Научная статья на тему 'Диагностика газотурбинных двигателей по их эффективной мощности'

Диагностика газотурбинных двигателей по их эффективной мощности Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
185
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ДВИГАТЕЛЬ ГАЗОТУРБИННЫЙ / GAS TURBINE ENGINE / ДИАГНОСТИКА ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ / PARAMETRIC DIAGNOSTICS / МОЩНОСТЬ ЭФФЕКТИВНАЯ / EFFECTIVE POWER

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Перевощиков Сергей Иванович

Получено аналитическое выражение, отражающее зависимость эффективной мощности газотурбинных двигателей от их конструктивных и термодинамических особенностей, а также от параметров, характеризующих режим работы двигателей. Оно позволяет производить определение развиваемой двигателями мощности на основе минимального объема информации об их режимах работы. Для этого достаточно располагать показаниями соответствующих штатных приборов. На основе полученного выражения разработана методика оценки технического состояния двигателей, которая дает возможность данную оценку производить на вероятностной основе и в расширенном варианте, так как позволяет получить мощностную характеристику двигателей в развернутом виде

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DIAGNOSTICS OF GAS TURBINE ENGINES BY THEIR EFFECTIVE CAPACITY

The analytical solution was obtained reflecting the dependence of gas turbine engines effective power on their design and thermodynamic features as well as on parameters characterizing the engines operation conditions. This solution enables to determine the power developed by the engines based on the minimum information about their operation conditions. It is shown that for this it is enough just to get readings of regular meters. Using the received equation a procedure was developed for estimation of the engines technical state which enables to make such estimation on the probability basis and also in the extended option because it permits to get the engines power characteristic in expanded form.

Текст научной работы на тему «Диагностика газотурбинных двигателей по их эффективной мощности»

УДК 658.588.622.691.4.052.0 i 2.

ДИАГНОСТИКА ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПО ИХ ЭФФЕКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

DIAGNOSTICS OF GAS TURBINE ENGINES BY THEIR EFFECTIVE CAPACITY

С. И. Псрскощикон

S. I. Pcrcvoscliikov

Тюменский ■•осударстчеиный нефт&'акмнли университет, л Тюмень

Ключевые auxiu: двигатель гаютурСншпый. диагностики пчриметрнческия. мощность >ффективиая Key words: gas turliiiic engiiie, parametric diagnostics, effective /wwer

Техническое состояние газотурбинных двигателей контролируется различными способами, в том числе по показаниям их штатных приборов заводской комплектации.

Приборы заводской установки предназначены в основном для контроля за режимами работы двигателей с целью соблюдения правил технической эксплуатации оборудования и обеспечения безопасных условий работы как для обслуживающего персонала, так и для окружающей среды. Состав этих приборов позволяет определять техническое состояние достаточно поверхностно и констатировать его ухудшение лишь при возникновении в оборудовании серьезных неисправностей. Между тем выявление неисправностей на ранних стадиях развития позволяет устранять их с минимальными потерями и предотвращать аварийные ситуации.

Наиболее просто и оперативно нарушения в работе технических средств выявляются методами параметрической диагностики. С их помошью недостаточность исходной для диагностирования информации, получаемой от штатных приборов, может быть в значительной мерс компенсирована за счет соответствующей обработки показаний приборов.

Методы параметрической диагностики базируются на анализе изменения функциональной модели оборудования под воздействием различных факторов.

В основе работы газотурбинных двигателей (ГТД) лежат термодинамические процессы, которые описываются соответствующими термодинамическими зависимостями. Поэтому для диагностики технического состояния ГТД используются термодинамические модели. В частности, модели, позволяющие оценивать такой информативный в диагностическом плане параметр, как эффективная мощность двигателя Ne. На значение Nc ориентированы нормативные документы, регламен-

тирующие вывод ГТД в различные виды ремонта. В регламентах, используемых в газовой промышленности, газотурбинные двигатели газоперекачивающих агрегатов (ГПА) предусматривается подвергать среднему ремонту при снижении их эффективной мощности относительно ее номинального значения не более, чем на 15 % и капитальному ремонту — при падении Ые более чем на 25 %.

