Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка высокоэффективных сменных проточных частей центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов Лунев Александр Тимофеевич

Разработка высокоэффективных сменных проточных частей центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов
<
Разработка высокоэффективных сменных проточных частей центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов Разработка высокоэффективных сменных проточных частей центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов Разработка высокоэффективных сменных проточных частей центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов Разработка высокоэффективных сменных проточных частей центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов Разработка высокоэффективных сменных проточных частей центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов Разработка высокоэффективных сменных проточных частей центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов Разработка высокоэффективных сменных проточных частей центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов Разработка высокоэффективных сменных проточных частей центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов Разработка высокоэффективных сменных проточных частей центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Лунев Александр Тимофеевич. Разработка высокоэффективных сменных проточных частей центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов : Дис. ... канд. техн. наук : 05.04.06 : Казань, 2005 125 c. РГБ ОД, 61:05-5/3535

Содержание к диссертации

Введение

1. Современное состояние методов расчета и доводки центробежных компрессоров 11

1.1. Методы и программы расчета центробежных компрессорных машин 11

1.2. Методы расчета при испытании и доводке центробежных ступеней компрессорных машин 19

1.3. Выводы. Постановка задачи : 22

2. Методика расчета и проектирования центробежных к'омпросеорпых машин на ЭВМ 24

2.1. Расчет центробежного компрессора с использованием безразмерных характеристик модельных ступеней 24

2.2. Программа определения осевых усилий, действующих на ротор центробежного компрессора . 39

2.2.1. Система объединения программ расчета компрессора и расчета осевых усилий 42

2.2.2. Вариации различных схем расчета и их практическое применение 48

2.3. Программный комплекс, разработанный на основе математической модели поэлементного расчета центробежного компрессора 55

2.4. Выводы 57

3. Методики экспериментального исследования в модельных условиях и в процессе приемо-сдаточных испытаний 59

3.1. Методика и программа обработки данных эксперимента при исследовании модельных ступеней 59

3.2. Методика и программа обработки данных эксперимента при приемо-сдаточных испытаниях компрессора ... 67

3.3. Оценка погрешности экспериментальных исследований газодинамических параметров 72

3.4. Выводы .80

4. Система проектирования новых компрессоров на примере создания смен ных проточных частей для нагнетателей газоперекачивающих агрегатов 82

4.1. Использование разработанной расчетно-экспериментальной системы при проектировании сменных проточных частей для реконструкции ГПА... ...82

4.2. Выводы... :...89

Заключение ; : ...92

Литература

Введение к работе

Компрессорная техника применяется для сжатия газов в химической, нефтяной, газовой, машиностроительной промышленности, а также на транспорте, в металлургии, геологии, геодезии, строительстве, агропромышленном комплексе. Большое значение она имеет в новых перспективных направлениях развития техники и технологии, в частности, в космонавтике, робототехнике, производстве искусственного топлива и др. Сердцем большинства технологических установок является компрессор. От эффективности и надежности его работы зависят КПД и долговечность установки в целом. !

В настоящее время в России и странах СНГ эксплуатируются свыше 500 тысяч промышленных компрессоров, которые вместе с вентиляторами и насосами потребляют около 20% вырабатываемой в стране электроэнергии. Производством и ремонтом компрессоров занято свыше 1 млн. человек. В связи с этим основным в деятельности многих научно-исследовательских и конструкторско-технологических организаций, а также промышленных предприятий отрасли компрессорного машиностроения являются вопросы повышения технического уровня \ компрессоров, эффективности и надежности.

Потребность промышленности в расширении номенклатуры центробежных компрессоров (ЦК) приводит к необходимости сокращения сроков проектирования с высокой степенью унификацнг. Сжатые сроки, отведенные для разработки и освоения машин в новых экономических условиях, потребовали создания систем проектирования ЦК, которые обеспечивали бы заданные параметры компрессоров и позволяли в дальнейшем провести их унификацию без іізмс ння технологической базы производства.

