Лекции Паро- и газотурбинные установки эксперимент (539880), страница 12

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

Текст из файла (страница 12)

Охранные оболочки подбирают таким образом что бы их температура была близка к температуре мерного элемента, в этом случае минимизируется тепловой поток между мерным элементом и охранной оболочкой, т.к. температура между ними Δt→0

Влияние утечки (притоков) тепла можно оценить следующим образом. По известным условиям эксплуатации (коэффициент теплоотдачи α_д, температура газа Т_г) производится расчетное определение температурного поля элемента ГТУ и д.т.п. t_д.т.п.. По расчетному t_д.т.п. находится значение условного коэффициента теплоотдачи α_у, вызывающего данное изменение температуры д.т.п. Чем больше разница δ= α_д- α_у, тем сильнее влияние утечки (притока) тепла. На рис. 18 представлены результаты подобных расчетов для конструкции д.т.п. рис. 17. Видно, что наиболее близкое к α_д обеспечивает д.т.п., выполненный по схеме рис. 17 С.

Рис. 18. Изменение коэффициента теплоотдачи. А Б С – датчики теплового потока (обозначения рис. 17)

Для регистрации величины теплового потока в течении длительного времени применяют так называемые охлаждаемые датчики тепловых потоков – рис. 19.

Элемент д.т.п. 1, воспринимающий тепловую нагрузку, охлаждается водой (или другой жидкостью) благодаря чему образуется перепад температур Δt на элементе, который и характеризует величину теплового потока

Данный вид д.т.п. находит применение при испытаниях камер сгорания ГТУ и других энергонапряженных элементов ГТУ.

5.7.3 Метод определения плотности теплового потока решением обратной задачи теплопроводности.

Обратные задачи теплопроводности (обратные тепловые задачи) состоят в нахождении причины (тепловые потоки) по известному следствию – температуре (экспериментально измеренной в некоторой точке элемента ГТУ). Положительным обстоятельством применения этого метода является использование непосредственно самого элемента ГТУ без установки д.т.п. Но при этом существенно усложняется методология обработки, так как обратные задачи относятся к числу некорректно поставленных задач и точность решения их существенным образом зависит от алгоритма решения, алгоритма сглаживания при аппроксимации. В настоящее время достигнуты значительные успехи в решении обратных задач с обеспечением точности расчетного определения тепловых потоков до 3-6 % (при условии гарантированной точности задания геометрических размеров и теплофизических свойств элементов ГТУ). Этот метод определения тепловых потоков особенно эффективен при испытаниях натурных ГТУ.

5.8. Современные средства регистрации результатов при испытании ГТУ.

Можно выделить следующие этапы развитие регистраторов:

• светолучевые осциллографы

• аналоговые магнитные регистраторы

• цифровые магнитофоны

В настоящее время получают дальнейшее развитие микроэлектронные технологии, распространяются стандартизованные протоколы передачи и хранения цифровой информации, все более широко применяются методики цифровой обработки сигналов. На основе электронных программируемых аппаратных модулей, включающих аналого-цифровые преобразователи, фильтры, цифро-аналоговые преобразователи, создаются приборы, квалифицируемые как виртуальные: регистраторы, анализаторы сигналов, генераторы сигналов и т.п. Цифровое представление сигналов дает возможность расширения контроля качества обработки измеренных параметров ГТУ, повышает скорость передачи измерительной информации в центры обработки и анализа. В конечном итоге информация становится более достоверной, систематизированной, независимой (объективной).

В измерительно-информационной системе, используемой при испытаниях ГТУ осуществляется съем результатов измерений, регистрации их, обработка, анализ, представление, хранение, передача заказчику. Схема построения измерительного канала приведена на рис.1.

Рисунок 20.

Регистратор MIC-300M (рис. 2) выпускается в РФ серийно с 2002 г.; этот прибор предназначен для измерения и анализа вибраций, акустики, пульсаций, давлений и т.п. параметров. В число функций отображения и экспресс анализа этого прибора в частности входит:

• отображение одновременно до 24 осциллограмм на встроенных 10,4 ЖК дисплей;

• вычисление и отображение одновременно до 24 спектрограмм;

• вычисление математического ожидания, среднего значения сигнала на всех 24 - каналах с отображением в табличном виде и в виде графиков зависимости от времени

• интегрирование сигналов;

• оформление протоколов результатов измерений на бумажном или магнитном носителе;

• взаимодействие с другими приборами для синхронной работы;

• расширенный набор алгоритмов цифровой обработки.

Рисунок 21.

Перезапись данных с MIC-300M возможна:

• с аналоговых выходов;

• на МО – диск, используя встроенный дисковод;

• на лазерный диск, используя привод CD-RW;

• по локальной сети Ethernet в PC.

Данный регистратор может использоваться как самостоятельно, в простых системах типа «регистратор-объект», так и в сложных многоуровневых системах на первом уровне измерений. При необходимости, использую интерфейс (стандарт) RS-232 а также входные и выходные цифровые линии, можно объединить несколько приборов в единый комплекс, в том числе и с функциями управления, контроля и регулирования.