Для определения Nf, двигателей ГПА предложено несколько моделей. Каждой ич них свойственны свои особенности — некоторым прису ща недостаточность положенной в их основу физической базы, другим — потребность в дополнительном приборном оснащении, превосходящем по количеству и наименованию состав штатных приборов.

С целью преодоления данных недостатков создание новых диагностических методик продолжается. В качестве одной из них предлагается следующая методика. в основу которой положено уравнение Л. Эйлера для определения удельной работы на окружности, совершаемой продуктами сгорания в газовой турбине:

где и1 и ц2 — окружные скорости на входе и выходе турбины, м/с: С1и и С2и — проекции абсолютных скоростей продуктов сгорания на векторы окружных скоростей на входе и выходе турбины, м/с.

Эффективная мощность — мощность, снимаемая с выходного или приводящего вала двигателя. В газоту рбинных двигателях этот вал принадлежит силовой турбине. Поэтому для получения искомой зависимости для расчета уравнение (1) необходимо записать для силовой ту рбины. Применительно к ней оно запишется следу ющим образом:

где щ и и4 — окружные скорости на входе и выходе силовой турбины, м/с: и С4„ — проекции абсолютных скоростей продуктов сгорания на векторы окружных скоростей на входе и выходе силовой турбины, м/с.

Входящие в (2) параметры характеризуют особенность движения продуктов сгорания в ключевых сечениях проточной части силовой турбины. Их численные значения формируются геометрической конфигурацией проточной части и определяются как геометрическими параметрами этой части, так и различными режимными факторами. К числу последних относятся расход продуктов сгорания через турбину , физические характеристики продуктов сгорания на входе в турбину и на выходе из нее. частота оборотов ротора турбины. Раскрытие кинематических параметров потока продуктов сгорания, входящих в (2). через определяющие их факторы приводит к получению следующего выражения:

где пс — частота оборотов вала силовой (свободной) турбины, приводящей в действие центробежный нагнетатель природного газа. 1/мин: щп — расход продуктов сгорания через турбину, кг/с: 7'4 —температура продуктов сгорания после силовой турбины. К: Т3 — эффективная температура продуктов сгорания перед силовой турбиной. К: и Т.А — коэффициенты сжимаемости газа при условиях на входе в силовую ту рбину и на выходе из нес: А. В и а — постоянные для данного двигате-

ля величины: —• — комплексный показатель политропы расширения продуктов сгорания в силовой турбине, определяемый по формуле

К = "г • С1и ± и2 • С2и .

(1)

К — Щ ' Сзи Щ ' и ■

(2)

Ме=пс.Ч1.Тл. В-а\,

(3)

1

ШАО

где £с — степень расширения продуктов сгорания в силовой турбине.

Входящие в (3) параметры А. В и а включают в себя физические постоянные, характерные дтя ГТД газовой промышленности, и индивидуально зависят от геометрической конфигурации проточной части силовых ту рбин, которая характеризуется эффективным значением ее базового геометрического параметра О.

А = 7.39 ■ КГ3 • О2: В = 2.13 • КГ1 а = 2.066 -КГ5- -. (4)

'па у '

Численные значения .1. В и а для исследованных в рамках настоящей работы двигателей газовой промышленности приведены в таблице.

Значения постоянных д:ш каждого двпгшне.1Я параметров А, В и а

Тин 1 "ПА Л х Ю'\ \г 13 х К)'. уг(кг-К) их 10\ \Г(К1- К)

Г Г 750-6 0.50533 6.9529 6.8419

ГШ-6 2.9035 2.9006 2.8543

ГТК-10-4 0.75739 5.6793 5.5886

ГТК-16 6.1513 1.9928 1.9610

Г'Ш-25 7.0783 1.8578 1.8281

Г11Л-Ц-16 4.2843 2.3879 2.3498

ГИЛ-10 4.1449 2.4277 2.3890

Коборра-182 5.7434 2.0624 2.0294

Для других двигателей, не указанных в таблице, значения .1. В и а могут быть определены подстановкой выражений (4) в (3) и решением полученного уравнения относительно и . Последующая подстановка полученного значения и в соответствующие выражения (4) позволит найти искомые .1. В и а.

При получении основной расчетной зависимости (.3) ориентировались на создание методики определения Ые по текущим эксплуатационным данным, получаемым по штатным приборам двигателей.

