РОЗДІЛ 2
ФОРМУВАННЯ ДІАГНОСТИЧНИХ ОЗНАК ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ВІДЦЕНТРОВИХ НАГНІТАЧІВ ПРИРОДНОГО ГАЗУ
2.1 Теоретичні аспекти формування діагностичних ознак технічного стану відцентрових нагнітачів газоперекачувальних агрегатів
При моделюванні роботи нагнітачів велике значення має теорія подібності. В загальному випадку процес стиcкування газу є настільки складним, що навіть, якщо сформулювати всі вимоги до подібності, то однак було б неможливо їм задовольнити і, як наслідок, ніякої практичної цінності така теорія подібності не мала б. В монографії Ріса В. Ф. [86] перераховано основні обмеження, які дозволяють звузити задачу і отримати метод подібності, який можна застосувати на практиці.
1. Процес стискування проходить без теплообміну з навколишнім середовищем.
2. Виключається можливість потрапляння крапельної вологи при всмоктуванні.
3. Розглядаються лише стаціонарні або квазістаціонарні течії в проточній частині.
4. Початкова швидкість і турбулентність потоку, який заходить в ГПА, не має суттєвого впливу.
5. Стискуване середовище є ідеальним газом з постійними ізобарною та ізохорною теплоємностями.
На основі теорії подібності та розмірності Ріс В.Ф. виділив групу суттєвих параметрів, із яких можна скласти п'ять безрозмірних комбінацій. Детальний аналіз впливу таких безрозмірних комбінацій на течію газу в нагнітачі показав, що тільки два із них
і
де - об'ємна витрата газу, приведена до умов всмоктування;
- діаметр робочих лопаток нагнітача;
- колова швидкість робочого колеса;
- коефіцієнт стисливості газу;
- газова постійна;
- температура за абсолютною шкалою, є визначальними.
Оскільки , то
Безрозмірні комплекси ( і М подамо в такому вигляді:
,
де ; . Тоді і .
Якщо взяти певний "опорний" режим, якому відповідають значення , , , і , то , а . Обчислимо відношення і . Враховуючи значення відповідних величин, отримаємо
, (2.1)
. (2.2)
Отже, і можна розглядати як певні безрозмірні комплекси, що характеризують роботу нагнітача. Якщо прийняти, що Q0=1м3/с, то . Величину називають приведеною витратою, а , за аналогією, приведеною частотою обертання.
Роботу нагнітача досить повно характеризують три показники: ступінь підвищення тиску , політропний коефіцієнт корисної дії і внутрішня потужність , тобто [88]:
, (2.3)
, (2.4)
, (2.5)
де - густина газу, приведена до умов всмоктування.
Залежності , і - це паспортні характеристики нагнітачів, які надаються у вигляді графіків заводами-виготовлювачами.
Несправності, які впливають на ефективність функціонування газоперекачувального агрегату, проявляються через зміну технологічних параметрів та показників роботи ГПА. Наприклад, несправності проточних частин проявляються в зміні [2] тиску та температури вихідного потоку газу, політропного коефіцієнта корисної дії, ступеню підвищення тиску, витрати повітря через компресор, зміні обертів ротора нагнітача, а також в зміні рівня шуму та вібрації. Вказані зміни можуть бути оцінені лише тоді, коли відомі деякі "базові" значення технологічних параметрів та показників, які зафіксовані для нового ГПА.
Сучасні ГПА оснащені інформаційно-вимірювальними системами, які, серед інших, вимірюють об'ємну витрату газу , температуру газу на вході і на виході нагнітача, число обертів робочого колеса , тиск на вході в нагнітач та на виході із нагнітача . В такому разі можна обчислити такі базові показники, як ступінь підвищення тиску газу , температуру та внутрішню потужність .
Для обчислення необхідно знайти величини та . Потім, використовуючи залежність, знаходимо . Обчислення температури здійснюється за формулою [86]
, (2.6)
де , де k - показник адіабати.
Політропний коефіцієнт корисної дії обчислюється за відомим значенням x з використанням залежності (2.4).
Внутрішню потужність обчислимо, використовуючи формулу (2.5). Якщо відомі значення , і , то
. (2.7)
Для автоматизованого обчислення базових значень величин , і (без використання графіків) необхідно певним чином апроксимувати залежності, і. Аналіз різних способів апроксимації [89] показав, що найбільшої уваги заслуговує спосіб функціонального наближення до , і за допомогою нейромереж.
2.2 Методика проведення експериментальних досліджень
Метою проведення експериментальних досліджень було отримання значень основних технологічних параметрів, які беруть участь у формуванні діагностичних ознак. Аналіз літературних джерел і зведених характеристик нагнітачів природного газу дав можливість виділити наступні технологічні параметри - тиск і температуру газу на вході і виході нагнітача, витрату газу через нагнітач, швидкість обертання робочого колеса, а також параметри, які характеризують стан газу, що компримується.
Експериментальні дослідження проводились в умовах Богородчанського лінійного виробничого управління магістральних газопроводів. Як базовий був вибраний нагнітач природного газу PCL - 804 - 2 виробництва фірми Нуово-Піньоне (Італія). Основні технічні характеристики нагнітача наведені у табл. 2.1.
Таблиця 2.1
Основні параметри нагнітача природного газу PCL-804-2
п. п.Назва
показниківОд.
виміру
PCL-804-21.Назва КС-Богородчани-2
2.Тип приводу-ГТК-25І
(MS-5002)3.Кількість нагнітачівшт.64.Завод-виготовлювач-Нуово-Піньоне
Італія5.Продуктивність
при 200С і 760 мм. рт. ст.млн. нм3
добу42.77.Тиск газу на входіМПа5,148.Тиск газу на виходіМПа7,69.Степінь стиснення-1.4810.Температура газу на вході в нагнітач0С1511.Температура газу на
виході з нагнітача0С5012.Число коліс шт.2 Вимірювання і реєстрація технологічних параметрів нагнітача здійснювалось за допомогою штатних технічних з
- Київ+380960830922