- •Тема 2. Износ деталей оборудования.
- •Виды неисправностей деталей. Классификация повреждений. Износ
- •Классификация повреждений
- •Тема 3. Диагностика технического состояния оборудования.
- •Методы оценки состояния машин и оборудования Виды дефектов и их техническая диагностика
- •Методыобнаружения дефектов в узлах и деталях
- •Техническое обслуживание и ремонт оборудования нефтеперекачивающих станций
- •1. Организация и планирование работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования по фактическому техническому состоянию
- •Задачи технической диагностики технологического оборудования насосных и компрессорных станций
- •Техническое обслуживание и ремонт оборудования нефтеперекачивающих станций
- •2. Организация и планирование работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования по фактическому техническому состоянию
- •3. Порядок передачи в ремонт и приемки из ремонта оборудования
- •3.1.Контроль работоспособности агрегата
- •4. Типовой объем работ по техническому обслуживанию
- •5. Типовой объем работ при текущем ремонте
- •6. Типовой объем работ при среднем ремонте
- •7. Типовой объем работ при капитальном ремонте
- •8. Контроль работоспособности, техническое обслуживание и ремонт компрессоров
- •Техническое обслуживание и диагностика газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом
- •9. Основные положения и виды технического обслуживания гпа
- •10. Планирование и подготовка агрегата к ремонту
- •11. Вывод газоперекачивающего агрегата в ремонт
- •12. Виды дефектов и неразрушающий контроль гпа
- •13. Закрытие агрегата после ремонта и его опробование
- •14. Методы контроля и диагностирования оборудования гпа
- •14.1.Трибодиагностика
- •14.2.Диагностика на основе анализа продуктов износа в продуктах сгорания
- •14.3.Диагностика температурного состояния деталей
- •14.4.Метод акустической эмиссии
- •14.5.Радиография
- •14.6.Вибрационная диагностика
- •14.7.Акустическая диагностика
- •14.8.Методы параметрической диагностики
- •14.9.Неисправности оборудования
14.7.Акустическая диагностика
Шум работающего ГПА складывается из шумов аэродинамического и механического происхождения, спектральный состав которых может меняться от внешних условий, режима работы и состояния ГПА.
Основные источники шума: компрессор, турбина, нагнетатель, входное и выходные устройства, камера сгорания, агрегаты вспомогательные и системы, вращающиеся и колеблющиеся элементы, внутренние поверхности проточных частей, контактирующие с газовым потоком.
Шум исправной ГТУ и ЦБН по своему спектральному составу сплошной во всем диапазоне частот с рядом дискретных составляющих. Широкополосный шум порождается беспорядочными колебаниями газовоздушного потока и является следствием турбулентности его пограничного слоя, срыва концевых вихрей при обтекании лопаток потоком, турбулентности набегающего потока, взаимодействия вращающегося потока с ротором и статором, процесса горения.
Дискретный шум исправного ГПА обусловлен колебаниями (вынужденными и резонансными) деталей ГТУ и ЦБН, периодическим вытеснением газа лопатками конечной толщины, соударением деталей взаимодействием вращающегося потока с ротором и статором. Появление неисправностей приводит к появлению новых источников шума и изменению спектра шума работы ГПА.
При исследовании шума как носителя диагностической информации используются, как правило, следующие характеристики звукового поля:
спектр суммарной излучаемой акустической мощности;
характеристики направленности излучения в различных частотных полосах;
спектр уровня звукового давления в различных точках звукового поля;
спектр шума при узкополосном анализе (ширина полосы пропускания до 3 (Гц).
14.8.Методы параметрической диагностики
Методы параметрической диагностики по термогазодинамическим параметрам в основном используются для оценки ТС газового тракта ЦБН и ГВТ ГТУ и подразделяются на два класса: методы параметрического контроля и методы многофакторного диагностирования. Параметрический контроль предусматривает оценку эффективности функционирования ГПА по изменению ДП, интегрально оценивающему влияние всех неисправностей проточной части. В то же время многофакторное диагностирование подразумевает наряду с оценкой эффективности функционирования ГТУ и ЦБН в целом распознавание причин снижения эффективности и неисправностей их определяющих. Переход к многофакторному диагностированию требует относительного увеличения числа ДП, а следовательно, и набора КП, подлежащих измерению.
Из вышеперечисленных методов контроля и диагностирования технического состояния ГПА параметрический метод является самым широко применяемым, потому, что легко поддаётся математическому моделированию с помощью классических методов термогазодинамического описания процессов, происходящих в ГПА. Ни один из вышеуказанных методов на сегодняшний день не может достоверно математически описать контролируемый процесс. Поэтому в результате анализа существующих методов контроля и диагностики выбран параметрический метод по термогазодинамическим параметрам, актуальность которого до сих пор остаётся значимой.
14.9.Неисправности оборудования
Перечень возможных неисправностей ГПА в процентном соотношении представлен в табл. 11.