6. Испытания основных элементов ГТУ

6.1 Испытания компрессоров.

Компрессор является выжнейшим элементом ГТУ (ПТУ), от работы которого завит эффективность установки. Основными задачами испытания компрессора являются:

• определение обобщенной характеристики компрессора – зависимости: коэффициента полезного действия , степени повышения давления , приведенного расхода воздуха G_{в пр} при различных частотах вращения (оборотов) n_пр – рис. 22.

• определение границ устойчивых режимов, т.е. изменение в зависимости от приведенного расхода воздуха G_{в пр} .

• определение потерь давления в элементах компрессора

• исследование надежности компрессора, вибрационных и акустических характеристик.

Определение обобщенных характеристик компрессора.

Основные показатели работы компрессора ГТУ - и при заданной геометрии зависят от трех обобщенных параметров:

• приведенной частоты вращения

• приведенного расхода воздуха

• числа Рейнольдса

где:

n – действительная частота вращения ротора компрессора;

G – расход воздуха через компрессор;

Р_а и Т_а – давление и термодинамическая температура атмосферного воздуха в момент проведения испытаний;

С_к – окружная скорость рабочего колеса компрессора в выходном сечении;

D_к – диаметр рабочего колеса компрессора на выходе;

_к и _к – плотность и динамическая вязкость воздуха в сечении на выходе из рабочего колеса.

На практике используются величины, приведенные к стандартным атмосферным условиям (Т₀ – 298 ⁰К, Р₀ – 1,01325*10⁵ Па)

В этом случае формулы n_пр и G_{в пр} записывают в виде:

Влияние числа Рейнольдса на характеристики компрессоров определяются только при специальных испытаниях, так как при значениях Re  3*10⁶ влияние особенностей гидродинамического режима течения воздуха в компрессоре проявляется слабо. Таким образом, в нашем случае основные показатели компрессора являются функциями только двух параметров:

степень повышения полного давления в компрессоре определяется как отношение осредненных по расходу полных давлений потока на входе и выходе из компрессора

Кпд компрессора по параметрам заторможенного потока определяются удельной изоэнтропной работой сжатия воздуха от давления до к удельной работе подводимой к компрессору через его привод:

Величины удельных работ, входящих в выражение для подсчета рассчитываются по формулам теории лопаточных машин:

где:

С_р – изобарная теплоемкость воздуха при температуре Т_а;

к – показатель адиабаты;

, - осредненные по расходу температуры заторможенного потока на выходе из компрессора;

М_кр – крутящий момент (Нм) на валу привода компрессора;

_кр – частота вращения колеса компрессора.

Для построения обобщенной характеристики компрессора необходимо экспериментально измерить расход воздуха, давление воздуха на входе и выходе, частоту вращения ротора, температуру воздуха на входе и выходе. Схема установки для испытаний компрессора представлена - Рис.23.

Испытываемый компрессор 7 помещают в испытательную камеру (рабочий участок) 8, где обеспечивается давление, равное давление воздуха на входе. На входном устройстве компрессора установлен насадок 6, профиль которого выполнен по лемнискате для создания равномерного профиля скорости. В рабочей камере устанавливается решетка 4, обеспечивающая уменьшение пульсации до заданного уровня.

Для регулирования параметров компрессора установлены заслонки на выходе 9 – для повышения давления и на входе 2 для уменьшения давления. Привод испытываемого компрессора осуществляется электро двигателем (или турбиной) 12 через муфту 11 и редуктор 10.

Обобщенную характеристику компрессора снимают в следующей последовательности: устанавливают минимальную для данной характеристики частоту вращения ротора и поддерживают ее постоянной. Далее заслонкой на выходе последовательно устанавливают ряд режимов, начиная с наименьшего значения степени повышения давления повышают до достижения границ устойчивой работы. Обычно экспериментально определяют 6-7 точек на каждый ветви характеристик при n = const.

Далее аналогично определяют характеристики компрессора на других приведенных частотах вращения. На каждом режиме измеряют следующие параметры: расход воздуха, температуры и давления на входе и выходе из компрессора, крутящий момент М_кр, число оборотов n.

Определение границ устойчивой работы компрессора.

Эта характеристика необходима для определения рабочей области в зоне характеристики компрессора. Неустойчивая работа компрессора характеризуется падением к.п.д., усилением вибраций и усталостными разрушениями. Основной формой неустойчивой работы компрессора является помпаж – колебания всей массы воздуха в компрессоре и присоединенном трубопроводе (диффузоре). Кроме помпажа может возникнуть вращающийся срыв: образуются области с малой скоростью течениия, которые захватывают несколько лопаток компрессора. Появление вращающегося срыва сопровождается увеличением динамических напряжений и сильными вибрациями лопаток, что может привести к их разрушению.

Для экспериментального исследования явлений неустойчивой работы применяют малоинерционные датчики давления, лазерные системы визуализации, разные виды скоростных кино-фото съемок и т.п.

Характеристики

Список файлов лекций