Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата

Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата



На правах рукописи


ЛОБАНОВ Александр Юрьевич


ОЦЕНКА ПО ВИБРОАКУСТИЧЕСКИМ Чертам ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК Выхлопной системы ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА


Специальность: 05.02.13

«Машины, агрегаты и процессы (машиностроение)»


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Ижевск – 2008


Работа выполнена на кафедре «Ракетно-космическая техника Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата и энерго установки» Пермского муниципального технического института.


Научный управляющий: доктор технических наук, доктор, кафедра «Ракетно-космической техники и энергетических установок (РКТ и ЭУ)» Пермского ГТУ, Сальников Алексей Федорович


Официальные оппоненты:


доктор технических Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата наук, доктор, кафедра «Аппаратостроение» Ижевского ГТУ, ^ Храмов Сергей Никитьевич


кандидат технических наук, директор проектно-внедренческой конторы «Вибро-Центр», Русов Валерий Александрович


Ведущая организация: НПО «ИСКРА»


Защита состоится 9 апреля 2009 года в 16 часов на Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата заседании диссертационного совета Д 212.065.03 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук при Ижевском муниципальном техническом институте по адресу: Удмуртская Республика, г. Ижевск, ул. Студенческая, д.48-а (7 учебный корпус ИжГТУ), 4 этаж, конференцзал Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата.


С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ижевского муниципального технического института.


Автореферат разослан «__» ______ 200__г.


Ученый секретарь диссертационного совета:

доктор технических наук, доктор Ю. В. Турыгин


^ ОБЩАЯ Черта РАБОТЫ


Актуальность темы. Принципиальным условием устойчивого Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата развития газовой отрасли является обеспечение надёжности и эффективности эксплуатации газотранспортных компаний.

На современных станциях, где употребляют газоперекачивающие агрегаты (ГПА) с газотурбинным движком (ГТД), есть системы непрерывного контроля технического состояния главных узлов по величине температур Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата, давления, уровня вибрации и т.д. Но в конструкции выхлопной системы какие-либо элементы контроля отсутствуют, что привело к последующим отказам при эксплуатации ГПА:

В этих критериях увеличивается необходимость в научных разработках Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата, направленных на решение неотложных задач, связанных с совершенствованием способов и средств анализа технического состояния газоперекачивающего оборудования, в том числе выхлопной системы.

Для выявления главных нагрузок, действующих на конструктивные элементы выхлопного тракта Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата, нужно разглядеть все причины, действующие на появление разного типа нагрузок. В работах А.В. Римского-Корсакова, А.М. Губертова, М.К. Сидоренко нагрузки разбиты на две главные группы:

Если температурные нагрузки рассчитываются на шаге проектирования и контролируются в процессе пуско-наладочных работ, что позволяет уточнять некие конструктивные решения (установка Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата термических компенсаторов), то динамические процессы в тракте выхлопа фактически выпадают из внимания разработчиков. В главном оценка газодинамических характеристик сводилась к анализу критерий течения газа на выходе из улитки, как в конструкции Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата элемента обеспечивающего работоспособность и КПД турбины. В последнее десятилетие появились публикации, в каких отмечается, что имеющиеся экспериментальные и теоретические данные могут дать советы по проектированию диффузоров исключительно в неких личных случаях. Общих советов Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата нет и, как отмечает Д.Б. Бекурин, в принципе быть не может, потому что лучшая геометрия диффузора, не считая геометрических и режимных характеристик, значительно находится в зависимости от поля скоростей на его входе, т Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата.е. для разных входных критерий необходимы свои исследования и советы по проектированию.

Для диффузоров, установленных за улиткой, подобные исследования нужны, потому что поле, создаваемое улиткой, очень неравномерно, и имеет Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата свои специальные особенности, воздействие которых на аэродинамические свойства диффузора фактически не исследовано.

В силу трудности прямых экспериментальных исследовательских работ газодинамических характеристик из-за больших температур и трудности доступа в выхлопную систему, принципиальной Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата является задачка оценки динамических черт газового потока по косвенным характеристикам.

^ Объект исследования – газодинамические процессы в системе выхлопного тракта газоперекачивающего агрегата.

Цель работы – решение технической задачки по оценке газодинамических нагрузок, действующих на конструктивные элементы выхлопной системы Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата ГПА, по виброакустическим чертам внешней стены.