Штатными приборами не регистрируется значение эффективной температу ры продуктов сгорания перед силовой турбиной Тл. поскольку она измерению не поддается. Эта температура является производной от реально существующей и поддающейся измерению температу ры проду ктов сгорания перед турбинным комплексом двигателя Т3 и ряда термодинамических процессов, сопровождающих продвижение продуктов сгорания через турбины. При таком движении часть энергии газового потока расходуется на преодоление сопротивления проточной части турбин. Некоторое количество утраченной таким образом энергии возвращается в газовый поток в виде тепла, так как все энергетические потери в конечном итоге трансформируются в тепло, которое рассеивается в окружающем пространстве. Часть рассеиваемого тепла аккумулируется газовым потоком, это приводит к повышению его температуры и приросту теплосодержания рабочего тела двигателя. За счет него турбины, в том числе и силовая турбина. совершают дополнительную работу. Значения температуры продуктов сгорания перед силовой турбиной и после нее. полученные в результате соответствующих измерений, не способны учесть отмеченные энергетические преобразования, так как часть дополнительного энергетического приращения газового потока расходуется в турбине и в показаниях приборов, регистрирующих соответствующие температу ры, не отражается.

Таким образом, в значении эффективной температуры Т'3" одновременно учитываются энергетические потери в силовой турбине и частичный возврат утраченной энергии к рабочему телу двигателя в виде дополнительного притока к нему теплоты. Для определения Т3 в настоящей работе получено выражение (5).

Ь= 7--ТО, (5)

где

(1 =

'ЗО' "со

(6)

(7)

псо — номинальное число оборотов ротора силовой турбины. 1/мин. СР„0 — теплоемкость продуктов сгорания при постоянном давлении в условиях турбины. Н-м/(кг- К).

Индекс «О» в выражениях (6) и (7) свидетельствует о принадлежности параметра к номинальному режиму работы двигателя.

Штатные приборы также могут не допускать определения £с. необходимого для

1 о

расчета комплексного показателя политропы —- . В этом случае он находится по степени сжатия осевого компрессора (ОК) еок с учетом потерь давления в газовоз-душных трактах между осевым компрессором и турбинами двигателя: £с = атр • £,ж . где — коэффициент потерь давления в газовоздушных трактах

двигателя на участке осевой компрессор — силовая турбина. При невозможности

1

получения сведений о £ж и атр для текущих режимов работы ГПА показатель —с достаточной точностью может быть определен по данным, соответствующим номинальному режиму работы ГПА. Это позволяет найти узкий диапазон возможных режимов работы ГПА. в котором они практически эксплуатируются. В нем показатель —- претерпевает нсс\ щественныс изменения. При этом, если находится по номинальным параметрам работы ОК. можно принимать атр = 0.96 |3|.

Методика пользования основной расчетной зависимостью (3) состоит в последовательности следующих действий.

1. Формирование блока исходной информации.

В большинстве случаев блок исходной информации <|юрмирустся на основе оперативных и диспетчерских данных о работе двигателей в течение всего срока их службы. Из этих данных выбирается тот временной период, для которого следует выполнить оценку мощности Ыс. Этот период должен быть как можно более узким и. в то же время содержать сведения о режимах работы двигателя в как можно более широком интервале его загру зки по мощности. Эти сведения должны быть достаточно информативны и содержать данные минимум о 7 различных режимах работы двигателя. Интервал по режимам работы двигателей должен включать режим работы, отвечающий номинальной загрузке двигателя по мощности.

Достаточно узкий временной интервал требуется для конкретизации наработки двигателя на момент диагностирования его состояния. Ограничение минимального количества различных режимов работы двигателя пределом в 7 проистекает из того, что резу льтаты расчета перед формированием диагностического вывода подвергаются вероятностной оценке, которая может быть надежно выполнена только при оценке событий в количестве не менее 7.

Наличие в исходной ин(]юрмационной базе режима работы двигателя, соответствующего его номинальном) режиму, требуется для более точного определения диагностического параметра Ые в этом режиме. При таком подходе оценка технического состояния двигателя может быть выполнена на основе интерполяции результатов расчетов. Она точнее экстраполяции, к которой приходится прибегать в противном случае.

