DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций

Поступления 27.05.2008

Материалы

загрузка...

Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата

Лобанов Александр Юрьевич, 27.05.2008

 

ЛОБАНОВ Александр Юрьевич

ОЦЕНКА ПО ВИБРОАКУСТИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК СИСТЕМЫ ВЫХЛОПА ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА

Специальность: 05.02.13

«Машины, агрегаты и процессы (машиностроение)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Ижевск – 2008

Работа выполнена на кафедре «Ракетно-космическая техника и энергетические установки» Пермского государственного технического университета.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, кафедра «Ракетно-космической техники и энергетических установок (РКТ и ЭУ)» Пермского ГТУ, Сальников Алексей Федорович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, кафедра «Аппаратостроение» Ижевского ГТУ, Храмов Сергей Никитьевич

кандидат технических наук, директор проектно-внедренческой фирмы «Вибро-Центр», Русов Валерий Александрович

Ведущая организация: НПО «ИСКРА»

Защита состоится 9 апреля 2009 года в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212.065.03 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук при Ижевском государственном техническом университете по адресу: Удмуртская Республика, г. Ижевск, ул. Студенческая, д.48-а (7 учебный корпус ИжГТУ), 4 этаж, конференцзал.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ижевского государственного технического университета.

Автореферат разослан «__» ______ 200__г.

Ученый секретарь диссертационного совета:

доктор технических наук, профессор Ю. В. Турыгин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важным условием устойчивого развития газовой отрасли является обеспечение надёжности и эффективности эксплуатации газотранспортных предприятий.

На современных станциях, где используют газоперекачивающие агрегаты (ГПА) с газотурбинным двигателем (ГТД), существуют системы непрерывного контроля технического состояния основных узлов по величине температур, давления, уровня вибрации и т.д. Однако в конструкции системы выхлопа какие-либо элементы контроля отсутствуют, что привело к следующим отказам при эксплуатации ГПА:

обрыв листов внутренней облицовки на агрегатах ГПА – 16ДКС-02, ГПА – 16 ДКС-03 на КС Ямбургского ГКМ, ГПА-16ДКС-02Л на КС «Пуртазовская»;

прогар компенсаторов на агрегатах ГПА-12М (КС «Пермская»), ГПА- 16 (КС «Горнозаводская»).

В этих условиях возрастает необходимость в научных разработках, направленных на решение неотложных задач, связанных с совершенствованием методов и средств анализа технического состояния газоперекачивающего оборудования, в том числе системы выхлопа.

Для выявления основных нагрузок, действующих на конструктивные элементы выхлопного тракта, необходимо рассмотреть все факторы, влияющие на возникновение различного типа нагрузок. В работах А.В. Римского-Корсакова, А.М. Губертова, М.К. Сидоренко нагрузки разделены на две основные группы:

температурные нагрузки (температура газа в выхлопном тракте составляет 580-680(К)), которые приводят к значительным деформациям конструкции элементов и снижению физико-механических свойств материалов;

динамические нагрузки, которые в основном связаны с условиями движения газового потока по выхлопному тракту, хотя также могут являться и следствием воздействия вынужденных колебаний элементов ГПА.

Если температурные нагрузки рассчитываются на этапе проектирования и контролируются в процессе пуско-наладочных работ, что позволяет уточнять некоторые конструктивные решения (установка тепловых компенсаторов), то динамические процессы в тракте выхлопа практически выпадают из внимания разработчиков. В основном оценка газодинамических параметров сводилась к анализу условий течения газа на выходе из улитки, как в конструкции элемента обеспечивающего работоспособность и КПД турбины. В последнее десятилетие появились публикации, в которых отмечается, что существующие экспериментальные и теоретические данные могут дать рекомендации по проектированию диффузоров только в некоторых частных случаях. Общих рекомендаций нет и, как отмечает Д.Б. Бекурин, в принципе быть не может, так как оптимальная геометрия диффузора, кроме геометрических и режимных параметров, существенно зависит от поля скоростей на его входе, т.е. для различных входных условий нужны свои исследования и рекомендации по проектированию.

Для диффузоров, установленных за улиткой, подобные исследования необходимы, так как поле, создаваемое улиткой, крайне неравномерно, и имеет свои специфические особенности, влияние которых на аэродинамические характеристики диффузора практически не изучено.

В силу сложности прямых экспериментальных исследований газодинамических параметров из-за высоких температур и сложности доступа в систему выхлопа, важной является задача оценки динамических характеристик газового потока по косвенным параметрам.

Объект исследования – газодинамические процессы в системе выхлопного тракта газоперекачивающего агрегата.

Цель работы – решение технической задачи по оценке газодинамических нагрузок, действующих на конструктивные элементы системы выхлопа ГПА, по виброакустическим характеристикам наружной стенки.

Задачи исследования:

Произвести структурный анализ газодинамических нагрузок и экспериментально подтвердить условия вихреобразования и срыва вихря как основного источника динамической нагрузки в газовом потоке выхлопного тракта ГПА.

Провести моделирование газодинамических процессов в проточной части с целью анализа условий формирования и воздействия динамических нагрузок на конструктивные элементы системы выхлопа ГПА.

Экспериментально исследовать связь динамических параметров (колебания давления) в потоке продуктов выхлопа с вибрацией наружной стенки.

Исследовать передаточную функцию стенки конструкции выхлопного тракта, связывающую виброакустические характеристики наружной стенки с динамическими нагрузками в потоке продуктов сгорания ГПА.

Разработать методику расчета величины колебаний давления в газовом потоке системы выхлопа ГПА по виброакустическим колебаниям наружной

Предмет исследования – динамические нагрузки, возникающие в системе выхлопа ГПА и метод их определения по виброакустическим характеристикам наружной стенки выхлопного тракта.