^ Задачки исследования:

  1. Произвести структурный анализ газодинамических нагрузок и экспериментально подтвердить условия вихреобразования и срыва вихря как основного источника динамической нагрузки в газовом потоке Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата выхлопного тракта ГПА.

  2. Провести моделирование газодинамических процессов в проточной части с целью анализа критерий формирования и воздействия динамических нагрузок на конструктивные элементы выхлопной системы ГПА.

  3. Экспериментально изучить связь динамических характеристик (колебания давления) в потоке Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата товаров выхлопа с вибрацией внешней стены.

  4. Изучить передаточную функцию стены конструкции выхлопного тракта, связывающую виброакустические свойства внешней стены с динамическими нагрузками в потоке товаров сгорания ГПА.

  5. Создать методику расчета величины колебаний давления Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата в газовом потоке выхлопной системы ГПА по виброакустическим колебаниям внешней стены.

^ Предмет исследования – динамические нагрузки, возникающие в выхлопной системе ГПА и способ их определения по виброакустическим чертам внешней стены выхлопного тракта.

^ Способы исследования Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата. Использовались известные способы и уравнения газовой динамики реальных газов, теория колебаний в газе, волн и волновых процессов в средах. Экспериментальные исследования проводились на реальных конструкциях с внедрением сертифицированных измерительных средств и Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата лицензированных программ обработки измерений.

^ Научная новизна работы:

  1. На теоретическом уровне обусловлено и экспериментально доказано наличие крупномасштабной вихревой структуры в потоке, создающей значимые по амплитуде колебания в проточной части выхлопной системы ГПА.

  2. В первый Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата раз получена связь виброакустических черт внешней стены выхлопного тракта с газодинамическими процессами потока товаров выхлопа ГПА.

  3. Конкретизирована передаточная функция стены выхлопного тракта ГПА, позволяющая связать виброакустические свойства внешней стены с Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата газодинамическими параметрами газового потока применительно к хоть какой конструкции ГПА.

^ Практическая ценность работы:

  1. Произведенные экспериментальные и теоретические исследования движения газа по тракту выхлопа ГПА позволили выявить и связать вихревую структуру течения Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата газа с динамическими нагрузками, действующими на конструктивные элементы тракта.

  2. Уточненная структура передаточной функции позволяет использовать инженерные способы для построения технической диагностики конструктивных частей выхлопного тракта ГПА.

  3. Разработана методика пересчета результатов виброакустических измерений Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата колебаний внешней стены в величину колебаний давления в газовом потоке выхлопа ГПА, которая может быть применена и для других типов ГПА, при проведении модального анализа определенного конструктивного выполнения выхлопного тракта.

  4. Результаты расчетов, приобретенные при Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата помощи разработанной инженерной методики, могут быть применены для расчета напряженно деформированного состояния конструктивных частей выхлопного тракта ГПА и прогнозирования их предстоящей работоспособности.

^ Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечивается:

  1. Внедрением уравнения Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата динамики вязкого газа, значений термодинамических и теплофизических величин, приведенных в академических справочниках, а так же узнаваемых, испытанных на практике, экспериментальных черт взаимодействия газа с элементами конструкции.

  2. Неплохим согласованием результатов расчета, приобретенных при математическом моделировании и Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата тестов проведенных в работе на натурном объекте.

  3. Применением современных сертифицированных устройств, испытанных и хороших средств измерения и регистрации, опробованных методик.

На защиту создателем выносится:

  1. Результаты математической модели критерий формирования Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата газового потока в проточной части выхлопа ГПА-16-01 «Урал».

  2. Методика пересчета измерений колебаний стены в величину амплитуды колебания давления.

  3. Результаты экспериментальных исследовательских работ газодинамических процессов.

^ Апробация работы. Главные положения и результаты разработанной методики докладывались и Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата дискуссировались на научно технических конференциях: «Математическое моделирование - 2003» (ПГТУ, г. Пермь); «Аэрокосмическая техника и высочайшие технологии - 2006» (ПГТУ, г. Пермь); «Проблемы баллистики - 2006» 5-ая интернациональная школа-семинар «Внутрикамерные процессы, горение и газовая динамика Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата дисперсных систем» (Санкт-Петербург, 2006).

Публикации. По теме диссертации размещено 5 печатных работ (в том числе одна статья в издании, обозначенном в списке ВАК).

^ Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и перечня Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата использованной литературы, включающего 102 наименования. Работа содержит 135 страничек текста, 34 рисунка и 10 таблиц.

^ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


Во внедрении обусловлена актуальность темы работы, изложена короткая черта работы, показана научная новизна и практическая ценность приобретенных результатов, приведены Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата сведения об апробации и реализации главных положений диссертации.

^ В первой главе проведена систематизация главных видов динамических нагрузок, определяющих работоспособность конструктивных частей выхлопного тракта ГПА, и современных способов оценки характеристик данных нагрузок.

На Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата рис. 1 в качестве примера представлена схема проточной части ГПА-16-01 типа «Урал», которая содержит в себе: улитку, два переходника, два температурных компенсатора, диффузор, поворотную камеру, шумоглушитель и трубу выхлопа.


На Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата основании анализа и обобщения литературных данных показано, что динамические нагрузки являются основными причинами нарушения работоспособности конструктивных частей выхлопного тракта ГПА. К таким нагрузкам относятся условия формирования и движения газового потока по выхлопному Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата тракту, также источники принужденных колебаний (динамические узлы ГПА).

При всем этом фактически отсутствуют работы по математическому моделированию течения газового потока по выхлопной системе, дозволяющие более детально изучить процессы формирования и взаимодействия газодинамических источников, и условия Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата обтекания газовым потоком конструктивных частей выхлопной системы ГПА.

Установлено, что оценка структуры колебательных процессов газового потока и динамических узлов являются главными при анализе динамических нагрузок в выхлопной системе ГПА. Но Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата, если исследование черт принужденных колебаний является легким процессом, то прямое измерение газодинамических характеристик довольно затруднено из-за очень больших температур и большой трудозатратности монтажа первичных источников инфы.

Создателем выдвинуто предположение, что на внешней Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата стене конструкции выхлопной системы могут быть реализованы вибрации, как от воздействия источников вынуждающих колебаний, так и от излучения виброакустических волн газового потока, прошедших через стену конструкции выхлопной системы. В таком случае, проведение натурных Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата испытаний по синхронному измерению виброакустических колебаний внешней стены и динамического давления газового потока позволило найти уровень вклада принужденных колебаний динамических узлов в общий уровень динамических нагрузок и доказать возможность оценки черт Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата газового потока по косвенным характеристикам. Основная неувязка, которая должна быть решена в данной постановке – определение передаточной функции, которая бы связала величину и нрав динамических нагрузок, действующих на конструктивные элементы выхлопной Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата системы с виброакустическими колебаниями внешней стены.

В заключение первой главы на основании анализа состояния задачи и избранного направления исследовательских работ сформулирована цель работы и задачки исследовательских работ.

^ Во 2-ой главе приводится описание Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата математической модели, позволяющей более детально изучить особенности формирования газового потока на выходе из улитки и его движения по выхлопной системе ГПА.

При решении задачки рассматривается полная система уравнений динамики вязкого газа (уравнения Навье-Стокса Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата).

Задачка рассматривается в плоской постановке, для расчетов и отработки метода употребляется проекция трехмерной задачки на двумерную область с сохранением соответствующих особенностей геометрии конструкции.

Исходные условия на входе в выхлопной тракт Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата:

Граничные условия:

Условия Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата взаимодействия:



Для численной реализации намеченной цели употребляется способ больших частиц (МКЧ), разработанный Ю.М. Давыдовым, как реализующий более адекватный подход при решении полных уравнений газовой динамики и отлично зарекомендовавший себя Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата при решении разных задач. Отличительной особенностью метода численного интегрирования способом больших частиц будет то, что на Эйлеровом шаге употребляется уравнение с вязкостной составляющей для кинематических уравнений, а на Лагранжевом шаге употребляется уравнение Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата переноса масс с учетом циркуляции в расчетной ячейке, за счет дополнительных членов по массопереносу в ортогональном направлении. Это позволяет учитывать процесс скопления энергии вихрем при его формировании и развитии до критичного объема, также явление Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата следующего срыва и движения вихря по сечению выхлопного тракта.

Данная программка была разработана на кафедре РКТ и ЭУ при ПГТУ, в качестве задаваемых характеристик для нее выступают геометрия выхлопного тракта, и Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата свойства газового потока после турбины.

На рис. 2. представлены результаты расчета, рассредотачивания поля энергии при t=0,1 сек. и t=0,9 сек. соответственно, где показаны зоны формирования вихря на выходе из улитки.