Загрузка двигателя по мощности, используемая при подборе исходных данных, определяется ориентировочно по приведенному числу оборотов ротора силовой турбины 111.

(8)

где 7'10 и Тл — номинальная для данного двигателя температура атмосферного воздуха и теку щее значение температуры атмосферного воздуха. К.

2. Расчет значений эффективной мощности Ne по (3) для каждого принятого к рассмотрению режима работы двигателя.

При расчетах Ne с достаточной точностью можно принимать:

Z4 = 1.0: 7,1 =1.01. СРпо = СР„ = 1161 Н-м/(кгК).

.3. Обработка резу льтатов расчетов Ne.

Обработка производится с помощью программного обеспечения «Excel» и состоит в получении линии тренда вида Nenp = f(ncnp).

Первым шагом на данном этапе является расчет для каждого режима работы двигателя приведенных значений его эффективной мощности Ne „р и приведенных оборотов ротора силовой турбины пспр. Приведенные обороты ротора силовой турбины пспр рассчитываются по формуле (8). приведенная эффективная мощность двигателя Neпр — по выражению (9)| 11.

где Р,0 и Р) — номинальное для данного двигателя давление атмосферного возду-ха и теку шее значение давления атмосферного воздуха. Н/м".

Второй шаг заключается в выборе зависимости, посредством которой осуществляется аппроксимирование. Исходя из математической структуры теоретического выражения (.3) для расчета N,, и общего вида зависимости Ne„r от псщ> [1] в качестве аппроксимирующего выражения следует выбирать полином второй степени. Аппроксимация по нему может привести к двум качественно различным результатам. которые представлены на рис. 1. 2.

Лрпр

1,2 1 0,8 0,6 0,4

О

Рис. I. Первый вариант результатов аппроксимации точений Nt, пр и пС1|р

По общему виду получаемой зависимости (полином второй степени) оба приведенных варианта приемлемы, и выполнение на их основе диагностических действий оправдано. Несмотря на это. данные варианты требуют критической оценки, так как графические зависимости на представленных рисунках имеют различный характер.

Различный характер кривых на рис. 1 и 2. имеющих в первом случае вид выгнутой. а во втором вогнутой кривой, способен привести к различным диагностическим выводам, поскольку выполняется по значению Ne „р, соответствующему пс„р - 1 (пункт .3 рассматриваемой методики).

Лсмр

1,2 1 0,8 0,6 0,4

0

Рис. 2. Второй вариант результатов аппроксимации точений /V,, пр и пс „р

Если следовать информации, представленной в 111 и |2|. оба вида кривых могут иметь место, но при определенных условиях.

Согласно (3) и (9) Л/е„/; есть функция нескольких переменных: параметр пспр, присутствующий на рис. I. 2 в качестве аргумента Nenp, является только одной из них. По отмеченной причине численные коэффициенты в аппроксимирующих выражениях на рис.1. 2 постоянными не являются — их постоянство формально. Однако это не означает, что кривые не отражают реальность — они «связывают» действительные, насколько это позволяет (3). значения Ыепр с соответствующими им значениями пспр (см. рис. 1. 2).

Фактическая зависимость Ыепр ог нескольких аргументов, а не только от пспр сказывается только на общем виде кривых Ыепр = /(пспр). Качественно различный вид у кривых получается в результате различного характера изменения дру гих. кроме пспр, параметров, определяющих При относительном постоянстве температу ры продуктов сгорания перед ту рбинами двигателя и мало изменяющейся температуре нару жного воздуха, входящего в состав рабочего тела двигателей, зависимость Ыепр — [(пс У|;,) имеет вид. подобный тому, который изображен на рис.1 |1. 2|. Когда отмеченные температуры при смене режимов работы двигателей заметно изменяются, в зависимости от степени этих изменений и их сочетания кривая Ые„г — /(пси/)) может приобретать несколько иной вид. в том числе подобный изображенному на рис. 2. При рассмотрении режимов работы двигателей в достаточно узком интервале пспр в определенных условиях может полу читься линейная зависимость Л/е пр от пс „р .

