Тема 4.9 Защита от шума газотурбинных газоперекачивающих агрегатов

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 4

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Студент должен

знать:

вредное влияние шума на организм человека, основные источники шума, мероприятия по снижению шума

Источники шума в газотурбинных установках. Материалы, применяемые для борьбы с шумом. Мероприятия по снижению шума.

Литература: [3], стр. 257-262; [5], стр. 163-170.

Методические указания

Шум, производимый газоперекачивающим оборудованием, загрязняет окружающую среду и неблагоприятно воздействует на человека.

Шум характеризуется звуковым давлением, интенсивностью и мощностью.

Источниками шума в газотурбинных ГПА – всас компрессора, выхлоп турбины, корпус ГТУ и камеры сгорания, нагнетатель с присоединенными трубопроводами, опорная рама – маслобак, вентиляторы и насосы, периодические сбросы сред.

Утечки воздуха или газа через неплотности фланцевых соединений создают высокочастотный шум. Вибрация элементов корпусных деталей вызывает низкочастотный шум.

В качестве звукопоглащающих материалов в шумоглушащих устройствах используют пористые и волокнистые материалы, защищенные тканями, сетками или тонкими перфорированными листами. Лучшими звукопоглащающими свойствами обладают плотные материалы. Хороший звукоизолятор – свинец.

Для снижения шума выхлопа турбины пригодны пластинчатые глушители, но выполненные из жаростойких материалов.

Борьбу со структурным шумом осуществляют с помощью вибродемпфирования. Обычная листовая резина – малосжижаемый материал, поэтому для снижения вибрации эффективно применение пористой и перфорированной резины.

Для снижения шума элементов ГПА необходимы как проходные глушители, которые, не препятствуя движению воздуха или газа, существенно снижает уровень звука, так и звуколокализирующие и шумоподовляющие устройства в виде защитных кожухов, покрытий из звуко- и вибропоглощающих материалов.

Вопросы для самоконтроля

8. Чем характеризуется шум и единицы его измерения?

9. Что является источниками шума?

10. Какие материалы применяются для снижения шума?

11. Как снизить шум всоса осевого компрессора?

12. С помощью чего можно снизить шум выхлопа турбины?

13. За счет чего снижается шум нагнетателя с лопаточным диффузором?

Тема 4.10 Система автоматического регулирования и управления газотурбинными

газоперекачивающими агрегатами

Студент должен

знать:

основные системы автоматического регулирования и управления газотурбинных газоперекачивающих агрегатов и их функции

Функции агрегатных систем автоматического регулирования и защиты. Защитные устройства ГТУ. Схема защиты ГТУ от недопустимого повышения температуры газа перед турбиной. Функции, выполняемые системой автоматического управления. Вспомогательные системы газотурбинных газоперекачивающих агрегатов и их функции.

Литература: [5], стр. 156-160.

Методические указания

Основными функциями агрегатных систем автоматического регулирования и защиты являются:

- поддержание заданного режима эксплуатации ГПА при индивидуальной и совместной работе с другими агрегатами;

- предохранение ГПА от резких изменений рабочих параметров при переходных процессах;

- обеспечение изменения частоты вращения роторов в рабочем диапазоне;

- поддержание заданного перепада давлений «масло-газ» в уплотнении нагнетателя;

- поддержание заданной температуры масла в маслосистеме;

- управление регулирующими органами ГПА и пусковым устройством во время пуска и остановки;

- регулирование противообледенительной системы компрессора;

- обеспечение защиты от возможных аварий.

Система автоматического регулирования (САР) взаимосвязана с агрегатными системами: масляной, автоматического управления (САУ) и ее подсистемами (контроля, защиты).

К САР ГГПА предъявляют следующие требования: стабильность характеристик в течение всего периода эксплуатации; быстродействие; технологичность при изготовлении, эксплуатации и ремонте; легкость настройки и контроля; автономность; безопасность: возможность дистанционного управления.

Режим работы ГГПА может быть задан давлением на выходе из нагнетателя, частотой вращения силового вала, температурой продуктов сгорания и т.д.

Приводные ГТУ снабжают регулятором скорости, который поддерживает заданную частоту вращения силовой турбины; регулятором давления , с помощью которого поддерживают заданное давление на выходе из нагнетателя; регуляторами температуры, которые либо ограничивают максимально допустимую температуру, либо поддерживают заданную температуру за турбиной. Для запуска ГТУ служит специальный пусковой или дежурный клапан.

Противообледенительную систему компрессора регулируют путем изменения качества подмешиваемого горячего воздуха или продуктов сгорания к засасываемому атмосферному воздуху. Система контроля тесно связана с системами защиты и сигнализации.

К вспомогательным системам ГГПА относят систему электроснабжения КЦ, охлаждения и вентиляции кожухов и пожаротушения.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите основные функции агрегатных систем автоматического регулирования и защиты.

