Газотурбинные и парогазовые установки в России. Парогазовая установка с вводом пара в газовую турбину - перспективное направление развития энергетических установок, страница 33

ЭТС предполагает дифференцированное назначение ресурса отдельных деталей и узлов двигателя. Это позволяет сократить стоимость ремонтов и конвертации двигателей при установке деталей с требуемым остаточным ресурсом.

При контроле исчерпания ресурса учитываются конкретные условия эксплуатации.

На севере (например, в Надыме) исчерпание ресурса двигателей происходит в несколько раз менее интенсивно, чем на юге России.

Оценка исчерпания ресурса может осуществляться с помощью:

датчиков повреждения;

систем, измеряющих изменение физических характеристик материала и связывающих их с исчерпанием ресурса;

систем, регистрирующих условия работы деталей и определяющих по ним исчерпание ресурса;

систем, регистрирующих изменение параметров работы двигателей и определяющих по ним исчерпание ресурса.

Каждый из приведенных методов имеет свои достоинства, недостатки и область применения.

Предпочтительными представляются системы, когда по замереным параметрам работы двигателя расчетным путем определяются напряженное и температурное состояния детали и исходя из него оценивается выработка ресурса. Это осуществляется с учетом состояния основных деталей (детали ротора, наиболее нагруженные части корпусов, камеры сгорания, опоры, подшипники трансмиссий и некоторые другие), замены которых в эксплуатации невозможны, а разрушения приводят к выходу из строя двигателя в целом.

Напряженное состояние практически всех основных деталей двигателя можно оценить на основании замеров, частоты вращения роторов (n_НД, n_СД, n_ВД), температуры газов за турбиной (t₆), давления воздуха за компрессором (P_2ДВ), температуры воздуха на входе в двигатель (t₁).

Для расчетов исчерпания ресурса а реальном времени алгоритм расчета должен быть разумно упрощен и для определения напряженного и температурного состояний деталей должны преимущественно использоваться приближенные расчетно-экспериментальные и аппроксимационные зависимости.

Чтобы унифицировать оценки исчерпания ресурса и эквивалентные наработки в эксплуатации, а также расчеты на прочность и долговечность при проектировании оценку эквивалентной наработки в эксплуатации целесообразно проводить раздельно по исчерпанию длительной прочности и малоцикловой долговечности,

Эквивалентная наработка двигателя может определяться непосредственно в единицах повреждаемости или в часах, переход к которым может быть осуществлен через повреждаемость (П_опц) и продолжительность (т_опц) обобщенного эксплуатационного цикла

Эквивалентную циклическую наработку целесообразно оценивать в единых циклах штатного запуска и выхода холодного двигателя на максимальный режим при стандартных атмосферных условиях (САУ). Суммарное количество таких циклов, равное по повреждаемости суммарному количеству эксплуатационных циклов, определяет эквивалентную циклическую наработку двигателя.

Расчеты для ее оценки проводятся в три основных этапа:

выделение из сложного эксплуатационного цикла элементарных подциклов нагружения;

определение повреждаемости за отдельные подциклы нагружения;

определение суммарной эквивалентной циклической наработки.

Алгоритмы расчетов учитывают минимальные и максимальные напряжения за цикл в расчетном сечении и продолжительность действия максимальных напряжений через коэффициенты влияния. Для отбраковки ошибочных значений замеряемых параметров работы двигателя применяются специальные алгоритмы.

Погрешность вычислений эквивалентной наработки рассчитывается с учетом:

систематической ошибки, связанной с разбросом от двигателя к двигателю зависимостейи

 — температуры воздуха на выходе из компрессора и компрессорной турбины, К;

случайной ошибки, связанной с погрешностями замеров      исходных      величин

Истинные значения частоты вращения ротора и температур t_н, t₆ -

Систематическую погрешность можно исключить, определяя индивидуальные (с учетом настройки) характеристики параметров работы в зависимости от замеряемыхдля каждого двигателя.

Случайную погрешность можно оценить обычными методами.