На вид аппроксимирующей зависимости оказывает влияние и информационный «шум». содержащийся в исходной информации. Он порождается невысоким классом точности штатных приборов двигателей, дающиу! исходную ин<|юрутцию. и нсбольшиУ! количеством принятых к рассуютрснию режимов работы двигателей.

Степень выраженности каждого из отмеченных факторов (характер изменения температур и информационный «шум») при их одновременном наличии и взаимном сочетании способны придать зависимости Ые )Ц, — /(?гс„;,) определенный графический вид. в тоу1 числе и тот. которому соответствуют рис. 1. 2. При этом присутствие в исходных данных объективно неу странимых погрешностей способно исказить реальный вид зависимости Ые„р = ¡(пс„р). О наличии таких искажений можно судить по ряду признаков, а именно по удовлетворению полученной аппроксимирующей зависимости определенным требованиям. В частности, обращению в ноль при пспр - 0. что следует из (3) и физических принципов работы газотурбинных двигателей.

Уравнения на рис. 1 и 2 этому условию не удовлетворяют. Согласно уравнению (см. рис. 2) при пспр - 0 параметр А/«,,,, - .3.64.3. Это означает, что двигатель, находясь в нерабочем состоянии, создаст мощность, и она намного превосходит се но-ушнальнос значение, которому соответству ет Ыепр при пс „., - 1. Это также указы-

0 о — о

у = 5,180х В ' - 7,882* + 3,643 -7 =0,868

,8 0,85 0,9 0,95 1 1,05 Ясир

васт на то. что при снижении пспр и соответствующего ему пс. начиная с некоторых значений пс „р и пс . мощность двигателя после наблюдаемого до этого падения возрастает. Имеет место явное несоответствие действительности.

По уравнению на рис. 1 при пспр - О мощность NKnp приобретает отрицательное значение, что так же. как и в первом случае, не может иметь место. Таким образом. обе аппроксимирующие зависимости не удовлетворяют рассматриваемому требованию: в наибольшей степени это характерно для уравнения на рис. 2. В отличие от него уравнение на рис. 1 имеет под собой некоторую физическую базу.

Из уравнения на рис. I следует, что Ne„r и, соответственно Ne . обращаются в ноль при некоторых, небольших, значениях пспр или пс. В определенной мерс это наблюдается в действительности.

При пониженных частотах вращения ротора силовой турбины и соответствующих им пспр пониженные обороты приобретают и роторы осевых компрессоров двигателей. Поэтому при снижении пспр подача воздуха, а с ним и рабочего тела в турбины двигателей заметно сокращается: энергия, передаваемая продуктами сгорания турбинам, уменьшается. Поскольку большая часть этой энергии (порядка 65+80 % ) затрачивается на привод осевых компрессоров, на долю силовой турбины, создающей Ne пр, приходится только ее остаток, который со снижением пспр стремительно сокращается и. начиная с некоторого значения пс„,„ оказывается достаточным только для вращения ротора силовой ту рбины без создания на нем существенного крутящего момента. С этого значения пспр мощность Nenp фактически обращается в ноль, так вырабатываемой двигателем энергии недостаточно для выполнения сколько-нибу дь значимой работы.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Неудовлетворение уравнения на рис. 2 рассматриваемому требованию не означает. что все аппроксимирующие зависимости, имеющие в графическом варианте вид вогнутой кривой, не могут использоваться дтя формирования диагностического вывода. Вогнутые кривые при определенном сочетании определяющих факторов могут пересекать начало координат и. таким образом, в полной мерс отвечать нужному требованию. Основанием дтя непринятия полученной аппроксимирующей зависимости для выполнения диагностических действий или для формирования на се бах только предварительных заключений может являться только степень удовлетворения се рассмотренном) краевому условию — равенство Nenp нулю при пспр - 0. В рассматриваемом примере этому условию в наибольшей степени удовлетворяет уравнение на рис. 1.

В обоих анализируемых случаях имеют место искажения, вносимые погрешностью исходной информации. Погрешность создастся невысоким классом точности штатных приборов двигателей и ограниченным количеством принятых в расчет исходных данных. Поскольку на практике приходится пользоваться только наличным приборным оснащением, информационный «шум» может быть уменьшен лишь за счет увеличения принимаемых в расчет исходных данных. Дтя этого из первоначально выбранного временного интервала необходимо дополнительно принять еще несколько режимов. При невозможности этого дополнительные данные могут быть получены расширением первоначального временного интервала.

