Диссертация (1173009), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Предположительно частицыпопадают в поверхностные неровности (шероховатость) и требуют гораздо болеевысоких скоростей потока или наличия вибрационного возмущения, чтобы бытьвыбитыми.На основании данных, полученных в результате обдува плоских пластин,наилучшееприлипаниечастицыпроисходитприуглахвзаимодействияφ = 45 – 60 0 [14, 80, 91].При этом стоит отметить, что при определенных условиях, таких как размери твердость частицы, материал изготовления лопатки, угол и скорость ихвзаимодействия, в результате соударения частицы и лопатки может происходитьабразивный унос с эрозионным разрушением лопатки [65].

Несмотря на схожестьпричин образования загрязнения и эрозии последствия для проточной частиосевого компрессора различны.В отличие от эрозионного повреждения лопаток компрессора, загрязнениепроточной части считается обратимым процессом, не требующим трудоемкихопераций. Мероприятием, повсеместно получившим применение в организациях,эксплуатирующихгазотурбинныеустановки,являетсяочисткаосевогокомпрессора.Для восстановления характеристик осевого компрессора и ГТУ в целом впроцессепроточнойэксплуатациичастирекомендуетсякомпрессора.проводитьОсновнымипериодическиеспособами,очисткиполучившимираспространение в организациях, эксплуатирующих газотурбинные установки,являются абразивная, ручная очистки и промывки с помощью моющего раствора.Применение абразивных материалов для очистки компрессоров, таких какрис, перемолотая скорлупа грецкого ореха или абрикосовой косточки, становитсяустаревшим.

Это связано с тем, что используемые материалы способны засоритьпроходы системы вторичного воздуха, а также могут вызвать повреждениепокрытия лопаток компрессора в результате эрозионного воздействия [6].21При полной разборке газоперекачивающего агрегата либо при ремонтедвигателя в условиях завода изготовителя применяется ручная очистка осевогокомпрессора. Для реализации данного способа применяется ручной инструмент, атакжевспомогательный,использующийпневмоиливиброабразивный,ультразвуковой, криогенный, лазерный, аэрогидродинамический и другие методыочистки [60]. Данный вид является наиболее эффективным, поскольку полнаяразборка агрегата обеспечивает беспрепятственный доступ ко всем элементампроточной части осевого компрессора, что позволяет произвести очистку сполным контролем выполняемых работ. С другой стороны, это влечет за собойбольшие трудозатраты, что не позволяет данному способу получить применениена компрессорных станциях.Очистка с помощью моющих растворов не требует больших трудозатрат и втоже время показывает высокую эффективность на восстановление параметровработы ГТУ.

В настоящее время существует два метода очистки моющимраствором – очистка на режиме и на холодной прокрутке.Промывка на холодной прокрутке, также известная как промывка«на ХП», выполняется на остановленном холодном двигателе. Процессначинается с впрыскивания промывочной жидкости в двигатель при работающемпусковом устройстве, затем пусковое устройство останавливается, проводиться«отмачивание» в течение 20 – 30 минут, за это время раствору удается растворитьзагрязняющие отложения, и слив жидкости через дренажное устройство. Послеэтого должно следовать несколько циклов ополаскивания (дистиллированнойводой) и продувка воздухом. Промывка на холодной прокрутке позволяет удалитьзагрязнения компрессора практически полностью.

Для того чтобы избежатьизноса ГТД, этот метод очистки должен выполняться с определеннойпериодичностью.Распространение моющего раствора по всей длине проточной части, а такжеего удаление с помощью ополаскивания и продувки воздухом обеспечивается засчет вращения ротора осевого компрессора, которое обеспечивается пусковымстартером.22Для выполнения промывки «на ХП» требуется ряд подготовительныхмероприятий, заключающихся в отключении систем отбора воздуха для нужд какГТУ, так и ГПА, трубопроводов антипомпажной защиты осевого компрессора идемонтаже термопар осевого компрессора. Несмотря на ряд подготовительныхработ, основное время для проведения очистки на холодной прокруткеопределяется временем охлаждения двигателя после останова: для стационарныхГТУ оно может составлять от 8 до 12 часов, для ГТУ авиационного и судовоготипа – до 3 часов.Промывка на режиме или «на ходу» – это метод очистки, который можетбыть выполнен без остановки газотурбинной установки путем впрыскиванияочищающего раствора в воздухозаборный тракт компрессора, что позволяетизбежать связанных с этим затрат на останов агрегата, времени на простой.Следует отметить, что промывка на режиме используется только каксредство борьбы с вновь появляющимся загрязнением.

