CC BY
66
ISSN 1992-6502 (P ri nt)_
2014. Т. 18, № 4 (65). С. 38-41
Ъыьмт QjrAQnQj
ISSN 2225-2789 (Online) http://journal.ugatu.ac.ru
УДК 622.691.4.052
Исследование температурных полей в отсеках газоперекачивающего агрегата (ГПА)
и в опорных конструкциях двигателя и нагнетателя
в. п. Голуб 1, в. к. Итбаев 2, ю. в. Лукащук 3
^о!иЬур@таМ.ги, 2 [email protected], 3окт1т@и§а1и.ае.ги
1 ООО «Газпром», Санкт-Петербургское территориальное управление 2,3 ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» (УГАТУ)
Поступила в редакцию 1 июня 2014 г.
Аннотация. Было обнаружено, что тепловое состояние в отсеке двигателя (Д) со свободной турбиной (СТ) и в отсеке нагнетателя (Н) на эксплуатационных режимах сильно отличается от теплового состояния в указанных отсеках при проведении центровки вального соединения СН-Н. Согласно инструкции, при проведении центровки перепад температур в отсеках Д+СТ и Н не должна превышать 10о С. Очевидно, что большая разница температур в отсеках при выполнении центровки и на эксплуатационных режимах ГПА приводит к тепловым деформациям рам Д и СТ, а также корпуса Н, что в свою очередь вызывает нарушение центровки и увеличение уровня вибраций ГПА в целом. Была поставлена задача исследовать температурные поля в отсеках и опорных конструкциях ГПА.
Ключевые слова: тепловое состояние; отсеки газоперекачивающего агрегата; температурные поля; измерение температур; опорные элементы; контроль соосности; измерения смещений на горячем двигателе.
Исследовались температурные поля на нескольких газоперекачивающих агрегатах ГПА-Ц-16 Ямбургской, Ново-Уренгойской, Надын-ской, Хасарейской, ЦДКС, Право-Хетинской и Ягельной компрессорных станций (КС) ООО «Тюменьтрансгаз» [1].
Для измерения температур использовались: инфракрасный пирометр FLUKE65 с диапазоном измерений -20...450о С и погрешностью измерения 0,1о С, приспособление для центровки 1.4300.9030.000Н4, индикаторы часового типа ИЧ-10 с погрешностью измерения 0,01 мм, для измерения смещений использовался прибор лазерной центровки КВАНТ-Л-II с диапазоном измерений перемещений 0.3,5 мм с погрешностью 0,001 мм. Кроме этого, для контроля центровки использовалась система выверки валов FixturlaserShaft 100, предназначенная для проверки, правки и центровки горизонтальных и вертикальных валов машин. Система включает также источники-приемники (датчики), компьютер с программным обеспечением, принтер.
На эксплуатационных режимах с целью изучения температурных полей, с помощью пирометра FLUKE 65 производились измерения температур рамных конструкций двигателя (Д)
и свободной турбины (СТ) по определенному маршруту в 40 точках, 20 точек с левой стороны (10 точек по Д и 10 точек по СТ) и 20 точек с правой стороны (также 10 точек по Д и 10 точек по СТ), см. рис. 1, а. Температуры на корпусе нагнетателя измерялись в 16 точках сверху, снизу, справа, слева (рис. 1, б - вид на левую сторону, рис. 1, в - вид сверху).
Измерения температур в отсеках ГПА и температуры окружающей среды производились с помощью штатной аппаратуры ГПА.
Всего было выполнено и проанализировано 50 измерений. Установлено, что температуры в рамах двигателя с СТ распределяются неравномерно. Разница температур между верхними и нижними балками двигателя и СТ в среднем составляет 60° С, разница температур по правой и левой стороне двигателя и СТ доходит до 42° С. Температура корпусов DиСТ достигает 150°С. Корпус нагнетателя также нагревается неравномерно, но максимальная температура значительно ниже, до 42° С, разницы температур со стороны входа-выхода газа, верхней и нижней частью нагнетателя незначительные, до 12...15° С.