Как Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата следует, математическая модель позволяет высчитать не только лишь свойства процесса формирования вихря, но его динамику - срыв и движение по проточной части выхлопа ГПА.

^ В третьей главе приведены описания схем расположения систем измерения и регистрации, также Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата методики проведения измерений динамического давления в проточной части и колебаний внешней стены выхлопной системы ГПА. Основными задачками измерений являются исследования газодинамических процессов, также экспериментальное доказательство результатов математического моделирования.

Для измерения Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата характеристик динамического давления использовались датчики ДПС013, а для измерения виброакустических черт - датчики ВК-310А, входящие в состав многоканального синхронного анализатора «Камертон», которым выполнялась регистрация сигналов и их следующая обработка. Схема расположения датчиков давления Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата и вибропреобразователей представлена на рис. 3.





Рис. 3. Схема расположения вибропреобразователей ВК-310А и датчиков динамического давления ДПС013



Диффузор избран для установки датчиков динамического давления как 1-ый элемент выхлопной системы, расположенный за улиткой, в Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата каком имеется технологическая возможность монтажа датчиков ДПС013. На основании результатов математической модели выбрана плоскость установки датчиков снутри диффузора, в какой прогнозируются соответствующие картины резких перепадов давления до 100 кПа, и напротив в Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата области, где давление некординально (до 5 кПа) меняется во времени. Принципиальной задачей исследовательских работ являлось сопоставление колебаний давления в проточной части с колебаниями внешней стены выхлопной системы, а, потому что передача энергии газового потока Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата на внешную стену конструкции выхлопной системы лучшим образом осуществляется в местах жесткой связи внутренней и внешней стен, то датчики устанавливались в местах расположения ребер жесткости (рис. 4). Это также решало вопрос надежности эксплуатации датчиков Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата динамического давления, потому что значительно снижало возможность их отрыва.



Рис. 4. Схема установки датчиков на стене диффузора.

В первый раз были проведены синхронные измерения характеристик динамического давления газового потока и виброакустических черт Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата внешней стены выхлопной системы. Примеры измерений представлены на рис.5. Из сигнала с датчика динамического давления видно, что в газовом потоке наблюдаются повторяющиеся процессы падения давления до 110 кПа. Это связано с прохождением через область Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата установки датчика динамического давления вихревой структуры с зоной больших скоростей, где и происходит резкое падение давления. Данные исследования подтверждают результаты математического моделирования, где также наблюдались процессы формирования вихря, его срыва и Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата движения по проточной части выхлопной системы ГПА (рис. 2).

Синхронно зарегистрированные сигналы динамического давления и колебаний внешней стены выхлопной системы идентичны по форме. К примеру, отрицательные пики виброакустических колебаний стены совпадают во Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата времени с процессами падения давления в структуре газового потока. Это подтверждает предположение, что на внешней стене выхлопной системы могут быть реализованы колебания от излучения виброакустических волн газового потока, прошедших через элементы конструкции выхлопной Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата системы.

Сигналы со всех датчиков исследовались как во временной форме, так и в частотной в спектре от 3 до 5000 Гц. Спектральная обработка сигналов со всех датчиков позволила получить значение несущих частот Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата и амплитуд колебаний давления в газовом потоке и колебаний внешней стены выхлопа (см. рис. 6).



а) колебания газового потока




2,84


1,42

0

-1,42

-2,84

-4,26

-5,68

-7,10

-8,52

-9,94

-11,36

0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 4,0

сек




б) колебания внешней стены выхлопной системы

Рис. 5. Результаты измерений.




Проведенный анализ спектрограмм показал, что процесс движения товаров выхлопа Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата является нестационарным, имеющим низкочастотную область колебательных процессов с высочайшей амплитудой колебания давления, по всему сечению проточной части выхлопной системы. В процессе использования на конструкцию частей выхлопной системы действует динамическая нагрузка Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата с частотой от 10 до 15 Гц. Частота вихреобразования значительно находится в зависимости от скорости выхода газа из улитки, т.е. от режима работы агрегата, так, с повышением числа оборотов турбины с 3770 об/мин Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата до 5000 об/мин частота вихреобразования вырастает с 11,2 Гц до 12,5 Гц.