В последнем слу чае повышение точности определения Nenp достигается за счет «размывания» наработки двигателя, так как с расширением временного интервала степень конкретизации наработки двигателя на момент его диагностики снижается.

При небольшом количестве принятых к рассмотрению режимов работы двигателей и большом разбросе значений Nenp на координатном поле Nenp — f(nc пр). вызванном погрешностью исходной информации, для повышения надежности диагностического вывода целесообразно аппроксимацию проводить с помощью линейной функции (рис. 3).

Рис. 3. Аппроксимация рассчитанных значений Ne пр линейной функцией

Использование линейной функции позволяет избежать случайного получения одного из изображенных на рис. 1, 2 вариантов, когда в действительности может наблюдаться другая функциональная зависимость. Принятие линейной зависимости снижает масштаб возможного искажения результата аппроксимации.

При неярко выраженном характере кривых, подобных изображенным на рис. 1, 2, отмеченными недостатками (неудовлетворение аппроксимирующих зависимостей ряду необходимых условий) можно пренебречь в связи с тем, что для диагностических целей используются значения Мепр, соответствующие интервалу Щпр = 0,8 -=- 1,1, в котором двигатели практически используется. Данный интервал существенно удален от значения пспр, при котором мощность Ые 11р может обращаться в «ноль», и тем более от нулевого значения самого пспр.

Неполное соответствие условию {Мепр = 0 при пспр = 0) даже наиболее корректного уравнения на рис. I может вызываться особенностью получения основной расчетной зависимости (3). В связи со сложным характером движения продуктов сгорания газотурбинных двигателей по их проточной части и изменчивостью его при смене режимов работы двигателей зависимость (3) получена для определенного диапазона режимов работы ГТД, ограниченного практически используемыми значениями пС11р = 0.8 1,1 и Л/е пр = 0,6 ч- 1,15. Это придает (3) приемлемую, в переделах обозначенной на рис. 1-3 достоверности Я- = 0,833 - 0,939, адекватность только для режимов работы двигателей, находящихся в рамках указанных интервалов пспр и Ые пр. Для выполнения диагностических действий на основе (3) этого достаточно.

Проведенный анализ приводит к следующим выводам:

• для диагностических действий следует принимать аппроксимирующие уравнения второй степени, удовлетворяющие условию: Л/с пр < 0 при пспр = 0;

• в неопределенных ситуациях для аппроксимации предпочтительнее использовать линейную функцию.

3. Формирование диагностического вывода.

Диагностический вывод делается на основе значения Ыепр, полученного по аппроксимирующей зависимости при пспр = 1. Если рассчитанная таким образом Ые„р оказывается равной единице или близкой к ней, техническое состояние двигателя может оцениваться как удовлетворительное и соответствующее его исходному заводскому состоянию. Насколько Ыепр меньше единицы, настолько состояние двигателя хуже в процентном отношении.

Диагностическое заключение делается с оценкой его достоверности, для чего при выполнении аппроксимации задается вывод на диаграмму, то есть на координатное поле Ыепр = /([пспр) аппроксимирующего уравнения, по которому выполняется расчет Ые„р при пспр = 1 и достоверности аппроксимации /?".

На достоверность результатов аппроксимации и в последующем на надежность диагностического вывода кроме «шума» исходной информации существенное

влияние может оказать способ получения значения N2,,!,, соответствующего пспр — 1. — интерполяцией или экстраполяцией. Достоверность аппроксимации, указываемая компьютером, относится в основном к значениям Л/е „р. соответствующим исходному интервалу пспр, и только в первом приближении может быть отнесена к значениям Мепр за пределами этого интервала. Поэтому дтя получения надежного диагностического вывода, соответствующего указываемому компьютером. исходный интервал пс пр должен содержать пс „р ~ 1.

Пример пользования представленной методикой показан на рис. 1-3. на которых приведены расчетные данные по Ыепр и пспр для двигателя газоперекачивающего агрегата ГТК-10-4 .

