Спосіб визначення технічного стану лабіринтних ущільнень відцентрового нагнітача в експлуатаційних умовах

Способ определения технического состояния лабиринтных уплотнений центробежного нагнета теля в эксплуа тационных условиях путем измере ния давления и температуры газа на входе и вы хо де и объемной произ води тельности на входе нагнетателя, отличающийся тем, что п утем регу лирования нагр узки привода и, соо тве тственно, частоты вращения ротора нагнетателя устанавли вают степень повышения давления и объемную Изобретение относится к области диагностирования по термогазодинамическим параметрам центробежных нагнетателей (компрессоров) природного газа с газотурбинным приводом в условиях эксплуатации на компрессорных станциях магистральных газопроводов. Известен способ диагностики технического состояния компрессоров путем определения отклонения его основны х геометри чески х параметров (радиальных зазоров, эрозионный износ пера лопаток и, т.д.) от базовых (до начала эксплуатации компрессора) значений и последующего учета и х влияния на отклонение к.п.д. компрессора [1]. Недостатком этого способа является то, что диагностика компрессора возможна только в производительность, равные базовым значениям, которые получают на предварительных испытаниях при фиксированных частоте вращения ротора и входных параметрах перекачиваемого газа до начала эксплуатации нагнетателя, уровень технического состояния лабиринтных уплотнений которого принимают за базу, определяют к.п.д. работы сжатия газа, рассчитанной по Эйлеру, равный отношению г|=ІА где: 1Э - работа сжатия одного килограмма газа, рассчитанная по Эйлеру, lo - полная работа сжатия одного килограмма газа в нагнетателе; и оценивают те хни ческое состояние лабирин тных уплотнений по относительному изменению полученного значения к.п.д. работы сжатия газа, рассчитанной по Эйлеру, в сравнении с базовым значением к.п.д. работы сжатия газа, рассчитанной по Эйлеру, соответствующим базовому уровню технического состояния лабиринтных уплотнений данного нагнетателя, т.е. Агіз =:(1-тіз/тізо)*100 (%) где: т|эо - значение к.п.д. работы сжатия газа, рассчитанной по Эйлеру, соответствующее базовому состоянию лабиринтных уплотнений испытуемого нагнетателя. см о см ю 00 см п роцессе рем он та (п ри вскр ы ти и комп ре ссора), а также относительно большая трудоемкость, связанная с большим числом измерений и с необходимостью сборки-разборки компрессора. Известны физиче ские методы (оптикоэлектронные и др.), предполагающие ввод внутрь компрессора устройства дискретно-фазового контроля вращающи хся элементов машин [2]. Однако реализация таких методов для условий взрывоопасной среды и высоких давлений является очень сложным и трудоемким мероприятием. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения технического состояния нагнетателя путем изменения степени по вы шения да вления, показателя о» 27852 адиабаты газа и отношения температур газа на входе и выходе нагнетателя, черед которые определяют его политропный к.п.д. [3]. Недостатком этого способа диагностики является то, что по политропному к.п.д. можно определять общий уровень технического состояния нагнетателя (компрессора) и невозможно оценить техническое состояние отдельных узлов (элементов), в частности, невоз-можно разделить техническое состояние лабиринтных уплотнений и техническое состояние проточной части при диагностировании в условиях непрерывной эксплуатации. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа и расширения функциональных возможностей диагностирования центробежных нагнетателей (компрессоров) по термогазодинамическим параметрам, в котором путем увеличения глубины диагностирования обеспечивается возможность определения технического состояния лабиринтных уплотнений центробежного нагнетателя (компрессора) и за счет этого повышается качество диагностирования в условиях непрерывной эксплуатации нагнетателя (компрессора), сок-ращается объем планово-профилактических мероприятий по техническому обслуживанию газоперекачивающего оборудования. Поставленная задача решается тем, что в условиях нерперывной эксплуатации центробежного нагнетателя (компрессора) путем измерения давления и температуры газа на входе и выходе и объемной производительности на входе нагнетателя (компрессора), регулир уя нагр узку привода и, соответственно, частоту вращения ротора нагнетателя (компрессора), устанавливают степень повышения давления и объемную производительность, равные базовым значениям, которые получают предварительно на испытании при фиксированных частоте вращения ротора и входных параметрах перекачиваемого газа (температура, сжимаемость, нормальная плотность) до начала эксплуатации данного нагнетателя (компрессора), уровень технического состаяния лабиринтных уплотнений которого при этом принимают за базу (эталон), определяют к.п.д. работы сжатия газа, рассчитанной во Эйле-ру, по формуле: за, где 1Э - работа сжатия одного килограмма гарассчитанная по Эйлеру; 10 - полная работа сжатия одного килограмма газа в нагнетателе (компрессоре). Оценивают техническое состояние лабиринтных уплотнений путем определения относительного изменения полученного значения к.п.д. работы сжатия, рассчитанной по Эйлеру, в сравнении с базовым значением к.п.д. работы сжатия, рассчитанной по Эйлеру, соответствующим принятому базовому (эталонному) уровню технического состояния лабиринтных уплотнений данного нагнетателя (компрессора), т.е. - тг ) 1 ° ° где rjao - значение к.п.д. работы сжатия, рассчитанной по Эйлеру, соответствующее базовому (эталонному) уровню технического состояния лабиринтных уплотнений испытуемого нагнетателя (компрессора). Предлагаемый способ заключается в том, что предварительно, до начала эксплуатации, после монтажа или капитального ремонта, выполняют теплотехнические испытания и определяют к.