Спосіб виконання помпажного тесту відцентрового компресора газоперекачувального агрегату

Спосіб виконання помпажного тесту відцентрового компресора газоперекачувального агрегату, що містить відцентровий компресор газоперекачувального агрегату, який працює у режимі незмінної частоти обертання і навантажений на керований дросель, що використовує при плавному збільшенні опору дроселя ідентифікацію помпажної границі відцентрового компресора за фактом одночасного зниження перепаду тиску на 3 тальні зривні зони (обертальний зрив) зрив), які частково перекривають переріз кільцевого каналу та викликають пульсації (поштовхи) витрати газу частотою до 50-100Гц, що проникають на вхід компресора. Втрата напору на ЗП (перепад тиску Р) також залежить від молекулярного складу і густини газу, ступеня шорсткості внутрішньої поверхні. Кожному співвідношенню перерахованих факторів у сталому режимі течії газу відповідає певний розподіл енергії вихорів у поперечному та подовжньому напрямках течії, що формує розподіл усереднених швидкостей потоку і визначає величину перепаду Р [1]. Поштовхи витрати газу через ЗП, що виникають при роботі компресора у точці максимуму витратно-напірної характеристики, змінюють рівень турбулізації потоку і величину коефіцієнта гідравлічного тертя звужуючого пристрою, що приводить до виникнення спотвореного значення перепаду Р, яке не відповідає дійсному значенню помпажної витрати, тобто похибки вимірювання. Величина похибки залежить від типу звужуючого пристрою (конфузор, вимірювальна діафрагма, сопло Вентурі). При нормальній роботі компресора на основну мережу (колектор компресорного цеху) витрата до помпажного рівня не знижується, зривних явищ у компресорі немає і зазначена похибка вимірювання витрати звужуючим пристроєм відсутня. Відомий спосіб протипомпажного захисту компресора, у якому параметри границі помпажу компресора визначаються за даними помпажних випробувань, при яких об'ємна витрата (продуктивність) визначається шляхом вимірювання перепаду тиску на звужуючому пристрої, встановленому на вході компресора. Результатом помпажних випробувань є функціональна залежність параметрів границі помпажу від значень фізичних параметрів (температура, ступінь стиску), які зареєстровані при виконанні помпажного тесту та одержані у поточному режимі роботи компресора. Віддаленість режиму компресора від границі помпажу оцінюють за допомогою величини [4] P1 , де k Pн F Р - перепад тиску на звужуючому пристрої; Рн - тиск на вході компресора; F - функція границі помпажу. Даний спосіб протипомпажного захисту компресора, як і спосіб виконання помпажного тесту відцентрового компресора газоперекачувального агрегату, що заявляється, включає для визначення параметрів помпажної границі компресора, що працює на границі помпажу, вимірювання перепаду тиску на звужуючому пристрої. Однак поштовхи витрати газу через ЗП, що виникають при виконанні помпажного тесту, тобто при роботі компресора в точці максимуму витратно-напірної характеристики, змінюють рівень турбулізації потоку і величину коефіцієнта гідравлічного тертя звужуючого пристрою, що приводить до виникнення спотвореного значення перепаду, яке не відповідає дійсному значенню помпажної витрати, тобто похибки вимірювання. 17821 4 Відомий також спосіб захисту компресора від помпажу, у якому керування протипомпажним клапаном виконується у функції різниці поточного і заданого відносних запасів стійкості роботи компресора з урахуванням швидкості зміни поточного відносного запасу стійкості. Поточний відносний запас визначається як відношення різниці поточної зведеної витрати і граничної витрати газу до величини граничної витрати (що відповідає границі помпажу). Поточну і граничну витрату обчислюють за параметрами газу та перепадом тиску газу Р на вимірювальній діафрагмі, яка встановлена на вході в компресор [5]. Даний спосіб захисту компресора від помпажу, як і спосіб виконання помпажного тесту відцентрового компресора газоперекачувального агрегату, що заявляється, включає визначення віддаленості робочої точки компресора від границі помпажу з використанням значень поточної витрати, обчисленої за перепадом тиску на звужуючому пристрої та параметрами газу. Однак поштовхи витрати газу через ЗП, що виникають при виконанні помпажного тесту, тобто при роботі