Таблица 11
Эксплуатационные неисправности узлов и деталей ГПА ГТК-10-4
Наименование узлов и деталей |
Число неисправностей от общего количества, % |
Направляющие и рабочие лопатки: ОК ТВД ТНД Роторы: ОК + ТВД ТНД ЦБН Рабочее колесо ЦБН Вкладыши подшипников Колодки подшипников Торцевое уплотнение ЦБН Элементы камеры сгорания |
7,1 9,4 2,2 1,8 4,8 8,3 1,3 32,3 15,7 12,3 4,8 |
В табл. 12, кроме основных неисправностей приведены их диагностические параметры и методы диагностирования при работающем агрегате.
Таблица 12
Основные неисправности ГПА и методы их диагностирования
Неисправность |
Диагностические параметры |
Метод диагностирования |
Осевой компрессор |
||
Разрушение лопаток |
Шум и вибрация, падение частоты вращения вала ОК, рост температуры продуктов сгорания, падение давления за ОК |
Виброакустический, термогазодинамический |
Усталостные трещины |
Распределение напряжения по лопаткам, амплитуда и частота колебаний, параметры вибрации и шума |
Бесконтактное измерение колебаний лопаток, виброакустический |
Потеря натяжения между антивибрационными полками лопаток |
Зазор между лопатками и статором, вибрация и шум, пульсация давления по ОК |
Виброакустический, термогазодинамический |
Эрозионный износ лопаток, занос проточной части |
к.п.д., расход топливного газа, воздуха, степень сжатия |
Термогазодинамический, бесконтактное измерение зазора |
Камера сгорания |
||
Термические усталостные трещины, деформация, коробление, прогар, растрескивание |
Шум и вибрация, температура камеры сгорания (локальная), температура продуктов сгорания перед ТВД |
Виброакустический, пирометрический, термогазодинамический |
Нагарообразование и, как следствие, возбуждение резонансных колебаний лопаток турбины, КС |
Шум и вибрация, локальная температура продуктов сгорания, расход топливного газа |
Виброакустический, термогазодинамический |
Износ сопрягаемых деталей КС, следы фриттинга |
Параметры шума и вибрации, перепад температур по жаровым трубам или по температурному полю перед ТВД, |
Виброакустический, термогазодинамический |
Засорение горелок
|
Давление топлива перед горелками, расход топлива, температура продуктов сгорания, температурное поле перед турбиной |
Термогазодинамический |
Пульсационное горение |
Давление топлива перед горелками, в камере сгорания, шум и вибрация, пульсация давления перед ТВД |
Виброакустический, термогазодинамический |
Турбина |
||
Перегрев материала диска |
Неравномерное поле температур |
Виброакустический, термогазодинамический |
Трещины в пазах диска |
Параметры вибрации |
Вибрационный |
Лопатки турбины |
||
Разрушение лопаток |
В момент разрушения параметры шума и вибрации, при дальнейшей работе изменение амплитуды и частоты колебании лопаточного аппарата, падение частоты вращения турбины, рост расхода топлива и температуры продуктов сгорания |
Виброакустический, бесконтактное измерение колебаний лопаток, термогазодинамический |
Вытяжка лопаток |
Надиры на корпусе, зазор между торцом лопатки и корпусом, параметры шума и вибрации, выбег ротора, повышение температуры продуктов сгорания и расход топлива |
Виброакустический, термогазодинамический |
Обгорание лопаток |
Неравномерность температурного поля перед турбиной, повышенная температура продуктов сгорания |
Термогазодинамический |
Окончание табл. 12
Резонансные колебания лопаток |
Амплитуда и частота колебаний, расход топлива перед горелками, температурное поле перед турбиной |
Бесконтактное измерение колебаний лопаток, термогазодинамический |
Усталостные и термические трещины лопаток |
Амплитуда и фаза колебаний |
Виброакустический |
Перегрев лопаток |
Температурное поле перед турбиной |
Термогазодинамический |
Подшипники |
||
Износ дорожек качения подшипника, разрыв сепаратора, усталостные выкрашивания, проскальзывание |
Вибрация н шум, температура корпуса опоры подшипника, температура масла на выходе из опоры, стружка в масле, выбег ротора, радиальный зазор между лопатками и корпусом ОК и турбины, химические и физические параметры масла |
Виброакустический, термометрирование, спектральный анализ масла, температура опор подшипников |
Износ подшипника скольжения, разрушение, отслаивание баббита, электроэрозия |
Вибрация и шум, температура баббита, температура масла на выходе из опоры, частицы в масле, радиальный зазор между лопатками и корпусом ОК и турбины, радиальный зазор в подшипнике, химические и физические параметры масла, пульсация давления за ОК |
Виброакустический, термометрирование, спектральный анализ масла, термогазодинамический |
Следует отметить, что указанные неисправности в табл. 12 как предполагаемые уточняются визуально-оптическим, магнито-порошковым, вихретоковым и др. методами при разборке агрегата или при его останове. Анализ табл. 12 показывает, что выбор термогазодинамического метода является правильным и обоснованным.