21 23 27 28 24 26 25 (~) 22
77777777777777777 Нагнетатель
Двигатель
27 верхверх 25 верх
//////))'/////// ст
25 низ
_ 26 верх ^"""26 низ
/////ГУ г? >
27 низ х28 низ
б
Рис. 1. Расположение точек измерения температур по раме двигателя, раме свободной турбины (а) и корпуса нагнетателя: б - вид спереди; в - вид сверху
Таблица 1
Ведомость замера температурных полей
Тип агрегата
ГПА-Ц-16
Ст. № т/а
24 рама «Д»
24 рама «СТ»
33 рама «Д»
33 рама «СТ»
35 рама «Д»
35 рама «СТ»
параметры
Точки замера
¿ле
¿п
¿ле
¿ле
¿п
¿ле
¿п
¿ле
¿п
¿ле
Ёт
1 2
3
4
5
6
7
8 9
103
21 22
23
24
25
26
27
28
¿отсД ¿отсH
61
67 81 73 62 55 48 54
68 03
50 52 64 104 82 68 61 63 86 147
135 122 110 121 106
89 75
90 113 216
96 86 108 110 95 100 90 105 109 200
45
49 73 64
50
47 40
48 63 99
49
57 69
59
58
60 52 69 78 103
101 103 91
109
110 96 85 78 105 149
90 87 102 117 82 75 89 93 98 159
59 63 88 92 91 80 65
60 78 110
65 70 73
85 80 92 78 69
86 123
КОРПУС НАГНЕТАТЕЛЯ
23 44
15
34
¿верх
24 38
16
35
35
38 10 34
¿низ
17
39 16 37
45 26 -20
23 41
17 38
¿верх 20 32
18 36
24 40 17 37
¿низ 21 31 19 35
25 25 -28
19 36 16 41
¿верх 22 43 18 39
18 37 16 43
¿низ 20 40 17 35
35 27 -28
115 120
127 108 99 107 85 92
128 182
97 116 121 102 107
98 95 119 135 192
а
в
пр
пр
¿
¿
¿
¿
¿
н. в
На следующем этапе был выполнен контроль соосности в период эксплуатации от момента проведения центровки до ее следующего контроля перед проведением ремонта (Р - 3000). Измерения соосности проводились по инструкциям для шлицевой трансмиссии и трансмиссии с пластинчатыми упругими элементами. Контроль соосности производился сразу после останова на горячем агрегате, затем еще раз после
его остывания до температур, согласно инструкций.
Измерения соосности проводились с помощью приспособления для центровки 1.4300.9030.00 Н4, индикаторов часового типа ИЧ-10, приборов лазерной центровки «КВАНТ-Л-П» и FixturlaserShaft 100.
40
АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА
Таблица 2
Изменение средней температуры опорных конструкций и несоосностей с момента центровки и после прогрева отсеков Д, Н
Наименование ЛПУ № Т/а, дата Д - М, мм Н - М, мм AT oC Атср.р.д, C AT oC ср.р.ст' C AT оС AT ср.кн, С
Право-Хеттинское 45 11.04.08 0,3 0,18 4б,8б 41,7 -0,95
Право-Хеттинское 101 04.05.08 0,35 0,2б 38,39 37,2 -5,81
Право-Хеттинское 44 04.05.08 0,41 0,37 22,3б 15,85 -1,89
Ныдинское 74 07.05.08 0,б 0,5 38,11 32,48 -1,21
Ныдинское (муфта FLENDER) 13 07.05.08 0,01 0,01 5,58 4,17 4,15
Ямбургское 31 29.04.08 0,85 0,б5 -1,18 б,б5 0,71
Ямбургское 13 03.05.08 2,48 0,2 3б,91 38,73 15,05
На завершающем этапе производилось моделирование с помощью штатной системы подогрева, температурных условий в отсеках двигателя, СТ и нагнетателя (Н), после этого осуществлялось измерение соосности Д, СТ, Н с помощью приспособления для центровки, индикаторов, приборов КВАНТ-Л-II и FixturlaserShafit 100. Экспериментальное исследование производилось в следующей последовательности:
• на ГПА до его останова снимались показания параметрических характеристик и измерялись температуры по маршруту(см. рис. 1);
• после останова ГПА проводится центровка Д - Н согласно инструкций, с занесением в формы 1, 2 и формуляр агрегата;
• с помощью штатной системы подогрева моделируются температурные поля в отсеках-ГПА, характерные для агрегата во время его работы, после прогрева «вгорячую» производится контроль соосности.