компресора в точці максимуму його витратно-напірної характеристики, змінюють рівень турбулізації потоку і величину коефіцієнта гідравлічного тертя звужуючого пристрою, що приводить до виникнення спотвореного значення перепаду Р, яке не відповідає дійсному значенню помпажної витрати, тобто похибки вимірювання. Найближчим за технічною суттю аналогом, який вибрано в якості прототипу, є спосіб вимірювання віддаленості від робочої точки турбокомпресора до границі помпажу, що включає визначення параметрів границі помпажу з використанням витратомірного пристрою, що працює на принципі перепаду тиску, обчислення величини, яка характеризує робочу точку компресора, порівняння величини, яка характеризує робочу точку компресора із зазначеною границею помпажу, вироблення сигналу, що відповідає положенню робочої точки відносно границі помпажу компресора та керування компресором на основі цього сигналу [6]. Даний спосіб вимірювання відстані від робочої точки турбокомпресора до границі помпажу за прототипом, як і спосіб виконання помпажного тесту відцентрового компресора газоперекачувального агрегату згідно з винаходом, який заявляється, містить визначення помпажної витрати відцентрового компресора ГПА, що працює в режимі незмінної частоти обертання і навантажений на керований дросель, ідентифікацію помпажної границі (помпажної витрати) за фактом одночасного зниження перепаду тиску на відцентровому компресорі та на звужуючому пристрої, який встановлено на вході компресора, визначення віддаленості робочої точки компресора від границі помпажу з використанням значень поточної витрати, обчисленої за перепадом тиску на звужуючому пристрої. Однак поштовхи витрати газу через ЗП, що виникають при виконанні помпажного тесту, тобто при роботі компресора в точці максимуму його витратно-напірної характеристики, змінюють рівень турбулізації потоку і величину коефіцієнта гідравлічного тертя звужуючого пристрою, що 5 приводить до виникнення спотвореного значення перепаду ДР, яке не відповідає дійсному значенню помпажної витрати, тобто похибки вимірювання. В основу винаходу поставлена задача у способі виконання помпажного тесту відцентрового компресора газоперекачувального агрегату шляхом обчислення значення помпажної витрати відцентрового компресора ГПА шляхом експериментального визначення залежності витрати компресора від параметра, пропорційного величині протидіючого моменту компресора на режимах компресора, достатньо віддалених від границі помпажу, вимірювання зазначеного параметра в точці помпажу та обчислення величини помпажної витрати забезпечити підвищення точності вимірювання витрати відцентрового компресора (нагнітача) ГПА, що працює у режимі, який відповідає максимуму витратно-напірної характеристики компресора (точці помпажу). Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомому способі виконання помпажного тесту відцентрового компресора газоперекачувального агрегату, який містить визначення помпажної витрати відцентрового компресора ГПА. що працює в режимі незмінної частоти обертання та навантаженого на керований дросель, ідентифікацію помпажної границі (помпажної витрати) за фактом одночасного зниження перепаду тиску на відцентровому компресорі і на звужуючому пристрої, який встановлено на вході компресора, визначення віддаленості робочої точки компресора від границі помпажу з використанням значень поточної витрати, обчисленої за перепадом тиску на звужуючому пристрої згідно з корисною моделлю попередньо, керуючи опором дроселя, забезпечують на робочій ділянці витратно-напірної характеристики кілька сталих режимів ВК, у кожному з яких реєструють значення обчисленої витрати q звужуючого пристрою і параметра П, функціонально пов'язаного з протидіючим моментом ВК, для ряду отриманих значень витрати q1, q2,....qк та параметра П1, П2,...Пк обчислюють коефіцієнти апроксимуючої функції q=F(П) та, застосовуючи екстраполяцію функції q=F(П) до значення Ппом, що відповідає помпажній границі характеристики ВК, обчислюють значення витрати qn на помпажной границі і використовують qn для обчислення віддаленості робочої точки ВК від границі помпажу. Технічний результат, якого можна досягти при використанні корисної моделі, виражений у тому, що забезпечується підвищення точності вимірювання витрати відцентрового компресора (нагнітача) ГПА, що працює у режимі, який відповідає максимуму витратно-напірної характеристики компресора (точці помпажу), що забезпечує підвищення точності визначення віддаленості робочої точки відцентрового компресора від границі помпажу та зниження імовірності виникнення помпажу при роботі антипомпажної системи компресора або виключає надлишкову рециркуляцію газу. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак корисної моделі і технічним результатом просліджується в тому, що нові ознаки, які полягають у тому, що попередньо, керуючи опором дроселя, забезпечують на робочій ділянці витратно 17821 6 напірної характеристики кілька сталих режимів ВК, у кожному з яких реєструють значення обчисленої витрати q звужуючого пристрою і параметра П, функціонально зв'язаного з протидіючим моментом ВК, для ряду отриманих значень витрати q1, q2...,qк та параметра П1, П2,...Пк обчислюють коефіцієнти апроксимуючої функції q=F(П) і, застосовуючи екстраполяцію функції q=F(П) до значення Ппом, яке відповідає помпажной границі характеристики ВК, обчислюють значення витрати qn на помпажній границі і використовують qn для обчислення віддаленості робочої крапки ВК від границі помпажу, які введені в спосіб виконання помпажного тесту відцентрового компресора газоперекачувального агрегату, при взаємодії з відомими ознаками, а саме визначенням помпажної витрати відцентрового компресора ГПА, що працює в режимі незмінної частоти обертання і навантаженого на керований дросель, ідентифікацією помпажної границі (помпажної витрати) за фактом одночасного зниження перепаду тиску на відцентровому компресорі та на звужуючому пристрої, який встановлено на вході компресора, визначенням віддаленості робочої точки компресора від границі помпажу з використанням значень поточної витрати, обчисленої за перепадом тиску на звужуючому пристрої забезпечують прояв нових технічних властивостей, таких як визначення помпажної витрати компресора без використання результату вимірювання перепаду тиску звужуючого пристрою на вході компресора, вимірюваного у точці максимуму витратно-напірної характеристики компресора. Це дозволяє отримати очікуваний технічний результат, а саме: підвищення точності вимірювання витрати відцентрового компресора (нагнітача) ГПА, що працює у режимі, який відповідає максимуму витратно-напірної характеристики компресора (точці помпажу), що забезпечує підвищення точності визначення віддаленості робочої точки відцентрового компресора від границі помпажу та знижує імовірність виникнення помпажу при роботі антипомпажної системи компресора або виключає надлишкову рециркуляцію газу, оскільки виключається безпосереднє вимірювання витрати відцентрового компресора ГПА на помпажній границі, яке виконується з похибкою. Спосіб виконання помпажного тесту відцентрового компресора газоперекачувального агрегату реалізується у наступній послідовності дій. У сталому режимі роботи ГПА забезпечується рівність крутячого моменту Мкр, що створюється силовою турбіною ГПА, та протидіючого моменту Мпр робочого колеса відцентрового компресора Мкр=Мпр (1) При цьому протидіючий момент пропорційний об'ємній витраті газу q компресора Mnp=F1(q), (2) де F1 - функція зв'язку цих величин. Крутячий момент пропорційний параметру П, який залежить від рівня енергії, що розвивається газотурбінною установкою ГПА Мкр=F2(П), (3) де F2 - функція зв'язку цих величин. В якості параметра П використовують наступні параметри газотурбінної установки (ГТУ): потуж 7 17821 ність ГТУ, вихідний тиск осьового компресора Рок, температура на виході камери згоряння Ткз, ступінь відкриття дозатора газу Sдг, витрата паливного газу qпг, і таке інше. З формул (1-3) випливає пропорційна залежність об'ємної витрати q компресора від параметра П q=F3(П), де F3 - функція зв'язку цих величин. Значення помпажної витрати компресора знаходять для декількох частот обертання ГПА. Для кожної частоти обертання ГПА, включеного на контур з малою акумулюючою здатністю і який містить керований дросель (антипопажный клапан), шляхом плавної зміни опору дроселя по черзі забезпечують декілька (5-7) сталих режимів ГПА. Опір дроселя вибирають так, щоб для кожного і-го режиму значення витрати qі, яке обчислене за величиною перепаду Рі звужуючого пристрою та параметром газу, задовольняло умові 1.2q’помп