Особенностью работы ЦК для ГПА являются высокие давления и различные отношения давлений на средах, термодинамические свойства которых отличаются от свойств идеального газа. Все это требует создания таких программных комплексов, которые учитывали бы особенности работы ЦК и имели допустимые погрешности в проектировании, .исключающие сложный этап доводки машин и обеспечивающие их изготовление в кратчайшие сроки с достаточной степенью эффективности процесса сжатия.

При создании математических моделей (ММ) разработчики стремятся их упростить при одновременном сохранении или повышении точности расчета реальных процессов. Повышение точности моделей является общей тенденцией развития расчетных методов, это приводит к увеличению алгоритмов, программ для ЭВМ и усложнению эксперимента для проведения идентификации.

В процессе эксплуатации на перекачивающих станциях центробежные компрессоры часто работают в режимах, далеких от оптимальных параметров. Если максимальный КПД и находится на высоком современном уровне, то его не удается реализовать в течение продолжительного времени работы компрессорной машины, в связи с этим потери, вызванные снижением КПД, приводят к большим перерасходам энергии. Уменьшить эти потери можно двумя способами: во-первых, на стадии проектирования учитывая реальный характер графиков загрузки; во-вторых, создавая СПЧ для замены в процессе эксплуатации компрессорного оборудования.

За последние годы в связи с прогрессом экспериментальных и особенно расчетных методов исследований, связанные с развитием вычислительной техники, радикально изменились не только представления о процессах, происходящих в системах сжатия газов, но и вся методология проектирования, доводки и расчета характеристик компрессора. В связи с вышеизложенными1 предпосылками, целью данной работы является:

• Задачи исследования:

- разработка методики и программы термогазодинамического расчета компрессора в полном соответствии с заданными условиями работы на основе заданных геометрических размеров и газодинамических характеристик имеющихся унифицированных типовых ступеней;

- совершенствование методики и программ расчета осевых усилий, действующих на ротор компрессора;

- создание методики и программы определения характеристик компрессора и его элементов на основе обработки экспериментальных данных модельных и натурных испытаний компрессора;

- оценка КПД, напора и мощности созданного компрессорного оборудования по результатам экспериментальных исследований с помощью расчетных программ обработки и пересчета параметров ЦК на требуемые условия эксплуатации.

Комплекс многоуровневой иерархической системы проектирования-позволит проектировать не только сам компрессор, но и унифицированные ряды на заданные коэффициенты напоров и расходов. На основе этих рядов разрабатываются новые компрессоры для различных отраслей народного хозяйства. При этом существенно сокращаются сроки освоения и доводки новой техники.

Принципиальным отличием организации проектирования, созданной в ЗАО "НИИтурбокомпрессор им. В.Б. Шнеппа", является разграничение процессов проектирования компрессоров и проектирования рядов унифицированных ступеней с широким использованием компьютерных моделей и программ.

Вновь спроектированные типовые ступени проходят экспериментальную проверку на моделях в широком интервале условных чисел Маха. Результаты этих испытаний используются для корректировки характеристик, полученных расчетным путем. На основе систематизации полученных результатов создается банк экспериментальных характеристик, который -используются .для проектирования -унифицированных центробежных компрессоров. Используя проверенный банк характеристик, создаётся ЦКМ с надежным получением газодинамических параметров.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения.

В первой главе рассмотрено современное состояние методов расчета и доводки центробежных компрессоров. Проведен анализ литературных данных но методам и программам расчета центробежного компрессора и методы расчетов при испытании и доводке ЦКМ и их моделей.

Во второй главе представлены теоретические основы проектирования центробежных компрессорных машин, где излагаются методика и алгоритмы программ проектирования ЦКМ на основе безразмерных характеристик модельных ступеней, определение осевых усилий на ротор и расчет компрессора с использованием коэффициентов потерь в элементах проточной части ступени.

