Научная статья на тему 'Исследование уровня шума центробежных нагнетателей и их трубопроводов обвязки на компрессорных станциях'

Исследование уровня шума центробежных нагнетателей и их трубопроводов обвязки на компрессорных станциях Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
337
90
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАГНЕТАТЕЛЬ / УРОВЕНЬ ЗВУКОВОЙ МОЩНОСТИ / ТРУБОПРОВОДЫ ОБВЯЗКИ / УРОВНИ ЗВУКОВОГО ДАВЛЕНИЯ / CENTRIFUGAL SUPERCHARGER SOUND POWER LEVEL / PIPING TRIM / SOUND PRESSURE LEVELS

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Власов Евгений Николаевич, Мамаев Владимир Константинович, Алексеев Андриан Петрович

В статье рассмотрены вопросы о путях снижения уровня шума центробежных нагнетателей и их трубопроводов обвязки на компрессорных станциях.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Власов Евгений Николаевич, Мамаев Владимир Константинович, Алексеев Андриан Петрович

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

Study of noise and centrifugal blowers trim piping at compressor stations

The questions on how to reduce noise centrifugal compressors and pipelines piping at compressor stations.

Текст научной работы на тему «Исследование уровня шума центробежных нагнетателей и их трубопроводов обвязки на компрессорных станциях»

ИССЛЕДОВАНИЕ УРОВНЯ ШУМА ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАГНЕТАТЕЛЕЙ И ИХ ТРУБОПРОВОДОВ ОБВЯЗКИ НА КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЯХ

Е.Н. Власов, В.К. Мамаев, А.П. Алексеев

Кафедра теплотехники и тепловых двигателей

Российский университет дружбы народов ул. Миклухо-Маклая, 6, Москва, Россия, 117198

В статье рассмотрены вопросы о путях снижения уровня шума центробежных нагнетателей и их трубопроводов обвязки на компрессорных станциях.

Ключевые слова: центробежный нагнетатель, уровень звуковой мощности, трубопроводы: обвязки, уровни звукового давления.

Увеличение мощности современных газоперекачивающих агрегатов, повышение скорости и давления газовоздушных потоков сопровождаются повышением уровня аэродинамического шума. Неоднородность потока на входе в рабочее колесо нагнетателя порождает нестационарное обтекание лопатки колеса. Особой разновидностью шума от неоднородности потока является шум взаимодействия направляющих и рабочих лопаток — сиренный шум, который является определяющим компонентом шума лопаточной ступени. Типичный третьоктавный спектр уровней шума нагнетателя, измеренный на расстоянии 1 м от звукоактивной поверхности нагнетателя, представлен на рис. 1.

Рис. 1. Третьоктавный спектр уровня шума нагнетателя

На кафедре теплотехники и тепловых двигателей РУДН выполнены значительные экспериментально-технические исследования по выбору оптимальных элементов проточной части нагнетателей с целью снижения аэродинамического шума. Разработаны и проверены способы борьбы с шумом в источнике его воз-

никновения: уменьшение уровня шума на основной частоте следования лопаток (сиренный шум) путем расфазировки источников шума одним из следующих способов:

— правильным выбором числа лопаток рабочего колеса и направляющего аппарата;

— выбором оптимального зазора между лопатками ротора и статора;

— неравномерным размещением лопаток;

— применением наклонных лопаток;

— обеспечением равномерного потока на входе в ступень;

— обеспечением оптимального угла входа потока на рабочее колесо. Получены теоретические зависимости по оценке акустической мощности нагнетателей и влияния различных геометрических элементов проточной части нагнетателя на тональный шум. Звуковое давление на лопаточной частоте:

1 F .к- ю- т2 .к- ю- т2 . , . ^ч

рк =-;=---sin---sin---Al AS).

к 396,76-4t r-к-Ti 2 2

( p- AV21

где F — пульсационное аэродинамическое давление F = п - гяз - b 2 - Арст +--;

V 4 У

Арст — изменение статического давления; AV — изменение выходной скорости; b — ширина языка; гяз — радиус скругления языка; T — период; к — номер гармоники; r — расстояние до точки замера; т1 и т2 — время; w — круговая частота следования импульсов; p — плотность окружающей среды.

AL = A(AS) — уменьшение шума за счет увеличения зазора

г 2*к R

где 5 — абсолютный радиальный зазор, R — радиус колеса.

Суммарная звуковая мощность нагнетателя:

Lp = L + 25 lg Пк + 10 lg G,

где G, кг/с, если а > 6 и u > 50 м/с, то L = 92,5 ± 3 дБА, где пк — степень повышения давления; G — расход; а — коэффициент; u — окружная скорость; L — удельная шумность.