2. С какими агрегатными системами взаимосвязана система автоматического регулирования (САР)?

3. Какие применяют системы регулирования?

4. Какие требования предъявляют к САР?

5. Чем может быть задан режим работы ГГПА?

6. Зачем ГТУ оснащают регуляторами температуры газа перед КС?

7. Чем снабжают все приводные ГТУ?

8. Как регулируют противообледенительную систему компрессора?

9. Какие подсистемы контроля включает в себя агрегатная САУ кроме непосредственного управления?

10. Какие функции выполняет агрегатная САУ?

11. Какие системы относят к вспомогательным системам ГГПА?

Тема 4.11 Надежность газотурбинных газоперекачивающих агрегатов

Ремонтопригодность газотурбинных газоперекачивающих агрегатов

Студент должен

знать:

факторы, повышающие ремонтопригодность ГТУ и ремонтопригодность узлов; методы ремонта и контроля технического состояния оборудования

Понятие надежности ГГПА. Количественные показатели надежности. Внезапные и постоянные отказы. Характер и причины отказов различных элементов ГТУ. Мероприятия по обеспечению надежности ГГПА. Методы повышения надежности. Задачи и виды ремонта. Методы ремонта. Методы контроля технического состояния ГТУ

Литература: [5], стр. 192-196; стр. 183-186

Методические указания

Под надежностью ГГПА понимают их способность безотказно работать в заданных условиях эксплуатации в течение оговоренного периода времени. Эта одна из важнейших эксплутационных характеристик ГГПА, зависящая как от качества оборудования, так и от технического уровня обслуживания и ремонта.

Отказом называется нарушение работоспособности ГПА. Распространенные количественные показатели надежности для отдельного агрегата – коэффициент готовности К_г и наработка на отказ Т_отк

К_г = Т

Т_р + Т_вп

где Т_р – время работы агрегата за отчетный период;

Т_вп – длительность внепланового простоя.

Наиболее распространенные отказы и дефекты ГГПА со стационарными ГТУ следующие: вибрационные поломки лопаток компрессора и турбины; усталостные трещины на гребнях дисков турбины; коробление обойм статора турбины; высокотемпературная коррозия лопаток турбины; неравномерность температурного поля после КС; эрозия и загрязнения проточной части компрессора; повреждение опорных подшипников; нарушение работы уплотнения «масло-газ» и многие другие.

Газотурбинная установка, как сложный и напряженный высокотемпературный двигатель, требует значительно больших усилий от разработчиков, чем нагнетатель. Отметим некоторые направления работ по обеспечению надежности ГГПА при проектировании: рассчитывают необходимую статическую прочность и жесткость определяющих узлов и и деталей; определяют температурные поля охлаждаемых деталей сложной конфигурации; рассчитывают динамические напряжения в элементах ГТУ вследствие вибрации лопаток и роторов; разрабатывают технологические процессы повышения конструкционного предела выносливости и многое другое.

Надежность в широком плане включает в себя также вопросы ремонтопригодности, контролепригодности и технической диагностики.

Ремонтопригодность – комплексная характеристика ГТУ, определяемая затратами времени, труда и средств на проведение их технического обслуживания (ТО) и ремонта.

Ремонтопригодность следует оценивать для конкретных условий проведения обслуживания и ремонта. Часть показателей ремонтопригодности зависит только от конструкции изделия, другие зависят от условий эксплуатации и проведения ТО и ремонта.

Повышение ремонтопригодности означает в первую очередь снижение трудовых и материальных затрат на проведение ТО и ремонта ГТУ при увеличении межремонтной наработки. На ремонтопригодность влияет также квалификация ремонтного персонала, необходимость в специальном техническом оснащении, микроклимат и уровень шума в помещениях, удаленность зданий и укрытий ГПА от механических мастерских.

Регламентом технического обслуживания и ремонта предусматривается четыре вида ТО: ТО-1 (ежесуточное), ТО-2 (ежемесячное), ТО-3 (ежеквартальное), ТО-4 (через 4-6 тыс. ч. наработки).

Регламентом предусматриваются два вида плановых ремонтов: средний и капитальный.

Повышение ремонтопригодности за счет снижения потребности в ремонте зависит как от эксплутационных факторов, так и от конструктивных решений.

Главные резервы в совершенствовании ремонтопригодности содержатся в повышении ремонтной технологичности узлов и систем ГПА.

Процесс выполнения среднего или капитального ремонта можно разбить на три этапа с различными требованиями по ремонтной технологичности. Первый этап – операции по разборке и очистке агрегата. Второй этап – операции по определению технического состояния деталей, узлов, агрегатов и комплектующих изделий. Третий этап – операции по восстановлению работоспособности, сборке, накладке и испытаниям.

