Статистические исследования радиоизлучения газотурбинных установок в процессе эксплуатации

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

. СОСТАВ АППАРАТУРЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

. Экспериментальные результаты

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В результате проведенных ранее исследований было обнаружено, что спектры амплитудных модуляций (АМ) собственного радиоизлучения газотурбинных установок (ГТУ) изменяются в процессе эксплуатации последних. Кроме того, было замечено, что спектры модуляций радиоизлучения газотурбинной установки перед аварийной остановкой отличаются наличием мощных резонансных пиков (300 Гц, 600 Гц, 900 Гц, 1200 Гц для 4-й ГТУ в 1992 г. и 4400 Гц, 8800 Гц, 13200 Гц для 16-й ГТУ в 1993 году).

С целью технической диагностики газотурбинных установок в процессе их эксплуатации необходимо было провести статистические исследования и найти корреляцию между изменением характера радиоизлучения и возникновением конкретных неисправностей в момент их зарождения, а также оценить характер радиоизлучения выхлопной газовой струи.

1. СОСТАВ АППАРАТУРЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

С целью проведения статистических исследований собственного радиоизлучения газотурбинных установок в процессе эксплуатации на них было установлено шесть радиодатчиков. На 12-й ГТУ один радиодатчик был размещен в непосредственной близости от кольцевого газового коллектора, другой - возле камеры сгорания в районе диэлектрической вставки с выводами термопар, третий - вблизи среза выхлопной трубы. На 13-й ГТУ было размещено аналогичным образом два радиодатчика возле коллектора и возле термопар. На 16-й ГТУ один радиодатчик располагался у трубы кольцевого газового коллектора. Такое расположение объясняется тем, что максимумы сигнала наблюдались у кольцевого газового коллектора, где радиоизлучение имело наиболее богатую спектральную окраску, и возле диэлектрической вставки с выводами термопар, где интенсивность и отношение сигнал/шум были наибольшими для пиков с частотами, кратными 4 кГц. По четырехжильному экранированному кабелю на радиодатчики подавалось напряжение питания, и по нему же измерительный сигнал подавался на блок обработки сигнала, подключаемый поочередно к каждому из радиодатчиков и расположенной на пульте управления ГТУ. С блока обработки сигнал подавался на магнитофон, где производилась запись на магнитную ленту исследуемого сигнала.

После первых пробных измерений проведенных 24 июня была произведена корректировка чувствительности радиодатчиков в сторону ее увеличения.

2. Экспериментальные результаты

На 16-й ГТУ был установлен радиодатчик вблизи кольцевого газового коллектора. Исследования проводились ежедневно с 18 августа по 17 октября 1994 года. За этот период спектры АМ радиоизлучения протерпели незначительные изменения. В качестве примера можно привести приведенный на рисунке 2.1 спектр, полученный 19 сентября. Можно отметить пик с частотой 3900 Гц и неявно выраженные его гармоники (7800, 11700 Гц). Этот пик может быть вызван вибрациями лопаток первой ступени компрессора (33*130 Гц?4000 Гц). Небогатый спектр и небольшая глубина амплитудных модуляций радиоизлучения свидетельствуют о надежной работе узлов и агрегатов 16-й ГТУ.

Как отмечалось в разделе 1, спектры радиоизлучения 16-й ГТУ существенно изменились с 1992 по 1993 г.г. (5962 часа работы): резко увеличилась амплитуда резонансных пиков кратных 4 кГц (рисунки 2.2 и 2.3).

При пуске 16-й ГТУ в 1994 г. вышел из строя откачивающий насос промежуточной опоры, что вызвало разрушение подшипника промежуточной опоры. В результате этого была произведена вынужденная замена всего узла, т.о. на рисунке 2.1 изображен спектр обновленной установки.

На 13-й ГТУ было установлено три радиодатчика: у кольцевого газового коллектора, возле вывода термопар и у края выхлопной трубы. Измерения проводились 14 июля и 4 августа 1994 г. Спектры АМ снятые с первого радиодатчика показаны соответственно на рисунках 2.4-2.7. Как видно из рисунка 2.4, в спектре отчетливо проявляются пики с частотами, кратными 50 Гц, а также с частотами 187 Гц, 227 Гц, 284 Гц.

Рисунок X.1 - Спектр АМ радиоизлучения 16-ой газотурбинной установки (19.09.1994 г.)

Рисунок X.2 - Спектр АМ радиоизлучения 16-ой газотурбинной установки на частоте 80 кГц (1992 г.)