п.д. работы сжатия, рассчитанной по Эйлеру, соответствующий исходному уровню технического состояния лабиринтных упло тнений, принимаемому за базу (эталон) при сравнительной оценке степени изменения этого состояния в процессе последующей эксплуатации. Относительное изменение (снижение) величины к.п.д. работы сжатия, рассчитанной по Эйлеру, в сравнении с базовым его значеним, характеризует относительное изменение (ухудшение) техничес-кого состояния лабиринтных уплотнений, т.е. возрастание зазоров по гребням в результате износа последних и, как следствие, увеличение перетоков (пропусков) компримируемого газа из напорной части на всас рабочего колеса. Предварительные испытания выполняют на режимах близких к расчетным (на сколько это возможно по режиму работы компрессорной станции и магистрального газопровода (см. чертеж). При этом фиксируются объемная производительность Qvio на входе в нагнетатель (компрессор), степень повышения давления, частота вращения ротора По , а также входные параметры перекачиваемого газа (температура Тю, сжимаемость Z™ , нормальная плотность ро). Для оценки технического состояния лабиринтных уплотнений в процессе последующего периода непрерывной эксплуатации нагнетателя (компрессора), путем регулирования нагрузки привода и, соответственно, частоты вращения ротора нагнетателя (компрессора) устанавливают степень повышения давления и объемную производительность на входе Qvi равные исходным (базовым) значениям, зафиксированным при предварительных испытаниях. При этом измеряют давление Р-) и Рг и температур у Ті и Тг на вхо де и выходе, частоту вра щения п ротора нагнетателя (компрессора), определяют по параметрам и составу газа показатель адиабаты процесса сжатия газа к, нормальную плотность газа р (при давлении В=780 мм.рт.ст. и t = 20°С), коэффициенты сжимаемости газа Zi и Ъг. по параметрам газа на входе и вы ходе нагнетателя (компрессора). Определяют поправку на изменение кинетической энергии газа в нагнетателе (компрессоре) > где И С 2 = 27852 соответственно, скорости газового потока на входе и выходе нагнетателя (компрессора); Qvi и Qv2 - соответственно, объемные производительности на входе и выходе нагнетателя (компрессора); Fi и F2 - соотве тственно, площади прохо дных сечений патрубков на входе и выходе нагнетателя (компрессора). Объемная производительность на выходе QV2 определяется через объемную производительность на входе Q vi , т.е. 1 ?.. Пример определения уровня технического состояния лабиринтных уплотнений нагнетателя Н6-56 b эксплуатационных условиях. Исходные параметры, зафиксированные при базовых испытаниях до начала эксплуатации: h = 0,94; По = 98,6 Гц; 2 где JVi соответственно, плотности, определяемые по параметрам газа на входе и выходе нагнетателя (компрессора). Определяют полную работу сжатия одного килограмма газа где R - универсальная газовая постоянная, являющаяся функцией нормальной плотности газа. Подсчитывают приведенные обороты нагнетателя (компрессора). и окружн ую скорость на нар ужном диаметре рабочего колеса Dk Рассчитывают работу сжатия одного килограмма газа по Эйлеру где F2k - площадь выхода т рабочего колеса; р2л - вы ходные углы лопаток рабочего колеса; Z« - число лопаток в рабочем колесе. Определяют к.п.д. работы сжатия по Эйлеру =4л • X Оценивают техническое состояние лабиринтных уплотнений нагнетателя (компрессора) по относительному изменению полученного значения к.п.д. работы сжатия газа, рассчитанной по Эйлеру , в сра внении с базовым зна ченим , полученным на предварительных испытаниях данного нагнетателя (компрессора), т.е. Q% = 5,13 M J/c; =0,907*; \ = 239 К; Ріь = 4,413 ШЬ; fo = 0,677 кг/ы*. В процессе диагностирования после наработки нагнетателем более 4 тыс часов для оценки технического состояния лабиринтных уплотнений в условиях непрерывной эксплуатации путем регулирования нагрузки газотурбинного привода (ГТН-6) и, соответственно, частоты вращения ротора нагнетателя, установили степень повышения давления П = 1,17 и объемную производительность Qvi= 5,13 м 3 /с , плотность газа при номинальных условия х соста вила 0,672 кг/м 3 Приведенная частота вращения ротора нагнетателя, рассчитанная по измеренной, составила п пр =1 0 0 Гц, температура на вы хо де Тг= 302,35 К, политропный к.п.д. т)пол =0,79, полная работа сжатия lo- 27399,8 дж/кг, поправка на изменение кинетической энергии Дк = 16,6 дж/кг, окружная скорость на наружном диаметре рабочего колеса ІІ2= 245 м/с, работа сжатия, рассчитанная по Эйлеру 1Э=24346,55 дж/кг ({32л = 32 град., Zn = 11,.F2k = 0,088 м 2).: _£> Рассчитанный по приведенному выше алгоритму к.п .д. рабо ты сжатия по Эйлеру составил г)э= 0,9105, а относительное его изменение Лт^ = 3,34 % (допустимое снижение определенное по контрольным обследованиям, составляет не более 5%). Техническое состояние лабиринтных уплотнений испытуемого нагнетатели (компрессора) в данном случае позволяет дальнейшую его эксплуатацию. Внедрение предложенного способа позволяет эксплуатировать оборудование с учетом фактического технического состояния отдельных узлов (элементов), и экономить, в конечном итоге, затраты на техническое обслуживание газоперекачивающих агрегатов. 27852 0,5 3,33 " 5 6,66 Приведенная объемная производительность (*v м/сек ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Бульв. Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044) 254-42-30, 295-61-97 Підписано до друку ££,&*/ 2001 р. Формат 60x84 1 /8. Обся г &£4 обл.-ви д.арк. Тираж 50 прим . Зам . ЗЪ^ УкрІНТЕІ Бул. Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22 Ь.ЗЗ