Для снижения затрат на ремонтные работы имеет большое значение использование агрегатно-узлового метода, то есть не восстановление на месте дефектных узлов, а их замена.

Вопросы для самоконтроля

1. Что понимают под надежностью ГГПА?

2. Что называется отказом?

3. Что предшествует отказу?

4. Перечислите наиболее распространенные отказы и дефекты ГГПА

5. Перечислите некоторые направления работ по обеспечению надежности ГГПА

6. Что такое ремонтопригодность ГГПА?

7. Чем определяется ремонтопригодность?

8. Что влияет на повышение ремонтопригодности ГПА?

9. Перечислите виды ТО, предусмотренные регламентом технического обслуживания и ремонта.

10. Перечислите виды плановых ремонтов предусмотренные регламентом.

11. Каковы эксплутационные мероприятия, снижающие потребность в ремонтах?

12. Каковы конструктивные мероприятия, снижающие потребность в ремонтах?

13. Назовите основные этапы процесса выполнения среднего или капитального ремонта.

14. Пути снижения затрат на ремонтные работы

Тема 4.12 Обеспечение виброустойчивой работы газотурбинных

газоперекачивающих агрегатов

Студент должен

знать:

основные причины вибрации и ее виды

Причины и вызываемые ими виды вибрации (отсутствие или недостаточный натяг на крышках подшипников); вибрации, связанные с неуравновешенностью роторов; несоосность или излом осей роторов силовой турбины и нагнетателя; задевание вращающихся деталей о неподвижные; автоколебания роторов на масляной пленке; срывные или пульсационные вибрации; вибрации вследствие изменения опирания корпусов турбомашин. Методы улучшения вибросостояния при доводке ГПА.

Литература: [5], стр. 204-207

Методические указания

Показатели вибрации элементов агрегата многое говорят о его техническом состоянии. При повышенной вибрации возникают опасные динамические напряжения во многих узлах и деталях, появляется низкочастотный шум, нарушаются жесткие связи между отдельными элементами конструкции, может произойти смещение опор.

В эксплуатации чаще приходится бороться с вибрацией после длительной наработки, иногда после ремонтов.

Наиболее распространены следующие причины и вызываемые ими виды вибрации:

- отсутствие или недостаточный натяг на крышках подшипников;

- вибрации, связанные с неуравновешенностью роторов;

- несоосность или излом осей роторов силовой турбины и нагнетателя;

- задевание вращающихся деталей о неподвижные;

- автоколебания роторов на масляной пленке;

- срывные или пульсационные вибрации;

- вибрации вследствие изменения опирания корпусов турбомашины;

- вибрации вспомогательного оборудования и трубопроводов

Масса и жесткость опор агрегата оказывают значительное влияние на показатели вибрации. Одним из широко используемых методов улучшения вибросостояния при доводке ГПА является изменение упруго-массовых характеристик опор, особенно повышение их жесткости.

Вопросы для самоконтроля

1. Что возникает при повышенной вибрации?

2. Чем характеризуется вибрация?

3. В каких направлениях измеряют вибрацию?

4. Перечислите распространенные причины и вызываемые ими виды вибрации

5. Укажите способ устранения вибрации, связанный с несоосностью

6. Перечислите причины и способы устранения задеваний

7. Перечислите возможные причины автоколебаний роторов и способы их устранения

8. Источники образования срывной или пульсационной вибрации и способы их устранения

9. Чем вызвана вибрация трубопроводов и основной путь устранения этой вибрации

3 ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

4 ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

4.1 ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Контрольная работа является одним из источников проверки знаний студентов-заочников, которые самостоятельно изучают материал.

К выполнению контрольной работы приступают после изучения теоретического материала. По курсу «ГТУ» предусмотрено выполнение одной контрольной работы. Контрольная работа выполняется в отдельной тетради.

На обложке контрольной работы указывается: название дисциплины, фамилия, имя, отчество, шифр и адрес студента и номер группы. Контрольная работа представляется в техникум в установленный срок.

При выполнении контрольной работы должны быть выполнены следующие требования:

1. Работа выполняется чернилами. Писать нужно четким почерком, без грамматических ошибок. Зарисовки и схемы выполнять карандашом с соответствующими надписями.

2. Перед ответом нужно переписать в тетрадь вопрос. между ответом на один вопрос и текстом второго должен быть интервал не менее трех строк. На страницах оставляются поля шириной 30 мм

3. Ответ должен быть полным и конкретным, по возможности кратким, и изложен своим языком; не рекомендуется переписывать текст учебника, за исключением точных формулировок основных законов и положений

4. Ответы надлежит иллюстрировать схемами, зарисовками, графиками, эскизами, диаграммами, выполненными в масштабе. необходимо соблюдать единую терминологию и обозначение в соответствии с действующими ГОСТами

5. Для каждой расчетной формулы или уравнения необходимо сделать ссылку на литературу (автор, название, год издания, страницы).

6. Если в данных для решения задач размерность дана не в единицах СИ, то в условии необходимо сделать соответствующий пересчет

7. В конце контрольной работы проставляется перечень используемой литературы

8. В конце контрольной работы оставляется 2-3 листа для рецензии

9. Получив прорецензированную контрольную работу, студент должен исправить все ошибки. Если работа выполнена неудовлетворительно, то студент выполняет ее вторично (то же вариант или новый по указанию преподавателя). Замечания преподавателя стирать нельзя.

10. Если студент выполнил не свой вариант, то работа возвращается без проверки.

11. Контрольная работа и отчеты по практическим занятиям предъявляются при сдаче экзамена

12. Вариант контрольной работы определяется по двум последним цифрам шифра. Например, ваш шифр 149, следовательно, номер варианта 49. По таблице вариантов на пересечении горизонтальной строки 4 и вертикальной графы 9 находятся номера контрольных вопросов

13. Для задач предусмотрена тридцативариантная система. Данные берутся в графе, номер которой Вы получите, если вычесть из номера варианта число кратное 30. Например вариант 49, то графа 19 (49-30=19), вариант 64, то графа 4 (64-60=4) и так далее.

4.2 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТАМ

Задача 1

1. Из уравнения состояния определяется плотность газа

=

где R – газовая постоянная воздуха;

Т₁ – начальная температура газа, К

2. Определяется объемная подача

где М – массовая подача, кг/с

3. Принимаем окружную скорость концов рабочих плоскостей U_к, втулочное отношение

коэффициент расхода φ₁

4. Определяется осевая скорость, осредненная по сечению

С_а = φ₁ U_к , м/с

5. Определяется наружный диаметр первой ступени

6. Определяется необходимая частота вращения

n=

7. Определяется диаметр втулки

d_вт1= v₁· d_к1, м

8. Определяется длина лопатки первой ступени

9. Определяется средний диаметр ступени

10. Определяется окружная скорость лопатки

11. Определяется коэффициент расхода по средней скорости

12. Принимается степень реактивности ρ и частота

13. По графику зависимости между относительными значениями коэффициента закрутки и степени реактивности для решеток различной частоты при имеем (стр.342, [1]), откуда получаем коэффициент закрутки.

14. Принимая изоэтропный кпд η_а , определяется коэффициент напора

ψ = 2μη_а

15. Определяется изоэтропная работа ступени

16. Определяется изоэтропная работа компрессора по заданным параметрам

17. Определяется количество ступеней

Полученное значение округляется в сторону увеличения до целого числа.

Задача 2

1. Определяется относительная плотность газа по воздуху

где - плотность газа при стандартных условиях, ^кг/м³;

- плотность воздуха при стандартных условиях ^кг/м³

2. Определяются абсолютные значения давлений газа на входе Р_н и выходе Р_к

где Р_н.изб – давление газа на входе в нагнетатель, МПа;

Р_н – давление наружного воздуха, МПа

Р – давление газа при стандартных условиях, МПа

3. Определяется степень сжатия нагнетателя

4. По начальным параметрам газа на входе в нагнетатель Р_н , Т_н и величине Δ определим коэффициент сжимаемости газа Z, характеризующий отклонение характеристик реального газа от идеального (см. стр. 186, [8])

5. По известной удельной газовой постоянной для воздуха R_в и величине Δ определим удельную газовую постоянную природного газа

6. Определяется относительная частота вращения нагнетателя по формуле

где n – рабочая (фактическая) частота вращения ротора нагнетателя, ^об/мин;

n₀ – номинальная (по паспорту) частота вращения ротора нагнетателя, ^об/мин;

Т_н, Т_н.пр – фактическая и приведенная температура газа на входе в нагнетатель соответственно, К;

R_r, R_r.пр- фактическая и приведенная удельная газовые постоянные соответственно, Дж/(кг·К);

Z,Z_пр – фактический и приведенный коэффициенты сжимаемости газа

7. По приведенной характеристике и точке пересечения степени сжатия и линии относительных приведенных оборотов определяется приведенная объемная подача Q_пр, политропический кпд нагнетателя η_пол и приведенная относительная внутренняя мощность нагнетателя

8. Определяется фактическая объемная подача газа по нагнетателю

9. По уравнению состояния газа определяется плотность газа на входе в нагнетатель

10. Определяется приведенная внутренняя мощность, потребляемая нагнетателем

11. Определяется внутренняя мощность ГТУ

12. Определяется эффективная мощность ГТУ по формуле

13. По приведенной характеристике нагнетателя определяется удаленность рабочей зоны от зоны полпажа

Q_ж/Q_н

14. По расчетной эффективной мощности и заданному типу нагнетателя выбирается тип ГПА.