Рисунок X.3 - Спектр АМ радиоизлучения 16-ой газотурбинной установки на частоте 90 кГц (1993 г.)

Рисунок X.4 - Спектр АМ радиоизлучения 13-ой газотурбинной установки (14.07.1994 г.)

Рисунок X.5 - Спектр АМ радиоизлучения 13-ой газотурбинной установки (14.07.1994 г.)

Кроме того, отмечаются низкодобротные пики кратные 2500 Гц (рисунок 2.5). Отличие спектров на рисунках 2.6 и 2.7 состоит в следующем:

резко увеличилась амплитуда пиков с частотами 50 Гц, 150 Гц, 7600 Гц, 1500 Гц;

уменьшилась амплитуда пиков с частотами 100 Гц, 200Гц, появился мощный пик с частотой 250 Гц;

исчезли пики с частотами 227 Гц, 2500 Гц, 5000 Гц, 10000 Гц, 12500 Гц;

менее выражены высокочастотные гармоники, кратные частоте сети 50 Гц.

Спектры радиоизлучения, снятые 4 августа со второго датчика (возле выводов термопар вблизи камеры сгорания) показаны на рисунках 2.8 и 2.9. По сравнению со спектрами, полученными с первого датчика, видно уменьшение амплитуды всех пиков в 4-8 раз и появление мощных высокодобротных пиков с частотами 3750 Гц и 10750 Гц в подчеркивании таких частот характерно для датчика, расположенного вблизи камеры сгорания. Дальнейшие исследования 13-й ГТУ не проводились, так как в ней произошла утечка горячего воздуха, температура в контейнере превысила 100°С, что привело к выходу из строя радиодатчиков и сделало невозможными дальнейшие исследования 16-й ГТУ (до устранения неисправности).

Два датчика с 16-й ГТУ были сняты, отремонтированы и установлены на 14-ю ГТУ, которая готовилась к пуску. Однако вследствие различных неисправностей 14-ю ГТУ запустить не удалось и спектры ее радиоизлучения не были записаны. Третий радиодатчик, установленный у среза выхлопной трубы 16-й ГТУ (без утилизатора) был выведен из строя горячим потоком выхлопного газа. Это произошло вследствие близкого расположения датчика от выходящего потока газов при направлении ветра в сторону датчика. Демонтаж и ремонт датчика был произведен только после остановки 16-й ГТУ.

Рисунок X.6 - Спектр АМ радиоизлучения 13-ой газотурбинной установки (04.08.1994 г. у кольцевого газового коллектора)

газотурбинный корреляция радиоизлучение выхлопной

Рисунок X.7 - Спектр АМ радиоизлучения 13-ой газотурбинной установки (04.08.1994 г. у кольцевого газового коллектора)

Рисунок X.8 - Спектр АМ радиоизлучения 13-ой газотурбинной установки (04.08.1994 г. у кольцевого газового коллектора)

Рисунок X.9 - Спектр АМ радиоизлучения 13-ой газотурбинной установки (04.08.1994 г.)

Для сравнения на рисунках 2.10-2.12 показаны спектры амплитудных модуляций собственного радиоизлучения 13-й ГТУ, полученные летом 1992 года. На 12-ю ГТУ было установлено три радиодатчика: у кольцевого газового коллектора, возле выводов термопар вблизи камеры сгорания и у края выхлопной трубы с утилизатором, который уменьшает температуру газового потока, а также позволяет производить монтаж и демонтаж датчиков без остановки ГТУ.

На рисунке 2.13 показан спектр АМ радиоизлучения 12-й ГТУ, полученный 14 июля у кольцевого газового коллектора. Видны не слишком мощные пики с частотами 50 Гц, 135 Гц,150 Гц, 264 Гц, 7230 Гц, 14460 Гц. На рисунке 2.14 показан спектр радиоизлучения 12-й ГТУ, полученный 14 июля возле камеры сгорания. В этом случае наблюдаются пики с частотами 50 Гц, 185 Гц и мощные высокодобротные пики, кратные частоте 3650 Гц.

