Учет изменения температуры воздуха при конвертировании авиационного газотурбинного двигателя к условиям компрессорных станций

Полный текст:


Аннотация

При конвертировании двигателей АЛ31СТ к условиям компрессорных станций магистральных газопроводов фактор нестабильности является одним из наиболее значимых в ряду параметров, влияющих на ресурс лопаток турбины высокого давления (ТВД), несущих максимальную, порой предельную нагрузку при вынужденном отклонении режимов работы от номинального. На основании системы дифференциальных уравнений и заданного профиля рабочей лопатки ТВД построена 20-модель, описывающая течение потока продуктов сгорания в межлопаточных каналах рабочей решетки первой ступени ТВД. Решение данной задачи произведено с помощью программы Comsol Multiphisics 4.3b, позволившей выполнить расчет параметров потока и построить поля скоростей и давлений методом конечных элементов. Результаты выполненных расчетов представлены в статье в виде таблиц, планов скоростей на входе и выходе рабочей лопатки и поля скоростей потока газа, обтекающего рабочую лопатку ТВД в режиме, соответствующем температуре наружного воздуха +45 °С. Выполненные расчеты показали значительные отличия кинематики и динамики потока газа при граничных значениях температур наружного воздуха -15 и +45 °С. Для определения силового воздействия на рабочую лопатку использован закон сохранения импульса силы. При изменении режима обтекания пера лопатки синхронно с изменением температуры воздуха лопатка испытывает силовое воздействие, которое заставляет ее гнуться из стороны в сторону, тем самым вызывая усталость материала и в конечном счете - обрыв лопатки. Согласно расчету, изменение изгибающих моментов при переходе с одного режима на другой может достигать 5%. Поддержание на проектном уровне среднесуточной температуры не обеспечивает стабильную силовую нагрузку рабочих лопаток ТВД. Для повышения работоспособности рабочих лопаток ТВД рекомендуется отслеживающее регулирование, основанное на контроле температурного режима в нескольких характерных сечениях газовоздушного тракта газотурбинной установки (ГТУ), обеспечивающее стабильные параметры рабочего потока на входе в первую ступень ТВД.

Об авторах

Н. А. Гаррис
ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Россия


А. А. Арнст
ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Россия


Список литературы

1. Исмагилов И.Г. Особенности теплового взаимодействия магистрального газопровода большого диаметра с грунтом: дисс.. канд. техн. наук: 25.00.19. Защищена 30.06.2010 г. Утв. решением президиума ВАК от 10.12.2010. ДКН за № 123945. Уфа, 191 с.

2. Аскаров Г.Р. Влияние нестабильного температурного режима на коррозионное состояние газопроводов большого диаметра: дисс.. канд. техн. наук: 25.00.19. Защищена 05.06.2014 г. Утв. решением президиума ВАК от 05.11.2014, приказ № 612НК. Уфа, 137 с.

3. Гаррис Н.А., Бахтегареева А.Н. Снижение активности коррозионных процессов стабилизацией температурного режима газопровода // Коррозия Территории «НЕФТЕГАЗ». 2015. № 2 (31). С. 80-84.

4. Гаррис Н.А. Влияние нестабильности теплогидравлических режимов магистрального газопровода на его техническое состояние // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2009. № 4-5. С. 10-13.

5. Гаррис Н.А. Почему не срабатывает катодная защита на газопроводах большого диаметра // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2015. № 4. С. 66-71.

6. Сидорочев М.Е., Есиев Т.С., Ряховских И.В., Зорин Н.Е. Анализ стресс-коррозионного состояния технологических трубопроводов КС и методика их технического диагностирования // Газовая промышленность. 2010. № 9. С. 48-51.

7. Надежность газопроводных конструкций: Сб. статей. М.: ВНИИГАЗ, 2000. 265 с.

8. Гаррис Н.А. Ресурсосберегающие технологии при транспорте углеводородов. Ч. 1. Уфа: ООО «Монография», 2014. 256 с.

9. Сайт производственно-информационной компании программного обеспечения ŒMSOL LLC Режим доступа: https://www.comsoL.ru/company (дата обращения 18.05.2015).

10. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: Учебник. 6-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1987. 840 с.

11. Иноземцев А.А., Нихамкин М. А., Сандарский В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и авиационных установок. М.: Машиностроение, 2007 г. 396 с. (Серия «Газотурбинные двигатели»).

12. Арнст А.А., Гаррис Н.А. Детальный расчет элементов газотурбинного привода нагнетателей КС МГ // Материалы Международного семинара «Рассохинские чтения» (6-7 февраля 2014 г.). В 2 ч. Ч. 2 / Под ред. Н.Д. Цхадая. Ухта: УГТУ, 2014. С. 238-240.

13. Арнст А.А., Гаррис Н.А. Исследование влияния температуры атмосферного воздуха на ГТД с помощью параметрического уравнения Холщевникова // Материалы VIII Международной научно-технической конференции «Надежность и безопасность магистрального трубопроводного транспорта». Новополоцк, 2014. С. 69-71.

14. Вопрос повышения надежности двигателя АЛ-31СТ - на особом контроле // Новости ОАО «УМПО». Режим доступа: http://umpo.ru/News118_653. aspx (дата обращения 18.05.2016).

15. Ходанович И.Е., Кривошеин Б., Бикчентай Р.Н. Тепловые режимы магистральных газопроводов. М.: Недра, 1971. 216 с.

16. Поршаков Б.П. Газотурбинные установки для транспорта и бурения скважин. М.: Недра, 1982. 183 с.

17. Поршаков Б.П., Апостолов А.А., Никишин В.И. Газотурбинные установки на газопроводах. М.: ГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. 240 с.

18. Рудаченко А.В. Газотурбинные установки для транспорта природного газа: Учебное пособие / А.В. Рудаченко, Н.В. Чухарева. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. 213 с.

19. Справочник по климату СССР. Вып. 9. Пермская, Свердловская, Челябинская области и Башкирская АССР. Части II, III, IV. Температура воздуха и почвы. Л., 1965. 363 с.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Гаррис Н.А., Арнст А.А. Учет изменения температуры воздуха при конвертировании авиационного газотурбинного двигателя к условиям компрессорных станций. Территория «НЕФТЕГАЗ». 2016;(5):74-80.

For citation: Garris N.A., Arnst A.A. Air temperature variation recording at aircraft gas turbine engine conversion to compressor stations conditions. Territorija “NEFTEGAS” [Oil and Gas Territory]. 2016;(5):74-80. (In Russ.)

Просмотров: 7

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2072-2745 (Print)
ISSN 2072-2761 (Online)