевомкомпрессорепостроеносиспользованием табличных данных (таблица 2.10) [71].Таблица 2.10 – Зависимость температуры кипения воды от давления воздухаДавление, кПа1002003004005006007008009001 000Температура кипения, 0С99,63120,23133,54143,62151,84158,84164,96170,42175,35179,88Для обоих режимов работы агрегата («кольцо» или «магистраль»)(рисунки 2.15 и 2.16) температура воздуха становится выше точки кипенияводы в районе 5–ой ступени ОК (первой ступени КВД).

Можнопредположить, что вода, являющаяся основой моющего раствора, после 5–ойступени ОК превращается в пар, а другие компоненты раствора изагрязнения, смытые с первых ступеней ОК, осядут на последних ступеняхкомпрессора. Это приведет к перераспределению загрязнений в компрессоре.Не исключено, что отложения на лопатках последних ступеней ОК неводосодержащих компонентов моющего раствора будет способствоватьнакоплению загрязнений в дальнейшем.87– температура воздуха на выходе ступеней осевого компрессора при работеагрегата «на кольцо»;– температура, при которой происходит превращение моющего раствора в пар(в зависимости от давления).Рисунок 2.15 – Изменение температуры воздуха по длине осевогокомпрессора двигателя НК-16СТ при работе ГПА на «кольцо»– температура воздуха на выходе ступеней осевого компрессора при работеагрегата в «магистраль»;– температура, при которой происходит превращение моющего раствора в пар(зависимость от давления).Рисунок 2.16 – Изменение температуры воздуха по длине осевогокомпрессора двигателя НК-16СТ при работе ГПА в «магистраль»Кроме этого для поверхностных активных веществ (ПАВ), являющихсясоставной частью моющего раствора, характерной особенностью являетсяточкапомутнения,Пенообразующаясоответствующаяспособностьрастворовопределеннойнеионогенныхтемпературе.ПАВ,а,88следовательно, и способность удалять загрязнения с лопаток осевогокомпрессорапридостиженииточкипомутнениярезкопадаетдоопределенного значения, которое остается постоянным при дальнейшемповышении температуры.

Температура помутнения зависит от химическогостроения ПАВ, а само явление обусловлено понижением растворимостисоединения с увеличением температуры [81]. Из-за точно неизвестногосостава моющего вещества оценить это параметр не представляетсявозможным. Для известных ПАВ в водных растворах температурапомутнения находится в диапазоне 60 – 80 0С [28]. Всё это свидетельствует оснижении очищающих свойств моющего раствора при очистке «на ходу» ужев районе 3 – 4 ступеней осевого компрессора.Для проверки гипотезы об отложении на лопатках последних ступенейОК не водосодержащих компонентов моющего раствора был проведен рядиспытаний, заключающихся во взаимодействии распыленного моющегораствора в потоке нагретого воздуха с лопаткой, нагретой до температурныхрежимов проточной части осевого компрессора при проведении промывок«на ходу».Тесты были проведены на стенде, состоящем из двух приспособленийдля фиксации. Первый использовался для закрепления рабочей лопатки ОК,а второй – нагревателя, в качестве которого использовался промышленныйфен с температурой нагрева до 600 0С (рисунок 2.17).

При достижениилопаткой требуемой температуры нагрева, производилось распылениемоющего раствора в потоке нагретого воздуха. По окончании распылениялопатка оставалась в потоке нагретого воздуха до полного высыхания. Послечего на промышленных весах со шкалой деления 0,001 грамм производилосьеё взвешивание и сопоставление масс лопатки до и после испытания.89Рисунок 2.17 – Распыление моющего раствора в потоке воздухана нагретую лопаткуВзаимное расположение лопатки и источника нагрева было таким, чтопоток нагнетаемого воздуха проходил вдоль лопатки, имитируя реальноедвижение и скорость рабочего тела в осевом компрессоре. Также такоевзаимное расположение обеспечило равномерный нагрев пера лопатки повсей площади, как со стороны всасывания, так и нагнетания. Температуранагрева и её равномерность контролировались с помощью приборабесконтактного измерения температуры (пирометра).Наличие отложений компонентов моющего раствора на лопатке, былозаметно даже без дополнительного взвешивания (рисунок 2.18).

Визуально инаощупь данный осадок напоминает маслянистую пленку.Анализпараметров,полученныхприразличныхзначенияхтемпературы нагрева пера рабочей лопатки ОК (таблица 2.11), показывает,что при увеличении температуры наблюдается и относительное увеличениемассы лопатки, что свидетельствует об отложении большего количествакомпонентов моющего раствора. При этом наблюдается увеличениенеравномерности прогрева пера лопатки. Таким образом, результатыэкспериментаскореесвидетельствуетобобразованииотложенийврезультате контакта моющего раствора и разогретой лопатки, чем об ихколичестве в реальных условиях.90Рисунок 2.18 – Следы компонентов моющего раствора (темные разводы),оставшиеся на пере лопаткиТаблица 2.11 – Результаты испытаний взаимодействия распыленногомоющего раствора в потоке воздуха с нагретой рабочей лопаткой№ п/п1234567Средняятемпература пералопатки, 0С8397123146180211234РезультатыМаксимальная разницатемператур на перелопатки, 0С1,72,11,92,43,53,23,7исследования,выполненногоОтносительноеувеличение массылопатки, %0,240,370,340,440,420,390,41дляопределенияособенностей проведения промывки проточной части осевого компрессорагазотурбинного двигателя «на режиме», позволяют составить несколькорекомендаций, для персонала, выполняющего данный вид техническогообслуживания. Очистка осевого компрессора ГТД «на ходу» не всегда позволяетдостичь желаемого результата, а иногда и наоборот ухудшаетвыходныехарактеристикиработыгазотурбинногодвигателя.Эксплуатирующий персонал должен строго выполнять технологиюданноговидатехническогообслуживания,представленноговинструкции, выбирать наилучшие условия проведения данного вида91технического обслуживания и вести постоянный контроль выходныххарактеристик ГТУ до и после промывки. Наиболее оптимальным является проведение промывок проточнойчасти ОК «на ходу» при более низких температурах окружающеговоздуха, поскольку при данном условии снижается не толькотемпература в проточной части, но и частота вращения вала осевогокомпрессора.

Характеристики

Список файлов диссертации