Этот способ позволяетуменьшить загрязнение компрессора, он не может полностью устранить его.Поэтому система промывки на режиме предназначена в качестве дополнения ксистеме промывки на холодной прокрутке, а не в качестве её замены.Таким образом, загрязнение проточной части ОК может быть удалено спомощью промывки на холодной прокрутке и замедлено в результате промывки«на ходу». Теоретически, двигатель можно поддерживать на очень низком уровнедеградации все время его эксплуатации.Дляобеихсистемочисткиосевогокомпрессораиспользуетсямелкодисперсное распыление моющего средства, осуществляемого подачейраствора через форсунки, которые установлены в конфузоре входного патрубкаперед входным направляющим аппаратом (ВНА) и обращены к лопаткамкомпрессора.Длябольшинствагазотурбинныхгазоперекачивающихагрегатовразработаны инструкция по жидкостной очистке осевых компрессоров, как наработающем, так и на остановленном агрегате, включенные в руководство потехническому обслуживанию и эксплуатации [43, 58].231.3Оценка эффективности очистки осевых компрессоровгазотурбинных двигателейВ связи с всё большим распространением влажной очистки проточной частиосевыхкомпрессоров газотурбинныхустановоквозникает вопрос оеёэффективности, целесообразности проведения и оптимальном интервале междупромывками.

Для персонала, эксплуатирующего данный вид энергетическогооборудования, должны быть определены критерии эффективности промывкиагрегата, анализируя которые можно сделать вывод о качестве выполненноготехнического обслуживания.Образование загрязнения на элементах проточной части ОК приводит кростушероховатостиповерхностинаправляющихирабочихлопатоккомпрессора, а также к изменению их аэродинамической формы [11, 23]. Этоприводит к снижению адиабатного КПД процесса сжатия и расхода воздуха черезосевой компрессор и, как следствие, к снижению располагаемой мощности иэффективного КПД ГТУ.

Кроме того из–за изменения угла атаки в пограничномслое лопаток происходит образование зон разряжения, способствующихпоявлению завихрений, что может привести к срыву потока и помпажнымявлениям в осевом компрессоре [36, 92].Диагностическиепризнакизагрязненияпроточнойчастиосевогокомпрессора можно разделить на прямые, определяемые инструментальнымиметодами или визуально при осмотре оптическими приборами, либо косвенные –по изменению газодинамических параметров двигателя.К косвенной оценке загрязненности проточной части могут быть отнесенытакие параметры работы ГТУ, как относительная частота вращения ротораосевого компрессора, относительная степень повышения давления в осевомкомпрессоре, коэффициент технического состояния газотурбинной установки поэффективной мощности, относительная температура рабочего тела перед силовойтурбиной и коэффициент технического состояния газотурбинной установки порасходу топливного газа [1, 24, 63, 85].24Кроме этого для ГТУ с двухвальными газогенераторами показателемзагрязнения проточной части является изменение соотношения частоты вращенияроторов компрессора высокого давления (КВД) и компрессора низкого давления(КНД) [5, 24, 56].

Большая степень загрязнения компрессора низкого давления посравнению с компрессором высокого давления приводит к изменению отношенияих частот вращения, называемого скольжением роторов, которое является вполнеопределенным для каждого режима работы установки.Для контроля изменения скольжения на практике используют графическиеили табличные зависимости.

Отклонение отношения частот вращения роторовКНД и КВД от нормируемых значений требует проведения промывки проточнойчасти ОК [24].Такимобразом,относительноеизменениескольженияявляетсяединственным нормированным параметром контроля загрязнения проточнойчасти.Другиеметодики,встречающиесявлитературе,носятскореетеоретический характер.В результате загрязнения проточной части осевого компрессора происходитснижение тяги (мощности) двигателя, увеличение расхода топлива, повышаетсятемпература в различных сечениях тракта.