Входные и выходные трубопроводы (рис. 2), ведущие к нагнетательным, также являются источником шума на территории КС. Это излучение является результатом наложения шума нагнетателя и шума высокоскоростного потока и взаимодействия его с твердой стенкой трубы. Анализ схем обвязки трубопроводов показал, что входные и выходные трубопроводы имеют длину более 15 м по отдельности при диаметре трубы от 1 до 0, 5 м, что обеспечивает большую площадь излучения. Общее шумное загрязнение окружающей среды от открытого расположения обвязок трубопроводов на выходе компрессорной станции нередко имеет высокую интенсивность в рабочих зонах обслуживания систем трубопровода уровень шума достигает 100...110 дБА при допустимых по нормам 80 дБА Экв. ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие требования безопасности». Шум, излучаемый трубопроводами, обусловлен вибрацией труб, вызванной турбулентностью потока

ALÉ = 7,1 -141,7- — + 254,

газа. Пульсации давления высокоскоростного потока возбуждают вибрацию труб. Вибрирующие поверхности трубопровода генерируют звуковые волны в окружающей среде. Интенсивность и частотный спектр этого шума зависит от параметров газового потока, габаритных размеров и толщины стенок трубок, а также от конструкции трубопровода. Кроме того, проведенные ранее исследования показали, что шум трубопроводов технологической обвязки нагнетателей является одним из доминирующих на близлежащей к КС селитебной территории.

Рис. 2. Схема обвязки нагнетателя ГТН-25

На рис. 3 показаны результаты (данные завода изготовителя) измерений уровней шума у обвязки трубопроводов нагнетателя на всасывании и нагнетании и шумовой спектр нагнетателя Н-650-21-1 для газоперекачивающего агрегата ГТН-25 мощностью 25 МВт [1].

Рис. 3. Октавные уровни звукового давления нагнетателя Р-650-21-1 и трубопроводов обвязки, измеренные на компрессорной станции

Методы борьбы с шумом и вибрацией технологической обвязки предполагают использование мероприятий, предложенных специалистами ВНИИгаза [2]. Они рекомендуют снижать тональный шум нагнетателей, который генерирует шум технологической обвязки, а также производить установку специальных звукоизолирующих конструкций на ведущие к компрессору трубопроводы, заполненных стекловолокном, а также нанесение на поверхность трубопровода армированного вибропоглощающего покрытия из мастики определенного сорта.

Сравнивая шумовые спектры обвязки и нагнетателя, можно отметить сходство — наличие максимума в зоне частот от 500 до 2000 Гц (см. рис. 3). Можно предположить, что вклад нагнетателя в шум обвязки является основными. Это еще раз подтверждает тот факт, что нагнетатель является одним из основных источников шума на КС. Если учесть, что шум технологической обвязки генерируется нагнетателем и распространяется вдоль трубопроводов [2], то можно считать, что снижение шума центробежных нагнетателей является весьма важным. Также необходимо заметить, что одной из причин участившихся усталостных разрушений труб в системе обвязки трубопроводов на компрессорных станциях является акустическая усталость конструкции обвязки трубопроводов при нестационарных воздействиях. Шум технологической обвязки генерируется нагнетателем и распространяется вдоль трубопроводов, поэтому снижение тонального шума центробежных нагнетателей в диапазоне частот 500—2000 Гц при изменении геометрических параметров проточной части нагнетателя одновременно приведет к снижению вибрации трубопроводов обвязки нагнетателя.

Таким образом, снижение тонального шума нагнетателей является мерой, предупреждающей аварии трубопроводов обвязки нагнетателей в связи с акустической усталостью конструкции обвязки трубопроводов при нестационарных воздействиях.

В настоящее время все компрессорные станции строятся автоматизированными, и постоянные рабочие места сменного обслуживающего персонала находятся в отдельном звукоизолированном помещении. В связи с этим уровень шума в машинном зале, где расположен нагнетатель 650-21-2, является приемлемым.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Власов Е.Н. Шум нагнетательных машин на компрессорных станциях магистральных газопроводов и способы его снижения. — М.: РУДН, 1966. [Vlasov E.M. Shum nagneta-telnyh mashin na kompressornyh stancijah magistralnyh gazoprovodov i sposoby ego snige-nija. — M.: RUDN, 1966.]

[2] Терехов А.Л. Исследования и снижение шума на компрессорных станциях магистральных газопроводов. — М.: ИРЦ Газпром, 2000. [Terehov A.L. Issledovanie i snigenie shuma na kompressornyh stancijah magistralnyh gazoprovodov. — M.: IRC Gazprom, 2000.]

STUDY OF NOISE AND CENTRIFUGAL BLOWERS TRIM PIPING AT COMPRESSOR STATIONS

E.N. Vlasov, V.K. Mamaev, A.P. Alekseev

Department of heating engineers and heat engines

Peoples' Friendship University of Russia Miklukho-Maklaya str., 6, Moscow, Russia, 117198

The questions on how to reduce noise centrifugal compressors and pipelines piping at compressor stations.

Key words: centrifugal supercharger sound power level, piping trim, sound pressure levels.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.