Газоперекачивающих агрегатов типа гтк-10-4

Объект исследования: ГПА типа ГТК-10-4.

Результаты, полученные лично автором: рассмотрены причины виброакустической активности ГПА и предложены методы их снижения.

Анализ по данной теме связан с проблемой снижения виброакустической активности турбокомпрессорных агрегатов, которая является весьма актуальной в связи с ужесточением действующих нормативных актов в области обеспечения как надёжности энергетического оборудования, так и защиты окружающей среды от вредного акустического воздействия, особенно учитывая развитие крупных компрессорных станций, газовых и нефтяных месторождений и магистральных газопроводов.

Учитывая это, необходима разработка мер по снижению шума и вибрации в источниках возникновения при конструкторской проработке, как на стадии проектирования, так и модернизации. С этой целью выполнены анализы шумовых и вибрационных характеристик газоперекачивающего агрегата типа 000ГТК-10-4, оборудованного стационарной газотурбинной установкой мощностью 10 МВт и нагнетателем природного газа типа 520-12-1, изготавливаемых НЗЛ.

Высокий уровень шума зарегистрирован в области воздухозаборного устройства агрегата. С этой целью следует усовершенствовать конструкцию блока «ВЗК – компрессор». Для улучшения его акустических характеристик целесообразно оснастить ВЗК глушителем сотового типа (рис. 1), который обеспечит повышенную площадь контакта композиции «воздух – звукопоглощающий материал (ЗПМ)».

Рис. 1. Сотовый шумоглушитель ВЗК ГТУ: а – общий вид (1 – корпус; 2 – перегородки; 3 – звукопоглощающие каналы) б – звукопоглощающие секции (1 – ЗПМ; 2 – перфорированный лист)

Использование шумоглушителей такого типа позволит существенно снизить уровень излучаемой ВЗК ГТУ акустической мощности за счёт повышения эффективности диссипации звуковой энергии, особенно в области высоких частот.

Анализ спектров излучаемой компрессором акустической мощности свидетельствует, что 90% звуковой энергии генерируют его первые три ступени.

С целью гашения шума этого отсека следует входной направляющий аппарат компрессора оснастить специальными акустическими резонаторами (демпферными камерами), отделёнными от газового потока перфорированной стенкой, обеспечивающей прозрачность для звуковых волн, что одновременно уменьшит нестационарность течений в каналах этой решётки и, как следствие, снизит потери энергии в проточной части и вибрацию энергоустановки.

Внутренние полости таких резонаторов, размещённых на обводах направляющего аппарата и поверхности сопловых лопаток (рис. 2), следует оснастить уплотнённым слоем мелкоячеистой нержавеющей проволоки различных форм плетения или сотовой структурой, настроенной на определённый частотный диапазон.

Оборудование входных направляющих аппаратов осевых компрессоров такими устройствами шумоглушения позволит дополнительно сократить уровень излучаемой ВЗК ГТУ акустической мощности.

Рис. 2. Система шумоглушения входного направляющего аппарата компрессора: 1,2 – резонаторы

Надежность работы энергоблоков в значительной мере определяется их вибрационным состоящем. Непосредственным источником вибрации турбоагрегатов является валопровод, передающий при вращении через масляную пленку динамическую неуравновешенность на корпуса опорных подшипников, которые оказывают вибровоздействие на оболочки цилиндров и фундаменты установки.

Вибрация турбоблока может происходить в трех взаимно перпендикулярных направлениях — вертикальном, горизонтально-осевом и горизонтально-поперечном, параметры которых регистрируются в подшипниках с помощью датчиков.

Вибрационное состояние турбоблока следует оценивать по наибольшему значению виброскорости его элементов, так как разрушительные свойства вибрации определяются преимущественно энергией колебаний.

Рис. 3. СКЗ виброскоростей опорно-упорных подшипников газоперекачивающего агрегата типа ГТК-10-4

На рис.3 проиллюстрированы СКЗ виброскоростей опорно-упорных подшипников компрессора, турбины и нагнетателя ГПА типа ГТК-10-4, зафиксированные в вертикальном и поперечно-горизонтальном направлениях, где их величины имели наибольшие значения.

В целом вибрационное обследование ГПА типа ГТК-10-4 свидетельствует о необходимости снижения уровня вибраций, генерируемых турбоблоками такого класса, посредством их технической модернизации.

Материал поступил в редколлегию 04.05.2017

УДК 621.438

И.Д. Небольсин, Н.В. Степаненко.

Научный руководитель: доцент кафедры «Тепловые двигатели»,

В.М. Шкодин

[email protected]