В третьей главе описаны экспериментальные исследования на стенде и в процессе приемо-сдаточных испытаний. Приведена система получения экспериментальных характеристик модельных ступеней на стенде с информационно-измерительным комплексом, выполненного на базе персонального компьютера. Приведен метод пересчета и анализа экспериментальных данных при приемо-сдаточных испытаниях компрессора, оценка погрешности экспериментальных исследований газодинамических параметров.

В четвертой главе на основе разработанной системы показано проектирование новых компрессоров на примере создания сменных проточных частей (СПЧ) для ГПА. В этой главе обоснована необходимость проведения данной работы, этапы проектирования проточной части с использованием разработанной системы и результаты проведенных испытаний на готовом изделии.

Методы расчета при испытании и доводке центробежных ступеней компрессорных машин

Падежные способы разработки и конструирования ЦК и их узлов невозможны без систематических экспериментов в сочетании с современными инженерными подходами. Исследование па моделях и испытания натурных машин [24,92] представляют наукоемкую задачу, которая требует детальных теоретических и практических познании в области измерительной техники, методов осреднения, знаний методов расчета свойств газа. Испытания требуют использования большого количества вычислительных программ обработки данных и, безусловно, углубленных знаний газодинамических процессов, происходящих при работе ЦКМ. В ЦКМ процесс сжатия принято считать по закону pv piVj —const,

В общем виде политропное сжатие, благодаря свободному выбору показателя п , предполагает возможность применения к любому изменению состояния. При п=к сжатие становится адиабатным или изоэнтропным. Если в многоступенчатом компрессоре одноступенчатое относительное сжатие не представляет действительный процесс изменения параметров с достаточной точностью, то можно использовать многоступенчатое политропное сжатие. Из вышеизложенного ясно, что политропное сжатие подходит для расчета секции охлаждаемого компрессора и неохлаждаемого односекционного или многоступенчатого компрессора.

Процессы сжатия в ЦКМ для реальных газов представляются уравнениями состояния pv=ZRT [86] или графиками, характеризующими термодинамические параметры. Поэтому рекомендуется принять политропное сжатие за эталон, а удельную работу сжатия следует вычислять по методу политропного анализа Шульца [111]. Используя представленные таблицами и графиками свойства газа, составлено большое количество программ, которые можно включать в качестве подпрограмм в вычислительные комплексы для расчета характеристик и оценки результатов испытаний. . Показатель п для общего случая реальных газов определяется при условии, что производительность во время процесса остаётся постоянной: lilt Л, - Л,

В результате расчета процесса сжатия методом последовательных приближений возможно определение среднего значения показателя политропы с достаточной степенью точности (1.3) I п = — Z„R( \ , ) k(TJT}) ГДЄ Ш = - + „ = Ср { ?,„„ м) lg(P2/P,) „ = діл .. (1.4) Чти nr» u V /. P При отношении давлений - 4 можно использовать осреднеиные значения 1 коэффициентов: Z„ =(Z,+Z2)/2, = ( + )/2, =(0.,+0 )/2. (1.5) . В этих случаях разность между результатами расчетов по обеим методам менее 0,2 % для удельной политропной работы сжатия и 0,5 % для температуры нагнетания.

При отношении давлений - - 4 расчет процесса сжатия необходимо pi разбить на мелкие участки по степени сжатия с возможным переходом на посекционный расчет компрессора. Актуальность проблемы испытания и обработка результатов измерений » 2001 году обсуждалась в статьях ІО.Б. Галсркииа [24], В.Е. Евдокимова и В.И. Дальского [41]. Авторы статей справедливо указывают на полезность и своевременность обсуждения проблемы экспериментов с модельными ступенями ЦК, испытаний натурных машин, методов измерения . параметров потока и расчета газодинамических характеристик. Отличительной особенностью стендов в ЗАО "НИИтурбокомпрессор" и ОАО "Казанькомпрсссормаш" является автоматизированный сбор информации [78], поэтому программы обработки непосредственно настроены на эту систему. Программа обработки исследования модельных ступеней, разработанная в рамках данной работы, отличается от предыдущих универсальностью задания схем исследования ступени. Получение графических зависимостей в процессе обработки экспериментальных данных позволяет оперативно определять качество проведенного эксперимента.

