Диссертация (1173009), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Однако они не определяют уровеньзагрязнения,прикоторомпроведениеочисткистановитсякритическинеобходимым с технической или с экономической точек зрения. Также ихиспользование не нормирует ожидаемого улучшения после очистки проточнойчасти. В силу этого их использование не позволяет принять правильного решенияпри планировании периодичности очистки осевого компрессора газотурбиннойустановки.Стоит отметить, что в ряде работ решается задача по оценке эффективностиработы авиационных газотурбинных двигателей, техническое состояние которыхухудшилось в результате повреждения или эрозионного износа лопаточногоаппарата осевого компрессора [77, 94]. Задачи, решаемые в данных работах,аналогичны тем, что рассматриваются при изучении влияния загрязнения, аиспользуемые методы применимы и для оценки изменения техническогосостояния, и в результате загрязнения проточной части осевого компрессора.Для определения наличия забоин на пере лопатки и количественной оценкивлияния повреждений рабочих лопаток параметры работы ГТУ, оценивалосьотносительное снижение напора ступени и всего компрессора в целом на основегеометрических размеров рабочей лопатки конкретного ГТД при заранееизвестном дефекте [94].

С этой целью вначале был произведен поверочный расчеткомпрессора по среднему диаметру, затем рассчитаны параметры потока повысоте лопатки для ступени. Далее производился расчёт снижения окружнойработы дефектной ступени, и определялась общая степень повышения давления иКПД для всего компрессора с учетом дефектной ступени. Так при наличиидефекта на лопатке компрессора высокого давления (забоины 2…3 мм на входнойкромке на периферии лопатки), снижение КПД компрессора было равно 2,19 %,уменьшение тяги двигателя 0,77 %, а снижение экономичности 0,76 % [94].28Данная методика легко адаптируется и для исследования влияниязагрязнения проточной части осевого компрессора. Отличие будет состоять в том,что вместо дефекта лопаточного аппарата, изучению будет подвержен осевойкомпрессор, с искусственно созданной имитацией загрязнения проточной части.Исследуемым признаком, влияющим на параметры работы осевого компрессора иГТУ в целом, будет загрязнение ступени ОК, определенное как толщина слояотложений на лопатках, отклонение шероховатости от номинальных значений илидругой фактор.Стоитотметить,чтоключевымвопределениипараметра,характеризующего уровень загрязнения проточной части ОК, является наличиекритерия, который позволит персоналу, эксплуатирующему газотурбинныегазоперекачивающие агрегаты, определить конкретное значение, информирующеео необходимости проведения промывки, и правильно оценить качествовыполненной очистки.Проанализировав формулы (1.2), (1.3), (1.4) и (1.6), можно сделать вывод,что ни одна из них не дает возможности определения критического уровнязагрязнения, сделать заключение о необходимости проведения очистки проточнойчасти осевого компрессора.Рассмотримприменениеданныхформулсточкизренияоценкиэффективности промывки.

В качестве определяющего критерия эффективностипромывкипримемпараметр,наоснованиикоторогоможнопровестиэкономический расчет выполненного технического обслуживания. В качестветакогокритерияэксплуатационныхможетзатрат,выступатьвыражаемаяэнергетическаякакперерасходсоставляющаятопливногогазавследствие загрязнения проточной части, или стоимость этого газа длягазотранспортной компании.Дополнительный расход топливного газа в результате загрязнения ОКможно рассчитать по формулеB N e1N e21ηe1  Qнр ηe2  Qнр QнрNN e1  N e   e1 , ηe1 ηe1  χ  ηe1 (1.7)29где N e1 , N e2 – эффективная мощность ГТУ при условии чистого и грязногоосевого компрессора соответственно, кВт; N e – снижение эффективноймощности ГТУ в результате загрязнения проточной части осевого компрессора,кВт; e1 , e2 – соответственно эффективный КПД ГТУ для чистого и грязногоосевого компрессора;   e e – относительное снижение эффективного КПДГТУ в результате загрязнения ОК; Qнр – низшая теплота сгорания топливногогаза, кДж/м3.Относительное снижение эффективного КПД газотурбинной установки врезультате загрязнения проточной части осевого компрессора составляет2 – 5 % [48].

