Снижение риска возникновения инцидентов при эксплуатации компрессорных станций магистральных газопроводов путем оценки технического состояния газотурбинных двигателей

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 5 ВВЕДЕНИЕ 6 РАЗДЕЛ 1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ 7 1.1. Классификация методов диагностики ГПА 7 1.1.1. Виброакустическая диагностика 7 1.1.2. Параметрическая диагностика 9 1.1.3. Трибологическая диагностика 9 1.2. Средства, методы и организация работ по вибрационной диагностике 10 1.2.1. Штатные средства вибрационного контроля 10 1.2.2. Виброколлектор СК-1100 11 1.3. Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16 12 1.3.1. Газотурбинный двигатель НК-16СТ 12 1.3.2. Краткая характеристика двигателя ПС-90А 15 1.3.3. Схема работы двигателя на установившемся режиме 17 1.3.4. Краткая характеристика систем двигателя 18 1.3.5. Анализ гистограмм. Принятие гипотезы закона распределения 19 1.3.6. Расчет вероятности безотказной работы двигателя ПС-90А в составе газоперекачивающего агрегата 20 1.3.7. Оценка показателей безотказности для узлов двигателя ПС-90А 20 1.4. Нагнетатель НЦ-16 28 РАЗДЕЛ 2. ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ ГПА-Ц-16 И ИХ ДИАГНОСТИКА 32 2.1. Результаты обобщения данных по причинам отказов 32 2.2. Дефекты ГПА-Ц-16 33 2.3. Разработка методов и алгоритмов диагностики узла насосов ГНУ и ГНС 35 2.3.1. Случаи отказов узла насосов 35 2.3.2. Разрушение вала ведущей шестерни ГНС 35 2.3.2.1. Описание разрушения 35 2.3.3. Структурный анализ спектра вибраций 35 2.4. Обоснование диагностических признаков развития дефекта 37 2.4.1. Объяснение причин развития дефекта 37 2.5. Разрушение торсионного вала и узлов ГНУ 38 2.5.1. Описание разрушения 38 2.5.2. Структурный анализ спектра вибраций 38 2.5.3. Обоснование диагностических признаков развития дефекта 39 2.6. Диагностика дефектов узла насосов 39 РАЗДЕЛ 3. ЗНАЧЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ГТД 40 3.1. Задачи диагностирования ГТД на компрессорных станциях 40 3.2. Диагностируемые системы ГТД 41 3.3. Назначение и состав основных узлов двигателя ПС-90А 43 3.3.1. Опоры ротора вентилятора и подпорных ступеней 44 3.3.2. Принцип работы двигателя ПС-90А 47 3.3.3. Диагностирование работы маслосистемы и состояния узлов ГТД, работающих в масле 48 3.3.3.1. Неисправности маслосистемы и узлов ГТД, работающих в масле 48 3.3.4. Диагностирование по параметрам маслосистемы 49 3.3.4.1. Алгоритмы диагностирования по параметрам маслосистемы 49 3.3.4.2. Контроль содержания в масле частиц износа (трибодиагностика) 51 3.3.4.3. Средства обнаружения частиц износа 52 3.3.5. Лабораторные способы обнаружения частиц износа 54 3.4. Аппаратное обеспечение трибодиагностики 57 3.4.1. Аппаратура для проведения феррографического анализа 59 3.5. Особенности конструкции ГТД для обеспечения трибодиагностики 59 3.6. Разработка методических подходов по оценке технического состояния ГТД с использованием спектрального, феррографического анализа проб масла 60 3.6.1. Атомно-эмиссионный метод определения концентрации металлов в смазочных маслах 60 3.6.2. Рентгенофлуоресцентный метод определения концентрации металлов в смазочных маслах 62 3.6.3. Рентгенофлуоресцентная аппаратура для проведения анализа 63 3.7. Феррографический метод оценки технического состояния авиадвигателей 64 3.8. Анализ основных неисправностей шарикоподшипника вентилятора 69 3.9. Описание процессов изнашивания трущихся деталей в газотурбинных двигателях 70 3.9.1. Проверочный расчет шарикоподшипника вентилятора на долговечность 72 РАЗДЕЛ 4. ВИДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ МОНОЛИТНЫХ УЗЛОВ И КОМПОНЕНТОВ ДВИГАТЕЛЯ ПС-90А 77 4.1. Визуально-измерительный контроль 77 4.2. Рентгенографический контроль 78 4.3. Ультразвуковой контроль 80 4.4. Экспериментальное сравнение выявляющей способности основных методов НК при контроле элементов двигателя ПС-90А, не подлежащего дальнейшей эксплуатации 83 4.5. Результаты практического сравнения методов НК 86 4.6. Обоснование необходимости модернизации УЗК двигателя ПС-90 86 4.6.1. Выбор технологии модернизации УЗК 87 4.6.2. Применение фазированных решеток в ультразвуковом контроле 87 4.6.3. Устройство и принцип действия фазированных решеток 87 4.6.4. Управление процессами контроля в фазированных антенных решетках 88 4.6.5. Отличие традиционного метода ультразвукового контроля от ультразвукового контроля с применением ФАР 90 4.6.6. Практическое исследование результата внедрения фазированных антенных решеток в ультразвуковой контроль элементов и узлов двигателя ПС-90А 90 4.7. Вывод об улучшении УЗК путем внедрения фазированных антенных решеток. Итоги модернизации УЗК 96 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 98 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 99