Система объединения программ расчета компрессора и расчета осевых усилий

Ступени специализированного ряда имеют границы, соответствующие переходам из диффузора в ОНА. Это условие обеспечивает некоторое удобство для снятия экспериментальных характеристик ступеней при испытаниях компрессора в целом, позволяя размещать измерительные датчики на внешнем диаметре корпуса. В этом случае все ступени считаются ступенями промежуточного типа, а потери в выходной улитке учитываются корректировкой характеристики секции. С этой целью для нагнетательной улитки последней ступени секции вводится максимальный коэффициент расхода.

Возможна модификация колес по наружному диаметру. В этом случае выполняется корректировка характеристик ступеней специальными корректирующими функциями.

Методика предусматривает учет потерь давления в трубопроводах и охладителях газа. Потери давления могут вводиться в исходных данных непосредственно как абсолютное значение потерь давления АР, либо в виде относительных потерь - 5Р=АР/Р или в виде коэффициента пропорциональности А в формуле AP=AG /р.

Для газоохладителей газа может быть выполнен упрощенный либо уточненный расчет потерь и изменение температуры по критериальным зависимостям. Упрощенный расчет выполняется по формуле: АТо -ССо+СгОХТ,,- ), : .; .. (2.14) где Tw - температура воды на входе в охладитель газа, К; С„иС - коэффициенты в формуле для определения степени охлаждения газа.

Уточненный расчет выполняется для газоохладителей применяемого ряда нормализованных типоразмеров. При расчете компрессора вводятся следующие исходные данные для расчета охладителя газа: - тип охладителя газа (водяной или воздушный); - типоразмер; - температура воды на входе в охладитель газа; - температура воды на выходе из охладителя газа; - число ходов по воде; ( - коэффициент, характеризующий эффект сепарации конденсата; - массовый расход охлаждающей воды (если не задан, определяется в процессе расчета); - коэффициент сепарации влаги. В процессе расчета возможен автоматический выбор типоразмера охладителя. При этом для каждого выбираемого охладителя газа вводятся следующие величины: - допустимые относительные потери давления в охладителе газа; - нижняя граница допустимой температуры газа на выходе из охладителя газа; - верхняя граница допустимой температуры газа на выходе из охладителя газа. При выборе охладителя газа по минимуму эксплуатационных затрат вводятся: - условная удельная стоимость 1 м2 охлаждающей поверхности; - стоимость охлаждающей воды; - стоимость электроэнергии. Расход газа через ступени и газоохладители определяется с учетом перетечек через концевые уплотнения. Предусмотрен расчет лабиринтных и щелевых уплотнений. Методикой предусмотрена возможность определения потерь давления в сети системы уплотнений. В этом случае задаются параметры элементов сети, а именно: данные по трубопроводам, отводам, клапанам регулирующим и тройникам. Данные по трубопроводам включают: тип шероховатости (гладкий или шероховатый), диаметр трубопровода и его длину. Данные по отводам включают: тип отвода, тип шероховатости, диаметр отвода, средний радиус закругления отвода и угол поворота отвода. Данные по клапанам регулирующим включают: условный диаметр клапана и коэффициент сопротивления клапана. Данные по тройникам включают: признак хода (боковой ход или прямой ход), диаметр прямого хода, диаметр бокового хода, коэффициент поточности. Осевое усилие, действующее на ротор, определяется по методике [107] с учетом направления течения газа в боковых зазорах между колесом и статором. В состав исходных данных вводится: схема ротора, определяющая расположение колес, величины боковых зазоров, геометрические данные по думмису и другим лабиринтным уплотнениям ротора.