Низкочастотные колебания в газовом потоке (10 – 15 Гц) приводят к принужденным колебаниям конструкции выхлопной системы ГПА, а она работает как звукопровод, потому колебания газового потока передаются Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата на все элементы конструкции, в том числе и на внешную стену. Из рис. 6. видно, что наибольшие амплитуды колебаний газового потока и внешней стены выхлопной системы размещены в одном частотном спектре (10-15 Гц). Это Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата является еще одним фактом, доказывающим, что по чертам колебаний внешней стены выхлопной системы может быть дана высококачественная оценка динамике газового потока.


^ В четвертой главе приведена методика оценки динамических нагрузок в проточной Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата части газоперекачивающего агрегата по виброакустическим чертам внешней стены выхлопной системы.

Однообразный механизм работы (прямой пьезоэффект) датчиков давления ДПС013 и вибропреобразователей ВК-310А, также синхронность регистрации сигналов позволяет проводить прямое сопоставление сигналов, приобретенных от Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата обоих типов датчиков.

Поверхностный анализ результатов натурных испытаний выхлопного тракта ГПА-16-01 показал, что наблюдается совпадение частотных черт обработанных сигналов с датчиков давления и соответственных им вибропреобразователей. Но этого недостаточно для Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата обоснования способности оценки динамических нагрузок в конструкции выхлопной системы газоперекачивающих агрегатов по виброакустическим колебаниям внешней стены. Потому в данной главе проведен поэтапный сравнительный анализ приобретенных измерений.

На первом шаге проводилось сопоставление энергетических черт газового Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата потока и вибрации внешней стены. Для этого предложено пользоваться определением среднего квадратичного значения (СКЗ), потому что эта величина отыскала обширное применение при диагностике динамического оборудования как величина, отражающая уровень энергии Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата вибрации.

На рис. 7 и 8 соответственно приведены графики конфигурации среднего арифметического СКЗ всех датчиков динамического давления газового потока и среднего арифметического СКЗ всех датчиков вибрации внешней стены зависимо от частоты вращения турбины ГПА.

Анализ Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата графиков указывает, что конфигурации СКЗ динамического давления газового потока и вибрации внешней стены зависимо от режима работы ГПА очень идентичны по собственному нраву. Построение данной зависимости представлено на рис. 9, где видно, что она Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата является фактически линейной.

Таким макаром, доказывается линейность связи энергии динамического давления газового потока с энергией вибрации внешней стены выхлопной системы.





Рис.7. Конфигурации СКЗ динамического давления

от частоты вращения ротора ГПА.


Рис.8. Конфигурации СКЗ Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата вибрации внешней стены от частоты вращения ротора ГПА.








Рис.9. Конфигурации СКЗ вибрации внешней стены

от СКЗ динамического давления.




Последующим шагом обоснования является определение связи меж формами колебаний газового потока и внешней стены. Для этой Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата цели использовалась функция обоюдной корреляции сигналов.

Из примера результатов расчет (рис. 10) видно, что наибольшего значения (0.9936) функция корреляции добивается на участках времени с признаком воздействия вихря (участок с резким падением давления Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата) на процесс колебания внешней стены. На этих участках значение функции начинает расти через просвет времени равный запаздыванию распространения колебательного процесса от датчика динамического давления до вибропреобразователя. При всем этом среднее значение функции Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата составляет 0.9885, что показывает на фактически полную зависимость процесса колебания внешней стены от колебаний давления газового потока.




Таким макаром, произведен многоступенчатый анализ способности оценки динамических нагрузок, действующих на конструктивные элементы выхлопного тракта Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата, по виброакустическим измерениям внешней стены и получено достаточное количество положительных результатов.

Методика пересчета связывает амплитуды виброускорений [м/с2] внешней стены выхлопного тракта с амплитудой колебаний давления в газовом потоке выхлопной системы с Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата размерностью [Па] – давление. Переход к определению величины динамической нагрузки по результатам измерений виброакустических колебаний хоть какого конструктивного элемента выхлопного тракта осуществляется по схеме представленной на рис. 11.




Величина динамической нагрузки будет определяться по Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата последующей зависимости:



где k1 – коэффициент, учитывающий пересчет амплитуды колебаний вибрации стены из [м/с] в [Па]; k2 – коэффициент, учитывающий геометрические особенности конструкции; k3 – корреляционный коэффициент, учитывающий воздействие присоединенных масс (частей); W(f) – передаточная функция, определяемая Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата из модального анализа; A(f) – амплитуда колебаний стены.