С учетом этого, значение комплекса    e1  мало, оно окажетнезначительное влияние на величину перерасхода топливного газа в результатезагрязнения ОК, и соотношение (1.7) примет видNN  N e N e.(1.8)  e1  e1ηηηQe1e1нр e1Снижение эффективной мощности газотурбинной установки вследствие еёB 1Qнррасхода на дополнительную работу сжатия в осевом компрессоре будет равноNe  GВ  hik ,(1.9)где GB – расход воздуха в ОК, кг/с; hik – изменение удельной работы сжатиявоздуха в ОК ГТУ в результате загрязнения проточной части, кДж/кг.С учетом соотношения (1.4) разность индикаторных работ сжатия равнаT ' hik  hik'  hik  hik   1 .T(1.10)Снижение эффективной мощности газотурбинной установки с учетомразности эффективных индикаторных работ ГТУ до и после проведения очисткибудет равноNe  GТ  hi ,где GТ – расход рабочего тела через турбину, кг/с.(1.11)30Массовый расход отборов воздуха из проточной части ОК ( GОТ , кг/с)сопоставим с массовым расходом топливного газа ( GТГ , кг/с), с учетом этогорасход рабочего тела через турбину будет равен [13]GТ  GB  GТГ – GОТ  GB .(1.12)С учетом выражений (1.6) разность эффективных индикаторных работ ГТУдо и после проведения очистки будет равнаλ11  e  1   h  λ  e .hi  hi'  hi  hi   i1  λ 1  e 1 λ(1.13)Оценку с помощью сравнения значений GB экв , получаемых из соотношений(1.2) и (1.3), проводить не целесообразно, поскольку, как было отмечено ранее,штатные системы автоматики газоперекачивающих агрегатов не оборудованыустройствамидляопределениямассовогорасходацикловоговоздуха,поступающего в осевой компрессор.В настоящее время качество промывки на остановленном агрегатедостаточно часто оценивается не только по анализу изменения выходныххарактеристик ГТУ, но и визуально – по чистоте сливаемой жидкости издренажного устройства (рисунок 1.2) либо с помощью эндоскопа (рисунок 1.3).Рисунок 1.2 – Сравнение дренируемой жидкости в ходе промывки31Однако данные методы являются малоинформативными.

Изменениепрозрачности сливаемой жидкости является показателем того, что загрязнения восевом компрессоре присутствовали, и часть из них в результате промывки былаудалена. Но по данному критерию нельзя судить о полноте выполненной очисткии тем более определить конкретный показатель, сравнивая который появилась бывозможность сопоставить две различные промывки как одного и того же агрегата,так и разных.Оценка с помощью эндоскопа из-за неудобства доступа к лопаткам,неравномерной и малой освещенности исследуемого объекта скорее подходит дляпоиска явных видимых дефектов на лопатках (сколов, забоин), чем длякачественной оценки оставшихся загрязнений в проточной части. Кроме этого,оценка эффективности промывки с помощью эндоскопа увеличит времяпроведения промывки.Рисунок 1.3– Лопатка осевого компрессора до и после промывки через эндоскопТакже стоит отметить, что данные методы применимы только для оценкиочистки, выполненной на «холодной прокрутке», поскольку при очистке нарежиме вся моющая жидкость, попавшая в проточную часть, испарится, недоходя до дренажных отверстий.

Очевидно, что и использование эндоскопа наработающем агрегате невозможно. Единственной возможностью оценить очисткуна работающем агрегате будет анализ относительного изменения контролируемыхпараметров работы ГТУ и результатов их обработки.32Определив количество газа, сэкономленного в результате промывки, можнорассчитать оптимальный интервал между очистками. Обычно периодичностьпроведения очистки проточной части осевого компрессора определяетсярегламентом обслуживания или инструкцией по эксплуатации ГТУ.

Однако всилу естественного ухудшения технического состояния агрегата в процессеэксплуатации появляется необходимость определять оптимальную периодичностьочисткиОКсучетомдействительныхусловийэксплуатацииагрегата,подтверждая или корректируя регламент, особенно в тех случаях, когда наработкаагрегата превышает его паспортный ресурс.Факторами, оказывающими ключевое влияние на периодичность очисткипроточной части ОК ГТУ, являются: место эксплуатации ГПА; эффективность очистки воздуха в КВОУ; индивидуальные особенности ГТУ (диаметр проточной части ОК, наличиеили отсутствие специального напыления на лопатках, режимы работы идругие); качество работы масляных уплотнений переднего подшипника ГТУ; наличие неплотностей в воздухозаборной камере.В качестве критерия оптимизации периодичности проведения очисток ОКГТУ предлагается использовать минимизацию части эксплуатационных затрат,значение которых зависит от числа промывок n и включающих затраты на ихпроведение и величину перерасхода топливного газа в стоимостном выражениимежду промывками ОК Cn , связанного с загрязнением осевого компрессора [63]Сn   C1  C2  C3   nопт  Cn min ,(1.14)где С1 – затраты на перерасход топливного газа между промывками ОК,связанные с загрязнением осевого компрессора; С2 – затраты на перерасходтопливного газа, связанные с остановками и пусками агрегатов, а такжеэнергетическими затратами на проведение холодных прокруток; С3 – затраты на33моющие средства и энергетические затраты при работе установок очистки;nопт – оптимальное число промывок.При рассмотрении (1.14) очевидно, что слагаемые С2 и С3 являютсяпостояннымивеличинами,определяемымистоимостьютопливногогаза,электроэнергии и моющего раствора, в отличие от С1 , который будет иметьразличные значения в зависимости от интервала между промывками.

Характеристики

Список файлов диссертации