Для расчета осевых усилий, действующих на ротор многоступенчатого компрессора, необходимо иметь следующих параметры: - схему корпуса компрессора, которая определяет количество ступеней, расположение колес и связь с системой уплотнений в корпусе и компрессора в целом; данные по геометрии ступеней, необходимые для расчета осевых усилий (диаметр колеса, диаметр входа в колесо, диаметр втулки на входе в колесо, боковые зазоры между корпусом и дисками рабочих колес диаметр, радиальный зазор, коэффициент расхода, число, высота, шаг гребней лабиринтных уплотнений на покрывном диске); - геометрию задуммисной линии (диаметры, длины, радиусы поворотов, конфузорность, диффузорность и т.д.). Принципиальное отличие существующей программы, изображенной на блок-схеме рис 2.7 , является расчет потерь давления газа в сети системы уплотнений, которое определяется по эмпирическим зависимостям, изложенным в справочнике И.Е. Идельчика [35]. Расчет потерь давления позволяет определить фактические давления в задуммисной полости и камерах, тем самым повысить точность расчетов осевых сил, действующих на ротор центробежного компрессора. "

Вариации различных схем расчета и их практическое применение С использованием разработанного программного комплекса проведено большое количество расчетов ЦКМ различного применения, которые представлены на таблицах 2Л и 2.2.

В приложении 1 приведены характерные примеры, охватывающие возможности программного комплекса необходимые для удовлетворения требования заказчиков, где отображена информация о свойстве сжимаемого газа, схема компрессора, данные по ступеням, по трубопроводам, геометрические данные по геометрии системы лабиринтных уплотнений. Далее приведены результаты расчета с подробной информацией по ступеням и компрессора в целом. В приложении приведена также информация по расчету осевого усилия, действующая на ротор компрессора, с данными по всем ступеням и думмиссу на всех режимах компрессора, которые были получены в газодинамическом . расчете. Приведенная в приложении расчетная характеристика хорошо согласуется с характеристикой изоб,. /Ценной на рис. 4.5., полученной по результатам испытания на воздухе. Условное бозначение схем характерных вариантов газодинамического расчета компрессорных установок можно записать следующим образом:

Методика и программа обработки данных эксперимента при приемо-сдаточных испытаниях компрессора

Газодинамические испытания на заводе-изготовителе проводятся на модельном газе (в основном на воздухе). Схема стенда представлена на рис. 3.3. Основными замерами на стенде являются дублируемое давление и температура на входе и выходе. Замеры, касающиеся определения расхода диафрагмой, выполнены на основе требований ГОСТов 30319.0-96, 30319.1-96,30319.2-96,30319.3-96.

При испытании на объекте снятие характеристик промышленных установок по технологии производства невозможно выполнить при условиях, представленных в технических требованиях. Для подтверждения заданных параметров проводятся замеры на условиях, максимально приближенных к параметрам технического задания, а потом производится пересчет по программе обработки результатов испытаний.

Обработка результатов испытаний является одной из важнейших частей проведения испытаний компрессоров. Программы по обработке результатов испытаний должны быть понятны и доступны для "широкого круга специалистов, иметь высокую гибкость по вводу данных.

Данная программа разработана на основе требований ИСО 5389, ГОСТ 30319.0-96, ГОСТ 30319.1-96, ГОСТ 30319.2-96, ГОСТ 30319.3-96, методических указаний ВНИИГАЗа [68] и предназначена, в основном для расчета и построения поля газодинамических характеристик центробежных нагнетателей газоперекачивающих агрегатов.

Программа с именем "lisp" выполнена на основе электронной таблицы "Excel". Применение "Excel" в качестве основы программы позволяет упростить процесс написания и редактирования программы и не требует знания языков программирования, что особенно важно при испытаниях в сторонней организации (у заказчика), когда может возникнуть вопрос о внесении изменений и дополнений в программу расчета. В настоящие время программы "Windows" и в частности "Microsoft Excel" установлены на; абсолютном большинстве персональных компьютеров, благодаря чему не возникает проблем по применению данного программного комплекса. При проведении испытаний требуется только сама программа, которая занимает около 350 КБайт, то есть вмещается на одну дискету.