Основной задачей в определении величины динамической нагрузки, создаваемой газовым потоком, является определение передаточной функции конструктивных частей выхлопного тракта. На базе результатов одновременных измерений Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата и основанного на БПФ анализа сигналов на входе и выходе системы можно найти последующий метод оценки передаточной функции системы:



где - сигнал на входе системы, - сигнал на выходе системы.

- обоюдный диапазон;

- автоспектр Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата.

На рис. 12 представлен пример итог расчета передаточной функций в спектре частот от 3 до 120 Гц.


1,0

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1





0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Гц



Рис.12. Передаточная функция



По результатам модальных исследовательских работ также получены передаточные функции, при всем этом сигналом на входе системы Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата являлась импульсная нагрузка, прикладываемая к внутренней стене, а на выходе – сигнал с вибропреобразователя, размещенного на внешней стене в зоне приложения импульсной нагрузки.

Разница передаточных функций в спектре частот от 3 до 40 Гц, приобретенных при Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата 2-ух различных исследовательских работах, составила менее 7%, потому что в данном спектре отсутствуют частоты от источников принужденных колебаний.


Выводы

  1. В итоге проведенного исследования выявлены соответствующие особенности формирования и движения газового потока по Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата выхлопному тракту ГПА. Установлено, что в газовом потоке наблюдается высочайшая непостоянность его движения. Отмечается низкочастотная природа колебательных процессов в газе, связанных с формированием вихрей и их прохождением по выхлопному тракту ГПА. Уровень Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата колебаний давления газа добивается амплитуды ~110 кПа с частотой ~10…15 Гц.

  2. Показано, что энергия и форма колебаний внешней стены выхлопного тракта и надлежащие характеристики динамических нагрузок, возникающих за счет колебания давления в газовом потоке Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата выхлопа, совпадают. Это позволяет довольно корректно использовать разработанную методику пересчета результатов измерения вибраций стены в амплитуды колебаний давления.

  3. Применяемая математическая модель на базе течения реального газа по оценке динамических нагрузок позволяет выявить Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата более нагруженные конструктивные элементы выхлопного тракта, что дает возможность обоснованно сформировать граничные условия по расчету напряженно-деформированного состояния избранной конструкции.

  4. Разработана методика пересчета результатов виброакустических измерений колебаний внешней стены в величину колебаний давления в Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата газовом потоке выхлопа ГПА, которая может быть применена и для других типов ГПА, при проведении модального анализа определенного конструктивного выполнения выхлопного тракта.

  5. Результаты расчетов, приобретенные при помощи разработанной инженерной методики, могут быть Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата применены для расчета напряженно деформированного состояния конструктивных частей выхлопной системы ГПА и прогнозирования их предстоящей работоспособности.


Главные положения диссертации размещены в последующих работах:

  1. Лобанов А.Ю. Определение собственных частот Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата узлов мотора ПС-90А // Молодежная наука Прикамья: Сборник научных трудов. – Пермь, 2004. - вып.4. – С.38.

  2. Лобанов А.Ю., Сальников А.Ф. Модальный анализ газоперекачивающего агрегата // Аэрокосмическая техника и высочайшие технологии – 2005: VIII Всероссийская научно-техническая Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата конференция. – Пермь, 2005. – С.93.

  3. Лобанов А.Ю., Сальников А.Ф. Модель динамического нагружения трубопроводов по результатам виброакустических исследовательских работ // Высочайшие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование: Сборник трудов 2-ой интернациональной научно-практической конференции Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата «Исследование, разработка и применение больших технологий в промышленности». – СПб, 2006. – С. 301-302.

  4. Лобанов А.Ю., Сальников А.Ф. Анализ динамических нагрузок в потоке выхлопа газоперекачивающих агрегатов (ГПА)// Внутрикамерные процессы, горение и газовая динамика дисперсных Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата систем: Интернациональная научная конференция “Препядствия баллистики – 2006” 5-ая интернациональная школа-семинар. – СПб, 2006. – С. 149-150.

  5. Лобанов А.Ю., Махнев В.Б., Сальников А.Ф. Анализатор «Камертон» для оценки динамических нагрузок в транспортных системах // Датчики и системы Оценка по виброакустическим характеристикам динамических нагрузок системы выхлопа газоперекачивающего агрегата: Каждомесячный научно-технический и производственный журнальчик. – Москва, 2007. – С. 23–26.




ocenka-raboti-bibliotechnogo-personala.html
ocenka-raboti-praktikanta.html
ocenka-raboti-torgovogo-personala.html