На основании обнаруженнойзависимости изменения перечисленных параметров с уменьшением расходавоздуха через осевой компрессор, был предложен обобщенный коэффициент,характеризующий состояние ОК [1]. Данный параметр может быть рассчитан изсоотношенияδGВэкв δGВ δR δGТ δT4*1,9 1,9 0,8 ,4(1.2)либо с учетом весовых коэффициентовδGВэквω R  δR ωG  δGТ ωT  δT4*δGВ 1,91,90,8 ,1  ωR  ωG  ωT(1.3)25где GB – относительное изменение расхода воздуха, R – относительноеизменение тяги (мощности) двигателя, GT – относительное изменение расходатоплива, T4* – относительное изменение температуры газа на основаниитрендовогоанализапридлительнойэксплуатациидвигателя;R , G , T – весовые коэффициенты для тяги двигателя, расхода топлива,температуры газа, о выводе или значениях которых ничего не указано.Численные значения, представленные в формулах (1.2) и (1.3), получены наосновании относительного изменения контролируемых параметров к расходувоздухапоэкспериментальнымданнымиравныR / GT  1,9  0,1 ;*GT / GB  1,9  0,1 ; T4 / GB  0,8  0,1 .Несмотря на то, что выражения (1.2) и (1.3) приведены для расчета GB экв ,критерием, характеризующим состояние двигателя и информирующим онеобходимостивыполненияегопромывки,являетсяутверждение,чтокритическим следует считать GB на уровне минус 3 % [1].Анализ возможности применения выражений (1.2) и (1.3) на практикепоказал, что в работе не представлены выражения для определения весовыхкоэффициентов.

Кроме этого, в качестве ключевого параметра выбран расходвоздуха через осевой компрессор. Данный параметр не определяется штатнойсистемой автоматики для большинства агрегатов [49].Альтернативным способом для оценки технического состояния осевогокомпрессора является анализ соотношения удельных индикаторных работ сжатиявоздуха в ОК загрязненного hik и чистого (эталонного) hik двигателей [63]'hik' c pm  T2  T1  T ',hik c pm  T2  T1  Tгде с pm – удельная теплоемкость воздуха,(1.4)кДж; Т 1 и Т 2 – соответственнокг  Ктемпературы воздуха на входе и выходе эталонного (чистого) ОК, К;T2 – температура воздуха на выходе загрязненного ОК, K.26Если штатной системой автоматики не определяется температура воздухана выходе из ОК Т 2 , то её можно рассчитать из уравнения адиабаты по известнымзначениям давления на входе и выходе ОКТ 2 z1  р2   Т 1 z2  р1 гдеp1иp2–давлениеk 1k ηад, Т 2  Т1 воздуханаz1z2р  2  р1 входеиk 1k ад,выходе(1.5)ОК,кПа;z1 и z2 – коэффициенты сжимаемости воздуха, определяются из диаграммы;k – средний показатель адиабаты воздуха в процессе сжатия,k  1,4 ;ад – адиабатный КПД осевого компрессора, принимается для современныхосевых компрессоров в диапазоне 0,85 – 0,87 [42].В качестве другого расчетного параметра для определения загрязненияпроточной части ОК и оценки его влияния на параметры работы двигателя,является отношение значений удельной эффективной индикаторной работы ГТУдо проведения очистки hi и после hi [63]'ihhihkλ1ηik  e  ηik1  e ,h1 ληim  hm  kηikηim  hm (1.6)где im и ik – соответственно численные значения КПД газовой турбины иосевого компрессора; λ – соотношение мощностей осевого компрессора и газовойтурбины, λ hik Nik; e  ikhim Nimik– относительное снижение КПД ОК врезультате загрязнения; hm , hk – соответственно обратимые удельные работырасширения продуктов сгорания в газовой турбине и сжатия в осевомкомпрессоре.Результаты проведенных расчетов на основании формулы (1.6) показывают,что для современных типов ГТУ с   0,6  0,65 при снижении КПД осевого27компрессора на 5 % (Δe = 0,05), относительное уменьшение располагаемоймощности составляет порядка 10 % [63].Критерии, определяемые с помощью соотношений (1.4) и (1.6), просты врасчетах, информативны для анализа текущего состояния осевого компрессора посравнению с идеальным, эталонным.

Характеристики

Список файлов диссертации