Применение "Excel" также позволяет более качественно и быстро вывести (распечатать) либо внедрить в другой документ результаты испытаний.

Исходные данные заносятся в таблицу "Результаты измерения при испытаниях", размещаются на листе "Исходные данные" и автоматически получаются результаты расчета во всех таблицах.

Пересчет характеристик с модельного газа на реальные условия основан на использовании постоянства безразмерных характеристик неохлаждаемой секции от коэффициента расхода первой ступени.

Параметры по давлению и температуре дублируются. Размерность параметров выбирается из предложенного ряда, которые можно выбрать -открыв примечания.

Давление можно вносить как абсолютное, так и избыточное, выбирая из предложенного ряда в таблице исходных данных. Применение такого приема позволяет вводить параметры с различной размерностью без пересчета, например, штатный прибор может показывать абсолютное давление в МПа, а дублирующий - избыточное давление в кгс/см".

Расход определяется по разности давления на расходомерной шайбе, либо вводится как массовый или объемный расход. При определении расхода через перепад давления необходимо ввести коэффициент расхода расходомерного устройства. Все вышесказанное отражается в примечаниях соответствующих ячеек, что облегчает ввод данных.

Все основные и промежуточные расчеты проводятся на листе "расчеты", где их можно при необходимости просмотреть. Результаты расчетов выводятся в таблицы "Результаты испытаний" на листе "Исходные данные" и в виде графиков.

Для расчета приведенных параметров необходимо в таблицу "Расчет приведенных показателей" на листе "Исходные данные" ввести параметры приведения. lice формулы (ячейки) для исключения случайного . и несанкционированного изменения программы расчета, кроме предназначенных для ввода данных, защищены от записи паролем. Для внесения изменений в программу достаточно снять защиту от записи листа.

Поле газодинамических характеристик строятся автоматически по результатам расчета. Предусмотрено несколько типов характеристик, которые строятся независимо друг от друга.

При проведении испытаний проводится снятие всего диапазона работы нагнетателя. Производительность изменяется от максимальной величины до границы помпажа. По результатам испытаний строится зависимость "Обобщенная характеристика" и "Коммерческая производительность". Значения относительных оборотов и начальных давлений необходимо вводить в соответствующие таблицы на листе "Пересчет характеристик".

При этом строятся также сравнительные характеристики, где полученные в ходе испытаний точки наносятся на ранее введенную характеристику. Ввод предварительной характеристики осуществляется на листе "Пересчет характеристик" в таблицу "Предварительные характеристики". В качестве предварительной характеристики может быть использована как расчетная, так и экспериментальная характеристика, «полученная по результатам предыдущих (заводских) испытаний. При необходимости все представленные характеристики и таблицы могут быть распечатаны и включены в протокол испытаний, без каких либо доработок.

Оценка погрешности экспериментальных исследований газодинамических параметров

Совершенствование и развитие компрессорного оборудования, работающего на предприятиях ОАО "Газпром", является одной из приоритетных задач, решение которой определяет устойчивую и эффективную подачу природного газа для создания энергетической безопасности страны. Удовлетворения потребностей в природном газе, расширения газификации, обеспечения высокой надежности экспортных поставок газа, оздоровления экологической обстановки, повышения прибыльности и конкурентоспособности ОАО "Газпром" на внутреннем и международном рынке.

В плане решения этой задачи важное место занимают работы по реконструкции уже действующего оборудования, что обеспечивает значительную экономию материальных и финансовых средств по сравнению с полной его заменой. Это особенно важно применительно к такому дорогостоящему оборудованию, каковыми являются ГПА.