Спектры, полученные от третьего радиодатчика, установленного у края выхлопной трубы 12-й ГТУ, содержали не слишком мощные резонансные пики на частотах 50 Гц, 130 Гц, 185 Гц, 264 Гц. Это свидетельствует о необходимости дальнейшего увеличения чувствительности радио-датчиков. 12-я ГТУ неоднократно останавливалась из-за повышенного расхода масла (однако это не связано с двигателем) и в 1994 году работала недолгое время. Следующая запись радиоизлучения 12-й ГТУ была произведена 26 сентября. На рисунке 2.15 показан спектр АМ радиоизлучения 12-й ГТУ, полученный у кольцевого газового коллектора. Отчетливо видны пики с частотами 130 ГЦ, 274 Гц, 7350 Гц и 14700 Гц. По сравнению с рисунком 2.13 нет пиков с частотами 50 Гц, 150 Гц, однако присутствует новый пик с частотой 130 Гц.

Рисунок X.10 - Спектр АМ радиоизлучения 13-ой газотурбинной установки (лето 1992 г. у кольцевого газового коллектора)

Рисунок X.11 - Спектр АМ радиоизлучения 13-ой газотурбинной установки (лето 1992 г. у кольцевого газового коллектора)

Рисунок X.12 - Спектр АМ радиоизлучения 13-ой газотурбинной установки (лето 1992 г. у камеры сгорания)

Рисунок X.13 - Спектр АМ радиоизлучения 12-ой газотурбинной установки (14.07.1994 г. у кольцевого газового коллектора)

Рисунок X.14 - Спектр АМ радиоизлучения 12-ой газотурбинной установки (14.07.1994 г. у камеры сгорания)

Рисунок X.15 - Спектр АМ радиоизлучения 12-ой газотурбинной установки (26.09.1994 г. у кольцевого газового коллектора)

На рисунке 2.16 показан спектр АМ радиоизлучения 12-й ГТУ, полученный возле камеры сгорания. Видны пики с частотами 53 Гц, 137 Гц, 150 Гц, 187 Гц, а также мощные высокодобротные пики, кратные частоте 3700 Гц, которые по амплитуде и добротности в основном соответствуют аналогичным на рисунке 2.14. Исключение составили новые маломощные пики с частотами 137 Гц и 150 Гц.

Для сравнения на рисунках 2.17 и 2.18 показаны спектры АМ радиоизлучения 12-й ГТУ, записанные летом 1992 года. Очевидно их существенное отличие от новых спектров.

Исследования, проведенные в 1993 году на 9-й и 15-й ГТУ, показали существенное различие спектров их собственного радиоизлучения. В спектре 15-й ГТУ (рисунок 2.19) наблюдаются пики с частотами 46 Гц, 127 Гц, 146 Гц, 182 Гц, 262 Гц, 2900 Гц, 5800 Гц, 8700 Гц, 11600 Гц и 12660 Гц. Они проявляются на фоне шумового сигнала, причем отношение сигнал/шум не превышает 3 ÷ 4. В спектре 9-й ГТУ (рисунок 2.20) проявляются мощные высокодобротные пики с частотами 17 Гц, 4100 Гц, 8200 Гц (имеющие отношение сигнал/шум 30 ÷ 40) схожие с пиками 16-й ГТУ перед ее выходом из строя. 15-я ГТУ успешно продолжает работать уже в течение 1,5 лет, а 9-я вышла из строя в начале 1994 года из-за отказа маслоагрегата.

Рисунок X.16 - Спектр АМ радиоизлучения 12-ой газотурбинной установки (26.09.1994 г. у камеры сгорания)

Рисунок X.17 - Спектр АМ радиоизлучения 12-ой газотурбинной установки (лето 1992 г. у кольцевого газового коллектора)

Рисунок X.18 - Спектр АМ радиоизлучения 12-ой газотурбинной установки (лето 1992 г. у камеры сгорания)

Рисунок X.19 - Спектр АМ радиоизлучения 1X-ой газотурбинной установки на частоте 90 кГц

Рисунок X.20 - Спектр АМ радиоизлучения 9-ой газотурбинной установки на частоте 90 кГц

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенной работы можно сделать следующие выводы:

.Спектры АМ радиоизлучения исправных ГТУ существенным образом отличаются от спектров ГТУ, имеющих скрытые, еще непроявившиеся неисправности.

. Необходимы дальнейшие статистические исследования спектров АМ радиоизлучения ГТУ в процессе эксплуатации.

.Необходима проводка измерительных кабелей на всех ГПУ (по два - три кабеля на каждую) с тем, чтобы иметь возможность исследовать радиоизлучение всех работающих в данный момент ГТУ (без их остановки для монтажа кабелей и датчиков).

Больше работ по теме: