Материал: Диагностика осевых компрессоров

За каждым рабочим колесом помещается один ряд неподвижных лопаток - направляющий аппарат, который еще более повышает давление воздуха и сообщает струе требуемое направление.

Рабочее колесо с расположенным за ним рядом неподвижных лопаток направляющего аппарата называется ступенью компрессора. Одна ступень осевого компрессора увеличивает давление воздуха примерно в 1,3 раза. Чтобы получить большее давление, применяют осевые компрессоры с несколькими ступенями. Для получения высоких давлений используются осевые компрессоры с 14, 16 и большим числом ступеней. В многоступенчатых осевых компрессорах рабочие лопатки иногда крепятся не на отдельных дисках, а на общем пустотелом валу, так называемом барабане. Вращающуюся часть компрессора (барабан с рядами лопаток или рабочие колеса, укрепленные на валу) называют ротором, а неподвижные направляющие лопатки, укрепленные на кожухе компрессора,- его статором.

В осевом компрессоре поток рабочего тела, как правило воздуха, движется условно вдоль оси вращения ротора компрессора.

Осевой компрессор состоит из чередующихся подвижных лопаточных решёток ротора, состоящих из лопаток закреплённых на валу и именуемых рабочими колёсами (РК), и неподвижных лопаточных решёток статора и именуемых направляющими аппаратами (НА). Совокупность, состоящая из одного рабочего колеса и одного направляющего аппарата именуется ступенью.

Пространство между соседними лопатками как в рабочем колесе, так и в направляющем аппарате именуется межлопаточным каналом. Межлопаточный канал как в рабочем колесе, так и в направляющем аппарате диффузорный, то есть расширяющийся. Межлопаточный канал является расширяющимся, когда диаметр окружностей, вписанных в этот канал увеличивается при вписывании этих окружностей от передней кромки к задней. При прохождении через рабочее колесо воздух участвует в сложном движении.

Где абсолютное движение - движение частиц воздуха относительно оси двигателя.

Относительное движение - движение частиц воздуха относительно лопаток рабочего колеса. (На рисунке обозначено буквой w).

Переносное движение - вращение рабочего колеса относительно оси двигателя. (На рисунке обозначено буквой U).

2.1.2 Принцип действия

Осевой многоступенчатый компрессор (рис. 14) состоит из ряда последовательно расположенных направляющих лопаток 6, закрепленных в корпусе 7, и рабочих лопаток 5, расположенных на барабанном роторе 11. По мере сжатия объем воздуха уменьшается и, следовательно, уменьшаются высоты лопаток.

Рисунок 15 -Схема осевого многоступенчатого компрессора

Вращаясь, рабочие лопатки ротора сообщают газу кинетическую энергию. При движении по расширяющимся каналам рабочих лопаток относительная скорость воздуха падает, происходит уменьшение кинетическои энергии потока с соответствующим повышением давления в нем. Изменение относительной скорости потока в канале рабочих лопаток связано с расходом энергии, подводимой к компрессору. В расширяющихся каналах направляющих лопаток наблюдается дальнейшее повышение давления воздуха и уменьшение скорости его движения. В проточную часть компрессора воздух поступает через входной патрубок 1 и направляющий аппарат 4, откуда, пройдя каналы рабочих лопаток 5 и направляющих лопаток 6, попадает в спрямляющий аппарат 8. Направляющий аппарат обеспечивает необходимое направление воздушному потоку перед входом в первую ступень, а спрямляющий аппарат обеспечивает осевой выход в диффузор 9 и далее в выходной патрубок 10. В диффузоре происходит дальнейшее сжатие воздуха за счет уменьшения скорости его движения.

Ротор компрессора установлен на подшипниках 3. В местах выхода вала через корпус расположены концевые уплотнения 2. Роторы осевых компрессоров выполняются барабанного, дискового и смешанного типов.

Лопаточный аппарат осевых компрессоров изготовляют с вы­сокой точностью и высокой степенью чистоты обработки, что спо­собствует получению высокого к. п. д. компрессора. В рабочих

Лопатках осевых компрессоров бандаж отсутствует, лопатки кре­пят хвостовиками различной формы.

3. Программы диагностики неисправностей агрегатов

.1 Программа диагностики неисправностей агрегата ГПА-Ц-6,3

Основные узлы, определяющие вибрацию агрегата

ротор осевого компрессора (ОК), жестко соединенный с ротором турбины высокого давления (ТВД);

ротор свободной турбины (СТ);

ротор центробежного нагнетателя (ЦБН), соединенный с ротором СТ торсионным валом и зубчатыми обоймами;

подшипники качения, применяемые в качестве опор роторов двигателя;

подшипники скольжения ротора ЦБН;

лопаточный аппарат ОК и турбин;

узлы крепления двигателя к раме;

камера сгорания;

зубчатые передачи механизмов, навешенных на двигатель.

Рисунок 16 - Расположение точек измерения вибрации агрегата ГПА-Ц-6,3

Перечень диагностируемых неисправностей:

загрязнение газовоздушного тракта ОК;

дисбаланс ротора ОК;

дисбаланс диска СТ;

дисбаланс шлицевой полумуфты ротора СТ;

неисправности верхней коробки привода ОК;

некачественная установка двигателя на раме;

расцентровка роторов СТ-ЦБН;

разрушение подшипника №2 ОК;

разрушение подшипника №6 СТ;

дисбаланс ротора ЦБН;

ослабление крепления подшипников ЦБН;

увеличенный зазор подшипников ЦБН;

перекос приводной шестерни главного насоса смазки;

эрозионный износ лопаток рабочего колеса ЦБН

3.2 Программа диагностики неисправностей агрегата ГТК-10-4

Основные узлы, определяющие вибрацию агрегата:

турбокомпрессор;

силовая турбина (ТНД);

ротор ЦБН;

промежуточный вал, зубчатая муфта;

подшипники скольжения роторов ГТУ и ЦБН;

лопаточные аппараты осевого компрессора и турбин;

камера сгорания.

Рисунок 17 - Расположение точек измерения вибрации агрегата ГТК-10-4

Рисунок 18 - Место установки датчика, точка 1

Рисунок 19 - Место установки датчика, точка 2 (высокая температура, обдув горячим воздухом)

Рисунок 20 - Место установки датчика, точка 3

Перечень диагностируемых неисправностей:

дисбаланс осевого компрессора ТВД;

дисбаланс диска ротора ТВД;

дисбаланс ротора ТНД;

дисбаланс ротора нагнетателя;

несоосность подшипников ротора ТВД;

расцентровка роторов ТНД-нагнетателя;

ослабление или исчезновение натяга по вкладышам опорно-упорного подшипника N1 ТВД;

ослабление или исчезновение натяга по вкладышам опорного подшипника N2 ТВД;

ослабление или исчезновение натяга по вкладышам опорного подшипника N3 ТНД;

ослабление или исчезновение натяга по вкладышам опорно-упорного подшипника N4 ТНД:

увеличенный радиальный зазор опорно-упорного подшипника N1 ТВД;

увеличенный радиальный зазор опорного подшипника N2 ТВД;

увеличенный радиальный зазор опорного подшипника N3 ТНД;

увеличенный радиальный зазор опорно-упорного подшипника N4 ТНД;

коробление корпуса ТВД при тепловых расширениях;

коробление корпуса ТНД при тепловых расширениях;

торцевой бой диска ТВД;

торцевой бой диска ТНД;

повышенные вибронапряжения на рабочих лопатках 1-10-ой ступеней осевого компрессора;

трещины на выходном/входном трубопроводах и опорах технологической обвязки нагнетателя.

Заключение

К достоинствам осевых компрессоров следует отнести:

) простоту в изготовлении (но не всегда, особенно, что касается профиля лопаток);

) компактность;

) реверсивность; По сравнению с радиальными компрессорами они имеют более высокий КПД и подачу при относительно низком давлении (напоре).

Осевые компрессоры характеризуются высоким КПД, достигающим в наиболее совершенных конструкциях 90-94 %, и большой производительностью.

Осевые компрессоры имеют также высокую частоту вращения ротора, хорошо согласующуюся с оптимальной частотой вращения газовых турбин, и относительно малый диаметр корпуса. Недостатками осевых компрессоров являются сложность производства большого числа лопаток, склонность к загрязнению, уязвимость лопаток при попадании в проточную часть взвешенных частиц, влаги и посторонних предметов.

Библиографический список

1. Турбокомпрессоры: Учеб. пособие / Ю. Б. Галеркин, Л. И. Козаченко. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2008.

. Диагностика и прогнозирование/ Самородов А.В./ Салават 2008.

. Обеспечение безопасности нефтегазового оборудования с использованием комбинированной диагностики: Дис. на соиск. уч. ст.к.т.н./ ХАЙРУЛЛИНА Л.Б./ Тюмень, 2014.