В табл. 1 приведены изменения соосности при различных значениях средних температур по раме Д, СТ, Н.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Голуб В. П., Итбаев В. К., Лукащук Ю. В., Минигале-
ев С. М. Расчет термических деформаций опорных конструкций газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16 // Проблемы и перспективы развития двигателестроения: матер. докл. междунар. науч.-техн. конф. (Самара, 24-26 июня 2009). Самара:СГАУ, 2009. С. 123-126. [ V. P. Golub, et al., "Calculation of temperature deformation displacements of gas-compressor unit GPA-C-16 supporting structures", (in Russian) in Proc. "Problems and prospects of development of engine", Samara, Russia, 2009, pp. 123-126. ]
ОБАВТОРАХ
ГОЛУБ Виктор Петрович, нач. управления. Дипл. инж. (ТГНУ, 1997). Канд. техн. наук по трансп. нефти и газа (ТГНУ, 2009). Иссл. в обл. трансп. нефти и газа.
ИТБАЕВ Валерий Каюмович, проф., зав. каф. основ конструирования механизмов и машин. Дипл. инж.-мех. по авиац. двигателям(УАИ, 1970). Д-р техн. наук по авиац. двигателям (УГАТУ, 1996). Лауреат Премии Правительства РФ. Заслуж. машиностроитель РБ. Иссл. в обл. динамики и прочности авиац. двигателей.
ЛУКАЩУК Юрий Валентинович, доц. той же каф. Дипл. инж.-мех. по автоматизации маш. пром. (УАИ, 1972). Канд. техн. наук по тепл. двиг. ЛА (УАИ, 1981). Иссл. в обл. числовых методов в мех. деформ. тв. тела.
METADATA
Title:Investigation of temperature fields in the compartments of gas pumping units (GPU ) and in the reference design of the engine and a supercharger. Authors: V. P. Golub1, V. K. Itbaev2, U. V. Lukashchuk2 Affiliation:
1St. Petersburg territorial management "Gazprom Centrremont ", OAO "Gazprom", Russia.
2 Ufa State Aviation Technical University (UGATU), Russia. Email: [email protected]. Language: Russian.
Source:Vestnik UGATU (scientific journal of Ufa State Aviation Technical University), vol. 18, no. 4 (65), pp. 38-41, 2014. ISSN 2225-2789 (Online), ISSN 1992-6502 (Print).
Abstract: It has been found that the thermal condition in the engine compartment (E) with a free power turbine (PT) and the blower compartment (H) under operating conditions different from the thermal state in said compartments during alignment rampart compound CH-N. According to the instruction alignment during the temperature drop in the compartments A + ST and H should not exceed 10 ° C. Clearly, the large temperature difference between the compartments when the alignment and operational modes SBS leads to thermal deformation of the frames A
and CT as well as the housing H, which in turn causes alignment errors and increase in the SBS vibration as a whole. Was tasked to investigate the temperature field in the compartments and supporting structures GPA.
Key words: thermal state; compartments pumping unit; temperature fields; measurement of temperatures; support members; alignment checks; measurement of displacements on the hot engine.
Aboutauthors:
GOLUB, Victor Petrovich, head. Engineering degree (TSNU, 1997). Candidate of Tech. Sciences on transportation of oil and gas (TSNU, 2009). Research in the field of oil and gas transportation.
ITBAEV, Valery Kayumovich, Professor, Head of the foundations of con-structing of mechanisms and machines. Diploma mechanical engineer on aviation engines (UAI, 1970). Doctor of Technical Sciences in aviation engines (USATU, 1996). Laureate of the Russian Government. Honored Engineer RB. Research in the field of dynamics and strength of aircraft engines.
LUKASHCHUK, Yuri Valentinovich, Associate Professor of Design Basics of mechanisms and machines. Diploma Mechanical Engineer in automation engineering industry (UAI, 1972). Candidate of technical sciences in the heat of an aircraft engine (UAI, 1981). Research in the field of numerical methods in solid mechanics