На рис. 1 приведены результаты расчетов Ыепр и пспр и аппроксимация полученных данных полиномом второй степени в соответствии с п. 3 рассматриваемой методики. По результатам аппроксимации с достоверностью Я"' 0.939 можно утверждать. что при пспр ~ 1 параметр Ыепр равен 0.974. Это говорит о том. что эффективная мощность двигателя по отношению к се номинальном) значению упала на 2.6 % . В соответствии с ранее приведенными цифрами по пороговым значениям Ыеп/„ при которых двигатель необходимо выводить в ремонт того или иного вида (при №епр - 0.85 — в средний ремонт, при Ыеп1,- 0.75 — в капитальный), состояние двигателя можно оценить как удовлетворительное, соответствующее началу его эксплуатации после очередного ремонта.

Состояние двигателя, которому соответствует рис. 2. можно оценить так же. как удовлетворительное и соответствующее его нахождению в середине межремонтного периода для среднего ремонта, поскольку дтя него при пспр - I параметр ^епр = 0.941. и снижение его эффективной мощности по сравнению с се номинальным значением составляет 5.9 %.

На рис. 3 приведены тс же данные, что и на рис. 2. но их аппроксимация ос \ -ществлена с помощью линейной фу нкции: результаты се дают такое же значение Ыепр при пспр ~ I. что и при аппроксимации полиномом второй степени (рис. 2). Наблюдаемое совпадение вызвано повышенной погрешностью исходных данных и ограниченностью их количества. Между тем. большую достоверность обеспечивает аппроксимация полиномом второй степени. Это преимущество небольшое: оно показывает, что при ограниченности исходной информации по режимам работы двигателей и относительно невысокой точности контролирующих приборов, поставляющих эту ин<}юрмацию. выбор вида аппроксимиру ющей зависимости принципиального значения может не иметь. В этом слу чае дтя снижения искажений, вносимых в аппроксимирующую зависимость отмеченными факторами, аппроксимирование предпочтительнее выполнять с использованием линейной зависимости.

Представленная методика диагностики технического состояния плоту рбинных двигателей по значению их эффективной мощности имеет ряд достоинств, которые состоят в следующем:

• основная расчстн<1я зависимость дтя определения эффективной мощности двигателей получена теоретически и учитывает констру ктивные и термодинамические особенности двигателей, их режимные факторы:

• диагностический вывод о техническом состоянии двигателей выполняется не по одному, «точечному», значению эффективной мощности, а на основе серии данных по эффективной мощности в различных режимах работы двигателей, что существенно повышает точность диагностического вывода:

• в качестве эталона дтя формирования диагностического вывода в представленной методике используется не дополнительно рассчитываемая номинальная мощность двигателя, приведенная к рассматриваемым условиям, а паспортное, изначально более точно определенное, значение номинальной мощности двигателя. что повышает точность диагностического вывода:

• диагностический вывод формируется на вероятностной основе с определением его достоверности, что придает диагностической оценке дополнительное и необходимое качество;

• настоящая методика дает возможность не ограничиваться только констатацией технического состояния двигателей, но позволяет получить мощносгную характеристику вида Ne,ip — f{nciip), что существенно повышает ее диагностические возможности и позволяет на основе сопоставления полученной мощностной характеристики, отражающей текущее состояние двигателей, с паспортной идентифицировать возможные неисправности диагностируемого изделия.

Отсок литературы

1. Валков M. М.. Михеев A. JL. Конев А. А. Справочник работника газовой промышленности. -М.: Недра, 1989.-287 с.

2. Вольский Э. Л., Константинова И. М. Режим работы магистрального газопровода (Библиотека эксплуатационника магистрального газопровода). - J1.: Недра. 1970. - 168 с.

3. Ревзин Б. С.. Ларионов И. Д. Газотурбинные установки с нагнетателями для транспорта газа. Справочное пособие. - М.: Недра. 1991. - 303 с.

Сведения об авторе

Перевощиков Сергей Иванович, д. т. н., профессор кафедры «Машины и оборудование нефтяной и газовой промышленности », Тюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень, тел. 8(3452)467480.

Perevoschikov S. I.. Doctor of Engineering, professor of the chair «.Machines and equipment for oil and gas industry», Tyumen Oi! and Gas University, phone: 8(3452)467480

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.