Суть реконструкции ГПА заключается в замене проточной части штатного нагнетателя на вновь созданную и (или) замену двигателя на более эффективный привод. В данной главе приведены результаты реконструкции ГПА на ДКС "Уренгойгазпром" и "Тюментрансгаз". Причина, побудившая к проведению данной реконструкции, состоит в том, что давление в газовом пласте (давление на входе в ГПА) падает в процессе его выработки, а давление на выходе из ГПА должно быть постоянным. Первоначально установленные ГПА были оснащены нагнетателями НЦ-16/56-1.44 и НЦ 16/76-1.44, обеспечивающими отношение давлений, равное 1.44. С течением времени этого отношения давлений стало недостаточно, и возникла задача обеспечения отношения равного 1,7. При этом задача была решена только нутом замены СПЧ без изменения остальных элементов ГПА и корпуса нагнетатели. Планировалось одновременно произвести замену приводного двигателя ПК-16СТ мощностью 16 МВт па двигатель ПК-І6-18СТ, мощность которого 18 МВт, поэтому СПЧ проектировалась с учетом применения этого двигателя.

Так как нагнетатель для газоперекачивающего агрегата ГПА-16 разработан и изготовлен в ОАО "СМНПО им. М.В.Фрунзе" (Украина), которое теперь находится за рубежами России, то с целью исключения зависимости от импорта, а также поиска альтернативных конструкторских и технических решений, Газпромом было принято решение разработать и изготовить новое СПЧ в ОАО "Казанькомпрёссормаш".

Решение поставленной задачи потребовало выполнения большого объема расчетных, конструкторских.и исследовательских работ.

Первый этап работы включает теоретические расчетно-конструкторские разработки. В частности, была специально разработана новая ступень сжатия с безлопаточным диффузором и оригинальным рабочим колесом. Конструктивные размеры этой ступени должны были, естественно, обеспечивать её установку в штатный корпус нагнетателя и сохранить динамику ротора. В результате расчетов по математической модели были получены расчетные характеристики ступени. На основе этих характеристик была спроектирована геометрия ступени.

Проектирование решетки лопаток рабочего колеса выполнялось с использованием уникальной методики, разработанной в ЗАО «НИИ турбокомпрессор», так называемой «обратной задачи газодинамики» [77]. Суть ее состоит в том, что проектант задает требуемые ему, с точки зрения обеспечения высокой эффективности сжатия, параметры газового потока вдоль поверхности лопатки рабочего колеса, а методика, реализованная в виде вычислительной программы, позволяет опредедить форму профиля лопатки. Опыт создания колеса с переменной толщиной уже имелся при создании консольной ступени[5]. На втором этапе работы были выполнены экспериментальные исследования. Для этого была изготовлена модель ступени с рабочим колесом диаметрок: 300 мм. Испытания проводились на специальных л, рраторных стендах газодинамических исследований в ЗАО «НИИ турбокомпресор». В результате проведенных газодинамических испытаний были получены характеристики модельной ступени. Поскольку геометрические размеры модельной ступени отличались от фактических величин, примененных в СПЧ, то характеристика реальной ступени была получена путем разложения на отдельные элементы ступени и последующего обобщения с использованием той же математической модели.

Таким образом, в .результате проведенных расчетно-конструкторских и экспериментальных исследований была создана ступень, которая обеспечила повышенные значения коэффициентов напорами политропного КПД, а так же широкую зону работы по расходу газа.

В процессе газодинамических испытаний в условиях станции подача газа осуществлялось из всасывающего коллектора станции. Линия нагнетания при этом была закрыта, газ через байпасную линию и блок очистки возвращался обратно во всасывающий коллектор. Изменение режимов работы производилось регулированием положения задвижки на байпасной линии. Измерение давления и температур на входе и выходе из нагнетателя производилось штатными приборами. Измерение расхода не производилось ввиду отсутствия на агрегате стандартизованных средств измерения.

Похожие диссертации на Разработка высокоэффективных сменных проточных частей центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов